Клопы-гладыши используют поплавок как жабры

Карл Джонс с детства интересовался обитателями ручьёв. Особенно его привлекали клопы-гладыши (Notonectidae), а два рода из этого семейства — Anisops и Buenoa — обладают уникальной способностью долго оставаться на глубине, недоступной другим видам.

Эти насекомые ныряют, захватывая с собой воздушный пузырёк для регулирования плавучести. Ранее считалось, что площадь поверхности этого пузырька слишком мала, чтобы использовать его как дополнительную жабру для извлечения кислорода из воды. Роджер Сеймур и Джонс решили это проверить. Их исследование, подтвердившее, что гладыши действительно используют пузырь для получения кислорода из воды и продления погружений, опубликовано в Journal of Experimental Biology.

Потребляя кислород из пузырька, насекомые теряют небольшое количество азота, что снижает их плавучесть. Сеймур предположил, что, заменяя азот в пузырьке другими газами, можно изменить динамику плавучести. Команда (Джонс, Сеймур, Эдвард Снеллинг и Эми Уотсон) использовала гелий (который диффундирует быстрее азота) и гексафторид серы (который теряется медленнее), чтобы отследить, как разные газы влияют на плавучесть и длительность погружений Anisops deanei.

Было проанализировано более 300 погружений. Насекомые с пузырьками, содержащими гелий, ныряли меньше всего (1,5 мин). С пузырьками с гексафторидом серы они оставались под водой до 3 мин, тогда как с обычным воздухом — около 2 мин. Потеря газа из пузырьков подтвердила, что кислород также может поступать в них из воды.

В начале погружения насекомым приходилось активно грести, чтобы преодолеть положительную плавучесть пузырька. По мере потребления кислорода его объём уменьшался, и плавучесть снижалась до почти нейтральной. В этот момент гладыши начинали использовать кислород, запасённый гемоглобином в брюшке, стабилизируя объём пузырька.

Компьютерное моделирование потери газа на основе наблюдаемых изменений плавучести показало, что насекомые могут получать до 20% потребляемого во время погружения кислорода непосредственно из воды.

Также выяснилось, что насекомые с гелиевыми пузырьками всплывали для пополнения запаса воздуха всего на 0,18 с, а с пузырьками с гексафторидом серы — в 10 раз дольше. Это говорит о том, что гладыши минимизируют время пребывания на поверхности, необходимое только для пополнения кислорода.