Мелкие животные активно очищаются для выживания
Для мелких животных, таких как пчелы и комнатные мухи, поддержание чистоты — вопрос жизни и смерти. Например, комар, летящий в утреннем тумане, может набрать на крылья столько капель воды, что не сможет искать пищу. Медоносная пчела за день может собрать пыльцы в пять раз больше собственного веса.
Гильермо Амадор, соавтор исследования из Технологического института Джорджии, объясняет: «Для нас пылинка ничего не значит, но если комар накопит их слишком много, он станет слишком тяжёлым для полёта».
Исследование, опубликованное в Journal of Experimental Biology, изучает опасности загрязнения в природе и стратегии животных по очистке. Результаты могут помочь в создании самоочищающихся технологий для солнечных панелей и датчиков камер.
Неожиданная «волосатость» насекомых
Исследование началось с работы о функции ресниц. Учёные обнаружили, что длина и толщина ресниц животных уменьшают поток воздуха над глазом, не мешая зрению. Затем они решили изучить роль волос в биологических системах.
- Анализ 17 млекопитающих и 10 насекомых показал, что самые «волосатые» — бабочка hair streak и ночная павлиноглазка (лунный мотылёк). У каждого из них почти 10 миллиардов волосков — на порядок больше, чем у бобра или морской выдры. Для сравнения, на голове человека около 100 000 волос.
- У медоносной пчелы и серой белки оказалось одинаковое количество волосков на теле — 3 миллиона, хотя пчела меньше по массе на три порядка.
Почему так много волос и как очищаться?
Одна из гипотез — густые волоски создают водоотталкивающую поверхность. Также волоски служат сенсорами. Однако большая поверхность волос — это больше мест, где могут закрепиться частицы.
- Расчёт площади: поверхность медоносной пчелы сравнима с площадью ломтика хлеба, а кошки — со столом для пинг-понга.
Стратегии очистки
Учёные снимали сверхзамедленное видео процесса груминга у пчел и мух:
- Пчелы: используют ноги, чтобы сгибать волоски на теле. Когда волосок высвобождается и резко выпрямляется, сила этого действия сбрасывает пыльцу.
- Комары: могут быстро трепетать крыльями, чтобы удалить воду (как собака, которая трясётся). Также они могут намеренно падать, чтобы сбросить капли.
- Мухи: когда муха потирает лапки после приземления, она на самом деле очищает ими тело, а затем слизывает частицы языком.
- Другие примеры: палочники и жуки вытирают части тела о землю; муравьи выделяют химические вещества с антибиотическими свойствами; цикады могут «лопать» бактерии, садящиеся на их крылья, с помощью острых выступов.
Вывод для инженерии
Ключевой вывод исследования: волосатость может улучшать чистоту.
«Традиционно, чтобы что-то оставалось чистым, мы делаем поверхность очень гладкой. Но в биологии это не так. Мы видим, что животные, которым нужно поддерживать чистоту, наоборот, становятся более волосатыми», — отмечает Амадор.
Учёный предлагает использовать волосоподобные структуры для защиты поверхностей от накопления частиц, как это происходит в животном мире.