Загадка дыхания жуков, живущих в водоносных горизонтах, решена

В подземных водоносных горизонтах, изолированных известковыми корками в Западной Австралии, обитают сотни видов крошечных плавунцов. Учёные из Университета Аделаиды и Южно-Австралийского музея выяснили, как эти насекомые дышат без доступа к пузырькам воздуха.

Метод сбора и исследования

Для сбора жуков (Paroster macrosturtensis, P. mesosturtensis и Limbodessus palmulaoides) учёные использовали планктонные сети, опускаемые в скважины водоносного горизонта. Чтобы определить способ дыхания, они с помощью микроскопического датчика измерили концентрацию кислорода в воде непосредственно у тела насекомого и на расстоянии от него (с шагом от 50 до 200 мкм).

Ключевое открытие

Профиль кислорода показал, что его уровень в воде, прилегающей к телу жуков, значительно снижен. Это доказывает, что жуки используют кожное дыхание (cutaneous respiration), поглощая кислород непосредственно из воды.

Связь дыхания и размера

Все виды этих подземных жуков имеют длину менее 5 мм. Эксперимент с понижением уровня кислорода с ~20% до ~5% для P. macrosturtensis показал, что их активность резко падает. Учёные пришли к выводу, что дыхание через кожу ограничивает доступный кислород и энергию, что естественным образом лимитирует размер насекомых. У P. macrosturtensis нет избыточной дыхательной мощности для поддержания метаболизма при низком уровне кислорода.

Исследование опубликовано в Journal of Experimental Biology. Учёные планируют выяснить, используют ли кожное дыхание другие виды подземных жуков или у них эволюционировали альтернативные способы дыхания для постоянной жизни под водой.