Физика в мире животных: жук-бомбардир и его «орудие»

 

 Многие смотрели фантастический фильм «Звездный десант», в котором ключевым моментом является битва людей с жуками. Инопланетные членистоногие использовали в качестве нападения разные методы, в том числе и химические — выстреливали ядовитым пахучим веществом. Представьте себе, что прототип подобного стрелка живет на Земле, и называется он жук-бомбардир.

Внешность обманчива

Бомбардир — жук, относящийся к одному из подсемейств Brachininae (брахинины) или Paussinae (пауссины). Оба они принадлежат к жужелицам.


Насекомые обладают вполне обычной внешностью, ничего неординарного при встрече с ними вы не обнаружите. Размер жука варьируется от нескольких миллиметров до 1-3 см. Его тельце и лапки окрашены в ярко-рыжий цвет, иногда в тёмно-коричневый. У большинства представителей семейства жужелиц отсутствует способность к полёту, зато перемещаться на своих шести ногах они могут очень быстро. Жёсткие надкрылья чаще всего окрашены в чёрно-синие тона, но встречаются особи с красивым зеленоватым оттенком. У некоторых насекомых на спинке имеется узор из округлых пятен контрастного цвета. Усы состоят из сегментов, соединённых в ряд длиной до 0,8 см.


Как выглядит насекомое

Жук-бомбардир – представитель подсемейств Paussinae (менее изученная группа) или Brachininae (наиболее изученная и многочисленная группа), которые относятся к жужелицам. Обитают насекомые практически повсеместно, за исключением районов Антарктиды.

Жук-бомбардир имеет ничем не привлекательную внешность:


продолговатой формы тело достигает в длину до 3 см и имеет рыжий окрас;

крылья насекомого защищены плотным панцирем, сверху расположены надкрылья, окрашенные в коричневый, темно-синий или темно-зеленый цвет;

спинку некоторых бомбардиров украшает контрастный из округлых пятен узор.


Большинство представителей данного семейства не умеют летать, зато очень быстро передвигаются за счет трех пар симметрично расположенных ног. Конечности и грудь насекомого рыжих тонов. Такая же яркая и голова, на ней расположены сегментированные усы длиною до 8 мм. Окрас такого типа является свидетельством хищного характера особей данного вида (ниже представлен жук бомбардир фото).


 Жук-бомбардир

Размножение, стадии развития

По окончании брачного периода самка удаляется, чтобы отложить яйца. Ей предстоит тяжкий труд по скатыванию земли в небольшие шарики, которые послужат вместилищем будущей личинки. В каждый почвенный комок помещается одно яйцо.

Жужелицы относятся к плотоядным жукам, и уничтожить чужое потомство для них ничего не стоит. Именно так и поступают личинки. Появляясь на свет, они находят куколки других насекомых и выедают их внутреннюю часть, начиная с головы. Чаще всего жертвами становятся медведки. Пустая хитиновая оболочка станет новым домом для личинок. Там их ждёт очередная метаморфоза, в результате которой сначала образуется куколка, а затем выведется молодой бомбардир. Жук проходит полный жизненный цикл всего за 15 дней.


Откладывание яиц

Яйца откладывает самка сразу после спаривания. Для этого в первую очередь подбирается по мнению жука безопасное место, где находится много разлагающейся листвы растений, грязи и стеблей. Вылупившиеся из яиц личинки ведут паразитический образ жизни, основной их пищей служат куколки медведки. Они проходят несколько стадий линьки, после этого превращаются во взрослых особей. Живут всего лишь 2 недели, но за такой короткий период успевают преодолеть все этапы развития.

Бой врагам!

Поскольку жужелицы не умеют летать, природа одарила их другой защитной функцией. Если быстро убежать от врага не получается, насекомое бомбардир (жук) вступает в бой. Он испускает горячую струю едкого вещества. Мелкие, но назойливые муравьи могут погибнуть от выстрела. Более крупные хищники получают довольно ощутимые ожоги и повторно не рискнут нападать на противника.


Врагов у представителей подсемейств Brachininae и Paussinae предостаточно. Ими жаждут полакомиться земноводные – лягушки, ящерицы. Птицы тоже не прочь отведать закуску из жука. Настырные муравьи пытаются провести атаку в несколько приёмов, ведь дома их ждут с добычей. Природа подарила бомбардиру яркую окраску головы и лапок не просто так. Она является сигналом для других обитателей животного мира. Завидев предупредительные цвета (красный, оранжевый, ярко-жёлтый), многие подумают перед нападением, а стоит ли добыча того?


Какие особенности защиты

Единственная особенность насекомого – специфический защитный механизм. Интересен тот факт, что выпрыскиваемая жидкость достигает 100 градусов. При этом вокруг жука поднимается пар.


 У насекомого есть специальный орган, который вырабатывает едкое вещество

Выстрел химической смесью жук делает, когда ощущает потенциальную опасность. Жгучая жидкость способна выделяться насекомым не единожды за короткий промежуток времени. Особенности защитного механизма представлены в таблице.

ЛокализацияЗащитный механизм располагается на последних сегментах брюха, ближе к последним лапкам.

Чем выделяетсяХимикат выделяют симметричные железы внутренней секреции.

СоставСостоит ядовитая смесь с гидрохинона и перекиси водорода. До выпуска наружу средство хранится в специальном отделе.


Чувствуя потенциальную опасность, насекомое рефлекторно сокращает мышцы. Благодаря этому химикат выталкивается в другой отдел. Там, под действием химических реакций, выделяется тепло и смесь моментально нагревается до высоких температур.

При выходе яда можно заметить относительно большое количество пара и услышать специфический хлопок. Интересно, что жук может корректировать траекторию выстрела. Насекомое стреляет именно в ту сторону, где расположен враг.


 Газовая атака помогает защищаться от хищников

Химическая смесь защищает от:муравьев;

пауков;

богомолов;

некоторых подвидов жужелицы.


Насекомое не дает себя съесть. Пораженный враг моментально погибает. Более крупные потенциальные вредители получают массовые ожоги. Поэтому напасть на бомбардира также не могут:ящерицы;

птицы;

лягушки.


 После повреждения верхнего покрова и формирования ожогов враг не решится напасть повторно и отступит.

Не так опасны бомбардиры для людей. Погибнуть после контакта с насекомым невозможно. При близком контакте жук также выделяет химикат. При попадании на кожный покров моментально образуется ожог. По этой причине лучше не подходить к подвиду жужелицы слишком близко.


При попадании в глаза химикат способен спровоцировать снижение или потерю зрения. После такой атаки человек должен промыть глаза большим количеством чистой воды и незамедлительно вызвать скорую помощь.


 Если собака попробует съесть жук,а она может получить ожог

Нельзя контактировать с бомбардиром и животным. Часто жука пытаются съесть кошки и собаки. Это приведет к ожогам или повреждениям органов зрения.

Прицельный выстрел

Способность ошпарить врага струёй ядовитого кипятка далеко не последний сюрприз для недругов такого насекомого, как бомбардир (жук). Особенности эволюционного развития превратили нижние сегменты брюшка в высокоточное оружие. В моменты опасности особь способна разворачивать свою «пушку» на 270 градусов. Это даёт ей возможность вести прицельный огонь в различных направлениях.


Из хвостового сегмента вырывается не один выстрел. Энтомологи провели многочисленные исследования с использованием различного оборудования. На замедленной съёмке видно, что жук делает целую канонаду залпов. Причём, чем дольше насекомое отдыхало от использования своего грозного оружия, тем продуктивнее будет его применение. За несколько минут можно увидеть до 30 «выстрелов». Потом жуку потребуется время на «перезарядку» оружия. Даже попадая к хищникам «на зубок», бомбардир не теряется. Он обстреливает рот недруга, вызывая сильнейшие химические ожоги. Такая добыча мало кому понравится.


Образ жизни

Активность жук-бомбардир проявляет в ночное время суток, днем старается укрыться в убежище: под камнями, бревнами, различными корягами. Такой образ жизни он вынужден вести, чтобы не стать жертвой птиц. Живут представители Brachininae и Paussinae группами. Питанием для них служат личинки насекомых, дождевые черви, не брезгуют они и падалью.

 Интересно!

Для того чтобы взлететь, жуку для высвобождения крыльев требуется определенное время, что значительно увеличивает риск стать жертвой противника. В таких ситуациях у насекомого срабатывает инстинкт самосохранения: на помощь приходит собственное химическое оружие.

Жесткокрылая братия

Практически все плотоядные жуки обладают способностью выделять неприятные для хищников жидкости. В отличие от других представителей жужелиц, брахинины и пауссины подогревают свой «заряд» и могут вести прицельный огонь.

Наиболее изучены Brachininae, в частности, бомбардир трескучий. Он является уникальным представителем семейства жесткокрылые. Карл Линней – великий биолог, посвятивший жизнь трудам по классификации флоры и фауны, впервые описал и изучил насекомое. Трескучий бомбардир – жук, способный испускать до 500 выстрелов в секунду. Канонада сопровождается громким звуком и выделением токсичного тумана. Он обладает скромной внешностью для таких выдающихся способностей: красновато-рыжие лапки и голова, длина тела менее 1 см, тёмные надкрылья, окрашенные в сине-зелёной гамме.


Хоть для человека жук не представляет серьёзной угрозы, лучше воздержаться от близкого рассматривания особей. Попав в глаз, струя горячего яда может полностью лишить зрения. Взяв насекомое в руки, вы рискуете получить небольшие, но весьма болезненные ожоги.


КлассификацияBrachininae

 Bonelli, 1810

Brachinini

 Рода:

Brachinus — Brachynillus — Mastax — Pheropsophus — Stenaptinus

Crepidogastrini

Paussinae

 Latreille, 1807Paussini

 Подтриба Carabidomemnina Wasmann, 1928

Подтриба Cerapterina Billberg, 1820

Подтриба Heteropaussina Janssens, 1953

Подтриба Homopterina Wasmann, 1920

Подтриба Paussina Latreille, 1807 Род Paussus

Подтриба Pentaplatarthrina Jeannel, 1946

Protopaussini

 Gestro, 1892Род Protopaussus

 Gestro, 1892

OzaeniniРода: Eustra — Itamus — Mystropomus — Pseudozaena — Physea — Pachyteles — Ozaena

 …

MetriiniРода: Metrius — Sinometrius


Пауссины

Paussinae менее изучены, но представляют большой интерес для энтомологов. Среди своих собратьев подсемейство выделяется строением усов, которые имеют различную форму. Они могут напоминать перо или быть плоскими. Жук-бомбардир (фото можно увидеть в статье) из трибы пауссин выглядит весьма впечатляюще.


Этих особей иначе называют мирмекофилами. Особое строение их тела позволяет помещаться в муравейниках и проживать внутри чужого дома. Пауссины могут быть, как узкими и длинными, так более приземистыми и плоскими. Особые железы жуков вырабатывают секрет, усыпляющий бдительность муравьёв, которые принимают их за сородичей. Симбиозом такое сожительство вряд ли назовёшь, ведь выгоду получает лишь одна сторона. Вредоносные насекомые питаются за чужой счёт и поглощают молодняк муравьёв.

Питание

Жуки бомбардиры – сумеречные и ночное охотники. К такому образу жизни приспособлены и их глаза средних размеров. Днем они скрываются под корягами, камнями, в траве или среди поваленных деревьев. Рацион почти полностью составлен из белковой пищи.


Свои личинки бомбардиры откладывают в верхний слой почвы

А это означает, что они питаются другими живыми существами – личинками и куколками других жуков, улитками, червями и другими мелкими существами, обитающими в верхнем слое почвы, и падалью. К полету они не способны, поэтому перемещаются только на лапках.

Благодаря приплюснутой форме они легко пробираются среди опавшей листвы, обегая свои охотничьи угодья. Ориентируются с помощью усиков-антенн, которые им могут заменить почти все органы чувств – слух, зрение, обоняние и осязание.

Схватывают они свою жертву цепкими передними и средними лапками с зазубринами. Вырваться из смертельных объятий жертва не может, и после некоторого сопротивления затихает и смиряется с участью. Однако у этих хищников тоже есть много врагов, некоторые из них научились отлично обороняться от «выстрелов» насекомых.


Например, птицы закрываются от «выстрела» крыльями, некоторые грызуны прыгают на насекомое сверху и вдавливают его смертельное оружие в землю, а безобидная с виду личинка слепня закапывает самого жука во влажную землю, которая впитывает в себя ядовитую жидкость.

Однако жук-бомбардир защищается и после поражения. Наблюдали, как проглоченный лягушкой жук выстрелил, находясь внутри, и бедное земноводное от страха и внутреннего ожога выплюнуло бойца.


Физика выстрела

Энтомологи проводили массу экспериментов перед тем, как понять устройство оружия насекомого бомбардир (жук). Описание процессов, протекающих внутри, удалось получить только с использованием специального оборудования. Путём препарирования учёные выяснили, что полость брюшка особи имеет две небольшие железы. Каждая из них вырабатывает и аккумулирует различные по своему химическому составу вещества – пероксид водорода и гидрохинон.

А сам процесс взаимодействия реагентов и их выброса удалось тщательно изучить сотрудникам Массачусетского технологического института. Команда Кристины Ортиз использовала синхротронную рентгеновскую съёмку, чтобы познать все секреты природной защиты бомбардиров.


Работа показала, что внутри брюшка происходит серия физических и химических изменений. Реакционная камера (в которой смешиваются компоненты) снабжена толстым слоем хитина и имеет несколько эластичных клапанов-мембран. Один из них позволяет химическим составляющим попадать в резервуар, после чего он перекрывает обратный ход реагентов. Верхняя область камеры раздувается и давит на нижнюю. Когда давление максимально повышается, мембрана последнего сегмента брюшка открывается и выпускает горячую струю наружу.


Химия процесса

Чтобы разобраться, чем стреляют в своих противников жуки-бомбардиры, придётся углубиться в химию. Один из резервуаров выделяет гидрохинон, а второй пероксид водорода. Реакционная камера имеет небольшие железы, вырабатывающие каталазу и пероксидазу. Перед выстрелом жук сжимает их, выплёскивая содержимое в реактор. В этом резервуаре протекают два химических процесса – ферменты разлагают перекись до атомарного кислорода. Он преобразует гидрохиноны в хиноны. Обе реакции проходят с выделением большого количества тепловой энергии, которая разогревает смесь до 100 градусов. Давление внутри камеры возрастает и, пройдя точку равновесия, открывает наружный клапан.


Насекомое самостоятельно регулирует прицеливание и процесс выброса ядовитой струи. Её скорость может достигать 8 м/с, а диапазон облака варьируется от 1 до 10 см.

ЛитератураCarabidae Wikispecies

 . Web. Last updated 8 December 2013. Author Unknown.

Streaked bombardier beetle Buglife.org. Web. Accessed 16 December 2013. Author Unknown.

↑ 3,03,13,2 Bombardier beetle (Brachinus crepitans) ARKive.org. Web. Accessed 16 December 2013. Author Unknown.

↑ 4,04,1 Nagel, Peter. Flanged Bombardier Beetles from Laos (Carabidae, Paussinae) biogeography.unibas.ch

 . Web. Published 2009.

↑ 5,05,1 Доннелли , Эндрю . Bombardier Beetle australianmuseum.net . Веб . Обновлено : 16 июня 2009

↑ 6,06,16,26,36,4 Poetker , Эзра . Brachinus fumans animaldiversity.ummz.umich.edu » . Веб . Доступ 17 декабря 2013 .

Rittenbach , Донован . Взрывная Жуки Hack Муравей Колонии для Королевского Лечение science.kqed . орг

 . Веб . 27 июня 2007 .

↑ 8,08,18,2 Эванс , А. В. [ https://www.nwf.org/Wildlife/Wildlife-Library/Invertebrates/Bombadier-Beetles.aspx Bombadier Жуки ] Nfw.org

 . Веб . Доступ 1 января 2014 .

↑ 9,09,1 Хэдли , Дебби . [ https://insects.about.com/od/coolandunusualinsects/a/bombdefenses.htmВзрыв Bombardier Жуки ] insects.about.com

 . Веб . Доступ 12 января 2014 .

↑ 10,010,110,2 Шварц , Джо . Химическая защита от Bombardier Beetle chemicallyspeaking.com

 . Веб . Опубликовано в воскресенье, 15 August, 2010.


Почему бомбардир не взрывается?

Почему же при наличии столь опасной лаборатории внутри не взрывается сам жук-бомбардир? Интересные факты были открыты учёными на основании множественных исследований. Те самые эластичные клапаны, которые регулируют процессы подачи реагентов и их выброса, являются защитным элементом. Сокращение мембран позволяет снижать давление и предотвратить взрыв внутри тельца крошечного «химика». Жук самостоятельно регулирует процесс выброса и количество залпов. Эволюция научила жесткокрылых управлять толщиной телесных покровов.


Быстрая перезарядка «пушки» позволяет делать несколько выстрелов с интервалом в доли секунды. За столь ничтожное время реакционная камера успевает охладиться и уберечь особь от возможного перегрева. Жук имеет железу, вырабатывающую ингибитор, который способен быстро погасить химическую реакцию.

Жук-помощник

Учёные из Великобритании утверждают, что раскрытие секретов механизма работы «пушки» жука может быть применено в авиации. Не исключено, что особенности выброса струи лягут в основу системы перезапуска реактивных двигателей. Авиаинженеры хотят создать аппарат, способный точно впрыскивать плазму в камеру внутреннего сгорания.

Поскольку «пушка» жука-бомбардира обладает высокой точностью попадания, ведутся разработки оружия, способного повторить успех насекомого. Защитные функции брахинин сравнивают с принципом немецких бомб V-1.

Примечания↑ 1234

 Eisner T., Aneshansley D. J., Eisner M., Attygalle A. B., Alsop D. W., Meinwald J. Spray mechanism of the most primitive bombardier beetle (

Metrius contractus

 ) // J. Exp. Biol. 2000 Apr; 203(Pt. 8): 1265-75.

↑ 123

 Eisner T., Aneshansley D. J. Spray aiming in the bombardier beetle: photographic evidence // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1999 Aug 17; 96(17):9705-9.

↑ 12

 Dean J., Aneshansley D. J., Edgerton H. E., Eisner T. Defensive spray of the bombardier beetle: a biological pulse jet // Science, vol. 248, 1990 Jun 8, pp. 1219-21.


Участник теологических дискуссий

Бомбардир — жук, который стал настоящим камнем преткновения в среде креационистов. Эти люди разработали особую теорию, согласно которой всё живое на Земле произошло вследствие действий «Высшего разума». Некоторые приверженцы утверждают, что такая сложная система защиты не могла быть следствием длительной эволюции. Если различные части «лаборатории» развивались постепенно, то эта разновидность жуков не смогла бы выжить. Согласно теории, «Высший разум» создал проект и в одночасье одарил насекомых защитным механизмом божественного происхождения.


Энтомологи опровергли религиозные нападки креационистов. Большая численность разновидностей подсемейств брахинин и пауссин способствовала познанию различных механизмов образования веществ в реакционных камерах и способов стрельбы. Это позволило сделать выводы о приблизительном процессе эволюционных изменений защитной системы жуков. Учёные утверждают, что природа сделала вклад с упором на укрепление стенок реакционной камеры и повышение эластичности клапанов.

Экология

Диапазон карта, показывающая расположение жуков-бомбардиров из рода Brachinus

Различные виды жуков-бомбардиров могут быть расположены на всех континентах кроме Антарктиды ( диапазон обитания карта показывает только жуков-бомбардиров рода Brachinus и поэтому не хватает расположение видов из подсемейства paussinae ) . Виды Brachinus fumans , живет только в Северной Америке в то время как Brachinus crepitans живет в различных частях Европы , включая центральной Швеции , на юге Англии, и Южном Уэльсе , а также частях северной Африке. [6] в Brachinus crepitans основном живет в прибрежных районах , но они были замечены во внутренних районах. [3] Большинство жуки-бомбардиры предпочитают жить в умеренных [[ лесов ] ] или [ [ луга ] ] , но Brachinus fumans живет в пустыни, саванны, чапараль и леса. [6] Хотя многие виды предпочитают эти условия, жуки-бомбардиры варьироваться значительно в настройках среды обитания .

Подобно другим членам семьи Carabidae , жуки-бомбардиры являются [ [ плотоядных ] ] и питаются [ [ насекомые ] ] . В взрослой стадии ,Жук бомбардир , как правило, охотятся либо на земле или на деревьях. Даже в личиночной стадии , жуки потребляют других насекомых , чтобы обеспечить энергию для роста. [5] жуков-бомбардиров редко охотятся из-за их защитный механизм (см. защитный механизм ) . Это защитный механизм часто отталкивает [ [ хищники ] ] , кто пытается двигаться слишком близко к жука. [9]



Дезинсекция, дератизация и дезинфекция


Дезинсекция, дезинфекция и дератизация – полный комплекс мероприятий по антибактериальной и санитарно-гигиенической обработке объектов любого назначения. Если вы хотите окончательно избавиться от насекомых, грызунов и паразитов, то лучше обращаться к профессионалам. Самостоятельная борьба, к сожалению, имеет непродолжительный и малоэффективный результат. Микроорганизмы и домашние вредители крайне живучи и легко адаптируются к внешним условиям. Многолетний опыт показывает, что тотальное истребление синантропных паразитов возможно лишь при комплексном подходе с применением современных средств. Дезинфекция, дезинсекция и дератизация помещений с командой профессионалов позволит быстро получить долгожданный результат и избежать лишних финансовых затрат.


Услуги от компании

  • Дератизация – профессиональное истребление опасных грызунов, крыс, мышей, кротов и др. на любых площадях, частных и производственных объектах;
  • Дезинфекция –уничтожение грибков, вирусов, микроорганизмов, очистка воздуха, вентиляционных систем, обеззараживание помещений после больных и умерших;
  • Дезинсекция – ликвидация насекомых: тараканов, клещей, муравьев, блох, клопов и др.
  • Демеркуризация – многоуровневая ликвидация ртутных загрязнений, обеззараживание воздуха, предметов мебели и обихода;
  • Дезодорация – избавление от устойчивых неприятных запахов в помещениях, офисах, квартирах и автомобилях;
  • Проведение экологических и лабораторных экспертиз: анализ почвы, вод, воздуха, шумовых, радиационных или электромагнитных уровней.



Мы оказываем услуги по дератизации, дезинсекции и дезинфекции как частным, так и юридическим лицам. Выполняем любые объемы работ: начиная от комнат и квартир, заканчивая огромными территориями заводов, с/х угодий или торговых центров. Благодаря мощному оборудованию и современным препаратам достигается высокая производительность и скорость обработки больших площадей.


Наши конкурентные преимущества

  • Комплексный подход. Проведение дератизации и дезинсекции комбинированными методами обеспечивает надежную защиту и тотальное уничтожение всех видов вредителей;
  • Эффективность. Мы постоянно следим за новейшими разработками в дезинсекционной и дератизационной сфере, используем химические препараты последнего поколения, гарантирующие устойчивый и продолжительный результат;
  • Профессиональная команда. Наши специалисты обладают высокой квалификацией и обширным опытом работы, позволяющим подобрать оптимальную тактику борьбы;
  • Официальный договор. Наша деятельность регламентирована Роспотребнадзором и ФБУЗ Москвы, акт выполненных работ имеет юридическую силу и может быть предоставлен проверяющим органам;
  • Гарантийное и послегарантийное обслуживание. Заключая с нами договор, вы можете быть уверены в том, что положительный эффект от процедур продержится максимально долго. Комплекс профилактических мероприятий предотвратит появление синантропных грызунов, насекомых и бактерий.
  • Приемлемая стоимость. Дератизация, дезинфекция и дезинсекция в Москве – доступные услуги от нашей компании. Невысокие расценки, система скидок и выгодные акции позволят сэкономить ваш бюджет.

Уничтожение насекомых, грызунов, запахов и плесени в Москве и области - Тел. +7 (966) 366-68-26