Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

"Элементы": новости науки

Подписаться Бесплатная «Золотая» новостная рассылка Подписчиков 12.981 RSS
  Май 2006   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
22.05.2006
06:54:21
17:08:35
23
23.05.2006
05:36:43
14:30:30
24
24.05.2006
05:30:51
15:31:14
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://elementy.ru
Открыта: 09-05-2006

Автор
Редакция сайта "Элементы"

Статистика

12.981 подписчиков
+9 за неделю
←   Все выпуски   →

Водяные клопы регулируют свою плавучесть при помощи гемоглобина


Не пропустите событие года! 13 мая в Москве — публичные лекции двух выдающихся ученых: нобелевского лауреата 2004 года по физике Дэвида Гросса и академика Владимира Игоревича Арнольда. Подробности и интернет-трансляция для тех, кто не сможет прийти — на сайте "Элементы".

Водяные клопы регулируют свою плавучесть при помощи гемоглобина

12.05.2006

Водяной клоп гладыш, сидящий на веточке пузырчатки, покрыт тонкой серебристой воздушной пленкой (фото с сайта www.naturewatch.ca)
Водяной клоп гладыш, сидящий на веточке пузырчатки, покрыт тонкой серебристой воздушной пленкой (фото с сайта www.naturewatch.ca)

Ученые из Университета Аделаиды (Австралия) установили, что водяной клоп гладыш регулирует свою плавучесть при помощи гемоглобина. Ныряя, клоп использует для дыхания кислород из воздушного пузыря, окружающего тело насекомого в виде серебристой пленки. В результате пузырь быстро уменьшается, что приводит к снижению плавучести. Когда плавучесть приближается к нулевой, гемоглобин начинает отдавать связанный с ним кислород, тем самым пополняя воздушный пузырь и поддерживая плавучесть на близком к нулю уровне.

У насекомых, в отличие от многих других животных, кровеносная система не играет решающей роли в газообмене. Доставка кислорода к органам и тканям насекомого осуществляется благодаря пронизывающей всё тело системе ветвящихся воздухоносных трубочек — трахей, соединяющихся с внешней средой отверстиями — дыхальцами. Такая система «пассивного газоснабжения» хороша лишь для мелких существ (именно поэтому, возможно, насекомые не могут стать по-настоящему крупными животными).

У многих насекомых нет и специализированных белков — переносчиков кислорода, таких как гемоглобин. Исключение составляют некоторые виды, живущие в условиях дефицита кислорода. Например, ярко-красная окраска личинок комаров-звонцов (известных аквариумистам и рыбакам как «мотыль») обусловлена гемоглобином, который, впрочем, служит не столько для транспортировки кислорода, сколько для его запасания впрок.

Водяные клопы гладыши (семейство Notonectidae) — единственные насекомые, у которых гемоглобин имеется на всех стадиях жизненного цикла. Эти хищные, больно кусающиеся насекомые (их называют также «водяными пчелами») часто встречаются в прудах и речках по всему миру. Плавают они брюхом вверх при помощи длинных задних ног, покрытых волосками и работающих как весла. Время от времени гладыш подплывает к поверхности и выставляет из воды задний конец брюшка, чтобы набрать свежего воздуха в трахеи. Ныряя, клоп увлекает за собой пузырь воздуха, покрывающий всё его тело в виде серебристой пленки. Это не только дополнительный запас кислорода, но и средство регуляции плавучести.

Австралийские ученые установили, что клоп, находясь под водой, активно регулирует объем воздушного пузыря, что позволяет ему довольно долго сохранять нулевую плавучесть. В первые минуты после «вдоха» воздушный пузырь быстро уменьшается, поскольку кислород из него расходуется на дыхание. Примерно через 4 минуты объем пузыря сокращается на 16%, и как раз в этот момент удельный вес насекомого (вместе с пузырем) сравнивается с удельным весом воды. Теперь гладышу не нужно ни активно грести, ни цепляться за подводные растения, чтобы противостоять архимедовой силе, стремящейся вытолкнуть его на поверхность. Такое состояние является наиболее энергетически выгодным для подводного хищника. Вопрос лишь в том, как его продлить, ведь кислород продолжает расходоваться, и удельный вес насекомого, казалось бы, должен очень быстро перевалить за единицу, и тогда гладышу придется прикладывать новые усилия, чтобы не утонуть.

Оказалось, однако, что воздушный пузырь, уменьшившись на 16% (до состояния нулевой плавучести), после этого перестает уменьшаться и сохраняет примерно постоянный объем в течение 4-5 минут. Как выяснилось, именно при достижении нулевой плавучести парциальное давление кислорода в пузыре падает настолько, что гемоглобин, содержащийся в тканях насекомого, начинает отдавать запасенный кислород, который поступает в пузырь и тем самым поддерживает его постоянный объем. Главная «хитрость» состоит в тонкой подгонке свойств гемоглобина к нуждам клопа-ныряльщика. Гемоглобин гладыша удерживает связанный кислород очень крепко (по сравнению с гемоглобинами других животных) и начинает отдавать его лишь тогда, когда концентрация кислорода в окружающей среде становится примерно в 5 раз меньше, чем в атмосферном воздухе. Именно при пятикратном снижении концентрации кислорода в воздушном пузыре гладыша и достигается «свободное парение» насекомого в тол! ще воды.

Чтобы убедиться в ключевой роли гемоглобина в регуляции плавучести, ученые дали насекомым подышать смесью воздуха с угарным газом. Угарный газ надолго выводит гемоглобин из строя, что, впрочем, не смертельно для насекомых, поскольку они, в отличие от нас, прекрасно умеют дышать и без помощи гемоглобина. Надышавшиеся угарным газом гладыши, в полном соответствии с ожиданиями исследователей, утратили способность удерживать свою плавучесть на нулевом уровне: их воздушный пузырь продолжал сокращаться вплоть до почти полного исчерпания кислорода.

Источник: Philip G. D. Matthews, Roger S. Seymour. Diving insects boost their buoyancy bubbles // Nature. 2006. V. 441. P. 171.

Александр Марков

Эта новость на «Элементах»
 
Конкурс ответов на детские вопросы. Участвовать могут все. Главный приз — цифровой фотоаппарат.

Предыдущие новости

10.05 Кашалот добывает пищу щелканьем и жужжанием

С помощью датчиков, прикрепленных к телу кашалота, исследователям удалось точно хронометрировать каждое его глубоководное погружение. Оказалось, что почти всю свою пищу — кальмаров, осьминогов, рыб — кашалот добывает в толще воды на глубине 650-1000 м. При этом он издает характерные звуки, помогающие ему обнаружить потенциальных жертв.

05.05 Потепление на севере Европы заставляет голодать птенцов мухоловки-пеструшки

Изучая причины сокращения численности мухоловки-пеструшки — обычного в Европе вида мелких воробьиных птиц, — голландские исследователи обнаружили, что мухоловка стала жертвой десинхронизации природных процессов, вызванной потеплением климата.

04.05 Обзор физических публикаций в Nature

27 апреля вышел очередной номер журнала Nature. Здесь представлен обзор физических публикаций из свежих выпусков трех изданий этой издательской группы — Nature, Nature Physics и Nature Materials.

03.05 Разнообразие тропических лесов обеспечивают грибы-паразиты

Огромное разнообразие деревьев тропического леса можно объяснить, допустив, что малочисленность дает редким видам какие-то неизвестные преимущества. И вот эксперименты показали, что проростки одного вида деревьев, образующие густые скопления, гибнут от поражения паразитическими грибами. Если же они разбросаны поодиночке, добраться до них грибам гораздо труднее.

02.05 Объяснена бесконтактная сила трения

Опыты американских физиков доказали, что загадочная сила бесконтактного трения возникает из-за шумов электрического поля, которые присутствуют даже внутри незаряженных тел.

28.04 Организаторы миссии Deep Impact не собираются останавливаться на достигнутом

В течение последних пяти лет три космических миссии — Deep Impact, Deep Space 1 и Stardust — дали огромное количество информации о кометах. Однако полученные данные, зачастую противоречивые, вместо того чтобы прояснить истинную природу этих космических объектов, поставили под сомнение практически всё, что ученые знали о кометах раньше.

27.04 Европейский сорняк губит американские леса

Завезенная в Америку из Европы в XIX веке чесночная горчица быстро расселяется по Северной Америке, вытесняя местную флору. Ученые из США, Канады и Германии обнаружили, что выделяемые сорняком вещества препятствуют развитию симбиотических грибов, необходимых для роста местных деревьев, угрожая самому существованию лесов.

27.04 Закономерная случайность помогла увидеть зарождение массивных звезд

С помощью Инфракрасной космической обсерватории (Infrared Space Observatory, ISO), принадлежащей Европейскому космическому агентству, ученые впервые смогли наблюдать рождение огромных звезд, которые светят в 100 тысяч раз ярче Солнца.

27.04 Хочешь быть здоров? Впадай в спячку

Известно, что во время зимней спячки организм теплокровных животных обладает повышенной устойчивостью к инфекциям, нарушениям в сердечно-сосудистой системе и развитию рака. Изучая действие «гормонов спячки», ученые надеются найти пути к предотвращению этих заболеваний.
В избранное