Небезпечний бруд: чому тваринний світ одержимий тим, щоб залишатися чистим

Медоносні бджоли можуть легко збирати до п'яти разів більше своєї ваги в пилку протягом доби.

Проживання без душу протягом декількох днів може викликати у вас почуття брутальності, але для дрібних тварин, таких як бджоли та мухи, утримання в чистоті - це питання життя чи смерті.

Комар, що летить крізь туман раннього ранку, може виявити свої крила настільки обтяжені краплями води, що більше не може шукати їжу. Медоносна бджола може легко набрати протягом п’яти разів більше власної маси тіла протягом доби.

Крапельки води чіпляються за крила комара.

"Це все відносно", - сказав Гільєрмо Амадор, докторант Технологічного інституту штату Джорджія. "Для нас частинка пилу нічого не означає, але якщо комар накопичує їх занадто багато, стає занадто важким для польоту".

Амадор є співавтором недавнього дослідження, яке вивчає небезпеку забруднення в природному світі, а також різні стратегії, які тварини розробили, щоб підтримувати себе в чистоті.

Результати можуть призвести до нових технологій самоочищення, щоб захистити сонячні панелі та віддалені датчики камери без пилу.

Дослідження, опубліковане в Journal of Experimental Biology, було натхнене попередньою роботою Амадора щодо функції вій. Разом зі своїм радником Девідом Ху, інженером-механіком з Georgia Tech, Амадор виявив, що довжина і товщина вій тварин призначені для зменшення повітряного потоку над оком, не перешкоджаючи при цьому здатності тварини бачити.

Дослідження вій було настільки успішним, що вони вирішили продовжувати дивитись на роль волосся в біологічних системах.

Спочатку планувалося вивчити функцію волосків між очима комах. Однак дослідники швидко виявили, що ніхто не підрахував, скільки насправді мають комахи волосся, і як вони порівнюються з ссавцями.

"Перший результат, на який ми натрапили, - це те, що у цих тварин, особливо комах, багато волосся", - сказав Амадор.

Дослідники обстежили 17 ссавців та 10 комах і виявили, що двома волохатими були метелик з прожилками волосся та місячна моль, у кожного з яких майже 10 мільярдів волосків. Це на порядок більше загального волосся на тілі, ніж знаменитий пухнастий бобер і морська видра. Голова людини має близько 100 000 волосків.

У медоносних бджіл на тілі така ж кількість волосся, як у сірої білки.

Вони також виявили, що у медоносних бджіл і сірих білок однакова кількість волосків на тілі - 3 мільйони - хоча бджола на три порядки менша за масою.

Дослідницька група не зовсім впевнена, чому комахи такі волохаті. Одна думка полягає в тому, що їх щільно укладені волоски створюють водовідштовхувальну поверхню, яка змушує воду накочуватися і скочуватися. Вчені також виявили, що ці волоски служать датчиками, виявляючи повітряні потоки і коли тварина торкалася.

Напевно, однак, можна сказати, що з більшою кількістю волосся збільшується площа поверхні і більше місця для прилипання частинок. Це робить роботу пухнастої тварини - залишатися без частинок більш складною.

Амадор та Ху підрахували, що справжня площа медоносних бджіл - це площа скибки хліба. Кішка має площу поверхні столу для пінг-понгу.

Щоб з’ясувати, як дрібні комахи тримають себе в чистоті, вчені зробили надзвичайно сповільнені відео, як медоносні бджоли, покриті пилком, та фруктові мухи доглядають себе. Під час перегляду цих відео вони помітили, що пилок відлітає від медоносних бджіл на надзвичайно високих швидкостях.

Подальше обстеження показало, що бджоли використовували ноги, щоб згинати волоски на тілі. Коли волоски були звільнені, вони повернулися до початкового вертикального стану. Ця сила цієї дії зіштовхнула пилок з їхніх тіл.

Колега Ендрю Дікерсон виявив, що комарі можуть махати крилами на високій швидкості, щоб видалити воду, дія, подібна до явища «вологого потиску собаки». Він також зауважив, що ці тварини часто навмисно падають, що також може видалити краплі води.

Ми можемо уявити ссавців, як собаки та коти, які використовують язик, щоб підтримувати себе в чистоті, але виявляється, що це роблять і мухи, сказав Амадор. Коли ви бачите, як невдовзі після посадки домашня муха треться руками, вона насправді тере руки об тіло, а потім за допомогою язика вилизує частинки з рук.

Комахи та жуки спостерігали, як вони витирають частину тіла на землі, щоб видалити частинки, подібно до того, як це робить більшість із нас, коли вступає у собачий кал. Мурахи виділяють хімічні речовини, що володіють антибіотичними властивостями, і було показано, що гострі кінчики на крилах цикад видають бактерії, які приземляються на них, як повітряні кулі.

Амадор сказав, що одним з найбільших висновків дослідження для інженерів є ідея, що волохатість насправді може покращити чистоту.

"Традиційно, коли ми хочемо підтримувати щось чисте, ми робимо це по-справжньому гладким, щоб ніщо не прилипало до цього", - сказав він. “Але в біології це не так. Ми бачимо, що ці тварини, які хочуть підтримувати чистоту, насправді роблять себе волохатішими ".

Він припускає, що розміщення волосоподібних структур навколо поверхонь, які ми хочемо захистити, може запобігти накопиченню частинок, як це робиться у тваринному світі.

Наука править! Слідуйте за мною @DeborahNetburn і "подобається" Los Angeles Times Science & Health у Facebook.