Noční odstřelovači chemické války

Teplá tropická noc. Neuvěřitelně hvězdná obloha. Cvrčci vrní na všechny možné způsoby a na okraji rýžového pole nedaleko vesnice začínají trylkovat krátkohubé žáby. Baterka zvýrazní stonožku utíkající po venkovské silnici a brouka bombardéra (Pheropsophus) drze šikanuje, provokuje tě, abys ho zakryl dlaní.

Dokonale chápe, co bude následovat: krátký výstřel, bolestivý efekt jako píchnutí jehlou a hnědá skvrna na památku z takového dotyku.

Bombardier brouk ( Pheropsophus ( Stenaptinus ) cf. javanus (Dejean, 1825)) z Kambodže.

Bombardér vystřelí salvu ze zbraně ve formě specifických pygidiálních (na zadní straně břicha) endokrinních žláz se směsí chemikálií (hydrochininy a peroxid vodíku), někdy zahřáté na 100 °C (Eisner, Aneshansley, 1999).

Když tato činidla interagují s enzymy (kataláza a peroxidáza), které byly až do chemického útoku skladovány v různých nádržích, dochází k výbušné reakci s tvorbou plynného kyslíku. Oxiduje hydrochinony na chininy, což má za následek uvolnění vodní páry a značného množství tepla (Kofahl, 1981).

Tlak volného kyslíku vytlačuje výbušnou směs ven z komory rozprašovací tryskou („tryskou“) namířenou na dravce. Špička břicha bombometčíka je navíc tak pohyblivá, že může být orientována nahoru (přímo do dlaně) nebo naopak pod sebe střílet zpod břicha na nepřítele umístěného vpředu. Navíc mu může bombometčík zachránit život tím, že ho sežere ropucha. Po výstřelu přímo do žaludku obojživelník nepříjemnou potravu vyvrací a brouk uteče (Sugiura, Sato, 2018).

Struktura obranného aparátu brouka bombometčíka: A – chemický zásobník, B – směšovací komora, C – sprejová „tryska“ (fotoagentura Getty Images, nakladatelství Dorling Kindersley, fotograf Brightling G. – Hadley, 2018).

Výstřel trvá pouze 8–17 milisekund a skládá se ze 4–9 salv kapaliny letící rychlostí 10 m/s (Dean et al., 1990), tedy 36 km/h!

Samotného brouka zachraňuje nízká tepelná vodivost tkání, které tvoří mísící rezervoáry, které nejsou schopné natažení. Někteří odborníci se domnívají, že takový žáruvzdorný materiál by mohl být užitečný v průmyslu a při výrobě leteckých proudových motorů (Agajanov, 2016). Ale to je záležitost budoucnosti.

A v minulosti. kreacionisté tvrdili, že sofistikovaná obranná technika bombardéra se nemohla vyvinout a byla vytvořena Všemohoucím (Rue, 1984). Přestože entomologové nacházejí brouky, kteří mají jak samotné kamery, tak povahu namíření zbraně na oběť, teplota výstřelu a žíravost „projektilu“ jsou uspořádány odlišně – s různou mírou složitosti (Agadzhanov, 2016).

Slimák ( Chlaenius ( Pachydinodes ) virgulifer (Chaudoir, 1876)) z Kambodže svým vzorem napodobuje bombardéra.

Dospělí bombardéři jsou noční odstřelovači chemické války. Jsou to krvežízniví predátoři, v noci napadají cvrčky (Frank et al., 2009), kteří žijí ve velkém množství na vegetaci. Jejich larvy také „nejsou vyrobeny z lýka“. Parazitují na snůškách vajíček nejen cvrčků, ale také krtonožců (Gryllotalpa) (Kryzhanovsky, 1983: 288), které zná mnoho zahradníků, protože tito příbuzní sarančat a kobylky svým krtkem řežou kořeny mnoha kulturních rostlin -jako přední „tlapy“.

Pokud se bombardéry vydají na válečnou stezku v noci, pak se ve dne úspěšně ponoří do trhlin v zemi, pod kameny a klády. A není hned možné si jich v tuto denní dobu všimnout.

Literatura:

Agadzhanov M., 2016. Fyzika ve světě zvířat: brouk bombardér a jeho „zbraň“ [Elektronický dokument]. — https://habr.com/ru/post/397007/ (vytvořeno 26.08.2016. 08.12.2019. XNUMX, poslední přístup XNUMX. XNUMX. XNUMX).

Kryzhanovsky O. L., 1983. Podčeleď. Brachininae. — Fauna SSSR, Coleoptera (svazek I, číslo 2). L.: Věda, str. 288–289.

Dean J., Aneshansley DJ, Edgerton HE, Eisner T., 1990. Obranný sprej brouka bombometčíka: biologický pulzní proud. – Věda, v. 248, str. 1219–1221.

Eisner T., Aneshansley DJ, 1999. Sprej mířící do brouka bombometčíka: fotografický důkaz. —Proc. Natl. Akad. Sci. USA, v. 96, č. 17, s. 9705–9709.

Frank JH, Erwin TL, Hemenway RC, 2009. Ekonomicky výhodní střevlíci. Specializovaní predátoři Pheropsophus aequinoctialis (L.) a Stenaptinus jessoensis (Morawitz). Jejich laboratorní chování a popisy nezralých stadií (Coleoptera, Carabidae, Brachininae). — Zookeys, v. 14, str. 1–36.

Hadley D., 2018. The Exploding Bombardier Beetles [Elektronický dokument]. — ThoughtCo: https://www.thoughtco.com/exploding-bombardier-beetles-1968236 (vytvořeno 11.03.2018. 08.12.2019. XNUMX, poslední přístup XNUMX. XNUMX. XNUMX).

Kofahl RE, 1981. Bombardier Beetle střílí zpět, Stvoření. — Evoluce, v. 2, č. 3, str. 12–14.

Rue HM, 1984. Bomby the Bombardier Beetle. — Green Forest (Arkansas): Master Books, 40 s.

Sugiura Sh., Sato T., 2018. Úspěšný únik brouků bombometčíků z trávicích systémů predátorů. – Královská společnost. Sbírka. [https://dx.doi.org/10.6084/m9.figshare.c.3992877].

Odkaz na aktuální publikaci:

Dunaev E. A., 2024. Noční odstřelovači chemické války. — Vita Sulvatica, č. 43, str. 1–3. [http://vitasylvatica.ru/articles].

Předchozí publikace:

Dunaev E. A., 2019. Noční odstřelovači chemického boje: [Elektronický dokument]. — VKontakte: https://vk.com/dunayev_e?w=wall3122345_1024%2Fall (datum vytvoření: 07.12.2019).

© E. A. Dunaev: text, foto

Bombarďák druhu Brachinus crepitans (foto: beatlename.ru)

Bombardíři jsou zastoupeni podčeledí Brachininae a Paussinae (čeleď střevlíkovitých). Bombardéry se vyskytují všude, kromě Antarktidy. Známější podčeleď je Brachininae. Jeho zástupce nejlépe prostudovali vědci.

Velikost brouků této podčeledi se velmi liší. Maximální velikost brouka bombometčíka je 3 cm.Vypadají obyčejně, nejsou zde žádné světlé elytry ani zvlášť velké kusadla. Ale je tu něco jiného – schopnost střílet jedovatou kapalinu na nepřítele, jejíž teplota dosahuje 100 ° C. Navíc samotná kapalina je pozoruhodná, nemluvě o procesu „střílení“.

Co je to za kapalinu?

Brouci střílí pomocí směsi hydrochinonů a peroxidu vodíku. Tuto směs produkují dvě symetrické endokrinní žlázy. Látky produkované ucpávkami vstupují do speciální nádrže se zesílenými stěnami. Existují také menší zásobníky obsahující katalázu a peroxidázu. Jejich stěny jsou rovněž zesíleny a jsou napojeny na centrální nádrž. Svaly, které jsou zodpovědné za otevírání a zavírání „chobotu“, jsou pevně stlačeny. Komory s činidly jsou uzavřeny podobně. Když je brouk klidný, tekutiny se nemíchají, všechny „baňky“ jsou těsně uzavřeny.

Jakmile brouk potřebuje vystřelit, stěny velké nádrže se stlačí a látky z menších komor jsou vytlačeny do hlavního „reaktoru“. Zde enzymy reagují s peroxidem vodíku, což má za následek tvorbu atomárního kyslíku. Jedná se o velmi silné oxidační činidlo, které reaguje s hydrochinony a oxiduje je na chinony (vědcům se podařilo určit chemické složení těchto látek – jde o 2-methyl-1,4-benzochinon).

Obě reakce probíhají za uvolnění velkého množství tepla – směs se zahřeje až na 100 °C. Nezapomínejme, že to vše se neděje ve skleněné nádobě jako je baňka nebo zkumavka, ale v těle živé bytosti. Jakmile se v hlavní komoře objeví také kyslík, objem látky se zvětší a celá tato směs je vypuzována otvory na špičce břicha hmyzu. Jednotlivé výstřely jsou ovládány pomocí speciální membrány. Pokud tlak v nádrži překročí určitou úroveň, membrána se otevře, směs se uvolní a tlak se sníží. Membrána se uzavře. Poté se proces opakuje a tak dále, dokud nejsou činidla v komorách břicha brouka zcela vyčerpána. Pulzace je nutná proto, aby zásobník, kde dochází k hlavní reakci, stihl před dalším výstřelem vychladnout.

Špička břicha hmyzu je velmi pohyblivá. Při „střelbě“ díky této pohyblivosti může brouk mířit, a to velmi přesně. Dokáže „střílet“ pod sebe, za sebe, nad hlavu, doprava, doleva a nahoru. Bombardéry řady druhů vystřelují kapalinu nikoli jako proud, ale jako série výstřelů, z nichž každý trvá 8 až 17 ms. Rychlost výstřiku kapaliny dosahuje 10 m/s. S ohledem na to, že nepřítel brouka je obvykle velmi blízko, můžeme říci, že „projektil“ předběhne nepřítele téměř okamžitě. Mravenec, větší brouk nebo dokonce žába, která se chystá popadnout bombardéra, většinou nestihne nic udělat.

Ke studiu procesu střelby Eric Arndt a jeho kolegové z Massachusettského technologického institutu použili složitý systém. Skládá se ze synchronního rentgenového zářiče a vysokorychlostní kamery, která je schopna pořídit až 2000 snímků za sekundu.

Ostatní brouci mohou také uvolňovat repelentní kapalinu. Zejména střevlíci řady druhů jsou schopni vyvrhovat žíravinu různými směry. Uvnitř jejich břicha ale nedochází k žádné reakci – tuto tekutinu produkují speciální žlázy. V tomto případě nedochází k zahřívání na vysokou teplotu ani k výraznému tlaku.

Je také zajímavé, že muži a ženy bombardéry dokážou „střílet“ stejně přesně. Ale jejich zařízení pro střelbu jsou poněkud odlišná, ačkoli samotná reakce, tanky a vše ostatní jsou naprosto stejné.

Jak přežije samotný bombardér?

To je složitá otázka, na kterou se entomologové (a nejen oni) snaží najít odpověď již řadu let. Jde o to, že komory s činidly a hlavní nádrž jsou pokryty speciální tkaninou. Tato tkanina je nejen odolná vůči všem chemikáliím zapojeným do reakce, ale odolává i vysokým teplotám. Navíc má nízkou tepelnou vodivost, takže se teplo nešíří po těle brouka, ohřívá se pouze hlavní zásobník. Zásobník se při střelbě neroztahuje.

Bombardier Beetle a letectví

Pro člověka může být důležitý orgánový systém brouka, kde probíhá chemická reakce a uvolňuje se tekutina. Za prvé, data ze studia pulzního procesu střelby brouka by mohla být užitečná pro inženýry konstruující různé motory, včetně proudových motorů pro letadla. Snad technologie přesného a rychlého vstřikování pomůže zajistit obnovu motoru po náhodném zastavení.

Vědci mají stále co vymyslet, nyní se hlavní pozornost specialistů soustředí na komoru, kde dochází k oxidační reakci činidel. Studium struktury této komory může pomoci vytvořit tepelně odolný materiál, který je odolný vůči aktivním chemikáliím. Bude užitečné v průmyslu, vědě a vojenských záležitostech.

Co ještě?

Brouk bombometčík je oblíbený mezi kreacionisty. Tvrdí, že tak složitý, specializovaný systém nemohl vzniknout evolucí. No, pokud ano, pak se brouk objevil náhle a okamžitě jako božský výtvor. Nyní se vědcům podařilo najít mezistupně ve vývoji brouka bombometčíka, kde se „zbraň“ postupně stává stále složitější. A moderní zástupci podrodin bombardérů jsou „vyzbrojeni“ různými způsoby. U některých brouků je vedení dosaženo spíše pomocí elytry než břicha. Jiné bombardéry vydávají pouze mírně zahřátou kapalinu a řada druhů obecně vydává pouze žíravou kapalinu bez zahřívání. Jejich kamery jsou také odlišné – můžete sledovat vývoj „laboratoře“ od jednoduchého systému ke složitému. O nějakém „božství“ brouka tedy nemůže být řeč.

• brouk bombardér
• hmyzu
• zvěř
• fyzika ve světě zvířat