Как муравьи активно защищаются от обезвоживания
Исследователи из Университета Иоганна Гутенберга в Майнце (Германия) и Университета Париж-Сите (Франция) впервые изучили физические свойства воскового слоя на теле насекомых, особенно его фазовое поведение и вязкость.
Двойная функция воскового слоя
Восковой слой, состоящий из кутикулярных углеводородов (CHCs), выполняет две ключевые функции:
- Защита от обезвоживания: образует барьер, через который молекулы воды почти не диффундируют. Чем выше вязкость слоя, тем лучше его водоотталкивающие свойства.
- Химическая коммуникация: обеспечивает передачу сигналов, которые позволяют муравьям распознавать сородичей из своего гнезда и распределять задачи.
Эти функции предъявляют противоположные требования к вязкости: для защиты от потери воды она должна быть высокой, а для эффективной коммуникации — низкой.
Сложное фазовое поведение
Исследователи подвергали муравьев воздействию различных температур в течение нескольких недель и анализировали их восковой слой. Они обнаружили, что его вязкость снижается с ростом температуры, как у всех полужидкостей (например, мёд становится более жидким при нагревании).
Однако был выявлен и обратный эффект, связанный с температурой акклиматизации:
- Вязкость воскового слоя у муравьев, живших при 28 °C, была больше (слой менее текучий), чем у муравьев, содержавшихся при 20 °C.
Это указывает на активную адаптацию: при более высокой температуре, когда риск обезвоживания возрастает, муравьи изменяют химический состав воскового слоя, повышая его вязкость для лучшей защиты.
Три фазы вязкости
"Мы показали, что существует не только гелевая и жидкая фазы, но и то, что жидкая фаза демонстрирует два разных уровня вязкости. Один из них довольно вязкий, с вязкостью, подобной мёду, в то время как более жидкая фаза имеет вязкость, напоминающую оливковое масло", — пояснил PD д-р Флориан Менцель.
Ключевой вывод: когда температура акклиматизации и температура измерения совпадали (например, 28 °C и 28 °C), вязкость была эквивалентна таковой при 20 °C и 20 °C. Это означает, что вязкость является главным параметром, определяющим функцию слоя CHCs.
Именно это сложное фазовое поведение позволяет восковому слою одновременно выполнять противоречивые функции — предотвращать обезвоживание и обеспечивать коммуникацию.
Исследование опубликовано в Journal of the Royal Society Interface.