Описание и особенности
Близкий родственник жужелицы, жук-бомбардир представляет собой очень занимательное существо. Он заселил всю планету, кроме самых полярных областей. Наиболее известные нам — жуки из подсемейства Brachininae (брахинины), имеют средний размер от 1 до 3 см.
У них жесткие надкрылья, окрашенные в темные цвета, а голова, лапки и грудь обычно имеют одинаковый яркий цвет – оранжевый, красный, терракотовый. На спине могут быть узоры в виде штрихов и пятен коричневого цвета. В арсенале имеются три пары лапок и усы длиной до 8 мм.
Жук-бомбардир на фото выглядит довольно заурядно, но это лишь оболочка. Самая интересная и важная его характеристика – способность выстреливать в сторону противника из желез задней части брюшка ядовитой химической смесью, самостоятельно разогретой до высоких температур.
Этот факт и послужил поводом назвать насекомое бомбардиром. Мало того, что жидкость выстреливает с огромной скоростью, процесс сопровождается хлопком. Ученых разных областей очень интересует совершенный механизм действия этого оружия. Поэтому его пытаются изучить в деталях.
Природа образования «смеси газов» выходящего из жука бомбардира, до сих пор до конца не изучена
Задние железы вырабатывают поочередно гидрохинон, перекись водорода и ряд других веществ. По отдельности они безопасны, тем более что хранятся в раздельных «капсулах» с толстыми стенками. Но в момент «боевой тревоги» жук резко сокращает мускулатуру брюшка, реагенты выдавливаются в «реакционную камеру» и там смешиваются.
Эта «гремучая» смесь выделяет сильное тепло, при таком разогреве объем ее резко увеличивается за счет выделения образующихся газов, и жидкость выбрасывается через выводной канал, как из сопла. Некоторые умудряются стрелять прицельно, другие просто распыляют вещество вокруг.
После выстрела насекомому нужно время на «перезарядку» — восстановление запасов вещества. У разных видов этот процесс занимает различное время. Поэтому некоторые виды приспособились не сразу расходовать весь «заряд», а рачительно распределять его на 10-20, а иные и на большее количество выстрелов.
Физика в мире животных: жук-бомбардир и его «орудие»
Жук-бомбардир вида Brachinus crepitans (фото: beatlename.ru) Жуки-бомбардиры представлены подсемействами Brachininae и Paussinae (семейство жужелицы). Встречаются бомбардиры повсеместно, их нет разве что в Антарктиде. Более известным является подсемейство Brachininae. Его представителей ученые изучили лучше всего. Размер жуков этого подсемейства самый разный. Максимальный размер жука-бомбардира составляет 3 см. Выглядят они обычно, нет ни ярких надкрылий, ни особенно больших жвал. Зато есть нечто другое — способность стрелять во врага ядовитой жидкостью, температура которой достигает 100 °C. При этом жидкость сама по себе примечательна, не говоря уже о процессе «выстрела».
Что это за жидкость?
Стреляют жуки смесью гидрохинонов и пероксида водорода. Эта смесь вырабатывается двумя симметричными железами внутренней секреции. Вещества, выработанные железами, поступают в специальный резервуар с укрепленными стенками. Есть еще и резервуары поменьше, содержатся каталаза и пероксидаза. Их стенки также укреплены, и они связаны с центральным резервуаром. Мышцы, которые отвечают за открытие и закрытие «ствола», плотно сжаты. Аналогичным образом закрыты и камеры с реагентами. Когда жук спокоен, жидкости не смешиваются, все «колбы» плотно закрыты.
Как только жуку нужно выстрелить, стенки большого резервуара сжимаются, и вещества из меньших камер выдавливаются в основной «реактор». Здесь ферменты вступают в реакцию с пероксидом водорода, в результате чего образуется атомарный кислород. Это очень сильный окислитель, который вступает в реакцию с гидрохинонами, окисляя их до хинонов (ученым удалось выяснить химических состав этих веществ — это 2-метил-1,4-бензохинон).
Обе реакции проходят с выделением большого количества тепла — смесь разогревается до 100 °C. Не забываем, что все это происходит не в стеклянном сосуде вроде колбы или пробирки, а в организме живого существа. Как только в основной камере появляется еще и кислород, объем вещества увеличивается, и вся эта смесь выбрасывается через отверстия на кончике брюшка насекомого. Отдельные выстрелы контролируются при помощи специальной мембраны. Если давление в резервуаре превышает определенный уровень, мембрана открывается, смесь выбрасывается, давление снижается. Мембрана закрывается. После этого процесс повторяется, и так до полного истощения реагентов в камерах брюшка жука. Пульсация необходима для того, чтобы резервуар, где происходит основная реакция, успевал остыть до момента нового выстрела.
Кончик брюшка у насекомого очень подвижен. При «стрельбе» благодаря этой подвижности жук может прицеливаться, причем очень точно. Он способен «выстрелить» под себя, за себя, над головой, направо, налево и вверх. Бомбардиры ряда видов выстреливает жидкость не струей, а серией выстрелов, продолжительность каждого составляет от 8 до 17 мс. Скорость выброса жидкости достигает 10 м/с. Помня о том, что враг жука обычно находится совсем рядом, можно говорить, что «снаряд» настигает врага практически мгновенно. Муравей, жук большего размера или даже лягушка, собиравшиеся схватить бомбардира, обычно ничего не успевают сделать.
Для того, чтобы изучить процесс «стрельбы» Эрик Арндт (Eric Arndt) и его коллеги из Массачусетского технологического института использовали сложную систему. Она состоит из излучателя рентгеновского синхронного излучения и скоростной камеры, которая способна делать до 2000 кадров в секунду.
Выбрасывать отпугивающую жидкость могут и другие жуки. В частности, жужелицы ряда видов умеют выбрасывать едкую жидкость в разных направлениях. Но внутри их брюшка не происходит никакой реакции — эта жидкость вырабатывается специальными железами. Ни нагревания до высокой температуры, ни значительного давления в этом случае нет.
Интересно еще и то, что самцы и самки бомбардиров могут «стрелять» одинаково точно. Но вот приспособления для выстрелов у них несколько различаются, хотя сама реакция, резервуары и все прочее абсолютно такое же.
Как выживает сам бомбардир?
Это сложный вопрос, на который энтомологи (и не только они) пытались найти ответ не один год. Все дело в том, что камеры с реактивами и главный резервуар покрыты особой тканью. Эта ткань не только устойчива к содействию всех химических веществ, принимающих участие в реакции, но и выдерживает высокую температуру. Плюс ее теплопроводность мала, так что тепло не распространяется по всему организму жука, нагревается лишь главный резервуар. Резервуар при «выстреле» не растягивается.
Жук-бомбардир и авиация
Система органов жука, где проводится химическая реакция и выброс жидкости, может иметь важное значение для человека. Во-первых, данные изучения процесса импульсного «выстрела» жука могут пригодиться инженерам, проектирующим различные двигатели, включая реактивные двигатели для самолетов. Возможно, технология точного и быстрого впрыска поможет обеспечить восстановление работоспособности движка после его случайной остановки.
Ученым предстоит еще многое выяснить, сейчас основное внимание специалистов сосредоточено на камере, где происходит реакция окисления реагентов. Изучение строения этой камеры может помочь создать термостойкий, устойчивый к действию активных химических веществ материал. Он пригодится в промышленности, науке, военном деле.
Что еще?
Жук-бомбардир очень по душе креационистам. Они утверждают, что такая сложная специализированная система не могла появиться в процессе эволюции. Ну а раз так, то жук появился вдруг и сразу в качестве божественного творения. Сейчас ученые смогли найти промежуточные звенья эволюции жука-бомбардира, где «орудие» постепенно становится все более сложным. Да и современные представители подсемейств бомбардиров «вооружены» по-разному. У некоторых жуков наведение идет при помощи надкрыльев, а не брюшка. Другие бомбардиры выбрасывают лишь слегка нагретую жидкость, а ряд видов так и вообще выделяют лишь едкую жидкость без подогрева. Различаются у них и камеры — можно проследить развитие «лаборатории» от простой системы к сложной. Так что ни о какой «божественности» жука не может быть и речи.
Виды
Собственно к бомбардирам относят одно подсемейство жужелиц – Brachininae (брахинины). Однако среди семьи есть еще подсемейство, способное стрелять горячей смесью из подкожных желез в брюшном заднем отделе. Это Paussinae (пауссины).
Бомбардир из семейства жужелиц, поэтому внешне жуки практически идентичны
От других членистоногих своего семейства они отличаются тем, что имеют необычные и достаточно широкие усики-антенны: у некоторых они выглядят, как большие перья, а у других — в виде тонкого диска. Также пауссины известны тем, что чаще всего живут в муравейнике.
Дело в том, что выделяемые ими феромоны оказывают умиротворяющее действие на муравьев и подавляют их агрессию. В результате и жуки, и их личинки получают вкусную и питательную пищу из запасов муравейника, кроме того, незваные гости поедают личинки самих хозяев. Их называют мирмекофилы – «живущие среди муравьев».
Между собой оба подсемейства не скрещиваются, возможно, у них даже были разные предки. Среди жужелиц еще многие насекомые выделяют такие смеси, но для обеих вышеназванных групп общим является то, что лишь они научились «разогревать» пахучую жидкость перед выстрелом.
В подсемействе пауссинов на данный момент известно 750 видов в 4 трибах (таксономических категориях между семейством и родом). Бомбардиры определились в трибе пауссинов Латрея, которая включает в себя 8 подтриб и более 20 родов.
Подсемейство брахининов включает 2 трибы и 6 родов. Самые известные из них:
- Brachinus — наиболее изученный и распространенный род в семействе бомбардиров. В него входит Brachinus crepitans — жук-бомбардир трескучий (номинантный вид), его устройство для защиты, пожалуй, самое выдающееся из всех. Горячая ядовитая жидкость выбрасывается с громким треском и молниеносной частотой – до 500 выстрелов в секунду. В процессе вокруг него создается ядовитое облачко. С него приступил к изучению этих жуков энтомолог и биолог Карл Линней, который впоследствии начал систематизировать данных членистоногих. Личинки трескучего бомбардира ведут паразитирующий образ жизни, выискивая для своего развития подходящий объект в верхнем слое почвы. Такое поведение жука-бомбардира присуще почти всем видам семейства. Внешне он выглядит стандартно – черные жесткие надкрылья, а голова, грудь, лапки и усики — ярко-красного цвета. Длина туловища от 5 до 15 мм.
- Mastax — жук-бомбардир из тропических регионов Азии и Африки. Его надкрылья разрисованы поперечными бежевыми полосами, пересекающими одну продольную широкую коричневую. Общий фон – черный. Голова, грудь и усики – коричневые, лапки – темные.
- Pheropsophus – этот жук-бомбардир обитает в тропиках и субтропиках всех частей света. Крупнее двух предыдущих родственников, крылья черные, ребристые, украшены коричневыми фигурными пятнами, такой же цвет имеют голова и грудь насекомого. Они тоже украшены посередине пятнами, только угольного оттенка. Усики и лапки бежево-кофейные. Глядя на этого жука, можно подумать, что это старинное украшение из натуральной кожи и камня агата — так красиво блестят его панцирь и крылья, оттеняя благородство окраски. В России встречается лишь один вид этого жука на Дальнем Востоке – Pheropsophus (Stenaptinus) javanus. В его расцветке вместо коричневых оттенков присутствует песочно-бежевый цвет, что добавляет элегантности облику.
Жук бомбардир: какие основные характеристики
Существует 2 разновидности бомбардиров. Жук распространен везде, кроме Антарктиды. Особь имеет средние размеры. Максимальная длина достигает 3 см. Надкрылья преимущественно окрашены в темный цвет.
Более яркий окрас имеет брюхо, голова, грудь и конечности. Насекомое ведет ночной образ жизни. Днем бомбардир находится в укрытии. Жук не умеет летать.
Днем бомбардиры сбиваются в небольшие группы. Личинки жука паразитируют на иных особях. Некоторые подвиды живут в муравейниках.
Внешность бомбардира непривлекательная и неприметная. Тело продолговатое. Тельца защищено плотным панцирем. Насекомое быстро передвигается, но совсем не умеет летать. Присутствуют три пары ног, которые симметрично расположены. У жука длинные усы, которые могут достигать 8 см.
В случае опасности жук выстреливает газ
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.
Размножение и продолжительность жизни
Интересным является и развитие жука от яиц до имаго. Процесс оплодотворения, как у многих членистоногих происходит с помощью одного из члеников задней лапки, самец выбрасывает такое количество спермы, которое потребуется самке в течение всей жизни.
Собственно, на этом его функция заканчивается, иногда членик отрывается и застревает, но процесс уже запущен. Самка постепенно, не сразу расходует семенную жидкость, храня ее в отдельном резервуаре. Перед каждой порцией яиц она выпускает в яичный мешок небольшое количество.
Оплодотворенные яйца она откладывает в земляную камеру, причем старается каждое яйцо закатать в отдельный шарик и уложить на какую-нибудь твердую поверхность недалеко от водоема. А яиц в кладке не менее 20. Спустя несколько дней из яиц появляются личинки белого цвета, которые темнеют через несколько часов.
Личинки находят в почве добычу в виде куколки жука плавунца или медведки, выедают ее изнутри с головы и забираются туда. Там они и окукливаются. Уже из этого кокона дней через 10 выходит новый бомбардир. Весь процесс занимает 24 дня.
Иногда самка делает и вторую, и третью кладку, если позволяет климат. Однако в прохладных местах дело ограничивается лишь одной. Самым печальным в этой истории является продолжительность жизни этого удивительного насекомого. Она обычно составляет только 1 год. Реже самцы умудряются прожить дольше 2-3 лет.
Размножение
После спаривания самка жука – бомбардира откладывает яйца. Для этого выбирается безопасное место, которое может быть расположено в куче разлагающихся стеблей и листвы растений, а также в грязи. Из отложенных яиц в определенный срок появляются личинки, ведущие паразитический образ жизни. Чаще всего основной пищей для личинок служат скрытые во влажной почве – куколки медведки. По мере роста они превращаются в куколки, проходящие несколько стадий линьки и уже после этого, насекомые становятся взрослыми особями.
Жуки этого вида являются плотоядными.
Вред от жука
Человеку этот жук серьезного вреда причинить не может. Хотя не рекомендуется хватать особо крупных представителей голыми руками. Все же небольшой, но ощутимый ожог вполне можно получить. В этом случае надо как можно быстрее смыть эту жидкость. Наиболее неприятно получить подобную струю в глаза. Возможно снижение или даже потеря зрения. Необходимо обильно промыть глаза и сразу вызвать скорую помощь.
Также не давайте контактировать с жуком домашним питомцам – собакам, кошкам и прочим. Они будут пробовать проглотить насекомое и получат травму. И все же, скорее можно сказать, что жук-бомбардир насекомое не опасное, а полезное.
Благодаря его пищевым пристрастиям, территория очищается от личинок, гусениц. Ощутимый урон они наносят листоедам, которые поглощают молодые побеги. На участках, где обитает жук-вредитель, бомбардир может оказаться превосходным санитаром.
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.
Борьба с жуком
Специально методами борьбы с жуками-бомбардирами человечество всерьез не озадачивалось. Во-первых, потому что они действительно не представляют реальной угрозы. А во-вторых, они умудряются достаточно лояльно сосуществовать с нами, раздражая лишь энтомофобов (людей, болеющих боязнью жуков).
Кроме того, они очень интересны для изучения, до сих пор некоторые считают, что они являются техническим изобретением существ с другой планеты. Основными методами борьбы являются стандартные аэрозоли и химические средства против взрослых насекомых и их личинок.
Интересные факты
- Температура химически активного вещества, выбрасываемого жуком-бомбардиром, может достигать более 100 градусов по Цельсию, а скорость выброса – до 8 м/с. Длина струи доходит до 10 см, а точность попадания в цель у многих видов – безупречна.
- Защитная система жука при ближайшем изучении оказалась прототипом воздушно-реактивного пульсирующего механизма знаменитого Фау-1 (V-1), «оружия возмездия», который немцы использовали во время Второй Мировой войны.
- Энтомологи заметили, что представители многих видов жуков-бомбардиров предпочитают собираться в большие скопления. Есть мнение, что таким образом они усиливают свою оборону. Одновременный залп из множества «орудий» способен нанести больший урон, к тому же готовые к выстрелу жуки могут дать передышку тем, кто должен «перезарядиться».
- Устройство для выстрелов жука-бомбардира настолько интересно и технически сложно, что есть повод подумать о сотворении мира. Существует мнение, что такой «механизм» не мог возникнуть случайно в результате эволюции, а был кем-то задуман.
- Не за горами изобретение самостоятельного перезапуска двигателей внутреннего сгорания в случае отказа одного из них во время полета. Этому поможет раскрытие тайны механизма стрельбы жука-бомбардира.
Внешний вид жука-бомбардира
Внешность у этого жука совсем не привлекательная.
Тело, имеющее рыже – красный окрас может достигать до 10 мм в длину. Голова тоже имеет такую же окраску, как и тело.
Надкрылки могут быть как сине – черных, так и сине – зеленых оттенков. Черные усики этого насекомого вырастают до 8 мм. Как и у многих насекомых, у этого жука имеется 6 ножек, которые прикреплены к грудному отделу туловища.
Надкрылки могут быть как сине – черных, так и сине – зеленых оттенков.
