Біологи виміряли величезну силу, з якою шкідники висмоктують сік з рослини
Висмоктуючи сік з рослини, крихітні пенніци створюють такий негативний тиск, який дозволив би людині попивати напій через 100-метрову трубочку.
Пенніци, вони ж слинявиці Philaenus spumarius-комахи, поширені по всій Північній півкулі. Свою назву вони отримали за грудочку піни, яким оточують себе для захисту: такі бульбашки можна часто зустріти на стеблах і листках. Пенніци виступають небезпечними шкідниками рослин, в тому числі сільськогосподарських, харчуючись пасокою — соком, який тече по судинах ксилеми.
Однак цей сік-далеко не найбагатше джерело поживних речовин. Крім того, щоб він піднімався з коренів до листя, рослина підтримує в ксилемі тиск набагато нижче атмосферного. Для висмоктування рідини в достатніх кількостях пенніцам доводиться докладати величезних зусиль.
Розрахунки та експерименти показують, що для цього комахи повинні створювати ще більший негативний тиск, що перевищує один мегапаскаль. Для порівняння, слони, набираючи воду в хобот, можуть створювати лише 20 кілопаскалів. А якби людина була здатна на щось подібне, він міг посмоктувати напої через трубочку довжиною близько ста метрів.
Не дивно, що подібні цифри для крихітної пенніци викликають великі сумніви фахівців. Деякі навіть вважають, що пасока не може служити повноцінним джерелом їжі для пенніц, оскільки на її видобуток доводиться витрачати занадто багато енергії. Тому Філіп Метьюс (Philip Matthews) і його колеги з канадського університету Британської Колумбії вирішили провести нові вимірювання «всмоктуючої сили» P. spumarius.
Результати цієї роботи вони представили в статті, опублікованій в журналі Proceedings of the Royal Society B.
Для початку автори розглянули смоктальний апарат пенніци. Він розташований в голові комахи і використовує мембрану, яку м'язи з силою відтягують, створюючи негативний тиск-як в шприці, коли в нього набирають рідину. За допомогою комп'ютерної мікротомографії вчені розглянули смоктальний апарат чотирьох пенніц і реконструювали його тривимірну структуру. Це дозволило отримати точну модель і математично розрахувати теоретичну "сисну силу". Негативний тиск, який така структура здатна створити, склало 1,06-1,57 мегапаскаля.
Далі Метьюс і його співавтори підрахували кількості енергії, які доводиться витрачати комахам на створення тиску, необхідного для висмоктування різних рослин. Для цього вчені оцінювали інтенсивність метаболізму за кількістю вуглекислого газу, яке видихали пенніци, харчуючись соком горошку, люцерни і бобів.
Вимірювання показали, що при цьому обмін речовин у них прискорюється на 50-85 відсотків у порівнянні з спокоєм. Таке навантаження можна порівняти з марафоном. На думку вчених, все це дозволяє комахам прокачувати через себе величезні кількості соку ксилеми — як якщо б людина в годину випивала близько чотирьох літрів рідини — і отримувати достатньо поживних речовин, щоб заповнити величезні енергетичні витрати на пиття.
Також читайте: