Undersjøisk natur: hvordan å puste etter vannbiller




Første mennesker krysset grensen mellom land og sjø for å bli mer enn 70 år siden dykkere, da Jacques Cousteau åpnet Aqua-Lung Road i det naziokkuperte Frankrike.

Men mennesker er ikke de eneste skapningene som bærer luft med dem å puste under vann.



Noen arter av vannlevende insekter har gjort i millioner av år.

"Biller vann var under vann puste eksistert siden før dinosaurene," sa Maier krystall, en entomolog på The Field Museum i Chicago. "Det har utviklet seg minst 10 ganger gjennom treet insekter."


En predaceous dykking bille har en boble under hennes ytre kant. (Josh Cassidy / KQED)

Så hvordan gjør de? Air puster vannlevende insekter og biller ikke hold pusten slik at marine pattedyr gjør, og heller ikke har gjeller som fisk.

Svaret ligger i sin lille størrelse. strategier dykking insekter hengsel på en vann eiendom som relative giganter som vi vanligvis overse: overflatespenning.


Overflatespenningen gjør Staples å flyte. (Josh Cassidy / KQED)

Overflatespenningen er eiendommen av væske som beskriver hvordan partiklene holde sammen. I tilfelle av vann, er overflatespenningen spesielt sterk, tilstrekkelig til å danne en slags film, hvor den møter luften, både på overflaten eller i en boble.

Filmen er så sterk, faktisk, at en binders, som skal synke på grunn av dens tetthet, vil flyte.

Hvis du er en bug på størrelse med en binders, med andre ord, gjør overflatespenningen forskjellen. Å dra nytte av det, noen vannbiller frakte oksygen de trenger under vann, i form av en midlertidig boble, som en slags naturlig sylinder. Andre er inkludert i et lag av luft og trekke oksygen fra det store og hele livet.


predaceous dykking biller bære med seg en boble under overflaten. (Josh Cassidy / KQED)

predaceous dykking biller er en familie av felles vannlevende insekter i innsjøer, dammer og bekker. Strømlinjeformet og utstyrt med ben tilpasset svømming, disse billene dykke med en pust boble fanget under deres ytre kant.

I motsetning til våre sylindere, imidlertid boble av bille kan delvis rekonstituere seg, tegning oksygen fra vann for å erstatte det som billen forbruker. Noen ganger forskere kaller boble av en "fysisk gill", siden det fungerer litt "hvordan å gjøre gjellene på fisken.

"Den relativt store overflatearealet av boblen gjør det mulig å utveksle oksygen med det omgivende vann,» sa Maier.


oljebiller kan delvis fylle oksygen fra omliggende vannet. (Josh Cassidy / KQED)

Billene jakt mindre insekter og lete etter mat mellom grus og vegetasjon på bunnen.

av boble oksygen er begrenset, men. På slutten, overstiger forbruket utskifting, og den bille frigjør boblen og returnerer til overflaten for en ny.

En annen akvatisk familie, lang-toed vannbiller, har utviklet seg en mer permanent løsning. Selv om disse feilene er født på jorden og puste luft, går i vannet som voksne, og aldri komme tilbake.

De skylder sin utholdenhet under vann for noe som kalles en plastron, et tynt pustende lag med luft på sine ytre skall. Ved hjelp av overflatespenning, hår-lignende strukturer på skallet for å holde laget intakt.


plastron av billen vannet lenge spissen gir den et skinnende utseende. (Josh Cassidy / KQED)

Plastron, som gir lang toed biller sin glitrende utseende, nesten som en romdrakt, de er så pålitelig at de aldri gjenoppstår etter luft.

"Det er en ganske vellykket gruppe av insekter. De er på alle kontinenter, unntatt Antarktis," sa Cheryl Barr, samling direktør emeritus av Essig Museum of Entomology ved UC Berkeley.

Plastron respirasjon, som forskerne kaller det, har utviklet seg uavhengig i ulike grupper av insekter.

Overflatespenningen er en delikat styrke, utsatt for temperaturendringer, turbulens eller innføring av forurensninger, slik som såpe. Et plutselig fall i overflatespenning kan drukne en hel insekt samfunnet på et øyeblikk.

Selv om det kanskje ikke ser ut til å påvirke vår verden i samme grad, overflatespenning er aktiv rundt oss. Den lar regndråper å danne, trær for å hente vann til sine blader og is til å flyte. Så, på en måte, vi lever også i en tynn ramme, underlagt de samme gode egenskapene til vann.



Legg igjen en kommentar