Пока люди спасаются от лесных пожаров, черная сосновая златка летит прямо к огню. На первый взгляд такое поведение кажется парадоксальным, однако именно свежесгоревшие деревья нужны этому насекомому для размножения. Более того, способность жука обнаруживать пожар на расстоянии, как минимум, 80 километров заинтересовала ученых: они пытаются воспроизвести природный механизм и создать недорогие датчики для раннего обнаружения возгораний, передает inbusiness.kz со ссылкой на Euro News.
В последние недели сильные лесные пожары охватили большие территории Европы. В ряде регионов власти вынуждены эвакуировать жителей, люди теряют дома, а огонь приводит к гибели людей. Продолжительная жара дополнительно повышает риски и способствует распространению пламени.
Исследователи отмечают, что на фоне изменения климата лесные пожары во многих регионах становятся более частыми и интенсивными. Поэтому ученые ищут способы не только эффективнее бороться с уже возникшим огнем, но и обнаруживать возгорания как можно раньше.
Одним из неожиданных источников вдохновения стала черная сосновая златка — Melanophila acuminata. Этот неприметный лесной жук относится к небольшому числу животных, которые целенаправленно реагируют на лесные пожары.
После того как огонь проходит по территории, и пламя гаснет, насекомое направляется на выжженный участок. Причина такого поведения связана с жизненным циклом вида: именно недавно сгоревшая древесина становится подходящим местом для развития его личинок.
Биолог Лидия Шьобель, руководитель инспекции по защите животных в Обществе защиты животных Мюнхена, объясняет, почему жук способен направляться непосредственно к очагам пожаров.
"Жук летит прямо на пламя, потому что его личинки могут развиваться только в свежесгоревших деревьях. У здоровых деревьев есть защитные механизмы, с которыми маленькие белые личинки не в силах справиться", - пояснила биолог.
Однако наиболее удивительной особенностью черной сосновой златки является не само стремление к недавно сгоревшему лесу, а способность обнаруживать пожар на огромном расстоянии.
По словам Шьобель, жуки способны фиксировать пожар, как минимум, за 80 километров. Для небольшого насекомого это чрезвычайно большая дистанция.
На протяжении десятилетий ученые пытались понять, каким именно образом златка определяет местонахождение пожара. Исследователям Боннского университета удалось установить механизм, который позволяет насекомому реагировать на тепловое излучение.
Оказывается, жук действительно способен в определенном смысле "слышать" огонь.
По обеим сторонам тела насекомого расположены специальные органы чувств. Они представляют собой небольшие полости, заполненные жидкостью. Когда тепловое излучение от пожара воздействует на эти структуры, находящаяся внутри жидкость нагревается, расширяется и деформирует чрезвычайно тонкие чувствительные волоски.
Нервная система жука воспринимает возникающие изменения давления. По принципу работы этот механизм напоминает восприятие звуковых волн, хотя речь идет не о слухе в привычном для человека понимании.
Именно эта способность стала основой для одного из перспективных направлений бионических исследований.
Бионика предполагает использование решений, которые уже существуют в природе, для создания технических устройств. Вместо того чтобы изобретать механизм с нуля, ученые изучают, каким образом живые организмы решают определенные задачи, а затем пытаются перенести эти принципы в технологии.
Еще с 2000-х годов специалисты Боннского университета работают над тем, чтобы воспроизвести орган чувств черной сосновой златки в техническом устройстве.
Исследователи разработали простой инфракрасный датчик по образцу природного механизма. Вместо чувствительного органа жука используется тонкая пластиковая пластина. Под воздействием теплового излучения она немного расширяется, а возникающее движение передается на сенсор.
На практике изменение настолько небольшое, что человек его практически не замечает. Однако для чувствительной системы оно становится сигналом о воздействии теплового излучения.
Руководитель проекта Хельмут Шмиц в одном из отчетов о ходе исследований отмечал, что лесные пожары только в Европейском союзе ежегодно наносят ущерб на миллиарды евро.
Чем раньше обнаружен очаг возгорания, тем больше возможностей остановить распространение огня до того, как он превратится в масштабный пожар. Поэтому системы раннего обнаружения могут стать одним из важнейших инструментов защиты лесов.
Бионические инфракрасные сенсоры в перспективе могут использоваться именно для этой цели. Их потенциальное преимущество заключается не только в принципе работы, но и в стоимости.
По данным ученых, первые прототипы обходились всего в несколько евро и были значительно дешевле традиционных инфракрасных датчиков. На начальном этапе они уступали существующим решениям по эффективности, однако исследователи считают направление перспективным и продолжают совершенствовать технологию.
При этом сама черная сосновая златка интересна науке не только как источник идеи для пожарного датчика. Насекомое является частью природной системы восстановления леса после огня.
Черную сосновую златку относят к пирофильным видам — животным, которые получают определенные преимущества от пожаров и приспособились к жизни в условиях, связанных с огнем.
После пожара личинки жука прогрызают ходы в отмершей древесине. Это способствует ее разрушению и ускоряет процесс разложения.
По словам Лидии Шьобель, благодаря деятельности таких организмов питательные вещества быстрее возвращаются в почву. Одновременно разрыхленная мертвая древесина создает условия, которые могут способствовать появлению новых растений.
Получается своеобразный природный цикл: пожар разрушает часть леса, но вслед за ним активизируются организмы, приспособленные к изменившейся среде. Они участвуют в переработке погибшей древесины и, тем самым, помогают экосистеме переходить к следующему этапу восстановления.
Черная сосновая златка при этом далеко не единственный пирофильный организм.
"К пирофильным животным в Германии также относятся четырехточечный жук-скакун, жужелица Gruben-Laufkäfer, сосновый коровый клоп и дымовая муха", — объясняет Шьобель.
Подобные виды встречаются в разных экосистемах мира и играют важную роль в процессах, которые начинаются после прохождения огня.
Интересно, что к пожарам приспособились не только насекомые. Некоторые растения обладают механизмами, позволяющими переживать воздействие огня или использовать его для размножения.
По словам Шьобель, у одних растений имеются особенно устойчивые к огню свойства, тогда как другие раскрывают семенные коробочки только после воздействия высокой температуры. Благодаря этому семена получают возможность быстро распространиться на освободившейся территории и участвовать в восстановлении растительности.
Изменение леса после пожара также создает новые возможности для некоторых птиц.
Такие виды, как вертишейка, лесной конек и садовая горихвостка, могут временно выигрывать от новых условий. Они используют высохшие деревья как места для гнездования, а на открытых участках после пожара им бывает проще находить корм.
Это не означает, что лесной пожар является благоприятным событием для экосистемы в целом. Масштабные возгорания остаются природными катастрофами, способными уничтожать огромные площади лесов, разрушать места обитания животных и растений, наносить экономический ущерб и угрожать жизни людей.
Пока лесные пожары становятся все более серьезным вызовом для многих регионов мира, природа, фактически, предлагает человеку готовый пример того, как обнаруживать огонь. И возможно, один из самых необычных природных "датчиков" однажды поможет раньше замечать пожары, с которыми сегодня приходится бороться уже после того, как они успели распространиться.
Читайте по теме:
Пчелы в Казахстане оказались на грани массового вымирания
