Внешний вид сахарских серебряных муравьёв (Cataglyphis bombycina), обитающих в засушливой пустыне, заинтересовал Наньфаня Юя (Nanfang Yu) из Колумбийского университета в Нью-Йорке. Когда он впервые увидел этих насекомых в песках, то подумал, что перед ним капельки ртути.

Он и его команда провели исследование, в ходе которого выяснили, что эти крошечные (около 10 миллиметров) муравьи осуществляют терморегуляцию благодаря серебристым волоскам на спине и боках. Они отражают большую часть падающего на муравьёв света.

Насекомые эти, как оказалось, обладают целым рядом природных приспособлений, которые помогают им выживать в пустыне: у них длинные конечности и в их организме присутствуют белки теплового шока.

Во время перерывов в охоте насекомые поднимаются на камни и растительность над горячим песком, чтобы добраться до более прохладного места.

Рис. 1.

Однако самую важную работу выполняют именно волоски: серебристый внешний вид муравьёв обусловлен уникальной трёхгранной формой их волосков, она же способствует отражению видимого и ближнего инфракрасного света.

Инфракрасные волны средней длины, в свою очередь, переизлучаются, избыток тепла уходит, и тело муравья эффективно охлаждается.

Рис. 2.

Моделирование команды Юя показало, что

микронная толщина волосков даёт насекомым дополнительную теплозащиту. Волоски по размеру почти совпадают с длиной волны солнечных лучей, из-за этого они отражаются от граней.

Однако волоски намного меньше, чем инфракрасные волны света средней длины волны, то есть для них они образуют матовую поверхность, которая может светиться и излучать свет, но не отражать его.

«Животные эволюционировали и развили разные стратегии для восприятия и использования электромагнитных волн, – объясняет Юй. – Так, глаза глубоководной рыбы позволяют ей маневрировать и охотиться в тёмных волнах, бабочки создают цвета из наноструктур своих крыльев, светляки используют всполохи света для общения. Органы животных нередко развиваются для восприятия или контроля электромагнитных волн и часто превосходят аналогичные рукотворные устройства как в сложности, так и в эффективности».

Рис. 3.

Чтобы подтвердить, что волоски являются ключевым элементом термозащиты, учёные поймали несколько особей муравьёв и «обрили» их, а затем подвергли воздействию горячей ксеноновой лампы и холодной пластины, которые моделировали солнце и небо.

У муравьёв, чьё тело осталось покрыто волосами, температура была на 5–10 градусов ниже, нежели у «обритых» собратьев. А это существенная разница для раскалённой добела Сахары.

Таким образом сахарские серебряные муравьи продемонстрировали учёным новый метод приспособления к экстремальным условиям.

Эти насекомые живут в одной из самых горячих пустынь на Земле, где температура песчаной поверхности может достигать 70 градусов Цельсия. При этом, чтобы выжить, муравьям необходимо поддерживать температуру своего тела ниже критических 53,6 градуса.

Рис. 4.

Также учёные обнаружили ещё одну уловку муравьёв: насекомые покрыты волосками сверху и с боков, однако не снизу. Там волоски бы поглощали тепло (то же самое инфракрасное излучение), исходящее от горячего песка.

Как выяснили энтомологи, сахарские серебряные муравьи часто выходят на охоту в жару, когда другие насекомые и животные (например, ящерицы) прячутся в укрытие. Так что ещё одно преимущество термической суперспособности – искать пищу без конкурентов и хищников, так как в это время они отсиживаются в тени.

Представители вида C. bombycina питаются трупами менее удачливых насекомых и членистоногими.

Однако им приходится действовать быстро— муравьи быстро умирают, если их температура тела поднимается выше 53,6 градуса.

После того, как серебряные муравьи покидают свои гнёзда, у них есть примерно 10 минут на то, чтобы поесть: после этого при полном полуденном солнце они рискуют перегреться.

Авторы исследования надеются, что

их открытие приведёт к разработке новых материалов, которые будут отражать солнечный свет и повторно излучать тепло подобно серебряным муравьям. Такие покрытия на крышах сохранят холод в помещении в жаркий день или е помогут повысить эффективность солнечных батарей за счёт переизлучения.

Рис. 5.

Адаптация муравьёв похожа также на свойства термостойкой поверхности, и исследователи рассчитывают, узнав побольше об этом виде, получить новые материалы такого рода.

Команда Юя планирует в ближайшее время воссоздать волоски синтетически, чтобы понять, можно ли их применить для самоохлаждения поверхностей и других полезных приложений. Также в планах команды — изучение других животных и организмов, проживающих в экстремальных условиях.

Научная статья американских энтомологов была опубликована в журнале Science.