Жук-бомбардье

редактировать

Жук-бомбардье
Brachinus spPCCA20060328-2821B.jpg
Вид Brachinus
Научная классификация
Царство:Animalia
Тип:Arthropoda
Класс:Insecta
Отряд:Coleoptera
Семья:Carabidae
Племена

Brachinini. Paussini. Ozaenini. Metriini

Жуки-бомбардиры - жужелицы (Carabidae) в племенах Brachinini, Paussini, Ozaenini или Metriini - более 500 виды вместе - которые наиболее известны защитным механизмом, который дал им их имя: когда их потревожили, они выбрасывают горячий ядовитый химический спрей из кончика живота с хлопающим звуком.

Спрей образуется в результате реакции между двумя химическими соединениями, гидрохиноном и перекисью водорода, которые хранятся в двух резервуарах в брюшке жука. Когда водный раствор гидрохинонов и перекиси водорода достигает преддверия, катализаторы облегчают разложение перекиси водорода и окисление гидрохинона. Тепло от реакции доводит смесь до температуры, близкой к точке кипения воды, и производит газ, который вызывает выброс. Нанесенный ущерб может быть смертельным для атакующих насекомых. Некоторые жуки-бомбардиры могут направлять брызги в самых разных направлениях.

Необычный защитный механизм жука утверждается некоторыми креационистами как пример того, что они называют неснижаемой сложностью, хотя это опровергается эволюционными биологами.

Содержание

  • 1 Среда обитания
  • 2 Поведение
  • 3 Анатомия
  • 4 Механизм защиты
  • 5 Развитие защитного механизма
  • 6 См. Также
  • 7 Ссылки
  • 8 Внешние ссылки

Среда обитания

Австралийский жук-бомбардир (Pheropsophus verticalis)

Жук-бомбардир обитает на всех континентах, кроме Антарктиды. Обычно они живут в лесах или лугах в умеренных зонах, но могут быть найдены и в других средах, если есть влажные места для откладывания яиц.

Поведение

Большинство видов жуков-бомбардиров плотоядны, включая личинки. Жук обычно охотится ночью на других насекомых, но часто собирается вместе с другими представителями своего вида, когда не активно ищет пищу.

Анатомия

Есть две большие железы, которые открываются на конце живот. Каждая железа состоит из толстостенного вестибюля, который содержит смесь каталаз и пероксидаз, продуцируемых секреторными клетками, выстилающими преддверие. Обе железы также состоят из тонкостенного и сжимаемого резервуара, который содержит водный раствор гидрохинонов и перекиси водорода.

Механизм защиты

Когда жук чувствует угрозу он открывает клапан, который позволяет водному раствору из резервуара достигать преддверия. Каталазы, выстилающие стенку вестибюля, способствуют разложению перекиси водорода, как в следующей теоретической реакции:

H 2 O 2 (водный раствор) ⟶ H 2 O (l) + 1 2 O 2 (g) {\ displaystyle {\ ce {H2O2 (вод.) ->H2O (l) + 1 / 2O2 (g)}}}{\displaystyle {\ce {H2O2(aq) ->H2O (l) + 1 / 2O2 (g)}}}

Ферменты пероксидазы способствуют окислению гидрохинонов (бензол-хинонов) 1,4-диола в 1,4-бензохинон и аналогично для метилгидрохинона), как в следующей теоретической реакции:

C 6 H 4 (OH) 2 (водн.) ⟶ C 6 H 4 O 2 (водный раствор) + Н 2 (г) {\ Displaystyle {\ ce {C6H4 (OH) 2 (водный раствор) ->C6H4O2 (водный раствор) + H2 (г)}}}{\displaystyle {\ce {C6H4(OH)2(aq) ->C6H4O2 (водный раствор) + H2 (g)}}}

Известная чистая реакция, которая дополнительно учитывает теоретические причины ction из H 2 (g) {\ displaystyle {\ ce {H2 (g)}}}{\ displaystyle {\ ce {H2 (g)}}} и 1 2 O 2 (g) {\ displaystyle {\ ce {1 / 2O2 (г)}}}{\ displaystyle {\ ce {1 / 2O2 (g)}}} продукты предыдущих реакций:

C 6 H 4 (OH) 2 (водн.) + H 2 O 2 (водн.) ⟶ C 6 H 4 O 2 (водный раствор) + 2 H 2 O (l) {\ Displaystyle {\ ce {C6H4 (OH) 2 (водный) + H2O2 (водный раствор) ->C6H4O2 (водный раствор) + 2H2O (l)}}}{\displaystyle {\ce {C6H4(OH)2(aq) + H2O2(aq) ->C6H4O2 (водн.) + 2H2O (l)}}}
Бензохинон

Эта реакция очень экзотермическая, и выделяемая энергия повышает температуру смеси примерно до 100 ° C, испаряя примерно одну пятую часть. этого. Возникающее в результате повышение давления приводит к закрытию входных клапанов камер хранения реагентов, таким образом защищая внутренние органы жука. Кипящая жидкость с неприятным запахом сильно выбрасывается через выпускной клапан с громким хлопком. Железы жуков накапливают гидрохинон и перекись водорода в количестве, достаточном для того, чтобы жук выпустил химический спрей примерно 20 раз. В некоторых случаях этого достаточно, чтобы убить хищника. Главный компонент спрея от жуков - 1,4-бензохинон, раздражающий глаза и дыхательную систему позвоночных.

Подача реагентов в реакционную камеру и последующий выброс происходит сериями примерно из 70 импульсов со скоростью примерно 500 импульсов в секунду. Вся последовательность событий занимает всего доли секунды. Эти пульсации вызваны повторяющимися микровзрывами, которые являются результатом постоянного давления на резервуар и колебательного открытия и закрытия клапана, который контролирует доступ к реакционной камере. Этот импульсный механизм полезен для выживания жуков, потому что система использует давление вместо мускулов для выброса спрея с постоянной скоростью, экономя энергию жуков. Кроме того, повторное введение новых реагентов в вестибюль, где хранятся ферменты, снижает температуру камеры, тем самым защищая пероксидазы и каталазы от тепловой денатурации.

Обычно жук поворачивает свое тело, чтобы направить струю к тому, что вызвало реакцию. Отверстия в железах некоторых африканских жуков-бомбардиров могут поворачиваться на 270 ° и толкаться между ног насекомого, выбрасывая жидкость в широком диапазоне направлений со значительной точностью.

Развитие защитного механизма

Полная эволюционная история уникального защитного механизма жука неизвестна, но биологи показали, что эта система могла развиться из защитных механизмов, обнаруженных у других жуков, поэтапно в результате естественного отбора. В частности, химические вещества хинона являются предшественником склеротина, коричневатого вещества, вырабатываемого жуками и другими насекомыми для упрочнения их экзоскелета. Некоторые жуки дополнительно хранят излишки дурно пахнущих хинонов, включая гидрохинон, в небольших мешочках под кожей в качестве естественного средства отпугивания хищников - все жужелицы имеют такое расположение. Некоторые жуки дополнительно смешивают перекись водорода, обычный побочный продукт метаболизма клеток, с гидрохиноном; некоторые из каталаз, которые существуют в большинстве клеток, делают процесс более эффективным. Химическая реакция производит тепло и давление, и некоторые жуки используют последнее, чтобы вытолкнуть химические вещества на кожу; это случай жука Metrius contractus, который при нападении производит пенистые выделения. У жука-бомбардира мышцы, предотвращающие вытекание из резервуара, дополнительно имеют клапан, позволяющий более контролируемый выброс яда, и удлиненный живот, позволяющий лучше контролировать направление выброса.

Уникальное сочетание характеристик креационисты и сторонники разумного замысла заявили, что защитный механизм жука-бомбардира - сильно экзотермические реакции, кипящие жидкости и взрывное высвобождение - является примером несводимого сложность. Однако биологи, такие как систематик Марк Исаак, отмечают, что постепенная эволюция механизма могла происходить легко.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

Викискладе есть средства массовой информации, связанные с Брахинус.
Викивиды содержат информацию, относящуюся к Брахинини
Викиисточник имеет текст 1905 года New International Encyclopedia статья Bombardier Beetles.
Последняя правка сделана 2021-05-12 13:50:30
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте