Восточный шершень – первое насекомое на солнечных батарейках

Оказывается, получать энергию из солнечного света умеют не только растения, но и отдельные виды насекомых. По данным недавнего исследования ученых Тель-авивского университета таким видом является восточный шершень (Vespa orientalis) – «встроенные» «солнечные батарейки» позволяют ему преобразовывать солнечный свет в электричество. Подобное явление в животном мире ученые наблюдают впервые. Результаты исследования были опубликованы в декабрьском номере журнала Naturwissenschaften.

По словам ведущего автора доклада Мариана Плоткина, ученые давно присматривались к виду Vespa orientalis в попытке объяснить причинно-следственную связь между временем, выбираемым насекомыми для строительства своих подземных гнезд с одной стороны, и интенсивностью солнечной радиации – с другой. Дело в том, что для большинства ос характерно проявление повышенной активности в утренние часы – именно тогда они трудятся вдвое эффективнее и быстрее, чем в течение всего остального дня. У восточных же шершней, обитающих на ближнем востоке и в Индии, такой период повышенной активности приходится почему-то на середину дня.

Начало исследованию этого феномена было положено после того, как текущий руководитель Плоткина Яков Ишай предположил, что восточные шершни способны каким-то образом «собирать» и использовать солнечную радиацию. И вот недавно Плоткин и его коллеги продвинулись в исследовании еще дальше. Команда ученых изучила под микроскопом структуру эпидермиса шершня, твердые слои которого формируют внешнюю оболочку тела насекомого – экзоскелет. Результаты исследования показали, что пигменты в желтых тканях шершня улавливают свет, а коричневые ткани насекомого в то же время вырабатывают электроэнергию.

«Во время проведения эксперимента мне говорили, что из этого ничего не выйдет», – поделился переживаниями Плоткин. – » Сегодня же я не устаю радоваться полученным результатам «.

«Солнечные батарейки» восточного шершня нельзя назвать самыми эффективными. В то время, как средняя эффективность преобразования ультрафиолета в электричество солнечными элементами, созданными людьми, составляет от 10 до 11 процентов, аналогичный показатель для клеток тела шершня, по данным National Geographic, составляет всего 0,335 процента. Таким образом, большую часть энергии шершни получают все-таки из пищи.

Однако, как заметил Плоткин, не это главное. «До сих пор мы встречались с примерами использования солнечной радиации только у растений и бактерий, и никогда прежде – в мире животных», – подчеркнул исследователь.

Выяснилось, что большая часть коричневых тканей шершня содержит меланин, пигмент, который у человека защищает клетки кожи, поглощая опасное ультрафиолетовое излучение и преобразовывая его в тепло. Кроме того, структурный анализ коричневых тканей шершня показал наличие в них углублений (бороздок глубиной 160 нанометров), которые захватывают солнечный свет для дальнейшего преобразования его в энергию. Эта часть тела шершней имеет самую высокую светопоглощающую способность. Коричневые ткани «очень похожи на световые ловушки – лишь один процент света, падающего на такую поверхность, отражается назад», – пояснил Плоткин. Специфическая форма поверхности разбивает солнечные лучи на более мелкие лучики и направляет их в разные стороны и вглубь многослойного эпидермиса на теле насекомого.

Желтые ткани восточного шершня формируют овальные выступы высотой 50 нм с крошечными углублениями. Цвет же ярко-желтым полоскам на голове и брюшке насекомого придает пигмент ксантоптерин. Именно он и позволяет шершню «питаться» солнечным светом.

Команда ученых выделила ксантоптерин в жидкий раствор, который затем поместила внутрь электрода солнечного элемента (являющегося проводником). Когда на электрод направили свет, пигмент в растворе начал вырабатывать электроэнергию.

Правда, механизм использования этого электричества все еще не совсем ясен. Ученые допускают, что часть полученной энергии преобразуется в ходе некоего фотобиохимического процесса, который и помогает восточным шершням оставаться активными на протяжении дня.

Солнечные насекомые?

Энтомолог Крис Лайал из лондонского Музея естественной истории назвал результаты исследования «поистине поразительными». «Я бы хотел увидеть сравнение со структурой [экзоскелета] других шершней, не использующих солнечную энергию. Теоретически, их экзоскелет должен состоять из совершенно других слоев», – высказал предположение Лайал, не принимавший участия в исследовании. Он добавил, что, возможно, и другие насекомые обладают схожей способностью вырабатывать электроэнергию. «К примеру, я когда-то наблюдал, как бабочка аполлон в Пиренеях греется на солнце перед полетом – по-видимому, поглощая солнечное излучение», — добавил он. – «Было бы интересно выяснить, насколько ткани восточного шершня отличаются от тканей той бабочки».

Ответ на эти и другие возникающие по ходу исследования вопросы ученым еще только предстоит узнать.

Источник: facepla.net