№ 3

Сентябрь/2022

Russian Traveler 03/2022

Рой насекомых может электризовать воздух подобно грозе и поменять погоду

Множество насекомых может принести на своих крыльях любопытные эффекты.

Полвека назад американский математик Эдвард Лоренц сформулировал «эффект бабочки»: он задумался, может ли бабочка, взмахивающая крыльями в Айове, вызвать лавину эффектов, которые достигнут высшей точки в бурный дождливый сезон в Индонезии. Вместо этого он мог задаться похожим вопросом: может ли рой летящей саранчи наэлектризовать воздух с мощностью настоящей грозы? Он этого не сделал, но мы все равно теперь знаем ответ. 

Исследователи измерили электрическое поле вокруг ульев медоносных пчел и выяснили, что пчелы могут производить столько же атмосферного электричества, сколько и гроза.

Крошечные тела насекомых могут накапливать положительный заряд во время кормления – либо от трения молекул воздуха о их быстро бьющиеся крылья (медоносные пчелы могут взмахивать крыльями более 230 раз в секунду), либо от приземления на электрически заряженные поверхности. Раньше считалось, что эти крошечные заряды ни на что особенно не влияют. Теперь исследование показало, что насекомые могут генерировать очень большое количество электричества.

«Только недавно мы обнаружили, что биология и статические электрические поля тесно связаны: существует множество неожиданных связей, которые пролегают в разных пространственных масштабах, начиная от микробов в почве и взаимодействия растений и опылителей и заканчивая роями насекомых и глобальной электрической цепью», – Эллард Хантинг, ведущий автор исследования.

Статическое электричество возникает, когда микроскопические неровности и ямки на двух поверхностях трутся друг о друга. Это заставляет электроны, которые имеют отрицательный заряд, перепрыгивать с одной поверхности на другую, оставляя одну поверхность положительно заряженной, а другую – отрицательно. Перенос через две ионизированные поверхности создает разность потенциалов или градиент потенциала, через который могут прыгать заряды.

Как только градиент достигает критической точки, формируются ионизированные каналы, и баланс эффективно выравнивается в порыве, который мы можем наблюдать в виде молний.

Чтобы проверить, вызывают ли медоносные пчелы значительные изменения в электрическом поле нашей атмосферы, исследователи разместили монитор электрического поля и камеру рядом с местом расположения нескольких колоний медоносных пчел. За те три минуты, что насекомые были в воздухе, исследователи обнаружили, что градиент потенциала над ульями увеличился до 100 вольт на метр.

В других случаях роения ученые измерили эффект до 1000 вольт на метр, в результате чего плотность заряда большого роя медоносных пчел оказалась в шесть раз выше, чем у наэлектризованных пыльных бурь, и в восемь раз больше, чем у грозовой тучи.

Ученые также обнаружили, что более плотные тучи насекомых порождали более сильные электрические поля. Это позволило им смоделировать воздействие на атмосферу других роящихся насекомых, таких как саранча и бабочки. Исследователи выяснили, что роение саранчи может создавать плотность электрического заряда, подобную той, что создается грозой.

Исследователи считают маловероятным, что насекомые сами вызывают грозы, но даже когда их потенциальные градиенты не могут вызвать целую молнию, они все равно могут оказывать влияние на погоду. Электрические поля в атмосфере могут ионизировать частицы пыли и загрязняющих веществ, изменяя их движение непредсказуемым образом. Поскольку пыль может рассеивать солнечный свет, понимание того, как она движется и где оседает, важно для понимания климата региона.

Интересный факт

С помощью своего умения выделять тепло (благодаря быстрым движениям тела и крыльев) дикие пчелы защищают свои ульи от врагов-шершней. Всякий раз, когда шершень подлетает близко, кто-нибудь из пчел-защитников нападает на захватчика и удерживает его. Через считаные секунды пчелы облепляют шершня и прижимают его к стенке гнезда. И самое интересное начинается внутри этого клубка. 

У медоносных пчел есть особенность: они могут настолько быстро работать мышцами крыльев, что их груди начинают выделять тепло. Если дюжина пчел одновременно активируют свои «двигатели», температура в клубке может подняться, причем весьма существенно.

Пчелы варят шершней заживо.