Ученые из Университета Британской Колумбии исследовали цикад из надсемейства Cercopoidea. Они широко распространены по всей планете за исключением Арктики и Антарктики и обладают рядом удивительных свойств. Мощные задние ноги позволяют им прыгать на огромные дистанции, в сотню раз больше их собственной длины! Кстати, это их умение отразилось в имени насекомых на английском языке: froghoppers, от «лягушки» и «прыжка». Еще одной их странной особенностью является процесс мочеиспускания: насекомые заняты им практически постоянно, и чтобы не промокнуть, они разбрасывают капли этой жидкости на расстояние до 10 см – при том, что их собственный размер не превышает 1,5 см.
Весной насекомые делают пену из сока растений и укрываются ей – пена прячет нимфу от хищников и паразитов, а также защищает от жары и холода. Один из видов, принявших участие в исследовании, так и называется: пенница слюнявая (Philaenus spumarius). Приступая к ее изучению, биологи решили установить ее способности к всасыванию соков из растений.
Дело в том, что для производства пены цикадки пьют ксилемный сок растений. Но эта ткань находится гораздо глубже, чем флоэма, на которую нацелены остальные виды насекомых, и чтобы добыть из нее жидкость, требуется прикладывать гораздо больше усилий.
Поперечный срез стебля льна: 3. ксилема, 4. флоэма.
Желая получить флоэмный сок, насекомые сталкиваются с положительным давлением: жидкость сама вырывается наружу в ответ на постукивание по стеблю. С ксилемой все наоборот: насекомое должно уметь преодолевать отрицательное давление. При этом ксилема содержит мало питательных веществ, и для восполнения энергетических затрат ее требуется добыть очень много (зато это объясняет, почему Cercopoidea постоянно пьют и мочатся).
Для понимания механизма всасывания этих соков биологи сделали сканирование черепов подопотных особей. Цибариальный насос, который насекомые используют для втягивания жидкости, у цикадок расположен на лбу и приводится в движение необыкновенно большой мышцей.
«Это похоже на огромный бицепс на голове», – соавтор исследования Филип Мэтьюз.
Сопоставление размеров помпы и мышцы позволило вычислить создаваемую ими силу: примерно 1,6 мегапаскалей! Этого более чем достаточно, чтобы отрицательное давление ксилемы не было проблемой. Приводя более понятный пример, команда говорит, что цикадки могли бы легко всасывать жидкости через вертикальную соломинку длиной 100 метров – например, сидя на вершине факела Статуи Свободы, они таким образом легко потягивали бы из трубочки воду, расположенную в емкости на земле.
