24.05.2012

Исторический пожар помог изучить тепловой детектор жуков

Для определения чувствительности тепловых детекторов жуков-пирофилов из рода Melanophila ученые проанализировали исторические свидетельства калифорнийского пожара 1925 года. Работа опубликована в журнале PLoS ONE, ее краткое содержание можно прочитать на сайте Университета Бонна.

В 1925 году в Калифорнии на одном из нефтехранилищ загорелась емкость с 750 тысячами баррелей нефти. В исторических документах отмечается, что пожар привлек большое количество жуков Melanophila consputa. Этим жукам для размножения нужен лесной пожар - они откладывают яйца в мертвую древесину сгоревших деревьев. Это позволяет личинкам жуков, во-первых, поедать дерево, которое не сопротивляется выработкой смолистых веществ, и во-вторых, не конкурировать с другими насекомыми. Однако пожары происходят редко, и насекомым требуется издалека их отслеживать.

В 2005 году ученые открыли у жуков-златок рода Melanophila специальные термочувствительные органы на нижней стороне груди. Они состоят из микроскопических наполненных водой пузырьков, которые нагреваются от инфракрасного излучения. При нагревании вода расширяется и растягивает мембрану, в которой находятся механорецепторы. Однако чувствительность этих рецепторов была до сих пор неизвестна ученым.

Чтобы узнать чувствительность терморецепторов, авторы настоящей работы решили построить математическую модель пожара 1925 года.

Исследователи знали, что единственный лес, из которого могли прилететь жуки, находился на расстоянии в 130 километров от нефтехранилища, следовательно, зная расстояние и интенсивность излучения огня, можно рассчитать минимальную чувствительность терморецепторов.

В расчет принималась форма резервуара, объем топлива, рассчитывалась высота пламени, его температура. Кроме того, ученые попытались восстановить по историческим документам погоду и состояние атмосферы, которое влияет на распространение инфракрасного излучения.

По результатом расчетов оказалось, что термочувствительность жуков (1.3×10-4 Вт/м²) сравнима с чувствительностью самых современных инфракрасных детекторов из тех, у которых нет охлаждения. Она находится почти на уровне теплового шума, поэтому жуки используют стохастические методы анализа для вычленения излучения из зашумленного сигнала, считают авторы.

Ученые полагают, что полученные результаты могут пригодиться для создания более чувствительных противопожарных сенсоров. Впрочем, для этого потребуется подтвердить выводы работы другими, более прямыми экспериментами.

Источники:

1. Lenta.Ru