Люди обратились за помощью к насекомым

На протяжении длительного времени биологи бьются над секретом самых обычных водяных жуков. Исследователей занимает вопрос: как этим крошечным созданиям удается находиться под водой целый день при полном отсутствии органов для подводного дыхания.

Интерес специалистов — далеко не праздный. Если тайну жуков-"ныряльщиков" взять на вооружение в промышленных масштабах, то создание продвинутых приспособлений для глубокого погружения станет реальностью.

Одну часть загадки ученые уже расшифровали: хитиновый покров, защищающий тело насекомого, способен также удерживать под собой слой воздуха. Используя воздушную подушку в качестве внешнего легкого, жуки могут варьировать темпы погружения, изменяя объем воздушного пузыря.

Впрочем, не только насекомые способны поражать своими способностями наблюдателей. Например, галапагосские игуаны, как и остальные рептилии, обладают удивительной способностью анаэробного, или бескислородного, дыхания. Под водой их организм запускает химическую реакцию — гликолиз, что позволяет расщеплять глюкозу в клетках без участия кислорода и поставлять энергию для осуществления основных физиологических функций к тканям и органам. Поскольку из-за относительно невысокой температуры воды жизненные процессы замедляются, что такой способ дыхания обеспечивает все нужды организма.

Подсчитано, что скромный запас воздуха позволяет насекомым погружаться на глубину до 30 метров. Некоторые виды жуков на такой глубине пережидают зиму, причем давление воды не оказывает на воздушные пузыри никакого воздействия. Подобная "нерушимость" обеспечивается волосками на животе насекомых, обладающими водоотталкивающим эффектом. Чем ближе волоски расположены друг к другу, тем меньше давление на воздушный пузырь.

Созданная с учетом этих факторов математическая модель дает возможность просчитать, каков должен быть оптимальный объем воздуха при определенной глубине погружения. Так, необходимый баланс легче всего поддерживается на средней глубине в несколько метров, тогда как на отметке свыше 20 м от поверхности воды воздушный пузырь создает чрезмерное давление.

Воодушевившись примером насекомых, ученые намереваются создать приспособление для глубоководного погружения, которое представляло собой многократно увеличенную копию внешнего легкого жуков. Инженеры предлагают снабдить компактные подводные лодки саморегулирующимися кислородными подушками, сконструированными по подобию воздушных запасов насекомых, что позволит максимизировать автономность субмарин.