Насекомые покрывают свое тело восковым слоем, чтобы избежать потери влаги. Но это не единственная его функция — он также служит для общения.

Химический состав этого слоя изучен вдоль и поперек, но ученые из Университета Майнца (Германия) и Университета Париж Ситэ (Франция) впервые решили разобраться в его физических свойствах, особенно в том, как он меняется при разных температурах. Они измерили вязкость — то, насколько воск сопротивляется течению.

Вязкость — это мера сопротивления жидкости или геля течению. Чем выше вязкость, тем «гуще» вещество: мед течет медленнее воды, потому что его вязкость больше. У насекомых от этого параметра зависит, насколько быстро испаряется вода и как хорошо распространяются химические сигналы.

Результаты опубликованы в издании Journal of The Royal Society Interface.

У муравьев мы обнаружили не просто гелеобразную и жидкую фазы, но и две степени текучести внутри жидкого состояния, — объясняет Флориан Менцель из Майнцского университета. — Одна густая, как мед, другая — текучая, как оливковое масло. Благодаря этому насекомые поддерживают все функции воска даже при перепадах температур.

Почему воск — это компромисс

В последние годы численность насекомых резко сокращается, и глобальное потепление усугубляет ситуацию. Чем выше температура, тем больше воды испаряется через хитиновый покров. Воск, состоящий из углеводородов (CHC), защищает от обезвоживания: чем он гуще, тем надежнее.

Но есть нюанс — эти же вещества служат химическими сигналами для сородичей. Чтобы «сообщения» легко распознавались, воск должен быть менее вязким.

Как муравьи настраивают защиту

Исследователи выяснили, как температура влияет на вязкость воска. Они держали муравьев в разных условиях и анализировали изменения. Оказалось, что при нагревании воск становится жиже, как и любой полутвердый материал.

Но был и неожиданный эффект: у муравьев, живших при +28°C, воск оказался гуще, чем у тех, кто находился при +20°C.

Это парадокс, — говорит Селена Хутмахер из Майнца. — Казалось бы, на жаре воск должен разжижаться, но муравьи меняют его состав, чтобы усилить защиту от испарения.

Когда же температуру измерения подстроили под условия содержания насекомых, вязкость оставалась стабильной. Это доказывает, что именно она — ключевой параметр для работы воскового слоя.

Такое сложное поведение фаз просто поразительно, — заключает Хутмахер. — Оно позволяет воску одновременно и сохранять воду, и передавать сигналы, несмотря на противоположные требования к этим функциям.

Понимание механизмов адаптации насекомых к температуре может помочь:

• Сельскому хозяйству — разработка биоразлагаемых покрытий для защиты растений от вредителей, учитывающих их коммуникационные сигналы.
• Биоинженерии — создание материалов, меняющих свойства в зависимости от условий, например, «умных» пленок для упаковки.
• Экологии — прогнозирование выживаемости видов при климатических изменениях.

Исследование не учитывает, как на вязкость воска влияют другие факторы — влажность, возраст насекомых или их рацион. Например, у муравьев-фуражиров, чаще контактирующих с внешней средой, состав CHC может отличаться от «домоседов». Без этого данные выглядят неполными.

Ранее ученые разобрались в превосходной логистике муравьев.