Пчёлы могут наэлектризовать воздух на целых 1000 вольт на метр, или больше, чем гроза. Новое исследование предполагает, что роящиеся пчёлы производят столько электричества, что могут влиять на местную погоду. Открытие, сделанное исследователями путём измерения электрических полей вокруг ульев медоносных пчёл (apis mellifera), показывает, что эти удивительные насекомые могут производить столько же атмосферного электричества, сколько и гроза. Это может сыграть важную роль в управлении пылью, формируя непредсказуемые погодные условия; и их влияние, возможно, даже потребуется включить в будущие климатические модели.
Крошечные тела насекомых могут накапливать положительный заряд во время кормления — либо от трения молекул воздуха о их быстро бьющиеся крылья (медоносные пчёлы могут взмахивать крыльями более 230 раз в секунду), либо от приземления на электрически заряжённые поверхности. Но ранее предполагалось, что воздействие этих крошечных зарядов имеет небольшой масштаб.
Теперь новое исследование, опубликованное 24 октября в журнале iScience, показывает, что насекомые могут генерировать шокирующее количество электричества.
«Только недавно мы обнаружили, что биология и статические электрические поля тесно связаны и что существует множество неожиданных связей, которые могут существовать в разных пространственных масштабах, начиная от микробов в почве и взаимодействия растений и опылителей и заканчивая роями насекомых и глобальной электрической цепью» - первый автор исследования Эллард Хантинг, биолог из Бристольского университета, рассказал Live Science.
Статическое электричество возникает, когда микроскопические неровности и ямки на двух поверхностях трутся друг о друга, вызывая процесс трения. Это заставляет электроны, которые имеют отрицательный заряд, прыгать с одной поверхности на другую, оставляя одну поверхность положительно заряженной, а другую поверхность оставляя отрицательно заряженной. Перенос через две ионизированные поверхности создаёт разность потенциалов или градиент потенциала, через который могут прыгать заряды. Этот градиент электростатического потенциала, который может вызвать у вас шок при прикосновении к дверной ручке после ходьбы по ковру, также может заряжать молнию за счёт трения ледяных глыб внутри облаков; Легенда гласит, что это явление было продемонстрировано Бенджамином Франклином, когда он и его сын запускали воздушного змея во время грозы, отметив, что мокрая нить воздушного змея проводит искры от грозовой тучи к ключу, прикреплённому к её концу.
Электростатические эффекты возникают во всём мире насекомых; они позволяют пчёлам притягивать к себе пыльцу и помогают паукам плести отрицательно заряженные паутины, которые притягивают и захватывают положительно заряженные тела их жертв.
Чтобы проверить, вызывают ли медоносные пчёлы значительные изменения в электрическом поле нашей атмосферы, исследователи разместили монитор электрического поля и камеру рядом с местом расположения нескольких колоний медоносных пчёл. За те 3 минуты, что насекомые наводнили воздух, исследователи обнаружили, что градиент потенциала над ульями увеличился до 100 вольт на метр. В других случаях роения учёные измерили эффект до 1000 вольт на метр, в результате чего плотность заряда большого роя медоносных пчёл примерно в шесть раз выше, чем у наэлектризованных пыльных бурь, и в восемь раз больше, чем у грозовой тучи.
Фото: livescience.com
Учёные также обнаружили, что более плотные облака насекомых означают более сильные электрические поля — наблюдение, которое позволило им смоделировать поведение других роящихся насекомых, таких как саранча и бабочки. По словам исследователей, саранча часто достигает «библейских масштабов», создавая густые облака размером примерно в 1191 квадратный километр и собирая до 80 миллионов саранчи на площади приблизительно 1,3 квадратных километра.
Модель исследователей предсказывала, что эффект роения саранчи на атмосферное электрическое поле был ошеломляющим, создавая плотность электрического заряда, подобную той, что создаётся грозой. Исследователи говорят, что маловероятно, что насекомые сами вызывают грозы, но даже когда потенциальные градиенты не соответствуют условиям для возникновения молнии, они всё равно могут оказывать другое влияние на погоду. Электрические поля в атмосфере могут ионизовать частицы пыли и загрязняющих веществ, изменяя их движение непредсказуемым образом. Поскольку пыль может рассеивать солнечный свет, знание того, как она движется и где оседает, важно для понимания климата региона.
«Здесь ценна междисциплинарность — может показаться, что электрический заряд существует исключительно в физике, но важно знать, насколько весь природный мир осведомлён об электричестве в атмосфере», — говорит Хантинг. «Если мыслить шире, соединение биологии и физики может помочь решить многие загадочные вопросы, задачи и проблемы, например, почему крупные частицы пыли находятся так далеко от Сахары».