Новые исследования показывают, что роящиеся пчёлы производят так много электричества, что могут влиять на местную погоду.
Открытие, сделанное исследователями путём измерения электрических полей вокруг ульев медоносных пчёл (apis mellifera), показывает, что пчёлы могут производить столько же атмосферного электричества, сколько и гроза. Это может отыгрывать важную роль в привлечении пыли к формированию непредсказуемых погодных условий; и их влияние, возможно, даже потребуется учитывать в будущих климатических моделях.
Крошечные тела насекомых во время кормления могут накапливать положительный заряд — 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 заряженные поверхности. Правда ранее предполагалось, что воздействие этих крошечных зарядов имеет небольшой масштаб. Новое же исследование, опубликованное 24 октября в журнале iScience, демонстрирует то, что насекомые могут генерировать действительно шокирующее количество электричества.
«Мы только недавно обнаружили, что биология и статические электрические поля тесно связаны и что существует множество неожиданных связей, которые могут существовать в разных пространственных масштабах, начиная микробами в почве и взаимодействием растений с опылителями и заканчивая роями насекомых и глобальной электрической цепью», — объяснил первый автор исследования Эллард Хантинг (Ellard Hunting), биолог из Бристольского университета.
Статическое электричество возникает, когда микроскопические неровности и ямки на двух поверхностях трутся друг о друга, вызывая трение. Это заставляет электроны, которые имеют отрицательный заряд, прыгать с одной поверхности на другую, оставляя одну поверхность положительно заряженной, тогда как другая поверхность становится отрицательно заряженной. Передача через две ионизированные поверхности создаёт разность напряжений, или градиент потенциала, через который могут проскакивать заряды.
Этот градиент электростатического потенциала, который может вызвать разряд при прикосновении к дверной ручке после ходьбы по ковру, также подобным образом заряжает молнию за счёт трения ледяных глыб внутри облаков: легенда гласит, что это явление было продемонстрировано Бенджамином Франклином (Benjamin Franklin), когда он и его сын во время грозы запускали воздушного змея, в результате чего мокрая нить воздушного змея провела 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 заманивают в ловушку положительно заряженные тела их добычи.
Чтобы проверить, производят 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 зафиксировали эффект до 1000 вольт на метр, в результате чего плотность заряда большого роя медоносных пчёл примерно в 6 раз выше, чем у наэлектризованных пыльных бурь, и в 8 раз больше, чем у грозового облака.
Учёные также обнаружили, что более плотные облака насекомых означают более сильные электрические поля — наблюдение, которое позволило им смоделировать других роящихся насекомых, таких как саранча и бабочки.
По словам учёных, количество саранчи часто достигает «библейских масштабов», эти насекомые создают густые тучи размером в 460 квадратных миль (1191 квадратный километр) и собирают до 80 миллионов саранчи на площади менее половины квадратной мили (1,3 квадратных километра). Модель исследователей предсказала, что влияние от роения саранчи на атмосферное электрическое поле был ошеломляющим, поскольку им удалось создать плотность электрического заряда, аналогичную плотности, создаваемой грозами.
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, непредсказуемым образом изменяя их движение. 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 живёт исключительно в физике, но важно знать, насколько весь природный мир осведомлён об электричестве в атмосфере, — говорит Хантинг. — Размышляя шире, связь биологии и физики может помочь решить многие загадочные проблемы, например, почему крупные частицы пыли обнаруживаются так далеко от Сахары.»
