Электрофизические свойства покрова пчёл.

Электрофизические свойства покрова пчёл.

Основой скелетной системы пчелы является хитиновая оболочка. В первую очередь она обеспечивает выполнение важной биологической функции армирования (повышения механической прочности) своеобразного  футляра для внутренних органов. Однако этим «дело» не ограничивается. Наличие хитина и особенности его строения несут в себе и ряд других функций. В частности важную роль в жизнедеятельности пчёл играют его электрофизические свойства. Вот эти самые свойства не только помогают выживать насекомым, но и создают дополнительные проблемы.

Электрические свойства хитина

Ороговевшая оболочка покрова пчелы представляет собой не чистый хитин. В чистом виде он имеется только на самой поверхности. Далее внутрь идёт карбонат кальция, белковые соединения. Электрофизические свойства хитина заложены высокоупорядоченной структурой фибрилл, с характеристиками кристаллического фазового состояния биополимера (содержание кристаллических областей в хитине составляет в зависимости от способа выделения 60-85%). Кристаллическая структура хитина полиморфична и выступает одновременно в трех кристаллографических модификациях. Наличие трёх модификаций в одном организме указывает на различие выполняемых ими биологических функций. Сразу заметим, что любые кристаллы, обладают высочайшей степенью структурной организации. Соответственно между кристаллической структурой хитинового покрова и внутренними субформами органов и системами биологического организма (в нашем случае – пчелы) существует резонансное взаимодействие, которое дополнительно содействует структурному упорядочиванию (совершенству) организма.

Являясь биополимером, хитин, обладает биоэлектретными свойствами, то есть способностью нести на себе э/заряд и длительное время находиться в наэлектризованном состоянии после снятия внешнего воздействия, вызвавшего поляризацию (что-то подобное аналогу  постоянного магнита). Диэлектрическая проницаемость хитина составляет 0,2 — 0,3.  Таким образом, хитиновая оболочка является источником постоянного электрического поля, способного к спонтанному (самопроизвольному) возбуждению свободных электрических зарядов и к упорядоченному расположению электрических диполей в структуре. Ни чего сверхъестественного в обладании пчёлами такими свойствами нет. Электретное состояние вещества имеется не только в твердых диэлектриках, кристаллах и полупроводниках, но и в растениях, и в живых организмах. Так биоэлектретный эффект присутствует в костях, коже, белках, углеводах, мембранах, нервных клетках.

За счёт электретных свойств покрова пчелы происходит притяжение пыльцы растений.

Пчела в пыльце

Пыльца подсолнечника притягивается к пчеле «по понятиям»статики.

Электретные свойства сенсилл

Хитиновый покров сопряжён с присутствием чувствительных органов – сенсилл. Сенсиллы выполняют функции органов осязания, вкуса, обоняния, слуха. Роль чувствительных органов играют волоски, выросты, усики, бугорки, ямки. Так число плакоидных (обонятельных) сенсилл на каждом усике рабочей пчелы достигает 6000.

Простейшими механорецепторными сенсиллами являются волоски. Они воспринимают колебания различной частоты. Их вид разнообразен. Имеются и гладкие, и сильно разветвленные, которых больше всего на теле трутней. Волосковые сенсиллы располагаются на всех участках тела пчёл. Особенно густо ими покрыты голова и туловище. Волосок, подвижно сочленен с кутикулой. Изменение положения волоска передается жгутику и чувствительной клетке, вызывая возбуждение.

Волоски, как и хитин, являются диэлектриком и способны долго сохранять заряд. На 80-90% волоски состоят из кератина. Кератин плохо проводит электричество и накапливает на своей  поверхности заряды статического электричества. Наэлектризованность возникает на волосках благодаря постоянному нахождению в наэлектризованной среде и движении сквозь неё. Величина заряда зависит в основном от плотности тока дрейфующих атмосферных зарядов. Сильнее всего статическое электричество накапливается при высоком атмосферном давлении. Многоатомные и одноатомные электрически заряженные частицы воздуха, имея недостаток или избыток заряда, пытаются снова вернуться в нейтральное состояние, и вступают в реакцию с волосками. Под воздействием силы трения на волосках происходит разделение зарядов. Волоски заряжаются однополярно и отталкиваются друг от друга.  Волосок пчелы представляет собой заостренный стержень (электрод). Согласно постулатам электротехники, на заостренных концах электродов создаётся наибольшая плотность электрического заряда. Таким образом, при малом его количестве создастся сильное электрическое поле на малом участке. Фрикционные свойства волосков зависят от направления трения. Максимальная наэлектризованность наблюдается при движении против чешуек кутикулы волоска. Так, передвигаясь в наэлектризованной атмосфере, передние волоски наэлектризуются сильнее остальных. (Хотя, надо заметить, трением о воздух волосок электризуется незначительно.) Вот почему больше всего отдельных зёрен пыльцы сохраняется на голове пчелы, хотя по законам механики их должно «сдуть» в полёте в первую очередь. Аналогично большой заряд получат задние ножки (в данном случае речь идёт о хитине) при механическом трении о соты во время очистки комочков пыльцы. (Подробнее с трибоэлектричеством знакомимся здесь).

С этих позиций, например, находит объяснение и «лохматость» трутней. Величина объёма трутня превышает размер рабочей пчелы. Из этого следует, что на его полёт должно затрачиваться больше энергии. Дополнительная энергия возможна за счёт наличия на теле более многочисленного количества сильно разветвлённых волосков. Они и способствуют накоплению большего заряда во время полёта. Сам полёт трутней совпадает по времени с периодом максимума течения положительного ионного тока (с 14 до 16 часов) на Землю. Так используется поддерживающая сила разности потенциалов.

Вообще же, надо отметить, что все эти электрические отношения между организмом пчелы, покровом тела и атмосферным электричеством имеют чрезвычайно тонкую настройку. «Лишние» электрические нагрузки в атмосфере пчёлам совсем ни к чему. Достаточно указать, что волоски за счёт прыжковой проводимости белковых структур, из которых они состоят, способны проводить ток. При большом удельном сопротивлении волосков по поверхности волоска «течёт» ток смещения, если же сопротивление волоска маленькое, то по внутренней части волоска пойдёт ток проводимости.

Механизм восприятия и реакцию на э/поля следует рассмотреть отдельно.

Изменение свойств покрова пчёл

Покров пчёл в течение жизни претерпевает существенные изменения. Молодые пчелы густо покрыты волосками. Их цвет зависит от породы пчёл, но в большинстве случаев они имеют пепельно-серую окраску.  В зависимости от лётной активности и с возрастом пчёлы «теряют» волоски. Хитиновый покров обнажается, и цвет пчёл становится чёрным. Факт утери волосяного покрова влияет на функциональные обязанности пчелы в семье. Пчела, не способная нести заряд определённой величины, не участвует в опылении, а занимается разведкой, охраной и прочим.

Таким образом, внешний покров выполняет несколько функций: защищает от внешнего воздействия; переносит резонансные отношения на организм, структурно влияя на функционирование органов и систем организма; является обладателем биоэлектретных свойств, взаимодействуя с внешним э/полем природного окружения; обуславливает жизнедеятельность особи в частности и обеспечивает жизнь колонии в целом.
Опубликовано Новиковым С.Н. © //www.maymed.ru , 2012.

Вы можете оставить комментарий.


Выскажите своё мнение