На грани возможного: Наука выживания

За гранью возможного

Блохи славятся не только высотой, но и скоростью прыжка. Среднее ускорение, которое развивает блоха после отрыва от поверхности, составляет более 1350 м / с, что примерно равно двухсоткратной перегрузке. Мускулы с такой скоростью сокращаться не могут. Как же блохе это удается?

Как выясняется, у блохи имеется встроенная катапульта, которая долго накапливает энергию, затем очень быстро ее высвобождает. В подошве задних ног у блохи содержится эластичное упругое вещество под названием резилин. Когда блоха находится в покое, сокращающиеся мышцы постепенно сжимают резилин, приподнимая ногу в воздух. Блоха «напружинивается» для прыжка. И когда приводится в действие спусковой механизм, резилин моментально распрямляется, нога рывком опускается на поверхность, и блоха «выстреливает», как из катапульты.

Летательные мышцы некоторых насекомых тоже бьют все рекорды. Каждое сокращение мышцы у млекопитающих вызывается единственным нервным импульсом. Однако частота сокращений у летательных мышц насекомых гораздо выше, чем скорость передачи нервных сигналов. Например, мошкара, отравляющая теплые летние сумерки на природе, трепещет крыльями более 1000 раз в секунду, издавая тот самый надрывный писк, который терзает наши уши. Эта частота сокращений в сорок с лишним раз превышает частоту сокращений быстрых человеческих мышц.

Таких немыслимых результатов насекомым помогает до– биться резонанс. Летательные мышцы, как выясняется, чувствительны к натяжению – если мышцу растянуть, она сократится, если отпустить, она расслабится. Торакс насекомого – та часть тела, к которой крепятся крылья, – это жесткий корпус, содержащий два типа летательных мышц. Одни поднимают крылья, вторые – опускают. Как ни удивительно, летательные мышцы не соединяются непосредственно с крыльями, а закреплены на стенках торакса. Движение крыльев, прикрепленных к крышке торакса, производится опосредованно, изменением формы самого корпуса.

Торакс, по сути, представляет собой резонатор, который по очереди тянет то поднимающие, то опускающие мышцы, заставляя сокращаться сперва одни, потом другие. Когда сокращаются поднимающие мышцы, крышка торакса утапливается, фиксируясь в новой позиции и заставляя крылья подняться. Но при этом торакс натягивает опускающие мышцы, вызывая их сокращение и одновременно снимая напряжение с поднимающих мышц, поэтому они расслабляются. Сама крышка торакса при этом резко возвращается в изначальное положение, и крылья опускаются. Тогда, разумеется, снова натягиваются и сокращаются поднимающие мышцы и одновременно расслабляются опускающие. Цикл повторяется заново. То есть крышка торакса движется туда-сюда, опуская и поднимая крылья.

Поскольку для смещения торакса достаточно крошечного сокращения мышцы, происходит это в доли секунды. А учитывая, что летательные мышцы стимулируются натяжением, а не нервными импульсами, они сокращаются быстрее, чем распространяются сигналы по нервам. Именно поэтому насекомым и удается «бить рекорды».