Бджола-тесляр
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Ця комаха дуже красива. Значного розміру волохата чорна бджола, з темно-синіми, відблискуючими металом крилами, як і належить бджолі, перелітає з квітки на квітку, збираючи нектар. Звуть її бджола-тесляр. Це звання бджола отримала недарма: в сухому дереві горищного перекриття або телеграфного стовпа вона вигризає широкий хід для свого гнізда.
Темно-сині крила… Темно-сині? Подивимося на просвіт. Нічого подібного! Вони коричневі! Чудовий синій металевий відблиск з’являється через деякі особливості заломлення світла в тонкому зовнішньому шарі крила.
А ось ще одне забарвлення крила бджоли-тесляра – тут воно сфотографоване в поляризованому світлі. Для чого? Світло поляризується, якщо воно проходить через речовину, молекули якої розкидані не хаотично, а орієнтовані певним чином. Площини коливань світлових хвиль при цьому теж виявляються орієнтованими. Поляризаційним аналізом давно користуються хіміки, створюють полімери: чим більш чітко орієнтовані молекули в речовині, тим вона міцніше.
Покриви комах також утворені полімером, причому чудовим — хіміки поки тільки мріють про таке. Це – хітин. Його ниткоподібні молекули можуть бути строго орієнтовані і тоді ми маємо справу з поляризуючим світло актинохітином, або ж розташовані менш правильно – це звичайний хітин. Актинохітин міцніше. Він служить своєрідною арматурою крила. Побачити цю арматуру ми і можемо, скориставшись властивістю актинохітину поляризувати світло. Правда, ми не комахи і самі відрізнити поляризоване світло від неполяризованого не можемо (комахи, між іншим, можуть і навіть орієнтуються по ньому). Але можна використовувати відповідні пристосування.
Достатньо взяти два поляризаційних фільтра — вони продаються у фотомагазинах — і помістити на шляху світлового променя. Пройшовши перший фільтр, світло поляризується. Повертаючи другий фільтр відносно першого, ми можемо знайти момент, коли світло гасне. Два прозорих скла, з’єднаних в цьому положенні, виявляються непрозорими: світло, вже поляризоване, не проходить через другий поляроїд, якщо площини поляризації поляроїдів взаємно перпендикулярні. Якщо ж між двома фільтрами помістити третій поляризатор, він дещо поверне площину поляризації променів, що потрапили на нього від першого фільтра, і вони зможуть тепер пройти через другий фільтр. На чорному тлі засвітиться цей третій поляризатор — в даному випадку крило комахи, з яскраво-жовтими жилками, арматурою.
А що за хрестики в зовнішній частині крила? Закінчуються жилки в крилі бджоли далеко від його краю, а напруги, які виникають цією частиною крила, дуже великі. Тут-то природа і скористалася актинохітином, розкидавши його кружечками (хрестик – це через поляроїди, площини поляризації яких перпендикулярні одна іншій). Така будова крила – рідкість навіть в численному світі комах.
Для порівняння — крило шершня. Жилки тут доходять до самого краю крила, і строкатої крайової зони тому немає — вона не потрібна. Проте вся поверхня в цілому тут світиться яскравіше, ніж у бджоли-тесляра, і це не випадково. Навантаження на крило шершня ще більше — ніж у найбільших бджіл, – воно величезне, ця страшна оса, а крила у неї вузькі і не довгі. Літати ж шершню доводиться дуже багато, так що присутність в його крилі такої кількості надміцного актинохітіна цілком зрозуміла.
Автор: А. Расніцин.