Пустынный жук научил инженеров пить из тумана

Рассвет на дюнах пустыни Намиб, на атлантическом побережье юга Африки. Над песком наползает прохладный серый туман, а на гребне дюны маленький блестящий чёрный жук забирается на самую верхушку, поворачивается навстречу ветерку и медленно наклоняется вперёд, пока задняя часть его тела не устремится в небо. Похоже, будто жук стоит на голове. На самом деле он завтракает.

Дождей в Намибе выпадает очень мало. Зато там бывает туман: крошечные капельки воды, которые приносит ветер, — примерно 30 дней в году даже во внутренней части пустыни. Несколько местных видов жуков-чернотелок нашли способы им пользоваться. Одни роют в песке маленькие канавки или насыпают валики, чтобы ловить туман, а два вида, Onymacris unguicularis и Onymacris bicolor, используют как туманосборник собственное тело.

Этот приём называют туманным купанием. Опустив голову и подставив спину ветру, жук позволяет туману оседать на его твёрдых выпуклых надкрыльях. Крошечные капельки собираются и сливаются в более крупные, а когда капля становится достаточно тяжёлой, она скатывается по склону спины прямо ко рту жука. Жук пьёт воду, которую только что поймал прямо из воздуха.

Если присмотреться, спины некоторых жуков Намиба не гладкие, а покрыты крошечными бугорками, окружёнными восковым налётом. В 2001 году в короткой статье в журнале Nature был описан намибский жук, у которого на спине чередуются участки, притягивающие воду, и восковые участки, её отталкивающие, так что капли собираются в одних местах и скатываются с других. Инженерам идея сразу понравилась: поверхность, которая сортирует воду, собирает её в капли и отправляет эти капли туда, где они нужны.

С тех пор исследователи создали множество поверхностей в жучьем стиле. В одной работе 2019 года команда сделала гибкий лист с крошечными бугорками, любящими воду, на водоотталкивающей силиконовой основе, а потом изогнула его, как спину жука. Когда туман дул вдоль листа, изогнутый бугристый лист собирал более чем в 16 раз больше воды, чем плоский вариант. AskNature, библиотека проектов, вдохновлённых природой, перечисляет ещё несколько идей, подсказанных жуками, — от сетчатых башен-туманоуловителей до материалов, возвращающих воду из градирен.

А вот поворот, который делает историю лучше, а не хуже. Когда зоологи Томас Нёргор и Мари Даке в исследовании, опубликованном в 2010 году, измерили, насколько хорошо разные жуки Намиба собирают туман, они обнаружили лишь небольшую разницу в том, сколько воды собирает каждый вид на единицу площади спины, хотя поверхности выглядели совсем по-разному. Их вывод: для Onymacris unguicularis сама стойка на голове важнее, чем тонкое строение панциря. Они также отметили, что другие учёные сомневались, действительно ли жук из статьи 2001 года собирает туман таким способом в дикой природе.

Так откуда мы знаем, что эти жуки действительно пьют туман? Исследователи наблюдали, как они туманными утрами взбираются на гребни дюн, встают головой вниз против ветра и пьют воду, стекающую ко рту. Ещё одна подсказка — численность жуков: по данным AskNature, в засуху жуки, умеющие пользоваться туманом, держатся, а численность некоторых жуков, которые этого не умеют, падает до менее чем 1 процента от обычной.

Точная роль бугорков до сих пор остаётся предметом споров — так и должна работать наука. Но урок жука для инженеров никуда не денется: встань в правильном месте, повернись к ветру и позволь силе тяжести донести каждую каплю до дома.