Математики из Массачусетского технологического института уточнили механизм, который насекомые используют, чтобы дышать под водой. В своей работе, принятой к публикации в журнале Journal of Fluid Mechanics, они составили математическую модель, которая позволила определить максимально возможную глубину погружения.
Внешние покровы насекомых обладают водоотталкивающими свойствами и при погружении на них остаются маленькие пузырьки воздуха. Находясь под водой, насекомые используют эти пузырьки как внешние легкие. При увеличении глубины погружения из-за возрастающего давления пузырьки должны разрушаться. До настоящего времени у ученых не было единой теории, объясняющий, как насекомые соблюдают баланс между стабильностью пузырьков и необходимой глубиной погружения.
Насекомые "хранят" пузырьки между специальными волосками на брюшке. Волоски не дают пузырькам соприкасаться с окружающей жидкостью и вместе с водоотталкивающими покровами препятствуют попаданию воды в дыхательные отверстия, также расположенные на брюшке. Чем плотнее сомкнуты волоски, тем лучше между ними сохраняются пузырьки. Соответственно, насекомое может нырнуть на большую глубину. С другой стороны, слишком тесное расположение волосков затрудняет процесс дыхания.
Используя математическую модель, учитывающую оба этих фактора, ученые определили, что максимальная глубина погружения составляет около 30 метров. Они также показали, что насекомые должны погружаться глубже определенной отметки. Выше некоторого предела насекомые не могут эффективно дышать.
Несмотря на свои возможности, насекомые обычно не ныряют глубже нескольких метров, так как глубоко под водой им недостаточно света и, кроме того, там заметно меньше организмов, которых они могут использовать в пищу.