Пчела на позитиве, цветок в минусе

Откуда у пчелы заряд

В полёте пчела накапливает положительный электростатический заряд. Он возникает из-за трения между пчелой и положительно заряженными частицами в атмосфере. Её крылья делают сотни взмахов в секунду, мохнатое тело и крылья трутся о воздух и друг о друга. Учёные думают, что в полёте пчела ещё и собирает из воздуха заряженные частицы, ионы. В итоге большинство летающих насекомых несут небольшой положительный заряд. источник

Заряд крошечный, его измеряют в пикокулонах, это триллионные доли кулона. Для сравнения, обычная молния переносит около 5 кулонов. При посадке пчела разряжается не полностью, лапки плохо проводят ток, поэтому часть заряда остаётся на ней и после посадки. источник

Цветы же, являясь частью поверхности Земли, имеют слабый отрицательный заряд… а противоположности притягиваются.

Помнишь опыт с воздушным шариком? Потёр его о волосы, поднёс к голове, и волосы встают дыбом. При трении с одной поверхности на другую переходят электроны. Тело, которое потеряло электроны, заряжается положительно. Это называется трибоэлектричество, то есть электричество от трения. То же самое происходит с пчелой.

Почему цветок в минусе

В ясную погоду между землёй и небом всегда есть напряжение. Верхние слои воздуха заряжены положительно, поверхность Земли отрицательно. На каждый метр высоты приходится около 100 вольт. источник

Растение проводит ток и корнями связано с землёй, то есть оно заземлено. Поэтому цветок держит заряд земли, а у воздуха вокруг него потенциал выше. Цветок на высоте 30 см стоит в воздухе, где потенциал около 30 вольт, а сам остаётся почти на нуле. Относительно воздуха он в минусе.

Сильнее всего поле у острых кончиков: краёв лепестков, тычинок, пестика. Так же работает громоотвод, заряд собирается на острие. Компьютерная модель показала, что у краёв цветка поле достигает тысяч вольт на метр. Опасности нет, токи здесь ничтожно малы. источник

Пыльца прыгает сама

Плюс на пчеле, минус на цветке. Когда они сближаются, между ними возникает притяжение. Пылинки, которые еле держатся на пыльниках, срываются и перелетают через воздух на пчелу. Опыты показали, что заряда летящей медоносной пчелы хватает, чтобы оторвать пыльцу без всякого касания. источник

Дальше пыльца липнет к волоскам, и пчела везёт её к следующему цветку. Там всё повторяется в обратную сторону: заземлённое рыльце пестика притягивает заряженные пылинки с пчелы. Так цветок опыляется.

Похоже, сами цветки устроены так, чтобы этим пользоваться. Учёные сделали металлические копии цветков миндаля и обсыпали их пыльцой. Заряженная пыльца садилась на кончики лепестков и на рыльце, а незаряженная ложилась ровным слоем по всему цветку. Лучше всего ловил пыльцу пестик, который торчит над лепестками. источник

Цветок с табличкой «Занято»

В 2013 году биологи воткнули тонкий электрод в стебель петунии и стали ждать шмелей. Когда шмель садился на цветок, напряжение в стебле подскакивало примерно на 25 милливольт. Цветок отдавал часть заряда вместе с пыльцой, и его поле менялось. Новое состояние держалось до 100 секунд. источник

Для следующего шмеля это сигнал: здесь только что кто-то был. Нектар в цветке набирается не сразу, и лететь туда сейчас нет смысла. Цвет и запах остались прежними, а послание говорит загляни позже.

Чтобы проверить, умеют ли шмели читать такие таблички, учёные сделали электронные цветы. Это одинаковые фиолетовые диски, только на одни подавали напряжение, а на другие нет. В заряженных цветах лежала сладкая вода, в незаряженных горькая. Шмели быстро научились отличать одни от других только по полю и стали выбирать сладкие цветы больше чем в 80% случаев. Если поле дополняли цветом, шмели учились ещё быстрее. источник

Чем пчела чувствует электричество

Акулы, скаты и утконос тоже чувствуют электрическое поле, но они живут в воде, а вода хорошо проводит ток. Воздух ток почти не проводит, поэтому долго считалось, что на суше такого чувства нет.

В 2016 году учёные посветили на шмеля лазером и измерили, как дрожат его волоски и усики рядом с заряженным предметом. Двигалось и то и другое, но волоски отклонялись сильнее и быстрее. А вот нервный сигнал давали только волоски. источник

Волосок шмеля лёгкий и жёсткий. Он работает как рычаг, кончик тянет к заряду, а у основания сидит нервная клетка, которая чувствует малейший наклон. По сути, шмель ощущает поле всей своей шубкой, как твои волосы чувствуют наэлектризованный шарик. источник

У медоносной пчелы на поле реагируют усики. В их основании есть орган, который ловит колебания, и пчёл удалось научить отличать слабые электрические поля. Учёные считают, что пчела, которая танцует в улье, заодно излучает переменное поле от взмахов крыльев, и соседки могут его ощущать. источник

Не только пчёлы

Как только учёные стали искать электрическое чувство у сухопутных животных, оно начало находиться повсюду.

• Рой как грозовая туча. Бристольские биологи поставили датчик электрического поля возле ульев. Когда пчёлы роились, поле атмосферы менялось на 100–1000 вольт на метр, хотя погода была прежней. В плотном рое заряда на кубометр воздуха бывает больше, чем в грозовом облаке. А рой саранчи, по расчётам, может обогнать и грозу. источник
• Гусеницы слышат осу без звука. Осы, которые охотятся на гусениц, в полёте заряжаются. Волоски гусениц отклоняются от их поля и лучше всего откликаются на частоту взмахов осиных крыльев. Почуяв осу, гусеница сворачивается или начинает извиваться. Плохая новость: те же волоски реагируют и на гул линий электропередачи, так что люди, возможно, глушат животным сигнал тревоги. источник
• Клещ на электрическом лифте. Клещи не умеют прыгать. Они сидят на траве и ждут. Оказалось, что статический заряд шерсти проходящего животного может перетянуть клеща через воздушный зазор в несколько раз больше его тела. источник
• Пауки-воздухоплаватели. Маленькие пауки путешествуют по воздуху на паутинках, иногда на высоте больше трёх километров. В лаборатории без ветра пауков поместили в электрическое поле той же силы, что в атмосфере. Пауки вставали на цыпочки, выпускали нити и взлетали. Выключали поле, и они медленно опускались. источник

Что из этого берут люди

Пчела не тратит на электричество ни капли лишней энергии: заряд ей даёт полёт, а цветку сама планета. Инженеры и агрономы пытаются повторить этот бесплатный механизм.

1. Заряженная пыльца в садах (уже испытано в поле)

Фисташка опыляется ветром, и если мужские деревья в саду цветут не вовремя, урожай падает. Израильские учёные построили машину, которая заряжает пыльцу и выдувает её на деревья. Заряженная пыльца сама тянется к цветкам, как к пчеле. В опыте 1998 года в калифорнийском саду завязей стало больше на 16%, урожай вырос на 11%, а пустых орехов стало на 60% меньше. На лиственнице такой способ давал втрое больше пыльцы на цветках, чем обычное распыление, хотя пыльцы тратили меньше. источник

2. Дрон вместо пчелы (эксперимент)

Японский химик Эйдзиро Мияко однажды сварил липкий гель и решил, что опыт провалился. Через восемь лет гель нашли при уборке лаборатории, и он оставался таким же липким. Тогда к брюшку недорогого дрона приклеили конский волос, смазали гелем и отправили к лилиям. Волоски работали как пчелиная шубка: дрон собирал пыльцу с одного цветка и переносил на другой. источник Позже та же команда опыляла груши мыльными пузырями с пыльцой, которые выпускал дрон. источник

3. Удобрения сбивают сигнал (новая задача для агробиотеха)

В 2022 году учёные опрыскали цветы обычным удобрением. Цвет и запах не изменились, а вот электрическое поле цветка менялось на срок до 25 минут. Шмели стали садиться на такие цветы реже. Похожий эффект дал и пестицид имидаклоприд. источник Для пчёл это как шум мотора для рыб или фонари для ночных бабочек. Значит, агротехнологам придётся учитывать не только яды, но и невидимые сигналы, по которым живут опылители.

Мы привыкли думать, что пчела находит цветок по цвету и запаху. А у неё есть ещё одно чувство, о котором люди не подозревали до 2013 года. Вокруг нас целый электрический пейзаж, и каждая жужжащая пчела, гусеница и паучок на травинке в нём живут. Мы этот пейзаж пока только учимся видеть.