撒哈拉银蚁如何在75°沙漠保持凉爽?研究人员发现了撒哈拉银蚁在地球上最炙热的环境里保持凉爽的两个关键策略。
据科学日报报道,美国哥伦比亚大学工程学院应用物理学助理教授余楠方(Nanfang Yu)和瑞士苏黎世大学以及美国华盛顿大学的同事发现了撒哈拉银蚁在地球上最炙热的环境里保持凉爽的两个关键策略。
图为撒哈拉银蚁
图为撒哈拉银蚁
余的研究小组是第一个展示这种蚂蚁会利用一种独特形状头发外衣来控制非常大范围内,从太阳光谱(可见光和近红外光)到热辐射光谱(中红外)的电磁波,以及在不同的光谱带使用不同的生理机制来实现降低低温的生理功能。这项研究被发表在6月18日的期刊《自然》上。
利用电子显微镜检查和离子束铣,余的研究小组发现蚂蚁身体顶部和侧边都覆盖有三角形截面的独特形状的毛发, 这使得它们可以以两种方式保持凉爽。这些毛发在最高太阳辐射的可见光和近红外光下是高度反射性的。这些毛发在电磁光谱红外波段是高度放射性的,它们相当于一个抗反射层,可以增强蚂蚁通过热辐射卸载多余热量的能力,这主要是通过将身体的热量释放至冷却的天空来实现。当蚂蚁暴露在晴朗的天空就可以产生这种被动冷却效应。
“为了方便理解热辐射的效应,想象一下早上你起床时感受的寒冷。在下床的那一瞬间因热辐射就丢失了一半的能量,因为你身体的温度暂时比周围环境要更高。”研究人员发现,增强的太阳光谱反射性和提高的热辐射效率将银蚁的体温有效地降低了5-10摄氏度。“这些银蚁可以操控这么广的光谱范围内的电磁波这一事实展示了昆虫看似简单的生物学器官所具备的功能有多复杂。”研究首席作者、余的博士研究生诺尔曼•石楠(Norman Nan Shi)这样说道。