Кусачие комары и зудящие укусы - неотъемлемая часть сибирского лета. Почему же этих насекомых так много в нашем городе и зачем они пьют кровь? О кровососах, их видах и любви к погодным условиям рассказала старший научный сотрудник СО РАН кандидат биологических наук Агния Григорьевна Мирзаева .
В Сибири комары активно начали изучаться в 1960-х годах. Дело в том, что больше всего гнуса обитает на необжитых территориях, и с тогдашних новостроек (в том числе с Байкало-Амурской магистрали, ГЭС) начался отток рабочего контингента: люди не выдерживали нападения этих двукрылых кровососущих насекомых. Для решения проблемы была создана Сибирская координационная комиссия по проблеме борьбы с гнусом и подкожными оводами при Президиуме АН СССР (ныне - СО РАН). В рамках ее работы сотрудники собирали данные о комарах с 1988 года и продолжают по сей день.
Для чего в природе нужны комары?
Комарами и их личинками питаются рыбы, лягушки, птицы, стрекозы. Кроме того, эти насекомые участвуют в обороте микроэлементов, вынося из болот углерод, фосфор, железо, кальций и множество других химических элементов. Еще комары питаются детритом, а также нектаром, являясь опылителями растений. Потому они - важный компонент природного равновесия.
Зачем они пьют кровь?
Кровь комарам необходима для созревания яиц: ею питаются только самки, а самцы пьют воду и нектар. Для того чтобы отложить яйца, самка должна обязательно получить кровь, поесть сладкого и попить воды. Однако есть виды, называемые автогенными: они могут отложить первую кладку без кровососания. Предполагается, что это адаптация - к суровым погодным условиям либо отсутствию потенциальных жертв.
У комаров есть интересная особенность: только часть яиц может выплодиться, а остальные всегда остаются про запас и продолжат развитие лишь при возникновении определенных условий. Все дело в том, что яйца этих насекомых способны выдерживать длительное высыхание и оставаться жизнеспособными до очередного покрытия водой и соответствующего тому или иному виду насекомых температурного оптимума. Так что при благоприятном исходе у комаров происходит одновременный массовый выплод. После этого самки напиваются крови и отправляются на места отдыха для прохождения гонотрофического цикла (процесса питания и размножения) и формирования яиц. Длительность таких циклов также зависит от погодных условий.
Где водятся?
В тайге численность этих насекомых высока, но особенно их много в тундре и лесотундре. Комары обитают вблизи открытых неглубоких слабопроточных водоемов, на болотах и вокруг них, поскольку личинки и куколки развиваются именно в воде. В текущую, подвижную воду комары откладывать яйца не станут. Причем личинки и куколки обитают в основном у поверхности, так как "выныривают" подышать воздухом. В Советском районе наиболее благоприятные для этого места - массив в окрестностях клиники Мешалкина, берега Обского водохранилища и овраг у экспериментального хозяйства : там существует целая цепь водоемов, которые исследователи даже назвали "золотым кольцом".
Какие виды комаров есть в Новосибирске?
В 1960 - 1980-е годы в Новосибирской области доминировали холодолюбивые виды - в частности, Aedes communis. Они обладают высокой плодовитостью и устойчивостью к низким температурам - такая терпимость изначально снижает количество конкурентов. Кроме того, Aedes communis могут образовывать индивидуальные колонии.
Однако конец 1990-х годов оказался аномально теплым: среднесуточная температура поднялась на 3 °С, а также выпало очень мало осадков, из-за чего водоемы не наполнялись. При этом редки были половодья, паводки, предпочитаемые комарами из-за увеличения уровня воды. Ввиду изменения погодных условий численность холодолюбивых видов начала уменьшаться: сейчас их может быть крайне мало - особенно если весна очень теплая. Так что стали плодиться другие виды: прежде всего Aedes vexans. Они обитают в неглубоких водоемах - в частности, поймах: участках долины вдоль направления потока воды, которые периодически затапливаются (соответственно, получаются идеальныe для комаров лужи с неглубокой наполненностью). В основном это происходит во время половодья - из-за того, что вода выходит из берегов рек. Требования к температурному оптимуму у видов различаются: нижний предел развития холодолюбивого Aedes communis составляет 7-9 °С, а вот у теплолюбивых Aedes vexans - 15-17 °С. Последние активнее всего размножаются в том случае, если осадки обильные, а температура выше нормы - 28 - 30 °С.
Численность комаров измеряется сачком. Исследователь производит отлов в течение трех минут вокруг себя - эта единица была установлена научными руководителями еще в 1960-е годы. При этом необходимо не пропустить время развития личинок - важного звена в изучении жизненного цикла комаров, ведь по ним даже легче определить некоторые виды. В особенно пиковые годы количество комаров может достигать до 700 экземпляров за один отлов.
Что выяснилось в результате исследования?
Под влиянием потепления климата стала меняться структура доминирующих видов комаров: на территории нашего города уменьшается численность холодолюбивых, которые были моноциклическими - то есть давали одно поколение в год. Обычно они существовали примерно до середины июля, а второго поколения, как правило, не появлялось - ведь полициклические виды крайне редко приживались в сибирских условиях. Однако позднее начали появляться теплолюбивые, способные дать поколения даже во второй половине лета. Так что в результате изменения погодных условий количество Aedes vexans нарастало из года в год.
А что сейчас?
В 2017 году весна не всегда радовала жителей Новосибирска теплом: несколько раз температура падала до минусовой, но так как перепады были кратковременными, численность комаров не уменьшилась. Однако она в принципе оказалась не слишком большой: летом проходили осадки, в основном не совпадавшие с высокой температурой. Если бы пошли обильные дожди, а жара сохранялась, то и комаров стало бы значительно больше - в таких условиях теплолюбивые виды развиваются за неделю. Вообще, холоднолюбивые комары могут развиваться во взрослое насекомое (имаго) до 1,5 месяцев в зависимости от температуры, а теплолюбивые, в среднем, - до месяца. Так что летом Aedes communis выживают за счет количества, а Aedes vexans - благодаря скорости развития.
Для сравнения, весна 2016 года оказалась самой ранней за весь многолетний период наблюдений. Зима была умеренно холодной, почва промерзла на небольшую глубину и хорошо впитывала тающую влагу, поэтому снег сошел постепенно. В итоге одновременно цвели сирень с рябиной, и в этих условиях уже вылетели комары - даже холоднолюбивые. Численность также не падала из-за сброса влаги в водохранилище, ведь паводковые Aedes vexans любят повышение уровня воды.
Уже к 2015 году теплолюбивые виды доминировали не только во второй части лета, когда в Новосибирске жарче всего и наблюдаются обильные осадки, а даже в первой половине этого времени года. Таким образом, на основе увеличения численности Aedes vexans наблюдается тенденция к потеплению климата. Что будет дальше - неизвестно: трудно давать долгосрочные прогнозы. Некоторые специалисты утверждают, что потепления нет, но это легко заметить не только на комарах, но и на других насекомых.
Алена Литвиненко
В новосибирском Академгородке пройдет фестиваль науки EUREKA!FEST
Программа третьего по счету фестиваля науки EUREKA!FEST под общим названием "Споры будущего" поражает разнообразием и новизной форматов. Новосибирский государственный университет совместно с Фондом "Академгородок" является инициатором фестиваля и основной площадкой этого года.
Юрий Литвинов: «звери готовы к встрече с человеком, внимание им не вредит»
Зоолог Юрий Литвинов - о том, как помогают животным в зоопарках, где в Сибири не хватает заповедников и кого трудно приручить. Вмешательство человека в условия обитания диких животных приводит к изменениям поведения зверей, а некоторые виды, например, кошачьи, находятся под угрозой исчезновения.
Крыса узнает ракового больного по запаху: уникальное открытие российских ученых
Первый в мире диагностический прибор с использованием... спящей крысы представят в среду ученые в Ростовском научно-исследовательском онкологическом институте Минздрава РФ. С помощью его можно обнаруживать рак легких, туберкулез и другие опасные заболевания на самых ранних стадиях.
В ИЦиГ СО РАН прошли переговоры о сотрудничестве с Академией сельскохозяйственных наук Китая
1 ноября ФИЦ "Институт цитологии и генетики СО РАН" посетила делегация представителей китайской науки и бизнеса. Главная цель визита - заключение соглашения о сотрудничестве, в рамках которого должны быть созданы два совместных селекционно-семеноводческих центра, один в Новосибирске (на базе ФИЦ ИЦиГ СО РАН), второй - в Пекине (Институт овощеводства и цветоводства).
Академику Николаю Колчанову исполнилось 70 лет
Николай Александрович Колчанов родился 9 января 1947 года в с. Кондрашино Омской области. В 1971 году окончил Новосибирский государственный университет. С 1974 года работает в Институте цитологии и генетики СО РАН, а с 2008 года - директор этого института.
Почему яблоки темнеют на срезе? Как правило, на этот вопрос отвечают так: из-за того, что кислород воздуха окисляет железо, которое содержится в яблоках. Часто добавляют при этом, что, если яблоко после разрезания не темнеет или "ржавчины" на срезе мало, значит, яблоко содержит мало железа. И что если полить срез яблока соком лимона, то яблоко долго не будет темнеть, потому что лимонная кислота свяжет ионы железа.
Звучит убедительно и правдоподобно. И тем не менее, всё это совершенно не соответствует истине.
Железо в яблоках действительно есть. В одном яблоке весом 100 г содержится порядка 1-2 миллиграммов железа - микроскопическое количество, совершенно недостаточное, чтобы испортить товарный вид целого фрукта. Поэтому, кстати, не имеет никакого смысла лечить с помощью яблок дефицит железа в организме, особенно если учесть, что из этого мизерного количества организм усваивает всего 1-5%.
На самом деле механизм потемнения яблок совсем другой.
Известно, что ягоды и фрукты, богаты антиоксидантами, которые во многом определяют их пользу для нашего с вами здоровья. В яблоках много веществ группы антиоксидантов, которые называются полифенолы. По строению они представляют собой цепочки молекул различных фенолов, которые выглядят примерно так:
Теафлавин-3-галлат - полифенол растительного происхождения
(известно, что фенол - сильнейший яд, но цепочки фенолов - это вещества, обладающие совершенно другими свойствами, вовсе не токсичные для человека).
Кроме того, в яблоках содержатся ферменты полифенолоксидазы, задача которых, как видно из их названия, - окислять полифенолы.
В результате окисления полифенолов образуются хиноны. Сами по себе они бесцветны, но в отличие от полифенолов, которые по своей природе препятствуют реакциям окисления, хиноны, - наоборот, сильнейшие окислители, которые, образовавшись на поверхности яблочного среза, начинают взаимодействовать со всем, что им на пути попадется. В результате и образуются вещества, которые придают яблоку ржавый цвет.
Почему же мякоть целого яблока не "ржавеет"? Хитрость тут в том, что для взаимодействия полифенолоксидазы с полифенолами требуется кислород. Когда целостность яблока повреждается, кислород получает доступ к месту действия и запускает эти процессы.
Если обработать срез яблока лимонной кислотой, то можно замедлить его потемнение. Секрет кроется в том, что при повышении кислотности (химики говорят: при понижении pH) снижается активность полифенолоксидаз.
Для чего все это нужно и какой в этом смысл?
Яблоко таким образом защищается от вредителей. Процессы окисления полифенолов, как вы обратили внимание, запускаются только при повреждении яблока. В природе такое происходит, например, если фрукт прогрызла гусеница. Первые в списке "защитников" яблока - сами хиноны, которые, являясь сильными окислителями, токсичны для микроорганизмов и грибков. Коричневая "пленка", которая образуется на поврежденной поверхности яблока, заживляет повреждение и защищает его мякоть от проникновения повреждения вглубь. И наконец, защитную роль выполняют вещества, которые образуются в результате процессов окисления. Одни из них способны сильно подпортить пищеварение гусенице, другие - сделать фрукт невкусным для нее. Нечто похожее происходит, когда мы едим терн, черемуху или незрелую хурму - их неприятное вяжущее действие обусловлено действием дубильных веществ танинов, которые тоже относятся к классу полифенолов и свертывают белки на поверхности языка и слизистой с образованием больших "невкусных" молекул.
Скорость образования бурой пленки и интенсивность ее цвета определяются количеством полифенолов в данном сорте яблок.
Такой же механизм имеет потемнение на срезе бананов, персиков, незрелых грецких орехов, картофеля, грибов.
Побурение мякоти яблока на срезе придает ему не особо аппетитный вид. Поэтому ученые уже давно задались вопросом, как можно этого избежать. Уже выведены сорта яблок, у которых поверхность надрезанного яблока не темнеет. Добились этого путем блокировки генов, отвечающих за синтез полифенолоксидаз.
Яблоки сорта "Арктик", выведенные канадскими специалистами,
внешне ничем не отличаются от обычных яблок, кроме того, что они не темнеют на срезе
Кстати...
Потемнение под действием полифенолоксидазы - не всегда нежелательный процесс. В ряде случаев к нему прибегают специально. Например, ферментация чайных листьев, в результате чего получается черный чай, включает в себя, в том числе, окисление полифенолоксидазами катехинов и других дубильных веществ. Образующиеся в ходе этих реакций хиноны, в свою очередь, начинают сами действовать как сильные окислители и способствуют образованию в чае душистых веществ.
У животных и человека полифенолоксидаза (тирозиназа) окисляет аминокислоту тирозин с образованием красящих пигментов - меланинов, которые отвечают за цвет волос, радужной оболочки глаза, кожи.
Многие считают, что это происходит из-за того, что кислород из воздуха окисляет железо, которое содержится в яблоках. Оттого считается, что если яблоко после разрезания не темнеет или потемнело несильно, значит, яблоко содержит мало железа.
Никто не задумывался при этом, сколько в яблоке железа? В яблоке весом 100 г содержится порядка 1 - 2 миллиграммов железа - микроскопическое количество, совершенно недостаточное, чтобы так явно его было видно на срезе. Поэтому, кстати, не имеет никакого смысла восполнять с помощью яблок дефицит железа в организме, особенно если учесть, что из этого мизерного количества организм усваивает всего 1-5%.
На самом деле механизм потемнения яблок совсем другой.
Известно, что ягоды и фрукты, богаты антиоксидантами. Вещества группы антиоксидантов называются полифенолы. С помощью них срез яблока как раз защищается от окисления воздухом. Но помимо полифенолов, в яблоках содержатся и ферменты полифенолоксидазы, они-то как раз и окисляют полифенолы.
Когда целостность яблока повреждается, в результате взаимодействия с полифенолов с кислородом образуются хиноны. Сами по себе они бесцветны, но в отличие от полифенолов, которые по своей природе препятствуют реакциям окисления, хиноны, - наоборот, сильнейшие окислители. Они-то и запускают процесс окисления, что и придаёт яблоку ржавый цвет.
А что же насчет лимонной кислоты? Ведь все также знают, что если полить срез яблока соком любого цитрусового, то яблоко долго не будет темнеть. Секрет кроется в том, что при повышении кислотности (при понижении pH) активность полифенолоксидаз снижается и процесс приостанавливается, замедляется, но продолжается все равно.
Скорость образования бурой пленки и интенсивность её цвета определяются количеством полифенолов в данном сорте яблок. Сладкие яблоки темнеют быстрее кислых, и этому тоже есть объяснение. Во-первых, состав конечных продуктов (а значит характер и интенсивность окраски) зависит от многих факторов.Например от кислотности - в кислой среде образуются предпочтительно не окрашенные продукты, ближе к нейтральной - окрашенные. А во-вторых, в кислой среде полифенолоксидазаработает не очень хорошо.
Процессы окисления полифенолов запускаются только при повреждении яблока. Яблоко таким образом защищается от вредителей, например, если фрукт прогрызла гусеница. Хиноны, которые, являясь сильными окислителями, токсичны для микроорганизмов и грибков. Коричневая «пленка», которая образуется на поврежденной поверхности яблока, заживляет повреждение и защищает его мякоть от дальнейшего проникновения повреждения вглубь. То же самое происходит на срезе бананов, персиков, незрелых грецких орехов, картофеля, грибов.
Помимо этого, вещества, которые образуются в результате процессов окисления, способны сильно подпортить пищеварение гусенице и сделать фрукт невкусным для нее. В зависимости от количества и быстроты окисления веществ в яблоке, это может быть в буквальном смысле «склеивание» жующих аппаратов насекомых путем полимеризации. Нечто похожее происходит, когда мы едим терн, черемуху или незрелую хурму - неприятный вяжущий вкус обусловлен действием дубильных веществ - танинов, которые тоже относятся к классу полифенолов и свертывают белки на поверхности языка и слизистой с образованием больших «невкусных» молекул.
Для организма приносят пользу неокисленные полифенолы - они укрепляют кровеносные сосуды, поэтому есть целое яблоко полезнее, чем разрезанное или тертое.
Потемнение под действием полифенолоксидазы - не всегда нежелательный процесс. В ряде случаев к нему прибегают специально. Например, ферментация чайных листьев, в результате чего получается черный чай, включает в себя, в том числе, окисление полифенолоксидазами катехинов и других дубильных веществ. Образующиеся в ходе этих реакций хиноны, в свою очередь, начинают сами действовать как сильные окислители и способствуют образованию в чае душистых веществ.
Когда мы разрезаем яблоко или очищаем его, оно темнеет. Этот процесс спровоцирован наличием в составе фрукта фермента под названием полифенольная оксидаза (оксидаза аскорбиновой кислоты). Этот фермент вызывает потемнение при взаимодействии кислорода и вещества танина, которое есть в яблоках.
Почему яблоко темнеет на срезе: ответ на вопрос
При надрезе фрукта клетки, которые находятся непосредственно на срезе, тут же начинают взаимодействовать с кислородом. Оксидаза аскорбиновой кислоты вызывает изменение цвета поверхности яблока под воздействием кислорода.
Фрукт становится коричневым при воздействии воздуха из-за процесса окисления. Кожура яблока защищает его от процесса окисления. Но как только вы делаете надрез на фрукте, его мякоть тут же начинает окисляться и уже через несколько минут яблоко темнеет.
Интересно знать, что на скорость окисления влияет температурный режим. Например, если вы положите очищенное яблоко в холодильник, оно потемнеет только через несколько часов или даже через сутки. Если же поместить фрукт в горячую духовку, оно станет коричневым за несколько минут.
Кстати, кислые сорта темнеют быстрее, чем сладкие. Это связано с тем, что в них больше фермента оксидаза. Например, сорт Granny Smith сохраняет светлый оттенок на срезе дольше, чем другие сорта.
Чтобы яблоки не темнели при нарезке: лайфхак
Если вам нужно приготовить фруктовую нарезку, вас наверняка интересует вопрос, как предотвратить потемнение и сделать так, чтобы яблоко сохранило красивый цвет и сочный вид.
На помощь вам придет витамин С , он содержится в соке цитрусовых. Просто смажьте срез яблока апельсиновым или лимонным соком. Витамин С предотвращает взаимодействие танинового вещества с кислородом, таким образом предотвращая потемнение. Учитывайте, что при сбрызгивании соком цитрусовых, яблоко будет с кислинкой.
Если вы не хотите, чтобы яблоки были кислыми, от потемнения их спасет сахарный сироп. Готовим его по стандартному рецепту,
затем окунаем в сироп или смазываем им надрезанный ломтик. Такой способ не только защищает от потемнения, но еще и придает фруктам сладкий вкус.
Если под рукой нет сока цитрусовых или сахарного сиропа, на помощь придет лимонная кислота. Добавьте в холодную воду 1/4 ч.л. лимонной кислоты, размешайте её до растворения, затем погрузите фрукт на 10 минут.
Сладкая газировка - в её составе присутствует сахара и кислота лимонная, они предотвратят процессы окисления. Просто сбрызните срез фрукта сладкой газировкой, больше вам ничего не нужно делать.
Если вы берете яблоко с собой
Этот способ подойдет для тех случаев, если вам нужно взять целое разрезанное яблоко в поездку, на работу или учебу . Разрезаем его на два половинки и вынимаем сердцевинку, затем снова складываем их вместе и стягиваем канцелярской резинкой. Упаковываем в пакет.
Теперь вы знаете, из-за чего темнеет срез яблока. Если хотите сохранить его свежесть и красоту, воспользуйтесь нашими простыми лайфхаками.
