По нашим компетентным расчетам, уже в ближайшие дни вся восточная часть США утопнет в моче! Причем это не злые русские насикают из космоса, а местные «волшебные» цикады.
В конце весны, когда почва прогревается до 18 °C, мириады нимф периодических цикад (Magicicada), как по волшебству, начинают вылезать из-под земли, линяючи взрослеть, взбираться на деревья и свысока реветь, как электропила, призывая самок (к счастью, сто децибел – это их общий шум, а не каждой цикады по отдельности). Ах, да, и пускать уринальные струйки, на удивление мощные для их размеров. Согласно недавнему исследованию жидкостной динамики при мочеиспускании у животных разной величины, скорость струи цикады может достигать трех метров в секунду – быстрее, чем «пипи» слона, коня и человека.
В прошлом году доктор наук Саад Бхамла и его докторант Элио Чаллита с биоинженерного отделения Технологического института Джорджии (США) открыли сверхпропульсивное мочеиспускание у североамериканской цикадки Homalodisca vitripennis («стеклоперая» – из-за прозрачных крылышек; а вы небось прочли как «вытри пеннис», что в общем-то простительно с учетом туалетного контекста). Эти полужесткокрылые насекомые пьют много растительного сока и беспрестанно мочатся, выделяя за 80 мс капельку урины и отбрасывая ее с ускорением аж 40 g при помощи анального стилуса (аналог растущей из попы руки волейболиста). Неслучайно пуляние мочекапелек сравнивают с выстрелом, а представителей трибы Proconiini по-английски называют «меткими стрелками» (sharpshooters). Данный механизм сберегает энергию маленькому существу, неспособному к струйной уринации, заключили ученые. Как вдруг кое-какие перуанские и сингапурские цикады вопреки своим размерам сикнули им в лицо – этакий холодный душ, остудивший пыл их рассуждений.
Обычно ведь как: если ты весишь больше 3 кг, то пускаешь струю, а если меньше – выжимаешь капельки. По крайней мере так у млекопитающих: крупнякам опорожнить пузырь помогают гравитация и инерция, преодолевающие поверхностное натяжение в трубочке-уретре, а вот малявкам создать необходимый для струи напор мочи в еще более узкой трубке крайне сложно – гравитация в малых масштабах теряет свою значимость как фактор противостояния поверхностному натяжению, объясняет Элио Чаллита, теперь уже и сам доктор уринологических наук, гарвардский постдок.
А что же у насекомых? Цикадки крошечные, они пустить струю не могут. Цикады же намного крупнее (азиатская Megapomponia imperatoria, длиной 7 см и размахом крыльев до 20 см, могучее иных колибри и летучих мышей), и они пьют еще больше обедненного нутриентами сока (в триста раз больше, чем сами весят, в сутки), а значит, выделяют и больше мочи – отшвыривать ее по каплям стилусом энергетически невыгодно, намного выгоднее сикать. И они сикают, несмотря на двухграммовый вес, «примечательно маленькие отверстия» и связанные с ними физические вызовы. Их мочеиспускание располагается в той уникальной зоне жидкостной динамики, где инерция и капиллярные силы одновременно довлеют над гравитацией, спекулируют авторы исследования. Цикады – самые мелкие сикуны среди животных, а их струя самая мощная относительно размеров тела. Шмели и бабочки, надо отметить, тоже могут пускать струйки, а вот тли, мухи и комары уринируют капельками.
«Есть множество причин исследовать пысь-пысь у животин, – заговорил стихами Саад Бхамла, чью прямую речь мы восстановили из косвенной в статейке «Нью-Йорк таймс». – Понимание того, как тела эволюционировали для избавления от отходов жизнедеятельности, могло бы подбросить идейки, скажем, новых дизайнов насадок, форсунок и сопел… Хотя кого я обманываю? Я просто думаю, что это прикольно! Мы с Элио были счастливы все это выяснить!» – и это уже подлинные слова из его уст. А вот каково экологическое влияние обильной цикадной мочи – вопрос действительно интересный и доселе не изученный.
Прямо сейчас в восточных штатах США происходит «цикадапокалипсис»: из почвы вовсю лезут сразу два крупных выводка периодических цикад – XIII (17-летние) и XIX (13-летние). Последний раз они вместе вылезали в 1803 году, а в следующий раз пробудятся в 2245-м (периодичность 17×13=221 год). Разные выводки проявляют себя по отдельности чуть ли не каждый год (насчитывается 15 активных выводков: дюжина 17-летних и три 13-летних), двойные выходы – явление более редкое (следующий такой случится в 2037 году), и то, как правило, два выводка разделены географически. Особенность текущего события в том, что выводки активничают близко друг к другу, а в окрестностях Спрингфилда (штат Иллинойс) их ареалы даже частично перекрываются. Это триллионы особей на территории 17 штатов, согласно экспертам! И хотя Бхамла и Чаллита не упоминают цикад Magicicada в своем исследовании (там говорится о Fidicinoides и Guyalna из Перу и Chremistica из Сингапура), сикать они, несомненно, тоже умеют, и ничто не помешает волшебному золотому дождю пролиться, вызвав «уриногеддон»!
Текст: Виктор Ковылин. Научная статья: PNAS (Challita & Bhamla, 2024)