夏季，在巴西甘蔗種植園的植物根部附近經?？梢钥吹轿⑿〉呐菽?。泡沫保護根sp sp的若蟲，Mahanarva fimbriolata是整個Neotropics中作物和牧場的主要害蟲。

圣保羅大學Luiz de Queiroz農業(yè)學院(ESALQ-USP)的研究人員與同一所大學圣卡洛斯物理研究所(IFSC-USP)的同事合作，發(fā)現Mahanarva fimbriolata生產泡沫以保護自身免受溫度影響外部環(huán)境的波動。

泡沫球內的溫度與土壤的溫度相似，是昆蟲發(fā)育的理想選擇，因為即使在太陽加熱的情況下，它在白天仍保持恒定。描述該研究的文章已發(fā)表在科學報告中。

“自20世紀50年代以來，由spittlebug產生的泡沫用于體溫調節(jié)[保持最佳體溫]的理論已經存在，但直到現在才得到證實。我們通過直接分析獲得了證據，”JoséMaurícioSimões說道。 Bento，該研究的合著者。

研究人員已經觀察到2016年禁止收獲前甘蔗燃燒后，圣保羅州甘蔗種植園的蠅蛆數量急劇增加。在11月到3月的夏季，當大氣濕度低，土壤因雨季而潮濕時，泡沫中的若蟲通常出現在根部周圍。

為了確定泡沫是否確實在昆蟲發(fā)育成熟階段之前的這一關鍵階段確實提供了熱保護，研究人員進行了實地試驗，監(jiān)測泡沫內外的溫度以及甘蔗種植園內的土壤溫度。圣保羅州的皮拉西卡巴地區(qū)是一個溫暖的夏日，氣溫明顯波動。

他們的分析表明，雖然外部溫度范圍從24.4攝氏度到29.2攝氏度，但泡沫內部的溫度在全天約25攝氏度時保持恒定，這對于若蟲階段來說是理想的，與典型的土壤溫度相似。

“我們證實泡沫在這個發(fā)育階段為昆蟲提供了熱保護，”博士Mateus Tonelli博士說。ESALQ-USP的昆蟲學學生和該研究的另一位合著者。

體溫調節(jié)機制

為了在高于現場溫度的溫度下測量泡沫的耐熱性，FAPESP支持的研究包括一個實驗室實驗，其中泡沫覆蓋的蠅蛆若蟲被放置在加熱到32攝氏度和33攝氏度之間的植物生長室中。

分析表明，當生長室中的溫度為32℃時，泡沫內部的溫度低約2℃，在30℃的范圍內，并且泡沫的結構保持完整。

“我們觀察到泡沫充當了一種體溫調節(jié)機制，使若蟲周圍的溫度保持在32攝氏度以下，溫度對昆蟲來說是致命的?？傊?，泡沫是一種微生境或微環(huán)境，其中溫度較低無論外部溫度波動如何，外面都保持不變，“Tonelli說。

研究人員還分析了泡沫的化學成分，以確定與泡沫產生和穩(wěn)定性有關的化合物。

他們發(fā)現了大量的棕櫚酸和硬脂酸以及蛋白質和碳水化合物。這些物質起表面活性劑的作用，通過降低表面張力和調節(jié)氣泡大小和基于粘度和彈性的分布來穩(wěn)定泡沫。碳水化合物和蛋白質之間的相互作用產生穩(wěn)定的薄膜，使昆蟲周圍的泡沫變硬并穩(wěn)定。

“泡沫的化學成分使氣泡具有剛性結構，直到現在才被人們所了解，”Bento說。

泡沫包含來自甘蔗汁液的液體，其上若蟲進食，其與空氣，棕櫚酸和硬脂酸混合，以及蛋白質和碳水化合物，其降低表面和界面張力以形成乳液。

為了生產泡沫，spittlebug若蟲使用其口器來刺穿甘蔗植物的根部到木質部，傳輸樹液的組織，并吸出液體。這種液體的一部分與昆蟲的Malpighian小管中存在的其他物質混合，這是其主要的排泄器官。

若蟲通過將空氣吸入腹部的腹腔產生泡沫。這種空氣與Malpighian小管中的表面活性劑分子和液體混合，在腹部的末端部分形成氣泡。

“系統(tǒng)發(fā)育研究表明，蛻皮大約2億年前從蟬進化而來，蟬在若蟲階段形成了一條地下隧道，使其能夠在有利的熱條件下生存多年。它的體溫保持恒定，沒有任何隔熱機制。由spittlebug若蟲產生的泡沫可以作為昆蟲的“土壤延伸”，“Bento說。

“與蟬的腿不同，spittlebug若蟲的前腿不夠堅固，不能鉆入土壤，以保持恒定的溫度。蠅蛆若蟲有一個微妙的角質層，沒有泡沫提供的保護，它將容易受到環(huán)境因素，如高溫和低濕度。“

根據Bento的說法，泡沫的物理和化學性質的知識可以通過開發(fā)防止spittlebug若蟲形成泡沫的化合物來控制害蟲。

“目前，還沒有任何能夠消除泡沫的商業(yè)化合物，”他說。

另一種可能性是開發(fā)受泡沫啟發(fā)的熱絕緣體。