Многие водные организмы, в том числе желе и рыбы, прозрачны. Но прозрачные крылья бабочки и мотылька настолько притягательны, что даже мельком увидеть их обычно заставляет человека броситься за камерой или, по крайней мере, указать на нее своим друзьям.
Эти загадочные прозрачные крылья бабочки до конца не изучены.
Дорис Гомес и Марианна Элиас (Французский национальный центр научных исследований) решили изменить это.
На прошлой неделе, вместе с многопрофильной группой экологов, биологов и физиков, они опубликовали масштабный обзор оптических и экологических последствий бабочек и бабочек с прозрачными крыльями в журнале Экологического общества Америки Ecological Monographs. Они обнаружили, что прозрачность у чешуекрылых развивалась не один раз, и что есть много способов быть прозрачными.
Гомес, эколог, которая изучала физику и экологические аспекты радужной окраски крыльев колибри и другой окраски птиц, была заинтригована этими так называемыми «стеклянными» бабочками и мотыльками, когда она встретила Элиаса, биолога-эволюциониста, который работал над экологией и эволюцией. тропических бабочек Ithomiini, у которых прозрачные крылья.
Гомес был поражен, обнаружив, что почти ничего не было написано о прозрачности чешуекрылых или других наземных животных.
«Эта статья является прорывом, потому что все, что было известно о прозрачности, касалось водных организмов», – сказал Гомес. "Прозрачность у земных организмов настолько редка, что люди никогда не удосужились изучить ее всесторонне."
Она и ее команда проанализировали 123 вида чешуекрылых из образцов из коллекции Французского музея естественной истории.
Они обнаружили прозрачные, или «яснокрылые» виды, в 31 из 124 семейств. Но не все виды достигают прозрачности одинаково. Они изучили, насколько прозрачность влияет на терморегуляцию и обеспечивает защиту от ультрафиолетового излучения.
Многие насекомые, в том числе осы, мухи и стрекозы, имеют чистые крылья.
Их крылья состоят из прозрачной мембраны из хитина. Крылья бабочки и бабочки сделаны из одинаковой прозрачной мембраны, но в большинстве случаев бабочки и бабочки имеют непрозрачные чешуйки, закрывающие мембрану. Чешуя – это то, что отвечает за их завораживающий рисунок и окраску.
Гомес и ее команда обнаружили, что у чистокрылых есть несколько способов сделать свои крылья прозрачными.
Некоторые прозрачные мотыльки и бабочки вообще не имеют чешуек на крыльях, из-за чего хитиновая мембрана просвечивает сквозь них. У многих других видов есть чешуя, которая может быть прозрачной, вертикальной, узкой или волосковой, пропускающей свет через крыло.
Физики изучили примеры прозрачности у отдельных видов или родов в надежде понять физику того, как адаптировать биологические концепции, чтобы сделать людей, транспортные средства и даже структуры невидимыми или прозрачными. Но до сих пор никто не оценил богатство подходов, которые чешуекрылые могут использовать для достижения прозрачности, или тот факт, что он многократно эволюционировал в разных группах.
«Это первый сравнительный анализ прозрачных крыльев бабочки», – сказал Элиас. "Примечательно то, что прозрачность развивалась несколько раз независимо.
Но то, как крылья становятся прозрачными, может сильно отличаться: от плотно упакованных прозрачных чешуек до простого отсутствия чешуек за счет уменьшения масштаба и плотности. Есть много способов быть прозрачным. Мы не знаем, почему существует это разнообразие."
В некоторых случаях разные стратегии приводят к одинаковому уровню прозрачности, заставляя исследователей задуматься, почему такое разнообразие вообще существует. Они предполагают, что прозрачность может быть полезна по-разному для разных видов, в том числе в качестве камуфляжа или для имитации осы и пчел. Прозрачность также помогает мотылькам и бабочкам регулировать температуру тела, но не защищает их от ультрафиолетового излучения.
Гомес, который страстно любит работать с учеными из других дисциплин, включил физиков в исследование, чтобы изучить оптические свойства крыльев, в том числе определить, какие птицы, их потенциальные хищники, видят, когда смотрят на прозрачную бабочку.
Они обнаружили, что чем больше света может пройти через крыло – я.е., чем прозрачнее она – тем менее заметна бабочка для хищников. Прозрачность действует как лучший камуфляж.
Как и сами бабочки, результаты впечатляют.
Однако ученые подчеркивают, что исследование подняло больше вопросов и направлений исследований, чтобы продолжить раскрытие эволюционной роли и экологических последствий прозрачности.
«Бабочки – такие знаковые организмы», – сказал Гомес. "Их так здорово учить. Мне нравится изучать сложные концепции, такие как радужность и прозрачность, потому что есть так много всего, что нужно исследовать, и их так легко заинтересовать всех."