Красота бабочек всегда привлекала людей – яркие, быстрые, разнообразные, они по праву считаются одними из самых интересных по облику насекомых. Однако они могут быть не только весьма приятными глазу, но и очень интересными для изучения.
Научная работа
К примеру, новое исследование Columbia Engineering и Гарвардского Университета показало критическую физиологическую важность подходящей температуры для правильной работы крыльев насекомых и обнаружило, что они изящно регулируют температурные показатели своих крыльев с помощью как структурных, так и поведенческих адаптаций.
Особенности строения
«Крылья бабочек можно считать векторными светопроводящими панелями, с помощью которых насекомые способны к точному определению интенсивности и направления солнечного света. Они могут реагировать на это достаточно быстро, не испытывая необходимости пользоваться своими органами зрения», - говорит Наньфан Ю, доцент кафедры прикладной физики в Columbia Engineering.
Команда ученых использовала свой опыт в биологии и оптике, чтобы сделать большое количество открытий. Аккуратно удаляя чешуйки крыльев, чтобы иметь возможность всматриваться внутрь, и окрашивая находящиеся внутри нейроны, биологи узнали, что они заполнены сложной сетью механических датчиков температуры. На протяжении всего существования летающего насекомого живые ткани крыльев активно снабжаются сочетанием кровеносной и трахеальной систем.
Помимо этого, исследователями было обнаружено «сердце крыла», бьющееся несколько десятков раз в минуту, чтобы эффективно снабжать крыло гемолимфой.
Новые открытия
Лаборатория Ю разработала неинвазивную технику изучения, которая основана на гиперспектральной визуализации в инфракрасном диапазоне, где каждый пиксель изображения представляет один инфракрасный спектр, что смогло позволить им впервые провести точные измерения распределения температуры по крыльям бабочки. Наоми Э. Пирс, одна из ведущих ученых проекта, говорит, что это важное достижение, позволяющее изучать насекомых гораздо лучше. Таким образом исследователи смогли узнать, что благодаря особенности строения крыльев температура распределятся по ним так, чтобы максимально эффективно их охлаждать.
Специально созданные для экспериментов условия позволили ученым рассмотреть различные температурные факторы, влияющие на крылья. К ним можно отнести интенсивность света солнца, температуру поверхности земли и окружающей среды, а также «холодное» состояние неба, которое может служить эффективным способом отвода теплового излучения от нагретых крыльев. Биологи обнаружили, что во всех смоделированных ими обстоятельствах, несмотря на различные видимые цвета и рисунки, участки крыльев бабочки, содержащие живые клетки, всегда имеют более низкую температуру, чем «безжизненные» участки, из-за усиленного охлаждения.
Таким образом, можно сказать, что эти насекомые по-настоящему удивительные. Они не только имеют превосходный внешний вид, но и весьма сложное строение, несмотря на кажущуюся простоту и хрупкость. Вероятно, их изучение в будущем даст возможность открыть что-то новое из технологий, связанных с температурными режимами и реакцией на них. А пока исследования будут продолжаться, чтобы была возможность и дальше развиваться в этом интересном и требующем терпения направлении.