Ученые выяснили, как бабочки спасают свои крылья от перегрева
29 января
7 минут
Полина Гершберг
1808

Ученые выяснили, как бабочки спасают свои крылья от перегрева

4.8

Сложная структура крыльев бабочек помогает им поддерживать нужную температуру в тех частях этого органа, где содержатся живые клетки.

Фотографии бабочек в инфракрасном диапазоне
Фотографии бабочек в инфракрасном диапазоне / © Tsai, Pierce, Yu et al., Nature Communications, 2020

Американские исследователи обнаружили, что определенный диапазон температур критически важен для правильной работы крыльев бабочек. Также выяснилось, что эти насекомые изящно регулируют температуру своих крыльев с помощью как структурных, так и поведенческих адаптаций. Статья об исследовании опубликована в Nature Communications.

Вопреки распространенному мнению о том, что крылья бабочек состоят в основном из неживого материала, в этих органах есть сеть живых клеток, которые функционируют в ограниченном температурном промежутке. Из-за небольшой теплоемкости крылья быстро перегреваются на ярком солнце и сильно остывают, когда температура воздуха значительно падает.

Оказалось, при помощи крыльев бабочки способны быстро и точно определять интенсивность и направление солнечного света, не задействуя при этом глаза. Команда ученых выяснила это благодаря детальному изучению внутренней структуры крыла.

Видео об исследовании термодинамики и терморегуляции крыльев бабочек / © Youtube — Columbia Engineering

Тщательно удаляя чешуйки с крыльев и окрашивая нейроны, найденные внутри, ученые выяснили, что крылья бабочки содержат сложную сеть механических и температурных датчиков. Исследователи также обнаружили «сердце крыла», которое бьется несколько десятков раз в минуту, чтобы облегчить направленный поток крови насекомых или гемолимфы через андроконии — группы чешуек, расположенных на крыльях некоторых видов бабочек и служащих для испарения феромонов.

«Большая часть исследований крыльев бабочки была сосредоточена на цветах, используемых при передаче сигналов этими существами, — говорит профессор Наоми Пирс, один из авторов исследования. — Эта работа показывает, что мы должны переосмыслить крыло бабочки как динамическую живую структуру, а не как относительно инертную мембрану».

Также ученые смогли изучить температурное распределение на поверхности крыльев насекомых. Это стало возможно благодаря неинвазивной методике, основанной на гиперспектральной визуализации в инфракрасном диапазоне. Ранее провести подобное исследование из-за хрупкости и тонкости крыла было невозможно. «Мы обнаружили, что наноструктуры различного масштаба и неодинаковая толщина кутикулы создают неоднородное распределение радиационного охлаждения, <…> что избирательно снижает температуру живых структур, таких как жилки крыла», — говорит соавтор работы Наньфан Ю.

Распределение температуры на крыльях трех видов бабочек, освещенных солнечным светом, показывает, что, несмотря на широкий разброс по окраске и рисунку, температура андроконий и жилок, которые содержат живые клетки, всегда ниже, чем в остальных частях органа / © Tsai, Pierce, Yu et. al, Nature Communications, 2020

Для оценки влияния факторов окружающей среды (таких как солнечная радиация, температура земли, влажность воздуха) ученые воспроизвели в лаборатории естественную среду обитания бабочек. Оказалось, у различных видов этих существ, независимо от цветов и узоров, те области крыльев, которые содержат живые клетки, всегда холоднее, чем «безжизненные» участки.

Когда бабочек подвергали влиянию направленного света, имитирующего солнечный, то насекомые при достижении определенного температурного порога (примерно 40 градусов по Цельсию) реагировали определенным образом, чтобы не допустить перегрева. По достижении этой температуры чешуекрылые поворачивались так, чтобы минимизировать нагрев.

Это исследование не только раскрывает новые особенности физиологии бабочек. Результаты работы американских ученых могут помочь и при разработке новых теплоизолирующих покрытий.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 11:32
4 минуты
Полина Гершберг

Ученые из Великобритании смогли разобраться, что происходит в первые мгновения после контакта двух капель воды, и показали этот процесс на видео.

Позавчера, 14:18
8 минут
Мария Азарова

На фоне распространения Covid-19 за пределами Китая глава Всемирной организации здравоохранения заявил, что называть вспышку коронавируса, число зараженных которым приближается к 82 тысячам, пандемией все еще не рекомендуется, однако мир должен быть готовым к такому варианту развития событий.

Позавчера, 12:15
5 минут
Сергей Васильев

Вопреки установившейся гипотезе, извержение супервулкана Тоба около 74 тысяч лет назад вряд ли стало катастрофой для молодого человечества.

Позавчера, 11:32
4 минуты
Полина Гершберг

Ученые из Великобритании смогли разобраться, что происходит в первые мгновения после контакта двух капель воды, и показали этот процесс на видео.

25 февраля
52 минуты
Александр Березин

На днях парламент Эстонии принял резолюцию, где указал на «роль Советского Союза в качестве одного из основных зачинщиков Второй мировой войны». Ранее президент Украины Владимир Зеленский заявил, что СССР виновен в развязывании Второй мировой. До того ведущий польский политик Ярослав Качиньский поставил СССР и Германию на одну доску в вопросе ответственности за начало мировой войны. Бывший президент Украины Кравчук даже заявил, что 17 октября 1939 года Сталин и Гитлер встречались во Львове, что зафиксировано документально. Разберемся, так ли это.

24 февраля
4 минуты
Мария Азарова

Власти КНР сообщили, что повторные анализы 195 выздоровевших пациентов вновь показали наличие инфекции.

11 февраля
4 минуты
Сергей Васильев

Экспериментальные данные указали на виды физических нагрузок, которые стимулируют нейропластичность мозга.

12 февраля
36 минут
Александр Березин

Сегодняшние удары турецкой армии в Сирии производят несколько шокирующее впечатление, но только до тех пор, пока мы не обратимся к истории. Напомним: главу Турции не так давно пытались ликвидировать в заговоре, поддерживаемом ЦРУ. И только информация из России позволила ему в последний момент спастись. У Анкары нет ни одного настоящего союзника на Западе. Фактически у нее вообще один заметный союзник: Москва. В этой ситуации Эрдоган внезапно бьет по сирийцам — другому партнеру России. Что это? Новый «удар в спину», как по Су-24 в 2015 году? Или как по Севастополю в 1914 году? Лавры Османской империи не дают покоя и тянут турок к внешнеполитическому самоубийству? Попробуем с точки зрения истории разобраться, зачем Турция сегодня, как и сто лет назад, принимает столь странные решения — и почему, на самом деле, они логичны.

13 февраля
5 минут
Полина Гершберг

Олигосахарид под названием 2’-фукозиллактоза оказался критически важным для когнитивных способностей детей.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: