Ученые выяснили, как бабочки спасают свои крылья от перегрева — Naked Science
7 минут
София Жаботинская

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.
Вчера, 17:41
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

Вчера, 15:59
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

Позавчера, 15:24
5 минут
Илья Ведмеденко

Военно-морской флот получил многоцелевую атомную подводную лодку К-561 «Казань». Это один из самых совершенных кораблей такого типа в мире.

Вчера, 17:41
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

Вчера, 15:59
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

5 мая
6 минут
Сколтех

В России таких результатов не было уже около десяти лет. Его получение потребовало настоящей кооперации между исследователями ИВМ РАН, Сколтеха и МГУ.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: