Эти инфракрасные снимки показывают, насколько живыми являются крылья бабочек

Они содержат "крылатые сердца", которые перекачивают кровь и регулируют температуру.

Отредактировано 2023-25-06
инфракрасная тепловая карта крыльев бабочкиВопреки распространенному мнению, в крыльях бабочек действительно есть живые клетки, которые помогают им осуществлять терморегуляцию.

От переливчатых голубых крыльев бабочки Eumaeus atala до фирменного огненно-оранжевого окраса бабочки - не секрет, что бабочки обладают весьма пленительными крыльями. Долгое время казалось, что насекомые добиваются такого сияния благодаря набору безжизненных клеток. Но теперь, согласно новым исследованиям, крылья бабочки на самом деле содержат сеть живых клеток, которые служат ключевой цели: тщательно регулировать температуру крыльев. Эта сеть может содержать нечто, называемое "крыльевым сердцем", которое бьется несколько десятков раз в минуту, чтобы контролировать кровоток.

Чтобы лучше понять такие сложные структуры в крыльях бабочек, исследователи из Колумбийского и Гарвардского университетов разработали новый метод инфракрасной визуализации.

Команда сняла чешуйки с крыльев более чем 50 видов бабочек, чтобы лучше рассмотреть скрывающиеся под ними внутренние нейроны. Затем их специальная тепловая камера зафиксировала процесс охлаждения крыла, выделив места, где тепло рассеивается из определенных областей.

В итоге, как показано в их исследовании, опубликованном на прошлой неделе в журнале Nature, они создали красочные карты распределения температуры среди крыльев бабочек.

"До сих пор это было трудно сделать из-за тонкости и деликатности крыльев бабочек", - говорит автор исследования Наоми Э. Пирс, энтомолог из Гарвардского университета. Их неинвазивная тепловая камера сыграла ключевую роль в наблюдении за хрупкими структурами крыльев, не нарушая их".

Тепловые карты показывают узкий температурный диапазон, который необходим бабочкам, чтобы парить с максимальной отдачей. Они полагаются на солнце как на основной источник тепла, но крылья бабочки могут быстро перегреться на солнце, в то время как холодная среда может замедлить кровоток и затруднить их движение.

фотография бабочки в инфракрасном и визуальном светеУ этой бабочки гикори волосатик крылья быстро перегреваются. Ю и др.

Чтобы воссоздать естественную среду обитания насекомого, исследователи имитировали солнечный свет, светя лампой сверху; они обнаружили, что живые клетки крыла бабочки чувствуют направление и интенсивность солнечного света и реагируют определенным поведением для поддержания идеальной температуры. Например, некоторые виды могут соответственно закрывать крылья или отклоняться от солнца.

"Они очень хорошо чувствуют тепло на своих крыльях", - говорит Адриана Бриско, эволюционный биолог из Калифорнийского университета в Ирвайне, которая не принимала участия в исследовании. "Очень здорово показать, что [бабочки] и чувствуют тепло, и реагируют на него поведенчески, подробно рассматривая физиологические основы этого".

Недавно Бриско опубликовала другое исследование, в котором также изучалась терморегуляция бабочек, хотя ее команда сосредоточилась на поведении в реальных условиях обитания. По словам Бриско, потепление климата бросит вызов бабочкам, поскольку они адаптируются к местной среде обитания.

В будущем команды Колумбийского и Гарвардского университетов надеются, что методы теплорегуляции бабочек могут быть использованы при разработке термостойких самолетов. Это может быть особенно полезно, поскольку высокие температуры уже привели к посадке коммерческих самолетов.

"Это вдохновляет на проектирование крыльев летающих машин", - сказал в пресс-релизе автор исследования Нанфанг Ю, прикладной физик из Колумбийского университета. "Возможно, дизайн крыльев не должен основываться только на соображениях динамики полета".