Як тонкі, ніжні крила метелика не дають перегрітися

Такі живі частини, як вени, мають захисні конструкції, які роблять їх прохолоднішими, ніж мертві луски

Живі частини крил метеликів - включаючи прожилки та випускаючі феромони запахи - мають спеціальні конструкції, які допомагають цим ділянкам виділяти більше тепла, ніж навколишні лусочки. Світліші ділянки на цих інфрачервоних зображеннях відповідають вищому тепловиділенню.

Нанфанг Ю та Чен-Чі Цай

10 лютого 2020 року о 7:00 ранку

Ніжні крила метелика досить прохолодні - буквально, завдяки спеціальним конструкціям, які захищають їх від перегріву на сонці.

Нові теплові зображення метеликів показують, що живі частини крила - включаючи вени, що транспортують кров комах або гемолімфу, та запашні плями або подушечки, які самці використовують для вивільнення феромонів - виділяють більше тепла, ніж оточуючі відмерлі луски, зберігаючи живі зони прохолоднішими.

Невеликі зміни температури тіла можуть вплинути на здатність метелика літати, оскільки м’язи в грудній клітці повинні бути теплими, щоб комаха махала крилами досить швидко для зльоту. Але оскільки крила настільки тонкі, вони нагріваються швидше, ніж грудна клітка, і можуть швидко перегрітися.

Люди можуть подумати, що крила метелика, покриті лускою, «схожі на ніготь, або перо птаха, або людське волосся - вони неживі», говорить Нанфанг Ю, фізик-професор з Колумбійського університету (SN: 5/23/08) . Але крила також оснащені живими тканинами, що мають вирішальне значення для виживання та польоту, і висока температура змусить комаху "справді почуватись незручно".

Тонка напівпрозора природа крил метелика ускладнила теплові інфрачервоні камери для розрізнення тепла від крила та від фонових джерел. Тож Ю та його колеги застосували інфрачервону гіперспектральну техніку візуалізації для вимірювання температури крила та випромінювання тепла при одномасштабній роздільній здатності для більш ніж 50 видів метеликів.

Трубоподібні наноструктури і більш товстий шар хітину, що входить до складу екзоскелета комахи, випромінюють надлишкове тепло від живої тканини крила, повідомляють дослідники 28 січня в Nature Communications. Вени крила покриті тим товстішим шаром хітину, а запашні подушечки мають ці наноструктури плюс додатковий хітин. Товстіші або порожнисті матеріали краще випромінюють тепло, ніж тонкі, тверді матеріали, говорить Ю.

Підпишіться на останні новини від Science News

Заголовки та короткі викладки останніх статей Science News, що надходять на вашу поштову скриньку

Ці конструкції захищають крило лише до певної точки, спонукаючи метелика відійти від інтенсивного світла, якщо воно стає занадто теплим. Коли дослідники випромінювали лазер на ваги крила, температура зростала, "але метелики цього не відчувають і їм все одно", говорить Ю. Але коли світло занадто нагрівав вени метелика, комаха махала крилами або віддалялася.

Команда також виявила, що деякі метелики мають структуру, схожу на биття "серця" у крилах. Він прокачує гемолімфу через подушечки запаху чоловічої гікорі-стрижки (Satyrium caryaevorus) та білої М-стрижки (Parrhasius m-album) метеликів і б'ється кілька десятків разів на хвилину.

Крило повинно бути легким, щоб комаха добре літала, тому дивно знайти таку споруду посередині, говорить Ю. Те, що воно існує, "може означати лише те, що це серце крила дуже важливо для функціонування та здоров'я запашної подушечки", говорить він.