Kəpənəklərin optik rəngi uşaqlar üçün izah edilir. Kəpənək qanadından nanotexnologiyaya qədər

Son vaxtlara qədər kimyaçılar hesab edirdilər ki, bütün materialların, o cümlədən toxuculuq məmulatlarının rəngi yalnız onların tərkibində spektrin görünən hissəsinin şüalarının bir hissəsini udmaq və ötürmək qabiliyyətinə malik olan boyaların və piqmentlərin mövcudluğundan asılıdır (əgər materiallar şəffaf) və ya əks etdirən (əgər onlar qeyri-şəffafdırsa) digər dalğa uzunluqları. Materialların əks etdirdiyi spektrin hissəsi gözlərimiz tərəfindən rəng kimi qəbul edilir. Bu, boyaların sintezi və istifadəsi üzrə mütəxəssislərə öyrədildi, dərsliklərdə belə yazılmışdı və kimyəvi və ya udma rəngləmə mexanizmi məhz budur.

Təxminən 20 il əvvəl məlum oldu ki, təbiət çox milyonlarla il ərzində xüsusi rəngli maddələr olmadan rəng yarada bilir - yalnız çox kiçik ölçülü (nano ölçülü) sifarişli strukturlar sayəsində. Bu rəngləmə mexanizmi, "kimyəvi"dən fərqli olaraq, yalnız optik prinsiplərə əsaslanır. İşıq çoxqatlı strukturlaşdırılmış nanoelementlərdən - barmaqlıqlardan, krujevalardan, yivlərdən əks olunduqda, bu elementlərin ölçüləri işığın dalğa uzunluğuna uyğun olduğundan müdaxilə, difraksiya və dalğaların səpilməsi baş verir - nəticədə biz rəng görürük. Optik mənşəli bu rəngə "struktur" deyilirdi. Məlum olub ki, adi ilə yanaşı, təbiətdə də tez-tez rast gəlinir - həşəratlarda, quşlarda, balıqlarda, dəniz mollyuskaları və bitkilər.

Struktur rəngləmə təbiətdə təxminən 500 milyon ildir mövcuddur. Hesab etmək olar ki, "struktur rəng" anlayışına ilk işarə 17-ci əsrdə təbiətşünas Robert Huk tərəfindən "" kitabında ortaya çıxdı. Mikroqrafiya" Alim öz rənglər nəzəriyyəsini açıqladı və nazik təbəqələrin rəngini işığın yuxarı və aşağı sərhədlərindən əks olunması ilə izah etdi. Əslində bu, müdaxilənin ilk qeydi idi. Düzgün izahat Struktur rəngləmə ilk dəfə 1917-ci ildə Lord John William Strutt Rayleigh tərəfindən verilmişdir. O, müntəzəm laylı strukturların əks olunan işığın xüsusiyyətlərini ifadə etmək üçün bir düstur çıxardı və ikili kristalın, köhnə çatlamış şüşənin və böcəklərin və kəpənəklərin örtüyünün rənginin piqmentlərdən deyil, bu materialların quruluşundan qaynaqlandığını müdafiə etdi. Rayleigh həmçinin qeyd etdi ki, bu "optik sistemlər, gələn işığın dalğa uzunluğuna uyğun ölçü ilə xarakterizə olunur".

Struktur rəngləmənin öyrənilməsinə növbəti təkan XX əsrin 30-40-cı illərində ortaya çıxan elektron mikroskopiyadan gəldi. Onun köməyi ilə nazik keratin təbəqələrinin hava təbəqələri ilə növbələşdiyi lələklərin quruluşunu öyrənmək və göy qurşağı rənginə səbəb olan quruluş olduğunu sübut etmək mümkün olub. Elektron mikroskop da göstərdi ki, ailənin kəpənəklərinin qanadlarının müxtəlif rəngləri Morplro və başqaları da tərəzinin quruluşuna görə yaranır (şək. 1). Onların hüceyrə ölçüsü və həndəsəsi əks olunan işığın dalğa uzunluğunu və onun intensivliyini (kəpənəklər vəziyyətində) müəyyən edir. Morplro mavi-mavi rəng görürük). Bir qayda olaraq, bu kəpənəklərdir Morplro struktur rənglənməsinə gəldikdə qeyd olunur. Onların pulcuqlarının, eləcə də güvələrin mikroskopik quruluşu Uraniya, ən yaxşı şəkildə öyrənilir (şək. 2).

Dəniz və okeanların sakinlərinin quş lələkləri, həşərat örtükləri, pulcuqları və dərilərinin sistemli tədqiqatları bu günə qədər davam edir. Məlum oldu ki, heyvanlar aləmində üç növ rəngləmə var: yalnız struktur (kəpənəklər Morplo), yalnız piqmentli (limon kəpənəyi kimi) və piqmentasiya ilə birlikdə strukturdur. Qanadların mavi rəngi tez-tez tərəzi səbəbindən struktur rəngləmə ilə yaradılır, lakin onlara sarı piqment əlavə edilərsə, əlavə yaşıl rəng görünür.

Rəng piqmentinin olmadığı yerdə niyə rəng görürük? İşıq nazik şəffaf plyonka ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda, onun bir hissəsi onun xarici səthindən əks olunur, işığın qalan hissəsi plyonkadan onun aşağı sərhədinə keçir, yenidən əks olunur, plyonkadan yuxarı sərhədinə keçir və artıq əks olunan ilə birləşir. səthdən gələn işıq (şək. 3).

İşıq filmin qalınlığına bərabər bir yol keçdiyi üçün filmin yuxarı kənarından əks olunan dalğa alt kənarından əks olunan işıqla fazada ola bilər və ya olmaya da bilər. Əslində, plitənin xarici və daxili səthlərindən hər iki əks olunan axın əlavə edilir və ya çıxarılır. Əgər yuxarı və aşağı səthlərdən əks olunan işığın fazaları uyğun gəlmirsə, onda biz rəng görmürük: buna dağıdıcı müdaxilə deyilir. Fazalar üst-üstə düşəndə ​​biz rəng görürük - bu konstruktiv müdaxilədir (şəkil 4). Təbii ki, əks olunan işığın iki növünün faza fərqi filmin qalınlığından, onun sınma indeksindən, işıqlandırma bucağından və düşən işığın dalğa uzunluğundan asılı olacaq. Müəyyən bir film qalınlığı, müəyyən bir qırılma indeksi və polixromatik işıqlandırma (ağ işıq) nəzərə alınmaqla, biz yalnız bir rəng görə bilərik. Digər hallarda, qanadlarda və qabıqlarda (şək. 5) biz dərin qara və ağ, iridescent və opalescent daxil olmaqla bütün rəng spektrini görürük.

Əgər müdaxilə bir filmdə deyil, şəffaf plyonkaların çox qatlı paketində baş verərsə, onda konstruktiv müdaxilə artacaq və rəng daha sıx olacaq. Belə çoxqatlı şəffaf strukturlara quşların tüklərində, həşəratların qabıq toxumalarında, dəniz və okeanların sakinlərinin pulcuqlarında rast gəlinir. Bu canlı orqanizmlərin rəngi çox ola bilər müxtəlif rənglər, o cümlədən iridescent və iridescent. Quşlarda optik sistemlər melanin piqmentinin, keratin zülalının və havanın birləşməsindən əmələ gəlir, kəpənəklərdə isə başlanğıc material azot tərkibli polisaxarid xitin və piqmentlərdir.

Göy qurşağının rənglənməsinin ən sadə nümunəsi neft, kerosin və digərlərinin nazik bir təbəqəsidir üzvi birləşmələr su və ya rəngli sabun köpükləri. Iridescent və iridescent rənglər struktur rənglərdən onunla fərqlənir ki, onların rəngi və kölgəsi müşahidəçinin baxış bucağından asılı olaraq dəyişir. Lakin onların fiziki təbiəti eynidir.

Necə təsir edirlər müxtəlif şərtlər işığın sınması və struktur rəngindəki dəyişiklikləri müşahidə etmək olduqca asandır. Məsələn, kəpənəyin qanadına (struktur rəngi ilə) havadan fərqli sındırma indeksinə malik həlledici atılırsa, müdaxilə qanunlarına uyğun olaraq rəng dəyişəcək. Beləliklə, bir damla aseton (sındırma indeksi 1,38, hava - 1,0) qanadın rəngini mavidən yaşıla dəyişir. Aseton buxarlandıqdan sonra rəng geri qayıdır. Aseton 1,56 qırılma əmsalı olan bir həlledici ilə, kutikulaya yaxın bir yerdə (bu tərəzi səthində sıx bir təbəqədir) əvəz edilərsə, şkalanın bütün təbəqələri homojen bir optik sistem meydana gətirir, müdaxilə ilə birlikdə yox olacaq. struktur rəngləmə - yalnız qəhvəyi melanin görünən qalacaq.

Optik xassələrin çox mühüm xarakteristikası dövri strukturun necə təşkil olunduğu (1D, 2D, 3D), yəni gələn işığın axınının neçə istiqamətdə dəyişə biləcəyidir. Bir və ya iki istiqamətdə difraksiya ızgarasıdırsa, üç ölçüdə həcmli quruluş və ya fotonik kristaldırsa. Əgər dövrilik üçölçülüdürsə (3D), onda baxış bucağından asılı olmayaraq rəng görürük. Fotonik kristalın klassik nümunəsi opaldır. O, optik filtr kimi fəaliyyət göstərir və bu xüsusiyyətlər gördüyümüz opalın parlaq və rəngli rənglərinə cavabdehdir. Təbiətdə oxşar 3D quruluşlar böcəklərin xitin örtüklərində və Afrika qaranquşu kəpənəklərinin qanadlarında tapılıb.

Kəpənəklərin rəngində də struktur dəyişiklikləri var ki, bunlara "əks opal" deyilir. Bu o deməkdir ki, kəpənək qanadları sıx şəkildə yığılmış kürələrin əvəzinə, hava ilə doldurulmuş deşikləri olan xüsusi bir qəfəsə (kutikula toru) malikdir. Əlbəttə ki, bu cür strukturlar çox maraqlıdır, o cümlədən yeni növ süni fotonik kristal yaratmaq üçün. İnsan tərəfindən yaradılmış fotonik kristallar optikada, lazer texnologiyasında, dalğa ötürücüləri və elektronikanın istehsalında geniş istifadə olunur.

Təbii texnologiyalar ən qabaqcıldır. Onları təkrarlamaq çətindir, lakin XX əsrin 60-cı illərindən bioloqların, zooloqların, fiziklərin, kimyaçıların və riyaziyyatçıların birgə tədqiqatları nəzəri və praktiki biomimetikada nəticələr verməyə başladı. Rəng sahəsində, struktur rəngi təqlid etmək üçün ilk cəhdlər də başladı. Təbii ki, belə texnologiyanın öz üstünlükləri olacaq. Birincisi, boyaların sintezi kifayət qədər enerji tutumlu və aşağı ekoloji istehsaldır. İkincisi, struktur boya işığa davamlıdır, ənənəvi boyadan fərqli olaraq, zamanla demək olar ki, həmişə solur. Lakin hələlik struktur rəngləmə çoxlu həll olunmamış problemləri olan yeni, mürəkkəb nanotexnologiyadır.

Məsələn, kolloid məhluldan struktur rəngləmə ilə filmlərin istehsalı texnologiyası artıq təsvir edilmişdir. Əvvəlcə ortaya çıxan filmlər ağ idi - kristal filmin strukturunda qüsurlar səbəbindən işıq çox güclü şəkildə səpələnmişdi. Lakin sonra ora səpələnmiş işığı udan hissəciklər əlavə edildi və struktur olaraq rəngli bir rəng meydana çıxdı. mavi film. Yeri gəlmişkən, kəpənəklərin qanadı Morfo lotusdan geri qalmayan superhidrofobikdir və bu film də hidrofobik hazırlanmışdır. Yeni bir materialdan istifadə perspektivi özünü təmizləyən boyalı səthlərdir.

2009-cu ildə Kaliforniya Universitetində (San Dieqo) tədqiqat qrupu maqnit sahəsinin təsiri altında rəngini dəyişən yeni polimer materiallar əldə etdi. Maqnit sahəsində polimerə əlavə edilən mikrokürələr (dəmir oksidi nanohissəcikləri) müəyyən şəkildə orientasiya olunur və rəng əmələ gətirən fotonik kristal əmələ gətirir. Bu texnologiya üçün mümkün tətbiqlərə displeylər, təkrar istifadə edilə bilən silinə bilən kağız, təhlükəsizlik daxildir qiymətli kağızlar, ekoloji cəhətdən təmiz piqmentlər, boyalar, kosmetika, çap mürəkkəbləri və s.

Toxuculuq istehsalında təsadüfi biomimetika nümunələrinə rast gəlmək olar. Beləliklə, sintetik liflərin səthi strukturunda müəyyən dövrilik maraqlı rəng və toxunma təsirlərinə səbəb olur. Bu parça Yaponiyada hazırlanmışdır - buna " şingosen"(hərfi mənada "yeni sintetik lif" deməkdir və Yapon orta əsr poeziyasının məşhur toplusunun adı ilə uzlaşır). Nanostrukturlu səth həndəsəsinə malik yeni liflər peyda olub. Xüsusi əyirmə texnologiyası, ərimə və ya polimer məhlulunun kalıplar vasitəsilə basdırılması və çökmə şərtləri yalnız liflərin artan sıxlığını vermir, həm də onların səthində dövri bir quruluş meydana gətirir. İşığın müdaxiləsi və səpilməsi səbəbindən belə liflər kəpənəklərin qanadları kimi parlaq və iridescent rəngə malikdir. Bundan əlavə, belə bir səth quruluşu hidrofobik sintetik liflərin nəmləndirilməsini yaxşılaşdırır.

Tekstil istehsalçıları, həmçinin səthi bir neçə yüz nanometr diametrli çökəkliklərlə örtülmüş "mikrokrater" liflər təklif edirlər. Onlar hadisə işığını yaxşı səpələyirlər, bu da rəngi dərinləşdirir. Bu prinsip təbiətdə bir çox qara həşərat tərəfindən istifadə olunur.

İndiyə qədər təbiət bir çox işin öhdəsindən insanlardan daha yaxşı gəlir. Ancaq insanlar getdikcə daha mürəkkəb şeylər etməyi öyrənirlər, buna görə də sabah tropik kəpənək qanadının və ya mirvarinin dəniz anası rəngində parçalar istehsalı adi texnologiyaya çevriləcək.

Morfoloji cəhətdən Lepidoptera (kəpənəklər) qanadlı həşəratların kifayət qədər kompakt qrupunu təşkil edir. Bütün bədəni və 4 qanadı sıx pulcuqlarla və qismən tüklərlə örtülmüşdür. Başın böyük üzlü gözləri, yaxşı inkişaf etmiş labial palpları və onların arasında yerləşən uzun bir spiral şəklində bükülmüş əmzikli proboscis var. Yalnız dişli güvələrdə (Micropterigidae) ağız aparatı dişləmə növü. Antenalar yaxşı inkişaf etmişdir, ən müxtəlif quruluşa malikdir - filiformdan lələk və ya çubuq formasına qədər.

Qanadlar adətən geniş, üçbucaqlı, daha az dar və ya hətta lansolatdır. Çox vaxt ön qanadlar arxa qanadlardan bir qədər geniş olur, lakin bəzən (məsələn, ailə növlərində) Crambidae) tərs əlaqələr müşahidə olunur: arxa qanadlar dar ön qanadlardan xeyli genişdir. Aşağı Lepidopterada ( Micropterigidae, Eriocraniidae, Hepialidae) hər iki cüt qanad forma və ölçü baxımından təxminən eynidir.

Ön və arxa qanadlar bir-birinə xüsusi birləşdirici qurğu ilə bərkidilir. Ən çox yayılmış qanadlı birləşmənin frenate növüdür. Bu vəziyyətdə dartma frenulum (frenulum) və retinanulum (bağlama) istifadə edərək əldə edilir. Frenulum arxa qanadın altındakı bir və ya bir neçə güclü dəstə ilə təmsil olunur, ayaq barmağı isə ön qanadın altındakı ya bir sıra dəstələr, ya da əyri çıxıntıdır. Bəzi qruplarda frenat birləşmə aparatı yox olur (məsələn, klub lepidopterada - Rhopalocera və barama güvələri - Lasiocampidae) və qanadların birləşməsi ön qanadın arxa qanadın uzadılmış bazasına qoyulması ilə əldə edilir. Bu tip qanad birləşməsinə aplexiform deyilir.

Lepidoptera qanadlarının damarlanması, eninə damarların əhəmiyyətli dərəcədə azalması və əsas uzununa gövdələrin əhəmiyyətsiz budaqlanması ilə xarakterizə olunur.

Qanadlardakı tərəzilər fərqli rəngdədir və tez-tez olduqca mürəkkəb bir naxış meydana gətirir. Struktur rəngləmə (metal parıltılı ləkələr) tez-tez müşahidə olunur. Qanadların xarici və arxa kənarları boyunca bir neçə sıra pulcuq və tüklərdən ibarət saçaq vardır.

IN torakal bölgə mezotoraks ən çox inkişaf etmişdir). Tergitin yan tərəflərindəki prothorax lob formalı əlavələr - patagiya daşıyır. Mezotoraksda oxşar formasiyalar ön qanadların altından yuxarıda yerləşir və onlara tegulae deyilir. Ayaqları qaçır, tez-tez baldırlarda çubuqlar var. Bəzi lepidopteranlarda ön ayaqları güclü şəkildə azaldılır, saçlarda gizlənir və kəpənəklər dörd ayaq üzərində hərəkət edirlər.

Gündəlik Lepidoptera, əmələ gətirir təbii qrup Rhopalocera, istirahət edərkən qanadlarını qaldırın və arxasına qatlayın. Əksər digər kəpənəklərdə hər iki cüt qanad geri çəkilir, bükülür və qarın boyunca uzanır; yalnız bəzi güvələr ( Geometridae) və tovuz gözləri ( Attacidae) qanadlarını bükməyin, əksinə onları yanlara yayaraq saxlayın.

Qarın 9 seqmentdən ibarətdir. Son seqment kəskin şəkildə dəyişdirilir, xüsusən də kopulyar aparatı təşkil edən kişilərdə. Kopulyasiya aparatının struktur xüsusiyyətləri taksonomiyada geniş istifadə olunur və bu, hətta yaxın qohum olan növləri də aydın şəkildə ayırmağa imkan verir. Qadınlarda qarın boşluğunun son seqmentləri (adətən yeddincidən doqquzuncuya qədər) teleskopik yumşaq yumurtlamaya çevrilir. Əksər hallarda reproduktiv sistem Dişi kəpənəklərdə iki cinsiyyət boşluğu ilə xaricə açılır. Onlardan biri, terminal, yalnız yumurta qoymaq üçün xidmət edir, ikincisi ya yeddinci seqmentin sonunda, ya da səkkizinci seqmentdə yerləşir, kopulyar açılışdır. Bu tip reproduktiv sistem ditrisik adlanır və əksər Lepidopteralara xasdır. Bununla belə, arxaik ailələrdə ( Micropterigidae, Eriocraniidae s.) reproduktiv sistem monotrisik adlanan tipə görə qurulur, burada yalnız bir genital açılış var. Və nəhayət, ailədə Hepialidae, iki cinsiyyət boşluğu inkişaf etsə də, hər ikisi terminal mövqe tutur.

Kəpənəklərin xarakterik xüsusiyyəti, onların bir çoxunda yırtıcılardan qorunmasını təmin edən sirli uyğunlaşmaların inkişafıdır. Qanadlardakı mürəkkəb naxışlar fərdi elementləri təqlid edir mühit. Beləliklə, bəzi çömçə ( Nootuidae), gün ərzində ağac gövdələrində oturan ön qanadlar rəng və naxış baxımından likenlərə bənzəyir. Üstdən ön qanadlarla örtülmüş arxa qanadlar görünmür və mürəkkəb naxışa malik deyildir. Eyni şey dendrofil güvələrdə də müşahidə olunur ( Geometridae), korteks quruluşunun təsvirinin tez-tez ön qanadlarda əks olunduğu. Bəzi nymfalidlər ( Nymphalidae) qanadları bükdükdə onların aşağı tərəfi xarici olur. Məhz bu tərəfdə onların bir çoxu tünd qəhvəyi tonlarla boyanmışdır ki, bu da qanadların sərt konturu ilə birləşərək keçən ilki qurudulmuş yarpağın tam illüziyasını yaradır.

Çox vaxt, sirli rəngləmə ilə paralel olaraq, kəpənəklərin parlaq, göz oxşayan ləkələri olan naxışları var. Qanadlarının alt tərəfində sirli naxışa malik olan demək olar ki, bütün nymphalids, yuxarıdan olduqca təsir edici bir şəkildə rənglənir. Çox rəngli parlaq rənglər kəpənəklər tərəfindən növlərinin fərdlərini tanımaq üçün istifadə olunur. Pied güvələrdə ( Zygaenidae), zəhərli hemolimfaya malik olan qanadların və qarının parlaq təzadlı rəngi yırtıcılar üçün yeyilməzliyini göstərən başqa bir siqnal funksiyasını yerinə yetirir. Bəzi gündəlik Lepidoptera, sancılan Hymenoptera kimi yaxşı müdafiə olunan böcəklərə diqqətəlayiq xarici oxşarlıq nümayiş etdirir. Şüşə qablarda ( Sesiidae) belə oxşarlıq qarın rəngi və tərəzilərin demək olar ki, tamamilə azaldığı dar qanadların şəffaflığı ilə əldə edilir.

Kəpənəklərin əsas qida mənbəyi nektardır. Qidalanarkən çiçəkdən çiçəyə uçan kəpənəklər Diptera, Hymenoptera və böcəklərlə birlikdə bitkilərin tozlanmasında fəal iştirak edirlər. Diqqətəlayiqdir ki, kifayət qədər uzun bir proboscis olan kəpənəklər çiçəkləri yalnız açıq yerləşmiş nektar mənbələri ilə deyil, həm də çiçəklərin çubuqlarında və ya borulu tacın dibində dərin gizlədilmiş nektarla ziyarət edirlər və buna görə də digər həşəratlar üçün əlçatmazdırlar. . Morfologiyasına görə bir çox qərənfil və səhləblərin çiçəkləri yalnız lepidoptera tərəfindən tozlana bilər. Bəzi tropik orkide çiçəklərin lepidoptera tərəfindən tozlanması üçün xüsusi uyğunlaşmalara malikdir.

Nektardan əlavə, bir çox kəpənək yaralı ağaclardan və ya meyvələrdən axan şirəni həvəslə udur. İsti yay günündə ağ güvələrin böyük konsentrasiyasını müşahidə edə bilərsiniz ( Pieridae) gölməçələrin yaxınlığında. Digər lepidopteranlar da su ilə cəlb olunaraq burada uçurlar. Bir çox gündüz kəpənəkləri tez-tez onurğalıların nəcisləri ilə qidalanırlar. Asılı olmayaraq, afagiya Lepidoptera'nın ən müxtəlif ailələrində baş verir: kəpənəklər qidalanmır və onların burnu azalır. Tam çevrilmə ilə həşəratlar arasında lepidoptera, afagiyaya keçidin tez-tez müşahidə edildiyi yeganə böyük qrupdur.

Lepidopteraların əksəriyyəti gecədir və yalnız bəzi qruplar gün ərzində aktivdir. Sonuncular arasında aparıcı yer tropiklərdə həddindən artıq bol şəkildə təmsil olunan bir qrup, ya da gündüz lepidoptera (Rhopalocera) qrupuna aiddir. Gündəlik həyat tərzi parlaq rəngli zərərvericilər üçün də xarakterikdir ( Zygaenidae) və şüşə qablar ( Sesiidae). Palearktika faunasının digər lepidoptera ailələri arasında gündəlik fəaliyyəti olan növlərə sporadik rast gəlinir. Bəzi çömçə ( Noctuidae), güvələr ( Geometridae), güvələr ( Piralidae), yarpaq rulonları ( Tortricidae) gecə-gündüz aktivdir, lakin gün ərzində bu kəpənəklər ən çox buludlu havalarda və ya kölgəli yerlərdə aktiv olurlar.

Lepidoptera, antenaların quruluşunda və qanadların birləşmə aparatında, qanad naxışının təbiətində və qarının yetkinlik dərəcəsində özünü göstərən aydın şəkildə müəyyən edilmiş cinsi dimorfizmi olan həşəratlardır. Qanad naxışında ən nümayişkar cinsi dimorfizm həm gündüz, həm də gecə Lepidopteralarda müşahidə olunur. Çarpıcı bir nümunə Cinsi fərqlər qaraçı güvəsinin qanadlarının rənglənməsi ilə bağlı ola bilər ( Ocneria dispar L.). Bu növün dişiləri böyükdür, yüngül, demək olar ki, ağ qanadlıdır; kompleksi ilə kiçik və zərif kişilərdən kəskin şəkildə fərqlənirlər qəhvəyi naxış qanadlarda. Dişi qaraçı güvələrinin antenaları zəif, erkəklərinki isə güclü daranır. Qanad rəngində cinsi dimorfizm spektrin ultrabənövşəyi hissəsində ifadə edilə bilər və insan gözü üçün görünməzdir. Beləliklə, tamamilə eyni ağ yemişan kəpənəkləri ( Aporia crataegi L.) əslində dimorfdur və erkəklər ultrabənövşəyi nümunələri ilə qadınlardan fərqlənirlər.

Cinsi dimorfizmin ifrat ifadəsi torba qurdları ola bilər ( Psixidalar), bəzi güvələr ( Geometridae), bəzi kəpənək növləri ( Lymantriidae) və yarpaq rulonları ( Tortricidae), qadınların, kişilərdən fərqli olaraq, qanadları və ya əsasları yoxdur. Bir çox Lepidoptera cinsinin dişiləri qoxu reseptorları ilə erkəklər tərəfindən aşkar edilən qoxu maddələri (feromonlar) ifraz edirlər. Reseptorların həssaslığı kifayət qədər yüksəkdir və kişilər dişi qoxusunu bir neçə onlarla, bəzən isə yüzlərlə metr məsafədən hiss edirlər.

Kəpənəklərin fotonik quruluşları

Morpho menelaus kimi bəzi kəpənəklərdən kəpənək Cənubi Amerika və vətəni Avstraliyanın şimalında olan erkək Ulysses Swallowtail kəpənəyi heyrətamiz parlaq rəngləri ilə tanınır. 2001-ci ildə Exeter Universitetindən Pete Vukusik kəpənəklərin mavi rəngə boyanmasının səbəbi olduğunu kəşf etdi. optik müdaxilə . Qanadlardakı tərəzi işıq dalğalarını əks etdirən çoxlu təbəqələrə malikdir, beləliklə onlar müxtəlif məsafələri qət edirlər. Fakt budur ki, müəyyən dalğa uzunluqlarında yuxarı və aşağı səthlərdən əks olunan işıq dalğaların ümumi sayına bərabər məsafə qət edəcək, beləliklə dalğaların zirvələri digər dalğaların zirvələri ilə üst-üstə düşəcək (şək. 1). Bu adlanır gücləndirici müdaxilə, bunun sayəsində bu rəng (bu kəpənəyin mavisi) daha parlaq və daha təmiz olur.

Darvinin mərhələli inkişaf zəncirindən istifadə edərək tək difraksiya ızgaralarını belə izah etmək çətindir. Lakin ikiqat difraksiya barmaqlıqlarının əmələ gəlməsini heç cür izah etmək mümkün deyil.

Beləliklə, bu təəccüblü rəngləri piqmentlər deyil, əmələ gələn tərəzi yaradır difraksiya barmaqlığı. Tərəzilər, ağ işığı bütün rəng komponentlərinə ayıran, lakin müəyyən bir açı ilə eyni məsafədə yerləşən yivlər və ya çuxurlardır. Zəiflədən müdaxilə istənilən rəngdən başqa bütün rəngləri məhv edir, bu da səbəbiylə sıxdır gücləndirici müdaxilə. Bu tərəzilər "adlanır. submikrometr fotonik strukturları”, çünki onlar işıq dalğalarına təsir edə bilirlər. Kəpənəyin qanadlarının kənarlarını bəzəyən tünd qara rəng qara piqmentin deyil, işığı tutan fotonik strukturların nəticəsidir.

Bu kəşf "Super Qara" adlı yüksək effektiv örtüklərin yaradılmasına kömək etdi. Gələcəkdə o, həm də gözə çarpan rənglərə malik olan, lakin piqmentlərin və boyaların istehsalı zamanı əmələ gələn kimyəvi tullantılar olmadan başqa növ örtüklər yaratmaq üçün də istifadə oluna bilər. Həmçinin, bu başqa bir nümunədir biomimetika, insan texnologiyaları təbiətin möcüzələrini təqlid edərkən, əslində, bu təbiəti Yaradandan dərs alırlar.

İkiqat barmaqlıqlar

Bu yaxınlarda aparılan bir araşdırma kəpənəklərin dorsal qanadlarında olduğunu göstərdi Lamprolenis nitidaİki əsas rəng siqnalı yayan lopa boyunca səpələnmiş iki konsentrasiyalı difraksiya barmaqlığı var.

Bu yeni kəşf idi, çünki... "Hal-hazırda heyvanların eyni submikrometr mexanizmi daxilində ayrı-ayrı fotonik strukturlardan çıxan çoxsaylı müstəqil siqnallar nümayiş etdirdiyi məlum deyil.". Tərəzi iki müxtəlif intervalda təkrarlanan və buna görə də müxtəlif siqnallar verən eninə silsilələrin və yivlərin nümunəsini təşkil edir.

Tədqiqatçılar deyirlər: “Birdən çox siqnal optik imzanın mürəkkəbliyini və spesifikliyini artırır və bununla da ötürülən məlumatı artırır. Bu, kişi qanadlarının iridescent rənglərinin təhlükəni nümayiş etdirmək üçün istifadə edildiyi intraseksual qarşıdurmalar zamanı xüsusilə vacib ola bilər.". Tədqiqatlar göstərir ki, kişilər hətta yaşadıqları zəif işıqlandırılmış meşələrdə və günəş işığının müntəzəm olaraq ağac örtüyünə nüfuz etmədiyi yerlərdə belə güclü siqnallar istehsal edir. Bundan əlavə, qadınlara tapmağa kömək edirlər düzgün tip bir çox başqa növlərin olduğu bir mühitdə.

Bu strukturlar haradan gəldi?

Təəccüblüdür ki, tədqiqatçılar təklif etməyiblər təkamül nəzəriyyəsi izahat üçün mənşəyi bu strukturlar. Onlar faktlara istinad edərək bu strukturlardan mümkün istifadəni təklif etdilər. Əslində, tək difraksiya barmaqlıqlarını belə, hər bir ardıcıl mərhələnin əvvəlkindən üstünlüyə malik olduğu mərhələli inkişaf mərhələlərinin Darvinist zənciri ilə izah etmək çətindir. Və ikiqat difraksiya barmaqlıqlarının əmələ gəlməsini izah etmək daha çətindir. Bu doğrudur, çünki əksər kəpənəklər bu çubuqlar olmadan yaxşı yola gedirlər və şüşə kəpənəklərin tərəziyə ehtiyacı yoxdur. Ona görə də seçim təzyiqini güman etmək məntiqsizdir. Qeyd edək ki, Darvinin “cinsi seçim nəzəriyyəsi” əslində Darvinin bunu nə üçün irəli sürdüyünü izah etmək gücündə deyil. Buna sübut məşhur tovuz quşu quyruğudur.

işığın müxtəlif səthlərdən necə əks olunduğunu. Kəpənəklərin mavi rəngi, ağıllı yaradılışın obyektiv sübutu olan optik müdaxilə nəticəsində yaranır.

Daha çox biomimetika

Tədqiqatçılar iddia edirlər ki, qabaqcıl insan texnologiyası bu dizaynı kopyalamaqdan faydalanacaq:

"İkiqat kəpənək qəfəsləri Lamprolenis nitida spektrometrlərlə problemi həll etməyə kömək edərdi, yəni onların ızgarasının funksional diapazonu məhduddur, belə ki, spektral həddə çatdıqda, sonrakı ölçmələr üçün barmaqlıq mexaniki olaraq dəyişdirilməlidir. Özünü tənzimləyən ayrı bir səthə iki tor quraşdırmaq problemi həll edə bilər”.

Gerçək elmin buna görə işlədiyinə əsaslanaraq analogiyalar, ədalət naminə qeyd etmək lazımdır ki, əgər difraksiyalarımız ağıllı dizaynı təklif edirsə, təkmilləşdirilmiş difraksiya ızgarası daha çox onu göstərir. obyektiv niyyət əlamətləri.

Bir çox böcək təvazökar rəngdədir və buna görə də demək olar ki, nəzərə çarpmır. Digərləri heyrətamiz intensivlik və təbiətdə uyğunlaşması çətin olan rəng müxtəlifliyi nümayiş etdirir. Məsələn, cinsin böyük tropik kəpənəklərinin qanadları Morfo cilalanmış mavi metal kimi parıldayır. Günəşdə parlaq bir şəkildə yanıb-sönən, uzaqdan bir təyyarənin işıq siqnalları ilə, alacakaranlıqda isə ulduzların parıldaması ilə səhv edilə bilər.

Rənglənmənin məqsədi müxtəlifdir. Parlaq, gözə çarpan arasında fərq qoyun aposematik potensial düşmənləri qurbanın mümkün toksikliyi barədə xəbərdar edən rəngləmə. Əksinə, nümunələr var sirli, fon və maskalama rəngi ilə harmoniya. Xarakterik rənglər tez-tez öz növünün fərdlərini və cinsi tərəfdaşlarını müəyyən etməyə imkan verir. Rəngin termoregulyasiya üçün əhəmiyyəti az deyil.

Kontrast rənglər birləşdirildikdə, bir qayda olaraq, fərdi ləkələr və zolaqlardan ibarət bir bədən nümunəsi meydana gəlir. Bədənin rənginin və onun naxışının adi optik effektlərlə müəyyən edildiyi aydındır. Piqment rəngləmədə müəyyən boyalar müəyyən diapazonun işıq dalğalarını udur və ya əks etdirir. Struktur rəngləmə ümumiyyətlə piqment tələb etmir. İşıq şüalarının səpilməsi, onların müdaxiləsi və ya daha nadir hallarda kutikulun ən incə strukturları tərəfindən difraksiya əsasında baş verir. Bununla birlikdə, piqment rəngləmə ilə birlikdə, kəskin şəkildə güclənə və tamamilə gözlənilməz təzahürlərdə fərqlənə bilər.

Piqmentlərin yerindən asılı olaraq, çox davamlıdır kutikulyar boyama, hətta qalıq həşəratların izlərində qorunur, daha az davamlıdır hipodermal, boyayıcı maddələr hipodermisin hüceyrələrində cəmlənmişdir və nəhayət subhipodermal, yəni yağlı bədənin rəngi, hemolimf və ya bağırsaq məzmunu şəffaf örtüklər vasitəsilə görünür. Formal meyarlara görə, bütün həşərat bədən piqmentləri bölünür azotsuz, adətən fitofaqlar tərəfindən bitkilərdən götürülür və azot tərkibli, həşəratların özləri tərəfindən sintez edilmişdir. İstisnalara bitkilərdə naməlum olan bəzi azotsuz subhipodermal aphidlər və sintezi udulmuş xlorofilin metabolizmi ilə sıx bağlı olan azot tərkibli tetrapirol piqmentləri daxildir.

Həşəratların və digər qrupların heyvanlarının ən çox yayılmış və geniş yayılmış piqmentləri melaninlərdir. Polimerləşdirilmiş indol və ya quinon halqaları ilə əmələ gəlir, onlar adətən ekzokutikulada yerləşdirilir, ona tünd rəng verir, xüsusilə sklerotizasiyanın artdığı yerlərdə intensiv olur. Ancaq çubuq böcək Carausius morosus Вr. bu piqmentin qranulları hipodermisin hüceyrələrini doldurur və onların içərisində hərəkət edərək bədən rəngində və termorequlyasiyada dəyişikliklərə kömək edir. Hesab olunur ki, melaninin əmələ gəlməsi və sonradan vaxtaşırı tökülən kütiküldə çökməsi bədənin sklerotizasiyası zamanı əmələ gələn zəhərli fenolik birləşmələrdən xilas olur.

Melaninlərdən fərqli olaraq, karotenoidlər ümumi bitki piqmentləridir və onlarla qidalanan böcəklər tərəfindən qəbul edilir. Doymamış yüksək molekullu karbohidrogenləri təmsil edən karotenoidlər adətən zülallara bağlanır və yetkin səhra çəyirtkələrinin sarımtıl qabığından müxtəlif rənglər verir ( Schistocerca gregaria Forsk.) parlaq qırmızıya ladybugs (Coccinellidae) və qırmızı böcəklər ( Pyrrhocoridae). Tetrapirrol piqmentləri qrupundan olan mavi mezobiliverdin ilə birlikdə bir çox Ortopteranın dərisinə yaşıl rəng verirlər.

Kolorado kartof böcəyi ilə qidalanarkən ( Leptinotarsa ​​decemlineata Say.) kartofda karotenoidlər onun hemolimfasına keçir və elitrada toplanır. Yırtıcı bir böcək ona hücum edir Perilius bioculatus Sauss, qurbanın rəngli hemolimfasını əmərək, öz integumentinin sarı və qırmızı rəngini əldə edir. Bəzi hemipteranların və marigold kəpənəklərinin oxşar rəngləri ( Satyriadae) bitkilərdən də götürdükləri flavonoidlərlə müəyyən edilir. Homopterada antrakoinonlar və oxşar afinlər qeyd olunur, görünür, başqa heç kimdə yoxdur. Bu maddələr bitki dünyasında geniş yayılmışdır, lakin həşəratlar eyni başlanğıc məhsullardan olsa da, onları müstəqil şəkildə sintez edirlər. Bu cür bəzi piqmentlər ultrabənövşəyi işıqda flüoresanlaşır və qədim zamanlardan insanlar tərəfindən istifadə olunur. Xüsusən də, koxinealın istehsal etdiyi karmin turşusu əsrlər boyu solmur və onunla çəkilmiş orta əsr miniatürləri hələ də orijinal parlaqlığını və rəng zənginliyini qoruyub saxlayır.

Lepidoptera və hymenopteralarda geniş yayılmış pterinlər pteridinin azotla zənginləşdirilmiş heterosiklik birləşmələridir və bu həşəratların sarı, ağ və ya qırmızı rəngini təyin edirlər. Maddələr mübadiləsinin son məhsulları olmaqla, əvvəllər inanıldığı kimi, sidik turşusu ilə əlaqəli deyillər. Onlar tez-tez həşərat və flüoresan gözlərində cəmlənir, lakin Drosophila bədənindən təcrid olunmuş piqmentlər bu qrupun birləşmələri üçün qeyri-adi olan mavi rəngə malikdir.

Ommoxromlar DOPA-nın iştirakı ilə triptofan amin turşusundan sintez olunur. Bir çox həşəratın qabığında və üzlü gözlərində cəmləşərək gözlərə qəhvəyi, sarı və ya qırmızı rəng verirlər. Nymphalid kəpənəklərin parlaq qanadları və çəhrayı rəngləmə Səhra çəyirtkəsinin təsəvvürdən əvvəlki inkişaf mərhələlərinin bədənləri bu piqmentlərlə əlaqələndirilir.

Piqmentlərlə əlaqəli tetrapirol birləşmələri də xlorofil, hemoglobin və sitoxromların tərkibinə daxildir. Görünür, onlar qlisindən sintez olunurlar. Bu qrupun piqmentlərindən biri olan biliverdin mantislərin, bəzi çəyirtkələrin və çubuqlu həşəratların bütünlüklərinin yaşıl rəngini müəyyən edir. Asanlıqla oksidləşə və azalda bilən, bədənlərinin rəngində uyğunlaşma dəyişikliyini təmin edir.

Onların rənginin intensivliyi, müxtəlifliyi, dəyişkənliyi və iridessensliyi həşəratların bədəninin səthinin incə strukturlarına işıq dalğalarının səpilmə, müdaxilə və difraksiyasının optik təsiri ilə bağlıdır. Bu halda, əgər kutikulun optik aktiv strukturları işığın dalğa uzunluğu ilə müqayisədə nisbətən böyükdürsə və nizamsız şəkildə paylanırsa, qar kimi ağ rənglər meydana çıxır. Əgər müntəzəm olaraq yerləşdirilən strukturlar arasındakı məsafələr işığın dalğa uzunluğu ilə müqayisə oluna bilərsə, o zaman müdaxilə baş verir və bu, baxış bucağı dəyişdikcə dəyişən müəyyən rənglərin intensivləşməsinə səbəb olur.

Krujeva qanadlarının və kiçik may milçəklərinin ən incə və şəffaf qanadları göy qurşağının bütün rəngləri ilə parıldayır, qara fonda baxdıqda daha da güclənir. Tropik kəpənəklərin qanadlarının optik tərəzilərinin müdaxilə rənglənməsi xüsusilə təsir edicidir. Uraniya. Onların qara əsası parlaq yaşıl işıqla parlayır, ona qızıl sarı, qırmızı, mavi, bənövşəyi və bənövşəyi əkslər əlavə olunur. Optik cəhətdən neytral tərəzilər arasında səpələnmişlər, bütövlükdə qanadlara xarakterik tünd yaşıl iridescence verirlər.

Oxşar optik effektlər bir çox qaranquş quyruğu və mavi quşların qanadlarında baş verir. Morpho cinsinin Cənubi Amerika kəpənəklərində və bir çox tropik nimfalidlərdə qanadların rəngində sıx mavi və mavi tonlar üstünlük təşkil edir, onların üzərində geniş parlaq yaşıl və mavi dalğalar parıldayır. Bəzi kəpənəklərin qanadlarında mavi ləkələr və bir sıra böcəklərin qabığının iridescent rənglənməsi fərqli təbiətə malikdir. Bu rəng kutikulyar strukturların ən incə difraksiya barmaqlıqlarında əmələ gəlir və hətta kollodiondan hazırlanmış səthin süni təəssüratlarında da qorunur. Geniş yayılmış mirvari kəpənəklərin qanadlarının gümüşü parıltısı müdaxilə və difraksiya hadisələrinin nəticələri ilə piqment rənginin mürəkkəb birləşmələri ilə müəyyən edilir. Ümumiyyətlə, böcək dünyasında difraksiya rənglənməsi nadir görünür və buruq böcəkləri və yarpaq böcəklərinin demək olar ki, bütün metal-parlaq bədən rəngləri tünd piqment bazası ilə gücləndirilmiş müdaxilə ilə əlaqədardır.

Tez-tez ziddiyyətli boya rəngləri bir naxış meydana gətirir. Sədəf kəpənəyin qanadlarında naxış elementləri - sarı fonda tünd melanin ləkələri melanin sintezi pozulduqda ağ qalır. Nəticədə, eyni naxışla rəng fərqli ola bilər.

Kəpənəklərin qanadlarındakı naxışlar xüsusilə mürəkkəb və şıltaqdır; Böcəklərin qabığının nümunəsi daha az inkişaf etmişdir, bu rəngləmə ilə əlaqəli deyil (axı, bir çox parlaq rəngli yarpaq böcəkləri və qazmaların heç bir nümunəsi yoxdur). Digər həşəratlar arasında naxış ortopterada, böcəklərdə, kaddis milçəklərində, əqrəblərdə və ağcaqanadlarda olur.

Qanad naxışının fərdi komponentlərinin müxtəlifliyinə və dəyişkənliyinə baxmayaraq, məsələn, nymphalid kəpənəklərdə, onu ayırd etmək olar. ümumi sxem və prototip. B.N.Şvanviçə görə, nümunənin prototipi eninə zolaqların beş sistemindən ibarətdir (şəkil 72): birincisi - qanadın kənarı boyunca üç dar ekstern; ikincisi, onlardan sonra, şagirdləri olan ocellated ləkələr; üçüncü - qanadın disk hüceyrəsinin yaxınlığında iki diskal zolaq və onun əsasında bazal zolaq; dördüncü - iki medial və ya orta zolaq; beşinci sistem eninə zolaqlar arasındakı boşluqları dolduran bulanıq konturları olan qara rəngdir (kölgələr).

Şəkil 72. Nimfalilər fəsiləsinin kəpənəklərinin qanad naxışının prototipi ( A) və yelkənli qayıqlar ( B) (Şvanviçə görə, 1949):

məs- xarici; glch. n- göz ləkələri; bal, baz, dis- müvafiq olaraq medial, bazal, diskal zolaqlar; ağıl- umber

Bu ümumi prototipin çevrilmələri naxışın ayrı-ayrı hissələrinin itirilməsi və ya möhkəmlənməsi, əyilmə və hərəkətli zolaqlar, komplekslərin əmələ gəlməsi, yerlərin dəyişdirilməsi və bəzi zolaqların bir-birinin üstünə qoyulması ilə nəticələnir. Belə çıxır ki, ikinci ekstern ən az sabit, üçüncü isə ən sabitdir; Ocellated ləkələr sistemindən arxa qanadın ikinci nöqtəsi və ön qanadın beşinci nöqtəsi xüsusilə güclüdür və ocellated ləkələr xüsusilə "aktivdir". Dizaynın digər elementlərinə yaxınlaşaraq, lakin toxunmamaqla, onların sürüşməsinə və əyilməsinə səbəb olurlar. Disk zolaqlar sistemində birincisi xaricdən kəskin şəkildə məhdudlaşır və daxili kənarında qeyri-müəyyəndir, ikincisi isə əksinə, xaricdən bulanıq olur və içəridən aydın kontura malikdir.

Müəyyən edilmiş nümunə çevrilmələrinin bir-biri ilə birbaşa əlaqəsi olmayan müxtəlif Lepidoptera qruplarında qeydə alınması vacibdir. Bu paralel tendensiyalarda, bizə yalnız qismən məlum olan bəzi ümumi model dəyişikliklərinin nümunələri olduğu açıqdır.

Müəyyən rənglərin və naxışların funksional və uyğunlaşma mənası, həmçinin onların çevrilməsinin bioloji məqsədəuyğunluğu həmişə aydın olmur. Bir qədər daha əminliklə biz mövsümi və mənasını mühakimə edə bilərik yaşa bağlı dəyişikliklər: dönməz, piqmentlərin sintezi, yığılması və çürüməsi ilə əlaqəli və geri dönən, piqment qranullarının və ya xüsusi piqment hüceyrələrinin - melanoforların yerdəyişməsi nəticəsində yaranır.

Yaşayan Ortopteranın xromatik uyğunlaşması Afrika savannası. Burada tez-tez baş verən yanğınlardan sonra böcəklərin örtükləri bir neçə gün ərzində qaralır, rəngləri yanan ot və kolların üstünlük təşkil edən fonuna yaxınlaşır. Bu rəng dəyişikliklərinin adaptiv əhəmiyyəti göz qabağındadır.

Geniş yayılmış mavi kəpənəklərin və ya bağ böcəklərinin rənginin müntəzəm dəyişməsi daha az aydındır. Birinci halda, məsələn, yaz və payız formaları Lycoenaphylaens daimio Hb., qanadların parlaq narıncı fonu ilə fərqlənir və yay formaları nisbətən qaranlıqdır.

Qışlayan böcəklər Eurydema ornatum L. bədəndə var qaranlıq ləkələr yay və payız formalarında rəngini dəyişən daha yüngül fonda (şək. 73). Diqqətəlayiqdir ki, böcəyin qarnında geniş tünd ləkələr var Oncopeltus fasciatus L. yalnız zaman formalaşır otaq temperaturu və 25-27 °C-ə yüksəldikdə yox olur. Quşun gözlərinin rənglənməsi Oedipoda coerulescens L. qeyri-şəffaf lak bu həşəratları torpağın rənginə uyğunlaşmaq qabiliyyətindən məhrum edir. Göründüyü kimi, reseptorlara və sinir mərkəzlərinə təsir edən xarici stimullar ifraz etdikləri hormonlar vasitəsilə piqmentasiyanın xarakterini və gedişini təyin edən daxili sekresiya vəzilərini aktivləşdirir. Rəng dəyişiklikləri xarici stimulların iştirakı olmadan mümkündür, məsələn, harpy kəpənək tırtıllarında olduğu kimi Cerura vinula L., pupasiyadan əvvəl qırmızıya çevrilir. Burada müşahidə olunan ommoxromların çökməsi yalnız əriyən hormonun təsirinin əlavə məhsuludur.

Şəkil 73. Mövsümi dəyişikliklər bedbug rənglənməsi Eurydema ornatum L. (Şvanviçə görə, 1949):

A, B, C, D- müvafiq olaraq payız, qış, yaz və yay rəngləri

Verilən nümunələr fərdi uyğunlaşmaları, fərdlərin həyat boyu bədən rəngini dəyişmək qabiliyyətini nümayiş etdirir. Bu dəyişikliklər, ağcaqayın güvələrinin sənaye melanizmində olduğu kimi seleksiyanın dolayı nəticəsidir ( Biston betularia L.), bunların arasında qaranlıq formaların sağ qalma nisbəti açıq rəngli olanlara nisbətən əhəmiyyətli dərəcədə yüksəkdir (30%). Sonuncular tüstü və his ilə çirklənmiş fonda yırtıcılar üçün daha çox nəzərə çarpır (şək. 74).

Şəkil 74. Ağcaqayın güvəsinin sənaye melanizmi Biston betularia L. (Farba görə, 1976)

Həşəratların bədən rəngində geri dönən və nisbətən sürətli dəyişikliklərin uyğunlaşma xarakteri daha aydın görünür. Çubuq həşəratda Carausius morosus Вr. hipodermal hüceyrələrə dörd piqmentdən ibarət qranullar daxildir: yaşıl və sarı sitoplazmada bərabər paylanır, qəhvəyi və narıncı isə ya hüceyrələrin bazasına keçə bilir, sonra bədən yüngülləşir, ya da zirvələrinə, bədən qaralır. . Qranulların hərəkəti və bədən rəngindəki dəyişikliklər bir çox stimulla müəyyən edilir: fon rəngindəki dəyişikliklər, temperatur, hemolimfin osmotik təzyiqi, rütubət, mexaniki təsirlər və vizual qavrayışlar - və eyni zamanda onlar sirkadiyalı ritmə tabedirlər: gündüz, çubuq böcəyi gecədən daha açıq rənglidir. Bənzər dəyişikliklər bəzi dua edən mantislər və yəqin ki, kəpənək tırtılları üçün xarakterikdir. Onlar aktiv özünümüdafiə qabiliyyəti olmayan həşəratları kamuflyaj etməyə kömək edirlər.

Güvələrin tırtılları ilə qurumuş budaqlı çubuqlu həşəratlar və ya gəzən yarpaq çubuqlu böcək arasındakı oxşarlıq diqqəti çəkir. Phyllium və kəpənəklər Callima bitki yarpaqları ilə (şək. 75). Bu oxşarlıq iti gözlü yırtıcı aldada bilər.

Şəkil 75. Kəpənəyin yarpaqşəkilli bədəni Callima və çubuq böcəkləri Phyllium(Şvanviçə görə, 1949)

Təcrübəsiz yırtıcıların təsadüfən qurbanına çevrilə bilən bir çox zəhərli və aqressiv həşərat təhlükəni simvolizə edən ümumi əlamətlər inkişaf etdirir. Bunlara parlaq rəngli blister böcəkləri, zəhərli hemolimfalı kəpənəklər, arılar və aposematik (təhlükəli) rəng göstərən arılar daxildir. Eyni zamanda, bu yaxşı qorunan həşəratlar tez-tez digər, tamamilə yeməli və müdafiəsiz formalar üçün nümunə, orijinal model olurlar. Təhlükəli görünüşə sahib olmaq təbii olaraq onların sağ qalma şanslarını artırır, lakin Bates tərəfindən kəşf edilən bu mimikanın bir əhəmiyyətli məhdudiyyəti var. Fakt budur ki, təqlidçilər öz modellərindən daha çox olurlarsa, sonuncular daha çox qorxulu, lakin qorunmayan formalarla ünsiyyətdə təcrübə qazanmış yırtıcılar tərəfindən hücuma məruz qalacaqlar.

Xüsusilə maraqlı misal Cənubi Afrika qaranquş quyruğunda Batesian mimikası qeyd edildi ( Papilio dardanus L.), sarı rəngli erkək və dişilərinə adətən Komor adalarında, Madaqaskarda və Somalidə rast gəlinir. Bununla belə, Efiopiyada və digər bölgələrdə dişi qaranquşlar Danaidae ailəsinin müxtəlif yeyilməyən kəpənəklərinə bənzəyir, erkəklər isə dəyişməz qalırlar (şək. 76). Beləliklə, diapazonda monoton kişilər təqlid edən bir çox müxtəlif qadınlarla ziddiyyət təşkil edir müxtəlif modellər və onlardan yalnız az nəzərə çarpan, lakin yelkənli qayıqlara xas olan arxa qanadların prosesləri ilə fərqlənir. Bütün bu formalar kəsişdikdə, ciddi şəkildə cinsiyyətlə əlaqəli adi monohibrid seqreqasiya müşahidə olunur. Nəticədə, hər bir mimetik forma əsasən qadın cinsi xromosomunda lokallaşdırılmış bir gen (supergen) tərəfindən idarə olunur. Orijinal, qeyri-mimetik dişilərin diapazonun sərhəddində yaşadığını nəzərə alsaq, onların müxtəlifliyi pozucu və sürücülük seçiminin birləşməsi ilə izah edilə bilər, lakin onun istiqamətini daim dəyişdirir.

Şəkil 76. Mimika Papilio dardanus(Ehrlich, Holm, 1966-a görə):

A- kişi; B- müxtəlif mimetik formada olan qadınlar; IN- model olan ailə üzvləri

Sonda qeyd edirik ki, həşərat formalarının müxtəlifliyi arasında onların mənşəyinin, həyat tərzinin və məişət şəraitinin ümumiliyi, eləcə də sistem obyektlərinin ümumiliyi ilə bağlı müəyyən sabitlik və birlik vardır.

Hər bir obyekt müəyyən sayda qarşılıqlı əlaqədə olan elementlərdən ibarət sistem kimi, uyğun olaraq ümumi nəzəriyyə sistemlər ya elementlərin özlərindəki dəyişikliklər, ya da onların sayı və onlar arasında mövcud olan əlaqələr və əlaqələr və ya bütün bu dəyişikliklər nəticəsində əmələ gəlir. Təbiətdə canlı obyektlərin elementlərin unikal birləşmələrinin, əlaqələrin və elementlərin sayına uyğun olaraq məhdud üsullarla yaradıldığını yoxlamaq çətin deyil.

Nəzərdən keçirdiyimiz obyektlərin sistemli ümumiliyi, məsələn, may milçəklərinin və iynəcələrin sürfələrinin qəlpələrinin qanadların rudimentləri ilə, oynaq antenalarının cerci ilə və güclü forsepslərin çənələrlə heyrətamiz oxşarlığında ifadə edilir. Həşəratların və ya bədəninin ayrı-ayrı hissələrinin oxşarlığı genetik, konvergent və sistemli ola bilər.

Hamısını göstər

Rəsm növləri

Əksər həşəratlar çox təvazökar bir rəngə malikdirlər və buna görə də onlar demək olar ki, nəzərə çarpmır. Ancaq onların arasında inanılmaz intensivlik və rəng müxtəlifliyi nümayiş etdirənlər var, onların analoqunu canlı təbiətdə tapmaq demək olar ki, qeyri-mümkündür - xüsusilə tropik növlər arasında bir çox belə canlılar. (foto)

Həşəratların rəngi onların quruluşunun və ya ekzoskeletinin xüsusiyyətləri ilə bağlıdır və üç növə bölünür:

Piqmentlərin rənglənməsi

Piqmentin (kimyəvi) rənglənməsi integumentdə xüsusi rəngləndirici maddələrin - piqmentlərin olması ilə əlaqədardır. Bu, əksər böcəklərə xasdır və müəyyən piqmentlərin və daha tez-tez onların birləşmələrinin olması ilə təmin edilən müxtəlif mümkün rənglərlə xarakterizə olunur. Bu rəng olduqca parlaq ola bilər, lakin hər halda, tutqundur, yəni iridescence ilə parıltı vermir.

Boyalar yalnız bədənin xarici divarının səthi təbəqələrində deyil, həm də daha dərində yerləşə bilər. Piqmentlərin yerindən asılı olaraq bir neçə rəngləmə növü fərqlənir:

Piqmentlər

Həşəratların bədən rəngi bir neçə piqment qrupuna görə formalaşır.

Melaninlər

var ümumi məna və əksər növlərdə rast gəlinir; Bu maddələr insan dərisində və saçında struktur olaraq melaninə bənzəyir, lakin onların dəqiq strukturu tam öyrənilməmişdir. Bu, adətən səth təbəqələrində çökən kimyəvi birləşmələrin böyük bir qrupudur. Melaninlərin əsas rəng spektri açıq bej və ocherdən başlayır və tünd qəhvəyi və qara ilə bitir, bəzi hallarda qırmızı rənglər də oxşar mənşəyə malikdir.

Bu qrupun piqmentləri, bir qayda olaraq, maddədə bərabər paylanır, buna görə də ekzoskeletin qalınlaşdığı və sıxıldığı yerlər daha çox melanin ehtiva edir və qaranlıqlaşır. Beləliklə, seqmentlər tez-tez daha tünd, daha incə görünür və güclü olanlar, qalan hissələrə nisbətən daha çox doymuş rəngə malikdir.

Çox həşərat demək olar ki, yalnız melanin rənginə malikdir, məsələn, bir çox kəpənək və milçək və s. Onların nümunəsindən istifadə edərək, hər doğuşdan sonra ilk bir neçə saat ərzində onların bədən rənginin açıq qaldığını görə bilərsiniz. Onun qaralması üçün piqment hava ilə təmasda olmalıdır. Əgər bir müddət həşəratın oksigenə çıxışını maneə törətsəniz, onun rəngi demək olar ki, ağ qalacaq.

Purin piqmentləri

Struktur olaraq bu maddələr sidik turşusunun törəmələridir; həşəratın bədəninə ağ, sarı və narıncı rənglər verə bilirlər. Bu piqmentlərin olması bəzi həşəratlarda aşkar edilmişdir. Ağ kəpənəklər, arı cəsədləri və s. oxşar rəngə malikdir.

Karotenoidlər

Onlar, məsələn, Kolorado kartof böcəyinə qırmızı, sarı, narıncı rənglər və simvollar verirlər. Kartof yarpaqları ilə qidalanarkən onların tərkibində olan karotin (A vitamininin xəbərçisi) bədəndə saxlanılır və orqanlarda və orqanlarda toplanır. (foto) Bu maddələr daxil olan qida komponentlərindən əmələ gəldiyi üçün sözdə borc piqmentlərə aiddir. Bədəni bu cür piqmentlərlə rənglənmiş həşəratın qida rasionunda təbii piqment maddələrinin miqdarı azaldıqda onun rəngi dəyişə bilər.

Flavone piqmentləri

Onlar karotenoidlərlə təxminən eyni rəng çeşidi istehsal edirlər; Coreidae böcəklərinin və sarı Melanargiya kəpənəklərinin bədənində tapıldı. Karotenoidlərə bənzər, onlar sarı və narıncı rəngli bitki mənşəli məhsullardan götürülür.

Antosiyaninlər

Onlar yasəmən, bənövşəyi rəngə malikdir və yabanı və mişar milçəkləri üçün xarakterikdir. Antosiyanin piqmentləri tünd qırmızı bitkiləri yeyən həşəratların bədənində mövcuddur, bənövşəyi, məsələn, gül kələmi, badımcan, bəzi çiçəklərin ləçəkləri və erkəkcikləri, qırmızı üzüm, böyürtkən və s.

Xlorofil kimi piqmentlər

Bədənin yaşıl rəngini təmin edir. Bu rəngə ən çox ot yeyən növlərdə (məsələn, çəyirtkələrdə) rast gəlindiyindən, dəfələrlə belə piqmentlərin onların yedikləri qidadan gəldiyi təklif edilmişdir. Bu maddələrin lokalizasiyası çox fərqli ola bilər. Məsələn, onlar qaranquş quyruğunda, bəzi tırtılların qanında və Phyllium yarpaq güvəsində olur.

Uzun müddətdir xlorofil kimi piqmentlərin bitki xlorofili ilə oxşarlığı məsələsi mübahisəli olaraq qalırdı. Kimyəvi cəhətdən onların çoxlu ortaq cəhətləri var idi, lakin nəinki ot yeyən növlərin, həm də xlorofil qəbul etməyən bəzi yırtıcıların da yaşıl rəngə sahib olması faktı aydın deyildi. Sonralar sübut olundu ki, sonuncuda bu rəng bədəndə xlorofilin deyil, biliverdinin - onun ortaq bir xəbərçisi olan "uzaq qohumu" - qlisin molekulunun olması ilə əlaqədardır.

Hemoqlobinə bənzər piqmentlər

Onların rəngi qırmızıdır, qanda həll olunur və strukturları isti qanlı heyvanların hemoglobinə bənzəyir. Varlığına görə, xironomid ağcaqanadları çəhrayı rəngə malikdir.

Pteridinlər

Onlar gözlərdə və digər toxumalarda olan flüoresan piqmentlərdir. Bəzi hallarda həşəratların ağ, sarı, narıncı və qırmızı rəngini bu maddələr yaradır.

Ommoxromlar

Həşəratların mürəkkəb gözlərinin ommatidiyasının işığa həssas hüceyrələrinə bitişik hüceyrələrdə lokallaşdırılmış işıqdan qoruyucu piqmentlər. Ommoxromların olması səbəbindən həşəratların gözləri qırmızı, sarı və ola bilər qəhvəyi rənglər. Ommoxromlar böcəklərin bir çox digər toxumalarında da olur, məsələn, kəpənəklərdə və onlar ifrazat və eyni zamanda piqmentlərdir.

Sadalananlara əlavə olaraq, həşəratlarda az və ya çox rast gəlinən digər piqmentlər də var.

Struktur rəngləmə

Struktur və ya fiziki rəngləmə xitinin xüsusi quruluşu ilə əlaqədardır ki, bu da müəyyən maddələrin meydana gəlməsinə imkan yaradır. optik effektlər. Fiziki hadisələrin səbəb olduğu həşəratın bədəninin rəngi piqmentlərin olması ilə əlaqəli deyil, baxmayaraq ki, onlar əlavə rol oynaya bilər, rəngin ümumi qavranışına öz nüanslarını təqdim edirlər. Yansıtıcı və refraktiv hissəciklərin olması nəticəsində ağ işığı müxtəlif spektrli şüalara parçalayaraq səpilmə, müdaxilə və əksetmə hadisələri baş verir. Beləliklə, fiziki rəng hər şey ola bilər. Onun xarakterik xüsusiyyət həmişə xarakterik metal parıltıya malik olmasıdır.

Üstünlük verən fiziki hadisədən asılı olaraq, optik rəngləmə iki növə bölünə bilər - müdaxilə və difraksiya.

Müdaxilə rənglənməsi

optik aktiv strukturların xüsusi yerləşməsinə görə. Ölçüləri olduqca böyükdürsə və səthdə nizamsız şəkildə paylanmışdırsa, həşəratın bədəninin əldə etdiyi rəng qarlı ağ mirvari kimi qəbul edilir. Eyni halda, işıq aktiv formasiyalar müəyyən bir ardıcıllıqla (müntəzəm olaraq) düzüldükdə və onların arasındakı məsafələr müəyyən bir spektr üçün dalğa uzunluğu ilə müqayisə edildikdə, müdaxilə hadisəsi baş verir. Nəticədə, baxış bucağı dəyişdikdə dəyişən və parıldayan müəyyən bir rəng artır.

Bu rəngləmə bir çox həşərat üçün xarakterikdir: qaranquş quyruğu, mavi quşlar, kiçik mayflies və krujeva qanadları. Bununla belə, ən nümunəvi nümunələrdən biri tropik Urania kəpənəkləridir. Onların xüsusi bir naxışı var: tünd fonda yaşıl-mavi ləkələr və zolaqlar, dalğalananda göy qurşağının bütün rəngləri ilə parıldayır. (foto)

Difraksiya ilə rəngləmə

, bəzi kəpənəklərdə və bir sıra böcəklərdə (torpaq böcəyi və s.) rast gəlinir, nazik difraksiya barmaqlıqlarında görünür və hətta bədənin səthindən koloidal tökmələrdə də qorunub saxlanılır. Böcəklərin, gecə və gündüz kəpənəklərinin nə qədər metal və ya iridescent rəngləri yaradılır.

Belə rəngləmə nümunəsi Morpho cinsindən olan tropik kəpənəklər və tropik nymphalidlərin bir çox digər nümayəndələridir. Elektron mikroskopik müayinə hər qabırğanın bir çox paralel, son dərəcə nazik, delikli lövhələrdən ibarət olduğunu müəyyən etdi. Tədqiqatdan əldə edilən məlumatlar göstərir ki, daha sadə qabırğalar qeyri-metal rəng yaradır və yalnız mürəkkəb qabırğalar bu kəpənəklərin məşhur olduğu gözqamaşdıran iridescent rəng verir.

Qarışıq və ya qarışıq rəngləmə

Çox tez-tez bir həşəratın həqiqi rəngi, mövcud piqmentlər və optik strukturlar özünəməxsus bir nümunə meydana gətirdikdə, piqment və struktur rəngin əlavə edilməsi ilə əlaqələndirilir.

Rəngləmə funksiyaları

Həşəratlar üçün rəngin "seçimi" təsadüfi deyil, bədən rəngləmə xüsusiyyətləri həmişə müəyyən bir məqsəd daşıyır. Kamuflyaj rəngləri ümumiyyətlə ot yeyən növlərin özlərini yırtıcılardan qorumağa imkan verir (yaşıl çəyirtkələr yarpaqlara qarşı görünmür); eyni zamanda, yırtıcıların özləri təbii fona qarışmağa imkan verən bir rəngə sahib ola bilər (mantis "görünməzliyindən" istifadə edərək yırtıcı pusquda yatır). Bəzən xarakterik rənglər və naxışlar böcəklərə öz növlərindən bir fərdi tanımağa və tərəfdaşı müəyyən etməyə imkan verir.

Parlaq örtüklərin olması da müəyyən bioloji məna daşıyır. Bəziləri üçün, onun daşıyıcısının toksikliyi, qoruyucu qoxu bezlərinin olması və ya digər müdafiə mexanizmləri barədə xəbərdarlıq edir, düşmənləri hücumdan xəbərdar edir. Məsələn, arıların qara və sarı rəngləri məhz bu məqsədlə mövcuddur; Eynilə, bir çox zəhərli tırtıl parlaq rəngdədir. (foto) Zəhərli böcəklərə yaxınlıqlarından istifadə edən və sağ qalma şanslarını artıraraq, özlərini onlara “görünür” edən tamamilə müdafiəsiz növlər var - məsələn, təkcə arıların özləri deyil, həm də bir neçə milçək növünün təzadlı "arı" var. rəngləmə.

Bəzi həşəratların rəngləmə xüsusiyyətləri xüsusi bir davranış forması ilə birlikdə onlara mümkün təhlükələrdən qaçmağa kömək edir. Beləliklə, yanıb-sönən çubuq Tropidoderus rhombus böcəyi yaşılımtıl rəngə malikdir, lakin parlaq rənglərə malikdir, baxmayaraq ki, qatlananda onlar görünmür. Düşmən yaxınlaşdıqda, böcək kəskin şəkildə havaya qalxır, düzəldilir, bu da parıltı görünüşünü yaradır və düşməni çaşdırır.

Rəngin termoregulyasiyaya kömək etdiyi həşəratlar var. Eyni çubuqlu həşəratda, havanın temperaturundan asılı olaraq, piqmentlər ya hüceyrələrə, ya da onların xaricinə köçür, bu da rəng dəyişikliyinə səbəb olur. 25-30 dərəcə temperaturda həşərat yaşıl olur və temperatur azaldıqca qaralır, bu da istilik udma dərəcəsini dəyişir. Digər hallarda rəng və temperatur fərqli şəkildə bağlıdır. Belə ki, ayı kəpənəklərinin hava bir qədər isindikdə inkişaf edən yaz nəsilləri sarı-narıncı, isti havalarda görünən yay nəsilləri isə qəhvəyi rəngdədir.