Морфо бабочкалары: түс және құрылымының ғылымы

Кіріспе

Бруш аяқты көбелектер туысы

Морфо көбелектері – Неотропикалық аймаққа тән Morpho туысына жататын көптеген түрлерді қамтиды. Бұл туысқа 29-дан астам жақсы белгілі түр және 147 жақсы белгілі қосымша түрлер кіреді, олар негізінен Оңтүстік Америкада, Мексикада және Орталық Америкада кездеседі. Морфо көбелектерінің қанаттарының ені M. rhodopteron үшін ең кішкентай, ал M. hecuba – әсем батқан күн морфосы үшін ең үлкен болады. "Морфо" атауы "өзгерген" немесе "өзгертілген" деген мағынаны білдіреді, сонымен қатар бұл сөз эпитет ретінде де қолданылады. Көк морфо көбелектері тропикалық ормандардың қырылуы және олардың мекендеу орындарының үзіліске ұшырауынан қатты қорқады. Адамдар осы керемет жаратылысқа тікелей қауіп төндіреді, себебі олардың әдемілігі әлемнің түкпір-түкпірінен суретшілер мен коллекционерлерді қызықтырады, олар оларды ұстап, көрмеге қоюға ниеттейді. Адамдардан басқа, жакамар және шырылдақ сияқты құстар ересек көбелектердің табиғи жауы болып табылады.

Таксономия және номенклатура

Морфо туысына көптеген есімдер байланыстырылған. Бұл туыс ішкі туыстарға да бөлінген. Морфо түрлері мен түршелері арасында жүздеген форма, әртүрлілік және аберрация есімдері қолданылады. Бір көбелекті зерттеуші барлық осындай түрлерді бір туысқа біріктіріп, көптеген есімдерді шектеулі сандағы түрлермен синонимдеді. Тағы екі көбелекті зерттеуші

Этимология

Морфо туысының атауы ежелгі грек тіліндегі μορφώ деген сөзден келген, ол шамамен «әдемі пішіндес» деген мағынаны білдіреді және сүйіспеншілік және сұлулық құдайы Афродитаға арналған есім.

Түсіру

Көптеген морфо-көбелектердің түсі металл сәнді, көк және жасыл реңдерде болады. Бұл түстер пигментацияның нәтижесі емес, құрылымдық түс беру арқылы иридесценцияның мысалы. Нақтырақ айтқанда, морфоның қанаттарын жабатын микроскопиялық қабыршақтар түсетін жарықты бірнеше қабаттарда қайталап шағылыстырады, бұл толқын ұзындығына және түсу/көру бұрышына байланысты интерференциялық эффектілерге әкеледі. Осылайша, түстер көру бұрышына қарай өзгереді, бірақ олар таңқаларлықтай біркелкі, мүмкін қабыршақтардың тетраэдрлік (алмаз тәрізді) құрылымдық орналасуына немесе үстіңгі жасушалық қабаттардан дифракцияға байланысты. Кенеттен көк түсті шағылысу қасиетін морфо-көбелек қанатының қабыршақтарындағы наноқұрылымдарды зерттеу арқылы түсіндіруге болады. Бұл оптикалық белсенді құрылымдар кең бұрышты шағылысқа әкелетін үш дизайн принципін біріктіреді: шырша тәрізді қырқалар, алма-кезек ламелла қабаттары (немесе "бұтақтар") және көршілес қырқалар арасындағы шағын биіктік айырмасы. Ауыспалы қабаттар үшін спектр кең (шамамен 90 нм) болып табылады және дизайн үлгісін өзгерту арқылы басқаруға болады. Шырша тәрізді үлгі көк толқын ұзындығы үшін келісетін кедергіні жасау арқылы шағылыстың бағыттылығын азайтуға көмектеседі. Сонымен қатар, көршілес қырқалар арасындағы биіктік айырмасы кең бұрыштарда шағылысу қарқындылығын арттырады. Бұл құрылымды фотондық кристалға теңеуге болады. Олардың қанатының қабыршақтарының ламеллалық құрылымы биомиметикалық маталар, бояусыз бояулар және валютада қолданылатын жалған ақшаға қарсы технологияны әзірлеуде үлгі ретінде зерттелді. Ламеллалар қанаттарының үстіңгі жағында ғана болады, ал астыңғы жағы қоңыр болады. Астыңғы жағы көзшелермен (көз тақталарымен) әсемделген. Кейбір түрлерде, мысалы, M. godarti, үстіңгі ламеллалар өте жұқа, сондықтан астыңғы көзшелерді көруге болады. Барлық морфолар иридесцентті түске ие болмаса да, олардың барлығында көзшелер бар. Көптеген түрлерде тек аталықтары ғана түсті болады, бұл түс аталықтардың бір-бірімен қарым-қатынасы үшін қолданылады деген теорияны қолдайды. Ламеллалар оларға түсетін жарықтың 70%-ын, соның ішінде ультракүлгін сәулелерді қайтарады. Морфо-көбелектердің көздері ультракүлгін сәулелерге өте сезімтал, сондықтан аталықтар бір-бірін алыстан көре алады. Кейбір Оңтүстік Америка түрлерін адам көзі бір шақырым қашықтықта көре алады. Сонымен қатар, басқа да көптеген түрлер бар, олар қызғылт-сары немесе қоңыр (мысалы, M. hecuba және M. telemachus). Кейбір түрлері ақ түсті, олардың ішінде бастылары - M. catenarius және M. laertes. Ерекше түр, негізінен ақ түсті, бірақ белгілі бір бұрыштардан қарағанда таңғажайып маржан қызғылт және көкшіл түсті иридесценцияны көрсетеді - сирек кездесетін M. sulkowskyi. Анд тауларының кейбір түрлері кішкентай және нәзік (M. lympharis). Металл көк Morpho түрлерінің ішінде M. rhetenor ең иридесцентті болып табылады, M. cypris екінші орында. Шындығында, M. cypris ерекшелігі - егер олар мүлдем жазық болмаса, энтомологиялық коллекцияларға орнатылған үлгілер қанаттардың түстерінде айырмашылықтар көрсетеді. Көптеген түрлерде, мысалы, M. cypris және M. rhetenor helena, сондай-ақ олардың көк түсті қанаттарында ақ жолақты үлгі бар. Атақты жазушы және көбелектерді зерттеуші Владимир Набоков олардың сыртқы түрін "жарық көк айналар" деп сипаттады.

Many morpho butterflies are colored in metallic, shimmering shades of blues and greens. These colors are not a result of pigmentation, but are an example of iridescence through structural coloration. Specifically, the microscopic scales covering the morpho's wings reflect incident light repeatedly at successive layers, leading to interference effects that depend on both wavelength and angle of incidence/observance. Thus, the colors appear to vary with viewing angle, but they are surprisingly uniform, perhaps due to the tetrahedral (diamond like) structural arrangement of the scales or diffraction from overlying cell layers. The wide angle blue reflection property can be explained by exploring the nanostructures in the scales of the morpho butterfly wings. These optically active structures integrate three design principles leading to the wide angle reflection: Christmas tree like shaped ridges, alternating lamellae layers (or "branches"), and a small height offset between neighboring ridges. The reflection spectrum is found to be broad (about 90 nm) for alternating layers and can be controlled by varying the design pattern. The Christmas tree like pattern helps to reduce the directionality of the reflectance by creating an impedance matching for blue wavelengths. In addition, the height offset between neighboring ridges increases the intensity of reflection for a wide range of angles. This structure may be likened to a photonic crystal. The lamellate structure of their wing scales has been studied as a model in the development of biomimetic fabrics, dye free paints, and anticounterfeit technology used in currency. The iridescent lamellae are only present on the dorsal sides of their wings, leaving the ventral sides brown. The ventral side is decorated with ocelli (eyespots). In some species, such as M. godarti, the dorsal lamellae are so thin that ventral ocelli can peek through. While not all morphos have iridescent coloration, they all have ocelli. In most species, only the males are colorful, supporting the theory that the coloration is used for intrasexual communication between males. The lamellae reflect up to 70% of light falling on them, including any ultraviolet. The eyes of morpho butterflies are thought to be highly sensitive to UV light, so the males are able to see each other from great distances. Some South American species are reportedly visible to the human eye up to one kilometer away. Also, a number of other species exist which are tawny orange or dark brown (for instance M. hecuba and M. telemachus). Some species are white, principal among these being M. catenarius and M. laertes. An unusual species, fundamentally white in coloration, but which exhibits a stunning pearlescent purple and teal iridescence when viewed at certain angles, is the rare M. sulkowskyi. Some Andean species are small and delicate (M. lympharis). Among the metallic blue Morpho species, M. rhetenor stands out as the most iridescent of all, with M. cypris a close second. Indeed, M. cypris is notable in that specimens mounted in entomological collections exhibit color differences across the wings if they are not 'set' perfectly flat. Many species, like M. cypris and M. rhetenor helena have a white stripe pattern on their colored blue wings as well. Celebrated author and lepidopterist Vladimir Nabokov described their appearance as "shimmering light blue mirrors".

Жыныстық диморфизм

Көк морфо түрлері жыныстық диморфизмге ие. Кейбір түрлерде (мысалы, M. adonis, M. eugenia, M. aega, M. cypris және M. rhetenor) тек аталықтары көк түсті жарқырайды; аналықтары бұзылған түсті қоңыр және сары болып келеді. Басқа түрлерде (мысалы, M. anaxibia, M. godarti, M. didius, M. amathonte және M. deidamia) аналықтары да ішінара көк түсті жарқырайды, бірақ аталықтарына қарағанда азырақ көк.

Тіршілік ету ортасы

Морфо көбелектері Амазонка мен Атлантиканың біріншілік ормандарында қоныстанады. Олар сонымен қатар түрлі орманды мекенжайларда көбейе алуға бейімделген, мысалы, Никарагуаның құрғақ жапырақты ормандары мен екіншілік ормандарда. Морфо көбелектері теңіз деңгейінен шамамен биіктікте кездеседі.

Биология

Морфос күндезгі жануар, еркектері таңертең орман ағыстары мен өзендер бойында күзеттеумен айналысады. Олар аумақтық және кез келген бәсекелесті қуады. Морфостар көбінесе жалғыз өмір сүреді, тек көбейтілу маусымында ғана ерекшелік етеді. Морфо туысы жеуге жарамды, бірақ кейбір түрлері (мысалы, M. amathonte) өте жақсы ұшады; құстар – тіпті қанаттағы көбелектерді ұстауға маманданған түрлер де – оларды ұстау өте қиын. Көптеген Морфо түрлеріне тән жарқын көк түс Мюллерлік еліктеу болуы мүмкін, немесе "қорғаныш еліктеу" болуы мүмкін. Аталық және аналық қанаттарының астыңғы жағындағы көз тәрізді белгілер – өзіндік еліктеудің бір түрі болуы мүмкін, онда жануардың денесіндегі белгі басқа жануардың көзіне ұқсап, ықтимал жыртқыштарды немесе жемді алдауға, жыртқыштың назарын ең осал дене бөліктерінен аудартуға немесе жеуге жарамсыз немесе тіпті қауіпті жануар сияқты көрінуге мүмкіндік береді. Жыртқыштарға патшалық шырылдақтар, жакамарлар және басқа да жәндіктермен қоректенетін құстар, бақалар және кесірткелер жатады.

Мінез-құлық

Морфолардың қанат ауданы дене мөлшеріне шамалы келгендіктен, олардың ұшу жолы өте ерекше, жай және серпілісті болады.

Өмірлік цикл

Морфо көбелегінің жұмыртқадан өлімге дейінгі толық өмірлік циклі шамамен 115 күнге созылады. Личинкалар ашық жасыл, тамшы тәрізді жұмыртқалардан шығады. Құрттардың денелері қызғылт қоңыр, ал арқаларында жарқыраған лайм жасылы немесе сары дақтар болады. Оның қылдары адам терісін тітіркендіреді, ал мазаланғанда кеудесіндегі бездерден бұзылған майға ұқсас сұйықтық бөліп шығарады. Күшті иіс – бұл хищниктерден қорғану тәсілі. Олар түрлі өсімдіктермен қоректенеді. Құрт қабылдану кезеңіне ену алдында бес рет түлейді. Дөңгелек қабық ашық жасыл немесе жаде жасылы түсті болады және оған тигенде жағымсыз, ультрадыбыстық дыбыс шығарады. Ол тамақ өсімдігінің сабағынан немесе жапырағынан ілініп тұрады. Ересек көбелектер шамамен екі-үш апта өмір сүреді. Олар ашыған жемістердің шырынымен, шіріген жануарлармен, ағаш шырынымен, саңырауқұлақтармен және қоректік заттарға толы лаймен қоректенеді. Олар құрт кезінде жеген өсімдіктерден сіңірген улардың арқасында хищниктер үшін улы. Көбірек таралған көк морфо көбелектері коммерциялық өсіру бағдарламаларында жаппай өсіріледі. Оның жылтыр қанаттары зергерлік бұйымдар жасауға және ағаш өңдеудегі инкрустация ретінде қолданылады. Қағазға оралған үлгілер қанаттарды майдан ластанудан қорғау үшін ішектерінен айырылып сатылады. Көптеген Неотропикалық елдерден тірі үлгілер көптеп экспортталып, көбелектер үйлерінде көрсетіледі. Өкінішке орай, олардың ұшу жолының бұрыс болуы және үлкен өлшемділігі салдарынан, тұтқындық жағдайында қанаттары жиі зақымдалады.

Қонақ өсімдіктер

Морфо личинкалары түрлері мен аймақтарына байланысты әртүрлі тамақтану режиміне ие, олар легуминозалар, граминдылар, канеллалар, гутифералар, эритроксилалар, мирталар, морейлер, лаврлар, сапиндтер, рамалар, ефорбиялар, мусалар, пальмалар, мениспермалар, тилиялар, бигниялар және мениспермалармен қоректенеді. Пенз бен ДеВристің мәлімдеуінше, Satyrinae личинкаларының ататегі Poaceae немесе басқа да монокотиледонды өсімдіктермен тамақтанған. Көптеген морфо түрлері эволюциялық тарихы барысында бірнеше рет дикотиледонды өсімдіктерге көшкен, бірақ бастапқы түрлер монокотиледонды диетасын сақтап қалған.

Жинақтаушылар

Морфо көбелектері көбінесе өте қымбатқа бағаланады және әрқашан өте бай коллекционерлер үшін құнды болған. Белгілі коллекциялардың ішінде лондондық зергер Дрю Дрюри, голландиялық саудагер Питер Тейлер ван дер Хюльст, париждік дипломат Жорж Руссо Децель, қаржыгер Уолтер Ротшильд, Ресейдің Ұлы князі Николай Михайлович Романов, сондай-ақ ағылшын және неміс бизнесмендері Джеймс Джон Джойси мен Курт Эйснер бар. Ескі заманда Морфо көбелектері "Kunstkamera" қызығушылық кабинетінде және табиғат тарихының патшалық жинақтарында кездесетін, атап айтқанда Ресей патшасы Петр I, Австрия императоршасы Мария Тереза және Швеция патшайымы Ульрика Элеонора сияқтылардың жинақтарын безендірген. Одан да әйгілі Мария Сибилла Мериан, ол бай емес еді. Бразилиядағы Рио-Негро өзенінің жағасындағы халық көк морфоның (M. menelaus) жергілікті әдеттерін пайдаланып, оларды жарқыраған көк түсті әдемі заттармен ашық алаңдарға шақырып алған. Жиналған көбелек қанаттары салтанатты маскаларды безендіру үшін қолданылған. Ересек морфо көбелектері ашыған жемістердің шырынымен қоректенеді, олардың көмегімен де оларды шақыруға болады. Көбелектер ұшқанда дірілдеп, оларды ұстау оңай.