Морфо: Красота и структура крыльев тропических бабочек.

Введение

Род бабочек-подённиц.

Бабочки морфо включают в себя множество видов неотропических бабочек рода Морфо. Этот род насчитывает более 29 признанных видов и 147 признанных подвидов, обитающих преимущественно в Южной Америке, Мексике и Центральной Америке. Размах крыльев морфо варьируется от у M. rhodopteron до у M. hecuba, впечатляющего морфо-заката. Название "морфо", означающее "изменчивый" или "преображённый", также является эпитетом. Синие морфо находятся под серьёзной угрозой из-за вырубки тропических лесов и фрагментации их среды обитания. Люди представляют прямую угрозу для этого великолепного существа, поскольку их красота привлекает художников и коллекционеров со всего мира, стремящихся поймать и продемонстрировать их. Помимо людей, естественными хищниками взрослых бабочек являются птицы, такие как джакамары и мухоловки.

Таксономия и номенклатура

К роду Морфо привязано множество названий. Род также разделялся на подроды. Среди видов и подвидов Морфо используются сотни названий форм, вариаций и аберраций. Один лепидоптеролог объединяет все эти виды в один род и синонимизирует множество названий, сводя их к ограниченному числу видов. Два других лепидоптеролога…

Этимология

Название рода Морфо происходит от древнегреческого эпитета μορφώ, приблизительно означающего «прекрасная» или «стройная», которым именовали Афродиту, богиню любви и красоты.

Цвет

Многие морфо-бабочки окрашены в металлические, переливающиеся оттенки синего и зеленого. Эти цвета не являются результатом пигментации, а представляют собой пример иридесценции, возникающей благодаря структурной окраске. В частности, микроскопические чешуйки, покрывающие крылья морфо, многократно отражают падающий свет на последовательных слоях, что приводит к интерференционным эффектам, зависящим как от длины волны, так и от угла падения/наблюдения. Таким образом, цвета кажутся меняющимися в зависимости от угла зрения, но при этом удивительно однородны, возможно, из-за тетраэдрической (алмазообразной) структурной организации чешуек или дифракции от налегающих слоев клеток. Свойство широкоугольного синего отражения можно объяснить, изучая наноструктуры в чешуйках крыльев морфо-бабочек. Эти оптически активные структуры объединяют три принципа проектирования, обеспечивающих широкоугольное отражение: гребни, напоминающие еловые ветви, чередующиеся слои ламелл (или «ветвей») и небольшое смещение высоты между соседними гребнями. Спектр отражения широк (около 90 нм) для чередующихся слоев и может регулироваться путем изменения схемы расположения элементов. Структура, напоминающая еловые ветви, помогает уменьшить направленность отражения, создавая согласование импеданса для синих длин волн. Кроме того, смещение высоты между соседними гребнями увеличивает интенсивность отражения в широком диапазоне углов. Эта структура может быть аналогична фотонному кристаллу. Ламеллярная структура чешуек крыльев изучалась как модель при разработке биомиметических тканей, красок без красителей и технологий защиты от подделок, используемых в денежном обращении. Иридисцирующие ламеллы присутствуют только на верхней стороне крыльев, а нижняя сторона остается коричневой. Нижняя сторона украшена оцеллами (глазными пятнами). У некоторых видов, таких как M. godarti, верхние ламеллы настолько тонкие, что сквозь них проглядывают нижние оцелли. Хотя не все морфо имеют иридисцирующую окраску, у всех есть оцелли. У большинства видов только самцы окрашены, что подтверждает теорию о том, что окраска используется для внутривидовой коммуникации между самцами. Ламеллы отражают до 70% падающего на них света, включая ультрафиолетовый. Считается, что глаза морфо-бабочек очень чувствительны к ультрафиолетовому излучению, поэтому самцы могут видеть друг друга на больших расстояниях. По сообщениям, некоторые южноамериканские виды видны человеческому глазу на расстоянии до одного километра. Существуют также другие виды, окрашенные в охристо-оранжевый или темно-коричневый цвет (например, M. hecuba и M. telemachus). Некоторые виды белые, главные из них – M. catenarius и M. laertes. Необычный вид, в основном белый, но демонстрирующий потрясающее жемчужно-фиолетовое и бирюзовое переливание при определенных углах обзора, – редкий M. sulkowskyi. Некоторые андийские виды мелкие и хрупкие (M. lympharis). Среди металлически-синих морфо M. rhetenor выделяется как наиболее иридисцирующий, а M. cypris занимает второе место. Действительно, M. cypris примечателен тем, что экземпляры, закрепленные в энтомологических коллекциях, могут демонстрировать различия в цвете крыльев, если они не закреплены идеально ровно. Многие виды, такие как M. cypris и M. rhetenor helena, также имеют белые полосы на своих окрашенных в синий цвет крыльях. Знаменитый писатель и лепидоптеролог Владимир Набоков описал их внешний вид как «мерцающие светло-голубые зеркала».

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".

Половой диморфизм

Синие морфо демонстрируют половой диморфизм. У некоторых видов (например, M. adonis, M. eugenia, M. aega, M. cypris и M. rhetenor) переливающийся синий цвет наблюдается только у самцов; самки имеют маскировочную окраску коричневого и желтого цветов. У других видов (например, M. anaxibia, M. godarti, M. didius, M. amathonte и M. deidamia) самки частично обладают переливающимся оттенком, но менее сильным, чем у самцов.

Среда обитания

Морфо-бабочки обитают в первичных лесах Амазонии и Атлантического леса. Они также приспособились к размножению в самых разных лесных местообитаниях – например, в сухих листопадных лесах Никарагуа и вторичных лесах. Морфо встречаются на высотах от уровня моря до приблизительно .

Биология

Морфо – дневные бабочки, поскольку самцы проводят утренние часы, патрулируя вдоль лесных ручьев и рек. Они территориальны и преследуют любых соперников. Морфо обычно живут поодиночке, за исключением периода размножения. Бабочки рода Morpho съедобны, но некоторые виды (например, M. amathonte) – очень хорошие летуны; птицам – даже видам, специализирующимся на ловле бабочек в полете – очень трудно их поймать. Яркая синяя окраска, характерная для большинства видов морфо, может быть примером мюллеровского мимикризма или "апосематизма, связанного с преследованием". Глазчатые пятна на нижней стороне крыльев у самцов и самок могут являться формой аутомимикрии, когда пятно на теле животного напоминает глаз другого животного, чтобы ввести в заблуждение потенциальных хищников или жертв, отвлечь внимание хищника от наиболее уязвимых частей тела или создать впечатление несъедобного или даже опасного животного. К хищникам относятся монаршие мухоловки, якамары и другие насекомоядные птицы, лягушки и ящерицы.

Поведение

Морфо имеют очень характерный, медленный, пружинистый рисунок полета из-за огромной площади крыльев по отношению к размеру тела.

Жизненный цикл

Весь жизненный цикл морфо-бабочки, от яйца до смерти, составляет около 115 дней. Личинки вылупляются из бледно-зелёных яиц, похожих на капли росы. У гусениц красновато-коричневое тело с яркими лаймово-зелёными или жёлтыми пятнами на спине. Их волоски раздражают человеческую кожу, а при беспокойстве они выделяют жидкость с запахом прогорклого масла из вывернутых наружу желез на груди. Сильный запах служит защитой от хищников. Они питаются различными растениями. Гусеница линяет пять раз, прежде чем войти в стадию куколки. Шаровидная хризалида бледно-зелёная или нефритово-зелёная и издаёт отталкивающий ультразвуковой звук при прикосновении. Она подвешена к стеблю или листу кормового растения. Взрослые особи живут около двух-трёх недель. Они питаются жидкостями из бродящих фруктов, разлагающихся животных, древесного сока, грибов и богатой питательными веществами грязи. Они ядовиты для хищников из-за токсинов, которые они накапливают, питаясь растениями в стадии гусеницы. Более распространённые синие морфо разводятся в больших количествах в коммерческих программах разведения. Переливающиеся крылья используются в изготовлении ювелирных изделий и для инкрустации в деревообработке. Засушенные экземпляры продаются с удалённым брюшком, чтобы предотвратить окрашивание крыльев жирным содержимым. Значительное количество живых особей экспортируется в виде куколок из нескольких неотропических стран для демонстрации в бабочковых домах. К сожалению, из-за их непредсказуемого полёта и размера их крылья часто повреждаются в неволе.

Растения-хозяева

Личинки морфо, в зависимости от вида и региона, питаются бобовыми, злаками, канеллами, гуттиферами, эритроксиласами, миртами, тутовыми, лаврами, сапиндами, крушиновыми, молочайными, банановыми, пальмами, мениспермами, липами, бигнониевыми и мениспермами. Согласно Пензу и ДеВрису, изначальная диета личинок Satyrinae состояла из злаков или других однодольных растений. Многие морфо несколько раз переходили на двудольные растения в ходе своей эволюционной истории, но наиболее древние виды сохранили диету, основанную на однодольных растениях.

Коллекционеры

Морфо-бабочки, часто очень дорогие, всегда ценились состоятельными коллекционерами. Знаменитые коллекции принадлежали лондонскому ювелиру Дрю Дрюри, голландскому купцу Питеру Тейлеру ван дер Хюльсту, парижскому дипломату Жоржу Руссо Деселю, финансисту Вальтеру Ротшильду, великому князю Николаю Михайловичу из России, а также английскому и немецкому бизнесменам Джеймсу Джойси и Курту Эйснеру соответственно. Ранее морфо украшали кабинеты редкостей – "Kunstkamera" – и царские кабинеты естественной истории, в частности, у российского царя Петра I, австрийской императрицы Марии Терезии и Ульрики Элеоноры, королевы Швеции. Более известна Мария Сибилла Мериан, не обладавшая богатством. Местные жители вдоль реки Рио-Негро в Бразилии некогда использовали территориальное поведение синих морфо (M. menelaus), заманивая их на поляны яркими синими приманками. Собранные крылья бабочек использовались для украшения церемониальных масок. Взрослые морфо питаются соком перезрелых, бродящих фруктов, которыми их также можно заманить. Бабочки летят неустойчиво и их легко поймать.