Цікава біологія

Таємниці блиску метеликів (біологічні об’єкти

з фізичними явищами)

 

Крила - найважливіша систематична ознака метеликів - ряду Лускокрилих. Вони вкриті надзвичайним покривом - дрібними і ніжними хітиновими лусочками, від структури і розташування яких залежить надзвичайна краса і таємниця їхнього забарвлення. Лусочкова будова крилець у метеликів виникла ще в юрському періоді Мезозойської ери - більше 200 млн. років тому. З того часу така будова пройшла довгий шлях еволюції і розвинулося до високого ступеня досконалості.

Вивчали лусочки метеликів у різні часи, починаючи ще із середньовіччя. Наприклад, англійський лікар Теодор де Майерн намагався описувати візерунки на крилах метеликів, утворені лусочками. Австрійський натураліст Г. Вебер у всіх тонкощах зобразив будову лусочок. Піт Вукусік з університету Ексетера виявив, що переливне забарвлення метеликів виникає завдяки оптичній інтерференції.

Краса забарвлення метеликів зумовлюється не лише наявністю пігментів, а також залежить від ускладненої будови лусочок, а саме в результаті інтерференції та дифракції сонячного світла. Хоча  пігментне забарвлення зустрічається частіше ніж структурне, що залежить від будови та способу розміщення самих лусочок. Багато варіантів такого структурного забарвлення, наприклад, переливчастого або металевого блиску крил пояснюються накладенням один на одного найтонших шарів прозорих пластинок, адже вченими було доведено, що лусочки на крилах розміщені у два і більше шарів, тобто їм властива багатошаровість, яка й відображає світлові хвилі, так що вони проходять різні відстані. Довжина відображених світлових хвиль залежить від кута падіння променів. 

Отже, крім пігментних лусочок, у багатьох видів, крила яких відрізняються переливчастим металевим блиском, є лусочки іншого типу - оптичні. Дуже тонкі оптичні структури лусочок взаємодіють з ультрафіолетовою частиною спектра, народжуючи фарби, що сприймаються оком комах, але не видимі нами. У таких лусочках відсутній пігмент, а характерний металевий блиск виникає завдяки розсіюванню білого сонячного променя на окремі кольорові промені спектра при проходженні його через оптичні лусочки. Це розкладання променів досягається переломленням їх у скульптурі лусочок, що обумовлюють зміну кольору при зміні напрямку, по якому падають промені. 

Таким чином, разючі кольори крил метеликів створюються не пігментами, а лусочками, які утворюють дифракційну решітку. Лусочки являють собою розташовані на рівній відстані борозенки або ямки, які поділяють біле світло на всі його колірні компоненти, але під певним кутом. Глибокий чорний колір, що прикрашає деякі частини крил метеликів, є результатом не чорного пігменту, а фотонних структур, які вловлюють світло.

Недавнє дослідження показало, що на крильцях деяких метеликів розташовані дві концентричні дифракційні решітки, розсіяні по лусочках, які й утворюють два основних колірних сигнали. Це було новим відкриттям. Лусочки утворюють візерунок з поперечних ребер і борозенок, які повторюються через два різних проміжки, а, отже, дають різні сигнали.

Відкриття наявності дифракційної решітки на лусочках крил метеликів допомогло створити вельми ефективні покриття під назвою «Super Black». У майбутньому воно може бути використано для створення інших видів покриттів, що мають вражаючий колір, але без хімічних відходів, що утворюються при виробництві пігментів і барвних речовин. Це ще один приклад, коли людські технології імітують чудеса природи. І ще цікаво, але факт, що візерунки на крилах метеликів не повторюються, як відбитки пальців у людей.

Дельфіни – унікальні морські ссавці.

Наша природа дуже прекрасна і різноманітна. Вона має багато цікавих тварин, як у морі, так і на суші. Одними з найпопулярніших морських тварин серед науковців є дельфіни, які завжди дивують дослідників своєю унікальною поведінкою і характером. Науковці вже давно займаються вивченням цих морських жителів і завжди дізнаються багато нового про них.

Нині, завдяки минулим дослідженням учених, можна навести декілька цікавих фактів про цих незвичайних морських ссавців:

1. Дельфіни мають свою мову. Учені розділили їх мову на дві групи: – мова жестів або тіла; – мова звуків. Нині відомо, що вони використовують під час спілкування 32 види свисту (як виявилося кожен свист означає певну фразу і несе в собі повідомлення, наприклад привітання, сигнал болю, сигнал тривоги, тощо), і близько 180 комунікаційних знаків. За словами учених, мова дельфінів ще має багато загадок і до кінця не розшифрована.

2. Кожен дельфін має власне ім’я. Як не дивно, але це є факт. А ще більш шокуючим є те, що ім’я дається дельфінові ще при народжені, такого висновку дійшли фахівці з штату Флорида (США). В процесі експерименту вони записали звуки дельфінів на ком’пютер і за допомогою спеціальних програм вилучили “імена”. Потім відтворювали “імена” перед дельфінами і в результаті було виявлено, що на певне ім’я відгукувалася конкретна особина.

3. Тривалість життя дельфіна може досягати 75 років, але в неволі скорочується до 30-ти років.

4. Як виявилося, мозок дорослого ссавця може мати вагу близько 1700 грамів. Для порівняння, людський мозок має вагу близько 1400. Також у дельфінів в два рази більше звивин в корі головного мозку. Дуже цікава і унікальна властивість мозку дельфіна: він ніколи, по-справжньому не спить. По черзі сплять то права півкуля, то ліва півкуля мозку.

Багато біологів погоджуються з такими фактами, а інші ні. А деякі науковці взагалі вважають дельфінів близькими друзями і ставлять їх на друге місце після людини в плані еволюції, відсовуючи на третє місце мавп.

У якого птаха найбільший розмах крил?

Птах з найбільшим розмахом крил — альбатрос. Вузькі крила альбатроса можуть досягати в розмаху 3,6 метра (у деяких — до 4,25 метра).

Альбатрос піднімається в повітря тільки з гребеня хвилі або берегового обриву, має виняткові здібності до плануючого польоту.

Яка тварина найшвидше пересувається на двох ногах?

Із всіх тварин, на двох ногах найшвидше бігає, як не дивно, птах, який не літає. Це африканський страус, який завдяки своїм могутнім ногам здатний підтримувати швидкість 50 кілометрів на годину протягом 15 хвилин і навіть більше. Тікаючи від хижаків, він короткочасно розвиває швидкість до 55—70 кілометрів в годину.

Також у людей часто виникає таке питання щодо страусів: Чи дійсно страус ховає голову в пісок у разі небезпеки?

Вчені дають на це питання таку відповідь: уявлення про те, що страус у разі небезпеки ховає голову в пісок, не відповідає дійсності. Спостереження натуралістів за приблизно 200 тисячами страусів впродовж 80 років не виявили жодного такого випадку. Звідки узялася легенда — невідомо.

Вчені довели, що рослинам під силу математика.

Здавалося б, рослини тільки й створені для того, щоб ними милуватися; та якими б простими не здавалися вони на перший погляд, варто усвідомлювати, що щодня у них перебігає безліч складних процесів, які регулюють їх роботу. До цього часу було відомо, що за кожну з життєво важливих функцій рослини, а саме ріст, розвиток, дихання, обмін речовин, подразнення та розмноження, відповідає певна тканина чи орган. Проте навіть біологи недооцінювали розум рослини. Вивчаючи поведінку зразків у лабораторії, дослідники із Центра Джона Іннеса, Великобританія, встановили, що при визначенні швидкості використання крохмалю, який запасається у вакуолях, рослини фактично виконують математичну операцію ділення. Це докорінно перевернуло уявлення ботаніків про структуру рослинного організму.

Для денного живлення рослини використовують отриману від Сонця енергію, перетворюючи з її допомогою вуглекислий газ на крохмаль і цукор. Так поживні речовини за день накопичуються, і їх доводиться споживати рослині вночі в умовах відсутності світла.  Якщо запас крохмалю закінчиться раніше, аніж потрібно, рослина відчуває голод і її ріст припиняється, якщо  ж навпаки, крохмаль використовується повільно, – частина його виявляється непотрібною. Професори Мартін Говард та Алісон Сміт виявили, що у листках рослинних організмів міститься специфічний механізм, який за рахунок простого алгоритму регулює споживання крохмалю . Це відбувається наступним чином: механізм вимірює залишковий запас полісахариду і, використовуючи власний внутрішній біологічний годинник, оцінює, скільки часу залишилося до світанку. Тоді визначається відношення першої величини до другої, і вуаля! Швидкість споживання крохмалю визначено!

До того ж, такий алгоритм дає  гарантію, що до самого світанку рослина буде забезпечена харчуванням, навіть якщо ніч закінчиться занадто рано або з якихось причин зміниться рівень крохмалю у вакуолях. Як результат, до сходу Сонця споживається приблизно 95% накопиченого крохмалю, тобто рослина уникає нічного голодування і водночас максимально ефективно використовує живлення для нічного росту.
На думку Мартіна та Алісон, кодування вихідних даних, що необхідні для обчислень, може відбуватися за рахунок концентрацій молекул двох типів – S (концентрація крохмалю) та Т (час). Якщо концентрація S-молекул збільшується, механізм стимулює споживання крохмалю, а збільшення концентрації молекул типу Т призводуть до сповільнення цього процесу. Результуюча ж швидкість, за цією теорією, визначається саме відношенням концентрацій.
Професори-ботаніки вважають, що для підвищення врожайності сільськогоспродарських культур відкрита ними особливість росту рослин у темряві виявиться надзвичайно корисною.