Смирнов А.Е.

Макро, микро и супермикро

часть вторая

Страница изменена
Форум   Назад

Часть первая находится здесь.

Занимательная энтомология или почему летают бабочки?

Кроме банального любопытства, как выглядит крыло бабочки при большом увеличении, нас интересовали два вопроса. Что определяет цвет крыла бабочки? И почему бабочки летают?

Что же определяет цвет крыла бабочки? Пигменты в чешуйках или интерференция? Или и то и другое?

Попробуем разобраться в этом вопросе. Для исследований возьмём крыло Перламутровки большой (Argynnis paphia). Оно покрыто почти сплошным слоем чешуек.

Во время исследований не пострадало ни одной бабочки. Для микроскопии использовали фрагмент крыла бабочки, погибшей естественной смертью.

Попытаемся, используя оптический микроскоп, понять, есть ли в чешуйках бабочки красящий пигмент. К сожалению, оптическая микроскопия не даёт ответа на вопрос, чем вызвана окраска крыла и есть ли красящий пигмент в чешуйках.

Может быть, большее увеличение растрового электронного микроскопа даст ответ на поставленные вопросы? Поскольку электронный микроскоп не способен передавать цвет, стоит ли искать с его помощью красящие пигменты?

Электронно-микроскопическое изображение показывает, что чешуйки, покрывающие крылья бабочки, имеют довольно сложное строение. Наружная поверхность чешуйки образована регулярными структурами, которые при отражении света работают как маленькие дифракционные решётки.

В этом случае крыло бабочки должно переливаться всеми цветами радуги, что хорошо видно при рассматривании крыльев, например, Переливницы ивовой (Apatura iris).

Для Перламутровки эффект интерференции на регулярных дифракционных структурах имеет место, но менее выражен.

Переходим ко второму вопросу – почему летают бабочки?

Если внимательно присмотреться к электронно-микроскопическому изображению, можно заметить, что каждая чешуйка имеет двухслойную конструкцию. Наружная поверхность чешуйки, образованная регулярной решётчатой структурой, крепится короткими поперечными перегородками к основанию.

При этом наружная поверхность чешуйки, которая контактирует с обтекающим потоком воздуха, благодаря своей регулярной структуре, препятствует образованию вихрей, что уменьшает динамическое сопротивление потоку воздуха. Таким образом, около поверхности крыла не образуются завихрения, поток остаётся ламинарным и это обеспечивает такое лёгкое порхание бабочки.

В свою очередь, каждая чешуйка закреплена в специальном мешочке, который обеспечивает нежёсткое крепление чешуек к крылу. Такое крепление, так же как и решётчатая структура поверхности чешуек, обеспечивает уменьшение сопротивления обтекающему потоку воздуха во время полёта.

Извержения вулканов на Кордицепсе

Кордицепс воинственный (Cordyceps militaris)
Кордицепс офиоглоссовидный (Cordyceps ophioglossoides)

Кордицепсы (Cordyceps) - хищные грибы семейства Clavicipitaceae порядка Спорыньевые или Клавицепсовые (Саvicipitales). Они охотятся на насекомых и паукообразных, хотя некоторые паразитируют на подземных грибах.

Основная добыча кордицепса – зимующие, т.е. покоящиеся личинки насекомых, хотя кордицепс иногда поражает и ползающих, летающих и т.п. насекомых, так, как сделал это один из видов Cordyceps, бесполое спороношение которого (вероятно, Isaria-типа) и споры представлены на фото.

Можно долго дискутировать на тему, что есть плодовое тело кордицепса – вся его строма целиком (булавовидное образование) или один из многих крошечных "пупырышков"-аскосом, густо покрывающих поверхность стромы.

У спорыньёвых обычно очень длинные цилиндрические сумки с утолщённой на вершине оболочкой. Аскоспоры всегда нитевидные, как правило с многочисленными поперечными перегородками. Их длина в 50...100 или более раз превышает диаметр. У многих представителей порядка после освобождения из сумки аскоспоры распадаются на отдельные клетки, каждая из которых способна прорастать.

К моменту созревания аскоспор в верхней утолщённой части сумки образуется пора, через которую они выбрасываются наружу. Споры расположены в сумке параллельным пучком и выбрасываются поочередно. Этот процесс хорошо изучен у Кордицепса военного (Cordyceps militaris) и Эпихлое рогозовидной (Epichloe typhina).

Верхушка зрелой сумки выступает из отверстия в аскосоме (остиоле) на 40...60 мкм. Аскоспоры выбрасываются из сумки с такой скоростью, что их можно заметить только на расстоянии более 200 мкм от перитеция, когда их движение достаточно замедляется.

У эпихлое рогозовидной выбрасывание аскоспор из одной сумки происходит очень быстро. Обычно все 8 аскоспор выбрасываются менее чем за 1 сек. Иногда споры следуют одна за другой так быстро, что склеиваются в длинную цепочку.

У кордицепса военного аскоспоры выбрасываются с меньшими интервалами в 1...2 сек. Аскоспоры у этого вида отбрасываются на относительно небольшое расстояние, около 0,03 см.

1...      2...      3...      4...