Оторвали крылья и заставили летать

Что будет, если оторвать бабочке половину крыльев? Этот вопрос, достойный максимум первоклассника, стал ключевым в новом исследовании ученых из США. Вся разница между ними и хулиганом Васей Пупкиным из 1-го А в постановке задачи, а вовсе не в проведении эксперимента.

Адаптационные преимущества, выработанные бабочками много миллионов лет назад, сделали их очень яркими и заметными издалека существами, привлекающими внимание. Обычно такую окраску имеют живые организмы, вырабатывающие сильный яд, губительный для хищников, или организмы, намеренно изображающие из себя ядовитых. Бабочки к ядовитым не относятся, а вопрос о мимикрии под несъедобных насекомых до сих пор остаётся предметом спора.

Однако наряду с эффектным внешним обликом бабочки обладают еще одним свойством: даже если вы её заметили, это еще не значит, что вы тут же её поймали. Бабочки не летают быстро и не летают высоко, однако для их поимки и юннаты, и ветераны энтомологии используют большие сачки.

Статья, опубликованная в Proceedings of the National Academy of Sciences, очень наглядно показывает, за счет чего они этого добиваются. Всё благодаря задней паре крыльев.

Сложная траектория иррационального на первый взгляд полета бабочки впервые появилась у ночных мотыльков как адаптация к противостоянию главным ночным хищникам – летучим мышам. Никто из живых существ не может соперничать с ними ни в мастерстве полета, ни в навигации, а потому избежать гибели можно, лишь научившись летать, неожиданно и очень быстро изменяя направление полета. Такая траектория должна либо обескуражить щелкнувшего клювом хищника, либо утомить преследователя, чего, судя по тому, что они до сих пор не истреблены, мотыльки добились. Бабочки же, ведущие дневной образ жизни, добавили к полету мотыльков немного устрашающих и пугающих красок, за счет чего добились того, что охотится на них редкая птица.

Исследования полета бабочек показали, что, хотя передние и задние крылья их механически скреплены друг с другом, основная нагрузка в полете все же ложится на переднюю пару. Сложно сказать, кто из соавторов статьи первым это обнаружил – Томас Эйснер, энтомолог из Корнельского университета, или его коллега Бенджамин Янсен, философ из Университета имени Карнеги и Мелонов, однако

авторы честно признались, что вдохновил их на работу полет наполовину обескрыленной бабочки.

Взяв для серьезного эксперимента несколько особей чешуекрылых, ученые приступили к обстоятельным научным изысканиям. В их задачу входило не только качественно, но и количественно определить отличия в полете нормальных и лишённых задних крыльев особей бабочки капустницы и мотылька непарного шелкопряда. Возражения «зеленых», вечно кричащих о негуманном отношении к животным, авторам публикации были не страшны: обе бабочки считаются вредителями, на борьбу с которыми ежегодно тратятся огромные средства.

Сравнивая траекторию полета нормальных особей и бабочек с подрезанными крыльями, ученые отмечали частоту взмахов, считали среднюю скорость и ускорение, а также нормальное ускорение по отношению к траектории полета.

Все бабочки с подрезанными крыльями оказались способны к продолжительному полету, им оказалось по силам преодоление больших расстояний и долгое парение в воздухе.

Однако после удаления задних крыльев ученые заметили замедление полета бабочек.

Перейдя к набору количественных характеристик полета, ученые отметили снижение всех параметров: бабочки сохранили способность поддерживать направление перемещения и зигзагообразность траектории, разворачиваться в воздухе и лавировать, однако без задних крыльев все эти операции чешуекрылым пришлось проделывать намного дольше. В итоге их маневренность и способность уходить от хищника существенно пострадали.

Убедившись в необходимости задних крыльев для быстрого «ускользающего» полета бабочек, ученые немного порассуждали о полезности такого эволюционного выбора. По их мнению, хотя бабочки и представляют пищевую ценность для некоторых хищников, они существенно менее питательны и вкусны для птиц, чем личинки, а потому и менее привлекательны. Именно поэтому бабочкам не было нужды развивать атлетическую мускулатуру махательных органов, для того чтобы научиться быстро летать и лавировать в полете.

Сочетание хилой мускулатуры и огромного размаха крыльев сделало их полет очень непредсказуемым для стороннего наблюдателя и тем более для хищника, который, раз укусив воздух, уже не станет возвращаться к упущенной жертве. Высвободившееся же за счет мускулов место в своем организме насекомые употребили на пользу репродуктивной и пищеварительной системе, так что садоводы, лишенные урожая, могут без зазрения совести обвинять капустниц в сластолюбии и чревоугодии.