Как божья коровка упаковывает свои крылья
Внутренняя поверхность надкрыльев божьих коровок помогает им упаковывать крылья довольно сложным образом.
Характерный признак всех жуков как отряда насекомых – отвердевшая передняя пара крыльев, которые называются надкрыльями. Под ними находится вторая пара крыльев, прозрачных и эластичных; именно на второй паре жуки и летают. (Хотя среди них есть виды, у которых крылья и надкрылья недоразвиты, редуцированы или даже сращены друг с другом.) Крылья обычно длиннее и шире надкрылий, и потому жукам приходится как-то складывать крылья, чтобы целиком спрятать их под защиту надкрыльев.
Особенно различия между теми и другими бросаются в глаза у божьих коровок, которые, несмотря на сравнительно очень крупные крылья, легко с ними управляются. Как именно божья коровка прячет крылья под надкрылья, долгое время никто не знал. Судя по виду упакованных крыльев, процедура тут должна была быть довольно сложная. Известно, что брюшко жуков двигается вверх-вниз, когда они складывают крылья – но как такие простые движения помогают так хитроумно их упаковать?
Выяснить секрет божьих коровок оказалось не так просто – прекратив полет, они сначала складывают надкрылья, а потом как бы вбирают под них крылья, и что там с ними происходит, увидеть невозможно. Исследователи из Токийского университета решили проблему довольно остроумным способом. Из прозрачной синтетической смолы, используемой в косметологии для наращивания и моделирования ногтей, они сделали копию надкрылья семиточечной божьей коровки и заменили подопытному жуку его собственное надкрылье на синтетическое, а затем с помощью высокоскоростной видеокамеры сняли все, что происходит с крылом во время сворачивания и разворачивания.
В статье в PNAS говорится, что у божьих коровок надкрылья служат своеобразной формой, которая направляет крыло при сворачивании. Изгибы на внутренней поверхности надкрыльев, которые идут прямо от их края, совпадают с изгибами твердых жилок, который служат основной крыла. Когда крыло втягивается под надкрылья, оно сразу же начинает принимать нужную форму. Движения брюшком действительно нужны просто для механического запихивания крыла, форму же ему придает надкрылье; отчасти это можно сравнить с тем, как вода принимает форму сосуда.
Исследователей также интересовало, как крылья божьих коровок может быть одновременно и жестким – иначе жуки не летали бы, и довольно эластичным – иначе их нельзя было бы так упаковывать. Проанализировав структуру крыльев с помощь компьютерной томографии, Кадзуя Сайто (Kazuya Saito) и его коллеги выяснили, что форма жилок крыльев, их изгибы делает крылья в чем-то похожими на металлическую рулетку, используемую для измерения длины: в развернутом состоянии полотно рулетки твердое, негнущееся, но, когда ее начинаешь сворачивать, оно становится гибким – и то же самое происходит и с крыльями божьих коровок. Возможно, что их «крылоупаковочная» технология окажется полезной инженерам-робототехникам, проектирующим летательные и космические аппараты.
