Природа как художница волшебных узоров на крыльях бабочек и мотыльков

Грациозность и окраска бабочек и мотыльков отображают небольшую часть сказочного мира прекраснейших созданий природы. Цветные брызги на крыле бабочки и мотылька, яркий узор, нарисованный переливающейся пылью тысяч крошечных чешуек, входят в число самых захватывающих загадок природы.

Поверхность крыльев бабочек и мотыльков покрыта тысячами мельчайших чешуек, расположенных строго упорядоченными рядами, подобно шиферной черепице на крыше. Эти самые чешуйки имеют различные пигменты, которые и создают великолепное многообразие цветов.

Почтовая марка США 2023 года с изображением увиденных под микроскопом разноцветных чешуек на крыле мотылька

К настоящему времени известно около 170 000 видов бабочек и мотыльков, каждый из которых имеет свое собственное отличительное украшение, а у большинства из них совершенно разная окраска на верхней и нижней стороне крыльев. Исследование строения, формы и функций чешуек на крыльях бабочек началось еще в средневековые времена. Теодор де Майерн, врач короля Карла I (Англия, 1634 г.), впервые описал цвета и узоры на крыльях некоторых бабочек.

Развитие микроскопа и последующий рост научных знаний оказали большое влияние на исследование структуры крыльев насекомых, когда было доказано, что чешуя создает чудесные цвета и узоры, наблюдаемые на крыльях бабочек и мотыльков.

Английский естествоиспытатель Роберт Гук в 1665 публикует книгу «Микрография» с описанием его микроскопических наблюдений, содержащую публикацию существенных открытий в биологии. Используя недавно изобретенный микроскоп, Гук детально рассмотрел крылья бабочки и увидел, что они покрыты крошечными гребнями, которые, по его мнению, могли быть источником цвета.

Спецгашение Великобритании 1989 года с изображением микроскопа и посвященное «Микрографии» Роберта Гука

Гук был на правильном пути. Антони ван Левенгук (1632–1723) был голландским натуралистом и отцом-основателем микробиологии.

Почтовая марка Нидерландов 1937 года с портретом Антони ван Левенгука

Любопытство и умение Левенгука позволили ему сделать некоторые из самых важных открытий в истории биологии. Мир насекомых и особенно бабочек оказался ему бесконечным источником удивления. Левенгук любил рассматривать крылья бабочек под микроскопом. Он первым обнаружил, каким образом чешуйки прикрепляются к крыльям бабочек, и описал свои наблюдения за крыльями бабочек под микроскопом так: «То, что мы называем пылью на крыльях больших бабочек, присутствует на крыльях, даже у самых маленьких бабочек, а также у платяной моли. Сколько бы чешуек я ни наблюдал, они никогда не совпадают по строению и все различны; но самые крупные чешуйки расположены по краю крыльев. Эти чешуйки также имеют свои цвета: желтый, белый, красный и черный».

Самоклеящиеся марки Швеции 2007-2008 гг. с увеличенным изображением части крыла бабочки

Крылья бабочки и мотылька состоят из очень тонких слоев затвердевшего белка, называемого хитином. Поверх этих хитиновых слоев расположены тысячи крошечных чешуек, которые служат нескольким целям. Помимо того, что чешуя отвечает за великолепные цвета, характерные для бабочек и мотыльков, она также защищает и изолирует насекомых и способствует потоку воздуха вдоль их крыльев во время полета.

Буклет Швейцарии 2024 года с изображением части крыла бабочки, покрытой чешуйками

Чешуя также может помочь бабочке впитывать тепло, необходимое для полета. Поскольку бабочки и мотыльки хладнокровны, они полагаются на внешние источники тепла, чтобы довести внутреннюю температуру до достаточно высокого уровня, чтобы их тела могли функционировать. Когда бабочки летают с цветка на цветок, собирая нектар, кажется, что их яркие крылья мерцают и меняют цвет на глазах.

Проба почтовой марки Чехословакии 1966 года с бабочкой переливница тополевая с переливающимися крыльями переменного цвета

Насыщенный цвет бабочки и мотылька может действовать как маскировка, привлечение партнера и предупреждающий сигнал.

Проект марки для почтового блока Танзании 1996 г. с изображением мотылька пестрянка лета с предупреждающей окраской крыльев

Но что заставляет яркие цвета крыльев бабочки танцевать? Как они могут обладать такими насыщенными оттенками? На самом деле бабочки и мотыльки получают свой цвет из двух разных источников: обычного (или пигментированного) цвета и структурного цвета. Обычный цвет создается обычными химическими пигментами, которые поглощают световые волны одной длины и отражают другие. Например, пигмент хлорофилл окрашивает растения в зеленый цвет. Хлорофилл впитывает синий и красный цвета спектра, но не зеленый, который мы видим, когда он отражается обратно к нашим глазам.

Проект почтовой марки островов Кука 1997 года с бабочкой, имеющей оттенки зеленого цвета на своих крыльях

Большинство бабочек получают различные оттенки желтого и коричневого цвета благодаря меланину, тому же пигменту, который летом заставляет нас загорать, а у некоторых людей появляются веснушки.

Аэрограмма Австралии 2003 года с изображением увеличенной части коричневого крыла бабочки на оригинальной марке

Белый цвет бабочек является производным мочевой кислоты, продуктом выведения.

Проект почтовой марки Омана 2000 года с белой бабочкой

Черные бабочки встречаются не так часто, как бабочки других окрасов. Их крылья содержат крошечные чешуйки, которые служат естественными коллекторами солнечной энергии, позволяя бабочкам, которые не могут генерировать достаточно тепла за счет собственного метаболизма, оставаться активными на холоде. Когда бабочки расправляют крылья и греются на солнце, солнечные коллекторы впитывают солнечный свет и согревают тело бабочки. На крыльях черной бабочки черный цвет поглощает максимальное количество солнечного света.

Проба почтового блока Республики Мальдивы 1993 года с изображением бабочки черный принц

Яркие синие, зеленые, красные цвета и переливы обычно создаются не пигментами, а микроструктурой чешуек. Эта структурная окраска является результатом когерентного рассеивания света, фотонно-кристаллической природой чешуек.

Проба почтовой марки Малагасийской республики 1960 года с изображением переливающегося мотылька урания мадагаскарская

Структурный цвет крыльев бабочек и мотыльков — вот что является особенно интересным, и известен как переливчатость. Этот тип цвета обусловлен специфической структурой крыльев бабочек и объясняет, почему некоторые цвета на их крыльях смещаются и кажутся такими интенсивными. Это происходит, когда свет проходит через прозрачную многослойную поверхность и отражается более одного раза.

Множественные отражения дополняют друг друга и усиливают цвета. Среди множества бабочек встречаются такие, которых невозможно забыть из-за сияющего, почти металлического перелива. Это бабочки рода Морфо. Лазурная синева их крыльев создается за счет преломления света в их абсолютно прозрачных чешуйках! Этих тропических бабочек, летающих высоко над кронами деревьев, в ясный солнечный день можно увидеть с расстояния в пару километров.

Лазурная синева с металлическим переливом на крыльях бабочек голубой морфо на почтовом блоке 2004 года государства Ниуэ

Яркие, часто переливающиеся цвета крыльев бабочки являются «структурными»; цвет возникает не за счет поглощения света пигментами, а за счет светорассеяния. Это рассеяние отдает предпочтение определенным длинам волн в зависимости от размера и расстояния между рассеивателями, и поэтому оно выделяет определенные цвета из полного спектра солнечного света. Поскольку точный оттенок может зависеть также от угла обзора, структурные цвета часто переливаются, меняясь от синего к зеленому или от оранжевого к желтому. А поскольку они подразумевают отражение, а не поглощение, эти цвета могут быть поразительно яркими. Кажется, что крылья бабочек почти сияют, когда солнечный свет проникает сквозь полог тропического леса и отражается от их крыльев.

Почтовая марка Замбии 2005 года с изображением бабочки морфо портиз, имеющей переливы золотистого цвета на своих крыльях

Таким образом, служат ли они камуфляжем или средством коммуникации, блестящие и сложные крылья тысяч видов бабочек и мотыльков обязаны своей красотой переливчатости и структурному цвету.

Буклет Франции 2020 года с увеличенным изображением части крыла разных видов бабочек и мотыльков

«Каждый день вы играете со светом Вселенной», — писал чилийский поэт Пабло Неруда, но он понятия не имел, насколько буквально это станет правдой. Наши технологии передачи, манипулирования и отображения информации, будь то для работы или игры, все больше зависят от нашей способности управлять светом; использовать и трансформировать цвет. Некоторые из самых потрясающих природных явлений зависят от света, и часто они показывают нам, что красота может быть неразрывно связана с полезностью. Нас впечатляют расцветка (окраска) и грациозность бабочек, которые специально созданы эволюцией, чтобы производить такое впечатление.

Предварительный проект почтовой марки Камеруна 1962 года с изображением великолепной бабочки красный планер

И природа нашла способы сделать это хроматическое изобилие надежным, изменчивым, отзывчивым и дешевым в производстве. При формировании цвета без химического воздействия пигментов мы, кажется, мало что можем придумать такого, чего природа еще не предусмотрела, используя ее способность создавать сложные ткани и структуры в мельчайших масштабах. Нам остается только учиться и восхищаться. Структурные цвета — лишь один пример того, как очаровательные бабочки манипулируют светом и направляют его, используя тонко расположенные микро- и наноструктуры.

Почтовый блок Гайаны 2007 года с изображением восхитительных по красоте бабочек Южной Америки вида Цитериас аврорина

Эти биологические конструкции вдохновляют инженеров, стремящихся контролировать свет в оптических технологиях, и могут привести к созданию более ярких визуальных дисплеев, новых химических сенсоров, а также к более эффективному хранению, передаче и обработке информации.

Автор всегда рад поделиться своими филателистическими исследованиями по теме «Бабочки и мотыльки» с заинтересованными филателистами по электронному адресу: vladimirkachan@mail.ru.

В. Качан, Беларусь

Другие статьи автора:

«Его Высочество» бабочка переливница

Интересные филателистические наблюдения за бабочкой крапивницей

Российское шелководство в филателии

Бабочка аполлон - экзотический цветок, чудесным образом парящий в воздухе

Как много необычного у обычной бабочки капустницы

Адмирал, который не плавает, а летает через водные просторы

Нарядная бабочка махаон – крылатое чудо природы

Интересные факты о бабочках в России

Продается экспонат

В погоне за красотой, или Андрей Авинов и Владимир Набоков – два выдающихся русских коллекционера бабочек в эмиграции

Коллекционирование бабочек как хобби многих известных людей России

Выдающийся русский географ и страстный коллекционер бабочек Петр Петрович Семенов-Тян-Шанский

Бабочки Петра I

Как королевы увлекались бабочками

Величайший неутомимый путешественник – нарядная бабочка репейница

Одна из самых миловидных бабочек России – зорька

Бабочка червонец непарный - это вспышка огня среди разнотравья

Бабочка лимонница - яркий вестник весны

Красивая, яркая и удивительная бабочка подалирий - редкий и прекрасный гость садов и парков

Бабочка тополевая ленточница - редкий вид, нуждающийся в нашей защите

Шашечница обыкновенная - бабочка с красивым оранжевым узором

Галатея – бабочка с очень ярким контрастным рисунком на крыльях

Цирцея – это не коварная волшебница, а невесомая бабочка, отмеченная строгой красотой

Симпатичная многоглазка пятнистая - одна из самых обычных бабочек России

Очень эффектная бабочка – перламутровка Аглая

Перламутровка большая лесная — красивейший представитель энтомофауны

Какая чудесная красота – бабочка перламутровка красная!

Алкиной — одна из самых необычных и элегантных бабочек

Неутомимая путешественница и любительница хмельных напитков

Нежная порхающая краса – бабочка желтушка шафранная

Бабочка голубянка Икар: и с муравьями дружит, и растения опыляет

Мотыльки России в филателии

Качан Владимир – 60 лет с природой и филателией

Бабочки нашего детства в филателии

Мотыльки России, поражающие воображение – бражники

Формирование коллекции экзотических бабочек Зоологического музея МГУ