Физики из Университета Эксетера раскрыли секрет того, почему центральноамериканские жуки-скарабеи выглядят так, как будто они сделаны из чистого золота.
Изысканные жуки блестящего металлического золотого цвета высоко ценятся коллекционерами. Но до сих пор причины их золотого переливчатого оттенка до конца не изучены.
Физики Эксетерского университета, специализирующиеся на цвете и свете, провели эксперименты, изучая происхождение поразительного металлического золотистого цвета жуков-скарабеев, показывая, что у золотых жуков есть уникальная «оптическая подпись». Структура жука и его броня уникальным образом манипулируют способом отражения света, так что он выглядит как чистое золото.
Профессор Пит Вукусич, физик, специализирующийся на свете и цвете, руководил исследованием, которое включало эксперименты и расширенное моделирование. Он обнаружил, что золотистый вид обусловлен высокой отражательной способностью экзоскелета жуков, который также управляет свойством света, называемым его поляризацией: ориентацией колебаний отраженной световой волны..
Ученые нанесли на карту оптическую подпись цвета жука Chrysina resplendens и обнаружили, что он был необычно «оптически-амбидекстральным», что означает, что он отражает как левосторонний, так и правосторонний свет с круговой поляризацией.
Профессор Вукусич сказал: «Яркий золотой цвет и характерное поляризованное отражение от жука-скарабея Chrysina resplendens полностью отличают его от сотен тысяч других красивых и ярко окрашенных животных и растений в мире природы. Его экзоскелет имеет яркий золотистый вид, который одновременно отражает как правый, так и левый циркулярно поляризованный свет. Эта характеристика Chrysina resplendens представляется исключительной и прекрасно специализированной характеристикой известных в настоящее время животных и растений. Она послужит ценной платформой для какие оптические технологии, вдохновленные биотехнологиями, могут появиться."
Золотой жук-драгоценность ценится коллекционерами из-за его сходства с драгоценным металлом.
Другие жуки-скарабеи, ценившиеся в древних культурах, таких как египтяне, для использования в качестве амулетов, которые иногда заворачивали в повязки мумий, имеют зеленый и синий цвета, похожие на драгоценные камни. Подавляющее большинство ярко окрашенных жуков имеют тенденцию быть зелеными и не отражают поляризованный свет. Этим жукам, по сравнению с ярко-золотыми Chrysina resplendens, не хватает более специализированных аспектов тонко детализированной структуры их экзоскелета.
Доктор. Эван Финлейсон, научный сотрудник проекта, сказал: «Мы были привлечены к изучению этого драгоценного скарабея не только из-за его яркого металлического золотистого цвета, но и из-за его способности контролировать менее очевидное свойство отраженного света: поляризацию. Мы узнали, что в этих оптических «сигнатурах» и в сложных природных структурах, которые их порождают, можно обнаружить большую тонкость и детализацию».
Золотистый жук-скарабей Chrysina resplendens, обитающий в основном в Северной и Южной Америке, развил экзоскелет, содержащий сложные наноструктуры, ответственные за его внешний вид.
Обнаружено, что расстояние между повторяющимися слоями наноструктур варьируется в определенном диапазоне через экзоскелет - ключевое свойство, которое вызывает одновременное отражение диапазона видимых цветов. Именно этот факт объясняет очень яркое отражение, а также золотистый оттенок.
Наноструктурный экзоскелет состоит из природных материалов, включая хитин и различные белки. В дополнение к своей блестящей отражательной способности, эти структуры замечательны тем, что они манипулируют способом отражения поляризованного света.
Их наноструктуры производят свет с круговой поляризацией, где ориентация световых колебаний меняется по мере распространения света. Два возможных направления вращения называются левосторонним и правосторонним.
Эксперименты основаны на работе одного из первых американских ученых по имени Майкельсон, который в 1911 году изучал поляризованное отражение множества различных жуков Chrysina, а также на работе Энтони Невилла (тогда работавшего в Бристольском университете) в 1971 году. который стал присматриваться к Chrysina resplendens.
Существует около 100 видов драгоценных скарабеев Chrysina, которые встречаются исключительно в Новом Свете, в основном в Мексике и Центральной Америке. Вид Chrysina resplendens встречается в Панаме и Коста-Рике. Скарабеи Chrysina обычно живут в горных лесах. Личинки питаются гниющими бревнами различных пород деревьев, а взрослые особи питаются листвой. Личиночная форма сохраняется от нескольких месяцев до года, а окукливание занимает месяц-два. После появления взрослой особи она живет еще около трех месяцев, хотя этот срок, вероятно, варьируется у разных видов.
Одним из объяснений яркого внешнего вида экзоскелета жука является крипсис: способность животного сливаться с окружающей средой.
Доктор Мартин Стивенс, адъюнкт-профессор сенсорной и эволюционной экологии Эксетерского университета и эксперт в области зрения животных, изменения цвета и маскировки, сказал: «Не совсем понятно, почему эти жуки имеют ярко-золотистый цвет, но один из вариантов заключается в том, что он каким-то образом работает в камуфляже при определенных условиях освещения. Блестящий золотой цвет также может изменить то, как жук виден во время его движения, потенциально ослепляя потенциального хищника. Есть много радужных видов, но жуки-драгоценности - одни из самых харизматичных и ярко окрашенных, и их цвет можно использовать при спаривании. Однако неясно, как другие жуки видят золотой цвет и отраженный свет. Многие мелкие млекопитающие не смогли бы отличить золотой цвет от красного, зеленого и желтого, но хищная птица, скорее всего, смогла бы хорошо различать эти цвета».