Не всё то золото, что блестит.
На фото — куколки южноамериканской бабочки Mechanitis polymnia, выглядящие так, словно они сделаны из золота. Но никаких золотых частиц в их покровах нет, а зеркальный блеск — вариант структурной окраски (Structural coloration), обусловленной не содержанием в кутикуле каких-либо пигментов, а особой микроструктурой прозрачного хитина, преломляющей и отражающей свет.
Mechanitis polymnia — вид бабочек из трибы итомины подсемейства данаид семейства нимфалид, весьма распространенный в Центральной и Южной Америке. Эти бабочки населяют в основном нарушенные антропогенным воздействием леса от Мексики до Боливии. Размеры имаго (взрослого насекомого) — 65–75 мм. «Золотой» куколкой могут похвастаться и другие южноамериканские итомины, например представители рода Tithorea — обитатели субтропических лиственных и вечнозеленых тропических лесов Южной Америки.
Бабочка Mechanitis polymnia ярко окрашена и ядовита. Фото с сайта flickr.com
«Золотые» и «серебряные» куколки имеют и представители трибы данаины того же подсемейства данаид — например, бабочки Euploea core, обитающие в лесах и на засушливых территориях от Южной Азии до Австралии. А на юге и юго-востоке Африки распространены бабочки Amauris ochlea, куколки которых имеют кокон с металлическим, серебряным блеском. Видимо, как раз из-за золотого блеска многих видов данаид куколки бабочек называют также хризалидами (англ. Chrysalis) — от лат. chrysalis из греч. χρυσός «золото» (впрочем, русский термин в энтомологии сейчас не употребляется). А куколка североамериканской бабочки данаиды монарх (Danaus plexippus) не полностью «металлическая», а с выпуклыми золотыми пятнышками. Впрочем, это тоже никакое не золото: золотой блеск пятен вызван игрой света на прозрачном хитине.
Пятнышки «золота» на куколке североамериканской бабочки данаиды монарх. Кутикула сначала зеленоватая, в конце метаморфоза — прозрачная. Фото © Marty Nevils Davis с сайта martydavisphotos.com
Изучение кутикулы куколок данаид E. core и A. ochlea под электронным микроскопом показало, что в ней последовательно чередуются плотные и прозрачные слои (до 250 пар). При этом толщина прозрачных слоев по направлению от внешнего края к внутреннему сначала увеличивается, а затем уменьшается. Толщина плотных слоев при этом остается постоянной по всей толщине кутикулы. Микроспектрофотометрия кутикул Amauris и Euplorea показала, что они имеют отражательную способность более 70% в широком диапазоне длин волн (от 550 до 800 нм и более), что и создает эффект зеркальной поверхности. Выяснилось, что кутикула толщиной 25 слоев отражает в желто-оранжевом спектре, что воспринимается глазом человека как золотой блеск, а от 40 слоев и выше — отражает весь видимый спектр света, создавая серебристый цвет куколки.
В процессе окукливания коконы данаид не сразу приобретают «металлический» цвет. На вторые-четвертые сутки после начала окукливания кутикула синяя или зеленоватая, и только потом становится «золотой» и «серебряной». За сутки до выхода из кокона имаго все эти цвета снова исчезают в обратном порядке. Если срезанная с кокона кутикула высыхает, ее металлический блеск быстро теряется и она становится полностью прозрачной. Такие изменения цвета кокона связаны с последовательным возникновением и разрушением микрослоев кутикулы.
Стадия куколки, характерная для всех насекомых с полным превращением, в том числе бабочек, весьма уязвима, в первую очередь из-за своей неподвижности. Пока нет окончательного ответа на вопрос, какие же выгоды приносит куколке столь необычная металлическая окраска. Конечно, есть и вероятность того, что «зеркальная» окраска может быть лишь побочным следствием формирования структуры кутикулы. Кутикула может выполнять роль низкочастотного фильтра, защищая куколку от средних и длинных волн солнечного спектра, но пропуская короткие волны, необходимые для развития. Кутикула также может являться хранилищем воды или растворов между слоями.
Однако есть и несколько предположений, каким образом металлическая окраска может облегчить жизнь бабочке на столь уязвимой стадии развития, защитив ее. Возможно, «зеркальная» поверхность маскирует куколку, отражая окружающие предметы и делая ее похожей на висящую каплю воды. Возможно, потенциальных хищников (птиц, ящериц, пауков и других) при приближении к «зеркальной» куколке может отпугнуть их собственное отражение или просто сам факт отраженного движения. Также есть предположение, что зеркальная поверхность позволяет куколке выглядеть «пустой», а хищнику, желающему полакомиться легкой добычей, кажется, что на ветке висит всего лишь высохшая кутикула мертвой куколки или сухой скрученный лист. Не исключено, что окраска куколки является предупреждающей, поскольку имаго и гусеницы данаид зачастую ядовиты.