Оказалось, что узоры на крыльях бабочек создают оптические иллюзии, которые мешают хищникам правильно определять направление и скорость их полёта
Бабочки способны обманывать зрение хищников благодаря необычному сочетанию рисунка крыльев и движений во время полёта. К такому выводу пришли исследователи из Эксетерского и Эссекского университетов в Великобритании, передает Astana TV со ссылкой на Nature.
Открытие помогло объяснить давнюю загадку: почему бабочки с яркими и хорошо заметными крыльями нередко успешно избегают нападений птиц.
Яркие узоры на крыльях оказались способом защиты
Долгое время учёные пытались понять, какую роль играют контрастные полосы, пятна и другие рисунки на крыльях бабочек.
Обычно считается, что животным помогает выживать маскировочная окраска, позволяющая оставаться незаметными для хищников. Однако у многих бабочек крылья, наоборот, окрашены в яркие цвета.
Исследователи выяснили, что такая окраска может выполнять совершенно другую функцию.
При взмахах крыльями контрастные узоры создают ложные сигналы движения. В результате хищнику становится сложнее определить, куда именно летит бабочка и с какой скоростью она перемещается.
Подобный зрительный эффект известен как иллюзия движения.
Например, отдельные полосы могут создавать впечатление, что объект движется вниз, хотя на самом деле он поднимается.
Бабочек снимали на камеры со скоростью более тысячи кадров в секунду
Чтобы разобраться в механизме необычной защиты, учёные использовали высокоскоростные камеры.
Они записывали взлёт бабочек со скоростью более 1 000 кадров в секунду, после чего анализировали движение крыльев с помощью компьютерных моделей, учитывающих особенности зрения птиц.
Исследование показало, что во время полёта крылья постоянно меняют форму и положение.
При движении вверх они сближаются, а при движении вниз расходятся. Вместе с ними меняется расположение полос и пятен.
В результате возникает зрительная иллюзия, которая может заставить хищника ошибиться при нападении.
По словам исследователя Джолиона Тросчанко из Эксетерского университета, при первом анализе замедленной видеозаписи компьютерная модель показывала движение вниз, хотя бабочка на самом деле поднималась.
Сначала учёный предположил ошибку в расчётах, однако впоследствии выяснилось, что именно такое расхождение и может помогать насекомым спасаться от хищников.
Эксперимент с добровольцами подтвердил результаты
Для проверки гипотезы исследователи провели необычный эксперимент.
Сто добровольцев попытались поймать виртуальных бабочек на сенсорном экране. Участникам демонстрировали изображения движущихся насекомых с различными узорами на крыльях.
Всего было проведено 3 тысячи виртуальных попыток поимки.
Оказалось, что бабочки с рисунками, создающими более сильные оптические иллюзии, чаще заставляли участников ошибаться с направлением удара.
Добровольцы нередко нажимали на экран позади движущейся бабочки, неправильно оценивая её положение.
Таким образом, эксперимент подтвердил результаты компьютерного моделирования.
Учёные изучили почти 400 видов бабочек
Исследователи также проанализировали 757 вариантов формы и рисунка крыльев у 397 видов европейских бабочек.
Выяснилось, что способность создавать зрительные иллюзии встречается у разных представителей этих насекомых.
Особенно заметный эффект был связан с контрастными вертикальными полосами, отдельными поперечными элементами рисунка и хвостовидными выступами задних крыльев.
Кроме того, специалисты использовали компьютерную эволюционную модель, в которой проверили более 50 тысяч вариантов узоров.
В процессе отбора наиболее эффективных рисунков система самостоятельно пришла к сочетаниям, напоминающим настоящую окраску бабочек.
Это позволило предположить, что подобные узоры могли формироваться в ходе эволюции как способ защиты от нападений.
Открытие может помочь понять поведение других животных
Авторы исследования считают, что выявленный механизм может встречаться не только у бабочек.
Ранее учёные предполагали, что полосы зебр и некоторых змей также способны затруднять визуальное отслеживание движения. Однако убедительных экспериментальных подтверждений этой гипотезы долгое время не хватало.
Новое исследование даёт дополнительные основания изучать подобные эффекты у других животных.
В частности, оптические иллюзии могут возникать при движении крыльев птиц, хвостов ящериц и рыб.
При этом специалисты подчёркивают, что необходимы дальнейшие исследования с учётом разных ракурсов, условий освещения и особенностей зрения хищников.
Открытие показывает, что яркая окраска животных не всегда предназначена для привлечения внимания или маскировки. В некоторых случаях рисунок тела может работать как динамическая защита, изменяя восприятие движения и снижая точность нападения хищников.