Вид ос, известный как «бархатный муравей», имеет белый и ультра-черный окрас.
Каатинга — суровый сухой кустарник на северо-востоке Бразилии. На языке тупи, языке коренных народов, его название означает «белый лес», описывая засушливые травы, колючие деревья и бледную каменистую почву, которые доминируют в ландшафте.
Но по этой стране невероятной белизны, как это ни парадоксально, суетится одно из самых темных животных на Земле: вид бархатных муравьев, известный как Травматомутилла бифурка.
Благодаря своей пушистой внешности и отчетливым черно-белым отметинам насекомое «выглядит как волшебство», — рассказывает Катрине Миллер Винисиус Лопес, энтомолог из Федерального университета Триангуло Минейро в Бразилии. Нью-Йорк Таймс.
Так получилось, что бархатные муравьи, известные бразильцам как «муравьи-колдуны», на самом деле являются разновидностью ос, но бескрылые самки дали этим существам свое имя. И, согласно исследованию, проведенному Лопесом и опубликованному ранее в этом месяце в Журнал нанотехнологий BeilsteinУ бархатных муравьев есть еще одна претензия на славу: черные части тела самок обладают редкой окраской, известной как «ультрачерная», настолько темной, что поглощают почти весь видимый свет.
«Мы никогда не видели такого цвета у стрекоз, пчел или жуков, которых мы анализировали», — объясняет Райнер Гильермо-Феррейра, другой энтомолог из Федерального университета Триангуло Минейро, который сотрудничал с Лопесом в работе над статьей. Нью-Йорк Таймс.
В отличие от меланина, который делает животных, таких как вороны и черные пантеры, темными, исследователи отмечают, что ультрачерный цвет — это не просто вопрос пигментации. Вместо этого, пишут они в статье, эти цвета «формируются в природе за счет сложного расположения микроструктур» рядом с темными пигментами.
У самок бархатного муравья эти микроструктуры включают перекрывающиеся стопки пластинок или слоев ткани под густыми волосообразными щетинками. В сочетании с черным пигментом эти особенности экзоскелета насекомого «минимизируют отражательную способность и улучшают поглощение света», пишут исследователи. Видимый и ультрафиолетовый свет задерживается в слоях, и менее 1 процента может выйти наружу.
Дакота Маккой, биолог-эволюционист из Чикагского университета, не участвовавшая в исследовании, хвалит использование исследователями нескольких методов электронной микроскопии, «чтобы попытаться понять, в чем заключалась вся эта история», по словам Нью-Йорк Таймс.
Демонстрация спаривания самца великолепной райской птицы демонстрирует его ультра-черные перья.
Этот тип исследований является передовым, поскольку ультрачерная окраска встречается в животном мире крайне редко. Травматомутилла бифурка является первым известным ультра-черным членом Перепончатокрылые отряд, включающий более 150 000 видов муравьев, ос, пилильщиков и пчел. Наряду с некоторыми бабочками, это одно из немногих ультрачерных насекомых.
Хотя эта черта встречается редко, преимущества для животных, которые ею обладают, весьма разнообразны. Согласно исследованию 2019 года, для пауков-павлинов и райских птиц глубокая темнота может подчеркнуть их яркие другие цвета и помочь им выделиться среди потенциальных партнеров. Для глубоководных рыб, таких как клыказуб, ультрачерный цвет служит «эволюционной тактикой, которая дает некоторым рыбам плащ-невидимку», написала Кортни Секстон для Смитсоновский институт журнал в 2020 году. Что касается гадюк, исследование 2013 года показывает, что интенсивная окраска может помочь змеям регулировать свою температуру.
В случае с самками бархатных муравьев малодоступные данные о брачных предпочтениях их вида позволяют предположить, что ультра-черный оттенок не связан с привлечением самцов. И хотя это могло сыграть роль в защите ос от ультрафиолета, команда не смогла этого доказать.
Вместо этого исследователи предполагают, что ультра-черный цвет ос связан с защитой от хищников. Согласно статье, бархатные муравьи уже известны как «неразрушимые насекомые» из-за их болезненных укусов, яда и твердого экзоскелета. Их темный цвет может служить предупреждением для потенциальных хищников.
Некоторые исследователи рассматривают эти естественные преимущества ультра-черного цвета у животных как основу для создания искусственных материалов. Ультра-черные крылья бабочки, например, намекают на возможность создания чрезвычайно легкого и поглощающего материала, который можно было бы использовать для использования солнечной энергии, оттачивания прецизионных телескопов для обнаружения слабейшего света, распространяющегося в космосе, или для создания камуфляжного покрытия для военных кораблей.
«Число самых черных чернокожих должно постоянно улучшаться», — сказал Натали Энджер о Нью-Йорк Таймс в 2019 году.
Ученые также ищут аналог ультра-черного цвета: ультра-белый, цвет, который отражает до 97,9 процентов солнечного света. Поскольку изменение климата приводит к повышению температуры по всему миру, специально разработанная ультрабелая краска может помочь охлаждать самолеты, автомобили и космические корабли, не полагаясь на кондиционирование воздуха.
Тем не менее, у исследователей остается много вопросов о том, как и почему такие экстремальные образцы окраски возникают в дикой природе. Например, почему самцы бархатных муравьев не имеют ультра-черной пигментации и вместо этого отражают свет гораздо быстрее, чем самки? Какое давление окружающей среды ответственно за разделение эволюции бархатных муравьев по этим направлениям?
Но, как отмечает Гильермо-Феррейра Нью-Йорк ТаймсЭти осы-обитатели Каатинга обладают богатым исследовательским потенциалом. «Каждый раз, когда мы изучаем бархатных муравьев, они дают нам какой-то новый интересный результат».
