Нужны ли бабочке чешуйки на крыльях?
Сегодня я хочу обсудить один из более глубоких аргументов против теории "случайной естественной эволюции", который на первый взгляд не очевиден, но при внимательном рассмотрении заставляет серьезно задуматься.
Речь пойдёт о существовании таких насекомых, как бабочки. Точнее, об их крыльях.
Никто не будет отрицать, что бабочки имеют оригинальные крылья. Которые, во-первых, имеют большую площадь. Площадь поверхности крыльев бабочки нередко в несколько раз превышает площадь крыльев других летающих насекомых. В том числе, даже тех, которые летают гораздо лучше самих бабочек (гораздо быстрее и маневреннее):
Отношение общей площади крыльев к размеру тела бабочки может во много раз превышать такое соотношение даже у самых лучших летунов среди насекомых - стрекоз и мух (здесь изображена муха журчалка).
Несомненно, бывают очень хорошо летающие бабочки (хотя имеются и плохо летающие, и даже совсем нелетающие). Но даже самые хорошие летуны среди бабочек (из тех, которые используют особый "бабочкин" тип полёта) серьезно уступают в его эффективности многим другим насекомым. В первую очередь это относится к быстрым видам стрекоз и мух, которые обладают совершенным полётом (очень быстрым и маневренным). А также к значительному числу перепончатокрылых. По сравнению с этими насекомыми даже отлично летающие бабочки-парусники, хотя и не кажутся (наверное) неуклюжими, но летают весьма медленно и не маневренно. Что уж говорить о менее хороших летунах. Например, о полёте какой-нибудь белянки (например, горошковой беляночки, которая хотя и принадлежит к семейству белянок, но обладает медленным полётом даже в сравнении с другими белянками). Или о полёте какой-нибудь тяжелой совки.
Вообще, очень много самых разных насекомых летают ничуть не хуже подавляющего большинства бабочек. Вот так, например, взлетает мантиспид (насекомое из отряда сетчатокрылые). Как видим, он легко взлетает и исчезает из вида (ccылка на видеозапись).
А вот так летают златоглазки (тоже насекомые из отряда сетчатокрылые) - (ссылка на видеозапись). Очевидно, что златоглазки летают ничуть не хуже значительного числа бабочек.
А вот так летает саранча (которая способна перемещаться за день на расстояние до 130 км) - (ссылка на видеозапись).
В общем, если бы мы решили провести конкурс лучших летунов среди насекомых, то даже самые хорошо летающие бабочки с порхающим полётом (то есть, за исключением специфического семейства бражников) не попали бы даже в число призёров.
Зато бабочки обладают таким типом полёта, который позволяет хорошо рассмотреть их во время полёта. И полюбоваться красивым (или просто оригинальным) узором её крыльев.
Итак, возможный вопрос. Каковы причины подобной внешности бабочки?
Это просто результат случайной эволюции? То есть, "просто так случайно получилось в ходе эволюции, что бабочки получились такими?"
Или же, наоборот, так и было задумано? С целью создания максимального разнообразия форм живой природы. Несмотря на то, что и сам дизайн бабочки, и манера её полёта отнюдь не являются наилучшим решением, если рассматривать их только с точки зрения биологической эффективности.
Например, зачем бабочкам нужна такая площадь крыльев, если известно, что задние крылья бабочкам почти не нужны? (или мало нужны). Соответствующие исследования показали, что даже если вообще удалить бабочке задние крылья, она отнюдь не теряет способность летать. Бабочка всё еще летает, причем настолько успешно, что иногда на глаз просто не видно разницу между её полётом, и полётом бабочки с неповрежденными крыльями. Только с помощью специальной аппаратуры удалось установить, что бабочка с полностью удаленными крыльями всё-таки теряет определенную долю эффективности полёта.
Привожу цитату из собственной книги:
…Соответствующие исследования показали, что у бабочек во время полёта вся основная нагрузка ложится на передние крылья (Jantzen & Eisner, 2008). Авторы этого исследования практически полностью удалили задние крылья 56 видам дневных и ночных бабочек (из разных семейств) таким образом, как это показано на рисунке 87:
И потом с удивлением пронаблюдали, как все без исключения бабочки, претерпевшие подобную операцию, отнюдь не потеряли способность летать, а спокойно улетели от своих «мучителей». Причём казалось, что ни время, проводимое в полёте, ни способность бабочки поддерживать высоту, не претерпели изменений от проделанной операции по практически полному удалению задних крыльев (Jantzen & Eisner, 2008).
И это несмотря на то, что задние крылья бабочек составляют примерно половину от общей поверхности их крыльев, следовательно, обрезая задние крылья, исследователи лишали бабочек примерно половины общей площади, казалось бы, необходимой им для полёта. Тем не менее, удивленно наблюдая за улетавшими от них бабочками, авторы отметили лишь следующее (Jantzen & Eisner, 2008):
«Общее заключение, которое мы получили из этих наблюдений, было то, что без задних крыльев все эти чешуекрылые, казалось, летели медленнее».
Тогда авторы решили «плотно» поизучать два конкретных вида бабочек - непарного шелкопряда и репницу. Они засняли полёты этих бабочек на камеру (с задними крыльями и без задних крыльев). И уже путем измерений, снятых с этих видеозаписей (и соответствующих математических расчетов) вычислили, что если удалить бабочке задние крылья практически полностью (см. рисунок), то разные показатели эффективности полёта репницы (её общая скорость, ускорение в прямом полете и на поворотах) снижается на 25-32%. У непарного шелкопряда снижение этих показателей составило 22-45%. При этом траектория полета бабочки практически не изменялась."
Таким образом, даже если бабочку лишить почти половины всей общей поверхности её крыльев, то в удачном случае она может потерять только 22-25% общей эффективности полёта. Поскольку сама операция по удалению крыльев связана с риском попутных травм, то при условии полного отсутствия травм, не исключена возможность, что снижение эффективности полёта без задних крыльев будет даже еще меньше.
В общем, крылья бабочек действительно вызывают вопрос, зачем они такие нужны. Если насекомые, которые летают существенно лучше, не имеют таких больших крыльев. Например, многие мухи. Или бражники. Бражники - это тоже бабочки. Но они являются лучшими летунами среди бабочек. И они то как раз обладают крыльями с существенно меньшей поверхностью, чем у других бабочек:
Слева - горошковая беляночка. Имеет очень большую площадь крыльев по сравнению с телом. Тем не менее, горошковая беляночка летает медленно и довольно тяжело (даже по сравнению с другими белянками). По центру - олеандровый бражник. Пропорционально, площадь его крыльев гораздо меньше, чем у горошковой беляночки, но эта крупная бабочка является превосходным (скоростным) летуном. Справа - еще один представитель семейства бражников - шмелевидка. Превосходный летун, очень маневренный и быстрый. Относительная площадь его крыльев тоже гораздо меньше, чем у горошковой беляночки.
Второй интересной особенностью бабочек является то, что их крылья покрыты сплошным слоем микроскопических чешуек, наподобие черепицы:
Чешуйки разных бабочек под малым и большим увеличением.
При этом биологическая польза самих чешуек не очевидна. Во-первых, чешуйки дают заметную прибавку к общей массе бабочки (почти 10% дополнительной массы в исследованном случае). Во-вторых, чешуйки часто раскрашены разными цветами. Что приводит к разнообразным узорам на крыльях. Узоры могут иметь защитный характер, но в огромном числе случаев, наоборот, являются яркими и демаскирующими (хотя сами бабочки могут быть съедобными и при этом никому не подражают).
Хотя при полном отсутствии чешуек крылья становятся практически прозрачными, что радикально снижает заметность. Причем на любом фоне:
Здесь в фотошопе прозрачность крыльев просто установлена на 90% от исходной. При этом цвет тела оставлен вообще без изменений. Это автоматически приводит к резкому снижению заметности такой бабочки.
Таким образом (еще раз) биологическая польза от чешуек является совсем не очевидной. Тем не менее, чешуйки на крыльях бабочек являются отличительной чертой целого отряда насекомых - они покрывают крылья подавляющего большинства представителей этой группы.
Другие предположения о возможной роли чешуек:
1. Чешуйки выполняют терморегулирующую функцию.
2. Чешуйки снижают шум крыльев, что может быть важно для защиты от летучих мышей.
3. Чешуйки снижают риск попадания в ловчие сети пауков.
Из этих объяснений самое забавное первое. Объяснение про «терморегуляцию» обычно озвучивается в тех случаях, когда биологическую роль того или иного признака вообще никак объяснить не получается. Наиболее забавные примеры - это объяснение слоновьих ушей «терморегулирующей функцией». Или объяснение огромных ушей у многих видов грызунов. В то время как на самом деле, в случае слонов вообще всё тело может выполнять терморегулирующую функцию (поскольку почти не имеет шерсти). Более того, возможность терморегуляции у слонов через разные части тела (а не только через уши) была прямо установлена в исследованиях:
Рисунок 4 из работы (Weissenbock et al., 2010). Хорошо видны горячие «тепловые окна» на самых разных участках тела слона. Кроме того, хорошо видно, что уши слона могут задействоваться в качестве тепловых окон отдельными участками.
Таким образом, уши слонов хотя и осуществляют терморегулирующие функции, но используются, скорее, в качестве «тонкой настройки».
Еще более забавны отсылки к терморегуляции для мелких пустынных грызунов, которые еще и ведут ночной образ жизни. На самом деле, ночью в пустыне для мелких животных существует, скорее, опасность переохлаждения, чем перегрева:
Рисунок: Слева - четырехпалый тушканчик (Allactaga tetradactyla). Внизу - ареал его обитания. Справа - египетский тушканчик (Jaculus jaculus). Внизу - ареал его обитания.
Итак, мы видим двух тушканчиков, с ушами радикально разных размеров. При этом оба представленных вида живут, практически, в одних и тех же местообитаниях. И экологически они тоже весьма близки: оба вида ведут ночной образ жизни, питаются преимущественно растительной пищей и т.п. Однако у одного вида уши огромные, а у другого - вполне обычного размера. Остаётся только удивляться, каким образом неисповедимый естественный отбор привел к столь разным результатам в совершенно сходных условиях.
Вторая и третья функции чешуек (из озвученного выше списка) вполне возможны. Более того, снижение риска попадания в паутину для бабочек с чешуйками было подтверждено в отдельных научных исследованиях. Тем не менее, эти функции имеют характер слишком частных приспособлений, чтобы объяснить, почему у 150 тысяч видов насекомых (принадлежащих к строго определенной таксономической группе), имеются подобные чешуйки, в то время как в других группах насекомых - не имеются.
В связи с этим, периодически высказывается предположение, что чешуйки на крыльях каким-то образом помогают бабочкам летать. К сожалению, нередко это предположение высказывается в категоричной (некорректной) форме, в качестве «городской легенды». Просто утверждается, что «без пыльцы бабочка летать не может». В качестве характерного примера можно привести вот эту цитату, в которой прямо утверждается (без каких-либо сомнений), что если у бабочки стереть «пыльцу», то она уже не может летать:
На самом деле, если бабочке удалять чешуйки аккуратно, то и с полностью удаленными чешуйками бабочка спокойно летает. Нередко даже не видно разницы между полётом бабочки с чешуйками и без. В связи с этим удивительно, почему в обществе столь распространено заблуждение, будто бы "бабочка не может летать без чешуек".
Впрочем, может быть, это заблуждение возникло не на пустом месте. Дело в том, что бабочки являются очень мелкими (и соответственно, нежными) животными. Вероятность травмировать бабочку во время удаления чешуек весьма высока. В этот момент её можно травмировать так, что после этого она уже вообще никуда не полетит. Хоть с чешуйками, хоть без. Возможно, заблуждение, что если бабочку лишить чешуек, то "она не сможет полететь", возникло на основании неудачных операций по удалению чешуек, проделанных любопытными гражданами.
Интересно, что в природе всё-таки существуют примерно полторы тысячи видов бабочек с малым числом чешуек на крыльях. Из-за чего значительная часть крыльев у таких видов выглядит прозрачной. Хотя этих видов около полутора тысяч, на фоне общего числа всех видов бабочек (150 тысяч видов) их доля является очень небольшой. Не более 1%.
Тем не менее, такие бабочки ценны в том плане, что позволяют оценить, насколько на самом деле бабочкам "нужны" чешуйки для полета. Потому что практически все виды бабочек без чешуек - прекрасные летуны. Которые даже в самых "медленных" вариантах летают ничуть не хуже любых других хорошо летающих бабочек с чешуйками на крыльях. А во многих случаях - гораздо лучше их.
Вот, например, видеозапись со "стеклянной бабочкой" (ссылка на видеозапись).
Эта бабочка особо ценна тем, что и форма её крыльев, и даже манера полёта - всё это у неё является таким же, как и у других дневных бабочек с порхающим полётом. Тем не менее, на видеозаписи хорошо видно, что почти полностью прозрачные крылья (без чешуек) совершенно не снижают лётные характеристики этой бабочки (хотя бы сколько-нибудь заметным образом). Более того, конкретно эта бабочка известна тем, что способна осуществлять долгие миграции.
Другая, самая обширная группа бабочек без чешуек, принадлежит к семейству бабочек-стеклянниц (более 1300 видов). Эти бабочки тоже летают хорошо. Во всяком случае, ничуть не хуже других хорошо летающих бабочек с чешуйками на крыльях. В качестве наглядного пособия привожу соответствующую видеозапись, где показаны полёты целого ряда разных видов бабочек-стеклянниц. У бабочек-стеклянниц полёт уже другого типа. И соотношение поверхности крыльев к размеру тела тоже значительно ниже, чем у большого числа порхающих бабочек. В этом плане бабочки-стеклянницы приближаются, скорее, к перепончатокрылым. Тем не менее, полёт ничуть не менее эффективный. Чтобы в этом убедиться, достаточно посмотреть видеозапись (ссылка на видеозапись).
Ну и наконец, существует еще одна группа бабочек с преимущественно прозрачными крыльями (без чешуек). Это знаменитые шмелевидки (около 20 видов). При выходе из куколки у этих бабочек крылья полностью покрыты чешуйками. Но у значительного числа видов они отпадают после первого же полёта. И далее эти бабочки летают уже с прозрачными крыльями.
Шмелевидки принадлежат к семейству бражников. То есть, именно к той группе, которая демонстрирует наилучший полёт среди бабочек. Бражники (и шмелевидки в их числе) заметно опережают других бабочек практически по всем важнейшим показателям полёта. Особенно по скорости и маневренности. Поскольку бражники (и шмелевидки в их числе) способны легко зависать в воздухе, а также мгновенно перемещаться вверх, вниз и даже назад, их с полным правом можно назвать "колибри" в мире бабочек. Хотя следует отметить, что по маневренности полёта эти лучшие летуны среди бабочек всё же уступают многим стрекозам и мухам (еще более превосходным летунам).
На всякий случай, вот короткая видеозапись полёта шмелевидки с прозрачными крыльями (ссылка на видеозапись).
Итак, еще раз. Бабочек с отсутствующими чешуйками на крыльях сравнительно немного видов (не более 1% от общего числа всех бабочек). Но они важны, поскольку наглядно показывают на примере самих же бабочек, что и чешуйки на крыльях бабочки, и даже форма крыла и "бабочкина" манера полёта - это не только биологически не обязательные признаки, но они даже не являются лучшим инженерным решением. Поэтому строгое наличие чешуек на крыльях огромной группы животных (более 150 тысяч видов) представляется весьма странным в рамках представлений о случайной эволюции. Поскольку никаких особых преимуществ ни чешуйки на крыльях, ни форма крыльев бабочки, ни манера её полёта не дают, то остаётся без ответа вопрос, почему у такого огромного числа видов почти отсутствует разнообразие по этим признакам. Похоже, что эволюция в данном случае является отнюдь не случайной. А чешуйки на крыльях вообще являются исключительно навязчивым мотивом в этой биологической группе. В то время как какие-то чисто биологические причины, объясняющие столь строгую приверженность огромного числа видов именно к этому типа дизайна внешности - в рамках теории эволюции найти не удаётся.
И уж совсем странным становится факт конвергенции этого дизайна внешности. Уже в другой, совершенно независимой группе насекомых - семействе каллиграмматид (отряд сетчатокрылые). Эти насекомые (так называемые "бабочки юрского периода") почти полностью копируют общий дизайн внешности бабочек. По причине, которую современная теория эволюции убедительно объяснить не может.
Собственно, на этом можно было бы закончить.
Но существует еще один вопрос, хотя и не критически важный, но интересный. Насколько нужны чешуйки на крыльях тем видам бабочек, которые уже имеют эти чешуйки? По этому поводу в биологии долгое время существовала почти полная неопределенность. С одной стороны, тот факт, что даже полностью лишенные чешуек бабочки продолжают нормально летать, кажется, говорит в пользу того, что чешуйки на крыльях бабочкам не нужны. Во всяком случае, для полёта. Но с другой стороны, не исключена возможность, что чешуйки всё-таки помогают бабочкам летать хотя бы в какой-то мере (пусть и незначительной).
К сожалению, надежные исследования на эту тему трудно провести. Потому что даже самое аккуратное снятие чешуек с крыльев живой бабочки неизбежно приводит к риску (хотя бы небольшого) травмирования бабочки. Поэтому даже в том случае, если бы бабочки показали некоторое снижение эффективности полёта после удаления чешуек, вывод о важности этих чешуек для полёта еще делать нельзя, потому что то же самое снижение эффективности полёта может быть вызвано другими причинами - попутными травмами у бабочки.
Давайте представим, что какие-нибудь инопланетяне решили исследовать вопрос, влияют ли волосы на теле человека на эффективность его бега? И чтобы выяснить этот вопрос, инопланетяне поймали группу мужчин. После этого инопланетяне в жесткой форме (серьезно придавив мужчин к субстрату) соскоблили с их тела все волосы.
Мужчин, которые при этом получили явные травмы, например, переломы рук или ног - инопланетяне забраковали. Эти мужчины дальше не участвовали в исследованиях. В то время как остальных мужчин инопланетяне протестировали на их способность эффективно бегать с удаленными волосами на теле. Невзирая на вполне возможные растяжения связок, вывихи или еще какие-нибудь другие травмы.
И допустим, получилось, что у мужчин, в среднем, снизилась эффективность их бега примерно на 32.2%. Следует ли отсюда, что волосы на теле мужчин действительно помогают им бегать?
Правильный ответ - нет. Не следует. Потому что высока вероятность попутного травмирования. Особенно подозрительно этот вывод (о влиянии волос на бег) будет выглядеть в том случае, если в исследовании получится сильный разброс результатов. Например, если получится, что один мужчина с удалёнными волосами стал бегать на 50% хуже, в то время как другой мужчина (тоже с полностью удалёнными волосами) стал бегать хуже лишь на 3%. Очевидно, что в таком случае нам придётся сделать вывод не о "необходимости волос для бега", а наоборот, об их ненужности для бега. Потому что как минимум один (из полностью ободранных) мужчин почти не снизил эффективность своих беговых способностей. А это значит, что волосы для бега ему практически не нужны. Ну а то, что другой мужчина после удаления волос стал бегать на 50% хуже, то тут придётся сделать вывод, что этого мужчину лишали волос на теле слишком энергично, и по всёй вероятности, попутно травмировали.
Я совсем неслучайно сейчас подробно описал этот пример. А по той причине, что сравнительно недавно (в 2017 году) было опубликовано точно такое же исследование, с точно такой же методикой, и с точно такими же (получившимися) результатами. Только в этом исследовании удаляли не волосы у мужчин, а чешуйки на крыльях бабочек.
Методика этого исследования:
1. Всего исследовалось 11 бабочек, принадлежащих к очень хорошо летающему виду данаида-монарх (Danaus plexipus), знаменитому своими дальними миграциями. Конечно, не в одной попытке, а в нескольких независимых случаях взлёта (с соответствующей видеозаписью на высокоэффективные видеокамеры). Между испытаниями бабочкам давали отдохнуть в течение целого дня при прохладной температуре.
2. После нескольких измерений лётных возможностей бабочек с нетронутыми чешуйками на крыльях, затем у этих же бабочек чешуйки полностью удалялись. И далее в исследованиях участвовали бабочки, лишенные чешуек полностью. Чешуйки c крыльев бабочек удалялись вот таким образом:
Авторы работы пишут, что если бабочка во время процедуры удаления чешуек получала явные повреждения, например, если у неё отрывалась часть крыла или ломалась жилка, то эта бабочка забраковывалась, и в дальнейших исследованиях участия не принимала. Остальные бабочки (не получившие явных повреждений) продолжали участвовать в исследованиях (после отдыха).
Результаты исследования:
1. После удаления всех чешуек, масса бабочек снизилась примерно на 9.5%. То есть, оказалось, что чешуйки на крыльях имеют весьма серьезный вес, доходящий почти до 10% общего веса бабочки.
2. Все лишенные чешуек бабочки сохранили способность летать (тестировалась эффективность самостоятельного взлёта).
3. Эффективность взлёта снизилась у всех тестировавшихся бабочек. Но при этом выявился очень большой разброс результатов. Например, в наиболее тяжелом случае эффективность взлёта (бабочки под номером 6) снизилась на целых 75.7%. В то время как в наименее тяжелом случае (бабочка под номером 3), эффективность взлётных качеств после полного удаления чешуек снизилась на очень незначительную величину, составившую всего лишь 3.6%:
4. Другие бабочки продемонстрировали разные величины снижения эффективности взлёта. От относительно серьезных величин снижения (в пределах 40-53%), до сравнительно небольшого снижения эффективности, находящегося в диапазоне 18-20%. Среднее снижение эффективности взлётных качеств после удаления всех чешуек на крыльях составило 32.2% (в среднем для всех бабочек):
Исходя их этого результата, авторы сделали вывод, что чешуйки на крыльях бабочек всё-таки помогают им взлетать в некоторой мере.
Обсуждение результатов:
Прежде всего необходимо отметить, что вывод авторов статьи - совершенно некорректен. Потому что делать выводы на основании "среднего снижения" в данном случае не просто некорректно, а абсолютно некорректно. Это в прямом смысле слова, всё равно что измерять "среднюю температуру по больнице". Если в больнице в инфекционном отделении лежит человек с температурой 40.6 С, а в морге в это время остывает уже умерший пациент с температурой 32.6 С , то из этого факта отнюдь не следует, что "в среднем по больнице у этих людей нормальная температура". Хотя средняя температура этих людей действительно составляет нормальные 36.6 С.
Точно так же, если одна бабочка после удаления чешуек снизила свои летные способности на целых 75.7%, в то время как другая бабочка (после такого же удаления всех чешуек) снизила свои лётные качества всего на 3.6% - в этом случае, выводить "среднее снижение эффективности взлёта" просто не имеет смысла. А приходится сделать вывод, что при удачном стечении обстоятельств (проведении операции по удалению чешуек в наименее травмирующем варианте) эффективность лётных качеств бабочки практически не изменяется:
Можно было бы попытаться объяснить некоторое снижение эффективности взлёта еще и другими причинами. Например, заметным изменением веса бабочек. Но в этом случае всё равно остаётся непонятным, почему бабочка под номером 3 почти не снизила эффективность своих лётных качеств. Если причина снижения эффективности имеет объективный физический характер, тогда эта причина просто обязана была повлиять и на эффективность полёта этой бабочки тоже. Однако не повлияла. Отсюда следует, что причина, скорее всего, именно в том, что разные бабочки получают травмы разной степени тяжести во время манипуляций с ними. А не в чем-то другом.
Не менее показателен и другой результат. Дело в том, что сами по себе разные бабочки показали очень разную эффективность взлёта. Эффективность взлёта одной бабочки могла в несколько раз превышать эффективность других бабочек. Поэтому если сравнивать эффективность взлёта разных бабочек, то две самые эффективные бабочки даже после удаления всех чешуек на крыльях всё равно продемонстрировали эффективность взлётных качеств существенно более высокую, чем другие бабочки с исходными чешуйками (в среднем превысив их показатели примерно на 30%):
Эффективность полёта двух самых эффективных "обесчешуенных" бабочек (бабочки с номерами 8 и 9, черный цвет на графике) в сравнении с другими бабочками с нетронутыми чешуйками (рыжий цвет на графике). Видно, что даже без чешуек на крыльях, эти две бабочки показали заметно лучшие результаты, чем большинство других бабочек с чешуйками на крыльях.
Понятно, что этот результат тоже вполне наглядно демонстрирует, насколько на самом деле "необходимы" бабочкам чешуйки для полёта.
Несмотря на то, что авторы озвученного исследования сделали совершенно некорректный вывод (о том, что чешуйки помогают летать, в то время как они практически не помогают летать), тем не менее, экспериментальная часть исследования авторов является чрезвычайно актуальной. В первую очередь потому, что авторам повезло - одна из бабочек во время процедуры удаления чешуек, видимо, почти не получила повреждений. И поэтому наглядно показала, что удаление даже всех чешуек почти не сказывается на эффективности полёта. Другим бабочкам повезло уже меньше, хотя некоторым из них тоже повезло больше, чем другим. После операции, более удачливые бабочки продемонстрировали снижение эффективности полёта всего на 18-20%.
Тем не менее, разницу в 18-20% эффективности взлета вполне можно было бы посчитать "помощью в полёте". Но (еще раз) исследователям просто повезло. Бабочка под номером три показала, что даже разница в 20% - это не реальное различие, а почти наверняка - просто следствие травмирования бабочки.
Это исследование особенно актуально еще и потому, что более ранние исследования на эту тему тоже крайне бедны. Только в одном исследовании, проведенном еще в 1967 году, автор попытался оценить роль чешуек для полёта, тестируя мертвые образцы в аэродинамической трубе. У него получилось, что чешуйки добавляют примерно 15% к эффективности. Понятно, что это очень незначительный эффект, и (соответственно) ненадежный результат. В другом исследовании авторы исследовали "числа Рейнольдса" для крыльев бабочек. Они обнаружили возникновение неких "вихрей". Однако у авторов этого исследования уже совсем не получилось связать эффективность полёта и чешуйки на крыльях хотя бы каким-то образом. Собственно, на сегодняшний день, это все имеющиеся результаты.
Таким образом, уже озвученный выше общий вывод можно дополнить следующей информацией - даже у тех бабочек, которые имеют чешуйки на крыльях, их положительная роль для полёта либо совсем отсутствует, либо почти отсутствует.
Речь пойдёт о существовании таких насекомых, как бабочки. Точнее, об их крыльях.
Никто не будет отрицать, что бабочки имеют оригинальные крылья. Которые, во-первых, имеют большую площадь. Площадь поверхности крыльев бабочки нередко в несколько раз превышает площадь крыльев других летающих насекомых. В том числе, даже тех, которые летают гораздо лучше самих бабочек (гораздо быстрее и маневреннее):
Отношение общей площади крыльев к размеру тела бабочки может во много раз превышать такое соотношение даже у самых лучших летунов среди насекомых - стрекоз и мух (здесь изображена муха журчалка).
Несомненно, бывают очень хорошо летающие бабочки (хотя имеются и плохо летающие, и даже совсем нелетающие). Но даже самые хорошие летуны среди бабочек (из тех, которые используют особый "бабочкин" тип полёта) серьезно уступают в его эффективности многим другим насекомым. В первую очередь это относится к быстрым видам стрекоз и мух, которые обладают совершенным полётом (очень быстрым и маневренным). А также к значительному числу перепончатокрылых. По сравнению с этими насекомыми даже отлично летающие бабочки-парусники, хотя и не кажутся (наверное) неуклюжими, но летают весьма медленно и не маневренно. Что уж говорить о менее хороших летунах. Например, о полёте какой-нибудь белянки (например, горошковой беляночки, которая хотя и принадлежит к семейству белянок, но обладает медленным полётом даже в сравнении с другими белянками). Или о полёте какой-нибудь тяжелой совки.
Вообще, очень много самых разных насекомых летают ничуть не хуже подавляющего большинства бабочек. Вот так, например, взлетает мантиспид (насекомое из отряда сетчатокрылые). Как видим, он легко взлетает и исчезает из вида (ccылка на видеозапись).
А вот так летают златоглазки (тоже насекомые из отряда сетчатокрылые) - (ссылка на видеозапись). Очевидно, что златоглазки летают ничуть не хуже значительного числа бабочек.
А вот так летает саранча (которая способна перемещаться за день на расстояние до 130 км) - (ссылка на видеозапись).
В общем, если бы мы решили провести конкурс лучших летунов среди насекомых, то даже самые хорошо летающие бабочки с порхающим полётом (то есть, за исключением специфического семейства бражников) не попали бы даже в число призёров.
Зато бабочки обладают таким типом полёта, который позволяет хорошо рассмотреть их во время полёта. И полюбоваться красивым (или просто оригинальным) узором её крыльев.
Итак, возможный вопрос. Каковы причины подобной внешности бабочки?
Это просто результат случайной эволюции? То есть, "просто так случайно получилось в ходе эволюции, что бабочки получились такими?"
Или же, наоборот, так и было задумано? С целью создания максимального разнообразия форм живой природы. Несмотря на то, что и сам дизайн бабочки, и манера её полёта отнюдь не являются наилучшим решением, если рассматривать их только с точки зрения биологической эффективности.
Например, зачем бабочкам нужна такая площадь крыльев, если известно, что задние крылья бабочкам почти не нужны? (или мало нужны). Соответствующие исследования показали, что даже если вообще удалить бабочке задние крылья, она отнюдь не теряет способность летать. Бабочка всё еще летает, причем настолько успешно, что иногда на глаз просто не видно разницу между её полётом, и полётом бабочки с неповрежденными крыльями. Только с помощью специальной аппаратуры удалось установить, что бабочка с полностью удаленными крыльями всё-таки теряет определенную долю эффективности полёта.
Привожу цитату из собственной книги:
…Соответствующие исследования показали, что у бабочек во время полёта вся основная нагрузка ложится на передние крылья (Jantzen & Eisner, 2008). Авторы этого исследования практически полностью удалили задние крылья 56 видам дневных и ночных бабочек (из разных семейств) таким образом, как это показано на рисунке 87:
И потом с удивлением пронаблюдали, как все без исключения бабочки, претерпевшие подобную операцию, отнюдь не потеряли способность летать, а спокойно улетели от своих «мучителей». Причём казалось, что ни время, проводимое в полёте, ни способность бабочки поддерживать высоту, не претерпели изменений от проделанной операции по практически полному удалению задних крыльев (Jantzen & Eisner, 2008).
И это несмотря на то, что задние крылья бабочек составляют примерно половину от общей поверхности их крыльев, следовательно, обрезая задние крылья, исследователи лишали бабочек примерно половины общей площади, казалось бы, необходимой им для полёта. Тем не менее, удивленно наблюдая за улетавшими от них бабочками, авторы отметили лишь следующее (Jantzen & Eisner, 2008):
«Общее заключение, которое мы получили из этих наблюдений, было то, что без задних крыльев все эти чешуекрылые, казалось, летели медленнее».
Тогда авторы решили «плотно» поизучать два конкретных вида бабочек - непарного шелкопряда и репницу. Они засняли полёты этих бабочек на камеру (с задними крыльями и без задних крыльев). И уже путем измерений, снятых с этих видеозаписей (и соответствующих математических расчетов) вычислили, что если удалить бабочке задние крылья практически полностью (см. рисунок), то разные показатели эффективности полёта репницы (её общая скорость, ускорение в прямом полете и на поворотах) снижается на 25-32%. У непарного шелкопряда снижение этих показателей составило 22-45%. При этом траектория полета бабочки практически не изменялась."
Таким образом, даже если бабочку лишить почти половины всей общей поверхности её крыльев, то в удачном случае она может потерять только 22-25% общей эффективности полёта. Поскольку сама операция по удалению крыльев связана с риском попутных травм, то при условии полного отсутствия травм, не исключена возможность, что снижение эффективности полёта без задних крыльев будет даже еще меньше.
В общем, крылья бабочек действительно вызывают вопрос, зачем они такие нужны. Если насекомые, которые летают существенно лучше, не имеют таких больших крыльев. Например, многие мухи. Или бражники. Бражники - это тоже бабочки. Но они являются лучшими летунами среди бабочек. И они то как раз обладают крыльями с существенно меньшей поверхностью, чем у других бабочек:
Слева - горошковая беляночка. Имеет очень большую площадь крыльев по сравнению с телом. Тем не менее, горошковая беляночка летает медленно и довольно тяжело (даже по сравнению с другими белянками). По центру - олеандровый бражник. Пропорционально, площадь его крыльев гораздо меньше, чем у горошковой беляночки, но эта крупная бабочка является превосходным (скоростным) летуном. Справа - еще один представитель семейства бражников - шмелевидка. Превосходный летун, очень маневренный и быстрый. Относительная площадь его крыльев тоже гораздо меньше, чем у горошковой беляночки.
Второй интересной особенностью бабочек является то, что их крылья покрыты сплошным слоем микроскопических чешуек, наподобие черепицы:
Чешуйки разных бабочек под малым и большим увеличением.
При этом биологическая польза самих чешуек не очевидна. Во-первых, чешуйки дают заметную прибавку к общей массе бабочки (почти 10% дополнительной массы в исследованном случае). Во-вторых, чешуйки часто раскрашены разными цветами. Что приводит к разнообразным узорам на крыльях. Узоры могут иметь защитный характер, но в огромном числе случаев, наоборот, являются яркими и демаскирующими (хотя сами бабочки могут быть съедобными и при этом никому не подражают).
Хотя при полном отсутствии чешуек крылья становятся практически прозрачными, что радикально снижает заметность. Причем на любом фоне:
Здесь в фотошопе прозрачность крыльев просто установлена на 90% от исходной. При этом цвет тела оставлен вообще без изменений. Это автоматически приводит к резкому снижению заметности такой бабочки.
Таким образом (еще раз) биологическая польза от чешуек является совсем не очевидной. Тем не менее, чешуйки на крыльях бабочек являются отличительной чертой целого отряда насекомых - они покрывают крылья подавляющего большинства представителей этой группы.
Другие предположения о возможной роли чешуек:
1. Чешуйки выполняют терморегулирующую функцию.
2. Чешуйки снижают шум крыльев, что может быть важно для защиты от летучих мышей.
3. Чешуйки снижают риск попадания в ловчие сети пауков.
Из этих объяснений самое забавное первое. Объяснение про «терморегуляцию» обычно озвучивается в тех случаях, когда биологическую роль того или иного признака вообще никак объяснить не получается. Наиболее забавные примеры - это объяснение слоновьих ушей «терморегулирующей функцией». Или объяснение огромных ушей у многих видов грызунов. В то время как на самом деле, в случае слонов вообще всё тело может выполнять терморегулирующую функцию (поскольку почти не имеет шерсти). Более того, возможность терморегуляции у слонов через разные части тела (а не только через уши) была прямо установлена в исследованиях:
Рисунок 4 из работы (Weissenbock et al., 2010). Хорошо видны горячие «тепловые окна» на самых разных участках тела слона. Кроме того, хорошо видно, что уши слона могут задействоваться в качестве тепловых окон отдельными участками.
Таким образом, уши слонов хотя и осуществляют терморегулирующие функции, но используются, скорее, в качестве «тонкой настройки».
Еще более забавны отсылки к терморегуляции для мелких пустынных грызунов, которые еще и ведут ночной образ жизни. На самом деле, ночью в пустыне для мелких животных существует, скорее, опасность переохлаждения, чем перегрева:
Рисунок: Слева - четырехпалый тушканчик (Allactaga tetradactyla). Внизу - ареал его обитания. Справа - египетский тушканчик (Jaculus jaculus). Внизу - ареал его обитания.
Итак, мы видим двух тушканчиков, с ушами радикально разных размеров. При этом оба представленных вида живут, практически, в одних и тех же местообитаниях. И экологически они тоже весьма близки: оба вида ведут ночной образ жизни, питаются преимущественно растительной пищей и т.п. Однако у одного вида уши огромные, а у другого - вполне обычного размера. Остаётся только удивляться, каким образом неисповедимый естественный отбор привел к столь разным результатам в совершенно сходных условиях.
Вторая и третья функции чешуек (из озвученного выше списка) вполне возможны. Более того, снижение риска попадания в паутину для бабочек с чешуйками было подтверждено в отдельных научных исследованиях. Тем не менее, эти функции имеют характер слишком частных приспособлений, чтобы объяснить, почему у 150 тысяч видов насекомых (принадлежащих к строго определенной таксономической группе), имеются подобные чешуйки, в то время как в других группах насекомых - не имеются.
В связи с этим, периодически высказывается предположение, что чешуйки на крыльях каким-то образом помогают бабочкам летать. К сожалению, нередко это предположение высказывается в категоричной (некорректной) форме, в качестве «городской легенды». Просто утверждается, что «без пыльцы бабочка летать не может». В качестве характерного примера можно привести вот эту цитату, в которой прямо утверждается (без каких-либо сомнений), что если у бабочки стереть «пыльцу», то она уже не может летать:
На самом деле, если бабочке удалять чешуйки аккуратно, то и с полностью удаленными чешуйками бабочка спокойно летает. Нередко даже не видно разницы между полётом бабочки с чешуйками и без. В связи с этим удивительно, почему в обществе столь распространено заблуждение, будто бы "бабочка не может летать без чешуек".
Впрочем, может быть, это заблуждение возникло не на пустом месте. Дело в том, что бабочки являются очень мелкими (и соответственно, нежными) животными. Вероятность травмировать бабочку во время удаления чешуек весьма высока. В этот момент её можно травмировать так, что после этого она уже вообще никуда не полетит. Хоть с чешуйками, хоть без. Возможно, заблуждение, что если бабочку лишить чешуек, то "она не сможет полететь", возникло на основании неудачных операций по удалению чешуек, проделанных любопытными гражданами.
Интересно, что в природе всё-таки существуют примерно полторы тысячи видов бабочек с малым числом чешуек на крыльях. Из-за чего значительная часть крыльев у таких видов выглядит прозрачной. Хотя этих видов около полутора тысяч, на фоне общего числа всех видов бабочек (150 тысяч видов) их доля является очень небольшой. Не более 1%.
Тем не менее, такие бабочки ценны в том плане, что позволяют оценить, насколько на самом деле бабочкам "нужны" чешуйки для полета. Потому что практически все виды бабочек без чешуек - прекрасные летуны. Которые даже в самых "медленных" вариантах летают ничуть не хуже любых других хорошо летающих бабочек с чешуйками на крыльях. А во многих случаях - гораздо лучше их.
Вот, например, видеозапись со "стеклянной бабочкой" (ссылка на видеозапись).
Эта бабочка особо ценна тем, что и форма её крыльев, и даже манера полёта - всё это у неё является таким же, как и у других дневных бабочек с порхающим полётом. Тем не менее, на видеозаписи хорошо видно, что почти полностью прозрачные крылья (без чешуек) совершенно не снижают лётные характеристики этой бабочки (хотя бы сколько-нибудь заметным образом). Более того, конкретно эта бабочка известна тем, что способна осуществлять долгие миграции.
Другая, самая обширная группа бабочек без чешуек, принадлежит к семейству бабочек-стеклянниц (более 1300 видов). Эти бабочки тоже летают хорошо. Во всяком случае, ничуть не хуже других хорошо летающих бабочек с чешуйками на крыльях. В качестве наглядного пособия привожу соответствующую видеозапись, где показаны полёты целого ряда разных видов бабочек-стеклянниц. У бабочек-стеклянниц полёт уже другого типа. И соотношение поверхности крыльев к размеру тела тоже значительно ниже, чем у большого числа порхающих бабочек. В этом плане бабочки-стеклянницы приближаются, скорее, к перепончатокрылым. Тем не менее, полёт ничуть не менее эффективный. Чтобы в этом убедиться, достаточно посмотреть видеозапись (ссылка на видеозапись).
Ну и наконец, существует еще одна группа бабочек с преимущественно прозрачными крыльями (без чешуек). Это знаменитые шмелевидки (около 20 видов). При выходе из куколки у этих бабочек крылья полностью покрыты чешуйками. Но у значительного числа видов они отпадают после первого же полёта. И далее эти бабочки летают уже с прозрачными крыльями.
Шмелевидки принадлежат к семейству бражников. То есть, именно к той группе, которая демонстрирует наилучший полёт среди бабочек. Бражники (и шмелевидки в их числе) заметно опережают других бабочек практически по всем важнейшим показателям полёта. Особенно по скорости и маневренности. Поскольку бражники (и шмелевидки в их числе) способны легко зависать в воздухе, а также мгновенно перемещаться вверх, вниз и даже назад, их с полным правом можно назвать "колибри" в мире бабочек. Хотя следует отметить, что по маневренности полёта эти лучшие летуны среди бабочек всё же уступают многим стрекозам и мухам (еще более превосходным летунам).
На всякий случай, вот короткая видеозапись полёта шмелевидки с прозрачными крыльями (ссылка на видеозапись).
Итак, еще раз. Бабочек с отсутствующими чешуйками на крыльях сравнительно немного видов (не более 1% от общего числа всех бабочек). Но они важны, поскольку наглядно показывают на примере самих же бабочек, что и чешуйки на крыльях бабочки, и даже форма крыла и "бабочкина" манера полёта - это не только биологически не обязательные признаки, но они даже не являются лучшим инженерным решением. Поэтому строгое наличие чешуек на крыльях огромной группы животных (более 150 тысяч видов) представляется весьма странным в рамках представлений о случайной эволюции. Поскольку никаких особых преимуществ ни чешуйки на крыльях, ни форма крыльев бабочки, ни манера её полёта не дают, то остаётся без ответа вопрос, почему у такого огромного числа видов почти отсутствует разнообразие по этим признакам. Похоже, что эволюция в данном случае является отнюдь не случайной. А чешуйки на крыльях вообще являются исключительно навязчивым мотивом в этой биологической группе. В то время как какие-то чисто биологические причины, объясняющие столь строгую приверженность огромного числа видов именно к этому типа дизайна внешности - в рамках теории эволюции найти не удаётся.
И уж совсем странным становится факт конвергенции этого дизайна внешности. Уже в другой, совершенно независимой группе насекомых - семействе каллиграмматид (отряд сетчатокрылые). Эти насекомые (так называемые "бабочки юрского периода") почти полностью копируют общий дизайн внешности бабочек. По причине, которую современная теория эволюции убедительно объяснить не может.
Собственно, на этом можно было бы закончить.
Но существует еще один вопрос, хотя и не критически важный, но интересный. Насколько нужны чешуйки на крыльях тем видам бабочек, которые уже имеют эти чешуйки? По этому поводу в биологии долгое время существовала почти полная неопределенность. С одной стороны, тот факт, что даже полностью лишенные чешуек бабочки продолжают нормально летать, кажется, говорит в пользу того, что чешуйки на крыльях бабочкам не нужны. Во всяком случае, для полёта. Но с другой стороны, не исключена возможность, что чешуйки всё-таки помогают бабочкам летать хотя бы в какой-то мере (пусть и незначительной).
К сожалению, надежные исследования на эту тему трудно провести. Потому что даже самое аккуратное снятие чешуек с крыльев живой бабочки неизбежно приводит к риску (хотя бы небольшого) травмирования бабочки. Поэтому даже в том случае, если бы бабочки показали некоторое снижение эффективности полёта после удаления чешуек, вывод о важности этих чешуек для полёта еще делать нельзя, потому что то же самое снижение эффективности полёта может быть вызвано другими причинами - попутными травмами у бабочки.
Давайте представим, что какие-нибудь инопланетяне решили исследовать вопрос, влияют ли волосы на теле человека на эффективность его бега? И чтобы выяснить этот вопрос, инопланетяне поймали группу мужчин. После этого инопланетяне в жесткой форме (серьезно придавив мужчин к субстрату) соскоблили с их тела все волосы.
Мужчин, которые при этом получили явные травмы, например, переломы рук или ног - инопланетяне забраковали. Эти мужчины дальше не участвовали в исследованиях. В то время как остальных мужчин инопланетяне протестировали на их способность эффективно бегать с удаленными волосами на теле. Невзирая на вполне возможные растяжения связок, вывихи или еще какие-нибудь другие травмы.
И допустим, получилось, что у мужчин, в среднем, снизилась эффективность их бега примерно на 32.2%. Следует ли отсюда, что волосы на теле мужчин действительно помогают им бегать?
Правильный ответ - нет. Не следует. Потому что высока вероятность попутного травмирования. Особенно подозрительно этот вывод (о влиянии волос на бег) будет выглядеть в том случае, если в исследовании получится сильный разброс результатов. Например, если получится, что один мужчина с удалёнными волосами стал бегать на 50% хуже, в то время как другой мужчина (тоже с полностью удалёнными волосами) стал бегать хуже лишь на 3%. Очевидно, что в таком случае нам придётся сделать вывод не о "необходимости волос для бега", а наоборот, об их ненужности для бега. Потому что как минимум один (из полностью ободранных) мужчин почти не снизил эффективность своих беговых способностей. А это значит, что волосы для бега ему практически не нужны. Ну а то, что другой мужчина после удаления волос стал бегать на 50% хуже, то тут придётся сделать вывод, что этого мужчину лишали волос на теле слишком энергично, и по всёй вероятности, попутно травмировали.
Я совсем неслучайно сейчас подробно описал этот пример. А по той причине, что сравнительно недавно (в 2017 году) было опубликовано точно такое же исследование, с точно такой же методикой, и с точно такими же (получившимися) результатами. Только в этом исследовании удаляли не волосы у мужчин, а чешуйки на крыльях бабочек.
Методика этого исследования:
1. Всего исследовалось 11 бабочек, принадлежащих к очень хорошо летающему виду данаида-монарх (Danaus plexipus), знаменитому своими дальними миграциями. Конечно, не в одной попытке, а в нескольких независимых случаях взлёта (с соответствующей видеозаписью на высокоэффективные видеокамеры). Между испытаниями бабочкам давали отдохнуть в течение целого дня при прохладной температуре.
2. После нескольких измерений лётных возможностей бабочек с нетронутыми чешуйками на крыльях, затем у этих же бабочек чешуйки полностью удалялись. И далее в исследованиях участвовали бабочки, лишенные чешуек полностью. Чешуйки c крыльев бабочек удалялись вот таким образом:
Авторы работы пишут, что если бабочка во время процедуры удаления чешуек получала явные повреждения, например, если у неё отрывалась часть крыла или ломалась жилка, то эта бабочка забраковывалась, и в дальнейших исследованиях участия не принимала. Остальные бабочки (не получившие явных повреждений) продолжали участвовать в исследованиях (после отдыха).
Результаты исследования:
1. После удаления всех чешуек, масса бабочек снизилась примерно на 9.5%. То есть, оказалось, что чешуйки на крыльях имеют весьма серьезный вес, доходящий почти до 10% общего веса бабочки.
2. Все лишенные чешуек бабочки сохранили способность летать (тестировалась эффективность самостоятельного взлёта).
3. Эффективность взлёта снизилась у всех тестировавшихся бабочек. Но при этом выявился очень большой разброс результатов. Например, в наиболее тяжелом случае эффективность взлёта (бабочки под номером 6) снизилась на целых 75.7%. В то время как в наименее тяжелом случае (бабочка под номером 3), эффективность взлётных качеств после полного удаления чешуек снизилась на очень незначительную величину, составившую всего лишь 3.6%:
4. Другие бабочки продемонстрировали разные величины снижения эффективности взлёта. От относительно серьезных величин снижения (в пределах 40-53%), до сравнительно небольшого снижения эффективности, находящегося в диапазоне 18-20%. Среднее снижение эффективности взлётных качеств после удаления всех чешуек на крыльях составило 32.2% (в среднем для всех бабочек):
Исходя их этого результата, авторы сделали вывод, что чешуйки на крыльях бабочек всё-таки помогают им взлетать в некоторой мере.
Обсуждение результатов:
Прежде всего необходимо отметить, что вывод авторов статьи - совершенно некорректен. Потому что делать выводы на основании "среднего снижения" в данном случае не просто некорректно, а абсолютно некорректно. Это в прямом смысле слова, всё равно что измерять "среднюю температуру по больнице". Если в больнице в инфекционном отделении лежит человек с температурой 40.6 С, а в морге в это время остывает уже умерший пациент с температурой 32.6 С , то из этого факта отнюдь не следует, что "в среднем по больнице у этих людей нормальная температура". Хотя средняя температура этих людей действительно составляет нормальные 36.6 С.
Точно так же, если одна бабочка после удаления чешуек снизила свои летные способности на целых 75.7%, в то время как другая бабочка (после такого же удаления всех чешуек) снизила свои лётные качества всего на 3.6% - в этом случае, выводить "среднее снижение эффективности взлёта" просто не имеет смысла. А приходится сделать вывод, что при удачном стечении обстоятельств (проведении операции по удалению чешуек в наименее травмирующем варианте) эффективность лётных качеств бабочки практически не изменяется:
Можно было бы попытаться объяснить некоторое снижение эффективности взлёта еще и другими причинами. Например, заметным изменением веса бабочек. Но в этом случае всё равно остаётся непонятным, почему бабочка под номером 3 почти не снизила эффективность своих лётных качеств. Если причина снижения эффективности имеет объективный физический характер, тогда эта причина просто обязана была повлиять и на эффективность полёта этой бабочки тоже. Однако не повлияла. Отсюда следует, что причина, скорее всего, именно в том, что разные бабочки получают травмы разной степени тяжести во время манипуляций с ними. А не в чем-то другом.
Не менее показателен и другой результат. Дело в том, что сами по себе разные бабочки показали очень разную эффективность взлёта. Эффективность взлёта одной бабочки могла в несколько раз превышать эффективность других бабочек. Поэтому если сравнивать эффективность взлёта разных бабочек, то две самые эффективные бабочки даже после удаления всех чешуек на крыльях всё равно продемонстрировали эффективность взлётных качеств существенно более высокую, чем другие бабочки с исходными чешуйками (в среднем превысив их показатели примерно на 30%):
Эффективность полёта двух самых эффективных "обесчешуенных" бабочек (бабочки с номерами 8 и 9, черный цвет на графике) в сравнении с другими бабочками с нетронутыми чешуйками (рыжий цвет на графике). Видно, что даже без чешуек на крыльях, эти две бабочки показали заметно лучшие результаты, чем большинство других бабочек с чешуйками на крыльях.
Понятно, что этот результат тоже вполне наглядно демонстрирует, насколько на самом деле "необходимы" бабочкам чешуйки для полёта.
Несмотря на то, что авторы озвученного исследования сделали совершенно некорректный вывод (о том, что чешуйки помогают летать, в то время как они практически не помогают летать), тем не менее, экспериментальная часть исследования авторов является чрезвычайно актуальной. В первую очередь потому, что авторам повезло - одна из бабочек во время процедуры удаления чешуек, видимо, почти не получила повреждений. И поэтому наглядно показала, что удаление даже всех чешуек почти не сказывается на эффективности полёта. Другим бабочкам повезло уже меньше, хотя некоторым из них тоже повезло больше, чем другим. После операции, более удачливые бабочки продемонстрировали снижение эффективности полёта всего на 18-20%.
Тем не менее, разницу в 18-20% эффективности взлета вполне можно было бы посчитать "помощью в полёте". Но (еще раз) исследователям просто повезло. Бабочка под номером три показала, что даже разница в 20% - это не реальное различие, а почти наверняка - просто следствие травмирования бабочки.
Это исследование особенно актуально еще и потому, что более ранние исследования на эту тему тоже крайне бедны. Только в одном исследовании, проведенном еще в 1967 году, автор попытался оценить роль чешуек для полёта, тестируя мертвые образцы в аэродинамической трубе. У него получилось, что чешуйки добавляют примерно 15% к эффективности. Понятно, что это очень незначительный эффект, и (соответственно) ненадежный результат. В другом исследовании авторы исследовали "числа Рейнольдса" для крыльев бабочек. Они обнаружили возникновение неких "вихрей". Однако у авторов этого исследования уже совсем не получилось связать эффективность полёта и чешуйки на крыльях хотя бы каким-то образом. Собственно, на сегодняшний день, это все имеющиеся результаты.
Таким образом, уже озвученный выше общий вывод можно дополнить следующей информацией - даже у тех бабочек, которые имеют чешуйки на крыльях, их положительная роль для полёта либо совсем отсутствует, либо почти отсутствует.