Блестящий золотой цвет делает скарабеев уникальными существами

Род Chrysina по разным классификациям включает от 96 до 108 видов. Его представители обитают в Южной Америке, реже встречаются в Северной. Фото Wikimedia Commons.

Изысканные жуки, которые имеют блестящий золотой цвет, высоко ценятся коллекционерами. Речь идёт о насекомых из рода Chrysina - это  пластинчатоусые жуки из семейства скарабеоидных. Биологи давно изучают этих необчных насекомых, однако до сих пор не было известно, как именно они приобрели радужно-золотистый оттенок.

Ответить на этот вопрос смогли в ходе нового исследования учёные из университета Эксетера. Правда, на этот раз за дело взялись физики — специалисты по свету и цвету. Во время экспериментов им удалось установить происхождение яркого металлического золотистого блеска жуков. Оказалось, последние  приобрели характерную окраску благодаря наличию особых наноструктур в надкрыльях, которые могут отражать свет, "закрученный" в любую сторону. 

"Блестящий золотой цвет и необычная поляризация света, отражённого от панциря, делает золотых скарабеев действительно уникальными существами по сравнению с тысячами других красивых насекомых и животных планеты. Эти жуки могут послужить примером для разработки новых оптических систем, о которых мы раньше не могли подумать", — рассказывает глава исследовательской группы Пит Вукусич (Pete Vukusic).

Изучая вместе с коллегами структуру крыльев жуков Chrysina resplendens (южноамериканских скарабеев, чьи крылья и панцирь окрашены в ярко-золотой цвет), он открыл уникальный природный метаматериал. Напомним, что это категория материалов, чьи свойства определяет не столько состав, сколько особая периодическая структура. 

Блестящий золотой цвет и необычная поляризация света, отражённого от панциря, делает золотых скарабеев уникальными существами.
Фото K. Robacker.

Более ста лет назад американский физик Альберт Михельсон заметил, что панцирь этих насекомых, питающихся листвой и древесиной высокогорных деревьев, крайне необычно взаимодействует со светом. Он обнаружил, что луч света всегда закручивается в левостороннюю спираль при отражении от тела жука, но не смог найти этому объяснения.

Современные физики выяснили причину: оказывается панцирь жука по сути является сверхсложным метаматериалом, состоящим из огромного числа хитиновых наночастиц толщиной в микрометр, уложенных в своеобразные "штабеля" и повёрнутых в разные стороны.

Благодаря этому поверхность крыла превращается в идеальное зеркало, способное отражать не только обычный солнечный свет, но и любую форму поляризованного света, в том числе и излучение, закрученное в спираль. Но самое любопытное, что в последнем случае свет остается "закрученным" в ту же самую сторону: то есть, например, если луч был уже закручен направо, то он остается таким после отражения.

Последнее свойство делает скарабеев крайне интересными с практической точки зрения, в частности, для развития биоиндустриальных оптических технологий. 

Примечательно, что родственники золотистых скарабеев — например, жемчужно-зелёные или синие — не обладают подобными свойствами, хотя их окраска выглядит не менее "харизматично", добавляют учёные. По словам Мартина Стивенса (Martin Stevens), эксперта в области зрения животных, изменения цвета и маскировки, не совсем понятно, почему именно эти жуки имеют яркий золотой оттенок. Возможно, это каким-то образом помогает в маскировке при определённом освщении, или же скарабеи "отсвечивают" и таким образом ослепляют потенциально врага.

"Также остаётся неясным, как другие жуки видят  золотой цвет и отражённый свет. Многие млеокпитающие не смогут отличить золотой цвет от красного, зелёного или жёлтого, но зато хищная птица, вероятно, прекрасно различает эти цвета", — добавляет Стивенс. 

На все эти вопросы учёным ещё предстит ответить, а о текущем исследовании подробнее можно прочитать в статье, опубликованной в журнале Royal Society Interface.