Как узоры на крыльях бабочек создают оптические иллюзии для защиты от хищников
Новое исследование британских ученых показало, что яркие узоры на крыльях бабочек создают оптические иллюзии в полете, дезориентируя хищников относительно их истинной скорости.
Поймать летящую бабочку — задача, с которой в детстве сталкивался почти каждый, наблюдая, как насекомое вновь и вновь ускользает от погоды. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature британскими учеными из университетов Эксетера и Сассекса, объясняет эту природную загадку: яркие цветные узоры на крыльях в сочетании с движением в полете создают мощную оптическую иллюзию, искажающую истинное представление о скорости и направлении движения.
Разгадка древней тайны
Ученые давно задавались вопросом: почему бабочки имеют столь яркую и заметную окраску, при этом значительно реже становясь жертвами воздушных хищников по сравнению с ночными бабочками (мотыльками)? Чтобы зафиксировать механику полета, исследователи сняли взлет бабочек с частотой 1000 кадров в секунду. Сравнивая естественный полет с цифровыми версиями, где узоры на крыльях были удалены, они выяснили, что украшенные крылья генерируют множество сбивающих с толку сигналов движения.
«Глаза хищника фиксируют движение в одном направлении, в то время как сама бабочка уже продвигается совсем в другую сторону».,
Полосы и узоры с высоким контрастом заставляют зрительную систему ошибочно оценивать траекторию полета. В некоторых случаях создается ложное ощущение, что бабочка движется назад или вбок относительно реального курса. Для птицы, пытающейся поразить маленькую и быстро движущуюся цель, даже столь микроскопическая ошибка может стать решающей между сытным обедом и неудачной попыткой.
От трехмерных моделей до тестов с людьми
Исследование не ограничилось лабораторными экспериментами. Ученые создали 3D-симуляции 757 форм крыльев из 397 европейских видов, чтобы выявить комбинации, создающие сильнейший дезориентирующий эффект. Среди ключевых факторов выделились вертикальные полосы, высокий контраст и асимметричные узоры.
Затем к эксперименту привлекли людей в роли хищников. 100 добровольцев сыграли в интерактивную игру на сенсорном экране, пытаясь «поймать» виртуальных бабочек в ходе 3000 попыток. Чем сильнее узор крыла создавал иллюзию движения, тем чаще участники промахивались, направляя палец позади цели. В экстремальных случаях разница в координации достигала примерно 38% от средней длины тела насекомого.
В финале исследователи позволили эволюции воплотиться в виртуальной среде: компьютерный алгоритм сгенерировал 57 600 искусственных узоров крыльев и отобрал те, которые наиболее эффективно обманывали системы детекции движения. Удивительно, но в результате получились паттерны, поразительно напоминающие окраску реальных бабочек в дикой природе.
