Новости

Математика объясняет, как образуются крылья стрекоз

Тонкий рисунок на крыльях стрекоз и других насекомых подобен отпечаткам пальцев: на каждом крыле он неповторим. Проведённое исследование позволяет объяснить, как именно образуются эти сложные структуры.

Крылья насекомых состоят из двух типов сосудов, которые составляют структуру крыла. Первичные сосуды (длинные и прямые) находятся в одних и тех же местах на крыльях каждой особи. Вторичные сосуды образуются на крыльях в разных местах. Вместе два типа сосудов формируют сложный рисунок, похожий на витраж. Учёные описали 468 крыльев от 232 видов, вычислив площадь каждой крошечной секции и классифицировав тип сосудов, образовавших её. Команда создала уменьшенную копию крыла насекомого, воспроизводя процессы на всех стадиях развития.

Исследование показало, что сложный рисунок на крыльях стрекоз образуется в четыре этапа. Сначала первичные вены делят крыло на большие зоны. Затем исследователи случайным образом выбирали равномерно расположенные точки в пределах каждой области крыла. У настоящего насекомого эти точки могут соответствовать тем местам, где химический сигнал препятствует образованию сосудов. После исследователи выбрали места для расположения вторичных сосудов с помощью математического механизма, называемого диаграммой Вороного. Механизм отсекает пространство вокруг каждой выбранной точки таким образом, что в каждой области любая точка находится ближе к центру своей области, чем к любому центру соседней области. Затем крыло вырастает, растягивая участки и делая некоторые области более вытянутыми.

Метод позволил смоделировать крылья стрекоз с рисунками, которые соответствовали настоящим крыльям. Исследователи пока не выдвигают гипотезы о молекулярном механизме развития сосудов, демонстрируя только тот факт, что математическая модель может воспроизводить природные закономерности.

Читайте также
Почему мы коллекционируем?
Почему мы коллекционируем?
Если ваш холодильник покрыт магнитами из поездок, то вы тоже коллекционер. Зачем мы это делаем?
Глобальное потепление заставит нас эволюционировать?
Глобальное потепление заставит нас эволюционировать?
Возможна ли адаптация человека к изменениям климата? Животные уже отращивают себе клювы и хвосты.
Красивое растение из Америки заполонило русские поля
Красивое растение из Америки заполонило русские поля
После этой статьи вы будете смотреть на люпины с осуждением и не станете выращивать их у себя в саду.