Материалы портала «Научная Россия»

Математика помогает объяснить изысканные формы узоров на крыльях стрекоз

Математика помогает объяснить изысканные формы узоров на крыльях стрекоз
Изящные узоры на крыльях стрекоз и других насекомых подобны отпечаткам пальцев: каждое крыло имеет уникальную рисунок. Несложная модель развития помогает объяснить, как вторичные вены формируют эти сложные структуры.

Изящные узоры на крыльях стрекоз и других насекомых подобны отпечаткам пальцев: каждое крыло имеет уникальную рисунок. Несложная модель развития помогает объяснить, как вторичные вены формируют эти сложные структуры, - пишет sciencenews.org со ссылкой на Proceedings of the National Academy of Sciences.

Крылья насекомых состоят из двух типов вен; оба обеспечивают структурную поддержку. Первичные вены, как правило, длинные и относительно прямые, находятся в одинаковых местах на крыльях каждого члена вида. Но местоположение меньших вторичных вен на крыльях разнится.

Вместе эти два типа вен разделяют крыло на множество крошечных кусочков, напоминающих кусочки витража. Ученые проанализировали 468 крыльев особей 232 разных видов, вычислив площадь каждой крошечной секции и определив ее форму - круглая или удлиненная.

Ученые смогли воссоздать узоры на крыльях. Сначала команда смоделировала уменьшенное крыло, чтобы имитировать процессы, происходящие во время развития насекомого. Размещение первичных вен разделило крыло на большие области. Затем исследователи случайным образом выбирали равномерно расположенные места, называемые «ингибирующими центрами», в пределах каждого крыла. У реальных насекомых эти центры могут соответствовать местам, где химический сигнал препятствует образованию вен.

Затем исследователи выбрали места для вторичных вен с помощью диаграммы Вороного. Этот механизм позволяет отсечь вокруг каждого выбранного ингибирующего центра область, в которой каждая точка ближе к центру, чем к любой другой точке. Наконец, крыло растет, растягивая участки и делая некоторые области более вытянутыми.

Этот метод позволил моделировать крылья стрекоз с такими секциями, которые соответствуют реальным по форме и размеру. Техника также работает для похожих насекомых с крыльями различной формы, таких как кузнечики.

Исследователи не выдвигают гипотезы о молекулярном механизме развития вен, показывая только, что закономерности узоров можно воспроизвести математически. Подобные математические модели теоретически могут быть использованы для объяснения того, как образуются другие формы узоров в биологии: например, полосы рыбок данио или пятна ящерицы.

[Фото: sciencenews.org]

Источник: www.sciencenews.org

математическое моделирование насекомые узоры на крыльях

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий