Как выглядит бабочка под микроскопом
Бабочка под микроскопом: фото и особенности наблюдений
Бабочка – летающее насекомое, которые многие из нас считают самым красивым на Земле. И все благодаря крыльям невероятной красоты. Но не далеко не все знают, что второе название бабочек – «чешуекрылые». Каждое крыло этих летающих красавиц покрыто множеством мелких чешуек – именно они и остаются на руках после попытки поймать бабочку. И потому ловить бабочек не стоит, каждое прикосновение к крыльям сильно их повреждает. Рассмотрим бабочку под микроскопом, чтобы увидеть все подробнее.
В этом насекомом принято выделять три главных отдела: голову, брюшко и грудь. Наружный скелет образован хитином. На голове бабочки расположены ротовой аппарат и фасеточные глаза. Любопытный факт: бабочки умеют различать цвета, но науке пока неизвестно, в какой именно степени. Еще на голове расположены усики – у разных бабочек они разной длины. Грудь состоит из 3 сегментов, брюшко – из 9–10. Строение бабочки хорошо видно под микроскопом или на фото, сделанных с его помощью.
Отдельного разговора заслуживают крылья. Их две пары, они перепончатые с несколькими поперечными жилками. И, как мы уже сказали ранее, полностью покрыты слоем чешуек, чаще всего, плоских.
Крыло бабочки под микроскопом
Разнообразная окраска крыльев бабочек играет важную роль в вопросе их выживания. Это защитный камуфляж, который защищает бабочек от врагов. Вариантов множество: это и одноцветные, и прозрачные, и узорчатые крылья. Посмотрев на крыло бабочки под микроскопом, можно увидеть, что каждая отдельная чешуйка окрашена в свой собственный цвет. Мощная оптика тут не нужна, хватит увеличения в 5–20 крат. Подойдет световой или стереоскопический микроскопы. Живую бабочку ловить необязательно, можно использовать набор микропрепаратов Levenhuk N80 NG «Увидеть все!» – в него уже включен такой образец. Как выглядит крыло бабочки под микроскопом можно увидеть и на фото, прикрепленном к этой статье.
В нашем интернет-магазине вы найдете микроскопы для наблюдений любого уровня сложности. Мы предлагаем детские, любительские и профессиональные модели. Изучать можно не только биологические образцы, но и минералы, металлы, объекты окружающего мира. Начинающим и юным микробиологам будут интересны и красочные пособия по биологии, например книга знаний «Невидимый мир». Раздел, посвященный бабочкам, там тоже присутствует. Обращайтесь к нашим консультантам – мы обязательно подберем вам подходящую модель микроскопа и дадим советы по первым наблюдениям!
Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.
Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.
11 жутких чудовищ, которых без микроскопа не разглядеть
Источник перевод для mixstuff – Света Гоголь
Будучи обычными людьми, а не учёными, мы и не задумываемся о той микроскопической жизни, которая нас постоянно окружает. Но если бы мы вдруг уменьшились в несколько тысяч раз, то оказались бы в мире, населённом вот такими жуткими чудовищами:
1. Подушка
Для нас этот предмет связан с домашним теплом, уютом и комфортом.
Если не смотреть на неё через микроскоп…
Знакомьтесь – dermatophagoides pteronyssinus или клещ домашней пыли. К этим существам вы прижимаетесь щекой каждую ночь. В вашей постели таких тварей не меньше миллиарда.
Конечно, у нас нет никаких сведений о том, что эти симпатяги ползают по вашему лицу, пока вы спите, но… а кто им запретит?
2. Черви, обитающие в подводных гидротермальных источниках
Раньше считалось, что на большой глубине в океане живых существ нет.
Однако, при ближайшем рассмотрении, организмов там, на самом дне, обнаружилось множество, особенно поблизости гидротермальных источников. Например, вот этот многощетинковый червь:
3. Язык
Примерно таким каждый из нас привык видеть язык в зеркале.
Но если посмотреть ближе, намного ближе…
Язык человека покрыт крошечными сосочками, которые зовутся filiform papillae. Похоже на сгорбленную спину какого-нибудь горного тролля. На самом деле эти сосочки делают много полезного: например, чувствуют давление и помогают перемещать еду во рту.
4. Секс
Как это выглядит невооружённым глазом, мы тут показывать не будем – на то есть масса специализированных сайтов. Перейдём сразу на клеточный уровень:
Змеевидные голубые щупальца – не что иное, как сперма, а перепончатая фиолетовая сфера – яйцеклетка.
Так они выглядят, пока не встретятся. А вот что с ними происходит непосредственно во время акта любви:
Разумеется, процесс, который запечатлён на этих снимках, происходил в пробирке. Для его изучения в естественной среде наука микроскопа ещё не изобрела. К счастью. Да и зачем – результат был бы абсолютно тем же. И конечно, тут есть шанс наступления беременности, когда две души сливаются, чтобы дать жизнь третьей и всё такое. И вот как это выглядит под микроскопом:
5. Бабочки
Для невооружённого глаза бабочки самые прелестные насекомые на свете. Их шёлковые крылышки раскрашены, как витражное стекло.
Но если посмотреть на под микроскопом…
Такая физиономия вряд ли может вызывать умиление. Зачем ей эти перья на лице? И пять тысяч глаз? И ладно, взрослые особи, но, казалось бы, всем детенышам в мире фауны положено быть премиленькими. А эти – вот:
6. Человеческий глаз
Глаза – первое, на что вы обращаете внимание, когда встречаетесь с другим человеком. Ну ладно, не всегда первое, но всё равно, вряд ли кто будет оспаривать утверждение, что красота и выразительность глаз – это важно. К счастью, мы обычно не рассматриваем незнакомцев под микроскопом, потому что иначе шансов очароваться «красой очей» было бы куда меньше.
Голубое озеро – это зрачок, а оранжевый пудинг вокруг него — радужная оболочка.
7. Ресницы
Как выглядят ресницы обычного размера, все мы прекрасно знаем.
А вот что обнаруживается под электронным микроскопом:
Оказывается, наши обычные ресницы служат домом для микроскопических созданий, называемых Demodex.
Они живут в ресницах всех людей и питаются мёртвыми клетками кожи и жира, который скапливается в фолликулах. Там же, в ресницах, и размножаются, откладывая за раз до 25-ти яиц.
8. Личинки пчелы-отшельницы
Эти пчёлы отличаются тем, что не любят жить в коллективе. Поэтому им приходится самим выполнять все присущие виду функции: размножаться, строить гнёзда и запасать пищу для потомства.
Личинки этих пчёл выглядят как обычные, ничем не примечательные червячки:
Но под электронным микроскопом…
Эти печальные глазки-бусинки и сложенные у рта лапки не забудешь никогда.
9. Зубной налет
Он и без всякого микроскопа выглядит довольно неприятно:
А если ещё и увеличить:
Каждый день в рекламе зубной пасты мы слышим о том, что в зубном налёте полно бактерий. Но рекламе кто поверит? Микроскоп – дело другое. Он врать не станет. Вот и смотрите:
Это правда. Зубной налёт не просто кишит бактериями. Он состоит из бактерий и продуктов их жизнедеятельности на 100 процентов!
10. Тля
Растительная тля кажется невооружённому глазу похожей на маленькое зелёное арбузное семечко, не ужасней любого другого насекомого. Самое в них неприятное – привычка собираться большими толпами:
Но если присмотреться поближе…
Под электронным микроскопом тля похожа на сурового стража какой-нибудь сказочной башни.
И это не так далеко от истины, как кажется. Муравьи заводят тлей как домашних животных, пасут их как коров и даже доят!
Правда. Муравей щекочет тлю своими усиками, а та выделяет сладкую жидкость – любимый муравьиный деликатес (по-научному это явление называется мирмекофилия; прим. mixstuff). Вот муравьи и таскают тлей по самым сочным травкам – чтобы лучше доились. А когда переходят жить на новое место, то, обычно, и тлю-кормилицу не забывают.
11. Присоски кальмара
Кальмары – это, в сущности, птицы океана. У них есть клюв, они настоящие грозные хищники и достаточно крупные, чтобы у большинства других обитателей морских глубин был повод их опасаться.
Как известно, щупальца кальмара покрыты присосками. Невооружённому глазу они кажутся просто белыми точками. А под микроскопом…
Это даже и на фотографию не похоже. Скорее на рекламу средства от изжоги.Но это самая что ни на есть настоящая фотография. В 2008 году она заняла первое место на международном конкурсе «Визуализация в науке и технике» в номинации «абсолютно реальных фотографий», не тронутых фотошопом. Так что присоски кальмара и вправду покрыты сотнями голодных зубастых пастей.
Бабочка под микроскопом
Перед нами ночная бабочка — мотылек — Медведица-кайя. Еще её называют Садовой тигрицей (Garden tiger moth). Она была найдена на подоконнике уже обездвиженной. Почему бы не рассмотреть её?
Окрас у неё действительно тигровый, но мы посмотрим ближе, значительно ближе.
Глазик. Правда на нем уже частички пыли. Увеличено в 120 раз.
Хоботок, через который бабочка всасывает пищу, как пылесос, ловко скручен.
Во всей красе эту бабочку можно разглядеть уже при увеличении в 20 раз.
Верхняя часть тела покрыта густой пышной «шубкой».
А нижняя — плотно выложенными длинными чешуйками.
Бабочка не хищник, ей не зачем множество острых когтей для захвата жертвы. А для того, чтобы удержаться на стебле растения хватит и одного маленького коготка.
Посмотрим на крылья бабочки сверху. Похоже на ковер.
Увеличим, и мы увидим чешуйки, как на брюшке, только значительно меньше.
На кончике крыла эти чешуйки становятся длиннее.
С обратной стороны крыла чешуйки другие. Они больше похожи на перышки.
Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат
Надолго ли, без цели, без усилья,
Дышать хочу?
Вот-вот сейчас, сверкнув, раскину крылья
И улечу.
Бабочка, Афанасий Фет, 1884 год.
Мы конечно не поэты и красоту видим по-своему. Наша бабочка уже никуда не спешила и уже давно не дышала. Да и дышать в камере с давлением 10^-3 Па трудно.
Среди различных насекомых, избравших наш подоконник в качестве своего склепа, бабочка была самым крупным животным. При всём её желании пожертвовать свое тело на благо науки, вряд ли бы она влезла в электронный микроскоп целиком. Поэтому чтобы поместить очередную мою жертву в камеру для съемки мне пришлось предварительно ее расчленить. Вот такая красота получилась: слева туловище, а справа внутренняя и внешняя части крыла.
1.2. Её глаза. Полусферическая «графеновая» поверхность из множества шестигранников больше ассоциируется у меня с фильмами про роботов и технологии будущего, что усиливает восприятие насекомых скорее как бессознательных роботов-автоматов, чем живых земных существ.
1.3. Её глаза. Как интересно выглядит мир, когда смотришь на него тысячами шестиугольных глаз? Наверное хорошо иметь тысячи глаз. Повреждения даже десятка глаз сильно не повлияет на ваше зрение. Хотя какое это имеет значение, когда тебе отведено несколько недель жизни?
2.1. Её туловище и ножка. Бабочка оказалась мохнатой как медведь, покрыта длинной шерстью. Справа видна часть лапки.
2.2. Её ножка. Лапка бабочки покрыта рифлеными чешуйками. А сама поверхность лапки, в месте где выпали чешуйки, выглядит достаточно необычно
2.3. Её лапка. При увеличении 2 000 крат поверхность лапки имеет совсем инопланетный вид.
2.4. Теперь давайте рассмотрим «шерсть» бабочки. Она тоже устроена намного интереснее и сложнее чем волосы млекопитающих.
2.5. Толщина волосков около 15 мкм. Примерно в 10 раз тоньше человеческого волоса.
Чешуйки крыла бабочки урании
Вы видите чешуйки на поверхности крыла бабочки урании мадагаскарской (Chrysiridia (Urania) ripheus), снятые при двадцатикратном увеличении. Сложная форма и взаимное расположение чешуек обеспечивает яркую и разнообразную окраску крыльев этой бабочки. Снимок попал в Топ-20 международного конкурса микрофотографии Nikon Small World 2018.
Размах крыльев урании мадагаскарской может достигать 11 см. Фото © Antoinette Douglas-Dufresne с сайта flickr.com
На крыльях урании есть как черные участки, так и цветные, с радужными переливами — от красно-оранжевого до металлически-голубого и зеленого оттенков. Для самих бабочек эта окраска еще богаче, так как они видят также и в ультрафиолетовой части спектра. Но пигмент здесь задействован только один — черный. Всё остальное многообразие цветов получается в результате преломления и отражения света сложными оптическими структурами.
Исследование под микроскопом показало, что крылья урании покрыты двумя слоями чешуек. Нижний слой состоит из плоских чешуек, окрашенных черным пигментом. Верхний — из изогнутых чешуек, часть из которых черные, а остальные полностью лишены пигмента (прозрачные). Именно из непигментированных чешуек сложены цветные участки крыльев бабочки.
Микрофотография поверхности крыла урании. Виден верхний слой, состоящий из чешуек двух типов. Снято при десятикратном увеличении. Фото с сайта flickr.com
Каждая из верхних чешуек сложена из нескольких слоев кутикулы, разделенных воздушными прослойками. Толщина этих слоев на разных участках крыльев бабочки коррелирует с окраской: чем тоньше слои, тем больше цвет участка сдвигается от зеленой к пурпурно-красной части спектра. В местах перехода от одного цвета к другому толщина слоев резко меняется.
Вверху: слева — продольные срезы непигментированных чешуек, взятых из верхнего слоя на разных участках крыльев урании. Видны слои кутикулы разной толщины (темные), разделенные воздушными прослойками (светлые). Длина масштабных отрезков — 1 мкм. Справа — участки крыльев (a — верхняя поверхность крыла, b — нижняя), из которых брались чешуйки, структура которых показана слева. Фрагмент, выделенный красным прямоугольником, показан справа, цифрами (от 1 до 7) на нем отмечены отдельные чешуйки. Зависимость отражательной способности этих чешуек от длины волны показана на графике внизу. Длина масштабного отрезка — 2 мм. Изображения из статьи S. Yoshioka et al., 2007. Coloration using higher order optical interference in the wing pattern of the Madagascan sunset moth
Лучи света, проходя через разные слои кутикулы и воздуха в прозрачных верхних чешуйках, по-разному преломляются в них, отражаются от поверхностей и рассеиваются. Световые волны накладываются друг на друга, амплитуды волн, оказавшихся в одной фазе, складываются — возникает интерференция (см. также Интерференционные тайны природы). При этом максимума интенсивности в разных точках достигают волны разной длины: когда эти максимумы улавливаются нашим глазом, мы видим разные цвета. То есть с точки зрения физики слои чешуек представляют собой фотонный кристалл.
Длины световых волн, достигающих максимума интенсивности благодаря интерференции в чешуйках из разных участков верхней (a, c) и нижней (b, d) сторон крыльев урании. Длина отрезка справа соответствует длине волны 500 нанометров. Изображения из статьи S. Yoshioka et al., 2007. Coloration using higher order optical interference in the wing pattern of the Madagascan sunset moth
Однако этим всё не ограничивается. Чешуйки верхнего слоя завиваются, местами частично накладываясь друг на друга. Поэтому некоторые лучи света проходят через чешуйку больше одного раза, отражаясь от разных ее поверхностей. При этом возникает вторичная интерференция, которая дополнительно усложняет цветовую картину. Черная «подложка» нижнего слоя чешуек поглощает свет, делая окраску цветных участков еще ярче.
Таким образом, окраска крыльев урании мадагаскарской имеет двоякий, химически-структурный характер: частично ее дает химическое вещество (черный пигмент), частично — оптические явления, которые возникают при прохождении света через прозрачные чешуйки (то есть через микроструктуры покровов тела). Для бабочек такой комбинированный характер окраски достаточно редок, но у других животных встречается шире: например, зеленая окраска многих амфибий и рептилий получается за счет пропускания лучей синего структурного цвета через вышележащий слой клеток с желтым пигментом (см. Структурный цвет в живой природе).
Структурный тип окраски имеет свои биологические преимущества: животному не нужно синтезировать большое количество пигментов, чтобы получить яркую и разнообразную окраску (урания, как мы видим, обходится только одним). При этом структурная окраска позволяет также добиваться блеска и переливов оттенков (при изменении угла, под которым глаз «зрителя» находится к объекту).
Верхнее изображение получено с помощью фокус-стекинга (см. Focus stacking) — особого метода цифровой обработки изображений. Его суть вкратце такова: сначала делается несколько снимков разных частей объекта, с разными фокусными расстояниями. Потом эти изображения объединяются в один снимок, у которого, таким образом, получается гораздо большая глубина резкости, чем у любого из исходных изображений. Этот метод часто используется в микрофотографии, когда снимаемая область и расстояние от нее до объектива чрезвычайно малы и в объектив просто не попадает достаточно света, чтобы получить сколько-нибудь заметную глубину резкости.