Ukryte piękno 

U większości motyli za kolorowe skrzydła odpowiadają barwniki, nazywane również pigmentami. U niektórych gatunków wspomaga je lub nawet całkowicie zastępuje optyczna struktura skrzydła. Czasami bywa i tak, że na końcowy odbiór wzrokowy składa się jedno i drugie, czyli związki chemiczne i zjawiska fizyczne. Niemniej wszystkie te procesy zachodzą w mikroskopijnych łuskach. Są one ułożone na skrzydłach motyli niczym dachówki na dachach domów, jedna nad drugą, trzymając się na błonie rozciągniętej na żyłkach, niczym na rusztowaniu. Z tego powodu rząd motyli określany jest mianem „łuskoskrzydłych” (łać. Lepidoptera). Łuski zwane również potocznie pyłkiem są w rzeczywistości zmodyfikowanymi włosami i znajdują się nie tylko na skrzydłach, ale także na ciele i odnóżach motyli. Łuski posiadają zarówno motyle dzienne jak i ćmy. Oczywiście te pierwsze będą wywoływać u nas zachwyt, związany z olbrzymią paletą barw oraz ich mieniących się i połyskujących odcieni. Niemniej gdybyśmy przyjrzeli się uważnie ubarwieniu motyli nocnych dostrzeżemy fascynujące i misterne wzory, poukładane w mozaiki i obrazy, których interpretacja wprawiłaby niejednego z nas w osłupienie. Poświęcimy temu tematowi cały kolejny rozdział naszych opowieści.

Nie wszystkie motyle dzienne posiadają jednak kolorowe łuski. Południowoamerykańskie rusałki, takie jak Greta oto czy oczennica Cithaerias esmeralda nie posiadają ich zbyt wiele, by nie powiedzieć wcale. W przypadku rodzaju Cithaerias motyle mają tylko niewielką domieszkę pigmentu na końcówkach skrzydeł. Jaki jest efekt? Są po prostu przezroczyste! By je wypatrzeć w gąszczu dżungli trzeba mieć dużo szczęścia i oczywiście świetny wzrok. Takich przezroczystych lub częściowo przezroczystych gatunków jest całkiem sporo, zwłaszcza w krainie neotropikalnej. W Polsce również możemy spotkać tak skąpo odzianego motyla - to niepylak (apollo i mnemozyna), u którego końcówki przednich skrzydeł pozbawione są koloru, uwidaczniając samą błonę i żyłki. Częściowa przezroczystość u motyli może dotyczyć nawet niewielkich powierzchni skrzydła, np. malutkich oczek u Kallimy inachus czy wielkich okien u Attacusa atlasa. Sama zaś przezroczystość wynika zazwyczaj z redukcji łusek lub ich modyfikacji, np. ułożenia pod innym kątem. Poniżej prezentuję Wam zdjęcie z obiektywu makro, który użyłem na paziu królowej. Nawet bez mikroskopu można zauważyć dachówkowatą strukturę skrzydła, złożoną z wielu mikroskopijnych łusek. By zajrzeć do ich wnętrza i poznać kolejne sekrety potrzebujemy już jednak znacznie lepszego sprzętu laboratoryjnego.

Na pewno zdarzyło się Wam kiedyś chwycić motyla w dłonie, zwłaszcza gdy pawik szukając schronienia w ciepłe letnie popołudnie wleciał Wam do pokoju. Naturalnym odruchem jest chwyt za skrzydła, by takiego delikwenta wypuścić z powrotem na zewnątrz. Motylowi oczywiście nic się nie stanie, ale na pamiątkę pozostawi nam na opuszkach palców ciemny osad. To jest właśnie pyłek, czyli de facto łuski, które starliśmy nieopatrznie ze skrzydeł. Możemy wręcz porównać go do mieniącego się różnymi kolorami proszku, przypominającego kobiecy cień do powiek. Są jednak motyle, u których barwa powstanie nawet, gdy zetrzemy łuski.  To dlatego, że kolor  w rzadkich wypadkach może być zlokalizowany w tkance epidermalnej, pod łuskami, a nie w samych łuskach (Graphium codrus). Wracając jednak do pawika. Jego kolor definiowany jest przez pigment, czyli substancję chemiczną powstałą podczas procesów metabolicznych. Barwniki mogą być pobierane razem z pokarmem lub z niego wytwarzane. Tym najbardziej powszechnym u większości organizmów jest melanina. U motyli odpowiada ona za barwy od czarnej poprzez brunatną, czerwonobrązową do ochrowo-żółtej. Dokładnie ten sam barwnik występuję w naszej skórze, chroniąc ją przed szkodliwym oddziaływaniem promieni UV  i pomagając w utrzymywaniu opalenizny. Melanina odpowiada również za kolor włosów czy oczu. Pigmentacja w odcieniach czerwono-brunatnych nie jest jednak trwała, o czym przekonujemy się corocznie, obserwując jak nasza opalenizna z każdym tygodniem ustępuje. U motyli jest podobnie. Mało stabilna budowa chemiczna tych barwników powoduje ich blednięcie pod wpływem światła słonecznego. Powinni to mieć na uwadze wszyscy kolekcjonerzy motyli, którzy chcieliby eksponować swoje zbiory na świetle dziennym. Ale to nie wszystko, w taką niestabilną strukturę można również łatwo ingerować innymi substancjami chemicznymi, zmieniając nawet jej kolor! Na przykład ceglastoczerwoną rusałkę pokrzywnik można zmienić w ciemnopurpurową przez działanie oparami kwasu solnego (cyt. Paul Smart "Motyle").

Melaninę można jednak zatrzymać. Gdyby nasza dieta składała się w większości z owoców i warzyw, czego sobie i Wam oczywiście życzę, tym z czasem zauważymy pewne korzystne zmiany w naszym wyglądzie. Jest to oczywiście związane z karotenoidami, pomarańczowymi, żółtymi i czerwonymi barwnikami. Nie inaczej jest w przypadku motyli i ich gąsienic, które stają się tym co spożywają. Barwniki flawonowe i karotenoidy to jedyne, które gąsienica pobiera razem z pokarmem. Dlatego nie oznacza to, że jeśli gąsienica spożyje zielony liść z chlorofilem, to właśnie ten barwnik będzie odpowiadał ze jej zielony wygląd. Sprawa jest nieco bardziej skomplikowana i związana z przetwarzaniem w procesach metabolicznych jednych związków w drugie. To drugi sposób powstawania pigmentów. Bywa i tak, że gąsienice spożywają rośliny trujące. Oczywiście posiadają w swoim ciele odpowiednie enzymy, które umożliwiają im dalsze ich wykorzystanie  bez szkody dla nich samych lecz z ostrzeżeniem dla innych, zwłaszcza drapieżników. 

Takie "toksyczne" gatunki motyli wysyłają czerwony sygnał ostrzegawczy o swej toksyczności. Dobrym przykładem są wędrowne motyle z rodzaju Danaus, w tym słynny Danaus plexippus, czyli wędrowny monarch. Jego jaskrawo pomarańczowy wygląd oznacza, że jest trujący a trucizna pochodzi z trojeści, którą pożywiają się gąsienice monarcha. Mają one zdolność kumulowania w sobie glikozydów nasercowych (kardenolidów), które mogą być groźne dla ich potencjalnych wrogów, chociażby dla ptaków. O toksyczności monarcha informuje kolor pomarańczowy. Z kolei w Polsce występuje motyl, który potrafi wykorzystać do obrony najsilniejszą w świecie przyrody toksynę – cyjanowodór. Czerwone i bardzo jaskrawe plamy kraśników (Zygaenidae) informują potencjalnych drapieżników niczym drogowy znak STOPu - zatrzymaj się, jeśli mnie zjesz, gorzko pożałujesz. Toksyna płynącą w jego „żyłach” wytwarzana jest przez gąsienice żerujące na roślinach bobowatych. A tak na marginesie kraśnik to ćma, ale to zupełnie inna historia. Z kolei w swoich zbiorach fotograficznych posiadam kilka ciekawych ujęć monarcha z Dominiki. Parafrazując na motyle - to co piękne bywa często toksyczne...

Mimo, iż większość motyli posiada łuski o zabarwieniu pigmentowym to tak jak na wstępie tego artykułu zasygnalizowałem, u niektórych gatunków kolory łusek związane są ze zjawiskami rodem z fizyki, a raczej optyki. Ich barwa nie zależy bowiem od pigmentu, ale od skomplikowanej, strukturalnej budowy samej łuski, która odbija lub rozszczepia światło. Dlatego nazywamy je kolorami strukturalnymi (optycznymi). Zaliczymy do nich zieleń, błękit, fiolet lub ultrafiolet. Przykładów w przyrodzie barw strukturalnych jest wiele. Nie musimy się również ograniczać wyłącznie do motyli. Barwy strukturalne posiadają np. ptaki. Błękitne pióra sójki są klasycznym przykładem takiego zjawiska, potwierdzającego, iż barwnik niebieski w przyrodzie nie istnieje. Oczywiście w większości przypadków  u motyli jest to kombinacja barw strukturalnych i znajdującego się w łuskach pigmentu.  Tak jest u naszych rodzimych mieniaków (strużnika i tęczowca), których łuski zawierają ciemnobrunatny barwnik - melaninę, na który nałożona jest fioletowo-niebieska barwa strukturalna. Jeśli przyjrzycie się samcom uważnie, zmieniając kąt patrzenia, zauważycie, że mienią się metalicznie, połyskując odcieniami błękitu. Podobny efekt możemy zaobserwować na żółtym pigmencie u cudownych pazi rajskich z rodzaju Troides. Opalizujące refleksy ujrzymy jedynie na tylnych skrzydłach, patrząc pod odpowiednim kątem. Jeśli spojrzymy prostopadle na skrzydło nie zauważmy jego sekretu, będzie po prostu jednolicie żółte.  Opalizujący efekt kątowy posiadają dwa absolutnie wyjątkowe gatunki - Troides prattorum oraz T. magellanus. Postanowiłem wykonać dla Was kilka fotografii, które to zjawisko zilustrują. Zajrzyjcie na końcu do galerii.

Jednak to nie mieniaki uznawane są za najbardziej mieniące się motyle naszej Planety. Pod tym względem prym wiodą bez wątpienia ich dalecy kuzyni z Ameryki Południowej, również należący do rodziny rusałek – słynne, przepiękne i złożone niemalże wyłącznie z barw strukturalnych Morpho.

W promieniach słońca Morpho ukazują swój jedyny i niepowtarzalny wśród zwierząt odcień błękitu. Mimo, iż to duże i okazałe motyle, w dodatku „świecące” z kilometra niebieską poświatą, potrafią w jednym momencie zniknąć w gęstwinie lasu deszczowego. Uciekając przed drapieżnikiem wpierw dezorientują go blaskiem skrzydeł, by po chwili złożyć je, znikając w gęstwinie roślin. Misterny brązowy wzór z wielkimi oczami na spodniej stronie skrzydeł Morpho stanowi doskonały kamuflaż przed napastnikami a zarazem pełni funkcję odstraszającą, przypominając oczy sów i innych dużych drapieżników. Opowiem o tym dokładniej innym razem. Tymczasem skupiając się na Morpho - to właśnie optyczna struktura skrzydeł tych owadów od lat intryguje naukowców. W przeciwieństwie do większości motyli, których kolor  skrzydeł związany jest z reakcjami chemicznymi, barwa błękitna samców motyli z rodzaju Morpho nie jest powiązana z pigmentem a rozczepieniem światła w strukturze łusek.

Skrzydła motyli Morpho to bardzo skomplikowana struktura, składająca się z łusek, które zbudowane są ze smug przypominających pasemka, a te ze stosu blaszek (płytek) połączonych między sobą beleczkami. Wyróżniamy dwa typy łusek - warstwy wierzchniej (łuski pokrywające) i dolnej (tzw. łuski tła), mającej bezpośredni kontakt z błoną skrzydeł. W łuskach większości gatunków ich wierzchnia warstwa posiada pigment, nadający charakterystyczny kolor, jak u naszego pawika czy cytrynka. Z kolei u Morpho wierzchnia warstwa jest przezroczysta, umożliwiając odbicie światła od warstwy dolnej na zasadach dyfrakcji i interferencji fal świetlnych. Odbijane fale przechodzą przez złożone struktury organizacyjne łusek – belki i blaszki, nadając bogactwo i złożoność przesyłanego przez owada obrazu pod postacią błękitnej projekcji. Budowę dolnej warstwy łusek, złożonej z blaszek można porównać zatem do wielowarstwowego lustra, którego poszczególne ekrany połączone są siecią belek niczym w drabinie. Takie lustro odbija światło o określonej długości fal niebieskich, tworząc zjawiskowy efekt optyczny. Stopień odbicia światła a zatem i generowania niebieskiej barwy w wyniku interferencji jest różny u różnych gatunków. Na przykład u M. eugenia i marcus barwa niebieska generowana jest w 70-75%. Jest jednak jeden wyjątek wśród całego rodzaju Morpho. To Morpho sulkowskyi, który w dolnych łuskach tła, w przeciwieństwie do innych gatunków, nie zawiera melaniny. Jak wiemy melanina posiada zdolność do absorbcji i rozpraszania promieniowania ultrafioletowego, chroni m.in. naszą skórę. Pozbawiony jej sulkowskyi wygląda jakby świecił w ultrafiolecie. Jest fluorescencyjny, jak to często bywa u albinotycznych organizmów. Cząsteczki fluorescencyjne (prawdopodobnie puryny) zastąpiły w tym wypadku melaninę, silnie emitując na niebiesko.

Samce Morpho codziennie patrolują swoje transekty wzdłuż ścieżek położonych przy meandrujących potokach i rzekach. Wypatrują innych błękitnych konkurentów, których przeganiają w szaleńczym pościgu. Wystarczy, że zobaczą mieniące się w Słońcu barwy swojego rodzaju – błękity i granaty, by uruchomić agresywny bodziec walki o samicę, czyli terytorium. Wykorzystują to łowcy motyli, prowokując ich ciekawski i zadziorny charakter. Wabią je blaszkami i plakietkami w błękitnych odcieniach, imitujących opalizujące skrzydła. Działa to na nie jak przysłowiowa płachta na byka.

Niezwykłe właściwości optyczne motyli z rodzaju Morpho zaadoptowano także do wytworów naszej cywilizacji. Barwy strukturalne posłużyły inżynierom i naukowcom w opracowaniu technologii telewizorów LED, materiałów do przemysłu odzieżowego, które mienią się w zależności od kąta padania światła a nawet kobiecego segmentu kosmetycznego, w wyszukanych technikach make-up. Zdjęcie poniżej związane jest z jednym z projektów, które wykonywałem. Morpho godartii didius  to jeden z najbardziej okazałych przedstawicieli rodzaju pod względem wielkości. Okaz ze zdjęcia pochodzi z farmy motyli w Ameryce Południowej. Więcej o moich projektach dowiecie się niebawem z zakładki "Nasze realizacje".

Spoglądając na różnorodność barwną motyli można odnieść wrażenie, że najbardziej poszkodowany został nasz polski bielinek jak i generalnie motyle z rodziny bielinkowatych (Pieridae). Jednak kolor biały to też kolor, a odpowiada za niego pteryna, związek na bazie pochodnej kwasu moczowego. Inny przedstawiciel rodziny, nasz rodzimy cytrynek, również zawiera pterydyny w swoich łuskach. Co więcej samce cytrynków na przedniej parze skrzydeł posiadają wyjątkową plamę, widoczną dla nas tylko w świetle ultrafioletowym. Świecące łuski i to bez specjalnych okularów doskonale widzą z kolei samice cytrynków, a więc adresatki tego upiększenia. Ma to związek z wyborem partnera na odwiecznych zasadach – im większa plama, tym bardziej świeci, tym bardziej atrakcyjny samiec. Same zaś pterydyny pełnią ważną rolę również w naszej, ludzkiej fizjologii, są m.in. składnikiem niezbędnych witamin – B2 i kwasu foliowego. Opisano je pod koniec XIX wieku, pozyskując po raz pierwszy właśnie ze skrzydeł latolistka cytrynka. Niechciałbym również w jakikolwiek sposób deprecjonować rodziny bielinków. Należy do niej wiele wspaniałych i atrakcyjnych gatunków, np. z rodzaju Delias, Hebomoia czy Colotis. Zresztą czerwony pigment w łuskach Colotis zoe pokryty jest strukturalnym fioletem co w efekcie końcowym oddaje projekcje niezwykłych barw z pogranicza czerwieni, fioletu i różu. Tak mi się przypominają w tym miejscu niektóre gatunki z rodzaju Parides (paziowate), których zabójczy wręcz strukturalny fiolet wymieszany z pigmentową czerwienią plam na tylnych skrzydłach ukazuje swoje piękno pod odpowiednim kątem. Wracając do bielinków i ich klasycznych barw w bieli i żółci. Odpowiedzialne są za nie wspomniane pteryny: leukopteryna (biała), ksantopteryna (żółta), chryzopteryna (pomarańczowa) i erytropteryna (czerwona). Co nie oznacza, że wszystkie barwy białe są pigmentowe. Ten kolor może również powstawać dzięki właściwościom strukturalnym poprzez rozpraszanie światła przez mikroskopijne cząsteczki, zupełnie jak na śniegu.

Łuski motyli dziennych nie pełnią tylko funkcji optycznych. Samce niektórych gatunków posiadają specjalne łuski zapachowe wydzielające feromony! Starają się tym samym zbliżyć nimi do czułek samicy, by roztoczyć woń swoich wspaniałych perfum. A pachną różnie. Zapach łusek bielinka bytomkowca przypomina cytrynę a osadnika egerię – czekoladę, tak przynajmniej twierdzą niektórzy entomolodzy i miłośnicy czekolady w jednym. Dla ciekawskich przypominam, iż osadników nie należy spożywać. Najmniej ciekawy pod kątem powonienia wydaje się przestrojnik jurtina. Zapach jego łusek można przyrównać do starych skarpet. Jak więc widzicie nie wszystkie motyle pachną, niektóre po prostu co tu dużo mówić… śmierdzą. Ale też nie wszystkie zapachy emitowane przez łuski będą dla nas wyczuwalne. Można je z kolei zobaczyć gołym okiem. Tak jak w przypadku naszych pięknych malinowców. Łuski zapachowe na skrzydłach samców tych okazałych dostojek przyjmują kształt czarnych smug. Zapach ten przyciąga samice, niestety my go nie wyczujemy, nasze nosy są zbyt mało wrażliwe.

Życząc Wam cudownych barw i wspaniałych zapachów przyrody

Rafał