Обзор исследований вариации окраски у общественных насекомых
На основе обзора и анализа исследований окраски рассматривается роль цвета и его вариаций у общественных насекомых. Окраска насекомых может быть как за счет пигментов, так и за счет структурных образований. Несмотря на все разнообразие, у насекомых распространены два класса пигментов – меланины и птерины. Склеротизация и меланизация (потемнение) кутикулы насекомых могут происходить одновременно, и появление цвета часто является результатом обоих процессов. Некоторые специфические оттенки, например, прозрачный, белый, золотисто-бронзовый, переливающийся синий или фиолетовый имеют только структурную основу.
Анализ исследований роли цвета у насекомых показал, что все разнообразие цветовых функций может быть сведено к трем: 1 – защита тела (физическая, иммунологическая); 2 – сигнализация (камуфляж, предупредительная окраска, защита от конкурентов, выбор партнера) и 3 –физиология (терморегуляция, УФ-стойкость, засухоустойчивость) (Рисунок 1).
Во многих случаях, эти функции действуют одновременно, что подчеркивает многофункциональность окраски. Окраска на основе меланина может быть взаимосвязана с иммунологической защитой, или защитная окраска может как помогать прятаться от хищников, так и отпугивать их, или цветовой рисунок отражает физиологическое состояние особи, что служит сигналом качества для партнера или конкурента, и т.п.
Некоторые пигменты (меланины, птерины, желчные, оммохромы) синтезируются из прекурсоров. Их эффективное производство требует правильного физиологического функционирования, и, таким образом, наличие соответствующего пигмента дает информацию о качестве организма. Другие пигменты, такие как каротиноиды, попадают в организм из рациона. Эти пигменты вносят больший вклад в физиологию насекомых в качестве антиоксидантов, компонентов феромонов ближнего действия для ухаживания или в качестве предшественников для визуальных пигментов (Heath et al. 2013).Следовательно, они могут сигнализировать об эффективности кормодобывания или антиоксидантном потенциале организма. Многие цвета способствуют терморегуляции, как например, у восточного шершня Vespa orientalis желтые абдоминальные полосы пурина и птеридина поглощают солнечное излучение и преобразовывают его в электрохимическую энергию. У ос и пчел подтверждена связь окраски с терморегуляцией, которая становится все более важной в условиях глобального изменения климата. Кроме того, осы, например, используют цвета для различных видов сигнализации. Цветовые вариации хорошо защищенных химическими веществами социальных насекомых являются миметической моделью для незащищенных организмов.
Будучи тесно связанной с физиологическими и биохимическими процессами, окраска насекомых является отличным источником для поиска новых экологических индикаторов и биомаркеров. Благодаря новым технологиям цифрового изображения, программного обеспечения и искусственного интеллекта, появляются новые возможности для новых достижений в этой области. Дальнейшее изучение вариаций окраски социальных насекомых может способствовать развитию видовой идентификации, биомониторингу и других областей исследований в экологии, биохимии, биофизике, дизайне биоматериалов.
Badejo O., Skaldina O.,Gilev A.,Sorvari J. Benefits of colour: a review from social insect studies // Oecologia. 2020. V. 194. Is. 1-2. P. 27-40.https://doi.org/10.1007/s00442-020-04738-1
Источники финансирования работы: работа выполнена в рамках государственного задания Института экологии растений и животных УрО РАН.