butterfly-morpho

Zářící motýl

Jakob Haver Evoluce organizmů 5 Komentářů

Dvojitá difrakční mřížka vytváří dva barevné odstíny

Jonathan Sarfati

Z creation.com přeložil Jakob Haver – 05/2018. Translation granted by Creation.com – přeloženo s povolením od Creation.com.

Fotonické struktury u motýlů

butterfly-morpho-2

Modrý Morpho. Foto Wikipedia

Některé druhy motýlů, jako je modrý morpho (Morpho menelaus) z Jižní Ameriky a sameček horského otakárka Odysseova (Papilio ulysses) ze severní Austrálie, jsou známé pro svou zářivě duhovou modř. Jejich atraktivní barvy však nezpůsobil pigment, ale šupinky, které vytvářejí difrakční (optickou) mřížku.1 Ty jsou pravidelně rozložené jako hřbety nebo drážky a rozloží tak bílé světlo na všechny jeho základní barvy. Avšak destruktivní interference (má zeslabující vliv – pozn. překl.) v daném úhlu všechny barvy potlačí, kromě té požadované – ta je intenzivní díky konstruktivní interferenci (zesilující vliv – pozn. překl.). Tyto šupinky dostaly název sub-mikrometrické fotonické struktury, protože mohou ovládat světelné vlny. Podobně i velmi temná čerň po okraji motýlích křídel není způsobena černým pigmentem, ale fotonickými strukturami, které pohlcují světlo.2,3

Tento výzkum byl inspirací pro návrh velmi účinných „super černých“ povlaků a mohl by být podnětem pro další typy povrchových úprav, vytvářejících výrazné barvy bez chemického odpadu, který jinak vzniká při výrobě pigmentů a barviv.4 Jedná se o další příklad biomimetiky: lidské technologie kopírující přírodu – což ve skutečnosti znamená učit se od Tvůrce přírody.5

Dvojitá mřížka

Nedávný výzkum ukazuje, že hřbetní křídla samečka Lamprolenis nitida mají na jednotlivých šupinkách střídavě umístěné dvě zářivé difrakční mřížky, které poskytují dva hlavní barevné odstíny.6

To byl ovšem nový objev, neboť „více samostatných odstínů z oddělených fotonických struktur uvnitř stejného sub-mikrometrického zařízení v současné době u zvířat neznáme.“ Šupinky tvoří mřížku žeber a žlábků, které se střídají ve dvou různých intervalech, proto tedy rozdílné odstíny.

Výzkumníci říkají: „Vícenásobné odstíny zvyšují složitost a specifiku optického kódování, což zvyšuje kvalitu přenášených informací. To může být důležité zejména při páření, kdy  samečci bojují o samičku, takže duhové barvy křídel samečka plní funkci varovných signálů.“ Poukazují na to, že samečci mohou vytvářet výrazné odstíny dokonce i při špatné viditelnosti v lesích kde žijí, kde sluneční světlo proniká skrze koruny stromů jen sporadicky. A tak mohou v druhově bohatém prostředí pomoci samičkám najít ten správný druh.

Jak tyto struktury vznikly?

„Dokonce i jednoduchou difrakční mřížku je těžké vysvětlit pomocí Darwinovy série malých krůčků, z nichž každý má nějakou výhodu oproti tomu předchozímu. Tím spíše je mnohem těžší vysvětlit dvojitou difrakční mřížku.“
Je to příjemná změna, když výzkumníci nenabídli nějaký skvělý evoluční příběh, aby vysvětlili původ těchto struktur; aby uvedli fakta a navrhli ověřitelné funkce jejich současného použití. Pomocí Darwinovy série malých krůčků, z nichž každý měl mít nějakou výhodu oproti tomu předchozímu, je těžké vysvětlit dokonce i jednoduchou difrakční mřížku. Není tím spíše mnohem těžší vysvětlit dvojitou difrakční mřížku? Zvláště proto, že většina motýlů to zvládá naprosto dobře i bez nich, a průhledná křídla dokonce vůbec šupinky nepotřebují,7 takže selekční tlak se tu neprojevuje. Všimněte si, že Darwinova „teorie pohlavního výběru“8nedokáže vysvětlit ani tu věc, ze které ji Darwin vykouzlil – paví ocas!9

Další příklad biomimetiky

Vědci uvedli, že okopírování tohoto designu by mohlo být pro pokročilou lidskou technologii prospěšné:

  • „Dvojitá mřížka u Lamprolenis nitida by mohla poskytnout řešení problému se spektrometry, zejména proto, že funkční rozsah jejich mřížky je omezený, takže jakmile je dosaženo spektrálního limitu, mřížka se musí mechanicky vyměnit za jinou, čímž se přeruší měření. Zabudováním dvou mřížek na jeden samonastavitelný povrch by se dal tento problém obejit.“

Protože skutečná věda pracuje obdobně, je poctivé přiznat, že pokud námi vytvořená difrakce vyžaduje inteligentní naprojektování, tím spíše ukazuje objektivní znaky designu také mnohem dokonalejší difrakční mřížka.

Motýl Morpho je také inspirací pro další vývoj technologie nočního vidění – křídla obsahují chitin, který má výrazně nižší tepelnou kapacitu než materiály, z nichž se vyrábí noktovizory. Vhodným využitím by se mohla podstatně snížit jejich hmotnost. Více v článku National Geographic

Zvětšený pohled na strukturu křídla

Interference světelných vln

butterfly-waves-interferences

Motýl morpho – zpomalený záznam

Příbuzné články

Odkazy a poznámky

  1. Vukusic, P., et al., Sculpted-multilayer optical effects in two species of Papilio butterfly, Applied Optics 40(7):1116–1125, 2001.
  2. Butterflies plumb the depths of blackness with a trick of the light, New Scientist 181(2433):18, 2004.
  3. Hopkin, M., Butterflies boast ultrablack wings: Insects use optical trick to get the blackest black out of dark pigments, Nature science update, nature.com, 2004.
  4. Lerner, E.J., Butterfly blues, The Industrial Physicist, Briefs, April 2004.
  5. Sarfati, J.,  Beautiful black and blue butterflies, Creation 19(1):9–10, 2005; creation.com/blue; By Design, ch. 3, Creation Book Publishers, 2008.
  6. Ingram, A.L. et al., Dual gratings interspersed on a single butterfly scale, Royal Soc. Interface 5(28):1387–1390, November 2008 | DOI 10.1098/rsif.2008.0227.
  7. Catchpoole, D., Watch a glasswing passing (without flying colours), Creation 30(4):56, 2008; creation.com/glasswing.
  8. Bergman, J.,  Problems in sexual selection theory and neo-Darwinism, Creation 18(1):112–119, 2004.
  9. Catchpoole, D.,  Peacock tail tale failure, creation.com/tale, 2008.

 

5
Komentujte

Please Přihlásit to comment
5 Comment threads
0 Thread replies
0 Followers
 
Most reacted comment
Hottest comment thread
5 Comment authors
adminStourafiloušjhk - vlastaVáclav Dostál Recent comment authors
  Subscribe  
Upozornit na
admin
admin

Biomimetika je fajn, kdyby ovšem nebyla jen zpupným plagiátorstvím
… ex-ministryně Malá usvědčena z plagiátorství, nyní ministr MPSV Krčál obviněn z plagiátorství… ale co je to proti masovému plagiátorství lidí, kteří se ke kopírování z přírody hrdě hlásí a autorská práva Stvořitele si ani na okamžik nepřipustí…
comment image

Stoura
Stoura

Pro filouš:
Myslím, že evoluční vysvětlení křídel toho motýlka se dlouho neudrží. V řadě zemí byla už evoluční teorie ve školách zcela zakázána. Z oblastí, kde tomu tak je, proudí do Evropy statisíce až miliony mladozemských kreacionistů. Je tedy jen otázkou času, než tady mladozemský kreacionismus zvítězí podobně, jako se mu to naposled podařilo loni v Turecku.

filouš
filouš

Kdyby vše pracovalo pouze podle pravidel přírodního výběru, tak by nebyl tak krásný. Vždyť příroda nepozná, co je krásné. Ale evolucionisti si žijí ve svém pohádkovém království, kde věci vznikají sami od sebe, z felicie máš nové moderní auto, ze staré motoroly iphone x, apod. A do této pohádky jsou tolik zamilovaní, že ji všude propagují. A komu se to nelíbí, kdo je kacíř, toho odstraní.

jhk - vlasta
jhk - vlasta

Protože skutečná věda pracuje obdobně, je poctivé přiznat, že pokud námi vytvořená difrakce vyžaduje inteligentní naprojektování, tím spíše ukazuje objektivní znaky designu také mnohem dokonalejší difrakční mřížka.

– naprosto souhlasím – pokud se inteligentní lidé učí od neinteligentní přírody – pak je logické – že ta musí mít inteligentního tvůrce.

Neboli – z toho vyplývá, že lidé dělají chybu – když přírodu koncipují jako neinteligentní dílo přírodních procesů.

Václav Dostál

Jeví se, že jde o polarizaci světla dvojlomem. Viz http://www.fyzika007.cz/optika/polarizace-svetla. Přitom se lomený paprsek od dolního rozhraní může úplně odrazit – viz http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/440-uplny-odraz-svetla v závislosti na úhlu dopadu (lomeného paprsku), který motýl asi mění natočením „šupin.“ Úplně odražený paprsek se potom na horním rozhraní lomí, načež dochází k interferenci mezi paprsky odraženými na horním rozhraní a paprsky lomenými a odraženým na dolním rozhraní.
Navíc motýli musí mít patřičné oči, které dokáží jev zaznamenat.