Összehasonlító fiziomorfológiai és termodinamikai vizsgálatok boglárkalepke-félék (Insecta, Lepidoptera, Lycaenidae) monofiletikus és nem monofiletikus fajcsoportjainak pikkelyein, különös tekintettel a diszkoloráció konvergens jelenségére
Összehasonlító fiziomorfológiai és termodinamikai vizsgálatok boglárkalepke-félék (Insecta, Lepidoptera, Lycaenidae) monofiletikus és nem monofiletikus fajcsoportjainak pikkelyein, különös tekintettel a diszkoloráció konvergens jelenségére
Angol cím
Comparative physiomorphological and thermodinamical investigations on the scales of monophyletic and non-monophylethic lycaenid butterfly (Insecta, Lepidopetra, Lycaenidae) species-groups with special regard to the convergent phenomenon of discoloura
zsűri
Ökológia és evolúció 1
Kutatóhely
Állattár (Magyar Természettudományi Múzeum)
résztvevők
Biró László Péter Horváth Zsolt Endre Vértesy Zofia
projekt kezdete
2003-01-01
projekt vége
2006-12-31
aktuális összeg (MFt)
5.260
FTE (kutatóév egyenérték)
0.00
állapot
lezárult projekt
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
Holarktikumban és a nearktikumban élő monofiletikus lepkefaj-csoportok szárnyain található pikkelyek micro- és nanomorfológiáját kutattuk pásztázó- és transzmissziós elektron mikroszkóppal, optikai jelenségeiket vizsgáltunk különböző spektroszkópikus technikákkal, továbbá termikus méréseket végeztünk.
Megállapítottuk, hogy a magasabb taxonómiai kategóriák (génuszok, tribuszok) pikkelyeinek micro- és nanomorfológiája, és ebből fakadó spektroszkópiája kvalitatív tekintetben azonos, míg faji szinten markáns kvanitatív különbségek észlelhetők. Bemutattuk, hogy a diszkolorált lepkefajok szárnyainak fedőpikkely rétege elveszti azokat a nanostruktúrákat, amelyek fotonikus kristály elvként működő szerkezetekként működnek. Ez a minőségi változás hatékonyabb hőszabályozást eredményez, mivel az alappikelyréteg a benne levő nagy mennyiségben található pigment testek révén több napenergiát képes begyűjteni. A diszkoloráció jelensége a nappal repülő pikkelyes-szárnyú lepkék esetében széles körben kimutatható, és fontos fajképződési mechanizmus.
Csillogó és matt szerkezeti színek elemzése során feltártuk, hogy a hosszú rendezettséget mutató (többkristályos) szerkezetek különféle, elsősorban szexuális kommunikációban alkalmazott fajtól függő fényes optikai szignálokat támogatnak, míg a rövid rendezettségű (magányos kristályos) szerkezetek matt színeket generálnak és univerzális univerzális szerepük álcázó vagy utánzó jellegű. Elsőként mutattuk ki a hosszú és a rövid rendezettséget mutató fotonikus kristályok jelenlétét ugyanazon lepkefaj szárnyain.
kutatási eredmények (angolul)
We investigated the wing scale micro- and nanomorphologies in monophyletic groups of butterflies living in the Holarctic and the Neotropic faunal regions by scanning and transmission electron microscopy, varios methods of experimental spectroscopy and we carried out thermal measurements.
We found scale micro- and nanomorphology and the generated spectroscopic properties of higher taxonomic categories (genera, tribes) are qualitatively identical, but marked quantitative differencies can be detected in species level. We demonstrated that the cover scale layer in the wings of the discolored species looses nanostructures, which are working as photonic crystals int he body of the scales. This quantitative change results more sufficient thermal regulation as the ground scale layer heavily packed with pigments is able to absorb more energy from sunlight. This phenomenon is widely distributed amongst day flying Lepidoptera, and seems to be an important mechanism of speciation.
By the analysis of various structural colours we demonstrated, that structures revealing long range orders (poly-crystals) support species-dependent, first of all vivid optical signals applied in sexual communication, while structures with short range orders (sinle-crystals) generate matt colours and playing an universal role in camouflage and mimicry. We have demonstrated first that photonic crystals both with long and short range orders are present in the wings of the same Lepidoptera species.
Kertész, K; Bálint, Zs; Vértesy, Z; Márk, GI; Lousee, V; Lousse, V; Vigneron JP; Rassart, M; Biró LP: Gleaming and dull surface textures from photonic-crystal-type nanosctructures in the butterfly Cyanophrys remus., Physical Review E 73: 021922-1-15., 2006
Bálint, Zs; Vértesy, Z; Biró, LP: Micro- and nanostructures of high Andean Penaincisalia eumaeine lycaenid butterfly scales (Lepidotera: Lycaenidae): descriptions and interpretations, Journal of Natural History 39:2935-2952, 2005
Biró, LP; Bálint, Zs; Kertész, K; Vértesy, Z; Márk, GI; Horváth, ZE; Balázs, J; Méhn, D; Kiricsi, I; Lousse, V; Vigneron, JP: Role of photonic-crystal-type structures in the thermal regulation of a Lycaenid butterfly sister species pair, Physical Review E 67: 021907-1-8, 2003
Bálint, Zs; Boyer, P; Dahners, H; Salazar-Escobar, JA; Kertész, K: Comments on systematics and natural history of Aveexcrenota, a rare Andean eumaeine Lycaenidae (Lepidoptera)., Acta zoologica Acadaemiae Scientiarium Hungaricae 52: 331-352., 2006
Bálint, Zs; Kertész, K; Wojtusiak, J: The description of Atlides halljasoni n. sp. from Ecuador and its spectrographic characterization with some notes on the genus (Lepidoptera: Lycaenidae: Eumaeini)., International Journal of Invertebrate Taxonomy, Genus, Wroclaw 17: 409-415., 2006
Bálint, Zs: Notes on certain high Andean orange eumaeine lycaenids with description of a new species in Peru (Lepidoptera: Lycaenidae: Eumaeini)., Annales historico-naturales Musei nationalis hungarici 96: 261-272., 2004
Vértesy, Z; Bálint, Zs; Kertész, K; Vigneron, JP; Lousse, V; Biró, LP: Wing scale microstructures and nanostructures in butterflies – natural photonic crystals., Journal of Microscopy Oxford 224: 108-110., 2006
Kertész, K; Bálint, Zs; Vértesy, Z; Márk, GI; Lousee, V; Vigneron, JP; Biró, LP: Photonic crystal type structures of biological origin: structural and spectral characterization., Current Applied Physics 6: 252-258., 2006
Bálint, Zs; Boyer, P; Kertész, K; Biró, LP: Observations on the spectral reflectances of certain high Andean Penaincisalia and Thecloxurina, with the description of a new species (Lepidoptera: Lycaenidae: Eumaeini)., Journal of Natural History 41 (in press)., 2007
Berthier, S; Boulenguez, J; Bálint, Zs: Multiscaled polarization effects in Suneve coronata (Lepidoptera) and other insects: application to anti-counterfeiting of banknotes., Applied Physics A 86: 123-130., 2007
Biró, LP; Bálint, Zs; Vértesy, Z; Kertész, K; Márk, GI; Lousse, V; Vigneron, JP: Living Photonic Crystals: Nanostructure of the Scales of Cyanophrys Remus Butterfly., Nanopages, Budapest 1: 195-208., 2007
Biró, L. P; Kertész, K; Vértesy, Z; Márk, GI; Bálint, Zs; Lousse, V; Vigneron, JP;: Living photonic crystals: Butterfly scales – Nanostructure and optical properties., Material Science and Engineering C: (published online 15. October 2006)., 2007
