science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Ontwikkeling, functie en evolutie van plantennanostructuren die het gedrag van dieren beïnvloeden

Iriserende vleugels van een Morpho-vlinder

Wezens zoals de Morpho-vlinder op het blad erboven lijken bedekt te zijn met glinsterende blauwe en groene metallic kleuren. Dit fenomeen wordt "iridescentie, " wat betekent dat de kleur lijkt te veranderen als de hoek verandert, net als zeepbellen en zeeschelpen.

Bij dieren, de fysieke mechanismen en functie van structurele kleur zijn aanzienlijk bestudeerd als een signaal voor herkenning of partnerkeuze.

Anderzijds, Beverley Glover gelooft dat zo'n glinstering in planten het gedrag van dieren daadwerkelijk kan beïnvloeden door bestuivers beter aan te trekken dan hun niet-iriserende tegenhangers. Glover, Directeur van de botanische tuin van de universiteit van Cambridge, presenteerde haar studie maandag eerder deze week tijdens de Biology Seminar Series in het French Family Science Center.

De metaalachtige eigenschappen van bloemen zoals de Hibiscus Trionum hierboven worden gegenereerd door diffractieroosters - vergelijkbaar met de manier waarop CD schijnt - om kleur te creëren uit transparant materiaal.

Om de effecten van het kleurenspel op bestuivers zoals bijen waar te nemen, Glover creëerde kunstmatige materialen met een oppervlaktestructuur van richels op nanoschaal, vergelijkbaar met de microscopische weergave van het epidermale oppervlak van een bloemblad eronder.

In de eerste reeks experimenten, Glover en haar team markeerden bijen met verf om hun gedrag te volgen terwijl ze de insecten aanzetten om iriserende bloemen te verkennen. Sommige waren bedekt met een rood rooster - met een zoete oplossing als beloning - en anderen met een blauw iriserend rooster - met een zure oplossing als afschrikmiddel. Het experiment toonde aan dat de bijen het iriserende signaal konden detecteren dat werd geproduceerd door de nanoribbels van het bloemblad, en – als resultaat – de lonende bloemen correct identificeerde.

Iriserend gedrag van een zeepbel

Met het bewijs dat de bijen irisatie konden zien, Glover ging op pad voor het tweede experiment:zodra de bijen een specifiek type bloem hebben gevonden, hoe lang duurt het voordat ze dezelfde bloem op een andere locatie vinden? Met behulp van de driehoekige opstelling van glinsterende oppervlakken zoals hieronder weergegeven, Glover merkte op dat irisatie geproduceerd door een diffractierooster leidt tot een significante toename van de foerageersnelheid in vergelijking met niet-iriserende bloemen.

Hoewel irisatie in planten moeilijk te herkennen is door een ongedwongen wandeling door de tuin, bestuivers zoals bijen kunnen het zeker zien, en wetenschappers hebben zich onlangs gerealiseerd dat het zicht van insecten en bloemkleuren samen zijn geëvolueerd.

Om ervoor te zorgen dat stuifmeel wordt overgedragen tussen bloemen van dezelfde soort, deze bloemen hebben een unieke iriserende structuur ontwikkeld. Terwijl wetenschappers proberen te begrijpen welke planten deze prachtige kleuren produceren en hoe de structuur op nanoschaal wordt doorgegeven via reproductie, we kunnen alleen maar met verbazing naar onze tuinen kijken naar de enorme hoeveelheid natuur die nog moet worden verkend en geleerd.

  • Hibiscus Trionum

  • Randen op nanoschaal op het epidermale oppervlak van een bloemblad.

  • Bijen bestuiven iriserende "bloemen"

  • Driehoekige vorming van iriserende schijven gebruikt voor experimenten op bijen