פרפרי מונרך במזרח צפון אמריקה משלימים אחד מהם נדידת בעלי החיים הארוכה ביותר. לעתים קרובות בהשוואה לרצי מרתון, המאביקים המנוקדים הללו חוצים את היבשת, טסים במשך יותר מחודשיים ועד אלפי קילומטרים משטחי ההזדווגות שלהם עד צפונה עד קנדה ועד מקומות החורף שלהם עד דרומה עד מקסיקו.
מדענים מעוניינים כבר זמן רב ללמוד כיצד בדיוק חרק ששוקל פחות מאטב נייר יכול לנסוע למרחקים כה ארוכים. מחקרים עד כה העלו ששינויים בחילוף החומרים שלהם, תיאבון רעבתני לצוף פרחים עשיר בשומנים וצורת הכנפיים שלהם כולם משחקים תפקיד.
אבל מחקר חדש בכתב העת PLoS ONE שפורסם היום מגלה שהצבעים על כנפי המלך עשויים להשפיע גם על יכולתו לטיסת סיבולת. בהנהון ל הפרקטיקה הפופולרית יותר ויותר של ביומימיקה, שבו חוקרים מנסים לשחזר את העולם הטבעי בפרויקטים הנדסיים, המחברים מקווים שלימוד צבעי כנפי המלוכה יעזור להם להפוך את המל"טים ליעילים יותר.
[קָשׁוּר: האם פרפרי המלך נמצאים בסכנת הכחדה?]
השאלה כיצד הצבע משפיע על מעוף המלך החלה מתי מוסטפה חסנאליאן, פרופסור להנדסת מכונות בניו מקסיקו טק, פורסם מאמר על איך הצבעים על כנפי האלבטרוס, מעין ציפור משוטטת באוקיינוס, עשויה לעזור לה לעוף למרחקים ארוכים יותר. השחור בחלק העליון של כנפי הציפור סופג יותר אנרגיה סולארית, ויוצר כיס של אוויר חם; הלבן בתחתית סופג פחות. ביחד, הצבעים ההפוכים
ליצור יותר עילוי ופחות גרר, עוזרים לאלבטרוס להמריא ביעילות רבה יותר. הפרש הטמפרטורות בין שני הצדדים של הכנפיים יכול להיות עד 10 עד 25 מעלות צלזיוס, בהתאם לכמות השמש שהם מקבלים, לפי חסנאליאן.אנדי דייויס, מדען מחקר באוניברסיטת ג'ורג'יה שחוקר מלכים, ראה את המאמר של חסנאליאן ותהה האם אותו דבר עשוי לחול על הפרפר הצפון אמריקאי. הצמד בא במגע עד מהרה, ויחד עם שלושה מומחים נוספים, החלו לחקור אם הדוגמה הכתומה, השחורה והלבנה על כנפי המלך קובעת כמה רחוק הוא יכול לעוף. ראשית, הם מדדו את הפרופורציות של צבעים על 400 זוגות כנפיים מפרפרי חלב משומרים, כולל מלכים מזרחיים בשלבים שונים של מחזור חייהם. לאחר מכן הם ביצעו ניתוח תמונה על הכנף הימנית של כל דגימה כדי להבין את גודל הכתמים.
הצוות קבע שלפרפרים ששרדו את ההגירה למקסיקו נטו להיות 3 אחוזים פחות פיגמנט שחור על הכנפיים שלהם ו-3 אחוז יותר פיגמנט לבן, ניגוד מפתיע מה אַלבַּטרוֹס. הם גם גילו שלמלכים המזרחיים היו כתמים לבנים גדולים יותר באופן משמעותי מאשר פרפרי חלב אחרים שלא השלימו מסעות למרחקים ארוכים. מחקר קודם זיהה גם גוונים עמוקים יותר של כתום על כנפי המלכים המזרחיים, הנודדים רחוק יותר מהאוכלוסיות המערביות והפלורידיות.
המחברים עדיין לא יודעים מדוע למלכים הנודדים יש כתמים לבנים גדולים יותר, אבל הניחוש שלהם הוא שדפוסי הצבע המתחלפים מעניקים להם יתרון אווירודינמי. "הקצה האחורי [של הכנף של המונרך] כולו שחור, ואז יש לך את הכתמים הלבנים", מסביר חסנאליאן. "לבן הוא אוויר קריר; שחור הוא אוויר חם. כל כך קריר וחם, זה ישנה את דפוסי הזרימה בקצה האחורי. וזה יאפשר להם לחסוך יותר אנרגיה, לשפר את היעילות הדינמית שלהם ולהקל על הטיסה".
איש לא חקר באופן ישיר כיצד הכתמים הלבנים על כנפי המלך משפיעים על המעוף שלהם, אומר מיכה פרידמן, פוסט דוקטורנט שלומד נדידת המלוכה באוניברסיטת קולומביה הבריטית. ובכל זאת, גודל הטלאים קטן יחסית. "לעין לא מאומנת, זה כנראה לא ייראה כמו הבדל גדול", הוא אומר. "אבל כשאתה משתמש בתוכנת עיבוד תמונה, זה קולט הבדל."
חסנאליאן, דייויס והצוות שלהם מתכננים פרויקטים נוספים כדי לאמת השערה זו. הניסויים העתידיים שלהם יכולים לכלול בניית כנפי מלכות מלאכותיות בצבעים שונים והכנסתם למנהרת רוח. הם עשויים גם לחשוף את הדגמים שלהם לעשן וללייזרים ולהשתמש במצלמה במהירות גבוהה כדי לדמיין את דפוסי הזרימה סביבם. "הרעיונות האלה כאן כל כך חדשים", אומר דייוויס. "אני לומד מלכים כבר 25 שנה בערך. אף אחד לא יודע למה נועדו הנקודות האלה. מעולם לא ידענו."
אם הקשר בין סימונים לבנים וביצועי טיסה יתגלה כאמת, הם מתכננים ליישם אותו בטכנולוגיית רחפנים. אם השפעות צבע קטנות "יכולות לשפר כמו 10 אחוז מהיעילות שלך, זה הרבה", אומר חסנאליאן. "היבט נוסף הוא שהמל"ט שלך יוכל לשאת יותר, כי הצבע הזה עוזר להם להשיג עילוי נוסף." השיפור יכול גם להועיל למטוסים אחרים, אבל הוא מציין אזהרה אחת: מטוסים טסים במהירות הרבה יותר מהירה מפרפרים, כך שצבע עשוי לא להיות רלוונטי אוֹתָם. ובכל זאת, אחד מתלמידיו לתואר שני חוקר כעת אם צביעת קצות כנפי המטוס בשחור יכולה להפחית את השימוש בדלק.
[קָשׁוּר: ל"מטוס העתיד" הזה יש עיצוב כנף חדש קיצוני]
"זוהי השראה ביולוגית במיטבה כאן", מוסיף דיוויד, "כי אנחנו לומדים מהפרפרים שהתפתחו במשך עידנים איך להיות מעופפים טובים יותר".
