Värvuseuuringud aitavad mõista putukamaailma

Tekst: Kelly Kittus, Triin Lepik

Putukate, aga ka teiste loomarühmade värvus ja värvikirevus on andnud teadlastele põnevat uurimisainest. Mis ülesanne on värvustel? Millest värvivalik tuleneb ja millega on seotud? Nii mõndagi on saanud selgeks, kuid leidub nüansse, mille kohta täit tõde ei teata.

Värvused võivad olla üks kõige lihtsam, vahel aga kõige keerulisem teema inimese elus. Ka bioloogi erialal tegutsedes ei ole see teistmoodi. Näiteks nähes kollase-mustatriibulist putukat, teame vaistlikult, et temast tuleb näpud eemale hoida. Ometi võib tegu olla kavala Batesi mimikriga: olend ei ole mürgine, vaid kasutab ohtliku putuka omaga sarnanevat varjevärvust, et tema kaitstusest kasu lõigata, ja sina oled petta saanud.
Üldjoontes täidavad värvused elusolenditel kolme otstarvet: nad hoiatavad (nt hoiatusvärvus lepatriinudel ja verikireslastel), kaitsevad (kaitsevärvus, mis tihti on varjevärvus; sellest on juttu edaspidi) ja ahvatlevad sigimispartnerit (näiteks kiilidel). Enim on uuritud kaitsevärvusi. Siiski on varasemates uuringutes võrdlemisi vähe vaadeldud värvuse ja selle kontrastsuse seoseid käitumisega. Järjest rohkem nenditakse, et värvuse funktsioon ei ole alati ilmselge, seetõttu pakub see teadusele endiselt huvi.
Hea näide on paari aasta tagune rahvusvahelise teadlasrühma uurimus (ületas uudisekünnise ka Eestis), kus värvuse teadusliku mõõtmisega tõestati, et mustvalge panda on oma koduses metsakeskkonnas hoopis krüptiline, mitte kiskjatele silmapaistev, nagu varem arvati [1]. Varjevärvuse ehk krüptilise värvuse all mõistetakse eri strateegiaid, mis vähendavad tõenäosust langeda kiskja ohvriks seeläbi, et saakloom sulandub oma loomulikku keskkonda. See hõlmab nii füüsilisi kui ka käitumuslikke omadusi.

Meil on küllaga värvikirevaid elusolendeid

Võiks arvata, et Eesti looduse loomad värvustest ei pakata. Ent see ei ole nii. Ka meie kodune putukamaailm on kirev nii värvuste kui ka varjemehhanismide poolest. Ühed põnevaimad näited ongi seotud varjevärvusega. Näiteks vaksiklaste (Geometridae) röövikud meenutavad välimuselt puuoksa ja tihti sarnanevad värvuselt oma toidutaimega. Nad ka käituvad puuoksana: hakkavad ennast häiringu peale kõigutama. Sama teevad koduste lemmikloomadena tuntud raagritsikad (kojuselised, Phasmoptera).

Meil kõikjal väga tavaline liblikas rohukedrik (Euthrix potatoria) meenutab siis, kui ta tiivad on kokku pandud, kuivanud puulehte. Peaaegu eranditult keeravad nad ennast pea alaspidi, mis tekitabki mulje rippuvast puulehest. Suure tõenäosusega ei oska kiskja seda kujundit liblikaks pidada ega puutu kuivanud lehte.
Enamikul ööliblikatel on krüptilised eestiivad. Paraku sellest alati ei piisa, et jääda kiskjale märkamatuks, siis kasutavad nad muid ellujäämisstrateegiaid. Näiteks silmiksurud (Smerinthus ocellatus) välgutavad kiskja ees tiibu, et paljastada tagatiival paiknevad silmlaigud: need meenutavad suurema looma silmi ja võivad vaenlase minema peletada.

Suur-punasuru (Deilephila elpenor) roosakirju rüü lausa meelitab sööma, aga tegelikult on selle liigi värvused kooskõlas tema toidutaime põdrakanepiga ning seetõttu on teda raske selles keskkonnas märgata. Neid võtteid on üsna lihtne seletada, aga on ka märksa keerukamaid juhtumeid, mille kohta veel ei ole täit selgust. Näiteks on mõistatuslik paelöölaste värvus.

Paelöölaste mõistatuslik värvikontrast

Tartu ülikooli zooloogiaosakonnas on käsil putukate värvuseuuringud, kus muu hulgas püüame mõista, miks on paelöölastel (Catocala) evolutsiooni käigus arenenud erksavärvilised tagatiivad. Nendel liblikatel on krüptilised eestiivad, mille värvus ja muster kattub tihti rööviku toidutaime omaga. Samas on neil väga kontrastsed tagatiivad, enamasti kollased või punakad, aga võivad olla ka teist tooni, nagu näiteks sini-paelöölasel (Catocala fraxini). Aga kui vaadelda paelöölasi n-ö kõhu alt, siis on nad tumeda-heledatriibulised.
Mida saab sellest järeldada? Öösel ei lähe sinipaelöölasel neid värvusi ja kontraste kindlasti vaja, samuti on need tarbetud puhkeasendis. Järelikult seisneb põhjus liblika päevases tegevuses. Arvatavasti on see flash coloration’i efekt, millel ei ole head eestikeelset vastet. Ent see tähendab, et lendava ja puhkeasendis oleva liblika välimus erineb suuresti, mistõttu kiskja kaotab oma saagi silmist niipea, kui see puutüvele laskub.

Selline seletus eeldab, et päeval lendu minek on paelöölastel tavaline. Tõestuseks oleme teinud lihtsaid katseid paljude ööliblikaliikidega. Oleme liblikad öösel valguspüügiga kinni püüdnud ja kuni hommikuni neid külmkapis uinuvas oleks hoidnud. Seejärel oleme jälginud, kuidas liblikad reageerivad, kui neid kergelt häirida. Ööliblikas peab enne lendutõusu rindmiku temperatuuri tõstma, väristades tiibu. Kui teda sel ajal häirida, kukutab isend end sageli kivina maha ja pääseb, kuna rohus on teda raske leida. Seda kinnitas ka meie katse. Seevastu paelöölastel on komme rakendada teistsugust strateegiat: nad lähevad peaaegu kohe lendu ja ongi silmapiirilt kadunud. Ent päeval lendu läinud ööliblikat hakkavad linnud väga sageli jälitama.

Meie hüpoteesi, mille kohaselt ilmneb paelöölastel flash coloration’i efekt, toetaks ka liblika tiibade üla- ja alaküljemustri omavaheline seos, sest just sel puhul on põhjust eeldada, et eri värvused toimivad tervikuna. Selle uurimiseks oleme teinud lugematul hulgal pilte umbes 70 liigi kohta nii Eesti kui ka Soome kollektsioonides leiduvatest maailma paelöölastest. Oleme mõõtnud nende liikide tagatiiva alakülje kontrasti ja kirjeldanud ülakülje värvust. Muu hulgas püüame liblikaid vaadata nõnda, nagu neid näevad linnud.
Hüpoteesi otsese katselise tõestuse aitab meil leida koostöö Helsingi ülikooli kolleegidega. Katse käigus kuvatakse puutetundlikule ekraanile pildid liblikatest, mis on programmeeritud lendama; paneme kirja, kuidas reageerib sellele kiskja (meie katses sinitihane). Niisuguste vaatluste abil saame jälgida, kas sinitihane kaotab oma saagi silmist ja millal ning kui kaua aega kulub tal objekti leidmiseks.

Kuidas mõõta värvusi?

Värvusi on võimalik mõõta mitmel moel. Viimasel ajal on aina rohkem rakendatud empiirilise pildistamise (empirical imaging) meetodit. Teaduslikult on sel viisil hakatud värvusi mõõtma võrdlemisi hiljuti, kuna varem puudusid selleks vajalikud seadmed. Tarvis on veidi ümber ehitatud fotokaamerat: full spectrum’i kaamerat. Sellelt on eemaldatud teiste lainepikkuste jäädvustamist takistavad osad, seega võtab seade vastu kõiki lainepikkusi olenevalt lisatud filtrist (inimese silmale vastav filter, UV-lainepikkuste filter ning IR-filter). Uurimuses kasutame tava- ja UV-filtrit, kuna paljud linnud näevad ka ultraviolettspektrit.
Pildid tehakse heades valgusoludes õues või laboris, kasutades mõõteriista, mis võimaldab pärast kõiki pilte omavahel võrrelda, olenemata nende suurusest. Ühtlasi on kasutusel spetsiaalsed värvikaardid, mille abil pildid standardiseeritakse. Nõnda on piltidelt pärinevad andmed omavahel võrreldavad, mis võimaldabki teha teadusliku analüüsi.
Sel viisil tehtud piltidelt saame mõõta väga mitmesuguseid näitajaid, näiteks tavalisi RGB (punane, roheline, sinine) väärtusi, UV peegeldumist, infrapunakiirgust, värvimustrite omavahelist kontrastsust, isendi mustri kattuvust taustaga ja paljut muud.
Kalibreeritud kaamera ja eriprogrammi abil on võimalik pilte vaadata ka läbi teiste liikide silmade. Kes ei tahaks teada, kuidas ühte putukat näeb näiteks sinitihane, mõni roomaja või nahkhiir? See kõik on nüüd võimalik.

Lepatriinude kirevus hoiatab

Eelkirjeldatu ei ole ainus käsil olev uuring, kus püütakse leida värvuste seoseid muude näitajatega. Mõni varjevärvus võib olla vürtsikam kui teised. Mitmel vaksikuliigil on aastas kaks põlvkonda. Esimese põlvkonna liblikad, kes lendavad suve alguses, on valgemad või mustvalgemad kui teise põlvkonna liblikad, kes lendavad suve teisel poolel. Kui jalutada varasuvises metsas, võib taimedel märgata lindude väljaheiteid, mis on samuti mustvalged. Eeldame, et esimese põlvkonna vaksikud jäljendavad linnu väljaheidet ning elavad seetõttu pikemat ja viljakamat elu.
Meie töörühma uuringud ei piirdu ainult liblikatega. Triin Lepik uurib lepatriinude värvust. Nende putukate värvus on seotud mürgisusega; igal perekonnal või isegi igal liigil on eriomane alkaloid, toodetud oma kehas. Paljudel lepatriinudel ilmneb värvusega seotud liigisisene dimorfism, seepärast võib mõnda liiki olla üsna keeruline ära tunda.

Uurimuse peasiht on mõista lepatriinude värvuse evolutsiooni ja seda, kuidas värvus oleneb keha suurusest ja elupaigast ning muudest tunnustest. Teadusanalüüsi tarbeks on olemas suur hulk andmeid, mis on kogutud välitöödel kümnes punktis Tartus ja Pärnus. Nendes paikades püüti lepatriinusid nii rohu- kui ka puurindest. Tähtis on püüda isendid elusana, kuna surres hakkavad lepatriinud peaaegu kohe värvust kaotama. Kogutud lepatriinud pildistati ja lasti seejärel tagasi vabadusse.
Kinni õnnestus püüda ja pildistada 423 lepatriinut 18 liigist. Fotode põhjal saab analüüsida kattetiibade värvust ja selle erinevusi nii liigi sees kui ka liikide vahel. Teine osa tööst hõlmab fotode võrdlust internetist leitavate piltidega: värvianalüüsi abil saab uurida, kui suur on sama liiki lepatriinude värvuse erinevus.
Seega on ajakohased seadmed andnud putukate värvuse uuringutele uue hoo ja võimaldavad näha isegi seda, mida inimese silm ei suuda kindlaks teha.

Kelly Kittus (1994) on Tartu ülikooli bioloogia- ja ökoinnovatsiooni magistrant, uurib värvuste evolutsioonilisi seoseid liblikalistel.

Triin Lepik (1998) on Tartu ülikooli bioloogia- ja ökoinnovatsiooni magistrant, uurib lepatriinude liigisisese ja liikidevahelise värvivarieeruvuse ulatust ja põhjusi.

1. Nokelainen, Ossi et al. 2021. The giant panda is cryptic.− Scienctific Reports 11, 21287, https://doi.org/10.1038/s41598-021-00742-4.