Optical and mechanical constraints drive the evolution of wing membrane thickness in clearwing butterflies
Les contraintes optiques et mécaniques déterminent l'évolution de l'épaisseur de la membrane de l'aile chez les papillons transparents
Résumé
Transparent animals are often thin, which raises the question of their fragility. In Ithomiine butterflies, a tribe with closely-related opaque and transparent toxic species, we explore the variations of wing membrane thickness and interpret these variations as potentially selected by optical and mechanical constraints. We find that species with partially transparent wings have a thinner membrane in the transparent zone than in the opaque one, which likely helps light getting through. Yet, we find that more transparent species have a thicker membrane in their transparent zone, and that species with a higher wing proportion occupied by transparency have a thicker membrane in their opaque zone, and a greater difference in thickness between opaque and transparent zones. These results agree with predominant mechanical constraints selecting for the maintenance of overall wing resistance, especially in species with a large wing proportion occupied by transparency. Although optical constraints are likely at play, the influence of membrane thickness on light transmission is likely limited, and the thicker membrane in more transparent species is likely offset by the antireflective effect of nanostructures which are present in all of these species. Despite their transparency, the fragility of the wing membrane in these species is likely limited.
Les animaux transparents sont souvent minces, ce qui soulève la question de leur fragilité. Chez les papillons Ithomiines, une tribu dont les espèces sont opaques ou transparentes mais toutes toxiques, nous explorons les variations de l'épaisseur de la membrane des ailes et interprétons ces variations comme potentiellement sélectionnées par des contraintes optiques et mécaniques. Nous constatons que les espèces dont les ailes sont partiellement transparentes ont une membrane plus fine dans la zone transparente que dans la zone opaque, ce qui favorise probablement le passage de la lumière. Cependant, nous constatons que les espèces plus transparentes ont une membrane plus épaisse dans leur zone transparente, et que les espèces ayant une plus grande proportion d'aile occupée par la transparence ont une membrane plus épaisse dans leur zone opaque, et une plus grande différence d'épaisseur entre les zones opaques et transparentes. Ces résultats sont en accord avec des contraintes mécaniques prédominantes qui sélectionnent le maintien de la résistance globale de l'aile, en particulier chez les espèces dont la proportion d'ailes occupées par la transparence est importante. Bien que des contraintes optiques soient probablement en jeu, l'influence de l'épaisseur de la membrane sur la transmission de la lumière est probablement limitée, et la membrane plus épaisse chez les espèces plus transparentes est probablement compensée par l'effet antireflet des nanostructures qui sont présentes chez toutes ces espèces. Malgré leur transparence, la fragilité de la membrane alaire de ces espèces est probablement limitée.
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