北美东部的君主蝶完成了最长的动物迁徙之一。这些斑点状的授粉者常被比作马拉松选手，它们横跨大陆，飞行两个多月，从北方远至加拿大的繁殖地到南方远至墨西哥的越冬地，行程长达数千英里。
科学家们长期以来一直对如何让一只体重不到一枚回形针的昆虫进行如此长途的旅行感到好奇。迄今为止的研究表明，它们的新陈代谢变化、对富含脂质的花蜜的贪婪食欲以及翅膀的形状都起着作用。
然而，今天在《PLOS One》杂志上发表的一项新研究发现，君主蝶翅膀上的颜色也可能影响其耐力飞行的能力。借鉴日益流行的仿生学实践（即研究人员试图在工程项目中复制自然世界），作者希望通过研究君主蝶翅膀上的颜色来帮助他们制造更高效的无人机。
[相关：君主蝶濒危了吗？]
颜色如何影响君主蝶的飞行的问题始于新墨西哥理工大学机械工程学教授Mostafa Hassanalian发表的一篇关于信天翁（一种海洋鸟类）翅膀颜色可能如何帮助它长距离飞行的论文。信天翁翅膀顶部的黑色吸收更多太阳能，产生一个温暖空气的区域；底部的白色吸收较少。哈桑纳利安说，相反的颜色一起产生了更大的升力和更小的阻力，帮助信天翁更有效地滑翔。根据哈桑纳利安的说法，翅膀两面的温差可达10到25摄氏度，具体取决于它们接收到的阳光量。
研究君主蝶的佐治亚大学研究科学家Andy Davis看到了哈桑纳利安的论文，想知道这是否也适用于北美蝴蝶。两人很快取得了联系，并与其他三位专家一起开始研究君主蝶翅膀上的橙色、黑色和白色图案是否决定了它的飞行距离。首先，他们测量了400对保存过的马利筋蝴蝶翅膀的颜色比例，其中包括处于不同生命周期的东部君主蝶。然后，他们对每个标本的右翅进行了图像分析，以确定斑点的大小。
该团队确定，成功迁徙到墨西哥的蝴蝶翅膀上的黑色素比例倾向于减少3%，白色素比例倾向于增加3%，这与信天翁形成了令人惊讶的对比。他们还发现，东部君主蝶的白色斑点比未完成长途旅行的其他马利筋蝴蝶要大得多。之前的研究也曾发现东部君主蝶翅膀上的橙色更深，而它们迁徙的距离比西部和佛罗里达的种群更远。
研究人员仍然不知道迁徙的君主蝶为什么会有更大的白色斑点，但他们的猜测是，交替的颜色图案给它们带来了空气动力学优势。“君主蝶翅膀的后缘全是黑色的，然后你有白色的斑点，”哈桑纳利安解释道。“白色是冷空气；黑色是热空气。所以冷热交替会改变后缘的流动模式。这将使它们节省更多的能量，提高它们的动态效率，并使飞行更容易。”
不列颠哥伦比亚大学研究君主蝶迁徙的博士后研究员Micah Freedman表示，没有人直接研究过君主蝶翅膀上的白色斑块如何影响它们的飞行。尽管如此，斑块的大小相对较小。“对于 untrained eye 来说，这可能看起来差别不大，”他说。“但是当你使用图像处理软件时，它就能捕捉到差异。”
哈桑纳利安、戴维斯和他们的团队正在计划更多项目来验证这一假设。他们未来的实验可能包括制造不同颜色的仿制君主蝶翅膀，并将它们放在风洞中。他们还可能会将模型暴露在烟雾和激光下，并使用高速相机来可视化它们周围的流动模式。“这些想法现在非常新颖，”戴维斯说。“我研究君主蝶已经大约25年了。没有人知道这些斑点有什么用。我们从未知道过。”
如果白色标记与飞行性能之间的联系被证明是真的，他们计划将其应用于无人机技术。“如果微小的颜色效果能‘提高10%的效率，那将是很大的进步’，”哈桑纳利安说。“另一个方面是你的无人机将能够携带更多东西，因为这种颜色有助于它们获得额外的升力。”这种增强也可能使其他飞机受益，但他指出了一个警告：飞机飞行的速度比蝴蝶快得多，因此颜色对它们来说可能不是那么重要。尽管如此，他的一名研究生目前正在研究将飞机机翼尖端染成黑色是否可以减少燃油消耗。
[相关：这款“未来客机”拥有革命性的新机翼设计]
戴维斯补充道：“这就是最棒的生物启发，因为我们正在向已经进化了数万年的蝴蝶学习如何成为更好的飞行者。”
