昆虫为什么这样五彩斑斓

来源 :飞碟探索 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zwb19831101
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  相比于人类的肤色,昆虫的体色堪称色彩斑斓、艳丽夺目,甚至还能呈现变幻莫测的金属色泽。那么,你可曾深深地疑惑,为何昆虫能拥有如此丰富多样的色彩,这些色彩又是怎样形成的呢?
  色素色
  自然界中动物和植物大都使用色素来产生颜色。
  例如,植物的叶子看起来是绿色的,是因为叶绿素分子吸收了光谱中红色和蓝色部分所有波长的光,反射出我们能看到的绿色和黄色。
  而在动物中,最常见的色素是黑色素,它产生了我们头发的颜色,并在真菌中产生棕色,在鸟羽中产生深色。还有一种被称为类胡萝卜素的常见色素,仅由植物生产,但许多动物通过饮食中摄入类胡萝卜素,并用它为组织着色。比如色彩独特的火烈鸟,它们羽毛的粉红色就是由食物——蓝绿藻、硅藻以及小型甲壳动物中的类胡萝卜素产生的。
  昆虫体壁的色素色也是由色素化合物形成的,这些物质可以吸收某种光波而反射其他光波,从而形成各种颜色。比如我们将蝴蝶的翅面放大,你会发现它并不如想象般光滑平整,而是密布着一块块小鳞片。每块鳞片都由一个表皮细胞产生,有自己独特的颜色(或透明),整面鳞片由于含有不同色素而显现出不同的色彩。
  但是,蝶翅鳞片的色素色有时并不稳定,在蝴蝶死亡后,色素会分解消失。这也正是有些蝴蝶标本的颜色会慢慢褪去的原因。再比如,有些昆虫活着时呈嫩绿色,可制成标本后不久,嫩绿色会渐渐变成黄褐色,也是这个缘故。
  结构色
  大自然中实际上存在一种以完全不同的方式产生的颜色,即所谓的结构色。结构色根本不使用色素,而是用非常华丽的亚显微结构来达到绚丽的光学效果。
  一些动物的组织会在纳米级或与光波长相同的尺度上,折叠成高度复杂的结构。这些结构会影响光通过生物组织的方式,能滤除光的某些波长,并产生非常强烈的颜色。
  结构色也是自然界中最明亮、强烈的颜色。很多昆虫都具有绚丽的金属色彩,它们多呈现出明亮的蓝色、红色、绿色和黄色。例如,色彩缤纷又身强体壮、堪称昆虫界“金刚芭比”的蛙腿茎甲,一身五颜六色金属装的大绿青蜂,充满活力、恨不得将彩虹披到身上的翠绿象甲,体色艳丽无比、有着闪亮金属色光泽的华丽金螳。
  这些彩色昆虫的结构色是由一种被称为多层反射器的结构产生的。在显微镜下,它看起来像一个三明治,有很多非常薄的层,这些层结构只有100纳米厚,而且层数越多,散射的颜色就越明亮、艳丽。
  我们以宝石昆虫吉丁甲为例,将吉丁甲放大时我们会发现:其外壳表面并非我们想象的那么光滑,而是有多层微细结构。这些甚至小到纳米级别、周期性排布的结构就是造成吉丁甲产生耀眼金属色彩的原因。同样,我们再将蝴蝶翅面放大,你会发现:原来蝴蝶的小鳞片居然也有各自的大小和形状。这些鳞片按照特定的规则彼此重叠,拼凑出蝴蝶翅面的眼点、条纹和渐变色等奇妙图案。如果再将鳞片放大,你会发现:每一片小鳞片也内有乾坤,它的表面并不平整,而是有很多脊、沟和瓦片状的细微结构。
  凭着表面精细结构引发光学现象(散射、衍射、干涉等)产生的结构色,不会因为昆虫死亡、化学药品、热水处理而消失,甚至可以永久保存。当然,蛾类也同样精通这种神奇的光学戏法。被誉为最美蛾子的日落蛾美轮美奂,它的双翅呈现的艳丽色彩,也是因為蛾翅上带状鳞片的微观结构产生了光的干涉及散射。
  其实,蝶、蛾鳞片在仿生学上有很多用途,如今也是仿生学研究的热点之一:基于蝶翅独特的光学特性而启发制造的纳米结构材料,可以使我们的电子显示屏更加出彩。
  结合色
  鳞片的色素色构成蝴蝶静态的美丽花纹,结构色则令花纹随着光线发生动态的变化。那么,色素色与结构色相结合的结合色不难理解,正是这两种色彩的水乳交融。
  大多数时候,昆虫都采用结合色。比如,美丽的紫闪蛱蝶,它的翅面呈黄褐色(色素色),当从不同的角度看时,又显现出梦幻般的蓝紫色闪光(结构色)。
  有了这样或那样的颜色,昆虫就可以吸引异性求偶、拟态、隐藏或示威避敌,还可以避光保护自己。而美丽的它们也构成了五彩斑斓、艳丽缤纷的昆虫世界。
  本文内容来自公众号“人呆手户”,ID:zhiwubaohuxuebao
其他文献
作者:奥赞·瓦罗尔  译者:李文远  副标题:将不可能变为可能  出版社:北京联合出版公司  出版年:2020-10  这个世界正在以令人眼花缭乱的速度变化发展,每个人在日常生活中都会遇到复杂和陌生的问题。在没有明确指导方针且时间紧迫的情况下,那些能够像火箭科学家一样思考,并去解决问题的人,无疑享有非凡优势。虽然并非人人都能成为火箭科学家,但人人都能掌握火箭科学家的思维方式。  本书作者奥赞·瓦罗
期刊
天宫空间站的基本构型包括天和核心舱、问天实验舱和夢天实验舱,每个舱段规模为20吨级
期刊
2016年,世界自然保护联盟(InternationalUnion for Conservation of Nature,简写为IUCN)宣布,将大熊猫受威胁程度由“濒危”降为“易危”。  IUCN 会定期发布《世界自然保护联盟濒危物种红色名录》,作为衡量全球主要物种生存状况和受威胁状况的清单。其将物种濒危等级由高到低分为灭绝、野外灭绝、极危、濒危、易危、近危和无危7个级别。大熊猫“降级”是因为,
期刊
据国际学术期刊《科学进展》报道,科学家在太阳系中发现了新的星际“高速公路”。小天体可以“借道”星际高速公路,用几十年时间完成从小行星带向海王星之外的轨道迁移。此前,学术界普遍认为该迁移过程需要几十万至百万年时间。  在宇宙中航行,离不开引力,也藏有“高速公路”。星际高速公路,就是太阳系中一系列相互连接的空间流形管道构成的超级运输网络。这些空间流形管道与太阳系天体的拉格朗日点密切相关。不同天体附近的
期刊
雄鹰展翅,伴着凛冽的山风,一次次抒发对白云的向往;麻雀抖羽,把低矮的屋檐营造成温馨的天堂,翅膀让雄鹰和麻雀脱离了地球引力。鹰翔雀飞,虽未在空中留下痕迹,却让人们产生了对翅膀的向往。  飞机的机翼就是人类为自己打造的一双翅膀。依靠这双翅膀,人类实现了飞行梦想。  机翼是飞机上最重要的空气动力部件,是飞机升力的主要来源,它不仅把飞机托举到白云之上,其构型与材质也在很大程度上决定着飞机的各项性能。自从1
期刊
2021年4月13日,由国家文物局指导的“2020全国十大考古新发现”出炉。位于青藏高原上的“青海都兰热水墓群2018血渭一号墓”荣膺2020年度全国十大考古新发现。  CT让近1300岁的印章获得“重生”  对于文物,尤其是古代陵墓,断代和确定墓主人身份是至关重要的。  作为热水墓群乃至青藏高原上发现的布局最完整、结构最清晰、形制最复杂的高等级墓葬之一,2018血渭一号墓经过3年的抢救性发掘,除
期刊
按照通常观点,1921年河南渑池仰韶村遗址的首次发掘,标志着中国考古学的诞生。中国近代考古学史上第一个考古学文化——仰韶文化因此得名,科学探索中国史前文化的序幕也由此拉开。  到今天,现代考古学扎根中国大地已历时百年。回望中国考古学的世纪历程,特別是中华人民共和国建立以来,数代中国考古工作者的不懈努力,使中国考古学取得举世瞩目的成就——学科建设全面进步,考古新发现不断涌现,国际影响力日益增强,中国
期刊
纵观历史,几乎在每个古代社会,人们都相信有其他层次的世界存在,有天神和幽灵的居所。现在,平行宇宙的概念成了理论物理学家辩论得最热烈的话题之一。在科学文献中,讨论得最激烈的有至少3种类型的平行宇宙:超空间或高维空间、多元宇宙、量子平行宇宙。  超空间或高维空间  有一种平行宇宙是物理学中历史最悠久的辩论对象——高维空间。我们生活在三维(长、宽、高)空间内,这是常识。无论我们在空间中怎样移动物体,所有
期刊
如果要跨国出远门,相信飞机会成为大家首选的交通工具,但很少有人注意飞机是选择哪条线路到达目的地的。下图标的就是飞机穿越大西洋时必经的航线,但看完我们不免困惑,大西洋上空明明这么广阔,为何所有飞机都要挤同一条“空中走廊”呢?  天空中的高速公路真实存在  大洋无边,为何这么多飞机不“各飞一边”?这还要从一位气象学家的发现说起。  100多年前,英国飞行员约翰·阿尔科克和亚瑟·惠滕·布朗从纽芬兰直飞爱
期刊
人类仰望星空和观测太阳系天体的历史可以追溯到几千年前,但直到 20 世纪中期,人类才真正开始系统探索太阳系和太阳系以外的太空。  身向寰宇,催生行星科學  1961 年 4 月12 日,苏联在世界上首次成功将宇航员尤里 ·加加林送入太空。这一事件也促使美国向全世界宣布实施宏伟的载人登月计划,阿波罗计划由此诞生。  伴随着登月的成功和热潮,美国也成功开启了探索火星、金星、水星以及太阳系内更远天体的步
期刊