空鳳小仙
相比于人類的膚色,昆蟲的體色堪稱色彩斑斕、艷麗奪目,甚至還能呈現(xiàn)變幻莫測的金屬色澤。那么,你可曾深深地疑惑,為何昆蟲能擁有如此豐富多樣的色彩,這些色彩又是怎樣形成的呢?
色素色
自然界中動物和植物大都使用色素來產生顏色。
例如,植物的葉子看起來是綠色的,是因為葉綠素分子吸收了光譜中紅色和藍色部分所有波長的光,反射出我們能看到的綠色和黃色。
而在動物中,最常見的色素是黑色素,它產生了我們頭發(fā)的顏色,并在真菌中產生棕色,在鳥羽中產生深色。還有一種被稱為類胡蘿卜素的常見色素,僅由植物生產,但許多動物通過飲食中攝入類胡蘿卜素,并用它為組織著色。比如色彩獨特的火烈鳥,它們羽毛的粉紅色就是由食物——藍綠藻、硅藻以及小型甲殼動物中的類胡蘿卜素產生的。
昆蟲體壁的色素色也是由色素化合物形成的,這些物質可以吸收某種光波而反射其他光波,從而形成各種顏色。比如我們將蝴蝶的翅面放大,你會發(fā)現(xiàn)它并不如想象般光滑平整,而是密布著一塊塊小鱗片。每塊鱗片都由一個表皮細胞產生,有自己獨特的顏色(或透明),整面鱗片由于含有不同色素而顯現(xiàn)出不同的色彩。
但是,蝶翅鱗片的色素色有時并不穩(wěn)定,在蝴蝶死亡后,色素會分解消失。這也正是有些蝴蝶標本的顏色會慢慢褪去的原因。再比如,有些昆蟲活著時呈嫩綠色,可制成標本后不久,嫩綠色會漸漸變成黃褐色,也是這個緣故。
結構色
大自然中實際上存在一種以完全不同的方式產生的顏色,即所謂的結構色。結構色根本不使用色素,而是用非常華麗的亞顯微結構來達到絢麗的光學效果。
一些動物的組織會在納米級或與光波長相同的尺度上,折疊成高度復雜的結構。這些結構會影響光通過生物組織的方式,能濾除光的某些波長,并產生非常強烈的顏色。
結構色也是自然界中最明亮、強烈的顏色。很多昆蟲都具有絢麗的金屬色彩,它們多呈現(xiàn)出明亮的藍色、紅色、綠色和黃色。例如,色彩繽紛又身強體壯、堪稱昆蟲界“金剛芭比”的蛙腿莖甲,一身五顏六色金屬裝的大綠青蜂,充滿活力、恨不得將彩虹披到身上的翠綠象甲,體色艷麗無比、有著閃亮金屬色光澤的華麗金螳。
這些彩色昆蟲的結構色是由一種被稱為多層反射器的結構產生的。在顯微鏡下,它看起來像一個三明治,有很多非常薄的層,這些層結構只有100納米厚,而且層數(shù)越多,散射的顏色就越明亮、艷麗。
我們以寶石昆蟲吉丁甲為例,將吉丁甲放大時我們會發(fā)現(xiàn):其外殼表面并非我們想象的那么光滑,而是有多層微細結構。這些甚至小到納米級別、周期性排布的結構就是造成吉丁甲產生耀眼金屬色彩的原因。同樣,我們再將蝴蝶翅面放大,你會發(fā)現(xiàn):原來蝴蝶的小鱗片居然也有各自的大小和形狀。這些鱗片按照特定的規(guī)則彼此重疊,拼湊出蝴蝶翅面的眼點、條紋和漸變色等奇妙圖案。如果再將鱗片放大,你會發(fā)現(xiàn):每一片小鱗片也內有乾坤,它的表面并不平整,而是有很多脊、溝和瓦片狀的細微結構。
憑著表面精細結構引發(fā)光學現(xiàn)象(散射、衍射、干涉等)產生的結構色,不會因為昆蟲死亡、化學藥品、熱水處理而消失,甚至可以永久保存。當然,蛾類也同樣精通這種神奇的光學戲法。被譽為最美蛾子的日落蛾美輪美奐,它的雙翅呈現(xiàn)的艷麗色彩,也是因為蛾翅上帶狀鱗片的微觀結構產生了光的干涉及散射。
其實,蝶、蛾鱗片在仿生學上有很多用途,如今也是仿生學研究的熱點之一:基于蝶翅獨特的光學特性而啟發(fā)制造的納米結構材料,可以使我們的電子顯示屏更加出彩。
結合色
鱗片的色素色構成蝴蝶靜態(tài)的美麗花紋,結構色則令花紋隨著光線發(fā)生動態(tài)的變化。那么,色素色與結構色相結合的結合色不難理解,正是這兩種色彩的水乳交融。
大多數(shù)時候,昆蟲都采用結合色。比如,美麗的紫閃蛺蝶,它的翅面呈黃褐色(色素色),當從不同的角度看時,又顯現(xiàn)出夢幻般的藍紫色閃光(結構色)。
有了這樣或那樣的顏色,昆蟲就可以吸引異性求偶、擬態(tài)、隱藏或示威避敵,還可以避光保護自己。而美麗的它們也構成了五彩斑斕、艷麗繽紛的昆蟲世界。
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