在大自然中有许多的生物,而变色龙只是其中的一小部分。在百科全书中,我对变色龙产生了兴趣,我不由得想起了一个问题——变色龙为什么会变色?
变色龙是一种脊椎动物,躯干稍扁,皮毛粗糙,四肢稍长,运动极慢。舌头长,可舔食虫类。它的体长约25厘米,身体侧扁,背部有脊椎,头上的枕部有钝三角形突起。四肢很长,指和趾合并分为相对的两组,前肢前三指形成内组,五指形成外组;后肢它的尾巴长,能缠卷树枝。它有很长很灵敏的舌,伸出来要超过它的体长,舌尖上有腺体,能分泌大量粘液粘住昆虫。它一双眼睛十分奇特,眼帘很厚,呈环形,两只眼球突出,左右180度,上下左右转动自如,左右眼可以各自单独活动,不协调一致,这种现象在动物中是罕见的。双眼各自分工前后注视,既有利于捕食,又能及时发现后面的敌害。变色龙用长舌捕食是闪电式的,只需1/25秒便完成。
那变色龙为什么会变色?我查阅了电脑原来变色龙的皮下有三种色素组织,绿色、蓝色和灰色。绿色和蓝色的色素组织呈长纺锤型,垂直于皮肤广泛分布在皮下,而灰色的色素组织就在绿色和蓝色的色素组织之下,平行于皮肤分布。变色龙变色的原理就在于绿色和蓝色色素组织的变化。当绿色的纺锤型色素组织的中部膨胀时,皮肤表面就呈现更多的绿色;当蓝色色素组织中部膨胀时,皮肤就呈现更多的蓝色;当绿色和蓝色的色素组织都收缩时,皮肤就失去了绿色和蓝色,露出了皮下底部的灰色色素组织带来的灰色。原来如此,我不禁恍然大悟!
变色龙既然有一个变幻无穷的“色彩仓库”,那么我们又可以怎样更好的利用它这个优点为人类造福呢?在变色龙的启示下,我可以制成各种变色的衣服——衣服所用的布料可在不同的光照条件下、不同的环境中变幻不同的色彩。如果这样,动物学家穿上了这种衣服,就不用担心近距离观察大型动物时受到生命的危害;部队战士穿上这种衣料做的军装,隐蔽的时候就再也不需要为伪装而担忧;在舞台上,演员穿上这样的服装表演节目时,在不同颜色的灯光照射下,衣服会自动变换色彩。那必将引起大的轰动呀!我们可以通过将死去的变色龙的表皮制成这种特殊的材料,也可以研究出一种高密度的纤维,但至今还未研制出!虽然现在已有一些经过光的照射会变色的物质它们有变色龙变色的功能,但是这种材料没有像变色龙隐身的功能!我相信在不久的将来,这种材料一定会出现!
变色龙原来是因为它善于随环境的变化,随时改变自己身体的颜色。变色既有利于隐藏自己,又有利于捕捉猎物。变色这种生理变化,是在植物性神经系统的调控下,通过皮肤里的色素细胞的扩展或收缩来完成的。
变色龙能够变色,正是因为它们真皮细胞表面的一层虹细胞,通过改变这一细胞层内部的鸟嘌呤纳米晶体的排列结构,变色龙就可以实现颜色的变化。当光入射到这些纳米晶体上时,不同波长的光在特定方向上干涉增强,其他波长的光由于干涉被削弱,变色龙因此显现出绚烂的体色。
同样,变色龙通过改变虹细胞中的纳米晶体的排列结构,反射出不同波长即不同颜色的光,从而实现变色。准确地说,变色龙应该叫变形龙,它对虹细胞内的纳米晶体结构的精确调控比起变形金刚来要厉害得多!
虽然一直以来,连教科书都告诉我们变色龙变色是为了适应环境。
通过改变颜色,它们能和背景融为一体,用于躲避天敌或接近猎物。
我们也喜欢一说到动物的伪装和保护色的知识,就提到变色龙。
但事实上,变色龙变色就这么简单吗?当然不是,只能说我们的知识点早就需要更新了
虽然变色龙的体色,在某些情况下确实能起到隐蔽色的作用。但它们可不为了融入背景才去改变颜色,更不能根据环境,随意切换自己的颜色。
事实上,变色龙改变体色还有更重要的原因。
第一个原因,便是调节体温。
其实冷血动物的变色龙,自身并没有像恒温动物那样的自动调节机制。
所以,变色龙能不断变换的体表颜色,就显得尤为重要了。
不同车漆的表面温度
我们都知道深色可以吸收热量,而浅色则可以反射太阳光,
而变色龙也知道这一点,并学会了使用肤色来控制他们的体温。
当变色龙感觉到热的时候,变浅的体色就会让它像穿上了比基尼一样凉快。
而当它感到冷的时,它呈深色的体表则像穿上了贴心的小棉袄。
除了调节温度外,变色龙变色另一个重要作用就是充当信息交流的工具,用于表达自己的意图。
虽然无法像人一样发出声音,但变色龙通过体色一样能表达喜怒哀乐。
是的,变色龙就是如此任性,给不给你看变色全看它的心情,这才真的叫喜怒于形色。
求偶时的变色龙,颜色艳丽身体也更加威武了
例如在求偶时,变色龙的体色就显得尤为重要。
当两只雄性变色龙想要追求同一只雌性变色龙时,它们肯定要“争奇斗艳”一番,才有机会俘虏妹纸的芳心。
为了示威,它们的身体会呈现出更明艳的颜色,并发出“咝咝”的声音准备一场搏斗。
有科学研究也表面,颜色越鲜艳的变色龙,在斗争中就越有可能获胜。
而输掉交配权的一方,则只能变成棕色灰溜溜地走开。
一场争夺雌性的战争后,胜利的雄性豹纹变色龙换上了它的胜利色,而失败者只能灰溜溜地变成棕褐色
因为雌性和幼体变色龙不用上演抢妹纸争地盘的剧情,他们的颜色也远没有成体雄性变色龙的艳丽。
像占据着生育主导权的雌性变色龙,只需要稍稍改变体色来表示自己是否愿意交配即可。
如果觉得那只来求爱的雄性变色龙没意思,她们的颜色就会变得更暗以示拒绝。
一般情况下,能辨认出镜子中是自己的动物种类是少之又少,而智商不够的雄性变色龙也不例外。
因为无法通过镜子测试,雄性变色龙会以为“镜子中的自己”是另外一只变色龙。
当雄性变色空看到“竞争对手”出现时,它就会变得异常激动。
对着镜子中的“假想敌”,它们会变得具有攻击性,甚至有种想冲上去打一架的冲动。
变色龙:我超凶!
其实世人不但误会了变色龙变色的原因,甚至还搞错了它们变色的原理。
过去的观点认为,变色龙皮下有垂直排列的数层色素细胞,每层细胞控制着特定的颜色。
通过色素细胞的舒张和收缩,就能调节成不同的颜色,与电视机的彩色显示屏的原理相似。
会收缩舒张的色素细胞
但其实这些家伙的变色原理,要比我们想象中高端得多。
2015年,瑞士日内大学的学者就发现,变色龙的变色秘密根本不在色素,而是在于结构。
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在生物界,颜色的形成主要有两种来源,色素色与结构色。
其中色素色是植物、动物产生颜色的一种非常普遍的方式。
其产生原因是某些化学物质对某些波段的可见光的吸收和反射,所以色素色也叫化学色。
而所谓结构色,又称为物理色,是指光和与光波长量级相当的结构相互作用(包括干涉、衍射、散射等),从而产生的颜色。
像某些美丽的蝴蝶产生的虹彩,便是经典的结构色。如果把翅膀上的鳞片结构破坏,它们就不能显现出原来的颜色了。
结构色
科学家发现,变色龙的皮肤中有两层致密重叠的虹色细胞(iridophore cell)。
这种细胞不单含有色素,亦含有无数的纳米晶体结构(也称光子晶体),能反射光线并发出彩虹般闪耀色彩。
其中,光子晶体的尺寸、形状和排列方式的不同,都会使变色龙的体色改色。
而变色龙,则是通过皮肤的放松和收紧来控制这些晶体的排列结构,从而实现体色变化的。
譬如当变色龙处于平静的状态时,这些晶体的排列是紧密的。
当光通过时,这些细胞就会特异性地反射短波长的光,如蓝光,于是我们便看到了蓝色。
那么问题来了,我们平日看到安静状态下的变色不应该绿色的吗?
原来,变色龙的皮肤还包含着一种黄色的色素。
当蓝色的结构色与黄色的色素色结合,也就成了绿色。
事实上,变色龙的体内是不具有绿色色素细胞的。
而当变色龙紧张时,它们就会主动控制晶体的疏密程度,使其排列变得更加松散。
这样的结构就会发射出波长更长的色光,因此随着空隙增大颜色也会从蓝变成绿、黄,接着是橙、红。
科学家不但对比了冷静的绿色变色龙和兴奋的黄色变色龙的皮肤样本,还用高分辨率摄像技术记录了整个变色过程。
他们发现,兴奋确实会使变色龙体内的晶体空隙大大增加。
这与我们平时观察到的变色龙变色想象也是一致的。
根据变色龙如此神奇的变色机制,科学家也非常有野心地想要利用光子晶体结构,来随心所欲地创造和改变各种颜色。
如果能够实现,像变色龙这样一秒换装,实在再炫酷不过了。
所以说这个看似简单的问题却也知道了变色龙没有那么神乎其技,但它们也以另一种形式继续震撼着我们。而好奇心,也更应该以这种形式存在。