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我们不但误会了变色龙为何变身,连变色原理都搞错了 精选

已有 9540 次阅读 2018-3-10 21:24 |系统分类:科普集锦

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提起变色龙,大家第一时间想到只有各种折腾它们的方法。

在它们身上撒一把彩虹糖,会变成七彩变色龙吗?


又或是让一只变色龙趴在一个不断变色的灯上,它最后会心力交瘁而死?


2.gif

传得很火的变色龙超级变色视频



更有脑洞大开者提出,将无数只变色龙一只接一只地粘在一起,再将队列的第一只和最后一只变色龙粘在一起。


这样我们就能得到一个周而复始、不断循环“渐变”的彩虹变色龙圆环


脑洞以及图片来源,知乎用户:肥锦


不过很遗憾地告诉你,以上这些玩法,变色龙通通都不买账,因为它根本做不到啊!


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。


只要说到动物的伪装和保护色的知识,变色龙必然会被拉出来溜一圈。

但事实上,这些知识点已经需要更新了。



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。

例如绿色代表着它生活在丛林,而棕色则代表着生活在沙漠等。


但它们可不是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。

我们平时在网上看到的那些视频,基本都后期处理过的,文章开头的视频也不例外。


即使是变色龙家族中,体色最为丰富的豹纹变色龙,都无法做到那样迅速而又准确地切换体色。

如果你真的向它们撒一把彩虹糖,那也只有浪费的份了。

 

艳丽的豹纹变色龙


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,是真喜怒于形色


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。

而且在雌性在怀孕时期,它们的底色通常也是相对的黯哑,仿佛在表达着“生人勿近,老娘不约”。

 


其实知道变色龙的保护神色并没有那么神,但也不用那么失望。

毕竟扔不了彩虹糖,我们还可以试一下让它们照镜子。


因为在镜子面前,雄性变色龙很容易变得情绪化,这样就有可能一睹其帅气的战斗英姿了。

 


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。


____________


在生物界,颜色的形成主要有两种来源,色素色结构色

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。


蓝色的结构色黄色的色素色结合,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。



除此之外,这项研究的有意思之处还在于,原来变色龙的虹色细胞不仅仅是一层而是两层。


下面那层虹色细胞对变色龙来说,是不起变色功能的,它的作用反而是用于调节温度。

就像改变颜色一样,变色龙也可以通过调整这层细胞,瞬间改变自己对热量的吸收能力。



而这又给了科学家新的启示,或许不久的将来,这种新型的仿生吸热/隔热的材料就会面世。


虽然知道了变色龙没有原来那么神乎其技,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。


*参考资料

Laura Geggel.The Secret to Chameleons' Ability to Change Color.Scientific American.2015.03.10

Jérémie Teyssier, Suzanne V. Saenko, Dirk van der Marel & Michel C. Milinkovitch.Photonic crystals cause active colour change in chameleons.Nature Communications.2015.1.22

SnakeSeeker齐硕.变色龙是怎么变色的?果壳.2015.05.02.Liz Langley.Here's What Happens When a Chameleon Looks in a Mirror.National Geographic.2016.06.18



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