蝴蝶翅膀显色的机理
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为什么蝴蝶的翅膀美丽鲜艳?
蝴蝶的翅膀之所以美丽鲜艳,是由于以下几个原因:
1.颜色素沉积:蝴蝶的翅膀上含有多种颜色素,如色素细胞中
的黑色素、黄褐色素、红色素和蓝色素等。
这些颜色素会在翅膀细胞中沉积,并通过光的反射、吸收和散射作用呈现出不同的颜色。
这种颜色素沉积是翅膀鲜艳色彩的主要原因之一。
2.结构颜色:除了颜色素沉积,蝴蝶翅膀的微观结构也对其色
彩起着重要作用。
翅膀表面的微结构会根据不同的角度和光线折射产生干涉、衍射和反射效应,形成特殊的结构颜色。
这些结构颜色通常表现为亮丽的金属光泽、闪耀的彩虹色或幻影效果。
结构颜色使得蝴蝶的翅膀呈现出独特、奇异的光学效果。
3.生物色素:一些特定的蝴蝶种类还会在翅膀上产生特殊的生
物色素。
例如,一些蓝色蝴蝶的翅膀上含有微小的结构体,这些结构体可以散射光线并吸收其他波长的光线,使得翅膀呈现出明亮的蓝色。
这些特殊的生物色素是蝴蝶翅膀鲜艳色彩的另一个重要因素。
总之,蝴蝶的翅膀之所以美丽鲜艳,是由于颜色素沉积、结构颜色和特殊的生物色素的共同作用。
这些色彩不仅令蝴蝶成为大自然的艺术品,还起到了吸引异性、警示天敌和保护伪装等生物学功能。
为什么蝴蝶的翅膀有那么多颜色令人惊讶的是,蝴蝶的翅膀却绚丽多彩,令人着迷不已。
那么,这种五彩斑斓的现象到底是怎么产生的呢?下面就为大家讲解蝴蝶为什么有那么多颜色的来龙去脉。
从物理上来说,蝴蝶的颜色是由其结构决定的,即蝴蝶颜色是指它“造型”上的光学性质。
在蝴蝶翅膀上,皮层和羽粉层之间,还存在许多微小的孔穴,其中包含了结构色(structural color)。
这些结构色和蝴蝶皮层之间的结合,形成了能够吸收和反射特定波长的多种彩色。
因此,蝴蝶之所以会产生出那么多的颜色,都是归因于它的结构造型所决定的,也就是指蝴蝶翅膀上的万丈光晕,它们在结构上起着明显的视觉作用。
除此之外,蝴蝶也常常出现天然色素(natural pigment),这种天然色素主要来源于蝴蝶食物中,而蝴蝶翅膀上的颜色也因此而发生变化;此外,蝴蝶的翅膀上还有大量的块状体,这些块状体还会发生色带的作用,使颜色变得更加丰富多彩。
另外,许多蝴蝶的颜色还为受遗传因素的影响而变化,比如有些变异的蝴蝶会有色素性变异,而彩色的蝴蝶则会有遗传上的染色体异常现象,同时,数百年来自然选择和进化也会进一步减少某一特定品种中多余的相同色素,令其表现出多样的色彩。
最后,还有生态因素作为颜色变化的原因,比如环境持久污染也会导致蝴蝶翅膀上出现彩色,因为空气污染中混有的重金属会刺激蝴蝶的体内细胞生成的色素,从而形成翅膀变色的现象。
当然,蝴蝶翅膀上的多彩之处还有一个最重要的因素,那就是进化的调控。
无论是为了适应不同的环境,还是为了繁衍后代,蝴蝶的体表色彩可以看作是一种进化机制,也就是说蝴蝶翅膀上的色彩纹理,都是为了适应不同环境而改变的结果。
通过科学理论与实验研究,可以清楚地看出,蝴蝶翅膀丰富多彩的缘故,不仅是源自结构彩的反射,更是来源于蝴蝶的物种特征、环境变化、生态因素以及进化调控等等客观环境的调控作用,因此可以说,蝴蝶的翅膀之所以五彩缤纷,完全是它们经过千万个年代演化而来的结果。
为什么蝴蝶的翅膀上有颜色蝴蝶的翅膀上的颜色是令人赞叹的自然奇观。
这些美丽的斑点和图案是如此精美,它们为蝴蝶增添了独特的魅力和吸引力。
那么为什么蝴蝶的翅膀上有颜色呢?这个问题一直以来都引起人们的好奇心和广泛的研究。
本文将探讨这个问题,并尝试理解蝴蝶翅膀上颜色的形成原因。
蝴蝶的翅膀上的颜色主要来自两个来源:色素和结构。
色素是一种化学物质,能够吸收和反射光线产生不同的颜色。
蝴蝶翅膀上的色素主要通过遗传基因来决定。
这就意味着,蝴蝶的繁殖选择和基因突变是带来翅膀颜色变化的主要原因。
然而,仅仅有色素并不能解释蝴蝶翅膀上那些华丽的纹理和斑点。
这些纹理和斑点是通过翅膀上微小结构的相互作用产生的。
这些微小结构可以反射、折射和散射光线,形成各种形状和颜色的图案。
首先,色素的存在使得蝴蝶翅膀上的颜色更加鲜艳和饱满。
蝴蝶的翅膀通常含有多种色素,比如黄色、橙色、红色和蓝色等。
这些色素吸收了光谱中某些波长的光线,同时反射其余波长的光线。
这种选择性吸收和反射使得我们能够看到不同颜色的蝴蝶翅膀。
其次,蝴蝶翅膀上的微小结构可以创建出更为复杂的图案和斑点。
这些结构通常位于翅膀的鳞片上,鳞片是组成蝴蝶翅膀的主要部分。
这些微小结构可以通过折射和干涉等光学效应来扩散和分散光线,形成炫目的光学效果。
除了色素和结构,环境因素也会影响蝴蝶翅膀颜色的显现。
蝴蝶常常栖息在各种植物和花朵上,这些植物和花朵的颜色也会反射到蝴蝶的翅膀上,使其更好地融入周围环境中,起到伪装的作用。
此外,气候条件和生活环境也对蝴蝶的翅膀颜色产生影响。
比如,在温暖而潮湿的气候中,蝴蝶翅膀上的颜色可能会更加鲜艳,而在干燥和严寒的环境中,颜色可能会较为暗淡。
总之,蝴蝶翅膀上的颜色形成是一个综合因素的产物。
色素和微小结构通过吸收、反射和散射光线相互作用,创造出丰富多彩的颜色和图案。
同时,环境条件和遗传基因也在一定程度上决定了蝴蝶翅膀颜色的显现。
蝴蝶的翅膀之美正是这些因素的完美结合,令人陶醉。
蝴蝶为什么会变色在我们的大自然中,蝴蝶以其绚丽多彩的翅膀而闻名。
它们那五彩斑斓的色彩仿佛是大自然赋予的神奇礼物,令人陶醉和惊叹。
然而,你是否曾想过蝴蝶为什么会变色呢?这其中蕴含着许多有趣的科学奥秘。
首先,蝴蝶的变色与它们的翅膀结构有着密切的关系。
蝴蝶的翅膀并非像我们想象的那样是一块平整的彩色布料,而是由无数微小的鳞片组成。
这些鳞片就如同一片片精心排列的瓦片,彼此重叠。
鳞片的表面有着特殊的微观结构,这些结构能够反射和折射光线,从而产生出我们所看到的各种颜色。
比如说,有些鳞片的表面有着细小的脊状突起,这些突起能够使光线发生干涉和衍射,从而产生出明亮的金属光泽或者独特的彩虹色。
其次,化学色素也是蝴蝶变色的重要原因之一。
蝴蝶在生长发育的过程中,会通过摄取食物来获取一些特定的化学物质,这些化学物质会在蝴蝶的体内转化为色素,并沉积在翅膀的鳞片中。
不同种类的色素会呈现出不同的颜色,比如黑色素会使翅膀呈现出黑色或者棕色,类黄酮色素则可能带来黄色或者橙色的色调。
蝴蝶变色还与环境因素有着千丝万缕的联系。
环境的温度、湿度以及光照条件等都会对蝴蝶的颜色产生影响。
在不同的季节或者不同的地理位置,环境条件有所不同,蝴蝶的颜色也可能会有所变化。
比如,在较温暖的环境中,蝴蝶翅膀上的某些色素可能会更加活跃,从而使颜色更加鲜艳;而在较为寒冷的条件下,颜色可能会显得相对暗淡。
再者,蝴蝶变色也可能是一种自我保护的策略。
许多蝴蝶通过变色来伪装自己,融入周围的环境中,以躲避天敌的追捕。
比如,有些蝴蝶的翅膀颜色和图案与周围的树叶、花朵或者树皮非常相似,当它们静止不动时,就很难被天敌发现。
还有一些蝴蝶会根据周围环境的变化来调整自己翅膀的颜色,以达到更好的伪装效果。
另外,蝴蝶的变色在求偶过程中也发挥着重要的作用。
雄性蝴蝶通常会拥有更加鲜艳和独特的颜色,以吸引雌性蝴蝶的注意。
不同种类的蝴蝶在求偶时所展示的颜色和图案都有所不同,这成为了它们识别同类、选择伴侣的重要信号。
为什么蝴蝶的翅膀颜色如此美丽揭示蝴蝶色彩的形成机制蝴蝶是自然界中最美丽的昆虫之一,其翅膀上的色彩鲜艳夺目。
这些色彩不仅给人们带来视觉上的享受,更揭示了蝴蝶色彩的形成机制。
通过研究,人们逐渐了解到蝴蝶的翅膀颜色是如何形成,并为我们提供了对自然界色彩变化的理解。
首先,蝴蝶的翅膀色彩是通过两种不同的机制形成的:结构色和色素色。
结构色是由翅膀表面的微观结构反射和干涉光而产生的。
通过微观的纹理和蜡质层,蝴蝶能够控制光线的反射和干涉,导致特定的波长被放大,形成明亮的颜色。
而色素色则是由翅膀细胞中的色素颗粒所负责的,这些颗粒能够吸收特定的波长,并反射其他波长的光线。
其次,蝴蝶的翅膀颜色在进化过程中扮演了重要的角色。
蝴蝶的翅膀色彩不仅仅是为了吸引伴侣而存在,还有其他功能。
一些蝴蝶的翅膀色彩可以帮助它们进行迷彩,使得它们能够更好地隐藏在环境中。
另外,一些蝴蝶翅膀上的颜色也可以起到警告的作用,对天敌表示自己具有毒性或不可预测的行为。
进一步深入探究,我们可以发现蝴蝶翅膀的色彩形成机制与基因和环境因素密切相关。
基因决定了蝴蝶身上的色素类型和分布,而环境则影响了色素的数量和浓度。
例如,短时间的环境变化可能引起蝴蝶的色素产生变异,从而产生新的翅膀颜色。
另外,一些科学家还发现,蝴蝶的翅膀颜色与其饮食有关。
一些蝴蝶通过食用含有特定物质的植物来获得特殊的色素,这些色素会沉积在翅膀细胞中形成特定的颜色。
因此,蝴蝶的食物选择也在一定程度上决定了它们的翅膀颜色。
此外,研究还表明蝴蝶的翅膀颜色也受到性别选择的影响。
一些研究发现,雄性蝴蝶的翅膀颜色通常更加鲜艳,因为它们的色彩可以吸引雌性蝴蝶的注意力,从而提高繁殖的机会。
而雌性蝴蝶通常具有较为暗淡的颜色,以提供更好的保护和伪装。
综上所述,蝴蝶翅膀颜色之美丽背后隐藏着复杂的形成机制。
通过结构色和色素色的相互作用,以及基因、环境和食物的影响,蝴蝶得以展现出丰富多样的翅膀颜色。
这种多样性不仅满足了人们对美的追求,更为我们揭示了自然界中色彩的奥秘,展示了进化的力量和变异的多样性。
为什么蝴蝶的翅膀有彩色斑点蝴蝶的翅膀上常常有绚丽多彩的斑点,这种美丽的斑点起到了吸引伴侣和迷惑捕食者的作用。
然而,为什么蝴蝶的翅膀会有这些彩色斑点呢?本文将探讨这个问题,并解释蝴蝶翅膀上彩色斑点的形成原因。
一、视觉吸引力蝴蝶的翅膀上的彩色斑点在众多昆虫中是独一无二的,它们多样的颜色和斑纹设计极具视觉吸引力。
这些斑点吸引了其他蝴蝶的注意力,因此在蝴蝶种群中起到了吸引伴侣的作用。
经过数百万年的进化,蝴蝶的翅膀上的这些斑点越来越鲜艳,以吸引更多的伴侣。
二、性别识别蝴蝶的彩色斑点不仅吸引了伴侣,同时也帮助蝴蝶识别自己的配偶。
不同蝴蝶种类之间的斑点图案有所不同,这使得蝴蝶能够通过观察翅膀上的斑点来判断对方是否属于同一物种。
这种性别识别对于繁殖来说非常重要,确保了物种间的交配只发生在相同种类之间。
三、迷惑捕食者除了吸引伴侣和识别配偶外,蝴蝶翅膀上的彩色斑点还起到了迷惑捕食者的作用。
很多捕食者会追踪颜色鲜艳的物体,而蝴蝶翅膀上这些亮丽的斑点会让捕食者分散注意力,从而有助于蝴蝶逃脱。
四、光学效应彩色斑点的形成还与光的折射和反射有关。
蝴蝶翅膀上的斑点具有特定的光学结构,这些结构使得光线被散射、反射并呈现出多种颜色。
通过细微的结构差异,相同颜色的斑点在不同的角度下会呈现出不同的颜色,增加了蝴蝶翅膀的色彩丰富性。
结论蝴蝶翅膀上的彩色斑点是通过多种因素的综合作用形成的。
它们不仅吸引伴侣、帮助蝴蝶识别同类,还能迷惑捕食者,提供了蝴蝶生存和繁殖的优势。
这些斑点也展示了自然界中色彩的奇妙和多样性。
【扩展阅读】蝴蝶翅膀上斑点形成的原因还与生物学、进化学等学科相关。
近年来,科学家们通过研究发现,一些斑点形成是由基因控制的,在蝴蝶胚胎发育的过程中,基因的表达和调控会产生斑点图案。
另外,环境因素如温度、湿度等也会对斑点的形成产生影响。
同时,一些科学家提出了斑点形成的功能性假设,认为斑点可以帮助蝴蝶调节体温。
由于斑点能够吸收和反射阳光,它们在太阳照射下可以加热或冷却蝴蝶的翅膀,帮助蝴蝶维持适宜的体温。
为什么蝴蝶有彩色的翅膀?一、起源于进化的需求蝴蝶的彩色翅膀起源于进化的需求。
在物竞天择的自然界中,生存是最重要的课题。
蝴蝶的翅膀色彩变化丰富,正是为了适应不同的生存环境。
一方面,翅膀上的纹理和颜色可以使蝴蝶更好地隐藏在花朵或草叶之中,避免天敌的侦察。
另一方面,鲜艳的翅膀颜色可以吸引异性,起到诱惑、勾引的作用,从而为繁殖提供更多的机会。
二、生物色彩中的结构色蝴蝶翅膀上的彩色并非来自于颜料的沉积,而是来自于结构色的反射。
结构色是由蝴蝶翅膀上的微小结构所产生的光的干涉和散射效应导致的。
这些微小结构可以干涉入射光波,使得某些波长的光被放大,而其他波长的光则被抑制,从而呈现出特定的颜色。
三、色素颜色的产生除了结构色外,蝴蝶翅膀上的彩色也与色素有关。
色素是指颜色物质吸收和反射光线的能力。
蝴蝶的翅膀中常含有多种色素,如胡萝卜素、叶绿素、黄蜡等。
这些色素会吸收某些波长的光线,然后反射出其他波长的光线,形成不同的颜色。
四、进化中的选择压力蝴蝶翅膀上的彩色是经过长时间的进化而形成的。
在进化的过程中,那些能够适应环境、提高自己生存几率的蝴蝶逐渐取代了其他类型的蝴蝶。
因此,彩色翅膀不仅仅是一种美丽的装饰,更是蝴蝶在生存竞争中的进化选择。
只有拥有鲜艳彩色翅膀的蝴蝶才能更好地躲避天敌、吸引异性、提供良好的繁殖环境,从而更好地延续种群的生存。
总结:蝴蝶的彩色翅膀是由进化需求、生物色彩和色素颜色共同作用所形成的。
这些彩色翅膀既保护了蝴蝶的生存,又帮助它们实现繁殖。
它们是进化中的产物,展现了大自然的智慧和多样性。
在我们欣赏蝴蝶翅膀丰富多彩的同时,也应该更加珍爱和保护这一生命的奇迹。
蝴蝶为什么会有五颜六色的翅膀蝴蝶,那在花丛中翩翩起舞的美丽精灵,它们拥有着令人惊叹的五颜六色的翅膀。
这五彩斑斓的翅膀不仅为它们增添了迷人的魅力,更是隐藏着大自然的神奇奥秘。
首先,蝴蝶翅膀的颜色来源于其翅膀上的微观结构。
如果我们用显微镜来观察蝴蝶的翅膀,就会发现翅膀表面布满了密密麻麻的鳞片。
这些鳞片就像一片片小小的瓦片,整齐地排列在翅膀上。
而这些鳞片的形状、大小和排列方式各不相同,从而对光线产生了不同的反射和折射效果,最终呈现出各种各样的颜色。
比如,有些鳞片表面较为光滑,能够反射出单一的颜色,使翅膀呈现出鲜艳的纯色;而有些鳞片表面则具有复杂的纹理和结构,会将光线散射成多种颜色,形成绚丽的混合色彩。
其次,色素在蝴蝶翅膀颜色的形成中也发挥着重要作用。
色素是能够吸收和反射特定波长光线的化学物质。
蝴蝶翅膀中的色素主要分为两类:一类是类黄酮色素,另一类是黑色素。
类黄酮色素可以产生黄色、橙色和红色等暖色调的颜色。
黑色素则通常产生黑色、棕色等暗色调的颜色。
不同种类的蝴蝶会在翅膀的不同部位积累不同种类和数量的色素,从而形成独特的颜色图案。
此外,环境因素也会对蝴蝶翅膀的颜色产生影响。
比如,在蝴蝶的生长发育过程中,温度、湿度和食物等环境条件的变化都可能导致翅膀颜色的差异。
有些蝴蝶在不同的季节或者不同的地理位置,其翅膀的颜色也会有所不同。
这是因为环境的变化会影响蝴蝶体内色素的合成和分布,进而改变翅膀的颜色。
蝴蝶翅膀颜色的多样性还有着重要的生物学意义。
对于蝴蝶来说,五颜六色的翅膀首先是一种保护机制。
有些蝴蝶翅膀的颜色和图案与周围环境相似,形成了一种伪装,使它们能够躲避天敌的捕食。
例如,一些枯叶蝶的翅膀形状和颜色就像一片枯黄的树叶,当它们停歇在树枝上时,很难被发现。
另外,翅膀的颜色也是蝴蝶求偶和繁殖的重要信号。
雄性蝴蝶通常会拥有更加鲜艳、醒目的翅膀颜色,以吸引雌性蝴蝶的注意。
而雌性蝴蝶则通过翅膀颜色的特征来识别同种的雄性,并选择合适的伴侣进行交配。
为什么蝴蝶的翅膀有如此美丽的颜色蝴蝶的翅膀是自然界中最美丽的艺术品之一。
它们以多样性的色彩和华丽的图案闻名于世。
这些翅膀的美丽常常令人发自内心地惊叹。
那么,为什么蝴蝶的翅膀有如此美丽的颜色呢?本文将从生态学、进化论和生物化学等角度解释这个问题。
1. 生态学角度蝴蝶的翅膀是它们用来吸引异性的重要工具。
通过色彩的鲜艳和图案的独特性,蝴蝶能更容易地吸引配偶。
配偶选择理论认为,异性会更倾向于选择具有更亮丽色彩的蝴蝶作为交配对象。
这意味着,那些拥有美丽翅膀的蝴蝶会有更多的后代,因为它们更容易吸引到异性。
这也就解释了为什么蝴蝶的翅膀会有如此美丽的颜色。
2. 进化论角度美丽的蝴蝶翅膀也是进化的产物。
据进化论的观点,蝴蝶的翅膀美丽的主要原因是适应环境。
蝴蝶生活在各种各样的环境中,它们的翅膀颜色和图案可以起到迷惑敌害、警告捕食者或者隐藏身份的作用。
例如,一些蝴蝶的翅膀模仿其他有毒蝴蝶的颜色,以警告捕食者它们具有毒性。
这些伪装使得捕食者望而生畏,从而保护了蝴蝶的生存。
此外,一些蝴蝶的翅膀可能会通过光线折射产生闪烁效应,迷惑敌害的视觉系统。
所有这些适应环境的特征都使得蝴蝶的翅膀变得更加美丽。
3. 生物化学角度蝴蝶的翅膀之所以具有如此美丽的颜色,还与生物化学过程密切相关。
科学家们发现,蝴蝶翅膀的颜色来自于翅膀上的微观结构和特定的色素。
例如,一些蝴蝶翅膀中的颜色是由色素分子的结构决定的,这些色素分子对特定光波长具有选择性吸收和反射能力。
这种选择性吸收和反射使得蝴蝶翅膀显示出多样的颜色,从而营造出美丽的视觉效果。
此外,蝴蝶翅膀中的微观结构也可以通过多普勒效应来放大或改变颜色,增加视觉效果的多样性。
总结起来,蝴蝶的翅膀之所以有如此美丽的颜色,是受生态学、进化论和生物化学的共同影响。
生态学角度解释了蝴蝶的翅膀美丽是为了吸引配偶;进化论角度解释了蝴蝶的翅膀美丽是为了适应环境;生物化学角度揭示了蝴蝶翅膀颜色的形成是由于特定的色素分子和微观结构。
为什么蝴蝶的翅膀是彩色的蝴蝶的翅膀是彩色的,在大自然中呈现出丰富多彩的色彩组合和图案变化。
这种独特的色彩是由蝴蝶翅膀上的细胞和物质所产生的。
那么,为什么蝴蝶的翅膀是彩色的呢?一、生物色素的作用蝴蝶的翅膀颜色主要是由生物色素所决定的。
生物色素是一种能够吸收和反射光线的物质,它们在细胞中表现出不同的颜色。
在蝴蝶的翅膀上,存在着多种生物色素,如黑色素、黄色素、蓝色素和红色素等。
这些色素的存在与分布方式使得蝴蝶的翅膀呈现出丰富多样的色彩。
二、结构颜色的作用除了生物色素,蝴蝶翅膀上的结构也对其颜色产生影响。
结构颜色是由光线在物体表面的反射、折射和干涉而产生的色彩。
蝴蝶的翅膀表面有许多微小的鳞片和突起,它们能够通过反射特定的光波长,使得我们看到不同的颜色。
三、光学效应的作用蝴蝶翅膀上的色彩还可以通过光学效应产生。
光学效应是指当光线通过介质界面时产生折射、散射、干涉、衍射等现象。
蝴蝶的翅膀上很多花纹和斑点都是由光的干涉和衍射效应所形成的。
这些光学效应使得蝴蝶的翅膀呈现出更加华丽的色彩,同时也增强了蝴蝶的视觉效果。
四、性选择的作用蝴蝶翅膀上的彩色图案也与性选择密切相关。
雄性蝴蝶通常比雌性蝴蝶色彩更为鲜艳,这是因为雄性蝴蝶需要吸引雌性蝴蝶的注意,展示自己的强壮和优势。
雌性蝴蝶则更倾向于选择色彩鲜艳的雄性蝴蝶作为交配对象,这样能够提高后代的存活率。
因此,彩色的蝴蝶翅膀是性选择的结果。
综上所述,蝴蝶的翅膀之所以彩色,是由于生物色素、结构颜色、光学效应以及性选择等因素的综合作用。
这些因素使得蝴蝶的翅膀呈现出丰富多彩的色彩,让我们对大自然的美感受到更深的震撼。
蝴蝶翅膀的显色机理
应物31 王聪 2130903014
摘要:蝴蝶的翅膀具备极其丰富的体色,这些颜色的来源大致可
以分为两大类。
一类主要依靠昆虫身体表面的化学色素显色,这
样形成的色彩被称为色素色或化学色。
蝴蝶还有很多透光鳞片,
而且鳞片还具备沟、脊和瓦片状等纷繁复杂的微小构造,光线在
这些结构之间发生复杂的折射、衍射和反射,最终会由于干涉效
应呈现彩虹般的梦幻色彩。
这些颜色是光线在物理结构上变出的魔
术,被称为结构色或物理色,这是昆虫体色的另一类来源,也是本
文所讲的重点。
关键词:蝴蝶、颜色、微观结构、干涉反射。
依靠昆虫身体表面的化学色素显色,这样形成的色彩被称为色素色或化学色。
不过,很多昆虫并不仅仅依赖化学色素装扮自己,蝴蝶就是如此。
作为鳞翅目昆虫,蝴蝶的两对翅膀上生有表皮细胞演化而来的无数鳞片,排列整齐地覆盖在半透明的基膜上。
不同种类的蝴蝶鳞片中含有不同的化学色素,从而具备了不同的原色。
当自然光照到化学色素上时,色素分子吸收,反射特定波段的光,从而产生人们看到的色彩。
我们看到的大多数具有色彩的物体表面都是如此。
此外,蝴蝶还有很多透光鳞片,而且鳞片还具备沟、脊和瓦片状等纷繁复杂的微小构造,光线在这些结构之间发生复杂的折射、衍射和反射,最终会由于干涉效应呈现彩虹般的梦幻色彩。
这些颜色是光线在物理结构上变出的魔术,被称为结构色或物理色,这是昆虫体色的另一类来源。
下文以蓝色大闪蝶为例,说明其微观结构如何产生蓝色反射。
左图为蓝色大闪蝶,大家可能认为蓝色大闪蝶的翅膀上应该铺满了亮蓝色的鳞片。
其实,它的鳞片是透明、暗淡的棕色,而之所以看起来这么亮这么蓝,全是鳞片结构色的功劳。
右图是蓝色大闪蝶鳞片的微观结构图。
a)鳞片的放大图。
b)从正面看一片鳞片发现它表面有很多条状物。
c)再把它夹起来看它的横切面看出这些条状物上窄下宽。
d)再放大,我们可以看到这是一种左右长有多层几丁质肋片的脊脉。
【图片来自 E.RebeccaCoath.,2007和HowStuffWorks】
我们都知道,光从一种介质进入到另一种介质,会同时发生光的反射和折射。
如果一束自然光(白光)进入一个厚度为d的薄膜,会在薄膜的上表面发生一次反射,同时折射进入
薄膜。
由于白光是由各色光组成的,各色光的折射角不一样,第一次折射就将赤橙黄绿青蓝紫不同波长的光分离出来了。
这些不同波长的光再遇到薄膜的下表面,又会发生一次反射和折射,若存在多个薄膜则依次类推。
这样,各色光线的第二次反射光线,和它们的第一次反射光线,频率相同,传播方向相同,具有了干涉的基本条件。
而当光发生相长干涉时,即满足n1*2d/cosθ = kλ时,会对该λ波长的光产生极强的反射现象,所产生的光亮度则是色素发光没法儿比的。
把视线移回到蓝色大闪蝶的翅膀。
它透明鳞片上的树状脊结构的每个肋片,都是一片薄膜,薄膜之间都隔着空气层,自然光会不断地在空气层和肋片里发生反射和折射,而这些反射光线能否发生相长干涉,就取决于相干光波的位相差,蓝色大闪蝶无论是它的厚度,材质,还是它树状脊脉上薄膜的位置,都适合蓝光发生相长干涉。
鳞片绽放出的绚丽光彩,正是蓝光相干干涉的产物。
【蓝色大闪蝶鳞片上的
树状脊脉以及肋片结构
示意图。
图片中标出的
d1、d2、h、θ、Φ等因
素,都是决定结构色的
关键。
图片来自
E.RebeccaCoath.,2007
】
当然,如果有观察角度的改变,进入眼睛的干涉光线的光程差也会改变,干涉色的效果也会受影响。
图中两只紫斑环蝶由于拍照角度不同,
翅膀上呈现的蓝色萤光的程度也不同。
图片
来自ifoundbutterflies。
分布于南亚的紫
斑环蝶,它的翅膀上有两种鳞片,由产生蓝
色结构色的鳞片和产生黑色化学色的鳞片
组成。
使得紫斑环蝶舞动时,翅膀的颜色在
绚丽的蓝色和黯然的黑色之间来回变幻。
和
镀膜镜头产生的反射色变化一样,镀膜镜头
反射出特定颜色也是由于薄膜干涉引起的。
这也是蝴蝶翅膀的微观结构产生了其绚丽
色彩的有力证据。