【涨知识】蝴蝶蝴蝶,你为什么这么花?
蝴蝶为何辣么美丽,辣么的五彩缤纷?...
SNHM,是上海自然博物馆(Shanghai Natural History Museum)英文的简称。
你能猜到这个图案的来源吗?
电脑制作?传统画作?杂志剪贴?
……
这些答案统统都不对!
其实它们来自于一种生物,这种生物拥有着大自然精灵的美誉,它们的绚丽多彩引人注目。
对!就是蝴蝶。上面的英文字母其实是蝴蝶翅膀上的图案哦~
艳丽的颜色是蝴蝶最引人瞩目的部分,它们的色彩和斑纹极为丰富,图案包罗万象,既有辉煌灿烂的日月星辰、如诗如画的田园山川、也有神奇逼真的英文字母等。
下面这幅图片就是蝴蝶翅膀版的26个英文字母,这是美国摄影师桑德•韦德用了24年的时间在世界各地搜集齐的。
图片来自tech网站
好奇的宝宝一定会问,那蝴蝶翅面上五彩缤纷的颜色是如何产生的呢?
既然你诚心诚意地问了,那只能毫不吝啬地回答你啦~
色素色&结构色,傻傻分不清楚
蝴蝶在分类学上隶属于节肢动物门、昆虫纲、鳞翅目(Lepidoptera),是昆虫纲中的第二大类群。这些昆虫由于身体和翅膀上覆盖有大量的鳞片而得名。除了蝴蝶外,我们平时常见的蛾类也是鳞翅目家族的成员。
蝴蝶翅膀上的颜色主要来源于翅面上的鳞片,颜色的来源主要有两种,一种是色素色、一种是结构色。
上海自然博物馆展示的蝶翅画
色素色(Pigmentary Colours),又称化学色。许多种类蝴蝶翅膀的鳞片种含有不同的化学色素,这类色素一般是一些复杂的化合物,通常含有重金属离子和苯环,其分子结构对光进行选择性吸收并反射部分可见光进入人的眼睛,产生色彩,从而使它们具备了不同的颜色。蝴蝶翅膀里一般有黑色素、黄酮类物质、蝶呤和眼色素等四种色素。由于蝴蝶翅膀上的色素化学性质一般不太稳定,所以在蝴蝶死亡后,色素就会被慢慢分解。这也是为什么有些保存了上百年的蝴蝶标本会变色的原因。
黑角方粉蝶标本是典型的色素色蝴蝶
晶白闪蝶标本就是典型的结构色蝴蝶
结构色VS色素色,哪家强?
相比色素色,结构色性能更加优越,其色彩的来源是物体的微观结构,因此色彩的耐候性强,不会受外界环境变化而破坏。蝴蝶身上各种令人印象深刻的荧光般的华丽色彩都是结构色的功劳。
结构色较色素色具有明亮、纯粹、金属光泽和透明的特点。
结构色与色素色有明显不同的是,结构色不吸收可见光,光强度不降低,相反还由于干涉、衍射等作用,局部还得到明显的增强,所以一些结构色特别明亮;此外,结构色发生干涉和衍射光的波只是很窄的范围,所以色调特别纯粹;再者,干涉和衍射光的波长会随观察角度的变化而变化。
虽然,结构色在与色素色PK中占据明显优势,但拥有了色素色的参与,蝴蝶翅膀具有的颜色会更加丰富,这才能帮助它在“生物时装界”中占据不可颠覆的地位。
动起小手,火眼金睛辨真相
介绍了那么多,现在对色素色和结构色,有了一定认识了吧。那我们怎么区分色素色和结构色呢?
科学家们可以使用高倍率的光学显微镜观察鳞片的细微结构。
没有实验器材的我们,该如何去区别呢?
75%医用酒精、小滴管、自然死亡的蝴蝶,外加一点点的细心,就可以做一次有趣的实验了。
在这个实验中,我们将适量酒精溶液滴在到蝴蝶右侧的翅膀中,千万记得只要滴一边,因为稍后我们需要进行很关键的左右对比。
若翅膀颜色是由结构色产生的,会发现其鳞片的颜色将明显发生变化,当酒精溶液挥发完毕后,鳞片又会变为未滴酒精溶液前的颜色。
若该颜色是由色素色产生,因酒精溶液无色透明,则添加酒精溶液后颜色不变。
下图中的蝴蝶,右侧翅膀上被滴了酒精溶液,请各位通过观察,利用上面的技巧,说说颜色从何而来?
右侧翅膀下面的部分明显变色了,是结构色;上面部分没有明显的变化,是色素色。所以,这只蝴蝶都是既有色素色,又有结构色的物种。
你还记得这种颜色叫什么名字吗?
对,色素结构色!
想知道为什么蝴蝶翅膀的颜色可以用酒精来进行识别吗?
有兴趣的观众可以前往位于自然博物馆1楼的体验自然主题区预约蝴蝶房的专题课程,一探究竟!
鸣谢: 宋晓彬 为本文提供科学指导
参考文献:
1 .蝴蝶的光影魔术“手” http://www.guokr.com/article/50480/
2.关会英.典型蝴蝶鳞片结构色形成机理及其微观结构研究.[D].吉林:吉林大学生物与农业工 程学院, 2007:18-22、32-33.
3.邬立岩.典型蝴蝶鳞片微及其反射光学特性.[D].吉林:吉林大学生物与农业工程学院, 2006.
本文为上海自然博物馆(上海科技馆分馆)原创,
欢迎分享,如需转载请联系tougao@sstm.org.cn。
关注 上海自然博物馆
微信扫一扫关注公众号