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云南将迎1亿只以上蝴蝶大爆发!蝴蝶之翼中藏着哪些色彩奥秘?

近日,中国云南红河蝴蝶谷的蝴蝶,已进入蛹期。蝴蝶大爆发将从5月18日持续至6月15日,预计今年蝴蝶爆发的总数将近一亿只!

颜色艳丽的翅膀是蝴蝶最引人瞩目的部分。这些五彩斑斓的颜色主要源于其翅面上的鳞片,可分为色素色和结构色两种。如何分辨蝴蝶翅膀上是哪种颜色?让我们一起探究蝴蝶翅膀色彩的奥秘吧!

01

动植物王国里的色彩“达人”

要想弄清楚蝴蝶翅膀上的花纹和色彩是怎样产生的,我们需要先介绍一下色素色和结构色。

色素色,又称化学色,是物质对光吸收或反射后直观呈现出的颜色。如图所示,太阳光能分解成多种颜色的光,当太阳光照射到玫瑰花瓣时,其他颜色的光都被花瓣吸收,只有红色的光反射到我们眼睛里,因此我们看到这朵花是红色的。

色素色的特点是,不管我们从哪个角度看这朵花,它的颜色都不会变。同理,在显微镜下,我们可以看到蝴蝶翅膀上排列着鱼鳞似的细小鳞片。当我们碰触蝴蝶翅膀时,手上会粘上一些“粉末”,这些“粉末”就是蝴蝶的鳞片。鳞片表皮中含有色素分子,会吸收其他颜色的光,反射我们看到颜色的光,使蝴蝶翅膀呈现出固定的色彩。

神奇的是,一些蝴蝶幼虫啃食植物时,会把植物中的花红素、叶绿素储存在体内,将来用于“装点”自己的翅膀。蝴蝶翅膀上的黑色素,是由新陈代谢产物生成的,呈现黑色和褐色。白色、黄色、金色的色素,是由尿酸形成的蝶呤素(蝶呤是一种化合物)。

色素色的特殊功能

猫头鹰蝶

外观独特的猫头鹰蝶科的名字源于它们翅膀上的图案,这些图案都是由色素色构成的。它们是一类分布在中美和南美地区的大型蝴蝶,大多生活于森林中,喜欢在下午和黄昏时飞翔,喜好吸食发酵的果实。

它们翅膀的正面色彩亮丽,背面则有一对大大的圆形眼斑和类似猫头鹰羽毛的纹路,展开时酷似瞪大双眼的猫头鹰脸。这种与脊椎动物眼睛有着惊人相似的眼斑,可以吓走胆小的掠食者,或者让对方首先攻击它们的翅膀,使其有机会逃生。

毒蝶科蝴蝶

毒蝶科是分布在南美洲的一类带有毒性的蝴蝶,因其幼虫以有毒的西番莲科植物为食物,所以这个科中所有的成虫都是有毒的。因具有毒性,它们常常有恃无恐地在林中逍遥飞行。毒蝶的气味很强,10 步内便可闻到。夜间,它们会循着自己的气味回到原地栖息。其翅膀上醒目的红色和黑色,都是色素色。

02

结构也能“生”色

蝴蝶的翅膀由两层膜构成,内部有气管、血管及神经。羽化(昆虫蛹化为成虫)后,这些管道会硬化,形成翅脉。

结构色,又称物理色,是大量有序结构对不同波长的光散射、衍射或干涉(两列或两列以上的波,在空间中相遇时,发生叠加或抵消从而形成新波形的现象)后产生的颜色。例如,秘鲁的国蝶——光明女神闪蝶,其翅膀的鳞片上虽然没有蓝色色素,但雄蝶翅面却能“放射”蓝色的光辉。从不同角度观察,色泽从紫蓝到天蓝不断变幻,彩虹般的绚丽色彩就是结构色。如上图所示,用显微镜观察闪蝶翅膀的鳞片,可以看到脊状纹路,纹路之间还有空隙,造型很像圣诞树。

当光线照射闪蝶时,这样的结构能发生反射、折射和干涉,恰好使其他波长的光相互抵消,蓝光强度达到最大。如果用酒精填充这些微小的空隙,改变折射率,蓝色就会消失。但是,下雨时闪蝶不会改变颜色,这是因为,闪蝶的鳞片是天然防水“材料”,水无法填充这些空隙。

用鳞片“编织”的“保暖服”

生活在高山上的绢蝶科蝴蝶

某些生活在高山上的蝴蝶,可以靠鳞片吸收外界热量。清晨气温较低时,它们会展开翅膀,让阳光直接照射到闭合的鳞片上,以便吸收足够多的热量来升高体温。当体温上升到足够高时,鳞片会自动地张开,减小阳光辐射角度,从而减少对热量的吸收。聪明的蝴蝶用鳞片“编织”成“保暖服”,使它们可以轻松应对气温瞬息万变的高山气候。

“隐形”翅膀的蝴蝶—透翅眼蝶

栖息于巴西亚马孙热带雨林的透翅眼蝶,是一类翅展 7 ~ 8 厘米的小蝴蝶。由于缺乏鳞片,透翅眼蝶的翅膀像玻璃一样透明,仅后翅有部分鲜明的红、橙色及眼状斑,仿佛拥有一双“隐形”的翅膀。在阴暗的丛林内飞舞时,透翅眼蝶像随风飘动的花瓣,格外美丽动人。

本文节选自《知识就是力量》杂志《蝴蝶之翼中的色彩奥秘》。

通过研究蝴蝶翅膀颜色的秘密,青少年可以向大自然学习,创造出更绚丽的色彩,美化我们的生活。

《知识就是力量》杂志

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  • 原文链接https://page.om.qq.com/page/O1uLqSOtps68hiTAodNC7IBw0
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