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将蝶翅放大5000倍,你会发现它五彩斑斓的秘密

空凤小仙 人呆手户
2024-09-08

人呆手户

“人呆手户”即保护:保护植物,保护绿色,保护自然,保护生命?

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蝴蝶被认为昆虫界最美的昆虫,因为蝴蝶大都有一双色彩艳丽的双翅,双翅的斑纹极为丰富、图案包罗万象,既有辉煌灿烂的日月星辰,也有如诗如画的田园山川,还有神奇逼真的拟态图纹,甚至数字、英文字母也包罗其中。。。


那么,你可知道蝴蝶双翅为何有如此绚丽的色彩,这其中又有何奥秘呢?




+ 蝶 翅 的 美 学 +





挪威自然摄影师Kjell Sandved用了24年的时间在世界各地搜集拍摄的蝴蝶双翅版的26个英文字母以及9个数字。



看到蝴蝶翅面上五彩缤纷的颜色,我们往往很好奇:蝴蝶究竟是如何创造色彩的呢?想必是有什么奇妙结构吧!


不妨将蝴蝶的翅面放大观瞧:



此时你会发现,蝴蝶的翅面并不如想象般光滑平整,而是密布着一块块的小鳞片。这些鳞片交叠排列,就如同屋顶整齐的瓦片。


图片来源:http://www.thenextgenscientist.com


图片来源:http://www.thenextgenscientist.com

图片来源:http://www.thenextgenscientist.com


如若再将翅面放大:你会发现,原来蝴蝶的小鳞片居然也有各自的大小和形状。


图片来源:https://www.boredpanda.com


各式各样的鳞片按照特定的规则彼此重叠,拼凑出蝴蝶翅面眼点、条纹和渐变色等奇妙图案。



如果再将翅面放大:



你会发现每一片小鳞片也内有乾坤,它的表面并不平整,而是有很多脊、沟和瓦片状的细微结构。


图片来源:https://www.micronaut.ch


我们以闪蝶为例,在光学显微镜下放大50倍时,可以看到覆盖半透明翅膜表面的鳞片;假如把它挪到电子显微镜下,放大5000倍,就会发现这些鳞片上纵横交错的细微结构。


图片来源:https://www.jove.com

闪蝶在显微镜下逐步放大的样子




+ 蝴 蝶 创 造 的 色 彩 +



图片来源:http://www.thenextgenscientist.com


我们了解到蝶翅的奇特结构,再来分析它的成色原因。根据蝶翅色彩成因可分为3类:化学色、结构色、结合色。



化学色


蝶翅的每个鳞片都由一个表皮细胞产生,有自己独特的颜色(或透明)。所谓化学色,是指鳞片由于含有不同色素而显现出不同的色彩。




蝴蝶的鳞片拼成蝶翅的眼点


但是,蝶翅鳞片的化学色并不稳定,在蝴蝶死亡后,色素会分解消失。这也正是有些蝴蝶标本的颜色会慢慢地褪去的原因。



结构色


蝴蝶因鳞片表面的微观物理结构产生的结构色,则不会因为蝴蝶的死亡、化学药品处理而消失,甚至可以永久保存。


动图来源:混乱博物馆


用酒精处理闪蝶的蝶翅,翅面变成了绿色,待酒精挥发后又变成蓝色。


蝶翅鳞片的微观结构,使光波发生干涉、衍射和散射而产生了比化学色更加绚丽的颜色。这些色彩会因不同视距、视角等因素而变化,甚至泛着金属般的光泽。



几乎每种蝴蝶都具有绚丽的结构色,尤其是闪蝶科和凤蝶科的蝴蝶。当然,蛾类也同样精通这种神奇的光学戏法。


被誉为最美蛾子的日落蛾



美轮美奂的日落蛾,它的双翅颜色所呈现的艳丽色彩,也是因为蛾翅上带状鳞片的微观结构所产生的光的干涉及相关散射。



既然蝶翅色彩的来源,是鳞片内含色素的化学色和因细微结构产生的结构色。那便不难解释透翅蝶的透翅的由来。



世界上最美的透翅蝴蝶——宽纹黑脉绡蝶,拥有一双近乎透明如同玻璃一般的双翅,也被形象地称为玻璃翼蝶。它的双翅透明区域是因自蝴蝶羽化之时,翅膜上面的鳞片结构悉数脱落而形成的,这也正好成为它适应环境的最好伪装。



绚丽如水晶的玫瑰绡眼蝶


图片来源:http://www.thenextgenscientist.com


晶眼蝶和绡眼蝶,在显微镜下展示了翅面的透翅区域与有色区域的鳞片分布情况。



结合色



鳞片的化学色构成蝴蝶静态的美丽花纹,结构色则令花纹随着光线发生动态的变化。那么,结合色不难理解,正是这两种色彩的水乳交融:



美丽的蝴蝶叫做紫闪蛱蝶,它的翅面呈黄褐色——化学色,当从不同的角度看时,又显现出梦幻般的蓝紫色闪光——结构色,所以请问这只蝴蝶到底是什么颜色呢?



蝶翅的颜色和结构奥秘着实令人惊叹,若是有机会邂逅,看来不仅要欣赏它的美丽,更要感叹自然的神奇。





其实,蝶蛾鳞片结果在仿生学上有很多用途,如今也是仿生学研究的热点之一:

图片来源:https://www.evolving-science.com

Callophrys rubi 卡灰蝶


基于蝶翅独特的光学特性而启发制造纳米结构材料,可以使我们的电子显示屏更加出彩。


想了解更多昆虫仿生知识,敬请期待下回分解吧!



图片来源:Google Pinterest

参考资料:

http://www.thenextgenscientist.com/~thenexy3/2016/06/10/in-the-field-macro-photography-microscopy-how-biology-creates-color

https://www.boredpanda.com/butterfly-wing-macro-photography-linden-gledhill/?utm_source=google&utm_medium=organic&utm_campaign=organic

https://www.evolving-science.com/matter-energy-materials/butterfly-wing-inspired-nanostructures-00186

https://mp.weixin.qq.com/s/JgOZMl4fQNadTDmdl4iWug

https://mp.weixin.qq.com/s/ZizGO-2LEoebmKutJ6P9xw

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本期小编:空凤小仙 


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