自然界的“隐藏款”,蓝莓的蓝,与色素无关,而是……
自然界的“隐藏款”,蓝莓的蓝,与色素无关,而是……
自然界中的颜色是丰富多彩的,但是大家仔细想想会发现,蓝色的生物却不太常见。这究竟是为什么呢?
蓝色少见是因为太“费力”
自然界中生物的颜色主要由色素决定。色素具有选择性吸收和反射光波的作用,例如植物的叶子呈现绿色,是因为细胞中含有大量的叶绿素,它能够吸收光谱中的红光和蓝光,而对绿光的吸收较少,因此,绿光被反射出来,使得叶子呈现绿色。
如果一种生物看起来是蓝色的,意味着它必须吸收红光,反射蓝光,红光的能量低于蓝光,并且能量越低的光越难吸收,再加上要反射高能量的光线,分子的合成与其发挥作用的过程都十分复杂,这对生物体来说更加耗费资源,在适者生存的过程中,维持这种特征的成本常常太高了,所以,蓝色生物就成了大自然的“隐藏款”。
自然界中颜色的三种来源
依靠色素显色又被称为化学色,在大自然中,我们看到的大部分颜色都是化学色,化学色会因为色素的流失或改变而褪色或变色。例如,火烈鸟的颜色来源于它的食物滤食藻类和浮游生物,它们含有类胡萝卜素,火烈鸟食用以后,类胡萝卜素的累积会使其羽毛显现出朱红色。一旦火烈鸟停止食用这类食物,它的颜色就会慢慢变回灰色或白色。
除此之外,自然界的颜色还有另外两个来源:生物发光和结构色。
生物发光是指在有氧条件下,一些生物通过催化剂的作用将有机物中的化学能转化为光能并释放出来,萤火虫、水母等生物发光都属于这种情况。
结构色是一种由生物体表面精细的显微结构与自然光之间的散射、衍射等相互作用所产生的颜色。当观察角度发生改变或是表面结构出现变化时,我们看到的颜色就会有些许不同,例如孔雀色彩斑斓的羽毛就是结构显色的一种。
神奇的结构色
自然界中蓝色生物虽然少,但并非没有,比如昆虫中的蓝闪蝶,植物中的蓝莓,它们的蓝色是怎么来的呢?其实就是跟结构色有关。
结构色包含三种类型:衍射效应、选择性散射以及薄膜干涉。
通过衍射效应产生的结构色,是光在遇到表面规则的结构时,一部分被吸收,同时,剩下的光会改变传播方向,发生折射或反射。例如蓝闪蝶,它们的翅膀表面分布着像瓦片那样排列的板状鳞片,还有很多像书架那样结构复杂的光栅,这些细微的结构能产生出耀眼的深蓝色。同时,这种光栅很窄,能让反射光向四面八方扩散。
不规则的生物表面结构被光线照射时会发生散射,例如蓝莓,蓝莓的蓝并非来自其色素细胞,而是与表皮的特殊蜡质有关。
蓝莓的表面总是覆盖着一层白白的、像霜一样的蜡层,它是由很多微小的晶体组成的,这些晶体的形状和排列都是随机的,当光线照射到这些晶体上时会发生散射,从而使蓝莓呈现出了独特的靛蓝色外观。
薄膜干涉产生的颜色与生物表面结构的层数以及每层的结构形态有关,层数越多,结构越复杂,表面呈现的结构色也就越鲜艳明亮。例如大多数具有金属光泽的甲虫,它们的壳就含有多层薄膜结构。
大自然创造的色彩
大自然创造的色彩总能让我们惊叹。人类在探索这些的同时,也是在不断向大自然学习。
本文原文来自澎湃新闻