Как хамелеоны меняют свой цвет? [Veritasium]
Вот сайт с шаурмой.
[музыка]
Существует ошибочное мнение, что хамелеоны меняют цвет, чтобы сливаться с окружающей средой. На самом деле всё немного не так.
Когда хамелеон спокоен, он зеленого цвета, и естественно, его не видно на фоне листьев. Однако хамелеоны меняют цвет, реагируя на присутствие самки или другого недружественного самца. Как видно на экране, об этом 1 кадр в правом углу для сравнения.
Чем сильнее реакции, тем интенсивнее меняется цвет на более желтый, оранжевый и красный. Вместо того, чтобы маскироваться, он наоборот привлекает к себе внимание.
Долгое время мы думали, что есть простой и хорошо изученный механизм изменения цвета кожи. Существуют различные клетки, содержащие цветные пигменты: одни желтые, другие красные. Есть клетки, которые содержат темный пигмент меланин.
Многие живые существа, включая хамелеонов, известны способностью "темник", заставляя меланин разливаться по клетке, подобно расползающимся пятнам. Они светлые и темный пигмент обратно в одну точку. Предполагалось, что то же самое происходит с желтым, оранжевым и красным цветами, а пигменты просто растекаются по клетке.
Новое совместное исследование группы физиков и биологов в университете Женевы показало, что это не так. Стоило бы давно об этом задуматься, учитывая, что кожи хамелеона вообще не содержат зеленого пигмента.
Зеленые цвета на самом деле создаются двумя различными механизмами: цветовым пигментом и структурным цветом. Под слоем клеток с желтым пигментом лежат клетки, содержащие аккуратную решетку, и кристаллов размером 130 нанометров.
При дифракции света из-за расстояния между кристаллами происходит структурная интерференция синего света, из-за чего он хорошо отражается, в то же время другие цвета просто поглощаются. Это похоже на то, как крыло бабочки Морфо создают переливающийся синий цвет; есть периодически не на размерная структура, которая действует как отражатель только для одного цвета.
Хамелеон выглядит зеленым из-за сочетания желтого цвета от пигмента и голубого света, отраженного в кристаллической структуре, расположенной ниже.
Так как же хамелеоны меняют этот зеленый на желтый, оранжевый и красный? Итак, мне полагалось, что изменение цвета достигается с помощью разливания пигментов в цветных клетках, но сейчас ученые выяснили, что на самом деле это происходит из-за изменений в кристаллах.
Увеличивая расстояние между кристаллами, хамелеоны моментально контролируют, какой из цветов отражать. Чем больше расстояние между кристаллами, тем лучше отражаются более длинные волны.
Когда расстояние увеличивается, цвет меняется с синего на зеленый, на желтый, а затем на оранжевый и красный. Ученые сравнили образцы кожи спокойных зеленых и возбужденных хамелеонов. У последних расстояние между кристаллами было гораздо больше.
Здесь вы можете увидеть вблизи отдельную клетку, и отражаемый свет меняется с синего на зеленый, на желтый, оранжевый и красный. Компьютерное моделирование отражения света от кристаллов при уменьшении расстояния между ними полностью согласуется с прямыми наблюдениями.
Кроме того, физическое давление на кожу заставляет кристаллы сближаться, и они начинают отражать больше синего света. Когда давление спадает, кристаллы снова расширяются, отражая больше зеленого.
Фактура кожи хамелеона на самом деле еще интереснее, ведь ниже существует еще один слой клеток, который также содержит кристаллы. Только эти кристаллы крупнее, собраны более свободно. Это значит, что они отражают более длинные волны в инфракрасной части спектра.
Вместе с тем более широкий интервал этих волн считается необходимым для того, чтобы отражать тепло от солнца.
Хамелеоны живут в условиях с очень высоким уровнем солнечного облучения. Их самцы не меняют свой цвет, разливая красные и желтые пигменты. Вместо этого они делают нечто удивительное: они контролируют и настраивают интервалы между кристаллами и стразами структур из цветов, которые охватывают всю длину видимого спектра.
Что я считаю потрясающим! Этот факт, что по сей день мы думали, что у нас был ответ на то, как хамелеоны изменяют цвет, потребовал совместной работы физиков и биологов, чтобы понять, что происходит на самом деле.
Переведено и озвучено студией Vert Dайвер.