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动物的拟色(2)
http://www.100md.com 2015年8月1日 《百科知识》 2015年第15期
动物的拟色
动物的拟色

     在化装技巧方面,谁都不是章鱼的对手。它的体色艳丽而多变,几乎在瞬间就能将自己的体色融入背景环境之中。章鱼变色的秘密在于其具有神经控制的多态性皮肤,即皮肤在中枢神经系统精密控制下具有多变的颜色模式和高度复杂的纹理结构。

    章鱼负责变换布景的“调度站”在脑中占据两对脑叶区:前面一对控制头部和腕的颜色,后面那一对控制躯体的颜色。左右脑叶分别管理自己的那一侧。如果通往右侧色素细胞的神经出现故障,那么它右侧的颜色就固定不变了,但它的左侧依然能改变成各种色彩。拟态章鱼可以任意改变颜色和形状

    章鱼眼睛是调整肤色与周围背景相一致的直接指挥器官。眼睛得到的视觉印象,通过复杂的生理渠道进入神经中枢,神经中枢再给色素细胞发出相应的信号,扩张和收缩一些色素细胞,使之调配成最为适宜的化装颜色。如果一只眼睛失明,章鱼将要失去控制与这个眼睛同一侧体色的能力;两只眼睛都失明,章鱼便几乎完全失去变色的能力。但章鱼还没有完全失去对周围颜色的反应能力,因为改变颜色不仅与眼睛所得的印象有关,而且与吸盘也有关系,在它的腕手上哪怕仅留下一个吸盘,它的皮肤还会有对颜色的反应。
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    章鱼遇到危险时,会想尽办法不断改变颜色恫吓对方。每当生命攸关时刻,章鱼借助这种玩弄色彩的把戏,可使对手大为吃惊,甚至被吓倒。

    巧借外力

    有趣的是,一些低等动物的体色变换是通过它们的食物来实现的,吃什么颜色的食物身体就变成什么颜色。海蛞蝓是一种体型很小且很怪异的海洋软体动物,充满了缤纷的色彩。由于失去了硬壳的保护,它们全靠变换体色来掩护自己。它们通过齿舌吃珊瑚虫,这些珊瑚虫的色素就在其体表和肠道内表现出来。所以它们永远与其栖居处的珊瑚的颜色是一样的。

    昆虫也有多种多样的拟色行为。例如,一种鹰蛾的幼虫共有4龄幼虫,其末龄幼虫的体色有黄绿色、暗绿色及白色等几种颜色,其中暗绿色是遗传决定的,而黄绿色和白色则是由环境诱发的多态现象,决定4龄幼虫是白色还是黄绿色的主要原因是它们停歇在什么背景上以及它们在2龄或3龄时所吃的食物。

, http://www.100md.com     鳞翅目昆虫(蝴蝶、蛾)的体色不仅丰富,还会发生变化。这种变化为其提供了更多的生存和繁衍机会。蝴蝶不能通过神经系统调节和控制翅膀的颜色,而是发展了结构调色技术——通过翅膀表面微结构的变化,对太阳光做出调制,表现出丰富的色彩变化。

    从着色机制上看,蝴蝶色彩的变化为结构色,是生物体表细微结构所导致的一种光学效果。生物体非光滑表面所具有的嵴和微粒等微结构能使光波发生反射、衍射和干涉,从而产生特殊的颜色效应。蝴蝶翅膀闪烁的颜色与色素无关,完全是环境(光)和翅膀相互作用的杰作。蝴蝶翅膀表面有无数个小鳞片,像瓦片一样交叠排列。每个鳞片有一排排纵向的嵴,嵴间有横向隔断,隔成一个个纳米级的小凹,称为生物光子晶体的小凹断面呈反抛物线状,不同部位对光产生不同的反射和散射效应。这些反射和散射的光在小凹内还会发生光的干涉效应。正是这种奇妙的结构使蝴蝶的翅膀在阳光下发出变幻的艳丽颜色。蝴蝶鳞片的结构因种而异,因此蝴蝶的颜色有种的特异性。

    大凤蝶翅膀的化学色本是黄和蓝,为什么在人眼里是有着金属光泽的绿色呢?原来,大凤蝶翅膀上鳞片内布满直径3~4微米的小凹,凹底是黄色,四周斜坡是蓝色。当光线照射到凹底时被反射呈黄色,照射到凹的斜坡的光线被反射,又入射到另一侧斜坡再被反射为蓝光。由于凹太小,肉眼难以分辨凹底的黄光和周围两次反射的蓝光,于是人能觉察到的便是绿色光。
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    并非被动的防守

    当然,大多数动物都不具备迅速调整身体颜色而与其周围环境背景色相匹配的能力,因此,这些动物如果停歇在不适当的地方,它们就会非常醒目,从而暴露在天敌面前,可见对动物来说选择正确的停歇地点以及在适当背景上摆准身体主轴的方向对于隐蔽来说也是非常重要的。

    例如,一种珊瑚鱼如果是在白色背景上是非常鲜明醒目的,但如果是在它正常栖息的具有复杂斑纹的背景上,任何动物都很难看到它。树蛙也是一样,它身体两侧的那条纵行黑线在它正常停歇位置和停歇姿态的情况下刚好能使它与环境背景混为一体,谁都难以看到它。更有趣的是,为了使自己的身体外形和轮廓变得模糊起来,伪装蟹所采取的办法是用口器和螯钳拾取各种碎屑碎片如海藻、小木棍、水螅体等,然后把它们附着在身体的各个部位,这样使它看起来就不像一只螃蟹了。

    此外,隐蔽不一定就是颜色灰暗单一,例如在其自然生境中,羽毛鲜艳的鸟(鹦鹉、黄鹂、太阳鸟、裸鼻雀、山雀等)在其周围鲜亮的背景中也是很难辨认出来的,同样,一个灰暗单一色彩的猎物在鲜亮的背景下也会显得十分醒目,这种情况会因感觉系统的特性而更加突出。显微镜下观察蝴蝶翅膀上的鳞片
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    靠拟色进行防御的动物也可能会遇到问题,如捕食动物常常靠形成“搜寻印象”来提高捕食效率,即捕食动物只要找到了一个猎物(可能出于偶然),就会熟悉这种猎物的栖息地点,从而能够更容易地捕到其他同类猎物。对付捕食者搜寻印象的一种办法就是形成多态,也就是说,同一物种可以包含几个不同的色型。如果捕食动物对一种色型形成了搜寻印象,能够有效地捕杀这一色型的个体,其他色型的个体便能避免被捕杀。

    事实上,对于捕食者的视觉、视觉条件和视觉背景的任一特定组合来说,不存在一个最好的绝对隐蔽的色型。而且,不同动物的色觉也存在着很大差异,对一种动物来说是一个鲜艳醒目的色型,但对另一种动物来说就可能是隐蔽的,反之也是一样。由于在相同条件下同一视觉背景中往往存在着很多不同的随机样本,所以也就存在着很多拟色方式。例如,同样是模拟落叶,具有各种色型的蛾类可以极像是一整片落叶(如夜蛾),或极像包括中脉在内的叶片的一部分,或极像是一片叶缘和叶投影,甚至有些蛾子很像是一段枯枝。总之,不同的拟色可以模拟这些背景成分中不同的样本。由于所有这些形态型都可在视觉背景中找到,所以只要不含有稀有背景色型成分,不同动物的拟色都可以获得相同的隐蔽效果。这将使一个物种可以有多个形态型,而每个形态型都具有相同的隐蔽性。如果一种猎物的色型出现在捕食者的视觉背景中极像是一次随机取样,那么就可以说这种猎物的拟色是成功的。

    动物拟色的机能,也启发了人们去深入地研究它的机制。人类在长期的进化和发展中,特别是在战争中大量采用相近的技巧和技术,将军事目标涂成深浅不同的块块点点,使伪装设施的轮廓化为乌有,从而达到保护自己、消灭敌人的目的。

    【责任编辑】庞 云, 百拇医药(毕役)
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