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03 外观 | 美妙的色彩密码

作者:陈尽虫

2020-04-13·阅读时长6分钟

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03外观|美妙的色彩密码

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三联中读的朋友们大家好,我是陈尽虫。上一讲我们讲了昆虫从幼虫到成虫的成长故事。这一讲,我将为大家讲讲昆虫五彩缤纷的色彩有何意义?

我们在大自然中可以找到各种颜色,而昆虫也不例外,很多昆虫都具有华丽的外表和炫丽的色彩,那些天然的花纹、图案和色彩是自然界最完美的作品,吸引着人们去不断地探索和发现。可是你知道昆虫华丽的衣裳是怎样“织”成的吗?

昆虫的七彩色(作者供图)

也许大家小时候都经历过一件事,就是当你看见美丽的蝴蝶的时候,会用手捏住蝴蝶的翅膀,可万万没想到当你用手碰到它的翅膀时,手上便会沾满粉末状的鳞片,被碰到的地方会失去光彩。但如果再仔细观察手上的粉末,就会发现它们仍然在闪闪发光,这些微小的鳞片展现出的色彩就是昆虫的结构色,这种发生于昆虫表皮的颜色也称为光学色或物理色。由于昆虫表皮的结构性质不同,使照射在它们表面上的光线不断地发生反射、干涉或曲折等物理现象,从而产生了一种闪耀的色彩。被称为“会走路的宝石”的昆虫——步甲,它的鞘翅表面具有许多微小的脊纹或凹坑,当光线照在上面的时候,就闪出美丽的金属光泽,脊纹越多,产生的闪光越强,色泽也越鲜艳。

珠光宝气的步甲(作者供图)

结构色在光源不同及光线入射角不同的情况下,会产生不同的色彩。比如彩灰蝶在灯光下,它的翅面是蓝色的,但是在阳光的照耀下,从侧面看,如果视角小,它的翅面就呈现出蓝紫色,如果视角大,又会显出亮蓝色。如果遇到下雨的天气,有雨滴落在灰蝶的翅面上,那么原来的蓝色就会转变为暗紫色,等水滴蒸发完,又恢复原来的蓝色。由此可以看出,结构色比较稳定,这也是昆虫标本的色彩可以留存时间那么久的原因。

从不同角度观察彩灰蝶的翅会呈现不同的色彩(作者供图)

说起作为研究载体的昆虫标本,有的色彩依旧鲜艳,像甲虫、蝴蝶,而有的标本为什么就褪色了呢?

昆虫除了具有结构色外,还具有色素色,也叫化学色。色素色广泛存在于昆虫体细胞中,它的化学性质很不稳定,所以在昆虫死亡后,它的体色也会渐渐地褪色就是这个原理。


色蟌(cōng)标本翅膀上的色彩依旧光亮如鲜(作者供图)

当我们参观动物博物馆时,你可能会发现,有的昆虫的翅膀色彩能够保存,身体上却很暗淡,其实这是因为绝大多数昆虫的色彩是由两种生物色相互配合而成的混合色,标本中稳定的结构色得以保存,色素色因没做过多的化学处理而褪去了原有的光彩。

混合的色彩给生物适应环境带来各种好处,像我们在柳树上常见的柳紫闪蛱(jiá)蝶,从正面看是黄褐色的,从侧面看又是紫色的,前者是色素色,后者则是结构色。千万不要认为昆虫绚丽的色彩是为了给人类欣赏的,这种浓淡不一的颜色能够产生一种光学效果,让捕食者产生错觉,从而避免遭到捕食。

右下角的柳紫闪蛱蝶与其他蝴蝶相比色彩更加魔幻(作者供图)

昆虫的色彩对我们人类没有实质的意义,接下来我们就来看看它们在生物学上的意义。

有一个趣味十足的生态游戏,首先,准备红、黄、蓝、绿、黑,5种不同颜色的橡皮筋各20根;其次,用剪刀把橡皮筋剪断,而且要剪成长短相同的长度;然后把这100根彩色橡皮筋放入一个塑料袋里,充分混合;接着,随机地把橡皮筋撒到绿草地中指定的区域里;最后让孩子们在5分钟内,在规定的范围里把不同颜色的橡皮筋捡回来。

猜猜孩子们捡到哪种颜色的橡皮筋最多?一般红色、蓝色、黄色的数量较多,黑色其次,绿色的最少。通过这个游戏我们就会知道,昆虫的体色和周围环境越协调,那么就越不容易被发现,这就是昆虫的保护色

保护色普遍存在于动物中,又以昆虫最为发达,它可以起到躲避敌害的保护作用,安全地隐藏在栖息环境中。同一种昆虫也会随着生活环境的不同,而出现不同的体色。我在西双版纳热带雨林的考察中还发现,即使出现在同一株植物上的竹节虫,也会出现不同的保护色,在叶片上的竹节虫身体是翠绿色的,而树干上的是褐色的,简直是昆虫中的“变色龙”。昆虫的体色同周围的环境配合得如此巧妙,而且能够达到难以辨识的程度,不得不佩服原来雕虫小技也能如此巧妙。

那么昆虫的保护色是怎么来的呢?我们人类为什么没有保护色?

能在叶子中找到一只隐藏的蝴蝶吗?(作者供图)

进化论的奠基者、英国博物学家达尔文认为,生物在外界条件的影响下发生变异,有利于生存的变异,逐代累积加强,不利于生存的变异逐渐被淘汰。事实也是这样,比如在我国长江以南地区,生活着一种穿着迷彩服的蜻蜓,名为“狭腹灰蜻”,它全身的颜色与草丛的色彩极为相似,绿中带褐,黑中带灰,当它落在草丛里休息的时候,就好像隐身了一样。在生物界竞争激烈的生存斗争中,经过极其漫长的变异和无意识的自然选择,狭腹灰蜻的体色越来越接近杂草的颜色。

然而,从现今存活的蜻蜓体色推测,蜻蜓的老祖宗色彩肯定更加丰富,有红、黄、蓝、绿等等,但身穿迷彩衣服的个体不易被天敌发现,能够在草地中有效躲避敌害的侵袭,而体色鲜明、容易辨认的个体常常被天敌吃掉,从而渐渐地就被淘汰了。

身着迷彩衣的狭腹灰蜻蜓(作者供图)

但并不是所有的昆虫都依靠保护色来生存,有的昆虫体表颜色极其鲜艳夺目,它为的是给敌害以警告,因此这种颜色又称为警戒色。此外,许多昆虫翅上具有的“眼斑”,显示出色彩与拟态的双重防御。

科学家们认为,大部分具有警戒色的昆虫,像某些蝶、蛾和甲虫,有一套从有毒植物中分离或贮藏毒素的本领。比如生活在亚热带的金斑蝶,它的幼虫就以有毒植物马利筋的叶片为食,幼虫体内会逐渐聚集毒素,再加上全身布满黑白色横纹和醒目的黄斑,这些都足以警示天敌不能捕食。金斑蝶幼虫即使发育为成虫,它的体内依然聚集着毒素,像老虎斑纹一样的鳞翅也是在向外发出警告。如果无经验的鸟类吞食了金斑蝶幼虫或成虫之后,轻则引起呕吐,重则会使神经系统受损,导致脏器衰亡,从而使鸟类望而生畏,即使在非常饥饿的情况下,也不敢再误食了。

体内有毒的金斑蝶幼虫(作者供图)

这里再补充一点关于拟态的话题,拟态是指一种生物模拟另一种生物或者周围环境,从而获得某些好处的生态适应现象。比如有的蝴蝶本身并没有毒素,但是它们的体色、外形和含有毒素的蝴蝶一模一样,这样会使鸟类难分真假。昆虫凭借拟态现象巧妙地迷惑和吓唬了敌害,有效地保护了自己。

热带昆虫中,有很多种类将保护色、警戒色和拟态融合在一起,面对残酷的适者生存法则,它们不得不将自己的外形伪装得惟妙惟肖,比如像绿叶片的叶脩(xiū),酷似蜜蜂的食蚜蝇,还有会走路的“小枯枝”尺蠖(huò)等等,都堪称昆虫界的伪装大师。

拟态叶片的叶脩(作者供图)

拟态蜜蜂的食蚜蝇(作者供图)

融合拟态与保护色的尺蛾幼虫——尺蠖(作者供图)

我们再回到色彩的话题,大家都知道的小学生的小黄帽,这和毛毛虫的警戒色是一个道理,司机看到黄色就会提高警惕,避免交通事故的发生,警戒色也同样用于人类生活中。

警戒色和保护色也不是绝对分开的,有些昆虫的警戒色和保护色往往同时存在。就拿臭椿树上很常见的斑衣蜡蝉来说,它有一对灰褐色的前翅和一对樱红色的后翅,前者为保护色,后者是警戒色。当它快乐地在树干爬行时,前翅覆盖在后翅上,使身体颜色就像树皮一样;而当它受到敌害袭击时,它会突然张开前翅,展现出鲜红的后翅,这种突然出现的警戒色往往能把敌人吓跑。如果昆虫在空中飞行,鲜艳的后翅能吸引捕食者注意,但昆虫突然落入地面或草丛中的时候,后翅合拢,前翅覆盖后翅, 捕食者追寻的鲜明目标就顿时失踪了,这种闪色逃避法还存在于蝗虫和蛾类中。

与斑衣蜡蝉相似的一种蜡蝉也会展示美丽的后翅(作者供图)

总之,昆虫体色的种种适应性,是在自然界长期竞争中逐渐取得的特征,是昆虫对环境长期适应的产物,对昆虫的生存和繁衍具有重要意义,同时也使昆虫更有利于适应外界环境,也是昆虫种类的多样性成为动物界首屈一指的重要原因之一。

本节课给大家讲解了昆虫色彩背后的秘密,谢谢大家的收听。如果大家对课程有所疑问,欢迎在评论区给我留言。下一节,我将为大家讲一讲神奇的昆虫房屋。

文章作者

陈尽虫

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昆虫学者、生态摄影师。中国农业大学毕业,植物保护专业,主修昆虫学。富有热带雨林探险经验,拍摄野生动、植物达十年之久。曾三次进入西藏参与生物影像拍摄。已参编或主编多本生态科普类书籍,如《奇妙大自然》、《昆虫生态大图鉴》、《环喜马拉雅生态博物丛书》、《酷虫野趣—蜻蜓》等。摄影作品《空降特种兵》曾获第三届全国昆虫摄影比赛一等奖。

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