叶水蚤绚丽色彩背后的秘密

摘要

叶水蚤是一种体长只有几毫米的细小的甲壳类生物。雄性的叶水蚤通常拥有美丽的色彩,尤其是一些种类的叶水蚤呈现鲜艳的蓝紫色,被誉为“海中蓝宝石”。更为奇特的是,叶水蚤在水中游动时,常常会突然从蓝色变为无色透明,像是消失了一样。近日,来自以色列的科学家通过详细的分析发现,叶水蚤这种独特的色彩是源于结构色现象。

叶水蚤绚丽色彩背后的秘密

叶水蚤是一种生活在海洋中的体长只有几毫米的细小的甲壳类生物。雄性的叶水蚤通常拥有美丽的色彩,尤其是一些种类的叶水蚤呈现鲜艳的蓝紫色,被誉为“海中蓝宝石”。更为奇特的是,有些叶水蚤在水中游动时,常常会突然从蓝色变为无色透明,像是消失了一样。近日,来自以色列的科学家通过详细的分析发现,叶水蚤这种独特的色彩是源于结构色现象。
某些叶水蚤会在游动过程中突然由有色变为无色(图片来源http://ziranzhi.com/12308.html)
结构色指的是由于特定的微观结构导致光发生干涉现象,造成某种颜色的可见光强度高于其他颜色的光,从而使得物体呈现出色彩的现象,许多生物的颜色都是来自于结构色。研究人员通过显微镜观察发现,叶水蚤表皮中有许多鸟嘌呤晶体形成的微观结构。这些六边形的鸟嘌呤晶体首先平铺成层状结构,层与层之间被细胞质隔开,形成了周期交替的微观层状结构。此前虽然有研究人员注意到这些微观结构,但是认为这些结构的尺寸并不能造成限制的光的干涉,然而此次研究人员通过实验和模拟都证实这些结构能够造成反射光发生干涉现象,从而产生色彩。有趣的是,不同种类的叶水蚤表皮中鸟嘌呤晶体的厚度大致相同,而细胞质的厚度不同,从而使得它们呈现出的颜色有所变化。
叶水蚤表皮中的微观结构。图 (a)为光学显微镜照片,(b)和(c)为电子显微镜照片
至于为什么有些叶水蚤在游动过程中会突然从有色变为无色,也可以用结构色的虹色现象——颜色随观察角度变化而改变——来解释。实验表明,对于某些种类的叶水蚤,当光线以零度入射角入射(正入射)时,反射光中蓝紫色光的强度最大;但当入射角增大到45度后,反射光中强度最大的光变成了人眼无法感知的紫外线,在人眼看来叶水蚤自然变成无色透明。对叶水蚤的结构色现象的深入了解有助于开发新型的光学设备。
题图来源:http://www.iflscience.com/plants-and-animals/fleeting-beauty-jewels-sea

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