圖源：Pinterest

相比于人類的黑、白、黃三種膚色，昆蟲的體色卻是色彩斑斕、艷麗奪目，甚至還能呈現(xiàn)變幻莫測的金屬色澤。那么，你可曾深深地疑惑，為何昆蟲能擁有如此豐富多樣的色彩，這些色彩又是怎樣形成的呢？

+ 色 素 色 +

自然界中動物和植物大都使用色素來產(chǎn)生顏色。例如，植物的葉子看起來是綠色的，是因為葉綠素分子吸收了光譜中紅色和藍色部分所有波長的光，反射出我們能看到的綠色和黃色。

圖片來源：Mismo

而在動物中，最常見的色素是黑色素，它產(chǎn)生了我們頭發(fā)的顏色，并在真菌中產(chǎn)生棕色，鳥羽則產(chǎn)生深色。

還有一種稱為類胡蘿卜素的常見色素，這種色素僅由植物生產(chǎn)。但是許多動物在飲食中攝入類胡蘿卜素，并用它為組織著色。比如色彩獨特的火烈鳥，它們羽毛的粉紅色就是由食物——藍綠藻、硅藻以及小型甲殼動物中的類胡蘿卜素產(chǎn)生的。

圖源：plugon.us

火烈鳥

昆蟲體壁的色素色也是由色素化合物形成的，這些物質(zhì)可以吸收某種光波，而反射其他光波從而形成各種顏色。
比如我們將蝴蝶的翅面放大，你會發(fā)現(xiàn)它并不如想象般光滑平整，而是密布著一塊塊的小鱗片。

圖源：http://www.thenextgenscientist.com

每個鱗片都由一個表皮細胞產(chǎn)生，有自己獨特的顏色（或透明），鱗片由于含有不同色素而顯現(xiàn)出不同的色彩。

但是，蝶翅鱗片的色素色有時并不穩(wěn)定，在蝴蝶死亡后，色素會分解消失。這也正是有些蝴蝶標本的顏色會慢慢地褪去的原因。

蝴蝶的鱗片拼成蝶翅的眼點

再比如，有些昆蟲活著時呈嫩綠色，可制成標本后不久，嫩綠色漸漸變成了黃褐色，也是這個緣故。

+ 結(jié) 構(gòu) 色 +

大自然中實際上存在著一種完全不同的方式來產(chǎn)生顏色，這就是所謂的結(jié)構(gòu)色。結(jié)構(gòu)色根本不使用顏料，而是使用非常華麗的納米級組織結(jié)構(gòu)。

基本上，一些動物的組織會在納米級或在與光波長相同的尺度上折疊成高度復雜的結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)會影響光通過生物組織的方式，基本上可以濾除某些波長，并產(chǎn)生非常強烈的顏色。而結(jié)構(gòu)色也是自然界中最明亮、最強烈的顏色。

圖源：Pinterest

很多昆蟲都具有絢麗的金屬色彩，它們多呈現(xiàn)出明亮的藍色、紅色、綠色和黃色。。。

例如，色彩繽紛又身強體壯堪稱昆蟲界的金剛芭比蛙腿莖甲Sagra buqueti ：

圖源：Rydzi: Coleoptera

生活在南美洲雨林里的一身五顏六色的金屬裝的最靚的長舌蜂：

圖源：gilwizen.com

一個充滿活力又恨不得將彩虹披到身上的翠綠象甲Eurhinus magnificus：

圖源：Project Noah

憑借艷麗無比的體色以及blingbling的金屬色光澤，榮登為最靚螳螂的華麗金螳。。。

圖源：YouTube

華麗金螳 Metallyticus splendidus

而這些彩色昆蟲的結(jié)構(gòu)色是由一種稱為多層反射器的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的。在顯微鏡下，它看起來像一個三明治，有很多非常薄的層，這些層結(jié)構(gòu)只有100納米厚，而且層數(shù)越多，散射的顏色就越亮麗。

我們以寶石昆蟲吉丁甲為例，將吉丁甲放大：

再放大：

這時我們會發(fā)現(xiàn)：吉丁甲的外殼表面并非我們想象的那么光滑，而是有多層微細結(jié)構(gòu)。這些甚至小到納米級別、周期性排布的結(jié)構(gòu)就是造成吉丁甲產(chǎn)生耀眼金屬色彩的原因。

同樣我們再將蝴蝶翅面放大：你會發(fā)現(xiàn)，原來蝴蝶的小鱗片居然也有各自的大小和形狀。

圖片來源：https://www.boredpanda.com

這些鱗片按照特定的規(guī)則彼此重疊，拼湊出蝴蝶翅面眼點、條紋和漸變色等奇妙圖案。

如果再將鱗片放大：

你會發(fā)現(xiàn)每一片小鱗片也內(nèi)有乾坤，它的表面并不平整，而是有很多脊、溝和瓦片狀的細微結(jié)構(gòu)。

圖源：https://www.micronaut.ch

憑著表面精細結(jié)構(gòu)引發(fā)光學現(xiàn)象（散射、衍射、干涉等）產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)色，是不會因為昆蟲死亡、化學藥品、熱水處理而消失，甚至可以永久保存。

動圖來源：混亂博物館

用酒精處理閃蝶的蝶翅，翅面變成了綠色，待酒精揮發(fā)后又變成藍色。

幾乎每種蝴蝶都具有絢麗的結(jié)構(gòu)色，尤其是閃蝶科和鳳蝶科的蝴蝶。

閃蝶的鱗片中含有三維光子晶體，在光學顯微鏡下將閃蝶放大50倍時，可以看到覆蓋半透明翅膜表面的鱗片；假如把它挪到電子顯微鏡下，放大5000倍，就會發(fā)現(xiàn)這些鱗片上縱橫交錯的細微結(jié)構(gòu)。

圖源：https://www.jove.com

閃蝶在顯微鏡下逐步放大的樣子

當然，蛾類也同樣精通這種神奇的光學戲法。

被譽為最美蛾子的日落蛾

美輪美奐的日落蛾，它的雙翅顏色所呈現(xiàn)的艷麗色彩，也是因為蛾翅上帶狀鱗片的微觀結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的光的干涉及相關(guān)散射。

其實，蝶、蛾鱗片在仿生學上有很多用途，如今也是仿生學研究的熱點之一：基于蝶翅獨特的光學特性而啟發(fā)制造納米結(jié)構(gòu)材料，可以使我們的電子顯示屏更加出彩。

圖源：https://www.evolving-science.com

卡灰蝶Callophrys rubi

+ 結(jié) 合 色 +

鱗片的色素色構(gòu)成蝴蝶靜態(tài)的美麗花紋，結(jié)構(gòu)色則令花紋隨著光線發(fā)生動態(tài)的變化。那么，色素色與結(jié)構(gòu)色相結(jié)合的結(jié)合色不難理解，正是這兩種色彩的水乳交融。

紫閃蛺蝶

而且大多數(shù)時候昆蟲還是結(jié)合色。比如，美麗的紫閃蛺蝶，它的翅面呈黃褐色（化學色），當從不同的角度看時，又顯現(xiàn)出夢幻般的藍紫色閃光（結(jié)構(gòu)色）。

正是有了這樣或那樣的顏色，昆蟲就可吸引異性求偶、擬態(tài)、隱藏或示威避敵，還可避光保護自己。而美麗的它們也構(gòu)成了五彩斑斕、艷麗繽紛的昆蟲世界：

圖源：見水印

圖源：Pinterest

圖源：Pinterest

圖源：Pinterest

圖源：www.smithsonianmag.com

圖源：Pinterest

參考資料：

https://www.smithsonianmag.com/science-nature/how-do-scientists-determine-colors-prehistoric-animals-180971807/

https://link.springer.com/article/10.1007/s00442-020-04738-1

http://www.thenextgenscientist.com/~thenexy3/2016/06/10/in-the-field-macro-photography-microscopy-how-biology-creates-color

https://www.boredpanda.com/butterfly-wing-macro-photography-linden-gledhill/?utm_source=google&utm_medium=organic&utm_campaign=organic

圖片來源：Pinterest Google

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