图源：Pinterest

相比于人类的黑、白、黄三种肤色，昆虫的体色却是色彩斑斓、艳丽夺目，甚至还能呈现变幻莫测的金属色泽。那么，你可曾深深地疑惑，为何昆虫能拥有如此丰富多样的色彩，这些色彩又是怎样形成的呢？

+ 色 素 色 +

自然界中动物和植物大都使用色素来产生颜色。例如，植物的叶子看起来是绿色的，是因为叶绿素分子吸收了光谱中红色和蓝色部分所有波长的光，反射出我们能看到的绿色和黄色。

图片来源：Mismo

而在动物中，最常见的色素是黑色素，它产生了我们头发的颜色，并在真菌中产生棕色，鸟羽则产生深色。

还有一种称为类胡萝卜素的常见色素，这种色素仅由植物生产。但是许多动物在饮食中摄入类胡萝卜素，并用它为组织着色。比如色彩独特的火烈鸟，它们羽毛的粉红色就是由食物——蓝绿藻、硅藻以及小型甲壳动物中的类胡萝卜素产生的。

图源：plugon.us

火烈鸟

昆虫体壁的色素色也是由色素化合物形成的，这些物质可以吸收某种光波，而反射其他光波从而形成各种颜色。
比如我们将蝴蝶的翅面放大，你会发现它并不如想象般光滑平整，而是密布着一块块的小鳞片。

图源：http://www.thenextgenscientist.com

每个鳞片都由一个表皮细胞产生，有自己独特的颜色（或透明），鳞片由于含有不同色素而显现出不同的色彩。

但是，蝶翅鳞片的色素色有时并不稳定，在蝴蝶死亡后，色素会分解消失。这也正是有些蝴蝶标本的颜色会慢慢地褪去的原因。

蝴蝶的鳞片拼成蝶翅的眼点

再比如，有些昆虫活着时呈嫩绿色，可制成标本后不久，嫩绿色渐渐变成了黄褐色，也是这个缘故。

+ 结 构 色 +

大自然中实际上存在着一种完全不同的方式来产生颜色，这就是所谓的结构色。结构色根本不使用颜料，而是使用非常华丽的纳米级组织结构。

基本上，一些动物的组织会在纳米级或在与光波长相同的尺度上折叠成高度复杂的结构。这些结构会影响光通过生物组织的方式，基本上可以滤除某些波长，并产生非常强烈的颜色。而结构色也是自然界中最明亮、最强烈的颜色。

图源：Pinterest

很多昆虫都具有绚丽的金属色彩，它们多呈现出明亮的蓝色、红色、绿色和黄色。。。

例如，色彩缤纷又身强体壮堪称昆虫界的金刚芭比蛙腿茎甲Sagra buqueti ：

图源：Rydzi: Coleoptera

生活在南美洲雨林里的一身五颜六色的金属装的最靓的长舌蜂：

图源：gilwizen.com

一个充满活力又恨不得将彩虹披到身上的翠绿象甲Eurhinus magnificus：

图源：Project Noah

凭借艳丽无比的体色以及blingbling的金属色光泽，荣登为最靓螳螂的华丽金螳。。。

图源：YouTube

华丽金螳 Metallyticus splendidus

而这些彩色昆虫的结构色是由一种称为多层反射器的结构产生的。在显微镜下，它看起来像一个三明治，有很多非常薄的层，这些层结构只有100纳米厚，而且层数越多，散射的颜色就越亮丽。

我们以宝石昆虫吉丁甲为例，将吉丁甲放大：

再放大：

这时我们会发现：吉丁甲的外壳表面并非我们想象的那么光滑，而是有多层微细结构。这些甚至小到纳米级别、周期性排布的结构就是造成吉丁甲产生耀眼金属色彩的原因。

同样我们再将蝴蝶翅面放大：你会发现，原来蝴蝶的小鳞片居然也有各自的大小和形状。

图片来源：https://www.boredpanda.com

这些鳞片按照特定的规则彼此重叠，拼凑出蝴蝶翅面眼点、条纹和渐变色等奇妙图案。

如果再将鳞片放大：

你会发现每一片小鳞片也内有乾坤，它的表面并不平整，而是有很多脊、沟和瓦片状的细微结构。

图源：https://www.micronaut.ch

凭着表面精细结构引发光学现象（散射、衍射、干涉等）产生的结构色，是不会因为昆虫死亡、化学药品、热水处理而消失，甚至可以永久保存。

动图来源：混乱博物馆

用酒精处理闪蝶的蝶翅，翅面变成了绿色，待酒精挥发后又变成蓝色。

几乎每种蝴蝶都具有绚丽的结构色，尤其是闪蝶科和凤蝶科的蝴蝶。

闪蝶的鳞片中含有三维光子晶体，在光学显微镜下将闪蝶放大50倍时，可以看到覆盖半透明翅膜表面的鳞片；假如把它挪到电子显微镜下，放大5000倍，就会发现这些鳞片上纵横交错的细微结构。

图源：https://www.jove.com

闪蝶在显微镜下逐步放大的样子

当然，蛾类也同样精通这种神奇的光学戏法。

被誉为最美蛾子的日落蛾

美轮美奂的日落蛾，它的双翅颜色所呈现的艳丽色彩，也是因为蛾翅上带状鳞片的微观结构所产生的光的干涉及相关散射。

其实，蝶、蛾鳞片在仿生学上有很多用途，如今也是仿生学研究的热点之一：基于蝶翅独特的光学特性而启发制造纳米结构材料，可以使我们的电子显示屏更加出彩。

图源：https://www.evolving-science.com

卡灰蝶Callophrys rubi

+ 结 合 色 +

鳞片的色素色构成蝴蝶静态的美丽花纹，结构色则令花纹随着光线发生动态的变化。那么，色素色与结构色相结合的结合色不难理解，正是这两种色彩的水乳交融。

紫闪蛱蝶

而且大多数时候昆虫还是结合色。比如，美丽的紫闪蛱蝶，它的翅面呈黄褐色（化学色），当从不同的角度看时，又显现出梦幻般的蓝紫色闪光（结构色）。

正是有了这样或那样的颜色，昆虫就可吸引异性求偶、拟态、隐藏或示威避敌，还可避光保护自己。而美丽的它们也构成了五彩斑斓、艳丽缤纷的昆虫世界：

图源：见水印

图源：Pinterest

图源：Pinterest

图源：Pinterest

图源：www.smithsonianmag.com

图源：Pinterest

参考资料：

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

图片来源：Pinterest Google

如有侵权 联系删除


关注【深圳科普】微信公众号，在对话框：
回复【最新活动】，了解近期科普活动
回复【科普行】，了解最新深圳科普行活动
回复【研学营】，了解最新科普研学营
回复【科普课堂】，了解最新科普课堂
回复【科普书籍】，了解最新科普书籍
回复【团体定制】，了解最新团体定制活动
回复【科普基地】，了解深圳科普基地详情
回复【观鸟知识】，学习观鸟相关科普知识
回复【博物学院】，了解更多博物学院活动详情