愛伊米

黃金蛹為什麼是金色的?一文給你解釋清楚

本文轉自:人民網-科普中國

或許很多人都會感到不可思議,居然會有蟲蛹擁有如此鮮豔霸氣的顏色,就好像鍍上了一層黃金,閃閃發光,甚至還可以對映四周的景象,讓人不禁感嘆一句大自然的鬼斧神工。

引人矚目的黃金蛹

事實上,在自然界中,許多蝴蝶的蛹在陽光下都會閃爍著金燦燦的顏色,在很早之前,人們就已經注意到了蟲蛹那美麗和令人驚歎的光彩。蟲蛹(尤指蝴蝶或蛾),這個單詞來源於希臘語中的“chrysos”,意思就是“黃金”。

上文那種身披黃金甲的蛹屬於一種叫做塔曉綃蝶)的蝴蝶,塔曉綃蝶隸屬於蛺蝶科,分佈於墨西哥、中美洲和南美洲,棲息地為低地和山坡的森林區域。

與那霸氣側漏的黃金蛹相比,塔曉綃蝶的成蟲稍微有那麼點“平平無奇”,成蟲的翅膀的圖案變化很大,通常前翅背面整體為黑色,裝飾有白色斑點,後翅則為橙色,邊緣為黑色。

除了塔曉綃蝶,還有一些蝴蝶的蛹也是金色的,比如大帛斑蝶。大帛斑蝶飛行緩慢,姿態優美,常在空中乘氣流滑翔旋轉,故而也被稱為“紙風箏蝴蝶”。

大帛斑蝶的蛹同樣閃著金燦燦的光芒,蛹上還有許多精緻的黑色圓點圖案,不過,隨著蛹羽化成為成蟲,空蕩蕩的外殼就失去了往日的光彩,變得不再耀眼。

比起上面兩位,帝王蝶的蛹就顯得低調了許多。

儘管名字霸氣側漏,但帝王蝶的蛹並非通體金黃,而是在蛹的上方鑲嵌著一條“金邊”,也有人會將這條金邊稱作是帝王蝶的“王冠”。除了閃耀的“王冠”,帝王蝶蛹上還有一些零星的“金點”,可以說是低調和奢華兼具了。

看完了這麼多金色的蟲蛹,大家是否會好奇一個問題:蝴蝶們靠什麼給自己的蛹穿上了金色的衣裳?

點蛹成金的奧秘

對於上面的問題,不同的蝴蝶有著不同的答案。

具體而言,帝王蝶透過色素來進行“點蛹成金”的高階操作,而塔曉綃蝶則是依靠“結構色”來讓自己的蛹身披黃金甲,所以它們倆的蛹,雖然都有金色,但具有各自的特點。

咱們先從帝王蝶蛹上的“王冠”談起。

早在上世紀七八十年代,科學家們就已經按捺不住自己的好奇心,對帝王蝶進行了相關研究。他們透過觀察發現,帝王蝶的蛹化為成蟲後,蛹殼上的金邊依舊存在,而且無論從什麼角度看,這種金黃色都始終如一,這一現象表明蛹上的金色可能是由色素積累導致的。

那麼,在自然界中,什麼色素的顏色最接近這種黃色呢?大家可能也猜到了,是類胡蘿蔔素,秋天葉片從綠變黃就是它們的功勞。研究發現,帝王蝶的幼蟲會從啃食的植物中獲取類胡蘿蔔素,當幼蟲化成蛹時,“王冠”位置的表皮和角質層會積累更多的類胡蘿蔔素,使得這些區域呈現出黃色。這種由色素積累導致的顏色被稱為色素色,色素並不能一直穩定存在,所以在過了一段時間後,帝王蝶蛹的金邊也會逐漸黯淡。

因此,當科學家們用不含類胡蘿蔔素的人工飼料餵養幼蟲後,它們所化的蛹也就失去了那條閃耀的“金邊”,蛹上的那炫目的金色不見了,取而代之的是璀璨的銀色。

值得一提的是,帝王蝶蛹上的“王冠”通常在蛹形成的24小時後才會閃閃發光,科學家們認為類胡蘿蔔素只是賦予了“王冠”顏色,閃光則是因為蛹在硬化的過程中會形成特殊的突起狀結構,可以反射光線,讓“王冠”閃閃發光。

相比於帝王蝶,塔曉綃蝶則採取了另外一種策略。它們並不充當色素的“搬運工”,而是憑藉著蛹表明那精細的結構來產色奪目的色彩。

大家應該都見過金龜子,它們的外殼並不像看起來那麼光滑,而是由多層週期性排布的結構組成,這些結構會引發散射、衍射等光學現象,產生所謂的“結構色”。

塔曉綃蝶等蟲蛹通體金黃的蝴蝶,它們蛹表面的金色就不涉及色素的積累,而是透過角質層中的特殊結構產生顏色。這些看起來薄薄的角質層其實並不是一層,而是由許多緻密層和透明層交替堆疊而成,光線在這樣的結構中會反射出金屬般的光澤。

但是當蛹化為成蟲之後,蛹皮會變得乾燥,所以咱們看到的蛹皮就會變得透明,失去了往日的炫麗。

話說回來,金色的蛹確實好看,但是在咱們眼裡,金色實在太過顯眼,這不是會讓蟲蛹處於危險的境地嗎?

蝶蛹裡的智慧

咱們眼裡那些成功偽裝的蟲蛹應該是完美融入環境的,事實上很多蝴蝶的蟲蛹確實也是這樣做的。

舉個例子,鶴頂粉蝶的蛹就像一片翠綠的葉子,要是不細細分辨,壓根就看不出來這是個蟲蛹。

有裝樹葉的,那自然就有偽裝成樹枝的,不得不說,斑鳳蝶的蛹和枯枝幾乎融為一體,要不是蛹腰部上那根“保險絲”,大家能認得出來這是一個蟲蛹嗎?

相比於這些偽裝高手,那些閃閃發光的蟲蛹又是怎麼來保護自己的呢?

對於這個問題,一般有兩種看法。一種看法認為它們同樣是為了偽裝自己,閃亮的蛹就像葉片或者樹幹上的一滴水滴。又或者,閃亮的蛹可以像鏡子一樣倒映周圍的景色,讓自己不容易被天敵發現。有研究發現,蕁麻蛺蝶的蛹在正常情況下是金色的,但如果它們的幼蟲在發育的重要階段被暴露在白色的背景下,那它們的蛹就呼應背景變為銀色。

另一種看法則認為,金黃的底色加上黑色的斑點在自然界中常被作為警戒色,像大帛斑蝶這樣的蝴蝶的蛹就是黃底帶黑點的,它們或許是想告訴捕食者們,不要靠近我。

監製:中國科普博覽