Смена окраски у хамелеонов происходит не из-за необходимости маскироваться и прятаться от хищников, как многие считают. Здесь мы покажем вам настоящие причины.
Изменение цвета у животных - процесс, который всегда поражал нас. У большинства живых существ окраска связана с мертвыми тканями, такими как экзоскелет, чешуя, перья и волосы, и является относительно фиксированной. Тем не менее, некоторые виды способны быстро менять окраску. Это свойство позволяет им отображать разные цвета и узоры в зависимости от контекста окружающей среды.
Есть ли разница между изменением цвета и изменением рисунка?
Как мы упоминали ранее, некоторые таксоны, такие как головоногие, рыбы и рептилии, обладают способностью менять свой цвет во время взаимодействия с другими организмами. Среди них хамелеоны (семейство Chamaeleonidae) представляют собой интригующий объект для исследования. В отличие от организмов, которые подвержены локальному изменению цвета,хамелеоны могут менять окраску и рисунок тела во время социальных взаимодействий.
Хамелеон меняет цвет в зависимости от температуры
Первое, что следует отметить, это то, что хамелеоны - экзотермические животные. Это означает, что они не способны сами по себе генерировать собственное внутреннее тепло. По этой причиневсе экзотермические организмы зависят от внешних источников тепла для достижения определенной температуры тела.
Важно помнить, что многие черты, проявляемые экзотермическим животным, существенно изменяются в зависимости от температуры тела человека. Эти черты включают скорость пищеварения, ловкость в беге или плавании, а также цвет кожи.
При этом нужно учитывать, чтотемные цвета поглощают свет и, следовательно, тепло, а светлые цвета отражают его. Таким образом, стратегия смены цвета понятна любому кто в летний день провел время в черной машине под ярким солнцем. Хамелеоны знают это и используют цвет своей кожи в качестве термостата для контроля температуры, которую они получают из окружающей среды.
Когда хамелеону холодно, его кожа приобретает более темный оттенок, например, зеленый цвет сосны. Когда она хочет охладиться, она выбирает более светлые оттенки, такие как мятно-зеленый.
Оденься, чтобы произвести впечатление: стратегия изменения цвета
Вторая причина, по которой хамелеоны меняют цвет, также является привычным для человека понятием:самовыражением. Это тот случай, когда люди меняют свою одежду или прически в соответствии с нашим настроением. Хамелеоны также меняют свой цвет в зависимости от настроения.
Обычно хамелеон темнеет, когда боится, и светлеет, когда взволнован. Также есть разница между самцами и самками:самцы меняют цвет чаще, чем самки, которые, как правило, используют более тонкие сигналы для общения.
В этом смысле изменение окраски самцов хамелеонов может помочь им привлечь самку. При отображении в ярких цветах он посылает самкам сигнал о здоровом состоянии. И наоборот,переход в темные оттенки может показать другому самцу, что он готов к бою. По этим причинам хамелеон может менять несколько разных образов каждый день, чтобы соответствовать случаю.
Наука о магии изменения цвета
Раньше ученые считали, что хамелеоны меняют свой цвет подобно тому, как это делают осьминоги и кальмары. Другими словами, чтобы изменить свой внешний видони использовали заполненные пигментом мешочки в клетках, называемых хромофорами в их коже. Однако было обнаружено, что изменение цвета хамелеона еще более сложное.
Кожа хамелеона имеет цвета, создаваемые пигментами, окрашенными соединениями, которые синтезируются или накапливаются в клетках. Таким образом,существует ряд цветов, которые являются результатом присутствия меланинов, птеринов и других химических пигментов.
Верхний слой кожи хамелеона состоит из клеток, содержащих пигменты: если он желтый, то это ксантофоры, если красный, то эритрофоры. Эти пигментированные клетки в основном присутствуют в полосатых областях. Самый глубокий слой состоит из меланофоров, которые имеют отростки, достигающие верхнего слоя кожи.
С другой стороны, кожа хамелеона имеет другой тип окраски по структуре, что обусловлено наличием отражающих наноструктур. Эти наноструктуры присутствуют в специализированных клетках, называемых иридофорами Они производятся из гуанина, содержащегося в клетке, и при взаимодействии со светом производят переливающиеся металлические цвета.
Как иридофоры меняют цвет?
Следует отметить, что радужность - это оптическое явление, при которомвоспринимаемый цвет связан с углом, под которым свет падает на отражающую поверхность. При этом мы можем понять, как работают иридофоры хамелеона.
Недавнее исследование определило, что кожа пантерных хамелеонов имеет два типа иридофорных клеток: поверхностные, которые они назвали S-иридофорами, расположенными в слое, ближайшем к эпидермису, и D-иридофоры, в слое глубже.
Кроме того,каждый вид хамелеона имеет S-иридофоры со своими кристаллами гуанина разного размера, формы и распределения. Этот слой S-иридофоров отвечает за быстрые изменения цвета в спектре видимого света.
Кроме того, кристаллы D-иридофоров отражают в основном ближний инфракрасный свет (700-1400 нм). Таким образом, исследователи отмечают, что функция слоя D-иридофоров заключается врегулировании температуры, когда животное находится под интенсивным солнечным излучением.
Как происходит такое внезапное изменение цвета?
Интересно, что в коже хамелеона в расслабленном состояниинанокристаллы в клетках S-иридофора сгруппированы близко друг к другу. В этом состоянии эффективный показатель преломления оптимален для длин волн синего цвета.
С другой стороны, в состоянии возбуждения генерируются сигналы, опосредованные гормонами или нейротрансмиттерами, индуцируемые изменениями настроения, температуры или стресса. В ответ клетки S-иридофора меняют расположение нанокристаллов. Таким образом, по мере того, как их распределение становится более разнесенным, эффективный показатель преломления ниже, а коэффициент отражения в видимом спектре увеличивается для красного, оранжевого и желтого цветов.
В конечном счете, все эти механизмы производства цвета организованы так, чтобы придать внешний вид хамелеону. Например, зеленый цвет на вашей коже является результатом длин волн желтого и синего. Сочетание желтого цвета ксантофоров и синего света, отражаемого иридофорами, дает яркий зеленый цвет, которым мы восхищаемся.
Последнее примечание
Вероятно,динамическая окраска хамелеона повлияла на эволюцию этих сложных визуальных сигналовБогатый репертуар хроматических элементов этого вида показывает важность этого коммуникативного кода в его социальных взаимодействиях и других поведенческих контекстах.