一(16)黄昶华 乌贼--海洋变色龙 精彩稿件

作者:黄昶华 校区/班级:聚亨校区/一(16)班 来源:原创 浏览: 发布时间:18/04/09
乌贼被称为“海洋变色龙”,变色机理原来是这样!的头图

乌贼被称为“海洋变色龙”,变色机理原来是这样!

这个世界上的变色大师,除了魔术师,还有很多生物。除了变色龙,你还知道什么?你肯定不记得了,还有海洋里的软氏三雄!

他们就是,墨鱼!鱿鱼!章鱼!这三兄弟都会变色,大都会喷墨汁,都有一大堆爪子,果然长的很像呢!你是不是分不出来呢?快来看看文章吧。

 

 

一、能变色的动物有哪些?

首先应该说一下我们的视觉是怎么形成的。如果一个物体反射蓝光,我们就看到了蓝色。如果一个物体反射所有光,我们就看到了白色。如果吸收所有光,那就是黑色。我们的色觉就是这样的。

 

 

同一种雷鸟

其实很多动物都有变色的能力。如果广泛来说,其实大多数动物都可以变色。比如哺乳动物的换毛,是一种变色,鸟类换羽毛也是。有的动物由于毛发特异,可以随环境变化,比如某些狼。

当然,这种变色的速度就非常慢。最快也是每天不同时间变化,慢的就是按照季节变化了。如果说是狭义的快速变色的话,那主要分为爬行动物,两栖动物,鱼类,昆虫,还有本篇的重点,海洋软体动物了。

爬行动物是大家最熟悉的,比如变色龙,还有一些蛇也可以变色。两栖动物主要指一些蛙类。而某些鱼类确实可以变色,比如比目鱼,河豚都可以呢。

昆虫嘛人家是拟态大师啊。至于我们的海洋软体动物,那就不得不说软氏三雄:章鱼、墨鱼(乌贼)、鱿鱼了。这些动物由于触手长在脑袋顶上,也被称为头足类。

二、软体动物能变成什么颜色?

 

 

墨鱼(乌贼)

软氏三雄大家都知道了。这三种动物会怎么变色呢?等我一一道来。

首先,我们说说章鱼。章鱼不仅能变色,还能拟态。比如拟态章鱼,至少可以模拟 15 种动物的模样。它们可以变换出红黄褐黑蓝绿等等许多颜色。

 

 

他们不仅皮肤表面有普通的单色细胞,在单色细胞下面还有一种虹细胞。这种细胞的变色机制与单色细胞是不同的。可以变化出更多类似金属的颜色。

头足类软体动物的变色主要分为三种。单色伪装变色,杂色伪装变色和间断伪装变色。

单色就是一般的同一种颜色,主要为了适应平滑的背景,如海底的沙子。

杂色是为了适应比较复杂的环境,如石块。而间断变色主要是为了破除整体感,让自己的整个身体看起来不像自己。

三、软体动物变色来干嘛?

任何动物,如果有任何特性,其目的都只有两个。要么生存,要么繁衍。变色这种能力不仅可以提高生存能力,更可以提高繁衍能力。

就拿蜥蜴和蛇来说,它们变色一般是为了三个目的:伪装,通讯和体温调节。

而且蜥蜴还可以根据捕食者的不同,如蛇或者鸟,来改变变色的方式。而通讯就是传递信息,比如在求爱成功时就会出现鲜艳的颜色,失败则会黯淡。

软体动物变色目的与之大同小异。一方面,变色是为了制造保护色,让天敌难以发现自己。

另一方面,变色还帮助它们捕获自己喜爱的食物,所以它们会选择与环境融为一体。

软体动物的天敌很多,而其中主鲸类属于最大天敌。因为这些软体动物很能长!每天体重增加 3-5% 毫无压力!所以只有大体格的捕食者才能消受的起。

一般的捕食性鱼类是不行的,白天软体动物都在海底,鸟类吃不到。而且身体上都有粘液,滑不溜秋更没法吃。

所以就只有那些嘴巴大大的齿鲸了。比如抹香鲸,满肚子都是这种头足类软体动物,有时还会与大王乌贼打架呢。要知道大王乌贼据说可以长到 80 吨!

 

 

但是,许多鲸类的视觉并不好。因为海水里可能不太需要视觉吧。所以,变色躲避捕食者就很重要了。有时,变色是在警示捕食者,不要碰我。

另一个目的就是通讯。或者说是传递信息和表达情感。毕竟软体动物不能说话。那么变色就成为了一种天然的语言。

乌贼在害怕的时候就会变成白色或者透明色。在求偶争斗时,一开始也是互相变换条纹和斑块表达信息。当体色变得鲜艳绚烂时,争斗也达到高峰。与雌性交流时,雄性也使用体色变化。

而且,软氏三雄都可以变换体色让自己与异性相似。尤其雄性擅长此道。比如章鱼,由于雄性章鱼的精液是有限的,如果经过了一次交配,要过好久才能再来一次。

如果消耗掉它的精液颊囊,那么也就丧失了交配能力。有的雄性章鱼就会模仿雌性去假交配。

而雄性乌贼还可以把自己伪装成雌性,假装成某个雌性乌贼的闺蜜去与其交配。毕竟大个头乌贼可以占据多个妻妾。这种偷人的能力就非常重要。

由于海水的温度几乎不变。那么软体动物变色与体温应该没有太大关系。

其实说了这些,最特别的还没说。无论章鱼乌贼还是鱿鱼,他们都是色盲!他们的眼睛里只有一种色素,而人类有三种,鸟类有四种。

所以他们只能看到黑白灰这些颜色。其他都是无法分辨的。但是他们却能准确地与环境融为一体,这不是很奇怪?

有的研究认为,这是因为乌贼的眼睛可以分辨亮度。所以软体动物变色是因为它们可以分辨周围环境的亮度和对比度。而不是看到了色彩。

四、软体动物变色的机理

软体动物变色的原因,是由于其皮肤内的色素细胞形态变化所致。它们的皮肤中有一个色素细胞层,里面有很多色素细胞。这些色素细胞内存在色素,可以呈现红、黄、褐、黑等不同颜色。

 

 

软体动物的皮肤,里面的点就是色素细胞的色素囊

软体动物的色素细胞形态比较其他,它的色素被储存在色素囊内,整个细胞周围有肌肉纤维拉扯。在受到神经信号作用时,这些肌纤维会收缩或舒张,使得色素细胞胀大或缩小。

当细胞被拉伸时,这些素色囊也被拉伸,于是这种色素颜色觉得面积就变大,在整体看上去,软体动物的身体就变色了。

 

 

软体动物色素细胞结构图


 

 

 

头足类皮肤色素细胞大小的变化造成了皮肤颜色变化

不过,除了上面说到的变色方式,有些软体动物,还有一类变色方式。

在色素细胞的下层还有一层细胞,从而使得墨鱼呈现黄色、绿色、蓝色等金属光泽(第一幅图中就能看到),这层细胞被称为虹细胞。

虹细胞内部具有复制的堆叠结构,能够反射和折射光线,从而形成那种金属色泽。神经系统也能控制这些虹细胞内部堆叠的排列,从而折射和反射不同波长的光,使得其皮肤颜色更为多变。

 

 

虹细胞不同的堆叠结构具有不同的反射模式。

 

 

软体动物皮肤中各层细胞,共同造成了其多变的体色。最下一层是反射层,赋予了白色的皮肤底色。

最后,由于这些细胞都是由神经系统控制的,因此,软体动物能在极短的时间内改变体色。

并且,不同的色彩结构,可以代表不同的情绪。例如问题中色素细胞收缩而呈现白色,对于软体动物来说一般代表极度紧张的情绪。

科学家发现,乌贼身上其实遍布光敏细胞,不需要视觉也可以发现环境颜色变化。

有的研究发现头足类软体动物身上还有很多视蛋白,是与视网膜上的视蛋白一样。从某种程度上,说它们浑身都是眼睛也不为过吧。

但是其实软体动物的变色机理还不是很清楚。以上只是一些理论、发现和猜想。

最近一项研究或可帮助科学家找出其变色机理。科学家发现乌贼设法通过将大脑的指令通过星状神经节周围的神经中枢发送到皮肤来完成变色。

具体来说,是通过轴突系统。轴突是神经纤维,作为神经系统的主要传导线。它们通常大约 1 微米宽,在一些哺乳动物中轴突可以达到 20 微米,但在乌贼中,这些巨大的轴突直径可达 1 毫米 ,有些大到足以用肉眼看到。

这一发现为科学家提供了更多线索,或许在不久的将来,科学家便可以证实这一原理。

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