揭开生物体色的秘密_

中国商报/2003年/01月/28日/

揭开生物体色的秘密

如果将透明也算在内的话,那么所有的生物都具有颜色。事实上在自然界中绝大多数的具体的物质都是有颜色的。但是生物的颜色具有其特定的功能,它是生物适应环境的产物或者方式之一。生物的种类或性别不同可能就会有不同的颜色,有的色彩单调而乏味,有的色彩多样而动人。

如何给恐龙定色

图画、电影中的恐龙都是色彩斑斓、栩栩如生,那么科学家们是怎样确定这些遥远古代的动物的颜色的?

事实上没有人能够确切地知道这些中生代的爬行动物是什么颜色,就算人们能够找到一个包括皮肤在内的完整的恐龙化石,它的颜色至少在数百万年以前也会褪尽。因此所有关于恐龙颜色的确定都是建立在科学根据的猜想上。这是一件非常麻烦的事,但人们还是能找到解决问题的办法。

一是从恐龙的分类位置上去考虑,借鉴与之近似的现生动物,比如现生爬行动物,但研究表明至少有一部分恐龙极有可能是温血动物,所以也会参考现生的哺乳动物。从前,一些长于绘画的古生物学者或有着丰富古生物知识的画家们比较倾向于将恐龙表面颜色复原成较一致的颜色,如多为绿色、蓝灰色、褐色,这些人们多借鉴现生大型的爬行动物,如鳄。

后来随着研究的深入,人们越来越多地考虑到恐龙的颜色有可能是非常丰富的。一方面人们开始注意到一些现生小型的爬行动物,发现它们中的多数有较为丰富的色彩,许多会有条纹、斑点等纹饰,于是自20世纪80年代后,在生态复原画中,恐龙的色彩也逐渐地丰富起来。

二是从生态环境的角度去考虑。人们在研究地球上一些脊椎动物的颜色时发现了色彩与环境的关系,除了伪装与拟态在很多种动物那儿有较明显的表现外,更多的是与环境的协调。如生活在东南亚一带的蛇有很多种类带上绿色,或者与树干的颜色近似,而生活在沙漠附近的蛇则与砂子的颜色非常接近。古生物学者在研究中生代爬行动物时一定会去研究这些远古动物的生态环境,在这个基础之上再结合现生动物的色彩特点去复原恐龙的表面颜色。

三是考虑动物色彩的性别差异。在现生的爬行动物中,部分雌雄的色彩差异是非常明显的,如一种带项圈的蜥蜴,雄性的色彩要比雌性的鲜艳得多,这与求偶有关,一方面通过艳丽的色彩来吸引异性,另一方面对同类其他的雄性来说能起到一种警告作用。人们研究恐龙时也发现某种恐龙的雌雄在生理结构上存在着差异,如副龙栉龙,雄性的头冠骨要高大得多,因此它们在生存着的那个时代存在着外表颜色的差异的可能性是非常大的。

当然,恐龙究竟是什么颜色、有什么纹饰,永远是个谜。

适者生存的进化的颜色

生物色分为化学色和物理色。化学色一般称之为色素,如菜叶的绿色来自其体内的叶绿素,胡萝卜的红色则来自其体内的胡萝卜素,植物方面重要的色素还有一些醌类色素和黄酮类色素。再如多种动物的肉冠和舌头的红色来自其体内的血红素,动物方面这类重要的色素还有大名鼎鼎的黑色素、嘌呤色素或由从植物那里转移过来的植物色素。

物理色是一种光学效果,它和色素着色是没有关系的。这和肥皂泡在阳光下呈现出绚丽的光彩的原理是一样的。在生物体表,那些细微的层次或颗粒使光线发生反射或散射,从而产生出连续的色谱带光色出来。如乌鸦身上的金属光泽、闪蝶翅膀奇异的颜色、鸽子颈部变化着的蓝绿色等。

在环境中,体表颜色和纹饰能与环境混合在一起的通常更容易存活下来,这类生物中最有代表性的是昆虫,它们的数量多,往往是鸟类等其他食虫类动物的捕食对象。如果其体色能与枝叶、树皮、草、石子甚至是鸟粪等相近,那么它们被捕猎者发现的机会就越少。如在盛夏,草地上的蝗虫通常为绿色,而在较短的草地上,许多蝗虫则与泥土的颜色非常接近。在这一过程中,捕食者也会通过一些后天的学习来识别一些昆虫的隐蔽色,那些辨别能力越强的捕食者获得生存的机会就越大,这样经过若干世代,那些趋于变异和分化的昆虫中有更好隐蔽色的一些则得以继续繁衍,在这里我们可以看到共同进化的一个有意义的模式。

眼斑是生物中一大类隐蔽纹饰,如某些鳞翅目的昆虫和海洋中的某些鱼类,在它们的翅上或身体靠后的一些部位往往有类似哺乳动物的眼睛一样的大斑纹,这种斑纹可以吓退一部分捕食者,一部分可以转移捕食者的视线,从而让后者的捕食落空。当一只小鸟靠近蝴蝶而蝴蝶突然打开翅膀时,眼斑可以使小鸟在短时间内产生恐惧而逃遁。而另一些胆大的鸟类虽然不惧怕这种惊吓,但往往首先会去攻击眼斑。有意思的是,这种带转移目标的眼斑通常不会很大,但它却可以使蝴蝶或鱼的重要部位逃过攻击。

另有一类生物并不具有很强的隐蔽色,相反却是十分鲜艳的颜色。这种颜色不仅不会因过分暴露自己而产生危害,相反会让一些捕食者对其望而生畏。这个主要基于如下事实,捕食鲜艳色动物的捕猎者通常是依靠视觉来完成获得食物的过程的,一般会是一些鸟类或哺乳类等较高等的动物,这些较高等的动物多会在狩猎过程中吸取经验教训。当一只鸟捕食一只有醒目鲜红色斑点的蝽蟓时,后者强烈的臭分泌的恶臭会弄得小鸟痛苦不堪,小鸟通常会找一个地方在一个相对较长的时间内去缓解这种痛苦,当然它们也记取了这一次教训,下一次当它再次遇到同样的蝽蟓时恐怕宁可饿死也不会去碰那个可恶的家伙。这样通过同类中较少的牺牲就赢得了大部分同类的生存机会。这方面最有名的就是生活在中南美一带的箭毒蛙和世界性分布的黄蜂。当然也有些冒充者,它们也会通过这种模仿来的色彩去吓唬它们的天敌,而模仿者一定是生活在有 正版 种区域内的物种。

变色的进化机制

通过短时间内改变颜色来适应环境是某些动物的一种很特殊的适应方式,这方面大家知道得最多的就是变色龙和一些海生软体动物。

软件类通过肌纤维的收缩使色素细胞拉开,动物体颜色随即加深,反之就会变浅。在紧急情况下或环境条件的改变甚至是动物自身情绪的变化都可能引起体色的改变,乌贼通过神经系统来控制这一种过程。

爬行动物的变色机制不像软体类那样由肌纤维控制,而是当黑色素细胞周围的突起向外做扩散运动时,动物体色就会加深;当黑色素集中起来时,动物体色就会变浅。爬行动物色素细胞的调节很复杂,有些是受内分泌系统的控制,如安乐蜥;而变色龙则是受神经系统的控制。

变色是一个非常普遍的现象,同一个体不同发育阶段上有颜色的差异,白头鹎头上那个著名的白色大斑会随着年龄的增长越来越白,而八哥等鸟类的眼睛随着年龄的增长会越来越红。某些动物在不同的时间段体色会交替变化,如招潮蟹白天深夜晚浅,雷鸟和雪兔在夏季与冬季会使人们错认为是两种不同的动物。

人们可以通过改变环境色来强迫一些动物改变自己的体色,如同一种金鱼,一组放在透明鱼缸

内,另一组放在有墨绿釉内壁的瓦缸内,经过一段时间后,后者的颜色要深出很多,事实上人们会将自己的珍贵鱼在参展前置于较暗的环境中放上一段时间就是利用了这一点。