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這些動物控制光的能力使他們幾乎看不見

這些動物控制光的能力使他們幾乎看不見

2017年6月22日

我們都聽說過變色龍, 魷魚和章魚, 使用顏料與周圍的環境融合, 但是如何變得完全看不見?要實際上看到, 並且看起來好像你不在那裡, 你需要允許光線暢通無阻, 或者彎曲你周圍的光 - 所以沒有人反映在觀察者身上。 這是一個棘手的任務, 但有些動物幾乎在那裡。

玻璃章魚

Deepsea中上層八邊形(Vitreledonella richardi)(信用:Solvin Zankl / naturepl.com)

在海洋動物有兩個選擇, 如果他們想隱藏。 生活在靠近海底的深海中的生物可以與沙子或岩石混合, 或者隱藏在珊瑚中。 在深海裡, 反正經常是黑色的, 食肉動物缺乏眼睛, 所以不可見是沒有必要的。

生活在表面附近並想要隱藏的動物可以在被稱為生物發光的過程中產生令人眼花繚亂的光線, 令人困惑的是下面的捕食者, 他們認為他們正在看著水面上的黯淡的陽光。 生活在中水的動物既沒有這些選擇。

這個地區被稱為中上層地帶, 也恰好是最無形的動物所在的地方。

也許最簡單的隱形方式是透明的, 讓光線完全穿過你。 在沒有隱藏建築物的露天海洋中, 是透明的, 是從各個角度隱藏的好辦法。 事實上, 透明度在完全不相關的動物中獨立演變多次。

一種這樣的動物, 玻璃章魚(Vitreledonella richardi)如此命名, 因為它幾乎完全透明。 凝膠狀生物可以長達45釐米(18英寸), 如果你包括觸手。 它在世界各地的熱帶和亞熱帶水域面積300-1000米處, 除了消化系統, 視神經和眼睛之外幾乎完全不可見捕食者。

但是, 如果眼睛和膽量仍然可見, 那麼讓整個身體透明化的意義如何?更糟糕的是, 這些器官將在下面的海底投下陰影, 使它們對捕食者更加明顯。

眼睛需要吸收光線才能發揮作用, 所以不可能透明。 膽汁背叛了他們的內容, 所以除非動物餵食透明材料, 否則它們就會被看見。 然而, 章魚以及所有的透明生物的主人們都非常願意偽裝這些不透明的器官。 玻璃章魚(Vitreledonella richardi)例如具有非常細長的眼睛, 其減少其周邊視力, 但是最小化其在下面施加的陰影, 使得它不太可能被捕食者從下面探測到。 還有一些證據表明, 它的身體以這樣的方式定向, 以便使其陰影最小化。

玻璃章魚不是唯一透明的動物, 想出一種巧妙的掩飾眼睛的方式。 許多透明的軟體動物用鏡子偽裝他們的眼睛, 因為開放海洋中的鏡子只反映出更多的海洋, 所以看不見。

id科或玻璃魷魚

魷魚(Cranchia scabra)(信用:Solvin Zankl / naturepl.com)

魷魚的玻璃家族, 其中有大約60種, 幾乎完全透視。 他們再次在世界海洋的遠洋海域生活在海拔200到1000米之間。

雖然他們的身體是完全透明的, 但他們的大眼睛是不透明的, 這是一個問題, 因為下面的捕食者可以很容易地看到他們投下的陰影。 然而, 玻璃魷魚(Cranchiidae)使用巧妙的偽裝形式來隱藏它們。

它使用照片 - 其眼睛下方的器官 - 在稱為反照明的技巧中產生光。 這種燈看起來非常類似於從上面過濾的陽光, 所以它使魷魚完全看不見捕食者在它下面游泳。 然而, 光線可能使魷魚從其他角度看著它的觀眾非常顯眼。 而不是隱形斗篷, 發光的光線可以像一個信標畫像捕食者。

賓夕法尼亞大學的研究人員發現, 魷魚的光斑令人驚奇地能夠將它們產生的光量與從每個方向進入的光線相匹配, 創造出一種全方位的隱形斗篷。

tom蟲深海蟲

浮游植物Polychaete Annelid蠕蟲(Tomopteris pacifica)(信用:Visuals Unlimited / naturepl.com)

這個屬或一組海洋浮游多毛蟲蠕蟲幾乎完全透明,使捕食者看起來很困難。矛盾的是,該組中至少有11種也能發出明亮的發光色。大多數tom蟲蠕蟲呈藍色,但有一種Tom i屬可以產生黃光,也是地球上少數幾種這樣的生物之一。

一些螳螂蠕蟲甚至可以通過釋放他們的身體的發光部分稱為旁截面來分散食肉動物,使得捕食者在消除身體部位而不是蠕蟲本身之後追逐。

海鱸魚

Deepsea孤獨鮭魚(Iasis zonaria)(信用:David Shale / naturepl.com)

鮭魚是一個完全透明的桶形生物,通過泵送水通過其凝膠體同時游泳和飼養。他們過濾出水中的浮游植物進食。雖然他們看起來有點像水母,但實際上更複雜,與魚類和脊椎動物密切相關 - 他們有一顆心臟和鰓,可以再現性感。

生菜有一個令人著迷的生命週期。對於它們的一部分,它們自己生活,然後克隆自己,形成長串和其他形狀的連接生物。單獨的沙拉通過電信號彼此通信來同步他們的游泳。

Hyperiids

Hyperiid amphipod(Hyperia sp)(信用:David Shale / naturepl.com)

有時是透明的是不夠的,生物需要其他的技巧來保持隱形。對於Hyperiid而言,這是一個與蝦類似的小型甲殼類動物。他們能夠通過透明度來捕捉掠食者。但是,只有他們到目前為止。玻璃平面也是透明的,但是如果您在其上照射光線,則仍然可以看到它,因為光線被反射回來。這是海洋中的一個特殊問題,因為許多捕食者在獵物時使用生物發光作為探照燈。

最近的一項研究表明,超薄的隱藏能力比簡單的透明度更多。事實證明,他們正在使用一種納米技術來干擾和彎曲光線,掩蓋自己,幾乎使它們看不見。科學家們用掃描電子顯微鏡來密切分析七種超高分子物質。他們發現一種物種的腿被微小的納米級毛髮狀突起覆蓋。

這種物種的身體和其他六種也被納入尺寸從100納米到約300納米的納米尺寸的凸起或球體。顛簸的微小尺寸可以最大限度地減少光散射,科學家們發現,兩種納米結構的組合 - 顛簸和毛髮都可以將反射率降低多達100倍。奇怪的是,研究人員認為這些球體實際上可能是細菌。

Japetella heathi和Onychoteuthis banksii

魷魚Japetella heathi和章魚Onychoteuthis banksii也有一個新穎的把戲袖口,當涉及到隱形 - 他們可以迅速從透明轉變為紅棕色。

他們都住在600-1000米深的太平洋,被稱為中上游地帶。雖然透明度有助於在靠近水面的隱形性,但是由於表面的漫射陽光直接透過透明組織,當您將光線直接照射在透明的物體上時,突然變得非常明顯。

不幸的是,在深海中,捕食者在獵物時使用稱為照相機的發光器官,如探照燈,發生了相當多的事情。這些深度的獵物通常是紅色或黑色,以便它們盡可能地反射出少量的藍光。章魚(Japetella heathi),章魚(Onapotella heathi),以及魷魚(Onychoteuthis banksii),都可以在兩者之間切換,但是如何做呢?兩種物種的皮膚均含有稱為色素的感光細胞。細胞含有染料,當它們檢測到光時,它們立即膨脹並釋放顏料。

海藍寶石

海洋浮游橈足類(Sapphirina sp。)(信用:Solvin Zankl / naturepl.com)

海藍寶石(Sapphirina)是螞蟻大小的生物,生活在溫暖的熱帶和亞熱帶海洋。他們屬於一組稱為橈足類的甲殼類動物。不同的物種發出一系列輝煌的彩虹色,從生動的藍調到紅色和黃金。

令人驚奇的是,有一秒鐘他們可以閃耀光明,下一個他們似乎幾乎消失了,他們這樣做的方式令人著迷。它們的皮膚或角質層細胞包含以六角形蜂窩圖案排列的微小晶體板。晶體含有鳥嘌呤,構成DNA的四個堿基之一。晶體層通過稱為細胞溶質的湯狀流體彼此分離。

科學家團隊發現,儘管鳥嘌呤晶體層總是完全相同的厚度--70納米,層間的細胞質的厚度在50至200納米之間變化。這種品種決定了海藍寶石的顏色。細胞質的較厚層導致較長波長的光被反射,這使得橈足類看起來是紅色或品紅色。

這種顏色也取決於它們的光線的角度。隨著角度變得越來越小,反射光的波長變短並且顏色變得更紫。如果角度變得足夠小,則反射光在紫外光譜中,這意味著我們看不到它,海藍寶石消失。研究人員發現,以45°角撞擊甲殼類動物的光線有效地使它們變得不可見。

玻璃蝴蝶

Glasswing蝴蝶(Greta oto)(信用:Rod Williams / naturepl.com)

到目前為止所討論的所有透明動物都住在海裡,這是一個很好的理由。要透明,你需要由既不吸收也不反射光的東西組成。對於生活在陸地上的植物和動物來說,這是一個困難的任務,因為生物體組織和空氣的折射率之間存在如此大的差異。材料的折射率描述了光線穿過它的速度。光在真空中行進最快,一般來說,材料越密集,越長的光穿過它,折射率越大。

由於生物組織比空氣厚得多,密度大,當光波從空氣傳播到身體組織時,它們會減慢。這導致光線改變方向和散射,引起使動物更可見的反射。

在海洋中,水和生物組織的折射率之間的差異較小,所以透明度是一個更容易的任務,因此為什麼有這麼多“幾乎”看不見的動物。因為生物體需要像黑色素這樣的色素來保護他們免受太陽的紫外線輻射,所以你沒有在陸地上看到很多動物的另一個原因。

但是,通過規則有一些例外。一個是居住在中美洲的玻璃蝴蝶(Greta oto)。

雖然它的身體並不全然,透明的翅膀使得捕食者在飛行中難以追蹤。為了看蝴蝶如何實現其透明度,科學家在電子顯微鏡下檢查了它們的翅膀。他們發現微小的納米尺寸的凸起,稱為納米柱,隨機分散,長度不同。似乎納米尺度結構的隨機大小和分佈有助於蝴蝶最小化其翅膀的反射。納米柱干擾光線撞擊機翼,導致大部分直線穿過而不是反彈。

透明軟體動物

浮游植物Polychaete Annelid蠕蟲(Tomopteris pacifica)(信用:Visuals Unlimited / naturepl.com)

這個屬或一組海洋浮游多毛蟲蠕蟲幾乎完全透明,使捕食者看起來很困難。矛盾的是,該組中至少有11種也能發出明亮的發光色。大多數tom蟲蠕蟲呈藍色,但有一種Tom i屬可以產生黃光,也是地球上少數幾種這樣的生物之一。

一些螳螂蠕蟲甚至可以通過釋放他們的身體的發光部分稱為旁截面來分散食肉動物,使得捕食者在消除身體部位而不是蠕蟲本身之後追逐。

海鱸魚

Deepsea孤獨鮭魚(Iasis zonaria)(信用:David Shale / naturepl.com)

鮭魚是一個完全透明的桶形生物,通過泵送水通過其凝膠體同時游泳和飼養。他們過濾出水中的浮游植物進食。雖然他們看起來有點像水母,但實際上更複雜,與魚類和脊椎動物密切相關 - 他們有一顆心臟和鰓,可以再現性感。

生菜有一個令人著迷的生命週期。對於它們的一部分,它們自己生活,然後克隆自己,形成長串和其他形狀的連接生物。單獨的沙拉通過電信號彼此通信來同步他們的游泳。

Hyperiids

Hyperiid amphipod(Hyperia sp)(信用:David Shale / naturepl.com)

有時是透明的是不夠的,生物需要其他的技巧來保持隱形。對於Hyperiid而言,這是一個與蝦類似的小型甲殼類動物。他們能夠通過透明度來捕捉掠食者。但是,只有他們到目前為止。玻璃平面也是透明的,但是如果您在其上照射光線,則仍然可以看到它,因為光線被反射回來。這是海洋中的一個特殊問題,因為許多捕食者在獵物時使用生物發光作為探照燈。

最近的一項研究表明,超薄的隱藏能力比簡單的透明度更多。事實證明,他們正在使用一種納米技術來干擾和彎曲光線,掩蓋自己,幾乎使它們看不見。科學家們用掃描電子顯微鏡來密切分析七種超高分子物質。他們發現一種物種的腿被微小的納米級毛髮狀突起覆蓋。

這種物種的身體和其他六種也被納入尺寸從100納米到約300納米的納米尺寸的凸起或球體。顛簸的微小尺寸可以最大限度地減少光散射,科學家們發現,兩種納米結構的組合 - 顛簸和毛髮都可以將反射率降低多達100倍。奇怪的是,研究人員認為這些球體實際上可能是細菌。

Japetella heathi和Onychoteuthis banksii

魷魚Japetella heathi和章魚Onychoteuthis banksii也有一個新穎的把戲袖口,當涉及到隱形 - 他們可以迅速從透明轉變為紅棕色。

他們都住在600-1000米深的太平洋,被稱為中上游地帶。雖然透明度有助於在靠近水面的隱形性,但是由於表面的漫射陽光直接透過透明組織,當您將光線直接照射在透明的物體上時,突然變得非常明顯。

不幸的是,在深海中,捕食者在獵物時使用稱為照相機的發光器官,如探照燈,發生了相當多的事情。這些深度的獵物通常是紅色或黑色,以便它們盡可能地反射出少量的藍光。章魚(Japetella heathi),章魚(Onapotella heathi),以及魷魚(Onychoteuthis banksii),都可以在兩者之間切換,但是如何做呢?兩種物種的皮膚均含有稱為色素的感光細胞。細胞含有染料,當它們檢測到光時,它們立即膨脹並釋放顏料。

海藍寶石

海洋浮游橈足類(Sapphirina sp。)(信用:Solvin Zankl / naturepl.com)

海藍寶石(Sapphirina)是螞蟻大小的生物,生活在溫暖的熱帶和亞熱帶海洋。他們屬於一組稱為橈足類的甲殼類動物。不同的物種發出一系列輝煌的彩虹色,從生動的藍調到紅色和黃金。

令人驚奇的是,有一秒鐘他們可以閃耀光明,下一個他們似乎幾乎消失了,他們這樣做的方式令人著迷。它們的皮膚或角質層細胞包含以六角形蜂窩圖案排列的微小晶體板。晶體含有鳥嘌呤,構成DNA的四個堿基之一。晶體層通過稱為細胞溶質的湯狀流體彼此分離。

科學家團隊發現,儘管鳥嘌呤晶體層總是完全相同的厚度--70納米,層間的細胞質的厚度在50至200納米之間變化。這種品種決定了海藍寶石的顏色。細胞質的較厚層導致較長波長的光被反射,這使得橈足類看起來是紅色或品紅色。

這種顏色也取決於它們的光線的角度。隨著角度變得越來越小,反射光的波長變短並且顏色變得更紫。如果角度變得足夠小,則反射光在紫外光譜中,這意味著我們看不到它,海藍寶石消失。研究人員發現,以45°角撞擊甲殼類動物的光線有效地使它們變得不可見。

玻璃蝴蝶

Glasswing蝴蝶(Greta oto)(信用:Rod Williams / naturepl.com)

到目前為止所討論的所有透明動物都住在海裡,這是一個很好的理由。要透明,你需要由既不吸收也不反射光的東西組成。對於生活在陸地上的植物和動物來說,這是一個困難的任務,因為生物體組織和空氣的折射率之間存在如此大的差異。材料的折射率描述了光線穿過它的速度。光在真空中行進最快,一般來說,材料越密集,越長的光穿過它,折射率越大。

由於生物組織比空氣厚得多,密度大,當光波從空氣傳播到身體組織時,它們會減慢。這導致光線改變方向和散射,引起使動物更可見的反射。

在海洋中,水和生物組織的折射率之間的差異較小,所以透明度是一個更容易的任務,因此為什麼有這麼多“幾乎”看不見的動物。因為生物體需要像黑色素這樣的色素來保護他們免受太陽的紫外線輻射,所以你沒有在陸地上看到很多動物的另一個原因。

但是,通過規則有一些例外。一個是居住在中美洲的玻璃蝴蝶(Greta oto)。

雖然它的身體並不全然,透明的翅膀使得捕食者在飛行中難以追蹤。為了看蝴蝶如何實現其透明度,科學家在電子顯微鏡下檢查了它們的翅膀。他們發現微小的納米尺寸的凸起,稱為納米柱,隨機分散,長度不同。似乎納米尺度結構的隨機大小和分佈有助於蝴蝶最小化其翅膀的反射。納米柱干擾光線撞擊機翼,導致大部分直線穿過而不是反彈。

透明軟體動物

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