С помощью чего хамелеон меняет цвет
Физика в мире животных: хамелеоны и их цвет
Источник: National Georaphic
Хамелеоны — очень необычные животные. Их отличает и способ питания, и система зрения, и возможность изменять цвет тела в зависимости от различных факторов. Раньше ученые считали, что хамелеон выработал способ маскироваться под окружающую среду, защищаясь от хищников. На самом деле, цвет кожи хамелеон меняет в зависимости от температуры воздуха, освещенности, настроения и протекающих в организме физиологических процессов (например, беременность самки).
Каким образом животное меняет цвет кожи? Ученые уже довольно давно выяснили, что причина — в пигментных клетках, которые называются хроматофоры. Эти клетки переводятся с греческого как «краску несущие». Принцип их работы довольно сложен. Каждая такая клетка содержит в цитоплазме пигменты, которые и позволяют коже животного менять свой цвет. Главные пигментные клетки хамелеонов — меланоциты и меланофоры, которые содержат в специфических органеллах (меланосомах) разные модификации меланина. Затем идут ксантофоры, которые содержат каротиноиды, флавины и птеридины, содержащие пигменты цветовой гаммы от желтого до красного.
Эти пигменты размещаются в других органеллах, получивших название птериносомы. Находятся они и в свободном состоянии, в виде капель, размещаясь в цитоплазме. Есть еще иридоциты или гуанофоры, которые содержат кристаллы гуанидина. Эти кристаллы обеспечивают серебристую или золотистую окраску. Под давлением и воздействием химических соединений кристаллы могут изменять местоположение. При увеличении между ними расстояния изменяется и спектр отражаемого кожей цвета. Чем выше зазор, тем выше смещение от синей части спектра к зеленой и затем — к красной.
Как это работает?
Хроматофоры в большинстве своем находятся наиболее глубоком и волокнистом слое кожи животного. Эти клетки содержат зерна пигмента, как и говорилось выше. Причем в некоторых хроматофорах пигментных зерен больше, чем в остальных. Значение имеет еще и расположение пигмента в такой клетке. Он может быть равномерно распределен по клетке, может находиться в ее разветвлениях или прямо в центре. Особенностью хроматофор является то, что пигментные зерна могут перемещаться по такой клетке.
Источник: National Georaphic
Если отростки хроматофоров сокращаются, пигментные зерна начинают концентрироваться в центре клеток. В этом случае кожа хамелеона выглядит беловатой или даже желтой. Если хроматофоры распределяются по ответвлениям хроматофора, кожа приобретает темную, иногда черную окраску. Оттенки окраски кожи хамелеона обуславливаются смешением пигментов обоих слоев. Зеленые тона, характерные для животного, возникают при преломлении солнечных лучей в поверхностном слое. Здесь распределены кристаллы гуанидина, которые и преломляют лучи. В результате хамелеон может довольно быстро изменять свой окрас, сменяя оттенки от беловатого до оранжевого. Интересно то, что изменения могут захватывать лишь часть тела хамелеона, а могут затронуть все его тело, от морды до кончика хвоста. Хроматофоры, кроме прочих возможностей, «умеют» изменять глубину залегания в коже. Чем выше глубина размещения хроматофора, тем бледнее кожа. Чем ярче — тем она более контрастна.
Почему хамелеон меняет свой цвет
На это влияют многие факторы. Их ученые разделяют на две группы. Первая группа — чисто физиологические факторы, это температура окружающей среды, освещение, влажность, голод, обезвоживание, боль. Вторая группа — факторы «эмоциональные». Сюда входят страх, удовольствие, раздражение и все прочее. Во период брачных игр хамелеоны-самцы реагируют друг на друга, изменяя цвета на более яркие при приближении соперника. Самки тоже реагируют, причем беременная самка имеет иную расцветку, чем обычная самка.
Выше уже говорилось, что маскировка — вовсе не приоритет для хамелеона. Но так уж получилось, что хамелеон принимает окраску того места, по которому ползет. Не всегда так получается, но зачастую происходит именно так. И если повредить зрительный нерв животного, оно потеряет способность изменить цвет. Ученые за много лет провели множество экспериментов с хамелеонами. Проведено большое количество наблюдений. Среди них наиболее интересными являются следующие:
Ученые, изучающие хамелеонов, предположили, что управление цветом кожи хамелеона производится при помощи двух типов центров в центральной нервной системе хамелеона. Первый тип можно назвать «волевым», второй — чисто автоматический. Второй тип центров поддерживают цветоизменяющую систему в определенном тонусе. На эти центры оказывают влияние «волевые» центры, которые подавляют действие автоматических центров. Первые вызывают потемнение, вторые — просветление кожи.
Как хамелеон меняет цвет
Хамелеон — это ящерица, которая образует отдельный вид и имеет ряд особенностей. Внешне напоминает остальных ящериц, только обладает более длинным хвостом. В спокойном состоянии он заворачивается в спираль по направлению вниз. Лапы являются отличным хватательным инструментом животного, так как оно преимущественно ведет древесный образ жизни. Пять пальцев срослись в группу из 3 и 2 соответственно, что формирует своеобразную клешню.
Основной ареал резко ограничен и находится на острове Мадагаскар и прилегающих небольших островах. Встречаются также в тропических лесах Африки, на береговой зоне восточного побережья. А также встречаются хамелеоны в более глубинных районах Африки, как правило в высокогорьях.
СПРАВКА! Высокогорные виды, как правило, являются живородящими ящерицами. Тогда как остальные откладывают яйца для выведения потомства.
Своеобразен способ охоты. Животное поджидает свою добычу либо медленно передвигается по направлению к ней. В меню входят насекомые, но крупные виды хамелеонов могут поедать также небольших птиц и пресмыкающихся. Ловля осуществляется при помощи липкого языка, который выстреливает с молниеносной скоростью вперед к добыче. Присоска на конце обеспечивает надежный захват. После чего насекомое подтягивается пойманное к себе в рот.
Для обнаружения используются глаза, имеющие особую конструкцию. Каждое из них вращается произвольно и независимо от второго. Это обеспечивает хамелеону довольно широкий круг обзора. Глазное яблоко закрыто плотным ороговевшим веком, только зрачок находится открытым.
Наличие в природе естественных врагов, угрожающих жизни хамелеона, привело к тому, что ящерица приспособилась к мимикрии. Таким образом она защищается. Это так называемое изменение окраски тела в соответствии с внешними условиями и настроением животного является ответом на вопрос, зачем и почему хамелеоны меняют расцветку.
Смена цвета — основная особенность хамелеонов
Кожа хамелеона — это своеобразная броня. Как и у многих рептилий, она имеет чешуйчатую и бугорчатую структуру. Каждая чешуйка или бугорок плотно прилегают друг к другу, что обеспечивает ящерице определенную защиту. Но в то же время существует еще и другой способ, с помощью которого можно замаскироваться. Такая мимикрия или камуфляж помогают хамелеону вместе с неподвижностью оставаться незамеченным для своего врага.
Хроматографы — специальные клетки для смены цвета
Одно из основных отличительных свойств хамелеона — способность изменять окраску тела. Она обеспечивается специальными клетками в коже, которые называются хроматофоры.
Эти клетки имеют достаточно разветвленную структуру. Часть расположена в глубине кожи и связана с нервными окончаниями. Тогда как другой отросток располагается ближе к внешним слоям шкуры. В нем-то и находятся капсулы с пигментами, содержащими черную, желтую и красную краски.
Справка! Если животное напрягается, то за счет мышечного спазма и спазма нервных окончаний, хроматофоры фиксируются внутри определенных зон, не распространяясь по всей поверхности.
Это приводит к тому, что кожа становится максимально светлой или даже белой. Когда же животное находится в спокойном состоянии, то пигменты распределятся по всем волокнам, обеспечивая наличие краски, которая меняет оттенок ящерицы на более темный и яркий.
Гуанин для отражения и переливов
Помимо этого, в коже животного существуют еще такие компоненты, как гуанин. Особенности химического состава гуанина обеспечивают его отражающие свойства. Благодаря такой игре света, кожа ящерицы приобретает дополнительные цветовые переливы. Появляются синие, зеленые, синеватые и насыщенно-пурпурные оттенки.
Важно помнить, что финальный цвет животного зависит от таких факторов:
Справка! В определенной степени кожа хамелеона является прозрачной, а наличие пигментов делает ее способной принять разные оттенки.
В зависимости от того, насколько красящее вещество распространено по клетке, ящерица становится либо яркой по своей колористической окраске или бесцветной, практически белой, если хроматофоры собраны в центре ядра клетки.
Какие цвета может иметь хамелеон
Цвет хамелеон в спокойном состоянии зависит в первую очередь от того вида, к которому относится животное.
Вторым фактором, влияющим на колористическое решение кожи в той или иной ситуации, являются внешние условия.
Важно! Все цвета радуги может принять эта ящерица — от черного и невзрачно пыльно-серого до ярких оттенков фиолетового, зеленого и оранжевого.
Как происходит смена цвета
Смена цвета у хамелеона может происходить по-разному. Под влиянием внешних условий процесс занимает всего несколько секунд. Тогда как внутренние процессы могут вызывать более медленные изменения в тоне.
Как уже говорилось, хромофоры обеспечивают изменение цвета кожи. За счет интенсивности сжатия мышечных структур и нервных волокон происходит выбрасывание различного количества пигментов. Смешиваясь между собой в разных пропорциях, они придают тот или иной оттенок. Он важен, когда животное маскируется. Цветовая гамма ограничена лишь видом ящерицы.
Интересно! Изменяется не только цвет, но и рисунок. Так пятна, которые были в начале, могут исчезнуть или, наоборот, появится новые. К тому же изменяться способны и глаза, а точнее, твердое кольцевое веко.
Причины смены цвета
Ранее считалось, что хамелеон меняет цвет по причине маскировки. Но последние исследования ученых выявили иную зависимость этого процесса.
На окрасе рептилий больше сказывается внешняя обстановка. Так, например, африканские ящерки изменяют цвет, приобретая более темные оттенки в утренние часы. Это позволяет им быстро согреться, вбирая в себя максимум солнечной энергии. Тогда как днем, избегая перегрева, они приближают свой окрас к предельно светлым тонам.
Самки при беременности темнеют, сигнализируя самцам о том, что они заняты вынашиванием потомства и не готовы к спариванию. Таким образом, окраска становится своеобразным отпугивающим фактором.
Также, когда встречаются два самца, они становятся гораздо ярче. Обусловлено это духом соперничества, который они испытывают по отношению к друг другу. Помимо цвета, изменяется и форма тела. Самцы могут раздуваться, увеличиваясь в размерах.
Меняют не только цвет, но и кожу
По мере роста животного, оно периодически линяет. Механизм замены следующий. Периодичность может составлять 1 месяц для молодой рептилии, тогда как у старших сброс кожного покрова происходит реже. То же самое и с длительностью периода сброса. У молодых она сползает за несколько часов, тогда как у взрослых может отшелушиться за 1 неделю.
Важно! Для тех, кто содержит эту рептилию в домашних условиях, необходимо обращать внимание на появление возможных патологий при сбросе кожи.
В этом случае необходимо обращаться к ветеринару, так как ящерице может просто не хватать необходимых витаминов и микроэлементов для того, чтобы организм функционировал нормально.
Рекомендуется также в террариуме помещать камни или ветки, обладающие шероховатостью. Хамелеон будет тереться о них, что облегчит процесс снятия кожи.
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Когда я был подростком, почему что был уверен, что хамелеоны меняют свой цвет для того, чтобы стать незаметными на фоне окружающей среды. Ну типа как некоторые виды каракатиц или осьминогов сливаются с цветом дна и тем самым становятся незаметными для хищника.
Как это ни странно, цвет хамелеона не зависит от окружения, в котором находится! Хамелеон просто не обращает на это никакого внимания.
Кожа у животного прозрачная. Под ней располагаются черные, красные и желтые клетки. Когда они сжимаются или расширяются, то создается впечатление, что хамелеон меняет свой цвет. Но что заставляет эти клетки работать? Когда животное злится или боится, его нервная система посылает сигналы этим клеткам. Ярость вызывает темный цвет, возбуждение или боязнь — бледные оттенки и желтые пятна.
Окрас хамелеона зависит от возраста и от его настроя. Молодые особи имеют яркий зеленый окрас в тон молодой листве. Взрослые рептилии меняют окрас, когда испытывают страх, стресс, агрессию. Самцы выбирают «яркие одежды», дабы привлечь внимание дам в брачный период, а самки становятся черными с бирюзовыми пятнами во время вынашивания яиц. Чем взрослее особь, тем больше цветов имеется в арсенале хамелеона. Зоологи утверждают, что даже социальное окружение влияет на окрас: если рептилия живет в коллективе, то она менее подвержена стрессам, а потому ее цвет ярче.
Солнечный свет тоже воздействует на окраску хамелеона. Жаркое солнце делает клетки темными или даже черными. Высокая температура без солнечных лучей вызывает зеленый цвет, а в темноте хамелеон становится кремовым с желтыми пятнами.
Так что, такие факторы, как эмоции, температура, свет, а вовсе не окружающая обстановка, заставляют нервную систему животного изменять состояние цветных клеток.
Ну, а вот подобные видео это конечно монтаж:
ORIGINS: Chameleons may be well known for exhibiting their trait of changing skin color, but they don’t do so as fully, quickly, or spectacularly as depicted in the video clip linked above.
This video clip (produced through the use of some digital trickery) originated as a clever promotion created by the Cutwater ad agency in March 2009 for Ray-Ban, advertising that the sunglass manufacturer’s classic line of Wayfarer sunglasses was now available in a range of different colors. (пруф)
Почему хамелеон меняет цвет: описание и интересные факты
Хамелеоны являются одними из самых необычных существ, что населяют планету. Внимание эти рептилии привлекают в первую очередь0 оригинальной способностью к преобразованию окраса. Почему хамелеоны меняют цвет? В каких случаях они прибегают к подобным метаморфозам? Как меняют цвет хамелеоны? Ответы рассмотрим в нашем материале, а также представим несколько интересных фактов об этих удивительных животных.
Механизм изменения окраса
Прежде чем поведать, почему хамелеон меняет цвет, хотелось бы сказать несколько слов о том, за счет чего становится возможной такая способность. Обусловлена оригинальная функция специфическим строением тканей кожи животного. Практически всю ее поверхность покрывают особые клетки, которые называют хроматофорами. Последние содержат в себе цветовые пигменты. Представлены красители в виде микроскопических подвижных зернышек.
Клетки хроматофоры могут расширяться и сокращаться. Результатом становится смешение цветовых пигментов в отдельных сочетаниях. Если зернышки концентрируются в центре клетки, она приобретает светлый оттенок. Когда пигменты перемещаются на периферию, образуются темные цвета.
В глубинных и поверхностных слоях кожи содержится различное количество хроматофор с отдельными сочетаниями красителей. Этим, собственно, объясняется широчайший диапазон цветов, на которые меняет окраску хамелеон. Почему такие животные прибегают к столь необычным метаморфозам? Об этом поговорим далее.
Зачем хамелеон меняет свой цвет?
Каждому из нас знакомо утверждение, что такие рептилии преобразуют окрас в целях маскировки на фоне окружающей местности, стремясь стать незаметными для хищников. Однако, как показывают результаты специальных исследований, это является не более чем заблуждением. На практике такие животные не способны становиться монохромными на белом полотне. То же касается и черного фона. В подобных ситуациях оттенок тела ящерицы все ровно будет оставаться несколько контрастным.
Так почему хамелеон меняет цвет на самом деле? Учеными было выяснено, что такие метаморфозы способны происходить под воздействием целого ряда эмоциональных и физиологических факторов. В первую очередь здесь стоит отметить воздействие на тело животного определенной температуры, освещения, влажности. Изменять оттенок хамелеоны могут при обезвоживании, болевых ощущениях, чувстве голода, испуге, проявлении агрессии по отношению к неприятелю, желании привлечь внимание самки.
Еще почему хамелеоны меняют цвет кожи? Исследователи установили, что значительную роль здесь играет то, на какие объекты устремлен взгляд животного. Согласно результатам экспериментов, при повреждении зрительного нерва ящерицы способность к цветовым метаморфозам полностью утрачивается. Обусловлено это тем, что преобразование оттенков происходит лишь при некоторой цепочке действий. Попадая на сетчатку глаза хамелеона, свет оказывает воздействие на нервную систему. Передаются сигналы в мозг, а затем к хроматофорам. Воздействие на животное светом определенной интенсивности приводит к изменению оттенка кожи в том или ином спектре. То же происходит, если раздражать тело рептилии слабыми зарядами электрического тока.
Вот мы и выяснили, почему хамелеон меняет цвет. Вопреки распространенному заблуждению, такие ящерицы не выступают экспертами в области маскировки. Смена цвета служит для прочих целей.
Какие оттенки может приобретать тело хамелеонов?
На планете проживает более 160 видов ящериц, которые относятся к представленному роду. Большинство из них способны менять цвет лишь с зеленого на коричневый. Однако некоторые рептилии научились преобразовывать оттенки тела в широчайшем спектре, начиная с белого, желтого, оранжевого и заканчивая пурпурным, розовым, черным. Примечательно, что цвет у хамелеонов меняется не моментально. Обычно на это уходит до минуты. Ведь клеткам-хроматофорам требуется некоторое время на сжатие и расширение.
Зрение хамелеонов
Как видно, со зрением у таких рептилий все в порядке. Однако как обстоят дела с восприятием звуков окружающего мира? Со слухом таким ящерицам повезло меньше. Как и у прочих рептилий, например, змей, хамелеоны лишены среднего уха. По этой причине они не распознают большинство звуков. Впрочем, нельзя утверждать, что эти ящерицы глухие. В действительности их слух ограничен диапазоном частот в пределах от 200 до 600 Герц.
Питание
Интересным фактом является наличие у хамелеонов чрезвычайно длинного баллистического языка. У большинства видов его размеры превышают параметры тела. На конце языка присутствует так называемая ловчая присоска. В ходе поиска пропитания хамелеон занимает неподвижную позицию в засаде. Вращение глаз в различных направлениях позволяет ящерице заметить насекомое. В момент атаки хамелеон стремительно выбрасывает баллистический язык по направлению жертвы. Процесс захвата и втягивания добычи в рот отнимает доли секунды.
Рацион хамелеонов составляют бабочки, жуки, кузнечики и сверчки. Наиболее крупные представители рода ящериц способны охотиться на птиц и грызунов. В периоды дефицита пищи хамелеоны могут поглощать небольшие фрукты и листья деревьев.
Размеры
Удивительным фактом является то, что параметры тела ящериц, которые относятся к этому роду, варьируются в значительных пределах. Самыми миниатюрными хамелеонами на планете выступают представители вида Brookesia micra. Дорастать взрослые особи способны лишь до 15 миллиметров. Что касается наиболее крупных хамелеонов, то таковыми являются ящерицы вида Furcifer oustaleti. Их максимальные размеры составляют порядка 70 сантиметров.
Хамелеон меняет цвет при помощи нанокристаллов
Швейцарские учёные из женевского университета установили, каким образом хамелеон меняет цвет своей кожи. Оказалось, что животное пользуется комбинированным методом смены окраса. Частички его кожи имеют несколько пигментных цветов, и в то же время он использует структурную окраску для увеличения вариантов расцветок.
До конца 20 века считалось, что все животные, умеющие менять свой цвет, используют механизмы, переставляющие окрашенные в разные цвета (пигментные) клетки поверхности кожи. Комбинируясь, клетки выдают разные цвета и оттенки. Однако пару десятков лет назад было обнаружено, что многие существа пользуются так называемой структурной окраской.
Этот механизм связан с особенностями прохождения света через тонкие полупрозрачные плёнки. Когда свет падает на плёнку, часть его отражается её верхним слоем, часть попадает внутрь и отражается от внутренней части другой стороны плёнки. Выходящий свет интерферирует с ранее отражённым излучением. Результат наложения зависит от толщины и коэффициента преломления плёнки. Но при определённых условиях, отражённый от плёнки белый свет становится цветным. Таким механизмом успешно пользуются некоторые бабочки, и, как оказалось, хамелеоны.
Крыло бабочки под микроскопом
Интерференция света на плёнке
У хамелеонов есть как изначально цветные клетки (коричневые, красные и жёлтые), так и специальные клетки с кристаллами внутри, которые отражают и преломляют свет. Особым образом напрягая и расслабляя кожу, они перестраивают положение кристаллов так, чтобы на выходе получить свет нужного цвета. Кроме этого, в самом глубоком подкожном слое учёные нашли клетки с самыми большими кристаллами. Судя по всему, этот слой помогает животным отражать инфракрасное излучение, сохраняя свою температуру под палящим тропическим солнцем.