Показать хамелеона как он меняет цвет. Почему хамелеон меняет цвет: описание и интересные факты

Людям, наблюдающим за хамелеонами, может показаться, что эти рептилии меняют окраску сознательно, «подгоняя» себя под цвет окружающей среды. В этом случае пришлось бы допустить, что хамелеоны обладают самосознанием и абстрактным , которого не приходится ожидать от .

Механизм изменения окраски

Обитатели пустынь свою особенность используют для поглощения солнечного света. В утренние часы окрас черный, чтобы вобрать в себя как можно больше тепла, а в обед становятся светло-серыми, чтобы отражать солнечные лучи. Окрас также может меняться только на определенных участках, тогда разноцветные полосы или пятна покрывают тело хамелеона. Ошибочно мнение, что хамелеон может принимать абсолютно все цвета и узоры. Он меняет свой окрас в диапазоне, заложенном в физиологии животного. Хозяева хамелеонов любят проводить с ними эксперименты. Если хамелеона положить на шахматную доску, то он не станет в черно-белую клеточку.

Обратите внимание

Пигментные гранулы могут перемещаться очень быстро, мгновенно меняя цвет кожи хамелеона.

Полезный совет

Некоторые разновидности хамелеонов приобретают цвет своих противников (змей, птиц), которые несут опасность.

Удивительные животные - хамелеоны. Своей способностью в различных ситуациях менять окраску они привлекли внимание ученых и обычных людей. Существует распространенное мнение о том, что хамелеон меняет свой окрас в зависимости от фона, где он находится. Но это далеко не так.

КАКОГО ЦВЕТА ХАМЕЛЕОН?

Подкраска машин, окрашенных «металликом», порой ставит в тупик даже профессионалов «кисти». То ли еще будет, когда в ход пойдут суперлаки последнего поколения.

В ближайшие годы настоящую революцию способны произвести новые краски-хамелеоны. Бедная ГИБДД: она не сможет даже заполнить графу «Цвет» в ПТС - он будет постоянно меняться в зависимости от освещения и угла зрения. (Нечто подобное мы видим на голографических этикетках.) Это стало возможно благодаря новым пигментам на основе кристаллов окиси алюминия - именно они заставляют автомобиль искриться и переливаться красками, подобно хитиновому панцирю некоторых жуков.

Собственно, эти насекомые и подсказали идею ученым, и они в конце концов предложили практически применимое многослойное покрытие. Но сначала немного физики.

Под интерференцией в оптике понимают взаимодействие световых волн в тонких слоях. Это явление используют в новых красящих пигментах, создающих оптический триггерный эффект: цвет на ваших глазах скачкообразно изменяется при незначительном изменении угла наблюдения или угла падения света. Говорить о конкретном цвете того или иного пигмента уже не приходится: например, условно голубой интерференционный краситель на белой подложке может показаться голубым или... желтым. На черном основании он же изменяет видимый цвет на серо-синий, а если подложка цветная, то возможно... все!

Строение слоев новой краски мы попытались представить на рисунке, но только не подумайте, что изображенный здесь верхний слой как-то окрашен. Это всего-навсего обозначено (для наглядности) впечатление наблюдавших. На самом деле полупрозрачные слои бесцветны, но они каждый раз пропускают к отражающей алюминиевой подложке и обратно лишь лучи света со строго определенной длиной волны.

Начало выпуску таких суперлаков положила американская фирма «Флекс Продактс», назвавшая свои пигменты «Хрома-флейр». Самое сложное заключается в технологии - она должна обеспечить вакуумное напыление на частички подложки пяти сверхтонких слоев. Потом, когда процесс закончен и краска расфасована в банки, эти частички выдают свое высокотехнологичное происхождение... ценой - литр стоит свыше $700! Впрочем, это сегодня, пока еще спрос на такие лаки не стал массовым. А там будет видно.

Несколько дешевле трехслойное покрытие на основе окиси кремния, создающее аналогичный эффект: по мере приближения встречный автомобиль превращается из голубого в зеленый, а затем и в красный. Перспективный же лак на основе алюминия дает еще и чрезвычайно высокий блеск. Первая промышленная установка по производству новой краски пущена в начале года в японском городе Онахама, а в следующем году здесь начнется ее массовый выпуск. Производство эмали налаживают и на заводах фирмы «Мерк» в Дармштадте (ФРГ).

Будут ли широко применять краску-хамелеон на серийных автомобилях? Специалисты пока сдержанны: по мнению дизайнеров, переливающийся кузов не дает глазу зацепиться за формы, на прорисовку которых тратятся огромные усилия. Впрочем, будущее покажет, что важнее - цвет или форма. А пока нашей ГИБДД надо срочно совершенствовать свою систему учета. Ведь даже в паспорте нашей «Оки-Престиж», окрашенной «металликом» «Опатия», цвет назван скромно - коричневый!

Стеклоподобные слои диэлектрика

Падающий луч

около 1 мкм

Отражающий алюминиевый слой

Полупрозрачный поглощающий слой

Триггерный эффект в оптике - это как посмотреть.

В исследовании приняли участие самцы мадагаскарского пантерного хамелеона (Furcifer pardalis), которые умеют менять окраску с сине-зеленой до ярко-красной и обратно за несколько минут. Известно, что смена окраски связана с работой особых клеток кожи — хроматофоров, перераспределяющих пигменты четырех цветов. Пигменты отражают видимый свет в узком спектральном диапазоне, однако теперь ученые выяснили, что для хамелеонов куда важнее являются иридофоры — клетки, которые не поглощают свет, а отражают его.

Кожу хамелеонов тщательно изучили с помощью электронного микроскопа и обнаружили в ней два слоя иридофор, причем в верхнем слое содержатся нанокристаллы гуанина, организованные в виде четко структурированной решетки. Шаг решетки (расстояние между кристаллами) играет ключевую роль в смене окраски — при его увеличении максимум длин волн отражаемого света смещается в длинноволновую (красную) область, а при уменьшении — в коротковолновую (синюю) область. Изменяя шаг решетки путем растягивания или сокращения слоя иридофоров, хамелеоны подстраивают цвет под окружающую обстановку.

У хамелеонов есть также и второй, более глубоко расположенный слой иридофоров, с большим шагом решетки из нанокристаллов. Максимум отражения этого слоя находится в инфракрасной области спектра. Предположительно, этот слой у хамелеонов является важным механизмом защиты от перегрева в жарких условиях. Ученые предполагают, что подобный механизм можно использовать и при создании новых искусственных материалов, способных изменять цвет.

Хамелеоны относятся к классу рептилий и по внешнему виду очень похожи на ящериц. Естественный окрас кожи хамелеона – зеленовато-коричневый, бежевый, напоминает одновременно цвет древесной коры, листьев. И это помогает им маскироваться в местах их обитания – на деревьях, где они проводят значительную часть своей жизни.

Всем нам практически с детства известно утверждение, что эти пресмыкающиеся изменяют окраску, маскируясь под цвет окружающей местности в зависимости от природного фона и таким образом спасаясь от хищников. (Кстати, существует предположение, что менять окраску хамелеон может вовсе не для защиты от врагов, а в коммуникативных целях – для «общения» с представителями своего же вида).

Именно эта способность считается самой характерной для этого вида пресмыкающихся. Однако ученые выяснили, что подобное утверждение – не более чем легенда. Обладай хамелеоны способностью моментально «перекрашиваться» под цвет местности, они бы становились белыми на белом покрывале или чернели бы на куче угля.

Материалы по теме:

Цвет пламени

Как хамелеон меняет цвета?

Было установлено, что изменение цвета происходит в результате изменения температуры, освещения и даже… настроения существа. А «виноваты» в этом особые клетки, называемые хроматофорами. Это греческое слово буквально обозначает «цвет несущий» (chroma – цвет, краска и phoros – несущий).

Хроматофоры расположены как в поверхностном (волокнистом), так и в более глубоком слоях кожного покрова хамелеона и имеют разветвленную структуру. Механизм работы этих пигментных клеток довольно сложен. Он напрямую связан с работой нервной системы рептилии. В цитоплазме хроматофоров содержатся пигменты, обусловливающие окраску кожи хамелеона. Они бывают черными, желтыми, красноватыми, темно-коричневыми.

Зерна пигментов не закреплены в одном каком-то месте, а имеют способность передвигаться по всей клетке, то сосредоточиваясь в центре, то «отползая» к ее концам. Количество этих пигментных зерен в хроматофорах тоже не одинаково: в одной клетке их больше, в другой – самая малость. Следовательно, и расцветка хамелеона из-за этого будет неравномерной.

Материалы по теме:

Цвет океана

Да и сами клетки-хроматофоры достаточно подвижны: они могут подняться ближе к поверхности кожи или, наоборот, уйти вглубь. Понятно, что от этого будет зависеть и интенсивность окраски.

Когда отростки хроматофора сокращаются, пигментные зерна собираются в центре клеток, и кожный покров обретает белесоватый или желтый цвет. А когда зерна темного пигмента собираются в ответвлениях клетки, кожа становится темной, даже может почернеть. Разнообразные оттенки получаются в результате при сочетании пигментных зерен обоих слоев – поверхностного и глубокого.

Интересна природа возникновения зеленых тонов: это происходит благодаря преломлению лучей в наружном слое, который содержит много светопреломляющих кристаллов. Из-за этого окраска хамелеона может быстро поменяться: от светлой – через различные яркие типа оранжевой, зеленой, пурпурной – к черной. Причем меняться она может как по всей длине тела пресмыкающегося, так и отдельными полосками и пятнами.

Материалы по теме:

Как видят собаки?

Причины смены цвета хамелеона

Учеными Брюкке, П. Бэром и Крукенбергом также было выявлено, что причины перемены цвета этими пресмыкающимися могут носить как физиологический, так и эмоциональный характер. К первым можно отнести, кроме упомянутых выше, температуру, освещение, повышенную влажность, а также обезвоживание, чувство голода и болевые ощущения; ко вторым – ощущение испуга, состояние агрессии по отношению к противнику или при нежелательной встрече.

Ещё совсем недавно считалось, что способность хамелеона менять окраску - это способ защиты от хищников - змей или птиц. Но в ходе наблюдений за этой уникальной рептилией учёные выяснили, что это не совсем так, и причины для изменения окраски более разнообразны.

Описание и характеристика хамелеона

Хамелеон - это небольшая рептилия (около 30 см длиной), обитающая в Африке. В мире насчитывается около 190 видов этих удивительных животных.

Они не слишком похожи на других ящериц:

выпуклые височные дуги, шлемообразная голова с приподнятым гребнем делают хамелеона самой узнаваемой ящерицей;
некоторые виды достигают в длину 60 см, но есть и мини-хамелеоны длиной не более 5 см;
уникальные цепкие пальцы в форме клешни отлично приспособлены для охватывания ветки;
хвост может свиваться в спираль и закручиваться вокруг ветвей - такой способности больше нет ни у одной ящерицы;
глаза рептилии могут двигаться независимо друг от друга, что помогает охоте на насекомых.

Питается ящерица различными насекомыми. Охотящийся хамелеон занимает позицию на ветке дерева и замирает. Движущиеся глаза фиксируют добычу, затем следует молниеносный бросок языка с присоской и его возврат в исходное положение с добычей. Бросок языка происходит почти мгновенно. Подсчитано, что за 3 секунды он успевает поймать до 4 насекомых.

Обитает хамелеон в материковой части Африки, Азии, Северной Америке и Европе. Хамелеоны - обитатели самых разных биотопов: пустынь, тропических лесов, саванн. Чаще всего обитает на деревьях и кустарниках, но встречаются и наземные виды.

Семейство Brookesiinae - это обитатели низкорослых кустарников и прикустарниковой зоны. Небольшие виды ящериц, живущие в листве деревьев, не могут менять цвет.

Важно! Согласно данным Международной красной книги, некоторые хамелеоны находятся под угрозой исчезновения. Это тигр-хамелеон, геймелеон Эландсберга, хамелеон Наморока и листовидный хамелеон Декари.

Как устроена кожа хамелеона

Способность некоторых живых существ изменять цвет замечена довольно давно, но возможность изучить механизм такого явления возникла лишь с появлением микроскопа. Внимательно рассмотрев кожу, учёные заметили удивительные клетки хроматофоры. В переводе с греческого этот термин обозначает «несущий цвет».
Хроматофоры содержат пигментные зёрна (меланин, каротиноиды, флавины и птеридин), которые находятся в клетке в свободном состоянии и могут перемещаться. Клетки, содержащие пигмент, находятся в двух слоях эпидермиса: наружном волокнистом и более глубоком.

Если в цитоплазме клетки много пигментных зёрен, то её окраска более интенсивная, и наоборот.

При концентрации пигментных зёрен в центре клетки кожа бледнеет или становится жёлтой. При распределении пигмента в боковых ответвлениях клетки, эпидермис окрашивается в тёмные оттенки.

Пигментные зёрна могут быть коричневыми, чёрными, жёлтыми и красными. Сочетание пигмента в двух разных слоях кожи создаёт различные оттенки ярких цветов. Некоторые клетки содержат кристаллы гуанидина.

Именно они обеспечивают серебристую или золотистую окраску. Зелёный цвет обусловлен преломлением лучей света в поверхностном слое клеток из-за этих кристаллов. Благодаря преломлению света, окраска может изменяться чрезвычайно быстро.

Хроматофоры не имеют нервных окончаний, за исключением меланофор, поэтому изменение окраски, связанное с меланофорами, согласовано с нервной системой и зависит от испытываемых состояний - страх, удовлетворение, радость и т. д.

Почему рептилия меняет свой цвет

Кожа хамелеона изначально не имеет цвета, и её оттенок зависит от того, в каком физическом состоянии находится ящерица в текущий момент. Учёные давно ответили на вопрос: меняет ли хамелеон цвет для маскировки. И теперь точно знают, что животное никогда не маскируется.

Чтобы выяснить, зачем нужна смена цвета, ящериц исследовали в различных условиях с помощью высокоточных датчиков, фиксирующих смену пигментации. Встреча двух разных особей и понимание их физиологического состояния в момент контакта помогли ответить на вопрос, от чего же на самом деле зависит окраска.

Функции окраски могут быть предупреждающими и покровительственными. Предупреждающая окраска должна отпугивать противника. К её разновидностям относится и изменение окраски некоторых живых организмов в брачный период. Такое изменение цвета обеспечивается меланофорами.

Физиологические факторы (температура воздуха, освещение, голод) также вызывают изменение окраски. Так, исследователи заметили, что африканские хамелеоны утром приобретают более тёмный оттенок, чтобы быстрее согреться в лучах солнца.
А вот во второй половине дня они бледнеют, чтобы обезопасить себя от перегрева. Цвет радужки глаз у хамелеона не изменяется, а вот кожа вокруг глаза принимает те же оттенки, что и вся ящерица.

Знаете ли вы? Глаза хамелеона обозревают пространство вокруг на 360 градусов. Приближение насекомого ящерица фиксирует с расстояния 5–10 м.

Обстоятельства и соответствующий цвет кожи

Зависимость между цветом фона и окраской учёным заметить не удалось, а вот коммуникативные функции были досконально изучены.

Состояние ящерицы	Цвет кожи
Замечен соперник	Окраска обоих ящериц становится максимально яркой. Её назначение - демонстрация значимости. Яркие пятна будут преобладать до конца поединка. Побеждённый соперник темнеет, его окрас как бы говорит «не бей меня».
Замечена самка	Цвет самца - максимально яркий. Цвет самки зависит от степени её интереса. Незаинтересованная самка - более яркая.
Реакция кожи на тепло	Темнеет, если греется на солнце, и бледнеет, чтобы быстрее остыть.
При электрическом раздражении и в момент смерти	Бледный
Страх	Бледный или жёлтый
В состоянии покоя	Зелёный

class="table-bordered">

Важно! Хамелеон, как и другие рептилии, не слышит, поэтому для удачной охоты ему необходимо видеть движение добычи.

Каким образом и как быстро он это делает

Если хамелеон содержится в качестве домашнего питомца, то в обычной обстановке он зелёный, и без причины у него нет необходимости изменять цвет.
Все исследования, чтобы определить, за счёт чего происходит смена окраса, показали, что ящерица всегда реагирует на другую особь или на врага, а также на различные природные факторы.

Неконтролируемое изменение окраски (в момент смерти, при воздействии электрическим током и т. д.) привело к появлению гипотезы о том, что управление действиями нервной системы осуществляют волевые и автоматические центры. Поэтому частично изменение окраски зависит от того, что ящерица заметила врага, соперника, самку.

Знаете ли вы? Почти половина всех известных видов хамелеонов - обитатели острова Мадагаскар. Кроме этого острова, они не встречаются больше нигде в мире.

А вот неконтролируемые изменения цвета обеспечиваются поступлением сигнала к нервным клеткам (зрительный, осязательный).

Реагируя на полученный сигнал, кожа меняет оттенок. Скорость смены цвета составляет всего несколько долей минуты. Считается, что такая скорость не позволяет птицам увидеть изменение и даёт хамелеону дополнительный шанс на выживание.

Результаты экспериментов

Если вы приобрели питомца-хамелеона, то мало кто устоит от желания провести ряд самостоятельных экспериментов и узнать, какого цвета станет он в другой обстановке или если посадить его рядом с зеркалом.

Итак, если хамелеон смотрится в зеркало, то изменение цвета зависит от пола. Самец начнёт готовиться к бою с соперником и меняться. Окраска станет яркой, её цвет зависит от вида, к которому принадлежит ящерица.

А вот самка будет ожидать, пока отражающийся в зеркале хамелеон (самец) начнёт менять цвет. Но так как это она сама, то, конечно же, оттенок кожи не изменится, и, заскучав, самка просто уйдёт.

И всё же, изучая свойства ящерицы, не следует подвергать животное частым стрессам. Ведь это сокращает продолжительность жизни вашего питомца и может привести к болезням.