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公元907年,立國290年的唐滅,中國進入五代十國。據五代王仁裕撰《開元天寶遺事》:“記載開元末,明皇每至春時旦暮,宴於宮中,使妃嬪輩爭插豔花。帝親捉粉蝶放之,隨蝶所止幸之。後因楊妃專寵,遂不復此戲也”。說的是皇帝后宮佳麗三千,但皇帝也是人,為使雨露均霑,唐明皇宮中設宴時,令妃嬪頭上插花,李隆基親放蝴蝶,落於誰頭上便寵幸誰,這也算是皇帝后宮事中夠奇葩的了。全世界蝴蝶有14000多種,大部分分佈在美洲,中國有1300多種。“穿花蛺蝶深深見,點水蜻蜓款款飛”,蝴蝶以其顏色豔麗,美輪美奐的翅膀而深受人們喜愛。

中國唯一的蝶類國家一級保護動物,排世界八大名貴蝴蝶之首

金斑喙鳳蝶(♀)

蝴蝶翅膀上的鱗片。照片來自攝影師Chris Peran

蝴蝶翅膀上的鱗片。照片來自攝影師Chris Peran

蝴蝶翅膀上的鱗片。照片來自攝影師Chris Peran

蝴蝶令人眼花繚亂的顏色是如何形成的,又有什麼不同意義呢?荷蘭格羅寧根大學物理學博士希拉爾多(Marco Giraldo)在研究了菜粉蝶和其他蝴蝶翅膀後,認為翅膀上的奈米結構正是蝴蝶的“色彩工廠”。

最漂亮的蝴蝶:光明女神蝶

19世紀英國博物學家亨利·貝茲花了11年時間在亞馬遜河收集到了14000多種動物標本,其中也包括多種蝴蝶。他認為:瞭解這些動物能幫助我們揭示生命的力量。而蝴蝶,這種被認為淺薄輕佻的昆蟲則將成為生物學中最有價值的精靈。

一萬多種蝴蝶中的絕大部分都有著與眾不同的翅膀,似精美的圖畫,如閃爍的彩燈。蝴蝶翅膀上炫目的色彩來自一種微小的鱗片狀物質,在光線的照耀下能折射出斑斕的色彩。蝴蝶用單色斑點組成一幅完整的圖案,每一個有色的鱗片在整幅圖案中扮演一個畫素。鱗片的顏色來自細胞內的類黃酮、黑色素等化學物質。這些細胞也有壽命,它死亡以後,那些曾經絢麗的顏色也隨之消逝,正如人類的年老色衰。

蝴蝶翅膀上構成圖案的細胞在其幼蟲時期就已經存在。英國科學家菲德里克·萊奧特透過對非洲彩蝶幼蟲進行的微型手術證明了這一點,漂亮翅膀上的花紋像一對公牛的眼睛,這樣的花紋在蝴蝶還是蛹的時候就已經露出了端倪。

翅膀上的眼狀斑紋

希拉爾多強調,蝴蝶翅膀上的顏色其實就是一個身份標誌。不同顏色的翅膀,讓蝴蝶能在很遠的地方就識別出同伴,甚至辨別出雌雄。

菜粉蝶屬於鱗翅目粉蝶科,屬中小型蝶類。受到環境溫度的影響,高溫下生長的菜粉蝶個體翅上斑紋大色深,低溫條件下的個體色淺而斑紋小。透過電子顯微鏡的觀察,希拉爾多發現這些菜粉蝶翅膀由兩層3至4微米厚的鱗片組成,上面一層像屋瓦一樣交替排列,下層則比較光滑。這種有規律的排列形成了所謂的光子晶體(奈米結構),可以捕捉光線,僅讓某種波長的光線透過,其餘光線高效折射。這便決定了不同的顏色。日本菜粉蝶雄雌個體之間,色素構成有著細微的區別。雌性日本菜粉蝶缺少一種特殊的色素顆粒,而這種色素顆粒是利於吸收紫外線的。由於這一缺失,菜粉蝶翅膀的奈米結構反映出的色彩就會有差異,因循著這一線索,雄性個體很快就能找到它們的伴侶。

蝴蝶翅膀上豐富多彩的圖案,令人讚歎不已。但是,它們多彩的翅膀不僅僅是為了讓人們大飽眼福。豔麗多彩的顏色可以用來隱藏偽裝、同類識別和吸引配偶等,還能區別雌雄。

美洲的數字蝴蝶—後翅背面生有類似阿拉伯數字“88” 的花紋,因而常被稱為88蝶(Eighty-eight butterfly)

偽裝高手—枯葉蝶

一般來說,大多數蝴蝶成蟲的壽命大概在約有2-3周,少數可達幾個月之久。雄蝶忙於尋找雌蝶與之交尾,雌蝶則專注於尋找寄主產卵,完成傳宗接代的神聖使命後,生命很快走向終結。

世界上最大的蝴蝶:亞歷山大鳥翼鳳蝶(♂),左翼到右翼可達 360 毫米

世界上最大的蝴蝶:亞歷山大鳥翼鳳蝶(♀),左翼到右翼可達 360 毫米

最詭異的蝴蝶:皇蛾陰陽蝶,左翅是雌,右翅是雄,陰陽嵌合,極其詭異,產生機率極低

黑脈金斑蝶每年從美國加拿大遷徙到墨西哥等國過冬

手機螢幕在陽光底下由於強光的照射幾乎無法看清,廠商不得不提高螢幕亮度來應對。透翅蝶翅膀同樣是透明的,卻不會反射光線,這讓透翅蝶可以很好躲避掠食性鳥類的攻擊。

寬紋黑脈綃蝶,翅膀呈透明狀,光線會透過該種的翅膀不會造成反射,因而很難被追蹤和發現

德國KIT的研究團隊發現,透翅蝶之所以能夠實現低反射,是因為翅膀表面有一層不規則的奈米結構。透翅蝶在多個角度觀察都不會出現反光現象。透過電子顯微鏡發現,透翅蝶表明覆蓋的奈米級柱狀簇是保持低反射光的主要原因,研究還發現翅膀表面還有奈米柱,這些奈米柱平均高度僅有400—600奈米,距離在100—140奈米之間,量級是頭髮絲的千分之一。

奈米柱(圖片引自KIT)

除了理論研究,KIT已經做出了相應的原型,適用於智慧手機、鏡頭等玻璃透明製品,值得一提的是這種成型的材料已經具備自我清潔和防水功能,無需再做防水處理,一旦運用到智慧手機領域,將對螢幕的改良帶來巨大效果。

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