Как хамелеон меняет цвет и от чего это зависит? Физика в мире животных: хамелеоны и их цвет Как хамелеоны меняют 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.

Приветствую вас, уважаемые читатели. Сегодня, пользуясь наличием чуточки свободного времени готовим доклад на тему «Почему хамелеон меняет цвет». Уверена, придёт время, и для детей этот материал будет «как найдено», поверьте!

План урока:

Кто такой хамелеон?

Если вы где-нибудь в террариуме встречались «с глазу на глаз» с этим немного странным существом, то наверняка отметили для себя, что это чудо природы больше похоже на инопланетянина из фантастического фильма, нежели на заурядного представителя фауны. Сидит себе такое существо на веточке и смотрит на вас выпученными глазюками: то ли пристально изучает, то ли что-то нехорошее задумывает. А что можно ждать от динозавров в миниатюре?

На самом деле это добродушное по характеру животное с покрытой колючками кожей живёт в африканских тропиках, там этих динозавриных потомков целое хамелеоново царство – здесь их собралась треть от всей популяции. Обитает эта экзотика и в Индии, есть в Шри-Ланке и на Мадагаскаре.

Если говорить серьёзным языком науки, то хамелеон – никто иной, как ящерица. Он может быть очень маленьким, длиной в 3-5 сантиметров, а может вырасти и до полуметра. На его голове в виде космического шлема есть украшения – гребешки, бугорки и рожки, потому видимо и похож он на космического пришельца.

Что интересно, у них очень странные глаза, умеющие вращаться сами по себе, отдельно друг от друга – один, например, смотрит на вас прямо, а другой наблюдает, не пытаетесь ли вы к нему подкрасться ещё и сзади. Да-да, именно могут видеть сзади, так как хамелеоны – обладатели кругового зрения.

Пищу они ловят длинным языком, на котором посажена присоска. Они выбрасывают свой язык словно «лассо» со скоростью всего в двадцатую долю секунды! Полсекунды уходит на то, чтобы показать его, подразниться и с пойманным насекомым спрятать обратно. Три секунды нужно хамелеону, чтобы увидеть и поймать не менее 4-х насекомых. Если добыча на язык не вмещается, тогда в ход идёт уже рот.

В общем, любит хамелеон тепло, лопает себе насекомых и радуется жизни. А нам, людям, он запоминается уникальной способностью переодеваться. Вот сидит себе хамелеон зелёный, отвернулся, а он уже посинел. То ли от злости, что покой его нарушили, то ли от радости, что у него новые друзья, то ли от скромности, что на него смотрят. А и вправду, что заставляет это животное менять свой гардероб?

Зачем хамелеону много одежды?

Бытует всеобщее мнение, что хамелеон меняет свой цвет кожи, подстраиваясь под окружающую обстановку, то есть прячется так, чтобы никто не нашёл, умело маскируясь в тон предметов, находящихся рядом. Однако возможно, я вас разочарую, сказав, что на самом деле преимущественная смена гардероба у него связана с коммуникацией и лишь потом для маскировки от неприятелей. То есть, в первую очередь, это такой способ разговаривать с себе подобными.

Так, при встрече друг с другом животные раздуваются в гортани, словно воздушные шарики, увеличивают свой размер и становятся заметно ярче. Учёные называют такое поведение самцов своеобразным соревнованием, «кто круче».

Иногда такое хвастовство приводит к схватке – два хамелеона бросаются друг на дружку с открытыми пастями в намерении укусить и воюют «до последней капли», пока кто-нибудь не выбросит белый флаг и не сдастся. А вот при встрече с «дамой» самец становится необычайно галантен и щёки уже не дует, лишь окраску меняет.

В общем, основными причинами изменения цвета кожи у хамелеона – желание быть замеченным у противоположного пола и определение границ своей территории среди соотечественников.

Среди иных причин, которые заставляют животное «переодеться», — его внутреннее состояние. Ученые подметили, что сменить окраску хамелеон может, когда у него поменялась температура, он заболел, голодный либо хочет пить, злой либо чего-то боится. Словом, на цвет кожи влияют эмоциональные и внутренние состояния животного. Что примечательно, когда у хамелеона стрессовая ситуация, он становится темнее.

Что меняет окраску?

Обеспечивает изменение цвета окраски хамелеонам особенность кожного покрова. Снаружи в более глубоких слоях есть специальные светоотражающие клетки под названием хроматофоры, напрямую связанные с работой нервной системы ящерицы. В них «живут» пигменты чёрной, красной, жёлтой и коричневой краски, которые не сидят в одном месте, а блуждают по всему телу хамелеона.

При сокращении хроматоформ эти пигменты смешиваются. Если они соединяются в центре, животное становится по цвету светлым либо жёлтым. Если в наружный слой пришло много тёмного пигмента, то хамелеон становится тёмным по цвету.

Цветовая палитра у «земного инопланетянина» за счёт смешивания зёрен пигментов может быть весьма разнообразной. Он за считанные секунды может стать пурпурным, а затем сразу коричневым, а потом вдруг оранжевым. Причём окраска кожи может быть не одинаковой, а на разных участках абсолютно разной, даже в полоску либо в крапинку.

Что примечательно, у каждого вида свои ограничения по цвету. Так, представитель родом из Йемена обычно зелёный, но стоит его чуток разозлить, и он напыжится чёрным и покроется жёлтыми пятнами. Но в большинстве случаев хамелеонам «по душе» цвет живой природы — зелёный.

В процессе экспериментов учёные пришли к выводу, что перемена цвета кожи у хамелеонов тесно связана со зрительным нервом животного, потому как при повреждении органов зрения он теряет своё умение менять окраску.

Ну как, не возникло желание завести дома хамелеона? Скажу вам по секрету, и возможно чуток вас огорчу, что в спокойной домашней обстановке эти животные редко меняют цвет, ведь стрессов и страхов в окружении любящих владельцев у них почти не возникает. Хотя, кто знает, может от переизбытка чувств и радости при виде хозяина они так же расцветают всеми колорами радуги?!

А вот вам видео про хамелеонов, полюбуйтесь на них)

• найдете описание майского жука;
• рассказ о бабочке «Павлиний глаз»;
• а историю про морского конька.

Всем удачи на уроках и отличных оценок!

Хамелеоны знамениты тем, что могут практически мгновенно менять свою окраску и как бы растворяться среди растительности благодаря высокотехнологичным фотонным кристаллам на поверхности их бесцветных клеток кожи, преломляющими свойствами которых может управлять.

Долгое время исследователи терялись в догадках, размышляя, как хамелеону - в общем-то, невзрачному и медлительному животному - удается так здорово .

Исследования, проведенные с самцами мадагаскарского пантерного хамелеона (Furcifer pardalis), показали, что в процессе знакомства и общения с самками и другими самцами они меняют окраску с сине-зеленой и зеленой до ярко-красной всего за несколько минут.

Ученые провоцировали самцов хамелеонов на «дуэль» друг с другом и измеряли насыщенность окраски с помощью спектрометра, который позволял фиксировать излучение не только в видимой, но и в ультрафиолетовой части спектра.

Использование такого прибора показало способность хамелеонов «окрашиваться» также в невидимые человеческому глазу цвета.

Фото 1. Хамелеоны меняют цвет не только для маскировки

По результатам эксперимента не было обнаружено особой зависимости между диапазоном используемых цветов и особенностью местообитания хамелеонов.

Наибольший разброс цветов окраски наблюдался у видов с наиболее ярко выраженным социальным поведением (в данном случае - соревнование двух самцов), а не у видов, живущих в местах с большим количеством разноцветных объектов (трава, стволы деревьев, ).

Окраска хамелеонов, которые используют максимальное количество цветов, оказалась самой заметной не и только для их сородичей, но и для , что противоречит теории изменения цвета только для маскировки.

Однако зачастую хищникам не удается напасть на ярко раскрашенных особей, поскольку те при малейших признаках опасности способны за несколько миллисекунд «раствориться» на фоне окружающей среды.

Дальнейшие исследования показали, что перемена окраски связана с особыми клетками внутри кожи хроматофорами, перераспределяющими зерна пигментов четырех цветов.

Эти пигменты поглощают видимый свет на всех длинах волн, кроме определенного (красного, например).

Иридофоры и ксантофоры

Недавно Мишель Милинкович (Michel Milinkovitch) из Женевского университета выяснил, что для хамелеонов еще важнее иридофоры - клетки, которые не поглощают свет, а преобразуют геометрическую структуру поверхности кожи, заставляя ее искривлять или отражать определенные волны.

М. Милинкович и его коллеги изучили кожу хамелеонов с помощью просвечивающей электронной микроскопии и обнаружили там два слоя иридофор.

Верхний слой был покрыт нанокристаллами гуанина, выложенными в виде четко структурированной решетки.

Фото 2. Поверхность кожи хамелеонов испещрена особыми клетками — иридофорами

Расстояния между отдельными кристаллами в решетке ключевую роль в смене окраски: когда самцы находятся в возбужденном состоянии, интервал увеличивается.

Чем больше дистанция, тем сильнее отражается свет с большей длиной волны (красный).

При сближении кристаллов начинает отражаться синий свет.

Затем хамелеонам помогают уже ксантофоры (желтые пигментные клетки): они делают синий цвет зеленым, а красный - оранжевым или желтым.

Милинкович открыл еще и второй уровень кожи с иридофорами, расположенными уже более хаотическим образом. Они очень хорошо отражают свет в ближнем инфракрасном диапазоне.

В жаркой и влажной среде, где живут хамелеоны, эти кристаллы являются важным механизмом защиты от перегрева. Такое строение кожи, по всей видимости, является уникальным.

Однако лишь хамелеоны мастерски пользуются не только пигментами кожи, но и фотонными нанокристаллами, позволяющими управлять светом и с предельной точностью.

Как хамелеоны могут помочь науке

Сейчас исследователи размышляют, каким образом добытые ими сведения могут быть применены на практике, например, при разработке новых средств и способов камуфляжа. И кое-что уже придумали.

Так, ученые из Калифорнийского университета в Беркли создали ультратонкий материал, который может менять цвет на наноуровне, как и кожа хамелеона, в зависимости от натяжения, сгибания или надавливания.

Цвет большинства природных материалов (а также красок, тканей) зависит от их химического состава.

Фото 4. Изучение хамелеонов помогает развивать нанотехнологии

Когда белый свет попадает на поверхность этих материалов, волны света определенной длины поглощаются, а остальные отражаются обратно в окружающее пространство.

Благодаря этому мы и воспринимаем определенные цвета. Изменение цвета, таким образом, требует изменения химического состава материала.

Изобретение американцев использует иной подход к созданию цвета.

Материал изготовлен с помощью так называемой структурной окраски. То есть цвет поверхности (поглощаемые и отражаемые волны) определяет структура материала.

Это неновое явление - природа таким образом создает радужные переливы перьев, крыльев бабочек или экзоскелетов жуков.

Еще 300 лет назад предположил, что некоторые структурные методы окрашивания могут быть использованы при промышленном и коммерческом производстве.

Искусственная кожа хамелеона

Вот как работает искусственная кожа хамелеона.

Кремниевая пленка, которая в 1000 раз тоньше человеческого (около 120 нм), крепится на слой силикона, а затем на нее наносятся крошечные (меньше длины волны света) ребра.

Кремниевый слой настолько гибок, что его можно сравнить с кожей, причем крепиться он может практически к любой поверхности.

Изменяемое расстояние между ребрами-рифлениями, или микрогофрами, позволяет получать различные цвета.

Кроме того, материал имеет высокую способность. Он отражает до 83% падающего света, так что на деле искусственная кожа оказывается столь же яркой, как и кожа настоящего хамелеона.

Фото 5. Хамелеоны — непревзойденные мастера маскировки

Материал производит чистые цвета - от зеленого до желтого, оранжевого и красного. А еще новый материал оказался намного более легким и , чем получалось раньше.

Это первый случай, когда кому-то удалось изготовить гибкую структуру, подобную хамелеоновой коже, которая может изменять цвет просто при сгибании.

Если у вас есть поверхность с определенными структурами, расположенными таким образом, чтобы взаимодействовать с волнами света определенной длины, вы можете изменять ее цвет, влияя на и ее свойства и размеры.

Разработчики полагают, что материал на основе кремния может найти применение при изготовлении энергосберегающих цветных дисплеев, различных камуфляжных материалов и покрытий.

А еще их можно использовать для визуального отображения структурного износа и здании, мостов, крыльев и других важных конструкций (при появлении трещины слегка изменяется натяжение материала, а значит, даже незначительные трещины станут более заметными для глаза человека).

Исследователи также сумели создать ткань, которая может изменять свой цвет в зависимости от того, каким образом она согнута.

Основой для этого материала стал полупроводник силикон.

В мельчайшие разрезы на его поверхности ученые вставили также силиконовые частицы шириной 120 нм, которые способны отражать волны разного спектра и, соответственно, окрашиваться в разные цвета - зеленый, желтый, красный или оранжевый.

Цвет, в который окрасится ткань, зависит от того, каким образом она согнута или сложена, причем изменяется он мгновенно.

Ну, а в широком смысле речь идет о создании материалов, которые позволят полностью изменить облик нашего мира.

Видео о хамелеонах:

Как меняет цвет хамелеон?

Наверное, каждый когда-либо слышал о хамелеоне, и не раз задумывался, как меняет цвет хамелеон. Хамелеоны - это очень удивительные животные, чьи корни введут далеко в древность. Первые хамелеоны обитали 100 млн. лет тому назад, в тоже время, что и динозавры.

Как хамелеон меняет цвет

Наибольшую известность хамелеоны приобрели за счет своей способности менять цвет кожи. Но не многие знают, как происходит этот процесс. Изменение окраски хамелеона связано со строением его кожных покровов. В более глубоком наружном волокнистом слое кожи находятся особенные разветвлённые клетки, которые называются хроматофорами. Хроматофоры - светоотражающие клетки, которые присутствуют у рептилий, рыб, земноводных, головоногих, которые содержат зёрна пигментов разных цветов:

• черный
• красный
• желтый
• темно-коричневый

При сокращении отростков этих клеток, зёрна пигментов распределяются центре этих самых клеток, и при этом кожа хамелеона приобретает беловатый, а то и жёлтый окрас. Если сосредоточивается тёмный пигмент в наружном слое, то кожа приобретает тёмную окраску. А сочетание пигментов приводит к появлению всевозможных цветовых оттенков. Например, зелёная окраска появляется при преломлении лучей света в поверхностных слоях кожи, содержащими кристаллы гуанина. Окраска хамелеона может быстро изменяться. От светлой, через жёлтую или зелёную до пурпурной, затем полностью до чёрной и тёмно-коричневой. Изменения окраски происходят не только на всём теле хамелеона, но и на отдельных участках, которые сопровождаются появлением или исчезновением разного рода полос, пятен разной окраски.

Почему хамелеон меняет цвет

Почему хамелеон меняет цвет? Изменения окраски тела хамелеона происходит как под действием внешних раздражителей - температуры, влажности и света, так и в результате жажды, голода, раздражения, испуга и т. д. Чаще всего окраска хамелеона гармонирует с окружающим фоном, местностью, в которой он находится, тем самым маскируя животное. Также хамелеон использует изменения своей окраски для коммуникации с другими хамелеонами. Для более наглядного представления о смене окраски хамелеона, можно самому посмотреть, как хамелеон меняет цвет, видео этого действа выложено в интернете в свободном доступе.

Дикая природа показала, что выжить в ее условиях может только сильнейший представитель вида, никаких социальных гарантий или помощи от государства для животных нет. Но в их запасе были миллионы лет, чтобы приспособиться к окружающей среде и удивлять людей вопросом, почему хамелеон меняет цвет? И это лишь один из примеров эволюционных изменений, которые помогают конкурировать с другими видами.

Когда хамелеон изменяет окраску?

Из мультиков и юмористических передач мы прекрасно знаем, что хамелеон может мимикрировать под любую поверхность. Шахматная доска? Без проблем. Замысловатый узор на ковре? Что может быть проще. А теперь свыкнитесь с мыслью, что хамелеон чисто физически не способен подстраиваться под окружающую среду, не доступна мимикрия этому животному. Все изменения окраски:

• Связаны с показателями температуры окружающей среды.
• Объясняются изменением уровня влажности.
• Могут быть вызваны продолжительной голодовкой или травмой глаз животного.
• Количество поступающего солнечного света тоже оказывает свое влияние.
• Что уж говорить об эмоциональном состоянии хамелеона.
• Особенно когда речь идет о страхе или инстинкте размножения.

Любое изменение расцветки кожи животного связано с происходящими в окружающей среде изменениями . Это действительно ответная реакция и попытка подстроиться под новые условия, но ни о каком копировании фона и речи не идет.

Как устроена кожа хамелеона?

Кожа ящерицы имеет сложное строение:

1. Сама по себе она прозрачна, не окрашена какими-то пигментами.
2. Это не мешает ей содержать в своей толще специальные клетки - хроматофоры .
3. В этих образованиях располагаются гранулы пигмента, которые и формируют цвет рептилии.
4. К каждой клетке со стороны головного мозга подходит нервное волокно, которое влияет на ее активность.

Процесс изменения окраски не так уж сложен:

• Под действием нервных импульсов клетки либо суживаются, и весь пигмент скапливается в центре. Либо расширяются, обеспечивая более равномерное распределение гранул по цитоплазме.
• Концентрация красящего вещества в одной точке приводит к тому, что цвет кожи хамелеона становится более насыщенным. Размешивание по всей клетке дает противоположный эффект.
• Кроме того, изменяется положение самих клеток в коже рептилии, происходит их миграция. Благодаря этому синее пятно с лапки может «перекочевать» на спину хамелеона.
• Недавно в коже животных были обнаружены иридофоры - специфические кристаллы, способные искривлять и даже отражать свет.

Результаты экспериментов

Ученые на 100% уверены в том, что смена окраски завязана на зрительном аппарате рептилии , это уже было доказано в ходе экспериментов. Особи с поврежденными глазами теряют возможность менять цвет.

Если повреждение локализовано на одной стороне, возможность тоже утрачивается только на одной половине тела. Каким образом это связано? Может быть, рептилия неосознанно обрабатывает при помощи зрительного анализатора световые волны и отдает команды к клеткам об изменении конфигурации. А может быть, процесс подчиняется воле и проходит относительно осознанно.

Так уж вышло, что хамелеоны оказались не самыми разговорчивыми подопытными, и объяснять что-то ученым не сочли нужным. Может и не самое разумное решение, учитывая, что эксперименты напрямую связаны с лишением зрения. Остается лишь восхищаться их умением менять свою окраску.

Да, они не единственный вид, способный на такие трюки. Но в массовой культуре любые изменения цвета ассоциируются именно с этими ящерицами. Возможно, в дальнейшем мы получим больше информации касательно того, каким образом у хамелеонов выходит преломлять световые волны и использовать их себе на пользу.

Как изменяется окраска хамелеона?

В стереотипных ситуациях окраска животных изменяется примерно одинаково:

Животное не способно вступать в поединки со своими естественными врагами, так что приходится использовать окраску своей кожи как своеобразное оружие в борьбе за выживание .

Если говорить о мимикрии, она характерна многим насекомым. Выйдя летом на улицу в крупном городе, вы сможете заметить комаров какой-то «неправильной» окраски.

Но еще большим открытием станут бабочки, с кирпичным узором на крыльях . Это простейший пример эволюции и развития, когда всего за пару поколений насекомое приобретает полезное качество, помогающее выжить в условиях изменившейся среды.

Почему рептилия меняет свой цвет?

Хамелеон изменяет свою окраску:

• Потому что произошли перемены в окружающей среде.
• Стало солнечней или темней, повысилась или понизилась температура.
• В связи с ощущением голода или насыщенности.
• Из-за эмоциональных переживаний, особо легко заметить агрессию и страх.
• Даже смена дня и ночи способна окрасить ящерицу в другой цвет.
• О сезоне брачных игр можно и не упоминать, в это время самцы особенно яро упражняются в выведении на своей коже различных узоров.

Рептилия может пытаться скрыться от хищников за счет изменений внешнего вида , но она не пытается подражать фону. Для этого нужна более сложная структура кожи и нервной системы.

Направляясь со своими детьми в террариум, лучше заранее почитать несколько энциклопедий. А то вопросы от ребенка в духе «почему хамелеон меняет цвет?» могут заставить впасть в ступор.

Видео о меняющем цвет хамелеоне

В этом видео доктор биологии Альфред Уайт расскажет, как почему и как именно хамелеоны меняют цвет, продемонстрирует эту способность на камеру: