大自然呈现出的色彩美妙绝伦,
几个世纪以来,
人们一直试图捕捉这些自然色彩,
来点缀装饰、生活与信仰。
窗台、公园、林地、城郊…..
都为我们探索自然色彩提供了机会,
更重要的是,
这些绿色空间对我们的健康、幸福也有益处。
那么大自然是如何创造出如此神奇的现象,
我们人类又是如何试图复制这种美呢?
今天,就来和熊猫君
一起参加这场视觉色彩盛宴叭~
?CharlesBailey,bigfatbambini
相信大家都或多或少地熟悉这样一个事实:
一般来说,
物体之所以在我们看来是有颜色的,
主要是因为它们吸收了白光中的某些元素,
反射了其余部分。
因此,朱砂之所以是红色的,
是因为它吸收了入射光中除红色以外的所有成分,
并将红色反射,
这种选择性吸收的能力是朱砂的一个特质。
实际上,几乎所有的物体
都或多或少地进行选择性吸收,
但只有当吸收的是光谱的可见部分时,
我们才能确切地辨识出该物体是有色的。
?图片来源于网络
当这种有色体被用来为动物或植物
赋予牠们自身的颜色时,
它们在艺术上被称作染料;
但对生物学家来说,
这个术语仅代表植物或动物生产和储存色素的场所。
例如,玫瑰的颜色是由
存在于花瓣细胞中的红色色素产生的,
这种色素可以从这些细胞中提取出来。
?MartinHarvey/WWF
这是颜色产生的最简单的形式,
也是植物中较为常见的一种,
这样产生的颜色被称为色素色(Pigmentalcolours)。
自然界中一些较常见的色素分子包括
类胡萝卜素、叶绿素和花青素,
它们是产生各种色调的橙色、绿色和紫色的因素。
绿色常会与“生长”联系在一起,
想想每年春天树上冒出的绿芽,
常代表着生命新生,
这其实是叶绿素的杰作。
?GlobalWarmingImages/WWF
叶绿素是光合作用过程中的主要色素,
是植物将光能转化为化学能的必要条件,
然而叶绿素在光合作用中只能吸收红光和蓝光,
产生糖类,
而未被吸收的绿光则被反射,
令植物呈现绿色。
现在再想一下秋天美丽的落叶,
红色、橙色和*色的叶子从树枝上飘落,
这些颜色都是类胡萝卜素的杰作。
?OlaJennersten/WWF-Sweden
类胡萝卜素是光合作用中的次级色素,
能够吸收蓝光,光谱中从红到*的光就会被反射回来。
由于它吸收不同波长的能力较弱,
在能量转化方面远不如叶绿素有效,
通常只有当叶子的叶绿素储备被耗尽时,
它才会成为光合作用的主要色素。
我们再来想一下蓝莓或黑莓中
明亮的蓝色和紫罗兰色是从哪里来的?
紫色系通常在自然界中被认为是花青素的结果,
花青素被认为可以对抗活性氧,
这种化学活性化合物与细胞死亡和DNA损伤有关,
会导致衰老加速和癌症等疾病。
?HartmutJungius/WWF
虽然植物的绝大多数颜色
都是用这种简单的方法产生的,
但我们也能在大自然中发现颜色产生的另一种迹象,
这种迹象在鸟类和蝴蝶身上最为明显。
像是蜂鸟的华丽色彩,
会随着牠的每个动作而发生变化,
这并不是羽毛上的色素染色产生的,
原理其实与许多宝石近似,
即是通过充分显现的各种外部条件所决定的光学效应,
甚至有些蜂鸟就是以宝石的名字命名的哦~
?CatherineDesRochers
动物身上许多亮丽的色彩也都是类似的光学效应,
但由于这些色彩是由有色部分的特殊结构所产生的,
因此也更常被称为结构色(Structuralcolours)。
一些典型的示例像是大家熟悉的孔雀,
如果将孔雀的羽毛举在窗前,
手和视线保持水平高度,
然后缓慢转动手腕,
会发现羽毛呈现的颜色出现了周期变化。
?OlaJennersten/WWF-Sweden
是因为在这种情况下,
颜色会随着反射光的入射角度变化而变化。
如果将羽毛举起来对着光线,
那么它的颜色便会消失,
取而代之的是暗棕色或黑色。
在结构色中,
白色或许是最容易理解的例子;
除极少数情况外,
白色也总是结构色。
像是北极熊的“白色外衣”就是这样的一个原理:
即无色固体微粒之间
插入大量气泡或其他气体所产生的光的全反射。
所以北极熊看起来是白色的,
其实牠们的皮肤是黑色的。
?WWF-US/ElisabethKruger
此外,过去在对鸟类结构色的研究中发现,
某些结构色在反射光下是没有明显变化的,
因此很难与色素色区分开来,
可被归类为客观结构色(ObjectiveStructuralcolours);
同样,根据被观察的角度而变化的情况
可被归类为主观结构色(SubjectiveStructuralcolours)。
在客观结构色方面,
绿色和蓝色是最好的例子。
绿色通常是在*色色素和结构变化的共同作用下产生的,
因此绿色羽毛在透射光下通常呈现淡*色;
蓝色也似乎总是与组织中存在的深色色素有关,
在鸟类中大多是这样,
在昆虫中可能也是相同原理。
?WWF-Sweden/GermundSellgren
正如我们所看到的,
生物体的一些最为美丽的颜色是光学效果,
或者是由一种色素和某种结构结合而产生的。
但绝大多数植物和许多动物的颜色都仅仅来源于色素,
这也与我们的日常生活息息相关。
虽然艺术家和从事染料产业的人
最熟悉的染料或着色物质
大多为人造有机物和金属无机化合物,
但天然有机染料长期以来同样备受