Всем известно, что луч света, пройдя через стеклянную призму, дает своего рода радугу. Радужные переливы могут возникнуть, даже если луч попадает в обыкновенную лужу на шоссе. Радуга – это ряд плавно переходящих друг в друга цветовых полос с красной у одного края и фиолетовой у другого.
Ощущение цвета рождается, когда световые волны попадают на сетчатку глаза. Не вдаваясь в подробности природы цветового восприятия, скажем только, что каждому цвету соответствует световая волна определенной длины. Совокупность световых волн, составляющих спектр, дает белый свет (например, свет солнца). Падая на предмет, световые волны либо поглощаются им, либо отражаются, либо часть их поглощается, а часть отражается. Если предмет поглощает все волны, он выглядит черным; если отражает – белым; если поглощает все волны, кроме красной, которую отражает, – красным; если поглощает все волны, кроме синей, которую отражает, – синим; если предмет отражает волны двух разных частот, его окраска представляет сочетание цветов, обусловленных отраженными волнами. Конечно, весь этот процесс гораздо сложнее, но суть его именно такова.
Для натуралиста важен не только цвет; окраска насекомого определяется расположением цветовых пятен, или рисунком. В мире насекомых мы встречаем и тускло-коричневых, почти бесцветных, и великолепно окрашенных, а иногда и таких, которые напоминают прекрасные драгоценные камни с золотыми и серебряными блестками, да еще покрытые тончайшей, изящнейшей гравировкой. Как объяснить такое разнообразие?
Поскольку цвет – это результат поглощения или отражения волн различной длины, окраска насекомых может зависеть либо от их структурных особенностей, либо от веществ, имеющихся в их покровах, – от того, поглощают они или отражают волны падающего на них света. Соответственно окраску насекомых можно подразделить на структурную и пигментную. Например, зеленая окраска многих гусениц и саранчовых обусловлена главным образом тем, что в листьях, которыми они питаются, содержится зеленое красящее вещество – хлорофилл, который слегка окрашивает кровь насекомых и просвечивает через их наружные покровы. Насекомые, питающиеся кровью высших животных, приобретают красную окраску за счет поглощенного гемоглобина. Такие красящие вещества известны как пигменты. Насекомое берет их непосредственно из нищи, либо вырабатывает из полученных с пищей веществ, либо они являются продуктами выделения. Коричневая и черная окраска насекомых обусловлена побочными продуктами обмена веществ – азотистыми веществами меланинами, которые рассеяны во внешнем слое кутикулы.
Помимо хлорофилла, в листьях есть и другие пигменты – каротин и ксантофилл; именно они дают осенним листьям такую красивую окраску. За счет этих пигментов, полученных из растительной пищи, насекомые приобретают красные и желтые цвета. Встречаются каротин и ксантофилл в кутикуле и гиподерме. Интересно отметить, что насекомые, поедающие листоеда картофельного, приобретают желтый цвет от съеденных жуков, которые в свою очередь получают его из листьев картофеля.
Вещество антоциан, которому некоторые цветы, плоды, листья и стебли обязаны красной и пурпурной окраской, дает красные, пурпурные и, возможно, синие цвета и многим насекомым. О синих цветах приходится говорить с большей осторожностью, так как мы еще очень мало знаем о синих пигментах у насекомых. Впрочем, и встречаются они редко. Синие, фиолетовые и зеленые цвета у насекомых, как правило, являются структурными. Розовые, пурпурные и зеленые цвета у некоторых видов насекомых зависят от наличия определенных веществ. Красный и желтый пигменты являются экскреторными продуктами, производными мочевой кислоты. Тускло-желтые и коричневые цвета часто обусловливаются содержащимся в листьях танином.
Радужная окраска крыла мухи и мыльного пузыря определяется одним и тем же явлением. Но в отличие от мыльного пузыря крыло мухи состоит из двух тонких, прозрачных, слегка разделенных мембран, или пластинок, и поэтому окраска крыла мухи зависит от расстояния между ними. Она объясняется интерференцией. Переливающаяся окраска крыла дневной бабочки объясняется дифракцией света на мелких параллельных желобках, или бороздках, рядком расположенных на чешуйках крыльев. Эти желобки, которые можно увидеть, рассмотрев чешуйку под микроскопом, разбивают свет на составляющие его части – почти так же, как призма расщепляет свет, образуя спектр. Какой получится цвет, это зависит от расстояния между бороздками. Однако яркие, великолепные цвета различных тропических дневных бабочек обусловлены тем, что чешуйки и окрашены, и покрыты бороздками.
Иногда чешуйки бабочек имеют смешанные цвета: дело тут не только в поверхностной окраске, но и в расслоении чешуек и частичном наложении двух или более чешуек одна на другую.
Чтобы представить себе, как получаются некоторые цвета при отражении света, поместите крыло яркосиней бабочки на предметный столик микроскопа, затенив его так, чтобы оно было видно только в проходящем свете (от зеркала микроскопа). Синий цвет пропадает. Причина этого явления заключается в том, что свет, проходя непосредственно через чешуйки, не преломляется и мы видим только цвета, образованные пигментом.
Если вы снова рассмотрите чешуйки под микроскопом, они окажутся коричневыми в лучах проходящего света и фиолетовыми – в лучах отраженного. Для невооруженного глаза цвет крыла либо коричневый, либо фиолетовый в зависимости от того, как отражается свет – от пигмента или от поверхности чешуек, покрытой узкими бороздками.
Переливающиеся синие и зеленые цвета и радужность у некоторых жуков в какой-то мере обусловлены тем, что бороздки, или углубления, преломляют свет. Их можно увидеть с помощью увеличительного стекла или микроскопа. Однако сами по себе бороздки не создают никакого цвета; только когда они сочетаются с отражающей или преломляющей поверхностью и пигментным слоем, возникает радужность. Причина металлического блеска многих насекомых почти та же, что и золота, серебра или меди, которые светонепроницаемы и практически отражают весь падающий на них свет. Отсюда и характерный металлический блеск. Но дело не только в этом. В непрозрачную поверхность названных металлов проникает лишь небольшая часть световой волны. Однако волны разной длины проникают на разную глубину, поэтому не все цвета воспринимаются одинаково свободно. В результате проходящий свет дает основной тон, а отраженный дополняет его. У золота отраженный свет – желтый, проходящий – синий. Зеленоватый блеск некоторых жуков-скакунов и жуков-златок имеет такое же происхождение. Все это довольно сложно. Серебристо-белый цвет некоторых насекомых объясняется полным отражением света. Свет могут отражать чешуйки, наполненные воздухом мешочки или трахеи и пузырьки воздуха, соединенные с волосками тела; многие водные насекомые, например жукиплавунцы, уносят эти воздушные пузырьки под воду.
Приключение 24
В предыдущем приключении мы установили, что окраска насекомых нередко зависит от того, чем они питаются. Другими словами, их цвет непосредственно зависит от цвета пигментов, получаемых с пищей или образующихся из нее в результате химических процессов. Новое «меню» часто изменяет цвет личинок, а это (при прочих равных условиях) может повлиять даже на цвет взрослой особи. Гусеницы, вылупившиеся из одной кладки яиц, если их разделить и кормить разной пищей, могут приобрести разную окраску. Эта область почти не исследована, и перед вами здесь открывается широкое поле деятельности. Однако для успеха опытов необходима полная уверенность, что изменения в цвете – следствие изменений именно в пище: быстрые изменения в цвете, обусловленные развитием и накоплением пигментов в гиподерме или кутикуле, часто сопровождают и линьку. После линьки насекомое, как правило, имеет светлую окраску, но за очень короткое время формируется цвет, отличающийся от цвета в предшествующем возрасте. По мере того как насекомое развивается до половозрелого состояния, цвет также постепенно изменяется. Часто бывает, что насекомое, уже появившись из куколки, еще некоторое время не приобретает своего нормального цвета. Многие насекомые, развивающиеся в совершенно одинаковых условиях, различаются по окраске. Например, гусеницы одной и той же яйцекладки могут иметь различия в окраске, даже если они питаются на одном растении. Найдите гнездо американской белой бабочки, и вы увидите, что ее гусеницы сильно различаются по окраске. На окраску или рисунок насекомого часто влияют внешние факторы – температура, влажность, свет. Например, количество пигмента, откладывающегося в
