Меняет окрас для маскировки. Это не совсем так. Если посадить хамелеона на землю, он не станет в эту же секунду (да и в последующую тоже) таким же черным, как земля, а на белоснежной простыне он не станет белым. Хамелеоны меняют цвет кожи под действием физиологических (освещение, голод, болезнь, температура воздуха и прочие) и эмоционально-волевых факторов . Изменение окраса возможно только при целостности головного мозга и глазного аппарата. Может меняться как окрас всего тела, так и отдельных его участков, изменение может проходить пятнами или полосами. То же касается и насыщенности цвета.

Каков же механизм изменения цвета кожи у хамелеонов? У этих животных в волокнистом и более глубоком кожных покровах имеются разветвленные клетки - хроматофоры, которые содержат в себе различные типы пигментов (окрашенные вещества) в виде зерен. Зерна не имеют постоянного места и могут свободно перемещаться по хроматофору, в частности они могут быть сосредоточены в центре клетки или располагаться на ее концах. Кроме того, количество пигментов в хроматофорах не одинаково: в одних больше, в других меньше. Также зерна могут перемещаться вверх-вниз. Кроме того, и сами хроматофоры могут подниматься к поверхности кожи и делать ее окрас более интенсивным или, наоборот, удаляться от поверхности и делать цвет более бледным.

Пантеровый хамелеон (Furcifer pardalis)

Главный механизм, приводящий в движение пигменты в хроматофорах, - это нервная система. От центральной нервной системы к каждому хроматофору идет нерв, который передает те или иные сигналы, заставляя пигменты и хроматофоры двигаться. Важную роль в изменении цвета кожи играют глаза. Ученые установили, что без глаз хамелеоны теряют способность изменять цвет кожи . Поэтому они предположили, что свет - главный раздражитель, который через глаза подает сигналы нервной системе хамелеона. Также на основании экспериментов специалисты предположили, что в центральной нервной системе имеются два центра, ответственные за изменение окраса: волевой и автоматический.

Несколько примеров:

Концентрация зерен в центре хроматофора в результате сокращения его отростков делает кожу светлой (белой, желтой, бело-желтой),
- темный пигмент, сосредоточенный в отростках хроматофора, придает темный до черного окрас,
- зеленый окрас - результат преломления солнечных лучей в клетках поверхностного слоя кожи, богатого гуанидинами,
- удаление глазного нерва, например, из левого глаза делает всю левую половину тела хамелеона белой,
- во время брачного периода хамелеоны за доли секунд способны изменить свою окраску и насыщенность цвета,
- при анестезии кожа хамелеонов темнее до черного, а при болезни или смерти - светлеет до почти белой.

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:

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.

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.

10 декабря 2016 в 17:27

Физика в мире животных: хамелеоны и их цвет

• Научно-популярное ,
• Экология

Источник: National Georaphic

Хамелеоны - очень необычные животные. Их отличает и способ питания, и система зрения, и возможность изменять цвет тела в зависимости от различных факторов. Раньше ученые считали, что хамелеон выработал способ маскироваться под окружающую среду, защищаясь от хищников. На самом деле, цвет кожи хамелеон меняет в зависимости от температуры воздуха, освещенности, настроения и протекающих в организме физиологических процессов (например, беременность самки).

Каким образом животное меняет цвет кожи? Ученые уже довольно давно выяснили, что причина - в пигментных клетках, которые называются хроматофоры. Эти клетки переводятся с греческого как «краску несущие». Принцип их работы довольно сложен. Каждая такая клетка содержит в цитоплазме пигменты, которые и позволяют коже животного менять свой цвет. Главные пигментные клетки хамелеонов - меланоциты и меланофоры, которые содержат в специфических органеллах (меланосомах) разные модификации меланина. Затем идут ксантофоры, которые содержат каротиноиды, флавины и птеридины, содержащие пигменты цветовой гаммы от желтого до красного.

Эти пигменты размещаются в других органеллах, получивших название птериносомы. Находятся они и в свободном состоянии, в виде капель, размещаясь в цитоплазме. Есть еще иридоциты или гуанофоры, которые содержат кристаллы гуанидина. Эти кристаллы обеспечивают серебристую или золотистую окраску. Под давлением и воздействием химических соединений кристаллы могут изменять местоположение . При увеличении между ними расстояния изменяется и спектр отражаемого кожей цвета. Чем выше зазор, тем выше смещение от синей части спектра к зеленой и затем - к красной.

Как это работает?

Хроматофоры в большинстве своем находятся наиболее глубоком и волокнистом слое кожи животного. Эти клетки содержат зерна пигмента, как и говорилось выше. Причем в некоторых хроматофорах пигментных зерен больше, чем в остальных. Значение имеет еще и расположение пигмента в такой клетке. Он может быть равномерно распределен по клетке, может находиться в ее разветвлениях или прямо в центре. Особенностью хроматофор является то, что пигментные зерна могут перемещаться по такой клетке.

Источник: National Georaphic

Если отростки хроматофоров сокращаются, пигментные зерна начинают концентрироваться в центре клеток. В этом случае кожа хамелеона выглядит беловатой или даже желтой. Если хроматофоры распределяются по ответвлениям хроматофора, кожа приобретает темную, иногда черную окраску. Оттенки окраски кожи хамелеона обуславливаются смешением пигментов обоих слоев. Зеленые тона, характерные для животного, возникают при преломлении солнечных лучей в поверхностном слое. Здесь распределены кристаллы гуанидина, которые и преломляют лучи. В результате хамелеон может довольно быстро изменять свой окрас, сменяя оттенки от беловатого до оранжевого. Интересно то, что изменения могут захватывать лишь часть тела хамелеона, а могут затронуть все его тело, от морды до кончика хвоста. Хроматофоры, кроме прочих возможностей, «умеют» изменять глубину залегания в коже. Чем выше глубина размещения хроматофора, тем бледнее кожа. Чем ярче - тем она более контрастна.

Почему хамелеон меняет свой цвет

На это влияют многие факторы. Их ученые разделяют на две группы. Первая группа - чисто физиологические факторы, это температура окружающей среды, освещение, влажность, голод, обезвоживание, боль. Вторая группа - факторы «эмоциональные». Сюда входят страх, удовольствие, раздражение и все прочее. Во период брачных игр хамелеоны-самцы реагируют друг на друга, изменяя цвета на более яркие при приближении соперника. Самки тоже реагируют, причем беременная самка имеет иную расцветку, чем обычная самка.

Выше уже говорилось, что маскировка - вовсе не приоритет для хамелеона. Но так уж получилось, что хамелеон принимает окраску того места, по которому ползет. Не всегда так получается, но зачастую происходит именно так. И если повредить зрительный нерв животного, оно потеряет способность изменить цвет. Ученые за много лет провели множество экспериментов с хамелеонами. Проведено большое количество наблюдений. Среди них наиболее интересными являются следующие:

• Хамелеон с поврежденным зрительным нервом теряет способность изменять свой цвет. Если нерв поврежден у одного из глаз, то кожа на соответствующей стороне тела животного светлеет;
• Если раздражать спинной мозг хамелеона током, тело светлеет, если удалить спинной мозг, кожа потемнеет;
• Если хамелеона усыпить при помощи эфира, животное светлеет, если ту же операцию провести при помощи хлороформа - тело животного темнеет;
• Если раздражать центральный зрительный нерв током, то тело хамелеона темнеет.

Ученые, изучающие хамелеонов, предположили, что управление цветом кожи хамелеона производится при помощи двух типов центров в центральной нервной системе хамелеона. Первый тип можно назвать «волевым», второй - чисто автоматический. Второй тип центров поддерживают цветоизменяющую систему в определенном тонусе. На эти центры оказывают влияние «волевые» центры, которые подавляют действие автоматических центров. Первые вызывают потемнение, вторые - просветление кожи.