来源: 数字北京科学中心
审核专家:李维阳 知名科普作家
凭借斑斓的色彩和翩翩舞姿,自古以来,蝴蝶就是文人墨客笔下的宠儿。蝴蝶属于鳞翅目,在分类学上可以被称为“蝴蝶”的鳞翅目昆虫大约有一万八千多种。
![各种美丽的蝴蝶(凤蝶)来源丨维基百科](http://n.sinaimg.cn/tech/crawl/448/w550h698/20211027/0293-8f14d951b48ab0e350f5e00dc12c4d82.jpg)
鳞翅目的“鳞翅”,顾名思义就是在翅膀上有无数微小的鳞片。我们看到的五颜六色的蝴蝶翅膀以及上面的图案就是由这些微小的鳞片排列而成的。
![放大的蝴蝶翅膀,可以看到上面细小的鳞片](http://n.sinaimg.cn/tech/crawl/255/w550h505/20211027/02cd-83466ba4a1fc0d85c1801222fc4bb16d.jpg)
在人们的印象中,蝴蝶都有着美丽的翅膀。然而在中、南美洲生活着一些与众不同的蝴蝶,它们褪去华丽的外衣,透明的翅膀和周围环境融为一体,远远看上去像“隐身”了一样。
在众多拥有透明翅膀的蝴蝶中,有一种蝴蝶可以说非常典型,它就是玻璃翼蝶。
拥有“玻璃”翅膀的蝴蝶
玻璃翼蝶(Greta morgane oto或Greta oto),中文正式名为宽纹黑脉绡蝶,属凤蝶总科下的蛱蝶科,绡蝶族(Ithomiini),黑脉绡蝶属。因翅膀透明如同玻璃一般而得名。有趣的是,尽管被叫作“玻璃翼蝶”,但它们的翅膀边缘并不透明,一般多为深棕色,红色或橙色以及黑色。
![玻璃翼蝶](http://n.sinaimg.cn/tech/crawl/162/w550h412/20211027/8687-0dfff43be8b432c0491c2736d40998e6.jpg)
玻璃翼蝶体形较小,翅展一般约为5.6到6.1厘米,主要生活在中南美洲的墨西哥、巴拿马和哥伦比亚一带。玻璃翼蝶会进行迁徙,它们迁徙的距离很远,所以有时候也可以在更北部的佛罗里达看到它们的踪影。
我们常见的蝴蝶的翅膀上附有许多细小的鳞片和鳞毛,而绡蝶族中的许多种类,翅膀上都具有没有鳞片覆盖的区域,翅脉间大多也是没有颜色的薄膜组织。
![透明翅膀的玻璃翼蝶](http://n.sinaimg.cn/tech/crawl/287/w550h537/20211027/0944-1d19879317e44401ab49dbc04620902a.jpg)
大面积的透明翅膀加上细小纤瘦的身体,让玻璃翼蝶在密林中飞行的时候仿佛像一个幻影,难以被其他生物发现。它们就是靠着这种天然的伪装术,让敌人看不清它们到底在哪,赤裸裸地在光天化日之下逃避敌人双眼的。
![玻璃翼蝶的幼虫会选择取食有毒的茄科植物](http://n.sinaimg.cn/tech/crawl/163/w550h413/20211027/564c-a76a6925802c0504cac7ba45c40108fc.jpg)
其实,当玻璃翼蝶的幼虫羽化成蝶时,翅膀上的透明部分是有少量鳞片的。但在之后逐渐干燥的过程中,这些鳞片会慢慢脱落,最后变成仅有薄薄一层,如玻璃般的透明翅膀。
透明翅膀的秘密是什么?
其实人们看到玻璃翼蝶的时候都很好奇为什么它们的翅膀如此特殊,于是就有了很多天马行空的想象,例如关于透明翅膀蝴蝶的美丽传说。
相传很久以前,在一座山谷中生活着一群可以看懂彼此内心的透明翅膀的蝴蝶。后来一位魔法师路过,告诉它们不懂隐藏自己的内心是会吃亏的,并给这些蝴蝶喝下了药水,之后蝴蝶的翅膀就不再是完全透明的了。
![玻璃翼蝶的成虫会取食马缨丹属植物的花蜜](http://n.sinaimg.cn/tech/crawl/163/w550h413/20211027/d67b-ebf538db2776663ab637c7938c613ee9.jpg)
当然传说只是传说,多年来,科学家一直试图解开玻璃翼蝶透明翅膀的秘密,美国芝加哥大学海洋生物学实验室的演化与发育生物学家Nipam Patel就是其中之一。
今年发表在《实验生物学杂志》的一项研究中,Nipam Patel和他的研究团队,通过饲养玻璃翼蝶,并追踪记录翅膀的完整发育过程,发现了透明翅膀的秘密。
Nipam Patel的研究团队发现,玻璃翼蝶翅膀的鳞片不仅更少,而且它们还能将鳞片转化为刚毛,从而让光线更容易穿透翅膀。
![玻璃翼蝶翅膀上透明部分(白色部分)的鳞片细软 其他区域(深色部分)的鳞片则更宽](http://n.sinaimg.cn/tech/crawl/91/w550h341/20211027/4c7a-37aebd8a1f10ea4059ff12aa08ec20c3.jpg)
通过显微镜进一步观察,这些刚毛之间存在着许多小突起,它们被称为“纳米柱”,这些纳米柱上还附着了一层蜡。这些纳米柱和蜡也是让玻璃翼蝶翅膀“隐身”的好帮手。
纳米柱使翅膀的表面粗糙,让光线向四面八方反射,形成漫反射,降低反光;而纳米柱上的蜡,因为密度大于空气,能够减缓光穿透翅膀的速度,速度的降低又降低了眩光,也一定程度上减少了反光。这种纳米柱就如同一层保护膜,把玻璃翼蝶的翅膀保护起来,也就解释了为什么玻璃翼蝶的翅膀是透明的。
![玻璃翼蝶翅膀的显微结构](http://n.sinaimg.cn/tech/crawl/257/w550h507/20211027/8f69-91eb89a79afe8851ebe622e77e299dc0.jpg)
玻璃翼蝶的透明翅膀,不仅保护了自己,也给人类科研带来启发。
现在,很多飞机的机翼上也采用了类似的特殊纳米结构。这种结构在明亮的阳光照射下能有效地防止眩光。光线照射到机翼上的纳米结构阵列上时,光线不会被阵列反射,而是直接穿过。这与玻璃翼蝶的透明翅膀原理几乎一致。
早在几百万年前,玻璃翼蝶就已经进化成为“隐身”高手,如果我们对玻璃翼蝶了解更多一点,或许就能从中找到如何创造新型纳米结构的启发。
![玻璃翼蝶](http://n.sinaimg.cn/tech/crawl/175/w550h425/20211027/91f1-f62a78c1299bf2e6eaac06b581fea91d.jpg)
我们不妨发挥自己的想象力去大胆想象一下,玻璃翼蝶的这种特殊的抗反射特性,是否能应用到我们的日常生活中,比如研制特殊的反射眼镜。我们在灯光下看手机时,屏幕特别容易反光,如果把玻璃翼蝶翅膀的不完全反射光线的特点,应用到屏幕上,会怎么样呢?
也许在不久的将来,科学家还能解开玻璃翼蝶更多的秘密,能够把它们的特点,应用于我们的日常生活。
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