Хроматофоры – секрет изменения цвета. Как меняет цвет хамелеон? Хамелеон меняет цвет в зависимости

В исследовании приняли участие самцы мадагаскарского пантерного хамелеона (Furcifer pardalis), которые умеют менять окраску с сине-зеленой до ярко-красной и обратно за несколько минут. Известно, что смена окраски связана с работой особых клеток кожи — хроматофоров, перераспределяющих пигменты четырех цветов. Пигменты отражают видимый свет в узком спектральном диапазоне, однако теперь ученые выяснили, что для хамелеонов куда важнее являются иридофоры — клетки, которые не поглощают свет, а отражают его.

Кожу хамелеонов тщательно изучили с помощью электронного микроскопа и обнаружили в ней два слоя иридофор, причем в верхнем слое содержатся нанокристаллы гуанина, организованные в виде четко структурированной решетки. Шаг решетки (расстояние между кристаллами) играет ключевую роль в смене окраски — при его увеличении максимум длин волн отражаемого света смещается в длинноволновую (красную) область, а при уменьшении — в коротковолновую (синюю) область. Изменяя шаг решетки путем растягивания или сокращения слоя иридофоров, хамелеоны подстраивают цвет под окружающую обстановку.

У хамелеонов есть также и второй, более глубоко расположенный слой иридофоров, с большим шагом решетки из нанокристаллов. Максимум отражения этого слоя находится в инфракрасной области спектра. Предположительно, этот слой у хамелеонов является важным механизмом защиты от перегрева в жарких условиях. Ученые предполагают, что подобный механизм можно использовать и при создании новых искусственных материалов, способных изменять цвет.

Вопреки легендам хамелеон не маскируется под окружающую среду сменой окраски. Они меняют цвет в зависимости от температуры, света и настроения. Это уникальная способность организма, которой обладают далеко не многие пресмыкающиеся, насекомые и рыбы.

Заметили эту особенность давно, еще в древности, но прошло много веков, пока поняли, как это происходит. Разгадать, почему хамелеон меняет свой цвет, помогли исследования ученых (П. Бэр, Брюкке, Крукенберг). Под микроскопом им удалось выяснить природу такого явления..

Итак благодаря чему же хамелеону удается так быстро изменять свой цветовой рисунок? В чем скрывается этот секрет?

Чтобы не уходить глубоко в описание клеточной физиологии, коротко опишем сам процесс работы этих клеток. Хроматофоры находятся в наружном - волокнистом и более глубоком слое кожи хамелеона, они представляют собой разветвленные клетки с находящимися в них зернами темно-коричневого, черного, красноватого и желтого пигмента.

В одних хроматофорах таких зерен много, а в других - мало. В тех местах, где таких клеток больше, окраска более яркая, ну и соответственно наоборот. Но дело не только в количестве пигмента. Важно еще, как он расположен в клетке! Пигмент может быть разбросан по всему хроматофору, находиться во всех его разветвлениях, а может быть собран в одну кучку в середине клетки. Пигментные зерна не прикреплены к постоянному месту, они могут перемещаться по хроматофору.

Все вышеописанные изменения цветового окраса происходят под действием факторов и раздражителей, которые можно разбить на две основные группы: физиологические факторы (температура, освещение, влажность, голод, обезвоживание, болевые) и эмоциональные раздражители (испуг или агрессия при встрече самца или самки хамелеона или другого животного).

Ярким примером этих процессов могут послужить быстрые изменения окраски у самцов хамелеонов в период размножения и во время драк, когда они стараются повернуться друг к другу ярко окрашенными боками тела. Как бы демонстрируя свое превосходство над соперником.

Хочу отметить особое влияние света на маскировочную систему «маскировки» хамелеона. Ученые установили, что существует тесная взаимосвязь между зрением хамелеона и его способностью к смене окраски. Зрительная система - именно здесь завязывается сигнальная цепь передающая команды клеткам. В ходе исследований было выявлено, что способность изменять цвет теряется при повреждении у него зрительного нерва. Значит, свет через глаза действует на нервную систему и только через нее уже на хроматофоры. От мозга к хроматофорам идут нервы. Именно по ним поступают команды к изменению формы и расположения хроматофор в слоях кожи.

В ходе исследований и экспериментов были выявлены следущие парадоксальные факты и закономерности:

• При раздражении путем зрительных впечатлений или при электрическом раздражении центрального отрезка зрительного нерва замечалось потемнение сначала некоторых частей, а потом всего тела.
• При удалении глазного аппарата - соответствующая половина тела хамелеона светлеет.
• Электрическое раздражение спинного мозга вызывает просветление, а его удаление - потемнение.
• При анестезировании эфиром, так же во время сна, и при умирании - животное светлеет, приобретая светлые нежные тона, а при анестезировании действием хлороформа - темнеет.

Чтобы объяснить эти порой противоположные данные, учеными была принята гипотеза, что в центральной нервной системе хамелеона залегают двоякого рода центры: волевые и автоматические.

Автоматические центры поддерживают известный тонус цветоизменяющей системы, а при раздражении вызывают просветление кожи, но эти центры стоят в зависимости от волевых центров, оказывающих на них подавляющее действие и, следовательно, при этом вызывающих обратный эффект, т. е. потемнение. Нервы, передающие команды от центральной нервной системы к хроматофорам, расположены вместе с двигательными нервами, и раздражение этих последних вызывает просветление кожи, тогда как ослабление периферических окончаний при отравлении их кураре - вызывает, наоборот, потемнение.

Таким образом, возбуждение автоматических центров и от них идущих нервов сопровождается у хамелеона просветлением, которое является результатом сократительной деятельности протоплазмы хроматофоров, ибо форма самой клетки при этом не изменяется. Произвольное изменение окраски возможно, конечно, при условии целости головного мозга и исчезает при удалении полушарий, мозжечка и др. частей. (П. Бэр, Брюкке, Крукенберг).

Вот такой непростой механизм обуславливает удивляющее нас всех цветовое поведение хамелеона! Как я говорил ранее, такой мимикрией обладают и другие представители живого мира – палочники, камбала, и др. Но вот другой интригующей особенностью этого пресмыкающегося которой нет ни у кого другого, является его язык, способный мгновенно настигнуть и захватить жертву хамелеона! Но об этом в следующий раз!

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.

Инструкция

Хамелеоны являются обитателями знойного континента под названием Африка. В настоящее время они распространены и в Южной Индии, и в Южной Европе, а также на Мадагаскаре, на Гавайях и на Шри-Ланке. Хамелеон – уникальная ! Мало того, что он обладает невероятной способностью менять цвет своей кожи, так еще и его глаза, покрытые сросшимися веками, живут своей собственной жизнью, поворачиваясь в разные стороны, независимо друг от друга. Кроме того эти ящерицы часами могут находиться на ветвях деревьев, ожидая свою жертву. Как только та или иная букашка попадает в поле видимости хамелеона, он тут же, не раздумывая, хватает ее своим длинным и липким языком.

Широкую известность этой рептилии ее уникальная способность чудодейственным способом изменять окраску своей кожи. Любопытно, что ящерица длиной до 30 см умеет искусно маскироваться, становясь то красной, то черной, то голубой, то желтой. Ученые, занимаясь исследованиями хамелеонов, пытались выяснить, как эти ящерицы меняют цвет своей кожи. Изначально предполагалось, что хамелеоны просто любят подстраиваться под окружающий их фон, считая это своим долгом. Это предположение оказалось неверным.

Согласно современным исследованиям, хамелеоны меняю цвет своей кожи в зависимости от своего состояния: на смену цвета может повлиять настроение животного, это могут быть реакции на страх или радость, это может зависеть и от температуры окружающего воздуха. Зоологи выяснили, что цвет своего тела меняет благодаря специальным клеткам – хроматофорам. Дело в том, что кожа этой ящерицы довольно прозрачна, поэтому и , содержащие пигменты разных цветов, хорошо прослеживаются.

Зерна хроматофоров содержат зерна сразу нескольких пигментов: красного, желтого, черного и темно-коричневого цветов. Если отрезки этих клеток начинают сокращаться, то происходит перераспределение пигментов, концентрация которых резко увеличивается. В этом случае кожа рептилии становится светлой (например, желтоватой или белой). Если же сокращается один из темных пигментов, то кожа хамелеона становится темной. Любопытно, что такое сокращение происходит на разных уровнях, что и позволяет приводить сочетания тех или иных пигментов к совершенно разным оттенкам.

Чтобы поменять цвет кожи ящерице необходимо затратить не больше двух секунд! Долгое время исследователи предполагали, что хамелеоны меняют цвет только для маскировки: к примеру, окрасившись в зеленый цвет, ящерица может спрятаться в траве или в листве. Однако это предположение оказалось правдой только наполовину. Дело в том, что хамелеоны меняют свой цвет не только для маскировки, но и для своих личных целей. Например, некоторые хамелеоны, обитающие в знойной Африке, утром приобретают черный цвет кожи. Это позволяет им притягивать к себе лучи солнца. Днем же они становятся светлыми, чтобы не мучиться от жары. Разнообразные пестрые цвета эти ящерицы используют в своих брачных играх, дабы привлечь партнера. Научно доказано, что эти животные вовсе не обращают внимания на окружающий их фон. Любопытно, что в процессе эволюции некоторые виды хамелеонов вообще научились копировать цвет своих – птиц и змей.

Хамелеон - обитатель знойной Африки, приобретший известность благодаря уникальной способности изменять окрас кожи. Эта маленькая ящерица длиной всего 30 см умеет преображаться, становясь черным, розовым, зеленым, голубым, красным, желтым. Многие ученые проводили различные исследования, чтобы выяснить, как хамелеон меняет цвет, и с чем это связано. Предполагалось, что он таким образом маскируется под окружающий его фон. Но это оказалось неверным предположением.

Эта ящерица сама по себе уникальна. Она похожа на дракона, часто меняет окрас кожи, часами сидит на ветвях деревьев в ожидании жертвы, которую захватывает длинным языком. Ее глаза живут отдельной жизнью, поворачиваясь в разные стороны. Хамелеон меняет цвет благодаря особым клеткам - хроматофорам. Его кожа прозрачна, поэтому так хорошо видны клетки, содержащие пигмент разного цвета.

Долгое время исследователи не могли понять, как хамелеон меняет цвет, и почему это происходит. Предполагалось, что это ему необходимо для маскировки. Ведь окрасившись, например, в ящерица может маскироваться в листве, прячась от хищников и поджидая своих жертв. Ведь в ходе эволюции многие хамелеоны научились приобретать цвет и рисунок своего врага - например, птицы или змеи.

Современные исследования показали, что процесс того, как хамелеон меняет цвет, полностью зависит от его состояния. Окрас кожи варьируется от перемены настроения - таких реакций, как страх или радость. Это может зависеть даже от температуры воздуха. В Африке многие хамелеоны приобретают утром, чтобы притягивать а вот днем светлеют, чтобы было не так жарко. Пестрые цвета они используют в брачных играх, с целью привлечь к себе представителя противоположной стати.

Хроматофоры у хамелеонов расположены в глубоких слоях кожи и напрямую зависят от нервной системы. В верхнем слое находятся содержащие красный и желтый пигменты клетки. Далее расположено гуанин, которое очень точно воспроизводит синий цвет. Под ним - меланофоры, отвечающие за пигменты черного и желтого окрасов и содержащие меланин. То, как в клетке расположены пигментные гранулы, полностью влияет на цвет. Хамелеон - очень интересное животное. Ведь пигменты в его клетках очень быстро перемещаются, изменяя окрас. Если они сосредоточены в центре клетки, то она останется прозрачной, а если равномерно по ней распределены, то окрасят в интенсивный цвет.

Нервные окончания соединяют хроматофоры с мозгом, откуда и поступают команды к изменению. То, как хамелеон меняет цвет, можно сравнить с палитрой, в которой краски, перемешиваясь, создают совершенно новые оттенки. Благодаря своей способности к изменению окраса кожи, эта ящерица приобрела огромную популярность. Сегодня и другие вещи, переливающиеся разными оттенками или изменяющие их, называют хамелеонами.

Хотя кажется, что изменяя цвет, ящерица желает замаскироваться, это не так. Она вовсе не обращает внимания на фон. На окрас кожи влияет настроение, переживаемые эмоции, температура воздуха, но никак не окружающая обстановка. Поэтому мнение о том, что когда хамелеон окажется на то на нем появятся черные и белые клетки, в корне неверно.