变色龙仿生材料的研究进展论文

变色龙（chameleon）是一种神秘的动物，它们能随环境变换身体的颜色。

它们究竟是如何改变身体颜色的，这一直是一个谜。最近，科学家终于揭开了它的变色之谜！秘密就隐藏在它们皮肤中的一种特殊细胞中。这个研究成果在线发表在3月10日的Nature Communications上。

我们知道，乌贼和章鱼也会变色。它们变色是通过增加或减少皮肤中的色素浓度来实现。然而，变色龙则另辟蹊径。科学家们发现，变色龙依靠的是皮肤上一种反射光线的特殊结构。

为了搞清楚变色龙的变色机制，科学家研究了5只成年雄性变色龙、4只成年雌性变色龙和4只年幼的豹变色龙。豹变色龙是一种生活在马达加斯加的变色龙。科学家发现，变色龙皮肤中有两层厚厚的虹色细胞（iridophore cells），重叠在一起。虹色细胞是一种含有色素、能反射光线并发出彩虹色光芒的细胞。

科学家说，虹色细胞中含有许多不同形状、尺寸和组合的纳米晶体，这是变色龙变色的关键。变色龙可以放松或绷紧皮肤，从而改变表层细胞中纳米晶体的排列，导致色彩的改变。比如说，一只雄性变色龙懒洋洋地趴在树枝上时，可能皮肤处于放松状态，而当另一只雄性竞争者出现时，它就会立刻进入兴奋状态，皮肤也紧绷起来。

论文的作者之一、瑞士日内瓦大学的Michel Milinkovitch教授说，当变色龙皮肤放松时，虹色细胞中的纳米晶体彼此靠得很近，这样，细胞就容易反射短波长的光线，比如蓝色。而当皮肤变的紧绷时，纳米晶体之间的距离增大了，虹色细胞就更容易反射波长较长的光线，比如黄色、橙色和红色。但是变色龙并不总是蓝色的。它的皮肤中还含有一种黄色的色素，当蓝色和黄色混合时，就变成绿色，使得它们可以隐蔽在树叶中。

研究者写道：“在兴奋状态下，红色的色调并不会改变太多，但是红色的亮度会增加。”

与此同时，他们还发现，变色龙还有一层更厚的皮肤细胞，能反射大量的近红外线。这些细胞对变色没有贡献，但是可以帮助变色龙反射走多余的热量，保持凉爽。

在这个研究中，科学家用了很多方法。比如说，他们用高分辨率的相机拍下了变色龙变色的过程，建立了大量模型来模拟纳米晶体反射光线的机制。他们还将变色龙皮肤上的虹色细胞放入溶液，通过改变溶液的浓度，观察细胞肿胀或收缩时的色彩变化。这些实验都证明，他们的理论是正确的。

不过，只有成年雄性变色龙才会变色，特别是当它们遇到一只不识时务的雄性竞争者，或一只风姿卓约的雌性变色龙时。雌性变色龙和幼年变色龙的颜色都很暗淡，这是因为它们表层皮肤中的虹色细胞很少。

所以，变色龙是纳米级的调色师哦！这个发现有助于帮助工程师、物理学们进行仿生设计。

（作者：Laura Geggel；编译：汪汪；via livescience）

不知道o(>﹏<)o

树干为什么是圆的在观察大自然的过程中我偶然发现，树干的形态都近似圆的——空圆锥状。树干为什么是圆锥状的?圆锥状树干有哪些好处?为了探索这些问题，我进行了更深入的观察、分析研究。我查阅了有关资料，了解到植物的茎有支持植物体、运输水分和其他养分的作用。树木的茎主要由维管束构成。茎的支持作用主要由木质部木纤维承担，虽然木本植物的茎会逐年加粗，但是在一定时间范围内，茎的木纤维数量是一定的，也就是树木茎的横截面面积一定。接着，我们围绕树干横截面面积，假设树干横截面长成不同形状，设计试验，探索树干呈圆锥状的原因和优点。经过实验，我发现：1.横截面积和长度一定时，三棱柱状物体纵向支持力最大，横向承受力最小；圆柱状物体纵向支持力不如三棱柱状物体，但横向承受力最大；等质量不同形状的树干，矮个圆锥体形树干承受风力最大；2.风是一种自然现象，影响着树木横截面的形状和树木生长的高矮。近似圆锥状的树干，重心低，加上庞大根系和大地连在一起，重心降得更低，稳度更大；3.树干横截面呈圆形，可以减少损伤，具有更强的机械强度，能经受住风的袭击。同时，受风力的影响，树干各处的弯曲程度相似，不管风力来自哪个方向，树干承受的阻力大小相似，树干不易受到破坏。以上的实验反映了自然规律、自然界给我们启示：横截面呈三角形的柱状物体，具有最大纵向支持力，其形态可用于建筑方面，例如角钢等；横截面是圆形的圆状物体，具有最大的横向承受力，类似形态的建筑材料随处可见，如电视塔、电线杆等。在我的观察、试验和分析过程中，逐渐解释、揭示了树干呈圆锥状的奥秘，增长了知识，把学到的知识联系实际加以应用，既巩固了学到的知识，又提高了学习的兴趣，还初步学会了科学观察和分析方法。

在动物世界里有许多奇怪的现象，如兔子的眼睛为什么是红色的？鱼睡觉为什么睁着眼？许多许多，但我觉得变色龙会变色很神奇，所以我对它进行了研究。 变色龙一般身长25—30厘米，舌头比身子还长，它有一个特殊的本领那就是会变色，这样它就可以很好地把自己伪装起来，就好像穿了一件迷彩服一样，既可以避免敌人的侵害，又可以迷惑它要捕捉的食物，便于采取突然袭击。 这是为什么呢？我上网查了一下，原来它的皮肤内有许多不同的色素细胞，有黑色素细胞.红色素细胞.金色素细胞。这些色素细胞受神经和激素控制。当环境中的光线.温度.湿度等发生变化时，或是受到惊吓时，神经系统立即会做出反应，引起各种色素细胞的收缩或舒张的变化，产生不同的组合，像我们绘画时用“三原色”可以调出许多种不同颜色一样，变色龙的身体就呈现出不同的颜色变化。 变色龙能随环境变化改变体色，长期对自然环境适应的结果。有不少动物都有这种本领，如海边的招潮蟹；有的外形也可以随环境变化，如枯枝碟，颜色与形状与一片枯叶几乎没有区别。动物的这种对环境的适应性成为“拟态”。 知道了这个道理，我一点也不足为奇了。

不知道 求经验

在大自然中有许多的生物，而变色龙只是其中的一小部分。在百科全书中，我对变色龙产生了兴趣，我不由得想起了一个问题——变色龙为什么会变色？变色龙是一种脊椎动物，躯干稍扁，皮毛粗糙，四肢稍长，运动极慢。舌头长，可舔食虫类。它的体长约25厘米，身体侧扁，背部有脊椎，头上的枕部有钝三角形突起。四肢很长，指和趾合并分为相对的两组，前肢前三指形成内组，五指形成外组；后肢它的尾巴长，能缠卷树枝。它有很长很灵敏的舌，伸出来要超过它的体长，舌尖上有腺体，能分泌大量粘液粘住昆虫。它一双眼睛十分奇特，眼帘很厚，呈环形，两只眼球突出，左右180度，上下左右转动自如，左右眼可以各自单独活动，不协调一致，这种现象在动物中是罕见的。双眼各自分工前后注视，既有利于捕食，又能及时发现后面的敌害。变色龙用长舌捕食是闪电式的，只需1/25秒便完成。那变色龙为什么会变色？我查阅了电脑原来变色龙的皮下有三种色素组织，绿色、蓝色和灰色。绿色和蓝色的色素组织呈长纺锤型，垂直于皮肤广泛分布在皮下，而灰色的色素组织就在绿色和蓝色的色素组织之下，平行于皮肤分布。变色龙变色的原理就在于绿色和蓝色色素组织的变化。当绿色的纺锤型色素组织的中部膨胀时，皮肤表面就呈现更多的绿色；当蓝色色素组织中部膨胀时，皮肤就呈现更多的蓝色；当绿色和蓝色的色素组织都收缩时，皮肤就失去了绿色和蓝色，露出了皮下底部的灰色色素组织带来的灰色。原来如此，我不禁恍然大悟！变色龙既然有一个变幻无穷的“色彩仓库”，那么我们又可以怎样更好的利用它这个优点为人类造福呢？在变色龙的启示下，我可以制成各种变色的衣服——衣服所用的布料可在不同的光照条件下、不同的环境中变幻不同的色彩。如果这样，动物学家穿上了这种衣服，就不用担心近距离观察大型动物时受到生命的危害；部队战士穿上这种衣料做的军装，隐蔽的时候就再也不需要为伪装而担忧；在舞台上，演员穿上这样的服装表演节目时，在不同颜色的灯光照射下，衣服会自动变换色彩。那必将引起大的轰动呀！我们可以通过将死去的变色龙的表皮制成这种特殊的材料，也可以研究出一种高密度的纤维，但至今还未研制出！虽然现在已有一些经过光的照射会变色的物质它们有变色龙变色的功能，但是这种材料没有像变色龙隐身的功能！我相信在不久的将来，这种材料一定会出现！变色龙原来是因为它善于随环境的变化，随时改变自己身体的颜色。变色既有利于隐藏自己，又有利于捕捉猎物。变色这种生理变化，是在植物性神经系统的调控下，通过皮肤里的色素细胞的扩展或收缩来完成的。