黄凤梅

蝴蝶是一种美丽的昆虫。它喜欢白天活动，在林间草地上飞舞，不时地落在花间，吸食花蜜。蝴蝶被誉为“会飞的花朵”、“大自然的舞姬”，这源于它那美丽的双翅，在阳光下熠熠生辉，变幻着色彩，点缀着大自然，惹得人们去追逐、欣赏、赞美它，因此才有蝴蝶人诗人画的蝴蝶文化。

蝴蝶是鳞翅目锤角亚目昆虫，一生经历卵、幼虫、蛹、成虫4个阶段，成虫即蝴蝶。蝴蝶是目前最受人们喜欢的一类昆虫，它的双翅上有不断变化的斑纹和图案，有的蝶翅看起来雍容华贵，如金裳凤蝶。有的看起来如绢丝般柔美，如各种绢蝶。还有的有怪异的斑点，如猫头鹰蝶，翅面上的两个大大的“眼睛”足以把天敌吓跑。有的蝶翅上居然还有像“80”、“89”、“z”、“C”等不同数字和字母图案，真是令人称奇。有报道称有人已发现从字母“A”到“z”所有图案的蝴蝶翅膀。还有的蝴蝶从不同的方向看色彩还会有不同的变化，这主要是光反射的结果，如大蓝闪蝶。

蝴蝶翅上丰富的图案和色彩是由蝶翅的构造决定的。蝴蝶的前后翅都是由膜质翅和鳞片组成。膜质翅上有翅脉，翅脉是翅的骨架，它的排列方向与躯体方向垂直，起到加固翅的作用。蝴蝶的翅脉有不同的脉序，脉序又称为脉相，是指翅脉在翅面上的分布形式。不同种蝶的脉序也不同。

蝴蝶翅的表面覆有鳞片，这是决定蝴蝶色彩变化的关键所在。蝴蝶翅表面的鳞片是由一个单独的、特化的真皮细胞延伸并穿过表皮扩展而成的。在显微镜下观察，鳞片形如一个扁囊，每个鳞片的表面有若干条纵走的脊纹。脊纹的数量和两条脊纹间的距离因蝶种的不同而异。鳞片的每一条脊纹上又由许多并行的薄片叠合而成，就像书本中的书页一样，这种结构的复杂程度直接影响到蝶翅闪光的强弱。

蝴蝶翅的颜色来源有色素色、结构色和混合色3种。色素色也叫化学色，来源于鳞片表面的鳞粉，它的颜色显现决定于光波的波长和色素粒的化学成分，色素粒含有黑色素、红色素、白蝶呤素、黄蝶呤素等不同的色素，色素细胞吸收某些光，又反射某些光，使得蝶翅五彩缤纷。但当色素粒的化学性能发生改变时，色素色由于氧化或还原等作用会引起色彩的退化或消失。所以蝴蝶标本在保存时应避光。结构色也称物理色，它产生的颜色与鳞片本身的脊纹有关，当光源从不同的角度照射时，脊纹就会将光反射或折射(有些种类还有衍射和干涉)，在蝶翅上就会呈现出不同的闪光颜色，这种颜色不会受氧化或还原反应影响，是一种永久性的颜色。混合色也称物理化学色，多数蝶翅的颜色都是由化学色和物理色两者混合而成，既有产生化学色的色素粒又有产生闪光色的物理结构——脊纹。因此在不同光线下，可出现不同的色彩。

那么，蝴蝶翅上的鳞片对蝴蝶本身有什么用处呢?仅仅是为了把自己装扮得漂亮让人类欣赏吗?科学家发现，蝴蝶翅上的鳞片可以为蝴蝶吸、散热量。笔者2008年12月7日在广州动物园的蝴蝶养殖园里观察到，上午9时多，蝴蝶还不能飞，它们正双翅展开，落在植物上，不到一刻钟的时间，就有蝴蝶飞来飞去了。蝴蝶是变温动物，因为夜间的气温相对较低，蝴蝶体温很低，不能飞翔，当太阳出来时，蝴蝶就在植物上平展双翅，吸收热量，之后便翩翩起舞。

蝴蝶中许多种类喜欢取食有趋避性的植物。比如蝴蝶为了在成虫期获得对天敌的抵抗能力，幼虫一般在有毒的植物上取食，并把一些毒素选择性储存起来，其中马兜铃和许多茄科植物是比较常见的寄主植物，而且一种蝴蝶还可以在多种寄主上储存毒素。这些幼虫的体壁能够抵抗光活化毒素可能在阳光下活化对自身造成的危害。一旦化蛹，羽化，幼虫那种浓绿色的体壁就不见了，而毒素却还存在于身体中。成虫是白天活动的，这些鳞片其实就是避免体内光活化毒素发挥作用的，有效地阻挡了光线，保护了自身。某些蝴蝶体内有毒素，天敌鸟类取食它会发生呕吐现象。这对于一个蝴蝶个体来说，是得不偿失的，但有利于保存集体。所以鳞片虽然在人类看来五彩斑斓，但对捕食性鸟类却是一种“警戒色”，仿佛要让鸟类知道“这个物种有毒，不能取食。”

蝴蝶的鳞片颜色其实对于种内个体来说，也是求偶的信号。蝴蝶不像蛾子一样夜间活动，它们求偶近距离使用斑蝶酮，苯甲醛等信息素，一般是雄虫释放引诱雌蝶。而它们远距离是靠视觉求偶的，例如，日本菜粉蝶雌雄个体之间，色素构成有着细微的差别。雌性日本菜粉蝶缺少一种特殊的色素颗粒，而这种色素颗粒是利于吸收紫外线的。由于这一缺失，菜粉蝶翅膀的纳米结构反映出的色彩就会有差异，因循着这一线索，雄性个体很快就能找到它们的伴侣。研究发现，蝴蝶的鳞片还有一定的疏水性，对雨、雪、尘埃等有很强的防御能力。

蝴蝶翅的这种结构和色彩变化对它本身的繁衍生息起到很好的保护作用。在仿生学领域的应用，给人类提供了开启科技之门的钥匙。

蝴蝶翅膀上斑斓的色彩引起不少科学家的遐想。二战期间，苏联昆虫学家施万维奇利用蝴蝶的色彩在花丛中不易被发现的道理，提出在军事设施上覆盖蝴蝶花纹般的伪装，使军事基地免遭德军攻击，还根据同样原理生产出了迷彩服，大大减少了战斗中兵员的伤亡，为苏军赢得最后的胜利奠定了基础。日本某公司模仿蝴蝶的翅膀，利用光的折射原理研制出一种纳米面料。这种面料是将折射率不同的聚酯和尼龙，以数10纳米序列为单位制成多层积层结构，它可以不用任何颜料，就可以利用光学原理显现色彩。由于这可以减少使用颜料、染料所带来的污染及对人体的危害，因此对环境保护非常有益。但其制作成本很高，希望随着科技的发展，这种材料能够普及。

在太空中，人造卫星与太阳、地球的相对位置是不断变化的，从而引起卫星本身温度的急剧升降。为了防止卫星内部各种仪器烧坏或冻坏，科研人员采取许多控温措施，其中一种控温系统与蝴蝶调节体温有异曲同工之妙。原来，蝴蝶体表覆盖着许多细小的鳞片，当阳光直射时，外界温度很高，鳞片会自动张开，这样就减小了太阳照射角度，从而降低对光能的吸收；阳光斜射时，外界温度降低，鳞片自动闭合紧贴体表以吸收更多光能，因而在外界温度变化较大时仍然能把自身温度控制在正常范围内。人造卫星就是仿照蝴蝶鳞片制成的，叶片正反两面为辐射、散热能力相差很大的百叶窗式结构，在每扇窗的转动位置安装对温度敏感的金属丝，随温度变化调节窗的开合，从而保持了人造卫星内部温度的恒定。

电脑用时间长了就会发热，这也会缩短电脑使用寿命。如何能让电脑芯片不断地把热能传导出去呢?美国马里兰州塔夫斯大学的研究人员对凤蝶、粉蝶进行了专门的研究，以求揭示蝴蝶翅膀散热的秘密，从而提高电脑芯片的散热效率。

英国《自然》杂志上一篇关于一种蝴蝶翅膀的颜色的形成问题的报告，不仅向我们展示了大自然的奥妙，也为研制更新的防伪纸币提供了新思路。

英国埃克塞特大学的物理学家，由于一个偶然的机遇，研究了一种名叫大风蝶的蝴蝶翅膀。这个蝴蝶的翅膀颜色本来是有黄有蓝，但是在人眼里就成为闪闪发光的绿色。他们用显微镜观察大凤蝶翅膀发现，蝴蝶翅膀上竟然布满了许多下凹的小坑，这些小坑太小，尺寸只有大约万分之四厘米，小坑底是黄色，而坑的斜坡是蓝色的。研究者认为：当光线照射到坑底时，它被反射而呈黄色，而照射到小坑一个斜坡的光线也被反射，但此反射光线又入射到另一斜坡再被反射，此时，由于小坑太小，人眼无法将从坑底反射的黄色光与周围两次反射的蓝色光区分开来，从而感觉到的是绿色。另外，他们还发现，这两次反射也改变了光的极化方向，人眼无法区别这一改变，但是蜜蜂等昆虫却能察觉。因此，他们想到如果把这一发现应用到纸币的制造上，无论制造伪钞者将假币印制得在外表上与真币多么相似，他们也绝没有技术在假币上布满分布和大小都与真币一样的小坑。只要用专门的光学设备发出极化光一照，就会真假立现。

蝴蝶翅的结构的研究已经广泛开展起来，尤其是在仿生学领域，蝶翅的显微和超显微结构的研究，为将来的仿生纳米疏水材料的制造和视频隐身技术的研制等提供了参考。研究的结果将更广泛地应用到人类生活及各个领域。