Цвета жизни в природе — краски природы

Содержание

Растительные пигменты

Для какой цели природа так богато и разнообразно раскрасила свои создания? Почему все живое окрашено? Каким образом живые существа могут порой изменять свою окраску?

Краски природы

Наука сравнительно недавно заинтересовалась этими вопросами. И лишь относительно недавно, изучение эндокринной системы скромного ракообразного — серой креветки — дало возможность объяснить механизм пигментации.

Ни потому ли человек раньше не изучал этого явления, что в смысле окраски он до некоторой степени пария (отверженный)?

Гамма оттенков его кожи, глаз и волос до смешного ограниченна и монотонна по сравнению с поистине волшебным обилием красок животного и растительного миров.

Некоторых животных природа не одарила яркой окраской, зато они обладают замечательной способностью изменять ее, почти мгновенно приспособляясь к окружающей среде.

Долгое время считалось, что окраска в животном мире не более как украшение, а то и просто ненужная роскошь.

Сейчас некоторые функции окраски не вызывают никаких сомнений. Она может помогать животным маскироваться и таким образом защищает их от врагов.

У насекомых и в особенности у птиц окраска играет большую роль в отношениях полов, и так называемый «брачный наряд», в настоящее время является предметом внимательного изучения зоологов.

Богатство красок

Богатство красок и способность приспосабливать окраску к окружающей среде часто встречаются у животных, стоящих на различных ступенях эволюции: у ракообразных, насекомых, рыб, амфибий и птиц.

Возможно, это было одним из наиболее ранних защитных средств. В ходе эволюции необходимость в этих средствах исчезла, так как выработались более совершенные меры защиты.

Вот любопытный пример. Маленький рачок рептенция — обладатель очень совершенной системы регулирования пигментации. А ему этот механизм совершенно не нужен, так как он живет обычно в тени, в уединении, а тело его защищено плотным хитиновым покровом.

Однако доказано, что около 200 миллионов лет тому назад предок этого ракообразного был покрыт тонкой и прозрачной кожицей и жил в освещенных зонах. Тогда система пигментационной регуляции была ему необходима.

У рептенции, таким образом, этот механизм является бесполезным пережитком очень отдаленной эпохи.

В очень отдаленный период эволюционного развития, вероятно, появился и меланин — пигмент, носитель окраски у позвоночных животных. Кстати, это вещество можно найти даже в некоторых видах грибов.

Для производства меланина в организме существуют свои «заводы»: специальные пигментные клетки.

Интересно выяснить, почему продукция этих пигментных клеток более важна для одних индивидов, чем для других. Ведь цвета человеческих рас определяет только количество меланина.

Между кожей белой, желтой и коричневой существует лишь одно различие — прогрессивно возрастающая плотность меланина. Как это ни удивительно, но микроскоп не обнаруживает никакой разницы между голубыми и черными глазами.

Радужная оболочка, которая кажется окрашенной, состоит из трех частей: наружного, тонкого слоя, средней, наиболее важной части и внутреннего, относительно плотного слоя.

Гистологические срезы различных радужных оболочек показывают, что внутренний слой идентичен у всех глаз, независимо от их цвета. Разница в строении клеток обнаруживается лишь на уровне первых двух слоев.

Там, как и в коже, количество пигмента на единицу поверхности различно. Оно может быть очень большим – в темных глазах и малым — в светлых.

Свет, отражающийся во внутреннем слое радужной оболочки глаза, проходит через своеобразную дифракционную решетку, образованную зернами меланина.

Чем больше меланина, тем решетка плотнее, чем меньше, тем она реже. В зависимости от этого меняется окраска глаза — он кажется голубым или зеленым, в то время как под микроскопом все глаза бежево — коричневые.

Точно так же и различие окраски волос происходит исключительно благодаря большей или меньшей дифракции отраженного света, которая вызывается, в свою очередь, большей или меньшей концентрацией меланина.

Пусть вас не удивляет то обстоятельство, что бежево — коричневый пигмент может «дать» голубые глаза и белокурые волосы.

Разнообразная и яркая окраска раковин, чешуи рыб, птичьих перьев также определяется дифракцией света на нейтральной по цвету поверхности.

Какие же механизмы регулируют плотность меланина? Что организует его производство таким образом, что, за исключением седины, появляющейся вместе с истощением в волосах меланина, их окраска сохраняется в течение всей нашей жизни?

Ответ на эти вопросы дали опыты, поставленные на низших позвоночных, рыбах, амфибиях, рептилиях и на некоторых беспозвоночных.

В пигментных клетках рыбьей чешуи также содержатся меланины. Установлено, что прибавление к жидкости, в которой они находятся, интермедина — гормона промежуточной доли гипофиза — вызывает заметное расширение пигментных клеток.

Они начинают выпускать ложноножки, как амебы, и проталкиваются между другими клетками. По всей поверхности чешуйки распространяется темный пигмент. Если же к жидкости добавить раствор адреналина, то происходит обратное явление — пигментная клетка сужается.

Как известно, адреналин оказывает на организм то же действие, что возбуждение симпатической нервной системы. Тот же результат дали опыты, проведенные не на отдельных чешуйках, а целых животных.

Таким образом, была выявлена двойная система управления пигментационным механизмом — гормональная и нервная.

В результате гормонального и нервного действия и возникает пигментация каждого индивидуума. Смотря по тому, который из факторов берет верх, индивидуум становится либо обесцвеченным, либо сильно пигментированным.

Нормальный расход пигментов устанавливается еще в яйцеклетке, где и определяется перешедшая по наследству роль симпатических и гипофизальных факторов.

Пигменты у животных

Покровительственная окраска у низших позвоночных является для них настолько важным защитным механизмом, что он управляется одним из главнейших органов восприятия — глазом.

Сетчатка глаза хамелеона воспринимает окраску листа, возбуждение передается в мозг, и мозг отдает соответствующий приказ гипофизу или симпатической нервной системе.

Еще более нагляден пример рыбы палтуса. Если его положить на шахматную доску, его спина начинает покрываться пигментными пятнами, до какой-то степени воспроизводящими рисунок шахматной доски. Но когда палтусу закрыли глаза, он перестал приспосабливаться к окраске среды.

Изменения в пигментации у низших животных непосредственно связаны с воздействием света. Этим объясняется и то, почему у рыбы пигментируется лишь сторона, обращенная к свету.

Становится также понятным, почему животные, обитающие в пещерах, в гротах, обычно почти или совсем бесцветны. В пигментации живых существ играет роль и температура. Она может и активизировать и замедлять продуцирование пигмента.

Для окраски культивируемых тканей млекопитающих необходимо оптимальное количество тепла. У низших позвоночных температура словно бы не играет большой роли. А вот появлению меланиновых пигментов у насекомых благоприятствуют низкие температуры.

Так, при температуре 6 – 8 °С куколки двукрылого становятся сильно пигментированными, а при 38 °С они совершенно бесцветны.

Ученые уже давно уже давно подозревали, что внутри «интермединного комплекса» существует еще какая-то группа, специально ведающая управлением и образованием меланиновых пигментов.

Зоолог Ван дер Клоот обнаружил этот таинственный гормон при изучении пигментации «красно — желтых» клеток серой креветки. «Вещество А», как его назвали, непосредственно управляет пигментацией.

Выделили родственное вещество и у палочника, принимающего окраску и облик веточки, на которой он находится. Возможно, в результате этих работ удастся обнаружить аналогичное вещество также и у человека.

Животный мир отличается от растительного относительной скудностью пигментов. Кроме меланина, нам известны как специфические животные пигменты: гемоглобин, пурпур, а также красный пигмент, добываемый из насекомого кошенили и известный под названием кармина.

Животные обязаны богатством своей окраски игре света и в некоторых случаях пигментам, переработанным растениями.

Если животных, например, кольчатых червей, питать в лабораторных условиях пищей нерастительной, мы заметим изменение пигментации: будут утрачены такие пигменты, как каротиноиды и антоцианы, создающие красную или голубую окраску, и флавоны, которые дают желтую и белую окраску.

Растительные пигменты

Растительные пигменты до сих пор остаются малоизученными. Ботаников в настоящее время особенно интересуют грибы и увядающие листья.

В грибах нет хлорофилла, который мог бы скрыть или нарушить действие других механизмов. А в увядающих листьях можно проследить эволюцию пигментации.

Излюбленные живописцами осенние краски — желтая, пурпурная и коричневая — появляются неслучайно. В это время года хлорофилл начинает исчезать, а хлоропласт трансформируется в хромопласт, являющийся основой антоциана или каротиноидов.

Может показаться странным, что исследователи не «настаивают» на хлорофилле, но ведь этот пигмент не является специфически окрашивающим. Он прежде всего участвует в переработке сахаров, необходимых для растительных клеток.

Как гемоглобин у животных, так и хлорофилл вызывает окраску у растений, но, помимо этого, он выполняет и другие функции.

Роль нехлорофилловых пигментов окончательно еще не выяснена. Есть предположение, что они принимают участие в регулировании поглощения растением света, в дыхательном обмене и в ассимилировании сахаров.

Несомненна их роль в явлениях воспроизведения. Обычно цветы, опыление которых происходит при помощи насекомых, ярко окрашены.

Итак, пигментация, которой были склонны присвоить лишь одну декоративную функцию, участвует по крайней мере в двух ключевых механизмах: в защите против агрессии среды и в продолжении рода.