Warum So blau? Tarantel kühle Farbe ist immer noch ein Rätsel


Es ist acht-legged, pelzigen und einem sehr kühlen Schatten des Kobalt-Blau. Was ist es? Eine Vogelspinne, natürlich!

Während Vogelspinnen nicht normalerweise die Farbe Blau zugeordnet sind, haben viele dieser Tierchen einen deutlichen Kobalt-Farbton, produziert von winzigen Strukturen befindet sich auf der Tiere behaarten Körper und Gliedmaßen. Bekannt als photonische Nanostrukturen, reflektieren klitzekleines Strukturen blaues Licht, eine gruselige krabbelnde Arachnid in etwas wie eine acht-legged Cookie Monster zu verwandeln.

Wissenschaftler haben über die tarantula'slight-Streuung Haare seit einiger Zeit bekannt, aber eine aktuelle Studie nahm einen genaueren Blick auf die Nanostrukturen, die so viele Spinnen in der Familie tritt blau erscheinen. Die Studie ergab, dass die blau-reflektierende Nanostrukturen voraussichtlich entwickelt haben, durch sexuelle Selektion werden, die oft verantwortlich für die hellen Farben, die eng verwandte Arten zu unterscheiden ist. (Lebhaft farbige Pfau Spinnen bieten ein hervorragendes Beispiel.) [Goliath Birdeater: Bilder einer riesigen Spinne]

Vogelspinnen, auf der anderen Seite sind überwiegend nachtaktiv und sie scheinen nicht zu verwenden, ihre Färbung zur Paarung Zwecke, fanden die Forscher. Stattdessen die Wissenschaftler vermutet, dass die Vogelspinne Blauton möglicherweise ein Ergebnis der natürlichen Selektion. Das heißt, wird blau hilft Überleben bestimmter Arten der Vogelspinne in ihrer Umgebung.

Um diese Hypothese zu sichern, die neue Studie stellt fest, das Vorhandensein von blau-reflektierende Nanostrukturen über viele Arten von Vogelspinnen, die nicht verwandt sind. Und diese Nanostrukturen unterscheiden sich sehr von einander (d. h., sie sehen nicht das gleiche unter dem Mikroskop) in den verschiedenen Gattungen der Tarantel, ein Befund, der die Strukturen schlägt unabhängig entwickelt viele Male im Laufe der langen Evolution die Tarantel, sagte Studienautor Blei Bill Hsiung, ein Student der Biologie an der University of Akron in Ohio.

Warum so blau?

Erfahren Sie mehr über die Tarantel Färbung Hsiung und seine Kollegen zunächst betrachtete Digitalbilder der Lebewesen einen phylogenetischen Stammbaum erstellen – ein Diagramm, das die evolutionären Beziehungen zwischen verwandten Arten zeigt. Sie die Entstehungsgeschichte von Vogelspinnen aus 53 Gattungen (die Familie tritt enthält mehr als 100 Gattungen insgesamt) kartiert und festgestellt, dass mindestens 40 diese Gattungen fast die exaktere gleiche blaue Färbung hatte. Im Gegensatz dazu fanden nur 12 Gattungen von Vogelspinnen grüne Farbe haben.

"Diese Blues sind so spezifisch. Sie sind ziemlich genau den gleichen Farbton. Ich denke, diese Wellenlänge wurde speziell für die Kommunikation mit potenziellen Räuber oder Beute ausgewählt – wenn wir nicht, dass wissen, "Hsiung erzählte Leben Wissenschaft. Ökologische Studien der Tarantel Verhalten müssen durchgeführt werden, um diese Hypothese zu bestätigen, fügte er hinzu.

Aber warum blau, speziell? Wenn eine Vogelspinne seine Nanostrukturen blau erscheinen können, dann es könnte vermutlich auch ähnliche Nanostrukturen um zu erscheinen, um eine andere Farbe verwenden – wie gelb oder grün, sagte der Wissenschaftler. Noch ist grün, vor allem nicht diese Critter Farbe nach Wahl. Blau-reflektierende Nanostrukturen, entwickelte sich auf der anderen Seite unabhängig mindestens acht Mal in verschiedenen Arten, fanden die Forscher.

Diese Vorliebe für blaue könnte eine Folge der typische Lebensraum der Vogelspinne. Sie leben oft auf dem Boden der Regenwälder und andere stark bewachsenen Gebieten, wo die Lichtspektren meist aus grünen Farben bestehen Hsiung sagte.

"Wenn sie grün waren, und die Räuber und Beute in ihren Umgebungen entwickelt, um grün zu sehen und reagieren sehr empfindlich auf das grüne Spektrum, dann [Vogelspinnen] sehr hell erscheinen würde," sagte Hsiung. "Und in einer Umgebung zu hell ist keine gute Sache. Vielleicht blau ist ein guter Kompromiss – anders Hintergrund gesehen werden, aber nicht zu hell. "

Strukturelle Unterschiede

Nach Dutzenden von Tarantel Bilder sortieren, Hsiung und seine Kollegen beschlossen, ihre Hände auf ein paar lebende Exemplare erhalten. Die Forscher erhalten acht blauen Vogelspinnen, die in verschiedenen geografischen Standorten, einschließlich Singapur, Indien, Chile und Brasilien heimisch sind. Sie untersuchten der Kreaturen photonische Nanostrukturen lichtstreuenden oder "Struktur-Farben", mit leistungsstarken Mikroskopen. Was sie fanden, sie überrascht. [Fotos: gruseligsten Spinnen der Welt]

"Wir entdeckten nicht nur eine Nanostruktur aber mindestens zwei oder drei verschiedene Arten von Nanostrukturen, die die gleichen blauen Farben erzeugen eine Art" Hsiung sagte. "Zuvor hatte nur eine Art von Nanostrukturen aufgenommen worden, als die Herstellung der blauen Farbe in Vogelspinnen, aber wir fanden, dass es andere Arten."

Struktur-Farben wie diejenigen der blau gefärbte Vogelspinnen sind keine Seltenheit in der Natur. Viele Arten von Vögel und Insekten erhalten auch ihre Farben von Nanostrukturen, anstatt die Pigmente, die das Haar und die Haut vieler Tiere (wie Menschen) Farbe. Die Tarantel Struktur Farbe unterscheidet sich jedoch von denen der Vögel und Insekten in einem wichtigen Punkt – es nicht irisierend. Das heißt, scheint nicht die Spinne blaue Farbe zu ändern, wenn man es aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet.

"Diese Blues haben diese niedrigen schillern, so dass sie sehr konsequent in ihrer Erscheinung sind, wie Sie sie aus verschiedenen Blickwinkeln betrachten. Das ziemlich ungewöhnlich für strukturelle Farben ", sagte Todd Blackledge, ein Biologie-Professor an der University of Akron und einer der Co-Autoren der neuen Studie Leben Wissenschaft.

Iridescence Struktur Farben ein Problem für diejenigen, die diese Lichtstreuung Strukturen in der realen Welt nutzen wollen, sagte Blackledge. Photonische Nanostrukturen könnte verwendet werden, Farbe Dinge wie elektronische Bildschirme und sogar Kleidung, aber nur dann, wenn die schillernden Eigenschaften irgendwie gezähmt werden können. (Ein Tablet-Bildschirm, der ständig Farben einfach ändert nicht schneiden.)

Und strukturellen Farben zu zähmen ist etwas, dass Hsiung sehr daran interessiert ist. Diese Nanostruktur produziert Farben bieten mehrere Vorteile gegenüber Farben erstellt von Pigmenten, sagte Hsiung.

"Struktur-Farben sind in der Regel heller, und [sie] werden nicht im Laufe der Zeit verblassen, solange ihre Nanostrukturen noch intakt sind. Dies sind Vorteile, die Menschen zu Farbdisplays für Telefone oder Pigmente, die Sie verwenden können, in Ihre Kosmetika oder in Ihrer Kleidung verwenden möchten. Schillern eine große Einschränkung in diesen Anwendungen ist, weil wir nicht in der Regel Farbe ändern, wenn wir unseren Blickwinkel verändern wollen", sagte Hsiung.

Die Tarantel Blautöne könnten neue,-iridescent Struktur Farben nach Hsiung, inspirieren, die darauf hingewiesen, dass diese Farben nicht nur heller wäre und weniger wahrscheinlich als Pigment-basierte Farben verblassen sie auch besser für die Umwelt wäre.

"Wir können Abfälle zu verringern und weitere umweltfreundliche Materialien verwenden, um Struktur Farben, im Gegensatz zu den aktuellen Farbstoffe [Pigmente zu machen], zu produzieren", sagte Hsiung.

Um andere Struktur Farben zu produzieren, müssen Forscher nur ändern Sie den Abstand zwischen einer Nanostruktur (das ändert sich die Art der Strukturen streuen und absorbieren Licht). Herstellung von verschiedenen Pigmenten einen völlig anderen Prozess ist, in dem ein völlig neues Material für jede Farbe erzielt werden muss, die Sie erstellen möchten, sagte Hsiung. Und manchmal, das verwendet, um die Pigmente, die Farbe von Stoffen und anderen Materialien giftig sind, fügte er hinzu.

Aber erwarten Sie nicht, ein paar Nanostruktur-farbigen Bluejeans jederzeit bald zu kaufen. Hsiung sagte, dass die Struktur-Farben der Zukunft Kante, um wirtschaftlich für die Verbraucher werden immer noch zu schneiden sind. Aber die Tarantel-Studie Forscher einen Schritt näher an die Nutzbarmachung dieser winzige lichtreflektierende Formationen bringt, sagte er.

Die Tarantel-Studie wurde im Journal Wissenschaft Fortschritte 27 November veröffentlicht.

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