Всупереч легендам хамелеон не маскується під довкілля зміною забарвлення. Вони змінюють колір залежно від температури, світла та настрою. Це унікальна здатністьорганізму, який мають далеко не багато плазунів, комахи та риби.
Помітили цю особливість давно, ще в давнину, але минуло багато століть, доки зрозуміли, як це відбувається. Розгадати, чому хамелеон змінює свій колір, допомогли дослідження вчених (П. Бер, Брюкке, Крукенберг). Під мікроскопом їм вдалося з'ясувати природу такого явища.
Отже, завдяки чому ж хамелеону вдається так швидко змінювати свій колірний малюнок? У чому ховається цей секрет?
Вся річ у дивовижних пігментних клітинах – хроматофорах! Хроматофори, що з грецької означає – «фарбу несучі», справді мають складний механізм роботи і тісно пов'язані з нервовою системою хамелеону. Ці клітини містять у цитоплазмі забарвлені речовини – пігменти, тим самим зумовлюють фарбування покриву хамелеонів. Серед основних типів пігментних клітин можна виділити такі, це: меланоцити та меланофори, що містять в органелах – меланосомах – різні модифікації меланіну (від жовтого до майже чорного кольору); ксантофори, що містять каротиноїди, флавіни та птеридини (від жовтого до червоного кольору), локалізовані в органелах – птериносомах – або у вигляді крапель у цитоплазмі; іридоцити, або гуанофори, що містять кристали гуанідину, що обумовлюють часом навіть блискуче сріблясте або золотисте забарвлення.Щоб не йти глибоко в опис клітинної фізіології, коротко опишемо процес роботи цих клітин. Хроматофори знаходяться у зовнішньому - волокнистому і глибшому шарі шкіри хамелеона, вони є розгалужені клітини з зернами темно-коричневого, чорного, червоного і жовтого пігменту, що знаходяться в них.
В одних хроматофорах таких зерен багато, а в інших мало. У тих місцях, де таких клітин більше, забарвлення яскравіше, та й відповідно навпаки. Але справа не лише у кількості пігменту. Важливо ще, як він розташований у клітці! Пігмент може бути розкиданий по всьому хроматофору, перебувати у всіх його розгалуженнях, а може бути зібраний в одну купку в середині клітини. Пігментні зерна не прикріплені до постійного місця, вони можуть переміщатися хроматофором.
При скороченні відростків хроматофорів пігментні зерна концентруються в центрі клітин і шкіра виглядає білуватою або жовтою. Коли ж темний пігмент зосереджується у відгалуженнях хроматофора, шкіра набуває темного, майже чорного забарвлення. Поява різних відтінків викликається поєднанням пігментів обох шарів. Зелені тони додатково виникають в результаті заломлення променів в поверхневому шарі, що містить безліч сильно заломлюючих світло кристалів гуанідину. У результаті забарвлення може швидко змінюватися від білуватого і помаранчевого, через жовте і зелене до пурпурового, темно-коричневого і чорного, причому ці зміни можуть захоплювати як все тіло, так і окремі його частини і супроводжуватися появою та зникненням різноманітних смуг і плям. Мало того, і самі хроматофори можуть опускатися в глиб шкіри - і тоді шкіра блідне, то наближатися до її поверхні - і шкіра стає більш контрастною і яскравою.Всі вищеописані зміни колірного забарвлення відбуваються під дією факторів та подразників, які можна розбити на дві основні групи: фізіологічні фактори (температура, освітлення, вологість, голод, зневоднення, больові) та емоційні подразники (переляк чи агресія при зустрічі самця чи самки хамелеону) тварини).
Яскравим прикладом цих процесів можуть стати швидкі зміни забарвлення у самців хамелеонів у період розмноження і під час бійок, коли вони намагаються повернутися один до одного яскраво забарвленими боками тіла. Начебто демонструючи свою перевагу над суперником.
Хочу відзначити особливий вплив світла на маскувальну систему маскування хамелеона. Вчені встановили, що існує тісний взаємозв'язок між зором хамелеона та його здатністю до зміни забарвлення. Зорова система - саме тут зав'язується сигнальний ланцюг, що передає команди клітинам. У ході досліджень було виявлено, що здатність змінювати колір втрачається при пошкодженні у нього зорового нерва. Значить, світло через очі діє на нервову систему і через неї вже на хроматофоры. Від мозку до хроматофорів йдуть нерви. Саме з них надходять команди до зміни форми та розташування хроматофор у шарах шкіри.
У ході досліджень та експериментів були виявлені наступні парадоксальні факти та закономірності:
- При подразненні шляхом зорових вражень чи електричному роздратуванні центрального відрізка зорового нерва помічалося потемніння спочатку деяких частин, та був всього тіла.
- При видаленні очного апарата – відповідна половина тіла хамелеону світлішає.
- Електричне роздратування спинного мозку викликає просвітлення, яке видалення - потемніння.
- При анестезуванні ефіром, так само під час сну, і при вмиранні - тварина світлішає, набуваючи світлих ніжних тонів, а при анестезуванні дією хлороформу - темніє.
Щоб пояснити ці часом протилежні дані, вченими було прийнято гіпотезу, що в центральній нервової системихамелеона залягають двоякого роду центри: вольові та автоматичні.
Автоматичні центри підтримують відомий тонус систем зміни кольору, а при роздратуванні викликають просвітлення шкіри, але ці центри стоять в залежності від вольових центрів, що надають на них переважну дію і, отже, при цьому викликають зворотний ефект, тобто потемніння. Нерви, що передають команди від центральної нервової системи до хроматофорів, розташовані разом із руховими нервами, і роздратування цих останніх викликає просвітлення шкіри, тоді як ослаблення периферичних закінчень при отруєнні їх кураре – викликає, навпаки, потемніння.
Таким чином, збудження автоматичних центрів і від них нервів супроводжується у хамелеона просвітленням, яке є результатом скорочувальної діяльності протоплазми хроматофорів, бо форма самої клітини при цьому не змінюється. Довільна зміна забарвлення можлива, звичайно, за умови цілості головного мозку і зникає при видаленні півкуль, мозочка та інших частин. (П. Бер, Брюкке, Крукенберг).
Ось такий непростий механізм зумовлює нас кольорова поведінка хамелеона, що дивує нас усіх! Як я говорив раніше, така мімікрія має й інші представники живого світу – паличники, камбала, та ін. Але ось іншою інтригуючою особливістю цього плазуна якої немає ні в кого іншого, є його мова, здатна миттєво наздогнати і захопити жертву хамелеона! Але про це наступного разу!
У дослідженні взяли участь самці мадагаскарського пантерного хамелеону (Furcifer pardalis), які вміють змінювати забарвлення із синьо-зеленим до яскраво-червоним і назад за кілька хвилин. Відомо, що зміна забарвлення пов'язана з роботою спеціальних клітин шкіри - хроматофорів, що перерозподіляють пігменти чотирьох кольорів. Пігменти відображають видиме світло у вузькому спектральному діапазоні, проте тепер вчені з'ясували, що для хамелеонів набагато важливішими є іридофори — клітини, які не поглинають світло, а відбивають його.
Шкіру хамелеонів ретельно вивчили за допомогою електронного мікроскопа і виявили в ній два шари іридофор, причому в верхньому шарімістяться нанокристали гуаніну, організовані у вигляді чітко структурованих ґрат. Крок решітки (відстань між кристалами) відіграє ключову роль у зміні забарвлення - при його збільшенні максимум довжин хвиль світла, що відбивається, зміщується в довгохвильову (червону) область, а при зменшенні - в короткохвильову (синю) область. Змінюючи крок ґрат шляхом розтягування або скорочення шару іридофорів, хамелеони підлаштовують колір під навколишню обстановку.
У хамелеонів є також і другий, глибше розташований шар іридофорів, з великим кроком решітки з нанокристалів. Максимум відбиття цього шару знаходиться в інфрачервоній області спектра. Імовірно, цей шар хамелеонів є важливим механізмом захисту від перегріву в жарких умовах. Вчені припускають, що подібний механізм можна використовувати і під час створення нових штучних матеріалів, здатних змінювати колір.
Щоб захистити себе багато тварин змінюють колір, підлаштовуючись під довкілля. Раніше була думка, що хамелеон варіює свою колористику саме з цієї причини. Але незвичайна рептилія виявилася не такою простою, як вважалося раніше. Хамелеон змінює забарвлення не для того, щоб злякати хижаків або злитися з оточенням, як з'ясували нещодавно вчені. Навіщо хамелеон змінює колір? Так він взаємодіє з іншими особами свого виду, передаючи інформацію, – визначила наукова група університету Арізони.
Як змінює колір хамелеону?
Забарвлення хамелеонів-самців стає набагато інтенсивнішим, коли вони змагаються один з одним за територію або увагу самки, виявляючи агресію. Дивно те, що самці, які демонструють яскравіше забарвлення і швидко змінюють відтінкову гаму на голові, зазвичай виграють поєдинок. Під час протиборства у хамелеонів проявляються насичені жовті, апельсинові, зелені та бірюзові тони. За допомогою помітних колірних сигналів та різкої зміни зовнішнього виглядухамелеон акцентує свою перевагу, а «райдужний» бій рідко закінчується фізичним контактом. Якщо ж спаринг все-таки відбувається, то він триває 5-15 секунд, не більше.
Цікаво знати! Усього існує близько 160 видів хамелеонів. 75 видів хамелеонів-ендеміків, з яких три різновиди близькі до вимирання, проживає на Мадагаскарі. Останній знайдений вигляд – хамелеон Belalanda, на думку вчених, є однією з рідкісних рептилій у світі.
Взявши як «піддослідний кролик» єменського хамелеона виду Chameleon caluptratus (ареал поширення – Аравійський півострів: територія Саудівської Аравіїта Ємену), відомого своєю агресивною манерою поведінки, вчені закріпили на його тілі 28 датчиків і відстежили розміри, яскравість та швидкість зміни кольорових плям. У процесі експерименту наукова група виявила, що, перебуваючи в спокійному стані, хамелеон змінює колір від коричневого до зеленого з жовтими відтінками, але зберігає при цьому власне унікальне забарвлення, відмінне від інших своїх родичів.
Як хамелеон змінює колір відео:
Цікаво знати! Найменший хамелеон у світі відноситься до листяних хамелеонів – ендеміків Мадагаскару роду Брукезія Brookesia minima – розмір дорослої особинискладає близько 1,5 см. Цей мініатюрний хамелеон не вміє змінювати свій колір - він завжди зберігає коричневий відтінок з легким зеленцем. Вчені висловили гіпотезу, що маленькі габарити хамелеону – це своєрідний спосіб адаптації до навколишньому середовищіз метою продовження життєвого циклу. Найбільший хамелеон у світі — Furcifer oustaleti з розміром тулуба до 70 см, разом із хвостом — близько 1.5 м. Найбільш незвичайний із хамелеонів — Rwenzori Chameleon трирога рептилія з Уганди.
Зміна кольору хамелеону: принцип
Швейцарські вчені зробили детальніше дослідження механізму зміни кольору хамелеоном. Вони виявили існування в поверхневих шарах шкіри рептилії решітки нано-кристалів, що настроюються – іридофорів, якою хамелеон керує за допомогою імпульсів центральної нервової системи. Знахідкою вчених стало відкриття глибшого шару дерми, що складається з великих, менш організованих іридофорів, що відбивають інфрачервоне випромінювання. Саме накладання цих двох шарів дозволяє хамелеону міняти колір з маскувального на агресивний за 1-2 хвилини. Крім того, висока здатність тканин тварини до відображення інфрачервоних хвиль допомагає йому здійснювати пасивний тепловий захист організму.
Цікаво знати! Довжина язика та хвоста хамелеону майже вдвічі перевищує поздовжній розмір тулуба. Клейка мова рептилії організована як ловчий орган, що потовщується до кінця – хамелеон викидає його за частки секунди. Хвіст нарівні з лапами бере участь у пересуванні тварини – її хамелеон обертає навколо гілок. Очі рептилії рухаються неузгоджено, здійснюючи огляд на 360 градусів. Поширений хамелеон у тропічних лісахІндії, Шрі-Ланки та Мадагаскару, пустельної частини Африки, завезений до Америки.
Як хамелеон змінює забарвлення: нове дослідження
Крім коричневих, червоних і жовтих пігментів, хамелеони аналогічно іншим рептиліям мають так звані структуровані відтінки: квіти, які формуються без участі природної пігментації шкіри, а завдяки фізичному явищуоптичної інтерференції. Клітини-іридофори складаються з мікроскопічних кристалів (нано-кристалів), що чергуються із шарами цитоплазми, тому світлові хвилі певної довжини вибірково відображаються поверхнею шкіри хамелеону, що призводить до формування яскравого плямистого забарвлення та зміни кольору тварини.
Хамелеони є одними з найбільш незвичайних істотщо населяють планету. Увага ці рептилії привертають в першу чергу оригінальною здатністю до перетворення забарвлення. Чому хамелеони змінюють колір? У яких випадках вони вдаються до подібних метаморфоз? Як змінюють колір хамелеони? Відповіді розглянемо у нашому матеріалі, а також уявимо кілька цікавих фактів про цих дивовижних тварин.
Механізм зміни забарвлення
Перш ніж розповісти, чому хамелеон змінює колір, хотілося б сказати кілька слів про те, за рахунок чого стає можливою така здатність. Обумовлено оригінальну функцію специфічною будовою тканин шкіри тварини. Майже всю її поверхню покривають спеціальні клітини, які називають хроматофорами. Останні містять у собі колірні пігменти. Представлені барвники у вигляді мікроскопічних рухомих зернят.
Клітини хроматофори можуть розширюватися та скорочуватися. Результатом стає змішання кольорових пігментів в окремих поєднаннях. Якщо зернятка концентруються в центрі клітини, вона набуває світлого відтінку. Коли пігменти переміщаються на периферію, утворюються темні кольори.
У глибинних та поверхневих шарах шкіри міститься різна кількість хроматофорів з окремими поєднаннями барвників. Цим, власне, пояснюється широкий спектр кольорів, на які змінює забарвлення хамелеон. Чому такі тварини вдаються до таких незвичайних метаморфоз? Про це поговоримо далі.
Навіщо хамелеон змінює свій колір?
Кожному з нас знайоме твердження, що такі рептилії перетворять забарвлення з метою маскування на тлі навколишньої місцевості, прагнучи стати непомітними для хижаків. Проте, як свідчать результати спеціальних досліджень, це лише помилкою. Насправді такі тварини не здатні ставати монохромними на білому полотні. Те саме стосується й чорного тла. У подібних ситуаціях відтінок тіла ящірки все одно залишатиметься дещо контрастним.
То чому хамелеон змінює колір насправді? Вченими було з'ясовано, що такі метаморфози здатні відбуватися під впливом цілого ряду емоційних та фізіологічних факторів. Насамперед тут варто відзначити вплив на тіло тварини певної температури, освітлення, вологості. Змінювати відтінок хамелеони можуть при зневодненні, больових відчуттях, почутті голоду, переляку, прояві агресії по відношенню до ворога, бажання привернути увагу самки.
Ще чомусь хамелеони змінюють колір шкіри? Дослідники встановили, що значної ролі тут грає те, які об'єкти спрямований погляд тварини. Згідно з результатами експериментів, при пошкодженні зорового нерва ящірки здатність до колірних метаморфоз повністю втрачається. Зумовлено це тим, що перетворення відтінків відбувається лише за деякого ланцюжка дій. Потрапляючи на сітківку ока хамелеона, світло впливає на нервову систему. Передаються сигнали у мозок, а потім до хроматофорів. Вплив на тварину світлом певної інтенсивності призводить до зміни відтінку шкіри у тому чи іншому спектрі. Те саме відбувається, якщо дратувати тіло рептилії слабкими зарядами електричного струму.
Ось ми і з'ясували, чому хамелеон змінює колір. Всупереч поширеній помилці, такі ящірки не виступають експертами в галузі маскування. Зміна кольору слугує для інших цілей.
Які відтінки може набувати тіло хамелеонів?
На планеті мешкає понад 160 видів ящірок, які відносяться до представленого роду. Більшість із них здатні змінювати колір лише із зеленого на коричневий. Однак деякі рептилії навчилися перетворювати відтінки тіла в найширшому спектрі, починаючи з білого, жовтого, помаранчевого та закінчуючи пурпуровим, рожевим, чорним. Цікаво, що колір у хамелеонів змінюється не миттєво. Зазвичай на це йде до хвилини. Адже клітинам-хроматофорам потрібно деякий час на стиснення та розширення.
Зір хамелеонів
Якщо говорити про цікаві факти щодо цих тварин, особливої увагизаслуговує на незвичайний зір. Хамелеони здатні обертати очима під кутом в 360 о, охоплюючи будь-які навколишні об'єкти. Причому зорові органи можуть обертатися незалежно один від одного. За потреби ока концентрують увагу на окремих предметах по обидва боки тіла. Фокусування зору в одному напрямку відбувається під час полювання хамелеону. Таким чином, ящірка отримує можливість помітити потенційний видобуток на віддаленні більш ніж 10 метрів.
Слух
Як видно, із зором у таких рептилій усе гаразд. Однак як справи зі сприйняттям звуків навколишнього світу? Зі слухом таким ящіркам пощастило менше. Як і в інших рептилій, наприклад, змій, хамелеони позбавлені середнього вуха. Тому вони не розпізнають більшість звуків. Втім, не можна стверджувати, що ці ящірки глухі. Насправді їх слух обмежений діапазоном частот від 200 до 600 Герц.
живлення
Цікавим фактом є наявність у хамелеонів надзвичайно довгої балістичної мови. Більшість видів його розміри перевищують параметри тіла. На кінці мови присутня так звана ловча присоска. У ході пошуку їжі хамелеон займає нерухому позицію у засідці. Обертання очей у різних напрямках дозволяє ящірці помітити комаху. У момент атаки хамелеон стрімко викидає балістичну мову за жертвою. Процес захоплення та втягування видобутку в рот забирає частки секунди.
Раціон хамелеонів складають метелики, жуки, коники та цвіркуни. Найбільші представники роду ящірок здатні полювати птахів і гризунів. У періоди дефіциту їжі хамелеони можуть поглинати невеликі фрукти та листя дерев.
Розміри
Дивним фактом є те, що параметри тіла ящірок, які належать до цього роду, варіюються у значних межах. Найбільш мініатюрними хамелеонами на планеті є представники виду Brookesia micra. Доростати дорослі особини здатні лише до 15 мм. Що ж до найбільших хамелеонів, то такими є ящірки виду Furcifer oustaleti. Їхні максимальні розміри становлять близько 70 сантиметрів.
Змінює забарвлення для маскування. Це не зовсім так. Якщо посадити хамелеона на землю, він не стане в цю ж секунду (та й у наступну теж) таким же чорним, як земля, а на білому простирадлі він не стане білим. Хамелеони змінюють колір шкіри під дією фізіологічних(освітлення, голод, хвороба, температура повітря та інші) та емоційно-вольових факторів. Зміна забарвлення можлива лише за цілісності головного мозку та очного апарату. Може змінюватися як забарвлення всього тіла, і окремих його ділянок, зміна може проходити плямами чи смугами. Те саме стосується і насиченості кольору.
Який механізм зміни кольору шкіри у хамелеонів?У цих тварин у волокнистому і глибшому шкірних покривах є розгалужені клітини - хроматофори, які містять у собі різні типипігментів (забарвлені речовини) у вигляді зерен. Зерна не мають постійного місцяі можуть вільно переміщатися хроматофором, зокрема вони можуть бути зосереджені в центрі клітини або розташовуватися на її кінцях. Крім того, кількість пігментів у хроматофорах не однакова: в одних більше, в інших менше. Також зерна можуть рухатися вгору-вниз. Крім того, і самі хроматофори можуть підніматися до поверхні шкіри і робити її забарвлення інтенсивнішим або, навпаки, віддалятися від поверхні і робити колір блідим.
Пантеровий хамелеон (Furcifer pardalis)
Головний механізм, що приводить у рух пігменти у хроматофорах, – це нервова система. Від центральної нервової системи до кожного хроматофора йде нерв, який передає ті чи інші сигнали, змушуючи пігменти та хроматофори рухатися. Важливу рольу зміні кольору шкіри грають очі. Вчені встановили, що без очей хамелеони втрачають здатність змінювати колір шкіри. Тому вони припустили, що світло – головний подразник, який через очі подає сигнали нервовій системі хамелеону. Також на підставі експериментів фахівці припустили, що в центральній нервовій системі є два центри, відповідальні за зміну забарвлення: вольовий та автоматичний.
Декілька прикладів:
Концентрація зерен у центрі хроматофора внаслідок скорочення його відростків робить шкіру світлою (білою, жовтою, біло-жовтою),
- темний пігмент, зосереджений у відростках хроматофора, надає темний до чорного забарвлення,
- зелене забарвлення - результат заломлення сонячних променіву клітинах поверхневого шару шкіри, багатого гуанідинами,
- видалення очного нерва, наприклад, з лівого ока робить всю ліву половину тіла хамелеону білою,
- під час шлюбного періодухамелеони за частки секунд здатні змінити своє забарвлення та насиченість кольору,
- при анестезії шкіра хамелеонів темніша до чорного, а при хворобі чи смерті - світлішає до майже білої.