От чего зависит смена цвета хамелеона. Как и за счёт чего хамелеоны меняют цвет

В исследовании приняли участие самцы мадагаскарского пантерного хамелеона (Furcifer pardalis), которые умеют менять окраску с сине-зеленой до ярко-красной и обратно за несколько минут. Известно, что смена окраски связана с работой особых клеток кожи — хроматофоров, перераспределяющих пигменты четырех цветов. Пигменты отражают видимый свет в узком спектральном диапазоне, однако теперь ученые выяснили, что для хамелеонов куда важнее являются иридофоры — клетки, которые не поглощают свет, а отражают его.

Кожу хамелеонов тщательно изучили с помощью электронного микроскопа и обнаружили в ней два слоя иридофор, причем в верхнем слое содержатся нанокристаллы гуанина, организованные в виде четко структурированной решетки. Шаг решетки (расстояние между кристаллами) играет ключевую роль в смене окраски — при его увеличении максимум длин волн отражаемого света смещается в длинноволновую (красную) область, а при уменьшении — в коротковолновую (синюю) область. Изменяя шаг решетки путем растягивания или сокращения слоя иридофоров, хамелеоны подстраивают цвет под окружающую обстановку.

У хамелеонов есть также и второй, более глубоко расположенный слой иридофоров, с большим шагом решетки из нанокристаллов. Максимум отражения этого слоя находится в инфракрасной области спектра. Предположительно, этот слой у хамелеонов является важным механизмом защиты от перегрева в жарких условиях. Ученые предполагают, что подобный механизм можно использовать и при создании новых искусственных материалов, способных изменять цвет.

Ещё совсем недавно считалось, что способность хамелеона менять окраску - это способ защиты от хищников - змей или птиц. Но в ходе наблюдений за этой уникальной рептилией учёные выяснили, что это не совсем так, и причины для изменения окраски более разнообразны.

Описание и характеристика хамелеона

Хамелеон - это небольшая рептилия (около 30 см длиной), обитающая в Африке. В мире насчитывается около 190 видов этих удивительных животных.

Они не слишком похожи на других ящериц:

• выпуклые височные дуги, шлемообразная голова с приподнятым гребнем делают хамелеона самой узнаваемой ящерицей;
• некоторые виды достигают в длину 60 см, но есть и мини-хамелеоны длиной не более 5 см;
• уникальные цепкие пальцы в форме клешни отлично приспособлены для охватывания ветки;
• хвост может свиваться в спираль и закручиваться вокруг ветвей - такой способности больше нет ни у одной ящерицы;
• глаза рептилии могут двигаться независимо друг от друга, что помогает охоте на насекомых.

Питается ящерица различными насекомыми. Охотящийся хамелеон занимает позицию на ветке дерева и замирает. Движущиеся глаза фиксируют добычу, затем следует молниеносный бросок языка с присоской и его возврат в исходное положение с добычей. Бросок языка происходит почти мгновенно. Подсчитано, что за 3 секунды он успевает поймать до 4 насекомых.

Обитает хамелеон в материковой части Африки, Азии, Северной Америке и Европе. Хамелеоны - обитатели самых разных биотопов: пустынь, тропических лесов, саванн. Чаще всего обитает на деревьях и кустарниках, но встречаются и наземные виды.

Семейство Brookesiinae - это обитатели низкорослых кустарников и прикустарниковой зоны. Небольшие виды ящериц, живущие в листве деревьев, не могут менять цвет.

Важно! Согласно данным Международной красной книги, некоторые хамелеоны находятся под угрозой исчезновения. Это тигр-хамелеон, геймелеон Эландсберга, хамелеон Наморока и листовидный хамелеон Декари.

Как устроена кожа хамелеона

Способность некоторых живых существ изменять цвет замечена довольно давно, но возможность изучить механизм такого явления возникла лишь с появлением микроскопа. Внимательно рассмотрев кожу, учёные заметили удивительные клетки хроматофоры. В переводе с греческого этот термин обозначает «несущий цвет».
Хроматофоры содержат пигментные зёрна (меланин, каротиноиды, флавины и птеридин), которые находятся в клетке в свободном состоянии и могут перемещаться. Клетки, содержащие пигмент, находятся в двух слоях эпидермиса: наружном волокнистом и более глубоком.

Если в цитоплазме клетки много пигментных зёрен, то её окраска более интенсивная, и наоборот.

При концентрации пигментных зёрен в центре клетки кожа бледнеет или становится жёлтой. При распределении пигмента в боковых ответвлениях клетки, эпидермис окрашивается в тёмные оттенки.

Пигментные зёрна могут быть коричневыми, чёрными, жёлтыми и красными. Сочетание пигмента в двух разных слоях кожи создаёт различные оттенки ярких цветов. Некоторые клетки содержат кристаллы гуанидина.

Именно они обеспечивают серебристую или золотистую окраску. Зелёный цвет обусловлен преломлением лучей света в поверхностном слое клеток из-за этих кристаллов. Благодаря преломлению света, окраска может изменяться чрезвычайно быстро.

Хроматофоры не имеют нервных окончаний, за исключением меланофор, поэтому изменение окраски, связанное с меланофорами, согласовано с нервной системой и зависит от испытываемых состояний - страх, удовлетворение, радость и т. д.

Почему рептилия меняет свой цвет

Кожа хамелеона изначально не имеет цвета, и её оттенок зависит от того, в каком физическом состоянии находится ящерица в текущий момент. Учёные давно ответили на вопрос: меняет ли хамелеон цвет для маскировки. И теперь точно знают, что животное никогда не маскируется.

Чтобы выяснить, зачем нужна смена цвета, ящериц исследовали в различных условиях с помощью высокоточных датчиков, фиксирующих смену пигментации. Встреча двух разных особей и понимание их физиологического состояния в момент контакта помогли ответить на вопрос, от чего же на самом деле зависит окраска.

Функции окраски могут быть предупреждающими и покровительственными. Предупреждающая окраска должна отпугивать противника. К её разновидностям относится и изменение окраски некоторых живых организмов в брачный период. Такое изменение цвета обеспечивается меланофорами.

Физиологические факторы (температура воздуха, освещение, голод) также вызывают изменение окраски. Так, исследователи заметили, что африканские хамелеоны утром приобретают более тёмный оттенок, чтобы быстрее согреться в лучах солнца.
А вот во второй половине дня они бледнеют, чтобы обезопасить себя от перегрева. Цвет радужки глаз у хамелеона не изменяется, а вот кожа вокруг глаза принимает те же оттенки, что и вся ящерица.

Знаете ли вы? Глаза хамелеона обозревают пространство вокруг на 360 градусов. Приближение насекомого ящерица фиксирует с расстояния 5–10 м.

Обстоятельства и соответствующий цвет кожи

Зависимость между цветом фона и окраской учёным заметить не удалось, а вот коммуникативные функции были досконально изучены.

Важно! Хамелеон, как и другие рептилии, не слышит, поэтому для удачной охоты ему необходимо видеть движение добычи.

Каким образом и как быстро он это делает

Если хамелеон содержится в качестве домашнего питомца, то в обычной обстановке он зелёный, и без причины у него нет необходимости изменять цвет.
Все исследования, чтобы определить, за счёт чего происходит смена окраса, показали, что ящерица всегда реагирует на другую особь или на врага, а также на различные природные факторы.

Неконтролируемое изменение окраски (в момент смерти, при воздействии электрическим током и т. д.) привело к появлению гипотезы о том, что управление действиями нервной системы осуществляют волевые и автоматические центры. Поэтому частично изменение окраски зависит от того, что ящерица заметила врага, соперника, самку.

Знаете ли вы? Почти половина всех известных видов хамелеонов - обитатели острова Мадагаскар. Кроме этого острова, они не встречаются больше нигде в мире.

А вот неконтролируемые изменения цвета обеспечиваются поступлением сигнала к нервным клеткам (зрительный, осязательный).

Реагируя на полученный сигнал, кожа меняет оттенок. Скорость смены цвета составляет всего несколько долей минуты. Считается, что такая скорость не позволяет птицам увидеть изменение и даёт хамелеону дополнительный шанс на выживание.

Результаты экспериментов

Если вы приобрели питомца-хамелеона, то мало кто устоит от желания провести ряд самостоятельных экспериментов и узнать, какого цвета станет он в другой обстановке или если посадить его рядом с зеркалом.

Итак, если хамелеон смотрится в зеркало, то изменение цвета зависит от пола. Самец начнёт готовиться к бою с соперником и меняться. Окраска станет яркой, её цвет зависит от вида, к которому принадлежит ящерица.

А вот самка будет ожидать, пока отражающийся в зеркале хамелеон (самец) начнёт менять цвет. Но так как это она сама, то, конечно же, оттенок кожи не изменится, и, заскучав, самка просто уйдёт.

И всё же, изучая свойства ящерицы, не следует подвергать животное частым стрессам. Ведь это сокращает продолжительность жизни вашего питомца и может привести к болезням.

Хамелеон - обитатель знойной Африки, приобретший известность благодаря уникальной способности изменять окрас кожи. Эта маленькая ящерица длиной всего 30 см умеет преображаться, становясь черным, розовым, зеленым, голубым, красным, желтым. Многие ученые проводили различные исследования, чтобы выяснить, как хамелеон меняет цвет, и с чем это связано. Предполагалось, что он таким образом маскируется под окружающий его фон. Но это оказалось неверным предположением.

Эта ящерица сама по себе уникальна. Она похожа на дракона, часто меняет окрас кожи, часами сидит на ветвях деревьев в ожидании жертвы, которую захватывает длинным языком. Ее глаза живут отдельной жизнью, поворачиваясь в разные стороны. Хамелеон меняет цвет благодаря особым клеткам - хроматофорам. Его кожа прозрачна, поэтому так хорошо видны клетки, содержащие пигмент разного цвета.

Долгое время исследователи не могли понять, как хамелеон меняет цвет, и почему это происходит. Предполагалось, что это ему необходимо для маскировки. Ведь окрасившись, например, в ящерица может маскироваться в листве, прячась от хищников и поджидая своих жертв. Ведь в ходе эволюции многие хамелеоны научились приобретать цвет и рисунок своего врага - например, птицы или змеи.

Современные исследования показали, что процесс того, как хамелеон меняет цвет, полностью зависит от его состояния. Окрас кожи варьируется от перемены настроения - таких реакций, как страх или радость. Это может зависеть даже от температуры воздуха. В Африке многие хамелеоны приобретают утром, чтобы притягивать а вот днем светлеют, чтобы было не так жарко. Пестрые цвета они используют в брачных играх, с целью привлечь к себе представителя противоположной стати.

Хроматофоры у хамелеонов расположены в глубоких слоях кожи и напрямую зависят от нервной системы. В верхнем слое находятся содержащие красный и желтый пигменты клетки. Далее расположено гуанин, которое очень точно воспроизводит синий цвет. Под ним - меланофоры, отвечающие за пигменты черного и желтого окрасов и содержащие меланин. То, как в клетке расположены пигментные гранулы, полностью влияет на цвет. Хамелеон - очень интересное животное. Ведь пигменты в его клетках очень быстро перемещаются, изменяя окрас. Если они сосредоточены в центре клетки, то она останется прозрачной, а если равномерно по ней распределены, то окрасят в интенсивный цвет.

Нервные окончания соединяют хроматофоры с мозгом, откуда и поступают команды к изменению. То, как хамелеон меняет цвет, можно сравнить с палитрой, в которой краски, перемешиваясь, создают совершенно новые оттенки. Благодаря своей способности к изменению окраса кожи, эта ящерица приобрела огромную популярность. Сегодня и другие вещи, переливающиеся разными оттенками или изменяющие их, называют хамелеонами.

Хотя кажется, что изменяя цвет, ящерица желает замаскироваться, это не так. Она вовсе не обращает внимания на фон. На окрас кожи влияет настроение, переживаемые эмоции, температура воздуха, но никак не окружающая обстановка. Поэтому мнение о том, что когда хамелеон окажется на то на нем появятся черные и белые клетки, в корне неверно.

Хамелеоны являются одними из самых необычных существ, что населяют планету. Внимание эти рептилии привлекают в первую очередь0 оригинальной способностью к преобразованию окраса. Почему хамелеоны меняют цвет? В каких случаях они прибегают к подобным метаморфозам? Как меняют цвет хамелеоны? Ответы рассмотрим в нашем материале, а также представим несколько интересных фактов об этих удивительных животных.

Механизм изменения окраса

Прежде чем поведать, почему хамелеон меняет цвет, хотелось бы сказать несколько слов о том, за счет чего становится возможной такая способность. Обусловлена оригинальная функция специфическим строением тканей кожи животного. Практически всю ее поверхность покрывают особые клетки, которые называют хроматофорами. Последние содержат в себе цветовые пигменты. Представлены красители в виде микроскопических подвижных зернышек.

Клетки хроматофоры могут расширяться и сокращаться. Результатом становится смешение цветовых пигментов в отдельных сочетаниях. Если зернышки концентрируются в центре клетки, она приобретает светлый оттенок. Когда пигменты перемещаются на периферию, образуются темные цвета.

В глубинных и поверхностных слоях кожи содержится различное количество хроматофор с отдельными сочетаниями красителей. Этим, собственно, объясняется широчайший диапазон цветов, на которые меняет окраску хамелеон. Почему такие животные прибегают к столь необычным метаморфозам? Об этом поговорим далее.

Зачем хамелеон меняет свой цвет?

Каждому из нас знакомо утверждение, что такие рептилии преобразуют окрас в целях маскировки на фоне окружающей местности, стремясь стать незаметными для хищников. Однако, как показывают результаты специальных исследований, это является не более чем заблуждением. На практике такие животные не способны становиться монохромными на белом полотне. То же касается и черного фона. В подобных ситуациях оттенок тела ящерицы все ровно будет оставаться несколько контрастным.

Так почему хамелеон меняет цвет на самом деле? Учеными было выяснено, что такие метаморфозы способны происходить под воздействием целого ряда эмоциональных и физиологических факторов. В первую очередь здесь стоит отметить воздействие на тело животного определенной температуры, освещения, влажности. Изменять оттенок хамелеоны могут при обезвоживании, болевых ощущениях, чувстве голода, испуге, проявлении агрессии по отношению к неприятелю, желании привлечь внимание самки.

Еще почему хамелеоны меняют цвет кожи? Исследователи установили, что значительную роль здесь играет то, на какие объекты устремлен взгляд животного. Согласно результатам экспериментов, при повреждении зрительного нерва ящерицы способность к цветовым метаморфозам полностью утрачивается. Обусловлено это тем, что преобразование оттенков происходит лишь при некоторой цепочке действий. Попадая на сетчатку глаза хамелеона, свет оказывает воздействие на нервную систему. Передаются сигналы в мозг, а затем к хроматофорам. Воздействие на животное светом определенной интенсивности приводит к изменению оттенка кожи в том или ином спектре. То же происходит, если раздражать тело рептилии слабыми зарядами электрического тока.

Вот мы и выяснили, почему хамелеон меняет цвет. Вопреки распространенному заблуждению, такие ящерицы не выступают экспертами в области маскировки. Смена цвета служит для прочих целей.

Какие оттенки может приобретать тело хамелеонов?

На планете проживает более 160 видов ящериц, которые относятся к представленному роду. Большинство из них способны менять цвет лишь с зеленого на коричневый. Однако некоторые рептилии научились преобразовывать оттенки тела в широчайшем спектре, начиная с белого, желтого, оранжевого и заканчивая пурпурным, розовым, черным. Примечательно, что цвет у хамелеонов меняется не моментально. Обычно на это уходит до минуты. Ведь клеткам-хроматофорам требуется некоторое время на сжатие и расширение.

Зрение хамелеонов

Если говорить об интересных фактах, что касаются этих животных, особого внимания заслуживает необычное зрение. Хамелеоны способны вращать глазами под углом в 360 о, охватывая любые окружающие объекты. Причем зрительные органы могут вращаться независимо друг от друга. При потребности глаза концентрируют внимание на отдельных предметах по обеим сторонам тела. Фокусировка зрения в одном направлении происходит во время охоты хамелеона. Таким образом, ящерица получает возможность заметить потенциальную добычу на удалении более чем в 10 метров.

Слух

Как видно, со зрением у таких рептилий все в порядке. Однако как обстоят дела с восприятием звуков окружающего мира? Со слухом таким ящерицам повезло меньше. Как и у прочих рептилий, например, змей, хамелеоны лишены среднего уха. По этой причине они не распознают большинство звуков. Впрочем, нельзя утверждать, что эти ящерицы глухие. В действительности их слух ограничен диапазоном частот в пределах от 200 до 600 Герц.

Питание

Интересным фактом является наличие у хамелеонов чрезвычайно длинного баллистического языка. У большинства видов его размеры превышают параметры тела. На конце языка присутствует так называемая ловчая присоска. В ходе поиска пропитания хамелеон занимает неподвижную позицию в засаде. Вращение глаз в различных направлениях позволяет ящерице заметить насекомое. В момент атаки хамелеон стремительно выбрасывает баллистический язык по направлению жертвы. Процесс захвата и втягивания добычи в рот отнимает доли секунды.

Рацион хамелеонов составляют бабочки, жуки, кузнечики и сверчки. Наиболее крупные представители рода ящериц способны охотиться на птиц и грызунов. В периоды дефицита пищи хамелеоны могут поглощать небольшие фрукты и листья деревьев.

Размеры

Удивительным фактом является то, что параметры тела ящериц, которые относятся к этому роду, варьируются в значительных пределах. Самыми миниатюрными хамелеонами на планете выступают представители вида Brookesia micra. Дорастать взрослые особи способны лишь до 15 миллиметров. Что касается наиболее крупных хамелеонов, то таковыми являются ящерицы вида Furcifer oustaleti. Их максимальные размеры составляют порядка 70 сантиметров.