蝴蝶为什么那么炫彩

□ 刘国威

蝴蝶翅膀上绚丽的花纹和色彩，是自然界最绚丽的作品。当飞行员开着飞机在南美的热带雨林上空飞过，隔着半英里都能看见大闪蝶翅膀散发的蓝色光芒。而这样醒目鲜艳的颜色，还会随着观察角度的不同发生变化。

假如我们在光学显微镜下观察一只孔雀蛱蝶，放大100倍时，可以看到黄色的鳞片。这些覆盖它们的半透明翅膜表面的鳞片，在这只蝴蝶翅膀上拼出了美丽的花纹。假如把它挪到电子显微镜下，放大5000倍，我们会发现这些鳞片表面不平整，有脊、沟和瓦片状的细微结构。

蝴蝶翅膀颜色的来源，就是鳞片内含有的色素和鳞片的这些细微结构，称之为鳞片的化学色和结构色。所谓化学色，是指鳞片由于含不同色素而显现出不同的颜色。蝴蝶翅膀的色素一般有黑色素、黄酮类物质、蝶呤和眼色素等四种。

蝶呤可以增强光线在单个鳞片里的反射，因而蝶呤含量高的鳞片会表现出艳丽的色彩。而黄酮类物质可以吸收UV（即紫外线），UV的吸收量会被天气（比如晴空万里或乌云密布）和周围的环境（比如绿树成荫或寸草不生）所影响，从而影响黄酮类物质颜色的强度。黑色素是高分子聚合物，会同时吸收UV和可见光，一般表现为蝴蝶翅膀斑斓花纹底下“默默付出”的黑色和深棕色背景。每片鳞片都由一个表皮细胞产生，有自己独特的颜色。各色的鳞片像瓦片一样彼此重叠，拼凑出眼点、条纹和渐变色等等图案。但是鳞片的色素是不稳定的，在蝴蝶死亡后，色素会分解消失。所以蝴蝶标本的颜色就会慢慢地褪去。

结构色是鳞片表面的微观物理结构产生的。这些微观结构，比如鳞片内的多层片状薄膜（也叫肋状结构/肋片），使光波发生干涉、衍射和散射而产生比化学色更加绚丽的颜色。这些色彩可以因不同视距、视角等因素而变化，泛着金属般的光泽，又称为彩虹色。

我们都知道，光从一种介质进入另一种介质，会同时发生反射和折射。如果一束自然光（白光）进入一个厚度为d的薄膜，会在薄膜的上表面发生一次反射，同时折射进入薄膜。由于白光是由各色光组成的，各色光的折射角不一样，第一次折射就将赤橙黄绿青蓝紫不同波长的光分离出来了。这些不同波长的光再遇到薄膜的下表面，又会发生一次反射和折射，若存在多个薄膜则依次类推。这样，各色光线的第二次反射光线，和它们的第一次反射光线，频率相同，传播方向相同，发生了相护干涉，就能产生色素发光没法儿比的光亮度。

鳞片的化学色构成蝴蝶静态的美丽花纹，而结构色，则赋予静止花纹以生命，让它随着光线发生动态的变化。正是这两种色彩的水乳交融，让自然界造就出那么多色彩斑斓的蝴蝶。