蝴蝶的翅膀为什么五彩斑斓？

蝴蝶最大的特点莫过于那两对色彩斑斓的翅膀，而其色彩之谜就源于覆盖在翅膀上无数的微小鳞片。这些鳞片犹如鸟类的羽毛一般，长椭圆的外形，基部连有一小短柄嵌入翼膜内。鳞片颜色的来源主要有两种，一个是自身生理代谢产生的色素颗粒，称之为化学色；另一个是由于物理光学原理产生的，即结构色（物理色）。

鳞片的白、黄、红、棕、黑大都形成于化学色，例如黄色和红色产生于类胡萝卜色素，而棕色和黑色来自于黑色素。这些都是蝴蝶能够通过自身的生理代谢所产生的色素颗粒。而另一类色素颗粒，如形成白色和黄色的黄酮类色素颗粒，则需要间接来源于蝴蝶在幼虫时期所摄食的植物色素在其体内的积留。这些色素颗粒虽有着各种鲜艳色彩，但却容易由于各种化学作用而渐渐褪色甚至消失。而对于结构色来说，所能产生的颜色就更变化多端了。它实际上是光作用于鳞片表面脊、沟等微结构而发生光散射、干涉以及衍射的结果。这就是为什么我们总是能在阳光下看见蝴蝶蓝绿色的翅膀总闪耀着彩虹色的金属光泽。

蝴蝶的鳞片有两层——表层和底层，往往底层以棕色和黑色等暗色为主，而表层颜色较为丰富，以亮色为主。虽然每个鳞片仅有一种颜色，但不同颜色的鳞片如屋瓦般有序地覆盖着，于是构成了蝴蝶翅膀多样的花纹。

我们了解了蝴蝶体色从何而来，那么，这多彩的颜色又有怎样的功能呢？前一个问题是从微观上解释了蝴蝶体色的物质基础，而后一个问题是要解决体色在宏观上受到何种进化力的作用。蝴蝶的体色能提供三方面的作用：自我保护、个体交流和体温调节。

体温调节主要是通过翅膀鳞片上的黑色素吸收的太阳辐射能传导至体内而引起体温上升。蝴蝶是冷血动物，它不能通过自身代谢产生热量保持体温，只能靠翅膀的机械运动产热以及太阳能来维持体温。而其中，维持体温的能量有14%是通过鳞片吸收而获得的，这也解释了为什么寒冷地区的蝴蝶体色更深一些。

体色的保护作用主要是用来抵御天敌，这是与天敌协同进化的结果。最著名的例子是枯叶蝶，飞行时翅膀正面是异常鲜明泛金属光泽的橙蓝色，而停立时翅膀收合露出其背面，俨然就是一片带有点点病斑的褐黄色枯树叶，这就是一种保护色。另外一种抵御天敌的策略是警戒色。自然界中一般具有亮丽体色的生物总能传达出这样的信息，“我味道不好或者我有毒”，这是对其潜在天敌的警告。所以，一些翅膀异常鲜艳的蝴蝶利用了这种警戒色的作用来减少被捕食的概率。还有一种我们比较熟悉的保护机制——拟态。见过翅膀上长了一对眼睛的蝴蝶吗，这是蝴蝶通过翅膀上的花纹来模拟动物的眼睛以达到惊吓捕食者的目的。

体色除了在自身保护方面起到重要作用，还在个体交流如雌雄配对时也是极其重要的信息元素。蝴蝶有比脊椎动物更广的视觉光谱范围，比如能看到短波长的紫外线。所以，某些蝴蝶种类可以通过特殊的紫外反射值或吸收值来识别异性。

事实上，蝴蝶体色并不能同时兼顾到自我保护、个体交流以及体温调节这三个方面，更准确地说，蝴蝶真正的体色反应的是在这三者之间权衡的结果。