Fyzika ve světě zvířat: Chameleoni a jejich barva / Habr

Chameleoni jsou velmi neobvyklá zvířata. Vyznačují se způsobem krmení, zrakovým systémem a schopností měnit barvu těla v závislosti na různých faktorech. Dříve se vědci domnívali, že chameleon vyvinul způsob, jak se maskovat svým prostředím a chránit se před predátory. Ve skutečnosti se barva kůže chameleona mění v závislosti na teplotě vzduchu, osvětlení, náladě a fyziologických procesech probíhajících v těle (například březost samice).

Jak zvíře změní barvu kůže? Vědci již dávno zjistili, že příčina je v pigmentových buňkách zvaných chromatofory. Tyto buňky jsou z řečtiny přeloženy jako „buňky nesoucí barvu“. Princip jejich fungování je poměrně složitý. Každá taková buňka obsahuje v cytoplazmě pigmenty, které umožňují kůži zvířete změnit barvu. Hlavními pigmentovými buňkami chameleonů jsou melanocyty a melanofory, které obsahují různé modifikace melaninu ve specifických organelách (melanosomech). Dále jsou to xantofory, které obsahují karotenoidy, flaviny a pteridiny, obsahující pigmenty od žluté po červenou.

Tyto pigmenty se nacházejí v jiných organelách zvaných pterinosomy. Nacházejí se také ve volném stavu, ve formě kapek, nacházejících se v cytoplazmě. Existují také iridocyty nebo guanofory, které obsahují krystaly guanidinu. Tyto krystaly poskytují stříbřité nebo zlaté zbarvení. Pod tlakem a vystavením chemickým sloučeninám mohou krystaly změnit umístění. Jak se vzdálenost mezi nimi zvětšuje, mění se i spektrum barev odrážené kůží. Čím vyšší je mezera, tím vyšší je posun od modré přes zelenou k červené.

Jak to funguje?

Chromatofory se většinou nacházejí v nejhlubší a nejvláknitější vrstvě kůže zvířete. Tyto buňky obsahují zrnka pigmentu, jak je uvedeno výše. Navíc některé chromatofory mají více pigmentových zrn než jiné. Na umístění pigmentu v takové buňce také záleží. Může být rovnoměrně rozmístěn po celé buňce, může být umístěn v jejích větvích nebo přímo ve středu. Zvláštností chromatoforů je, že pigmentová zrna se mohou pohybovat po takové buňce.

Zdroj: National Geographic

Pokud se chromatoforové procesy zkrátí, pigmentová zrna se začnou koncentrovat ve středu buněk. V tomto případě se kůže chameleona jeví jako bělavá nebo dokonce žlutá. Pokud jsou chromatofory rozmístěny podél větví chromatoforu, získává kůže tmavou, někdy černou barvu. Barevné odstíny kůže chameleona se určují smícháním pigmentů obou vrstev. Zelené tóny charakteristické pro zvíře vznikají, když se sluneční světlo láme v povrchové vrstvě. Jsou zde rozmístěny krystaly guanidinu, které lámou paprsky. Díky tomu může chameleon poměrně rychle změnit barvu, mění odstíny od bělavé po oranžovou. Je zajímavé, že změny mohou ovlivnit pouze část těla chameleona nebo mohou ovlivnit celé jeho tělo, od tlamy až po špičku ocasu. Chromatofory mimo jiné „umí“ měnit hloubku svého výskytu v kůži. Čím větší je hloubka chromatoforu, tím je kůže bledší. Čím je jasnější, tím je kontrastnější.

Proč chameleon mění barvu?

To je ovlivněno mnoha faktory. Vědci je rozdělují do dvou skupin. První skupinou jsou čistě fyziologické faktory, to jsou teplota prostředí, osvětlení, vlhkost, hlad, dehydratace, bolest. Druhou skupinou jsou „emocionální“ faktory. To zahrnuje strach, potěšení, podráždění a vše ostatní. Během období páření na sebe samci chameleonů reagují tak, že změní barvy na jasnější, když se přiblíží soupeř. Reagují i ​​samice, přičemž březí samice má jiné zbarvení než normální samice.

Již bylo řečeno výše, že maskování není pro chameleona vůbec prioritou. Náhodou se ale stane, že chameleon přijme barvu místa, kde se plazí. Ne vždy to tak vyjde, ale často se to stává. A pokud dojde k poškození zrakového nervu zvířete, ztratí schopnost měnit barvu. Vědci v průběhu let provedli mnoho experimentů s chameleony. Bylo provedeno velké množství pozorování. Mezi nejzajímavější patří následující:

• Chameleon s poškozeným zrakovým nervem ztrácí schopnost měnit svou barvu. Pokud je nerv poškozen v jednom z očí, kůže na odpovídající straně těla zvířete se zesvětlí;
• Pokud chameleonovi podráždite míchu elektrickým proudem, tělo se zesvětlí, pokud míchu odstraníte, kůže ztmavne;
• Pokud je chameleon utracen pomocí éteru, zvíře se stává lehčím; pokud je stejná operace provedena pomocí chloroformu, tělo zvířete ztmavne;
• Pokud elektrickým proudem podráždite centrální zrakový nerv, tělo chameleona ztmavne.

Vědci studující chameleony navrhli, že barva kůže chameleona je řízena dvěma typy center v centrálním nervovém systému chameleona. První typ lze nazvat „volní“, druhý je čistě automatický. Druhý typ center udržuje systém změny barvy v určitém tónu. Tato centra jsou ovlivňována „volními“ centry, která potlačují působení automatických center. První způsobují ztmavnutí, druhé – zesvětlení pokožky.

• Populární věda
• Ekologie

Chameleoni jsou druhem ještěra, který je přizpůsoben stromovému životnímu stylu. Tato zvířata jsou nejznámější pro svou schopnost měnit barvu kůže. Mnoho lidí si myslí, že změny barev souvisí s okolním světem, ale to je mylná představa. Změny barvy kůže souvisí s chováním a ovlivňují sociální komunikaci, maskování před predátory a využívá se i k termoregulaci.

Za mechanismus barvení kůže a její barvu u chameleonů jsou zodpovědné speciální buňky – chromatofory. Existují 4 typy hlavních typů chromatoforů, z nichž každý obsahuje své vlastní pigmenty. Xanthofory a erytrofory jsou si velmi podobné, liší se především barvou. Ty první mají na svědomí žlutooranžovou barvu, ty druhé červené odstíny. Jsou umístěny nejblíže povrchu a obsahují karotenoidní nebo pteridinové pigmenty. Pod xanthofory jsou iridofory, které obsahují bezbarvé krystaly pigmentu guaninu. Právě díky guaninovým destičkám může tento druh zvířat zmodrat. Melanofory tvoří nejhlubší vrstvu kůže a jak název napovídá, obsahují melanin, který vytváří černohnědou barvu.

Barva chameleona závisí na typu, hustotě a umístění chromatoforů. Stupeň změny barvy a rozsah zobrazených barev je druhově specifický, protože závisí na typech a distribuci chromatoforů charakteristických pro daný druh. Ke změně barvy dochází v důsledku pohybu organel obsahujících pigment v chromatoforu. Například ztmavnutí kůže je důsledkem koncentrace nebo disperze pohyblivých váčků obsahujících pigment melanin.

Řízení změny barvy u chameleonů je špatně pochopeno. Ale již bylo prokázáno, že změna barvy je řízena nervovými a hormonálními mechanismy.

Co tedy změna barvy znamená?

Při odpočinku nebo v neutrálním stavu je většina druhů chameleonů zelená nebo hnědá. Barva se liší druh od druhu a závisí především na stanovišti jedince, které mu umožňuje splynout s okolím.

Při projevech agrese se chameleon zbarví, zejména při obraně svého území. Vykazují výbušné a rychlé změny barvy (červená, jasně zelená, modrá, žlutá nebo dokonce bílá). Ve volné přírodě se používají ke zviditelnění na pozadí přírody, k varování nepřítele a k ochraně území. Slabší jedinci naopak blednou, jako by potvrzovali svou porážku. Samci jsou také agresivní v období páření a vykazují jasné barvy, aby přilákali partnera. Samice používají změny barev k označení své připravenosti k páření. Pokud je barva samice světle zelená, projevuje samci přízeň, ale pokud je barva tmavá a chování je agresivní, pak samice není připravena na páření.

Tmavší barvy tedy obvykle značí stres a jasnější barvy obvykle značí vzrušení. Černé barvy, zejména na krku, jsou známkou ohrožení nebo nemoci. Hnědé barvy mohou také naznačovat depresi nebo známku stresu. Neutrální barvy naznačují uvolněný stav.

Chameleoni jsou ektotermní živočichové, tedy studenokrevní živočichové a jejich tělesná teplota je závislá na prostředí, takže si mohou zbarvit kůži tmavší, aby absorbovali maximum tepla ze zdroje (slunce/lampa). Naopak v horkých dnech mívají světlejší pleť, protože světlé barvy jako světle modrá nebo zelená odrážejí více světla.

Všichni chameleoni mají schopnost měnit barvu, liší se pouze rychlost změny barvy a šířka škály odstínů. Chameleoni ze suchých oblastí a pouští tedy svou barvu příliš nemění a jsou přirozeně světlejší, protože žijí v teplejších podmínkách.

U domácích zvířat může být závažné zbarvení způsobeno nemocí nebo stresem.

Doma může majitel pomoci svému mazlíčkovi uklidnit se. Pomozte mu cítit se bezpečně tím, že zhasnete světla v kleci, zakryjete klec a necháte ho samotného. Chladnější a tmavší prostředí ho pomůže uklidnit a bude méně reaktivní. Nejbezpečnější je nechat ho na pokoji, zvláště když váš chameleon syčí, což naznačuje stres ze změny prostředí nebo způsobu zacházení s ním. Ujistěte se, že jsou správné podmínky a že máte správnou teplotu a vlhkost. Také zkontrolujte, zda se v něm necítí něco ohroženého – možná viděl jeho odraz – a pozorujte, zda váš chameleon není nemocný nebo zraněný.

Proto je změna barev chameleonovým způsobem komunikace s vnějším světem a vámi.

Autor článku:
Melničenko Elena Olegovna
– specialista na exotická zvířata