RW Space

Сила быть невидимым давно захватила наше воображение — от древних мифов до современных фантазий о кольцах и плащах, которые могут даровать такой дар.

Один из способов достичь своего рода невидимости — позволить свету проходить сквозь вас, и стать прозрачным. Для этого требуется тело, состоящее из тканей, которые не рассеивают и не поглощают падающий на них свет. Мир природы полон живых примеров этого.

«Прозрачность, на первый взгляд, является идеальным камуфляжем», — объяснил поведенческий эколог Джеймс Барнетт из Университета Макмастера в Канаде в начале этого года, обсуждая стеклянных лягушек.

«Она относительно часто встречается у водных видов, у которых животная ткань имеет такой же показатель преломления, что и окружающая вода».

Показатель преломления описывает скорость света, проходящего через материал, по сравнению с вакуумом.

Поскольку путь светового луча изгибается в прямом ответе на изменение его скорости при переходе из одной среды в другую, более низкие показатели преломления означают меньший изгиб. А меньший изгиб означает более четкую прозрачность. Например, оконное стекло имеет показатель преломления 1,52. Вода 1,33. А воздух намного ближе к 1.

Многие микроскопические и морские создания воспользовались прозрачностью, чтобы спрятаться там, где нет ничего, кроме воды, в том числе медузы, морские улитоки и множество мальков рыб.

«Воздух и ткань сильно различаются по показателям преломления, поэтому прозрачность будет менее эффективной для наземных видов. Действительно, наземные прозрачные существа», — объяснил Барнетт.

Но некоторые наземные растения и животные также развили, по крайней мере, частичную прозрачность — от крыльев насекомых до листьев Haworthia cooperi.

Вот шесть прозрачных видов и их стратегии невидимости.

Зеркальные маски для глаз.

Если не считать глаз и желудка, стеклянные кальмары почти полностью прозрачны.

«Глаза и желужок нельзя сделать прозрачными», — объяснил биолог из Океанографического института Вудс-Хоул Сёнке Йонсен в обзоре прозрачности животных за 2001 год. «Глаза должны поглощать свет, чтобы функционировать, а внутренности выдаются своим содержимым, поскольку даже прозрачная добыча становится видимой во время пищеварения».

Но у кальмаров тоже есть хитрости, чтобы справиться с непрозрачными кусочками. Глаза по крайней мере одного из 60 видов, составляющих семейство стеклянных кальмаров, используют комбинацию светоизлучающих органов, называемых фотофорами, и отражающих клеток, чтобы отклонять этот свет. Вместе они создают иллюзию того, что солнечный свет проникает сквозь воду.

Чтобы свести к минимуму воздействие их видимого пищеварительного органа, он расположен вертикально, пока кальмар плывет горизонтально по своей длине. Стеклянные кальмары также могут сворачиваться в сферу в качестве защитного механизма, втягивая голову и щупальца в мантию, что в процессе выглядит очень нелепо.

Смешанные края.

Внутренности стеклянной лягушки (семейство Centrolenidae) также хорошо видны сквозь прозрачные животы, но они не видны хищникам, наблюдающими за ними снизу. Частичная прозрачность этого вида помогает завершить его камуфляж, поскольку он плотно прилегает своей прозрачной стороной к зеленым листьям в лесу.

Ее прозрачное брюшко помогает амфибии изменять яркость, чтобы соответствовать уровню освещенности выбранного насеста. Конечности лягушки также полупрозрачны, что стирает границы между ней и ее окружением.

Бактериальный покров.

Вместо того, чтобы создавать иллюзию света и зеркала, другие прозрачные виды используют разные стратегии, чтобы скрыть свои видимые ткани глаза, например ракообразные, сетчатка которых соответствует цвету и яркости окружающей их среды. У глубоководного амфипода Paraphronima gracilis глаза размером почти 50 процентов его тела. Эволюция нашла способ сделать большую часть этих гигантских сфер прозрачными, не считая 12 крошечных красных сетчаток в каждом глазу.

Эти сетчатки расположены таким образом, чтобы сделать их менее заметными снизу, одновременно увеличивая их чувствительность к свету, падающему сверху.

Выступы.

Чтобы противостоять отражениям, вызванным изменениями показателя преломления между воздухом и организмом, некоторые существа развили ткани с субмикроскопическими выступами. Если ширина выступов меньше половины длины волны падающего на них света, они образуют усредненный плавный градиент между двумя взаимодействующими показателями преломления, нарушая способность поверхности отражать свет.

Кофейная моль (Cephonodes hylas) использует эту стратегию на своих поразительно чистых крыльях, а также на поверхности роговицы глаз.

Настолько плоский, насколько это возможно.

Многие мальки начинают свой путь в виде прозрачной личинки, плавающей в океанских течениях, и угри не исключение. Прежде чем они достигнут своей взрослой формы, пресноводные угри проходят стадию личинки лептоцефалии, а затем стадию стеклянного угря.

Эти плавающие ленты воплощают в себе стратегию максимально плоской формы. Чем тоньше объект, тем больше света может пройти сквозь него без помех. Из-за этого их очень трудно увидеть.

Теперь вы видите их насквозь.

В сухом виде скелетные цветы (Diphylleia grayi) выглядят как довольно типичный белый цветок. Затем идут дожди, которые волшебным образом превращаются в нежные кристаллы в форме цветов.

Их белый цвет не из-за пигмента, а скорее возникает, когда шероховатая поверхность лепестка и воздушные зазоры работают вместе, чтобы отражать свет, создавая иллюзию белизны. Показатель преломления между прозрачной ячеистой поверхностью и воздушными карманами между их выступами достаточно различается, чтобы рассеять и отразить много падающего на них света, придавая им белый вид.

Но по мере того, как дождь заполняет промежутки между ячейками, заменяя воздух, показатель преломления ячеек и промежутков становится более согласованным, позволяя проходить гораздо большему количеству света без изменений и позволяя нам видеть прямо сквозь них — мало чем отличаясь от влажной, белой футболки.

Дает ли это D. grayi какое-либо эволюционное преимущество или нет, остается загадкой, но на них приятно смотреть.

Ученые черпали вдохновение у этих невероятных животных и растений и использовали некоторые их уловки прозрачности в наших технологиях.

Биологи сконструировали клетки человека с изменяющейся непрозрачностью, используя белки кальмаров, чтобы мы могли лучше видеть, что в них происходит. А инженеры экспериментируют с методом неровной поверхности крыльев мотылька, чтобы создать антиотражающие поверхности для устройств.

Эти удивительно странные формы жизни демонстрируют некоторые из способов, которыми эволюция искажает свет в игре «съесть или быть съеденным».