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绚丽仿真娃娃:吉丁虫的纳米美色陷阱

时间:2014-10-25 19:32来源: 作者: 阅读:

吉丁虫属于昆虫中最美丽的家族。它们的鞘翅闪烁着彩虹、闪电和金属的颜色。来自亚洲的花曲柳窄吉丁(Agrilus planipennis), 它英文名的含义是“绿宝石的白蜡树钻孔者(emerald ash borer)”。花曲柳窄吉丁的鞘翅表面具有多层结构,每一层具有不同的折射率,通过名为布拉格反射(Bragg Reflect)的光学现象产生出漂亮的绿光。另外,它鞘翅外层的许多小刺也会散射绿光。

各种鞘翅带有彩虹光泽的吉丁。图片来源:blogspot.com

凭着表面精细结构引发光学现象,来产生色彩,这称为结构色。甲虫、蝴蝶、鹦鹉和孔雀都有漂亮的结构色外衣。闪闪发光的外表对雄性花曲柳窄吉丁而言,充满媚惑。雄虫见到停在叶子上,映照着阳光的雌虫,就会像伞兵一样从两米高度迅速降落下来,直接落掉雌虫身上,准备交配。

本次研究中针对的花曲柳窄吉丁(Agrilus planipennis)。图片来源:barkbeetles.org 

宾夕法尼亚大学的米切尔·多明戈(Michael Domingue)与他的研究伙伴,为这些甲虫造了仿真娃娃。他们利用纳米技术,仿造出甲虫鞘翅表层产生结构色的精细结构[1]。 在他们准备的三个模型中,一个模型拥有这种高度仿真的表层,像真甲虫一样绿光闪闪;另外一种模型表层被弄坏,虽然也有结构色,但效果不如真甲虫好;而第三 种模型是用3D打印技术制成的,没有结构色。后两种模型漆了绿颜料,让它们也呈现出翠绿色。另外他们还准备了真的吉丁虫标本——有的是花曲柳窄吉丁,有的 是它的亲戚栎双点吉丁(Agrilus biguttatus)。

A:从左到右,雌性花曲柳窄吉丁标本、雌性栎双点吉丁标本、有仿真表层的模型、表层被破坏的模型、3D打印模型;B:标本和模型的反射光谱。图片来源:研究论文

多明戈等人制造了一种陷阱,形状如同一个大杯子,模型雌虫和雌虫标本放在杯口的一块绿色板子上,杯里有一个变压器,电线接通模型两头,这样,落在他 的“梦中情人”身上的雄虫会被电死或电晕,通过板子之下的漏斗掉进杯底。顺便一提,人造的“仿真娃娃”对甲虫更致命,因为它是金属镍(一元人民币的表层就 是镍)做的,导电效果更好。

在0.5到1米之内,模型雌虫和雌虫标本都会招引雄虫飞来;但等距离拉近到10-20厘米,雄虫就会认出只有绿颜料的模型而飞开,或者不理睬它。而面对拥有“闪闪发光”和“不太闪闪发光”纳米结构的模型,雄虫会落到它们背上,但只会持续两秒(标本昆虫可以持续几十秒)。

科学家并不是闲得没事来捉弄这些甲虫的。花曲柳窄吉丁幼虫在树干里钻孔,常常杀死树木,是北美森林里破坏力最大的昆虫之一,人们一直在研究控制它的技术。如果美色陷阱的效果好,它可以用来诱捕为害的花曲柳窄吉丁。(编辑:球藻怪)

参考文献:

  1. Domingue, Michael J., et al. "Bioreplicated visual features of nanofabricated buprestid beetle decoys evoke stereotypical male mating flights." Proceedings of the National Academy of Sciences (2014): 201412810.
(责任编辑:泉水)
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