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江蘇首個活體蝴蝶園建成 小蝴蝶為何有如此大能量?

2019年09月26日 09:18:51 來源: 揚子晚報

  玉帶鳳蝶

  “有蝶堪成夢”,午後的小憩,怎麼能有夢又有蝶?24日,記者來到江蘇省農業科學院昆蟲研究室新建的蝴蝶園,這是江蘇首個大型的活體蝴蝶園,佔地1000多平方米,未來規劃將達到3000平方米。

  蝴蝶園有6個功能區 還有“網紅打卡點”

  在這裏,大家能看到各種色彩斑斕如玉帶鳳蝶、絲帶鳳蝶、柑橘鳳蝶等蝴蝶品種,還有一些珍稀的蝴蝶品種,枯葉蛺蝶等。走進蝴蝶館,也倣佛走進了植物和花卉的海洋。春夏季節為盛花季,百花綻放與蝴蝶羽化周期相吻合;秋冬季節也不覺凋零,十余種常綠植物仍綠意盎然。農科院蝴蝶生態展示溫室,根據蝴蝶的生活習性及植物特性,設計了6個功能分區。

  專家介紹,這裏種植的花卉,都是有講究的。因為不同種類的蝴蝶會選擇特定的植物産卵,幼蟲也僅取食特定植物的葉片,這些植物被稱為寄主植物,它們是蝴蝶卵和幼蟲的孕育之處。蝴蝶館內栽培的寄主植物有:檫樹、馬兜鈴、臭辣吳萸、南山藤、馬藍、山小橘、馬利筋等。另外,蝴蝶館裏還有數十種開花植物,大部分為多年生宿根花卉,包括大量蜜源植物如:五色梅、醉魚草、繡線菊等,它們的花蜜是蝴蝶的重要食物來源。

  另外,園內的薰衣草片區也將成為新的“網紅打卡”。專家介紹,薰衣草等均為現代意義上的“香草”(herbs),即芳香類植物的統稱,花朵是優良的蜜源植物。作為自然界中的美麗生物,大自然才是蝴蝶最向往的歸宿。而對于人類來説,蝴蝶不僅是維持生態平衡重要物種,也是生態環境的指示性昆蟲——從某種意義上,生態環境越好,蝴蝶的種類越多。

  蝴蝶倣生技術之1

  神奇翅膀:能捕獲太陽光並轉為熱量

  都説“蝴蝶飛不過滄海”,但是有報道稱在臺灣蘭嶼,發現過日本的青斑蝶。小小蝴蝶,為何有如此大的能量?

  江蘇省農科院休閒農業研究所休閒昆蟲研究室主任廖懷建告訴記者,青斑蝶的翅膀只有兩種顏色,深青色和白色,“它有一個非常厲害的功能,能利用自己的翅膀捕獲太陽光,進行熱量的轉換,就好像太陽能的光伏電池一樣。”廖懷建説,蝴蝶是通過外界能量的輸入來進行飛行。飛行是需要耗能的,加上蝴蝶也要盡量提高自己的繁殖能力,所以需要從外界輸入能量。

  廖懷建向記者描繪説,每當青斑蝶需要獲取能量,它只要曬曬太陽——將翅膀展開,頭朝著東方太陽升起的地方,對著太陽光,用展開的翅面將光“吸”來,進行光熱轉換,將熱量從翅脈傳遞到飛行肌。

  另外,蝶翼顏色的深淺也有自己特殊的功能,深色分為兩部分,一部分是用于獲取熱量,還有一部分用于存儲熱力量,“當熱量獲取到一定量的時候,會暫時存儲在某一個部位,達到一定量後再進一步傳輸到飛行肌中。”廖懷建説,而蝶翼上的淺色是防止蝴蝶獲取的能量太多,作為平衡的功能存在。

  3D打印光伏電池

  加州理工學院和德國卡爾斯魯厄理工學院的研究人員從黑蝴蝶翅膀上找到靈感,設計出高效吸收光和熱的新型3D打印光伏電池。

  黑蝴蝶翅膀被微小的鱗片覆蓋,可以在各種不同的角度和波長范圍內收集陽光。相關研究人員表示:“這種蝴蝶翅膀是波峰和小孔的結構,機械穩定性高,收集光的能力也十分高效。”他們用顯微圖像創建了昆蟲翅膀的虛擬3D模型,計算出這些3D模型的光收集性能數據並分析其光學性質,然後在光伏電池中添加倣生鱗片狀納米孔結構。經檢測,應用這種結構的新型光伏電池的光收集效率相比傳統光伏電池提高了200%。

  蝴蝶倣生技術之2

  斑斕的色彩來源于翅膀鱗片的結構色

  蝴蝶是地球上最美的昆蟲,它的翅膀看上去五顏六色,隨著陽光照射角度的不同,色彩似乎也在發生著變化,有的還會閃耀著獨特的金屬光澤。省農科院休閒農業研究所休閒昆蟲研究室主任廖懷建告訴記者,這是因為蝴蝶翅膀當中,50-60%是“結構色”。而所謂“結構色”,這種漸變色的效果是基于它本身結構的構造,比如蝴蝶翅膀上微小的鱗片,但光線在鱗片表面細微結構經過反射、散射、衍射等作用後就形成了斑斕的色彩。

  秘魯的國蝶“光明女神閃蝶”,被稱作是全世界最美麗的蝴蝶,是一種擁有極致夢幻美感的蝴蝶。因為其蝶翼上有著很多顆粒狀且密度很高的鱗片,所以在它們煽動翅膀的時候就會散發出藍色的光輝,如同蕩漾著海波的汪洋一般讓人神往,而且在不同的角度看,顏色是不一樣的。

  手機外殼可變色

  這種“結構顯色”,具有不褪色、環保和虹彩效應等優點,在顯示、裝飾、防偽等領域具有廣闊的應用前景。比如現在一些手機的外殼就運用了這項技術,當光線照射在後蓋上經納米鍍膜反射後,便形成了肉眼所見的漸變色彩。

  蝴蝶倣生技術之3

  非常強大的視覺,能看到人眼無法看到的顏色

  蝴蝶有一萬多個復眼,組合在一起,有強大的視覺係統。“有的蟲卵是毫米級,人肉眼無法看到,但是昆蟲就能發現。”廖懷建説,蝴蝶的視覺非常發達,能看到9種顏色。因為它有5種感受色係的視錐細胞,所以蝴蝶不僅能看到兩種我們無法命名的顏色,它的可見光譜更是遠遠大于作為人類的我們的接受能力。

  智能手機可以越來越薄

  最近手機多鏡頭風潮後,目前市面上各品牌的手機中擁有多個鏡頭的越來越多。

  傳統的光學攝影中,為拍清楚景物會有個對焦過程,由此也就帶來調焦即專業名詞“景深”的出現。到後來,人們為了拍清楚遠處的景物,長焦鏡頭隨之出現,但眼下一個輕薄的手機也能輕松實現30甚至50倍的變焦,而且拍攝效果還不差,怎麼做到的呢?

  知名光學專家、中科院院士祝世寧在2019年長三角科技創新高質量一體化發展主題論壇中進行了專題演講,他介紹説,這實際是用到了一種被稱為光場成像的新構架。簡單説,就是讓不同功能的鏡頭分別對景物進行拍攝,並最終通過圖像處理對所有圖片進行整合,以此來代替長焦鏡頭。而這一原理借鑒的就是小型雙翅目“復眼”以及視網膜信號處理的技術。目前,國外已經出現了擁有16個鏡頭的手機。這樣也可以解釋,為何手機的鏡頭設計得越來越多。

  復眼,是一種由不定數量的小眼面組成的視覺器官,主要在昆蟲及甲殼類等節肢動物的身上出現。小眼面,一般呈六角形,是組成復眼表面的若幹小型單位,是一個細小的獨立感光組織,能夠分辨光暗及顏色。昆蟲眼視覺所看到的影像,其實是由眾多單眼所提供的訊息集合而成。

  另外,蝴蝶,它具有與生俱來的錯綜復雜的視覺係統,它們的視域更加寬闊,擅長感知快速移動的物體,能夠辨別紫外線、近紅外線和偏振光。

  美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的研究團隊設計出一種模倣蝴蝶視覺係統的攝像頭,它不僅為外科醫生提供了傳統的彩色圖像,還提供了近紅外圖像,從而使得熒光標記的癌細胞能在明亮的手術燈下可見。(馬一杏 于丹丹 趙雨晨

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