4. بحث
عنکبوت طاووس از لحاظ ساختاری تقویت ، ضد انعکاس ، رنگ فوق العاده سیاه است. عنکبوتهای طاووس طاووس با رنگهای درخشان M. speciosus و M. karrie به دلیل داشتن آرایه های میکرولن روی کوتیکول (و در M. karrie ، یک جنگل پوشاننده از مقیاس های قلم مو مانند سیاه) فوق العاده از لایه رنگی متراکم جذب می کنند.
ریزنمونه های کوتیکول فوق العاده سیاه در عنکبوت های طاووس شباهت چشمگیری با تزئینات سطح ضد انعکاس دارند که باعث افزایش جذب می شود و بازتاب دانه ای را در موجودات دیگر کاهش می دهد - از جمله گلبرگهای گل [ 56 - 59 ] ، برگهای سایه بان گرمسیری [ 60 ] ، حساس به نور بازوهای بریتلستار [ 61 ] و omatatidea در چشمان پروانه [ 62 ]. به عنوان مثال ، در گلها ، سلولهای مخروطی نور حادثه را متمرکز می کنند و پراکنده کننده نور منعکس شده یا مجدداً انتشار می یابند [ 63 ] تا ظاهری با رنگی مخملی ایجاد کنند و جذب نور توسط رنگدانه را تقویت کنند. استفاده از ساختارهای الهام گرفته از گل در سلولهای خورشیدی (قدرت گل) بطور معنی داری كارآیی را افزایش داده است [ 64 ، 65] گلها و گیاهان ساختارهای ساده ای را برای برداشت موثر از نور (من) همه کاره و (ii) در طیف مرئی (ضد انعکاس پهنای باند) تکامل دادند ، بنابراین آنها الهام مفیدی برای برداشت پهنای باند و برداشت همه کاره نور هستند [ 65 ]. در گلها ، به عنوان نسبت بین ارتفاع و قطر میکرونس ها از 0.1 به 0.4 افزایش می یابد ، تلفات بازتاب به طرز چشمگیری کاهش می یابد [ 65 ]. ما در میکرو لنزهای عنکبوتی همان الگوی را مشاهده می کنیم ، که برای آن میکروبولانس های بلندتر ضد انعکاس هستند ( شکل 2 ساعت ).
مدلهای ما نشان می دهند كه آرایه های میكرولن ها در عنكبوتها به طور مشابه با میكرولنس های مهندسی رفتار می كنند ، كه برای برنامه های ضد انعكاس گسترده است [ 53 ، 66 ، 67 ]. لایه فعال در سلولهای خورشیدی شبیه به لایه جذب متراکم ملانین در زیر کوتیکول در عنکبوتهای ماراتوس است ( شکل 4 ؛ مواد مکمل الکترونیکی ، شکل S3 ، [ 15 ]). مهندسان برای افزایش راندمان جذب نور در مقایسه با سطح مسطح تا 10٪ یک آرایه میکرولنس را به طرف نورپردازی سلول خورشیدی اضافه کردند: آرایه میکرولنها باعث افزایش تلفات نوری از طریق پراش و تمرکز نور برای افزایش طول مسیر می شود. نور در لایه فعال [ 53] ریزگردها در عنکبوت های طاووس متفاوت از این میکرولنزهای مهندسی هستند ، بنابراین می توان شبیه سازی تلفات نوری برای یک سلول خورشیدی را با یک آرایه میکرولنس بیضوی ساخته شده از عناصر عنکبوتی آموزنده دانست.
سطوح ضد انعکاس Archetypal به طور معمول دارای ویژگی های نانوساختار (به عنوان مثال چشمان پروانه [ 34 ] ، پروانه شیشه ای [ 36 ] و سیلیکون سیاه برای سلولهای خورشیدی است [ 39 ]) اما ویژگی های فوق العاده سیاه در عنکبوت طاووس و پرندگان بهشت در درجه اول ساختارهای ریزساختاری دارند. از طریق شبیه سازی های ما ، ما عملکرد نسبی آرایه های میکرون را در شعاع از 0.01 تا 10 میکرومتر بررسی کردیم. نانوساختارها به وضوح بازتاب کمتری نسبت به زاویه مجموعه گسترده (90 درجه) ارائه می دهند ، اما آنها در زاویه های جمع آوری کوچکتر مزیت خود را از دست می دهند ( شکل 2 گرم ، ساعت ). در طول نمایش جفت گیری ، عنکبوت ها و پرندگان با تغییر مکان بدن خود از زاویه ای که در آن توسط همسر بالقوه خود مشاهده می شود ، کنترل می کنند.11 ، 13 ، 29 ، 31 ، 68 ]. بنابراین ، نرها می توانند زاویه مجموعه مربوط به چشم زن را محدود کنند. آنها فقط باید بیش از مخروط دید یک زن سیاه باشند (در اینجا 12 درجه تخمین زده می شود ؛ روش ها را ببینید). از طرف دیگر ، در مورد چشم پروانه ، فشار اصلی تکاملی رانندگی ، جمع آوری هرچه بیشتر نور از همه جهت برای دیدن در شرایط کم نور (و همچنین کاهش تابش در همه جهات برای پنهان کردن از شکارچیان) است. این امر باعث ایجاد نانوساختارهایی می شود که ضد انعکاس زاویه کم در همه جهات را ایجاد می کنند.
در اکثر ارگانیسم ها ، رنگدانه های ملانین رنگ مشکی معمولی با برجسته های برجسته و سفید (مثلاً موهای براق) ایجاد می کنند. در مقابل ، فوق العاده سیاه ساختاری در عنکبوت طاووس و همچنین پرندگان [ 31 ] ، پروانه ها [ 69 ] ، مارها [ 37 ] و مواد ساخته شده توسط انسان [ 32 ] - یک سطح سیاه بدون ویژگی برجسته می کند. به طور کلی، سیاه و سفید فوق العاده به نظر می رسد همیشه مجاور به رنگ روشن در عنکبوت طاووس (در اینجا، در مجاورت قرمز و آبی: چهره های 1 و 3 ب - د ) و پرندگان بهشت [ 31] تکامل همگرا از رنگ آمیزی ساختاری سیاه رنگ برای نمایش رنگارنگ جنسی توسط هر دو پرنده بهشت و در حال حاضر عنکبوت طاووس نشان می دهد که سطوح سیاه و پهن باند بدون ویژگی نقش حسی مهمی در نمایشگرهای رنگارنگ برای گونه های دورافتاده اما مرتبط با محیط زیست دارند.
ما فرض می کنیم که فوق العاده سیاه در عنکبوت طاووس و پرندگان بهشت همگرا از طریق تعصب حسی مشترک ذاتی به درک رنگ تکامل یافته است. مطابق نظریه تعصب حسی ، یک ویژگی تطبیقی سیستم حسی یا شناختی ممکن است به یک رمان یا تجربه ادراکی ذاتاً تحریک کننده در بستر سیگنالینگ اجتماعی یا جنسی منجر شود [ 70 ]. در اینجا ، ما نشان می دهیم که بینایی رنگ در عنکبوتها ، مانند مهره داران ، دارای ویژگی تطبیقی برای تصحیح رنگ است که موجب تعصب ذاتی ذاتی تحریک شده توسط فوق العاده سیاه و نزدیک به رنگ درخشان می شود. مهره داران برای برآورد میزان و طیف نور محیط که از صحنه بصری استفاده می کند ، از نکات برجسته خاص و یا از سطح سطح اشیاء استفاده می کنند و درک رنگ آنها بر اساس این اطلاعات ، "تعادل رنگ سفید" را نشان می دهند.46 ] سوپر سیاه در اصل نقاط مرجع خاص را از بین می برد. در مهره داران (به طور خاص انسان و ماهی های طلایی) ، سطوح سیاه ضد انعکاس مانع از توانایی مشاهده گر در تنظیم میزان نور محیط [ 44 ، 45 ، 71 ] می شود و باعث می شود تکه های رنگی به خودی خود درخشان یا در بالای صفحه تصویر ظاهر شوند. . این توهم ادراکی شبیه به سایه بررسی شده آدلسون [ 72 ] است که در آن زمینه پیرامون یک مربع خاکستری تا حد زیادی بر درک ما از روشنایی آن تأثیر می گذارد. علاوه بر این ، ویژگیهای سطح ضد انعکاس نشان داده شده است که باعث افزایش درخشندگی و اشباع رنگهای رنگی در اسنپدراگونها ( Antirrhinum majus [ 57]) و پلیمرهای پلاستیکی [ 73 ]. سوپر سیاه اطراف و یا در مجاورت رنگ روشن همان اثر کروماتیک را خواهد داشت. بنابراین ، ما فرض می کنیم که صفت تطبیقی تصحیح رنگ باعث ایجاد تعصب ذاتی / شناختی ذاتی نیز می شود. مردان در رقابت شدید برای جفت گیری ممکن است با تحریک این تعصب ذاتی از طریق سوپر سیاه بتوانند رنگ های غیرقابل تصوری ایجاد کنند.
در هر دو پرنده و عنکبوت ، انتخاب جنسی ظاهراً منجر به تکامل یک توهم نوری همگرا ، اغلب وابسته به زاویه شده است - استفاده از جذب ساختاری فوق العاده سیاه به منظور تقویت درخشندگی درک شده از رنگهای مجاور. سوپر سیاه تعصب حسی اساسی و گسترده توزیع می کند.
منابع
https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2019.0589