Skelettblumen. (Yong et al., Journal of Materials Chemistry A, 2015) Die Macht, unsichtbar zu sein, hat unsere Fantasie schon lange beflügelt – von alte Mythen bis hin zu modernen Fantasien von Ringen und Umhängen, die ein solches Geschenk machen können.
Eine Möglichkeit, eine Art Unsichtbarkeit zu erreichen, besteht darin, Licht direkt durch Sie hindurchzulassen – um transparent zu werden. Dazu ist ein Körper erforderlich, der aus Geweben besteht, die das auftreffende Licht weder streuen noch absorbieren. Die Natur ist voll von lebenden Beispielen dafür.
„Transparenz ist auf den ersten Blick die perfekte Tarnung“, sagt der Verhaltensökologe James Barnett von der McMaster University in Kanada. Anfang dieses Jahres erklärt , während wir über Glasfrösche sprechen.
„Es kommt relativ häufig bei Wasserlebewesen vor, bei denen tierisches Gewebe einen ähnlichen Brechungsindex wie das umgebende Wasser aufweist.“ '
Ein Brechungsindex beschreibt die Geschwindigkeit des Lichts, das ein Material durchdringt, verglichen mit einem Vakuum.
Da sich der Weg eines Lichtstrahls in direkter Reaktion auf seine Geschwindigkeitsänderung beim Übergang von einem Medium zum anderen krümmt, bedeuten niedrigere Brechungsindizes eine geringere Krümmung. Und weniger Biegung bedeutet klarere Transparenz. Fensterglas hat beispielsweise einen Brechungsindex von 1,52. Wasser ist 1,33. Und Luft liegt viel näher bei 1.
Viele mikroskopisch kleine Lebewesen und Meereslebewesen haben sich die Transparenz zunutze gemacht, um sich dort zu verstecken, wo es nur Wasser zum Verstecken gibt, darunter klassische Quallen, Meeresschnecken und viele Jungfische.
„Luft und Gewebe unterscheiden sich stark in ihren Brechungsindizes, sodass die Transparenz bei terrestrischen Arten voraussichtlich weniger effektiv ist.“ „Terrestrische Beispiele sind in der Tat selten“, erklärt Barnett.
Aber auch einige landgebundene Pflanzen und Tiere haben zumindest teilweise Transparenz entwickelt – von Insektenflügeln bis hin zu den Blättern der bescheidene Sukkulente Haworthia cooperi .
Hier sind sechs durchsichtige Arten und ihre Strategien zur Unsichtbarkeit.
1. Augenmasken verspiegeln
Abgesehen von den Augen und dem Magen sind Glaskalmare fast vollständig durchsichtig.
Ein Cranchiid-Tintenfisch, gesehen durch einen polarisierenden Lichtfilter. ( NOAA )
„Augen und Eingeweide lassen sich nicht durchsichtig machen“ erklärt Sönke Johnsen, Biologe der Woods Hole Oceanographic Institution, in einem Bericht aus dem Jahr 2001 über Transparenz bei Tieren. „Augen müssen Licht absorbieren, um zu funktionieren, und Eingeweide werden durch ihren Inhalt verraten, da selbst durchsichtige Beute während der Verdauung sichtbar wird.“
Aber auch die Tintenfische haben Tricks, um mit ihren undurchsichtigen Teilen umzugehen. Die Augen von mindestens einer der 60 Arten, aus denen die Familie der Glaskalmare besteht, verwenden eine Kombination aus lichtemittierende Organe, sogenannte Photophoren und reflektierende Zellen, um dieses Licht abzulenken. Zusammen erzeugen sie die Illusion, als würde Sonnenlicht durch das Wasser dringen.
Um die Auswirkungen ihres sichtbaren Verdauungsorgans zu minimieren, ist es vertikal positioniert, während der Tintenfisch horizontal entlang seiner Länge schwimmt. Sie halten auch ihre Arme hoch, wie Sie im Video unten sehen können. Diese Position reduziert ihre Silhouette, für den Fall, dass der Tintenfisch auf der Suche nach Schatten, die auf ein Abendessen hinweisen, zufällig an einem hungrigen Raubtier vorbeikommt.
Glaskalmare können das auch sich in eine Kugel verwandeln als Abwehrmechanismus, indem sie ihren Kopf und ihre Arme in ihren Mantel ziehen höchst lächerlich dabei.
2. Verschnittene Kanten
Der Mut der Glasfrosch (Familie Centrolenidae) bleiben durch ihre durchsichtigen Bäuche ebenfalls deutlich sichtbar, wurden aber nicht von Raubtieren geformt, die sie von unten betrachteten. Die teilweise Transparenz dieser Art hilft Vervollständigen Sie seine Tarnung während es sich mit seiner klaren Seite gemütlich an die üppigen grünen Blätter seiner Baumwaldheimat schmiegt.
Sein klarer Bauch hilft der Amphibie dabei, ihre Helligkeit an die Lichtverhältnisse ihres gewählten Sitzplatzes anzupassen. Die Gliedmaßen des Frosches sind ebenfalls durchscheinend, wodurch die Grenzen zwischen ihm und seiner Umgebung verwischt werden, sodass er sich besser vor den Augen der Öffentlichkeit verstecken kann.
(Matthieu Berroneau/Getty Images)
3. Bakterienhülle
Anstatt eine Licht-und-Spiegel-Illusion zu erzeugen, verfolgen andere transparente Arten andere Strategien, um ihr sichtbares Augengewebe zu verbergen Krebstiere, deren Netzhäute übereinstimmen die Farbe und Helligkeit ihrer Umgebung. Der Tiefseeflohkrebs, Paraphronima gracilis Er hat Augen, die fast 50 Prozent seines Körpers ausmachen. Die Evolution hat einen Weg gefunden, die meisten dieser riesigen Kugeln transparent zu machen, abgesehen von den 12 winzigen roten Netzhäuten in jedem Auge.
Diese Netzhäute sind genau im richtigen Abstand angeordnet, um sie von unten weniger sichtbar zu machen und gleichzeitig ihre Empfindlichkeit gegenüber von oben einfallendem Licht zu maximieren.
Weiblich Paraphronima gracilis mit weißen Eiersäcken und 12 roten Netzhäuten in jedem Auge. (Fergus et al, Current Biology, 2020)
4. Holprige Störungen
Um Reflexionen entgegenzuwirken, die durch Änderungen des Brechungsindex zwischen Luft und Organismus verursacht werden, haben einige Lebewesen Gewebe mit submikroskopischen Erhebungen entwickelt. Wenn die Breite der Unebenheiten weniger als die Hälfte der Wellenlänge des auf sie fallenden Lichts beträgt, bilden sie einen gemittelten glatten Gradienten zwischen zwei aneinander angrenzenden Brechungsindizes, wodurch die Fähigkeit der Oberfläche, Licht zu reflektieren, beeinträchtigt wird.
Der Kaffee Bienenmotte ( Cephonodes hylas ), nutzt diese Strategie auf eindrucksvolle Weise klare Hautflügel , zusammen mit der Hornhautoberfläche ihrer Augen.
(Nitin Prabhudesai/500Px Plus/Getty Images)
5. So flach wie möglich
Viele Babyfisch Sie beginnen als durchsichtige Larven, die auf den Meeresströmungen reiten, und Aale sind da keine Ausnahme. Bevor sie ihre erwachsene Form erreichen, durchlaufen Süßwasseraale eine Leptocephalus-Larvenphase und dann a altes Glas Bühne.
Diese schwebenden Bänder verfolgen die Strategie, sich flach zu machen, auf die Spitze. Je dünner ein Objekt ist, desto mehr Licht kann es ungestört passieren. Dadurch sind sie auch von der Kante kaum zu erkennen.
6. Jetzt siehst du sie, jetzt siehst du sie durch
Wenn es trocken ist, Skelettblumen ( Diphylleia greyi ) sehen aus wie eine ziemlich typische weiße Blume. Dann sinkt der Regen und sie verwandeln sich auf magische Weise in ätherisch zarte, blütenförmige Kristalle.
Ihre weiße Farbe stammt nicht von einem Pigment , sondern entsteht, wenn die raue Oberfläche des Blütenblatts und die Luftspalte zusammenwirken, um Licht zu reflektieren und so die Illusion von Weiß zu erzeugen. Der Brechungsindex zwischen der klaren Zelloberfläche und den Lufttaschen zwischen ihren Vorsprüngen ist so unterschiedlich, dass ein großer Teil des auf sie treffenden Lichts gestreut und reflektiert wird, was ihnen ein weißes Aussehen verleiht.
Aber wenn der Regen die Räume zwischen den Zellen füllt und die Luft ersetzt, wird der Brechungsindex der Zellen und Lücken besser angeglichen, wodurch viel mehr Licht unverändert durchgelassen wird und wir auch direkt durch sie hindurchsehen können – nicht unähnlich einem nassen, weißes T-Shirt.
Ob dies gewährleistet D. greyi Ob es einen evolutionären Vorteil gibt oder nicht, ist ein Rätsel, aber es ist schön, sie zu beobachten.
(Yong et al., Journal of Materials Chemistry A, 2015)
Wissenschaftler haben sich von diesen unglaublichen Erdbewohnern inspirieren lassen und einige ihrer Transparenztricks in unsere Technologien übernommen.
Biologen haben manipulierte menschliche Zellen, um eine wechselnde Opazität zu haben Wir verwenden Proteine aus Tintenfischen, damit wir besser sehen können, was in ihnen vorgeht. Und Ingenieure experimentieren mit der holprigen Oberfläche der Mottenflügel, um sie zu erzeugen Antireflexionsoberflächen für Geräte .
Diese wunderbar seltsamen Lebensformen zeigen einige der extremen Arten, wie die Evolution das Licht im Spiel „Fressen oder gefressen werden“ verzerrt.