У дубоком мору научници откривају један од најцрњих материјала икад познатих
Један од најцрњих материјала на Земљи је живо створење пронађено више од 600 стопа испод површине океана, открива ново истраживање.
Дубоко у океану сунчеве светлости готово да и нема. Уместо тога, биолуминисцентни организми осветљавају воду. Због ових подморја светлосне емисије , морске животиње морају пронаћи начине за камуфлирање.
Недавно су научници открили да се 16 врста дубокоморских риба - од којих су неке у даљњем сродству - камуфлира уз помоћ коже која изгледа ултрацрно, рефлектујући мање од 0,5 процента светлости која је погађа. Ове рибе су више црне од црног папира, црне траке и нових аутомобилских гума.
Иако је добробит скривања предатора очигледна корист за рибе које имају изузетно црну кожу, боље разумевање својстава коже такође може инспирисати иновативну технологију. Аутори студије предвиђају да би њихови налази могли довести до развоја бољих ултрацрних материјала - корисних за изградњу телескопа, фотоапарата и маскирних материјала.
Тхе налази објављени су у четвртак у часопису Цуррент Биологи .
Проналажење рибе - водећи аутор студије Карен Осборн , зоолог из Смитхсониан-а, проучава бескичмењаке. Али годинама је у свом истраживању наилазила на црну рибу коју није могла сасвим да фотографише - каже Осборн Инверзна тај пут и опет, могла је само да ухвати њихову силуету.
Ултра црна риба Аноплогастер цорнута, како се појавила на већини Осборнових фотографија.Карен Осборн, Смитхсониан
Овај збуњујући сценарио инспирисао је споредни пројекат истраживања: Осборн је одлучио да ухвати узорке рибе и испита их. Једном кад их је добила, приметила је необичан структурни образац на њиховој кожи: изразит распоред меланина, пигмента који се такође налази у људској кожи.
Меланин складиште и превозе органели звани меланосоми. Распрострањеност меланосома у риби је јединствена: концентрисани су близу површине коже, у танком слоју. Тај заштитни слој значи да ће се мали део долазне светлости која се рефлектује вероватно одбити у други оближњи меланосом.
„Типично би се та светлост одбијала и то би одавало положај рибе“, објашњава Осборн. Али суседни меланосоми заустављају светлост да напушта слој.
„Створили су, заправо, структурну замку за светлост, али учинили су то само користећи облик пигмента који је тамо - који је тако кул и тако ефикасан“, објашњава она.
Захваљујући својој посебној кожи, ове рибе се у основи чине невидљивим у црној отвореној води океана. То им помаже да се сакрију од предатора и ухвате свој плен, јер је то подручје без алги или гребена који би га могли заштитити.
У лабораторији је Осборн пажљиво поставио светла стробона да фотографише рибу. Напокон је успела да детаљно ухвати рибу, укључујући и овог пацифичког црног змаја:
Пацифички црни змај био је друга најцрња риба коју је открио истраживачки тим. Карен Осборн, Смитхсониан
Лов на најцрње материјале - Научници су открили друге ултра црне животиње које користе посебне пигменте за предност преживљавања.
Рајске птице , које углавном живе на Папуи Новој Гвинеји и источној Аустралији, имају ултра црно перје које апсорбује око 99,95 процената светлости, слично овим дубокоморским рибама. У међувремену, најмање 10 врста лептири апсорбују готово сву светлост која погађа одређене делове њихових крила, чинећи да се њихови делови крила јарких боја истичу - велика помоћ у игри парења.
Код неживотиња, истраживачи су успели да премаше количину светлости коју апсорбује површина материјала. Инжењери из МИТ-а створио материјал од сићушних угљеничних влакана која заузимају више од 99,96 процената светлости. Чак и са новим открићем ултра-црне рибе, тај материјал држи рекорд у већини апсорбоване светлости.
Ипак, јединствени меланосомски аранжман ставља рибу у нову категорију - Осборн извештава да у природи није виђена раније.
Чињеница да постоје врло сличне особине код потпуно неповезаних риба - у читавој разноликости риба - такође је сјајан пример конвергентне еволуције, каже Осборн.
Постоје мале структурне разлике између начина на који различите рибе распоређују меланосоме. Али постављени пред изазов да пронађу место за скривање у отвореној, мрачној води, разне лозе риба еволуирале су да ефикасно заробе светлост.
„Можемо видети да су на то дошли са различитих начина“, објашњава Осборн, „али сви су дошли до истог решења проблема“.
Апстрактан: На океанским дубинама> 200 м, сунчеве светлости у околини има мало, али биолуминисцентни организми пружају други извор светлости који може открити животиње визуелним предаторима и плену (1–4). Транспарентност и зрцалне површине - уобичајене стратегије камуфлаже под дифузним сунчевим осветљењем плићих вода - уочљиве су када се осветљавају усмереним биолуминисцентним изворима услед одбијања од телесне површине (5, 6). Пигментација омогућава животињама да упијају светлост из биолуминисцентних извора, чинећи их визуелно неоткривнима на тамној позадини дубоког мора (5). Представљамо доказе који указују на то да је притисак за смањење рефлектоване биолуминисценције довео до еволуције ултра-црне коже (рефлексија<0.5%) in 16 species of deep-sea fishes across seven distantly related orders. Histological data suggest this low reflectance is mediated by a continuous layer of densely packed melanosomes in the exterior-most layer of the dermis (7, 8) and that this layer lacks the unpigmented gaps between pigment cells found in other darkly colored fishes (9–13). Using finite-difference, time-domain modeling and comparisons with melanosomes found in other ectothermic vertebrates (11, 13–21), we find the melanosomes making up the layer in these ultra-black species are optimized in size and shape to minimize reflectance. Low reflectance results from melanosomes scattering light within the layer, increasing the optical path length and therefore light absorption by the melanin. By reducing reflectance, ultra-black fish can reduce the sighting distance of visual predators more than 6-fold compared to fish with 2% reflectance. This biological example of efficient light absorption via a simple architecture of strongly absorbing and highly scattering particles may inspire new ultra-black materials.