大自然呈现出的色彩美妙绝伦，

几个世纪以来，

人们一直试图捕捉这些自然色彩，

来点缀装饰、生活与信仰。

窗台、公园、林地、城郊…..

都为我们探索自然色彩提供了机会，

更重要的是，

这些绿色空间对我们的健康、幸福也有益处。

那么大自然是如何创造出如此神奇的现象，

我们人类又是如何试图复制这种美呢？

今天，就来和熊猫君

一起参加这场视觉色彩盛宴叭～

© Charles Bailey, bigfatbambini

相信大家都或多或少地熟悉这样一个事实：

一般来说，

物体之所以在我们看来是有颜色的，

主要是因为它们吸收了白光中的某些元素，

反射了其余部分。

因此，朱砂之所以是红色的，

是因为它吸收了入射光中除红色以外的所有成分，

并将红色反射，

这种选择性吸收的能力是朱砂的一个特质。

实际上，几乎所有的物体

都或多或少地进行选择性吸收，

但只有当吸收的是光谱的可见部分时，

我们才能确切地辨识出该物体是有色的。

© 图片来源于网络

当这种有色体被用来为动物或植物

赋予牠们自身的颜色时，

它们在艺术上被称作染料；

但对生物学家来说，

这个术语仅代表植物或动物生产和储存色素的场所。

例如，玫瑰的颜色是由

存在于花瓣细胞中的红色色素产生的，

这种色素可以从这些细胞中提取出来。

© Martin Harvey / WWF

这是颜色产生的最简单的形式，

也是植物中较为常见的一种，

这样产生的颜色被称为色素色(Pigmental colours)。

自然界中一些较常见的色素分子包括

类胡萝卜素、叶绿素和花青素，

它们是产生各种色调的橙色、绿色和紫色的因素。

绿色常会与“生长”联系在一起，

想想每年春天树上冒出的绿芽，

常代表着生命新生，

这其实是叶绿素的杰作。

© Global Warming Images / WWF

叶绿素是光合作用过程中的主要色素，

是植物将光能转化为化学能的必要条件，

然而叶绿素在光合作用中只能吸收红光和蓝光，

产生糖类，

而未被吸收的绿光则被反射，

令植物呈现绿色。

现在再想一下秋天美丽的落叶，

红色、橙色和黄色的叶子从树枝上飘落，

这些颜色都是类胡萝卜素的杰作。

© Ola Jennersten / WWF-Sweden

类胡萝卜素是光合作用中的次级色素，

能够吸收蓝光，光谱中从红到黄的光就会被反射回来。

由于它吸收不同波长的能力较弱，

在能量转化方面远不如叶绿素有效，

通常只有当叶子的叶绿素储备被耗尽时，

它才会成为光合作用的主要色素。

我们再来想一下蓝莓或黑莓中

明亮的蓝色和紫罗兰色是从哪里来的？

紫色系通常在自然界中被认为是花青素的结果，

花青素被认为可以对抗活性氧，

这种化学活性化合物与细胞死亡和DNA损伤有关，

会导致衰老加速和癌症等疾病。

© Hartmut Jungius / WWF

虽然植物的绝大多数颜色

都是用这种简单的方法产生的，

但我们也能在大自然中发现颜色产生的另一种迹象，

这种迹象在鸟类和蝴蝶身上最为明显。

像是蜂鸟的华丽色彩，

会随着牠的每个动作而发生变化，

这并不是羽毛上的色素染色产生的，

原理其实与许多宝石近似，

即是通过充分显现的各种外部条件所决定的光学效应，

甚至有些蜂鸟就是以宝石的名字命名的哦～

© Catherine DesRochers

动物身上许多亮丽的色彩也都是类似的光学效应，

但由于这些色彩是由有色部分的特殊结构所产生的，

因此也更常被称为结构色(Structural colours)。

一些典型的示例像是大家熟悉的孔雀，

如果将孔雀的羽毛举在窗前，

手和视线保持水平高度，

然后缓慢转动手腕，

会发现羽毛呈现的颜色出现了周期变化。

© Ola Jennersten / WWF-Sweden

是因为在这种情况下，

颜色会随着反射光的入射角度变化而变化。

如果将羽毛举起来对着光线，

那么它的颜色便会消失，

取而代之的是暗棕色或黑色。

在结构色中，

白色或许是最容易理解的例子；

除极少数情况外，

白色也总是结构色。

像是北极熊的“白色外衣”就是这样的一个原理：

即无色固体微粒之间

插入大量气泡或其他气体所产生的光的全反射。

所以北极熊看起来是白色的，

其实牠们的皮肤是黑色的。

© WWF-US / Elisabeth Kruger

此外，过去在对鸟类结构色的研究中发现，

某些结构色在反射光下是没有明显变化的，

因此很难与色素色区分开来，

可被归类为客观结构色(Objective Structural colours)；

同样，根据被观察的角度而变化的情况

可被归类为主观结构色(Subjective Structural colours)。

在客观结构色方面，

绿色和蓝色是最好的例子。

绿色通常是在黄色色素和结构变化的共同作用下产生的，

因此绿色羽毛在透射光下通常呈现淡黄色；

蓝色也似乎总是与组织中存在的深色色素有关，

在鸟类中大多是这样，

在昆虫中可能也是相同原理。

© WWF-Sweden / Germund Sellgren

正如我们所看到的，

生物体的一些最为美丽的颜色是光学效果，

或者是由一种色素和某种结构结合而产生的。

但绝大多数植物和许多动物的颜色都仅仅来源于色素，

这也与我们的日常生活息息相关。

虽然艺术家和从事染料产业的人

最熟悉的染料或着色物质

大多为人造有机物和金属无机化合物，

但天然有机染料长期以来同样备受关注。

古人曾从各种小型甲壳类中获得泰尔红紫色，

像是骨螺属(Murex)和荔枝螺属(Purpura)；

其他的包括胭脂虫红、藏红花、苏木精或洋苏木等，

也是较为常见的由动物或植物产生的色素，

它们通常被用做着色剂。

© wikimedia / U.Name.Me

其中植物染料一直扮演着很重要的角色，

从衣服、食品到工具、工艺品，

甚至是人体的美容装饰上，

都少不了植物染料的参与。

在我国，古代文献记载染料植物最早可上溯至周朝，

在周朝即设有专职官吏“染人”，

又称“染草之官”来管理染色生产。

然而由于取材不易与染法繁复等缺点，

在近代化学染料和化学合成色素发明之后，

传统植物染料渐被逐渐取代。

随着人们环保意识的增强和科学技术的进步，

化学合成染料及色素的毒性与污染问题

逐渐被人们所认识，

具有健康、安全、自然的植物染料和天然色素，

重新得到了人们的重视。

© 图片来源于网络

对编织物和其它生活用品进行染色，

曾是所有古老民族的一种生计，

在原住民族的生产生活中十分重要。

许多原住民族的生活中有着丰富的传统染色知识，

从对染色植物的认识、采集到对染色植物的利用等，

形成了较为系统的传统染色知识体系，

例如被列为我国非遗的白族扎染技艺。

此外，一些民族传统社区也会

用可食用的植物色素进行食品染色，

如在广西壮族自治区，

壮族人民在长期的生产生活实践中，

积累了丰富的植物染色知识，

他们会利用山栀子、红丝线和枫香树等

多种当地植物来染饭、米糕及糍粑等食品。

© 图片来源于网络

对生物多样性的特殊利用，

比如将植物用作染料、文化标识、洗涤、美容等，

经历过当地社区民族千百年的实践，

代代相传，成为人类文化中的瑰宝。

这对推动用天然植物产品替代合成产品、

促进可持续发展有重要作用。