重返黑色:天堂鸟如何获得午夜羽毛

动物羽毛上的微小微结构吸收了大部分入射光

天堂鸟,例如这里展示的雄性华丽天堂鸟,拥有非常黑色的羽毛,这有助于它们吸引雌性。

埃德·斯科尔斯

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许多雄性天堂鸟在求偶炫耀中使用鲜艳的颜色和虹彩羽毛——但少数物种也炫耀超黑色的羽毛。现在,研究人员已经梳理出这些羽毛背后的结构秘密,这些羽毛甚至可以与旨在吸收光线的人造材料的深沉、天鹅绒般的黑色相媲美。

羽毛,像大多数不透明物体一样,通常从表面涂层中的色素(很像黑色素使皮肤着色)或反射光线的微小表面结构(例如在虹彩蝴蝶和甲虫上发现的那些)获得颜色。但哈佛大学的进化生物学家、最近一项关于该主题的研究的合著者达科他·麦考伊说,超黑羽毛与虹彩羽毛相反。麦考伊和她的同事在1月份的《自然通讯》杂志上报道,这种羽毛吸收了高达99.95%的入射可见光。

仔细观察这些特殊的展示羽毛,就会发现它们的光线捕获技巧:被称为小羽枝的微结构,位于羽毛尖端附近,覆盖着大量更小的分支结构。相比之下,大多数飞羽的小羽枝具有类似尼龙搭扣的钩子,可以钩住相邻的小羽枝,形成坚固而灵活的空气动力学表面。麦考伊说,当光线照射到超黑羽毛的小羽枝森林时——这些小羽枝以大约30度的角度朝向羽毛的外尖端倾斜——光线会被反射到微小结构之间的空腔中,而不是向外反射。她补充说,即使涂上汽化的金,这些羽毛仍然呈现黑色,而从色素中获得黑色的羽毛在类似涂层时看起来是金色的。


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天堂鸟Parotia wahnesi的超黑羽毛从其羽毛上的微小羽枝获得吸光能力。图片来源:达科他·麦考伊

比利时根特大学的进化生物学家马修·肖基说,该团队的发现揭示了一种新型的羽毛微结构,他没有参与这项研究。“这种结构增强了羽毛色素产生的黑色,”肖基说。

麦考伊说,在其他天堂鸟身上发现的黑色羽毛——以及在团队分析的其中一个物种的其他地方发现的一些黑色羽毛——反射的光线比超黑羽毛多10到100倍。

她和她的同事提出,这种墨黑色的羽毛进化出来是为了强调颜色更鲜艳的羽毛,从而帮助吸引潜在的配偶。麦考伊指出,在研究人员检查的所有超黑物种中,特殊的羽毛总是紧邻明亮、有光泽的羽毛。在求偶炫耀期间,雄性会举起这些羽毛,使羽毛从雌性的角度看起来最黑。

肖基说:“这绝对不是为了伪装。”“这种超黑的羽毛正在增强与附近那些颜色鲜艳的羽毛的对比。”

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