在 IMAX 出现之前，在探索频道出现之前，甚至在彩色电影出现之前，就已经有了立体模型。这些栩栩如生、静止的场景，如果制作准确，仍然可以震撼观众，并教授有关栖息地、解剖结构和行为的知识。
在美国自然历史博物馆 (AMNH) 伯纳德北美哺乳动物家族大厅中的 43 个立体模型被认为是世界上最好的之一。它们展示了在广阔的平原上与叉角羚一起吃草的雄伟的美洲野牛、近距离搏斗的雄壮麋鹿和似乎准备从月光下的围栏中扑出的狼。
立体模型可能看起来过时了，但它们允许参观者“直接走到玻璃前，查看单个特征，这在电视纪录片中是永远无法做到的，”博物馆的哺乳动物学策展人 罗斯·麦克菲 (Ross MacPhee) 说。“你可以绕着它们走，从不同的角度看它们——这使这些自然历史的展示得以延续生命。”
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由于这些场景是在 1930 年代和 40 年代用真正的植物和动物以及栩栩如生的设置精心构建的，因此它们一直引人入胜且令人信服。但是，数十年的持续展示导致皮毛褪色、树叶布满灰尘和积雪泛黄。这些缓慢的变化使得展览既不那么吸引人也不那么准确——在麦克菲这样的动物专家看来，这是一个主要的失败。许多动物，例如美洲野牛，“从所有这些丰富、美丽的棕色和黑色变成了金色——我不是反对金色，只是它们看起来不真实，”麦克菲指出。
2011 年，美国自然历史博物馆开始了一项大规模的任务，评估和修复历史悠久的立体模型——而不会以妨碍未来修复的方式永久性地改变它们。该项目涉及博物馆许多部门的员工，包括策展人、文物保护者、展览筹备人员。但他们也外包了一些专业知识。“我们真的需要一名动物标本剥制师来完成重新着色，”博物馆保护主管丽莎·埃尔金 (Lisa Elkin) 说。但是，必须重新发明常见的动物标本剥制术，并创建新型的可逆染料。此外，他们还必须设计新的光源并重新利用新材料，以便雪山等脆弱的场景可以在未来几十年保持光泽。
恢复这些动物及其周围环境的原始颜色不仅提供了更生动的参观体验，还保存了 20 世纪初进化时间中的一刻。这使得研究人员能够跟踪由于快速推进的气候变化等原因导致的颜色和栖息地的变化。
今年 10 月，北美哺乳动物大厅在为期一年的翻修后重新向公众开放。大众科学事先对展览进行了预览。以下是科学如何帮助博物馆实现这一目标。
真实交易
在 1930 年代，美国自然历史博物馆开始着手制作也许是迄今为止最雄心勃勃的真实野生动物立体模型——并且将成为有史以来最好的一些。
博物馆派遣艺术家、策展人和收藏家到大陆各地的野外——从大峡谷到雷尼尔山再到大提顿山。对于每个场景，团队选择一个实际存在的地点，在博物馆中使用植物、动物和风景来重新创建。艺术家绘制草图，捕捉特定地点的确切山丘、溪流、树木和岩石。收藏家收集植物样本以供使用，并在纽约重新制作快照；其他人则杀死了现在标志性的动物，这些动物将成为这些场景的中心。
回到博物馆，雕塑家在摆好姿势的骨骼周围用粘土重新塑造了每只动物的身体——包括肌肉和肌腱。“这些标本的解剖结构绝对令人难以置信，”公司 Wildlife Preservations 的创始人 乔治·但丁 (George Dante) 说，他领导了该项目的动物标本剥制修复工作。最初的动物标本剥制师在塑造成型的模型上鞣制兽皮，然后将保存好的兽皮放回每只动物身上，以确保精确贴合。
在 1930 年代的塑料时代之前，博物馆艺术家使用蜡、纸、漆、木材、石膏、粗麻布和织物来创造令人信服的树叶、茎、岩石和其他元素。但丁指出，由于每个细节都经过精心制作以重新创建特定地点，“你会被带到这个地方”。“每一个都是特定的时间和地点。它们在这方面起着重要的作用。因此，您实际上可以找到这个确切的位置，并了解它如何随着时间的推移而变化——植被如何变化，景观如何变化。”
包括詹姆斯·佩里·威尔逊 (James Perry Wilson) 以及乔治 (George) 和贝尔莫尔·布朗 (Belmore Browne) 在内的一些最著名的背景画家，使用精确的网格系统仔细捕捉场景，使这些弯曲墙面的背景看起来无限大。
时间的麻烦
前 10 个精湛的立体模型——包括美洲野牛和叉角羚、阿拉斯加棕熊、麋鹿和马鹿——在 1942 年展览开幕时被密封在玻璃后面。1954 年增加了另外 19 个，1963 年完成了小型哺乳动物立体模型。此后，几乎没有触摸过任何立体模型；打开了一个以更换掉落的树枝，另一个以恢复褪色的积雪。
它们甚至没有被打开来纠正小的错误。大多数立体模型旨在代表收集动物时的瞬间。但在美洲野牛和叉角羚立体模型中，该场景旨在描绘 19 世纪中期存在的牛群结构，当时野牛仍然大量自由漫游。然而，一位来访的植物学家注意到，前景中的草是入侵的、非本地的物种，它们在 1930 年代就已出现，但不会在 1850 年代的广阔平原上生长。
除了新的科学认识之外，动物本身的物质完整性也开始发生变化，对其准确性产生不利影响。多年来，立体模型呈现出磨损的灰尘外观，因为它们远离了原来的颜色。过去 70 年中，照亮这些展品的未经过滤的装置很少升级，这意味着立体模型正在受到紫外线波长的轰击，这些波长会吸收动物天然皮毛和一些场景元素（如雪）的颜色，正如埃尔金指出的那样，“没有人喜欢黄色的雪。”
旧的新元素
通过修复项目，博物馆专家最终有机会将场景恢复到良好的科学地位。他们的主要优先事项是将褪色的动物毛皮恢复到原来的颜色。埃尔金说，其中一个主要挑战是“在不损坏立体模型的情况下接触动物标本剥制术”。“当我们试图补救一件事时，我们不想破坏另一件事。”一些较小的动物可以小心地移除，但许多动物，如 500 磅的野牛，都太大而无法冒险运输。对于这些动物，博物馆在立体模型中建造了临时的木制脚手架，以防止脆弱的草地和植物被践踏，从而让文物保护者和动物标本剥制师有更多的自由在内部工作。（然而，这种亲密关系并不总是轻松的；“当玻璃掉下来时，狼有点可怕，”与埃尔金一起处理保护工作的伊丽莎白·努南 (Elizabeth Nunan) 说。）
动物标本剥制师经常使用油漆、染发剂和其他传统颜料进行着色。但是对于这些历史悠久的展示品，博物馆需要一种将来可以轻松去除的物质（如果出现更好的技术）。他们还需要不会改变毛皮的颜色，易于清洁并且能够经受时间考验的着色剂。
努南说：“我们不想使用油漆，因为油漆中的粘合剂会将毛发粘在一起。”染发剂会很困难，因为它通常需要加热和时间来定型，并且很难在精细的图案（例如美洲虎身上的图案）中进行。它也不容易冲洗掉。她指出，“我们对在这方面所做的有限研究感到惊讶。”
保护小组在样本毛皮斑块上测试了各种替代化合物，在博物馆对其进行了检查，并将其运到卡内基梅隆大学和布法罗州立学院的加速老化实验室进行测试。在那里，样本暴露在极端的光、热和湿度下，以测试它们在 10 年、20 年或 50 年中抵御这些元素的能力。
文物保护者还需要匹配动物皮毛的原始 1930 年代颜色，这并不容易——尤其因为原始展览准备的照片是黑白的。因此，但丁和他的同事得以借用博物馆收藏中保存在黑暗存储中的历史皮毛，作为颜色和阴影的基准。但丁指出，每只动物还需要几种色调。（例如，美洲野牛每只都涂有八种不同的颜色。）
但工作得到了回报。埃尔金说：“我们想出的东西是真正具有开创性的——它将改变这些材料的处理方式。”
保护小组最终确定了一种以乙醇为基础的染料，其中含有金属成分以提高颜色稳定性，这与纺织品保护中使用的染料类似。而且它足够轻，可以用喷枪喷涂。“它永远不如真品好，但它非常接近，”埃尔金说。“我们已经接受了染料会褪色，但它在 50 年内不会以任何可察觉的方式发生，”正如她所指出的那样，这可能已经是另一次修复的时候了。
除了大部分毛皮之外，一些耳朵、鼻子和其他坚硬的部件也需要更新。“在制作动物标本时，几乎所有为鼻子开发的假体都使用了蜡或蜡混合物，”埃尔金说。“这些材料会随着时间的推移而老化，因此精细的细节已经丢失了。”因此，美洲野牛和领西貒都进行了隆鼻手术，以恢复一些原始的质感并填补裂缝。羚羊兔的耳朵也进行了更新，以强调其标志性的纹路。
旧的、褪色的雪景，例如以加拿大猞猁和雪鞋兔为特色的雪景，曾经是用医用棉花加上闪光片制成的。但是，通过转向更现代的材料，包括用于窑炉内衬的硅酸盐纤维、切碎的乙烯泡沫和抗紫外线闪光片，保管员希望这种新的布置将在未来几十年保持其白色光泽。麦克菲指出，现在，立体模型看起来“绝对逼真，所以你就像站在山腰上，就在猞猁旁边。”
整个展览厅还需要进行其他小的修补，包括在臭鼬立体模型中褪色的杜鹃花。保管员仔细研究了档案照片，以查看随着时间的推移发生的小变化，例如仙人掌的刺移动或弯曲。
最后，为了防止立体模型未来出现劣化并减少能源消耗，博物馆重新构想了大厅的照明策略。“该项目的大部分重点是更换灯泡，”埃尔金说。对于精致的纺织品和其他艺术品，画廊照明通常会受到仔细控制并保持在昏暗的水平。然而，立体模型有不同的需求。“在野牛立体模型中，他们需要模仿平原上正午的阳光——那是一种强烈的照射，”埃尔金说。现在，每个立体模型都配备了节能灯泡和过滤器，“这样紫外线问题就不会再困扰我们了，”麦克菲指出。
然而，改进的照明也为某些展示中的原始幻象制造了问题。例如，在展示狼群沿着明尼苏达州湖岸奔跑的月光下的十二月雪景中，节能灯投射出的新阴影破坏了那些被绘制成由月亮投射的阴影。因此，博物馆艺术家不得不给雪添加新的颜色来掩盖这些新阴影。
“现在它们和安装时一样漂亮，”麦克菲说。“所有这些标本现在看起来都像是安吉丽娜·朱莉和布拉德·皮特在其各自的物种中的样子。它们非常值得欣赏。这正是我们想要的——我们希望人们对野生动物有这种反应。”
观看修复后的展品的幻灯片。