比黑沒有服過誰——極樂鳥的羽毛沒有最黑只有更黑

極樂鳥的歌喉不是鳥類中最好的，但舞蹈一定是鳥類中最令人過目難忘的。大多極樂鳥都有復(fù)雜的交配儀式，極樂鳥屬（Paradisaea）的物種會(huì)使用求偶場(chǎng)交配制度，如華美極樂鳥（Lophorina superba）、掩鼻風(fēng)鳥屬（Ptiloris）、麗色風(fēng)鳥屬（Cicinnurus）和六線風(fēng)鳥屬（Parotia）的物種有著高度儀式化的交配舞。

極樂鳥在求偶炫耀時(shí)對(duì)色彩的運(yùn)用簡(jiǎn)直到了登峰造極的地步，而且它們十分投入，可以不吃不喝的“表演”十幾個(gè)小時(shí)，不過這些表演是間歇性的，每表演一次，雄鳥都要繞著自己的領(lǐng)域巡視一圈，以防其他同性的入侵。

因?yàn)榇气B的喜好不同，它們的舞姿也各不相同，華美極樂鳥雄鳥在求偶時(shí)先用叫聲召喚雌鳥，當(dāng)雌鳥落在它的面前時(shí)它會(huì)張開雙翼，形成一張半橢圓形的黑色“幕布”，頭頂?shù)乃{(lán)色羽片在幕上縮為兩個(gè)藍(lán)色的點(diǎn)，猶如一對(duì)明亮的藍(lán)色眼睛，胸部的藍(lán)色胸盾張開，形成看似一張藍(lán)色的大嘴在微笑，他反復(fù)在雌鳥跟前啪啪的跳躍，同時(shí)伴隨輝綠色的口腔炫耀（如上面的gif圖）。

掩鼻風(fēng)鳥屬會(huì)上下抖動(dòng)它黑色渾圓的翅膀，如同展開折扇一般，發(fā)出沙沙的聲響，同時(shí)有力的左右擺動(dòng)頭部，讓喉部的亮藍(lán)色的翎領(lǐng)晃動(dòng)（如上面的gif圖）。

雄性大掩鼻風(fēng)鳥（Lophorina superba）在表演求偶舞蹈時(shí)，張開雙翼，形成一張半橢圓形的黑色“幕布”。雄鳥就是以這樣的姿勢(shì)在雌鳥面前反復(fù)舞蹈，而雌鳥也似乎十分專注雄鳥所展示的圖案。

照片提供：Ed Scholes

不過近期一項(xiàng)關(guān)于極樂鳥的研究關(guān)注點(diǎn)并不是它們狂熱的舞蹈，該研究于2018年1月9日發(fā)表在《自然通訊》（Nature Communications）雜志上，研究的重點(diǎn)在于這些充當(dāng)“幕布”的黑色羽毛，它們真的不是一般的黑?。?！其吸收光線的能力恐怕連太空望遠(yuǎn)鏡和太陽能電池板都相形見絀。

位于美國華盛頓特區(qū)的國家自然歷史博物館的Teresa Feo是這篇論文的共同作者。耶魯大學(xué)的Todd Alan Harvey也是作者之一。這些研究人員表示，雄性大掩鼻風(fēng)鳥天鵝絨般的黑色羽毛黑得如此“徹底”，以至于會(huì)讓人產(chǎn)生幻覺，以為其包裹的藍(lán)色羽毛會(huì)發(fā)出熒光，這一獨(dú)特的光學(xué)效果足以讓尋求配偶的雌性“神魂顛倒”。

a-b為沒有極黑羽毛的極樂鳥例子，c-g為有極黑羽毛的極樂鳥例子；a.褐翅極樂鳥（Lycocorax pyrrhopterus），b.小黑腳風(fēng)鳥（Melampitta lugubris）與其它極樂鳥的親緣關(guān)系較近但不存在求偶展示行為，c.公主長(zhǎng)尾風(fēng)鳥（Astrapia stephaniae），d.十二線極樂鳥（Seleucidis melanoleucus），e.大掩鼻風(fēng)鳥，f.瓦氏六線風(fēng)鳥（Parotia wahnesi），g.華美極樂鳥。

照片提供：a @Hanom Bashari/Burung Indonesia; b Daniel López-Velasco; c Trans Niugini Tours; d–f Tim Laman; g Ed Scholes。圖片來源于論文原文。

對(duì)于這種光學(xué)效果，McCoy博士解釋說：“無論是坐在明亮的陽光下，還是在陰涼處，蘋果對(duì)我們來說都是紅色的，因?yàn)樗械募棺祫?dòng)物的眼睛和大腦都根據(jù)環(huán)境光線調(diào)整了他們對(duì)外界顏色的感知?！盡cCoy說，“以人類視角來看，極樂鳥以其極致黑的羽毛，增加了相鄰羽毛斑塊顏色的光彩，好比在陰影里的蘋果我們也能察覺到它的紅色?！?/p>

上圖中（a-b）黑色和（c-g）超黑色羽毛（帶虛線）的反射光譜?？梢姵谏鹈珶o論是在計(jì)算所有反射光（a坐標(biāo)包含漫反射等）還是只計(jì)算定向反射（b坐標(biāo)）光中，其反射率均低于黑色羽毛。圖片來源于論文原文。

那么這種大掩鼻風(fēng)鳥是如何營造出這種獨(dú)特的光學(xué)效果的呢？這些研究人員使用光學(xué)測(cè)量的方法得出：這些極黑區(qū)域的羽毛能夠吸收高達(dá)99.95％的直接入射光線（如上圖），這一數(shù)字可與用于太空望遠(yuǎn)鏡內(nèi)襯的人造超黑色材料相媲美。而極樂鳥翅膀的微觀結(jié)構(gòu)甚至類似于太陽能電池板中用于促進(jìn)光線吸收的超黑材料。

極黑羽毛表面的顯微結(jié)構(gòu)，比例尺為100μm。圖片來源于論文原文。

科學(xué)家們還使用了顯微鏡仔細(xì)觀察了這些羽毛的表面。結(jié)果讓他們大吃一驚。如果是一片正常的黑色羽毛，它的表面十分平整和光滑，就像是不規(guī)則的碎片一樣，這樣每一片羽毛疊在一起的時(shí)候，整體的效果就像是一面鏡子，能夠反射可見光，于是我們往往看到黑色鳥類的羽毛，有種獨(dú)特“輝光”的效果（關(guān)于這個(gè)原理參見以前的推文“色彩斑瀾的鳥類是怎樣產(chǎn)生的”）。

FRED模擬顯示了超黑羽毛的羽小支之間多次散射的射線痕跡。圖片來源于論文原文。

而超黑羽毛的表面結(jié)構(gòu)在顯微鏡下看上去很復(fù)雜，就像是茂密的枝條或者試管刷一樣（如上上圖）。這些結(jié)構(gòu)組成了大掩鼻風(fēng)鳥的羽毛復(fù)雜的表面。這就像一個(gè)立體的遮光墻一樣，當(dāng)可見光透射到超黑羽毛表面的時(shí)候，羽毛會(huì)不停地散射或吸收掉這些光束，只有極少的光反射回去（如上圖）。有趣的是，科學(xué)家們還做了一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，把這些羽毛的表面鍍上金粉，增加羽毛的反射能力，結(jié)果它們的“吸光”效果依然卓越，看上去還是黑乎乎的一片（如下圖）。

a和c為顯微鏡下黑色羽毛的微觀結(jié)構(gòu)，b和d為超黑羽毛的微觀結(jié)構(gòu)，這些羽毛即使在鍍金的情況下，羽毛仍然呈現(xiàn)黑色，如d圖。圖片來源于論文原文。

耶魯大學(xué)生態(tài)與演化生物學(xué)系的教授、資深作者Richard Prum（2017年度最佳鳥書Top12，之前推薦的The Evolution of Beauty的作者）說： “人類和某些物種在演化道路上有時(shí)會(huì)殊途同歸?！币?yàn)檫@個(gè)羽毛所展現(xiàn)出來的效果真是跟那些超黑材料存在驚人的一致性。原耶魯大學(xué)研究生，現(xiàn)哈佛大學(xué)生物與演化生物學(xué)系的Dakota McCoy博士表示，無論在鳥類和人類的眼中，極致的黑色同其它顏色如果并列展示，共同促成光學(xué)錯(cuò)覺。

那么黑色的羽毛有什么好處呢？我們知道黑色往往是一個(gè)代表隱蔽和偽裝的顏色，因?yàn)樽匀贿x擇使得物種可以在黑色的隱藏下逃脫。從前面的介紹中我們也看到，極樂鳥的黑色羽毛是它們求偶中的必要條件。因?yàn)楹谏珪?huì)讓雄性看起來更有魅力，與其他顏色的羽毛形成強(qiáng)烈的對(duì)比，使亮麗的羽毛特征更加突出，從而確保雌性在“欣賞”雄性展示時(shí)只專注于這個(gè)幕布營造的迷幻效果。這種效果依靠動(dòng)物的眼睛和神經(jīng)系統(tǒng)，產(chǎn)生這“光幻覺”。而雌性則偏好具有超黑色的雄鳥，選擇擁有更黑羽毛的雄鳥為伴侶，這樣把優(yōu)（gèng）良（hèi）的性狀通過基因傳遞給自己的后代。于是性選擇的力量讓物種在求偶時(shí)產(chǎn)生了很多意想不到的創(chuàng)新。

值得注意的是，大掩鼻風(fēng)鳥的那些不參與求偶展示的近緣物種，它們雖然也具有黑色的羽毛，但是其微觀結(jié)構(gòu)缺乏極致黑羽毛的特征（如上文提到的小黑腳風(fēng)鳥等）。研究人員表示這也證明了性選擇在演化過程中對(duì)于物種分化的重要性。

“性選擇產(chǎn)生了一些自然界最顯著的特征?！?Prum說：“希望材料工程師能夠從極樂鳥汲取經(jīng)驗(yàn)來改善我們?nèi)祟惖目茖W(xué)技術(shù)?！?/p>

參考文獻(xiàn)略

文章來源：推鳥

編輯：Pierre