赏色 | 鸟儿的羽毛为什么是蓝色的?

物种日历mp 2016-12-01 00:47

在过去几十年里,科学家已经知道鸟儿羽毛的中的黄色和红色是怎么来的——它们来自鸟儿食物中的色素。例如火烈鸟,它们从滤除了水的藻类及甲壳纲动物中摄取'...

在过去几十年里,科学家已经知道鸟儿羽毛的中的黄色和红色是怎么来的——它们来自鸟儿食物中的色素。例如火烈鸟,它们从滤除了水的藻类及甲壳纲动物中摄取粉红色素。于是,剩下的就是弄清楚,鸟儿羽毛中的蓝色是从何而来的了。

蓝知更鸟,小小一只,胡子却不少……图片:Smithsonian Magazine

大蓝鹭,这一只算得上大蓝鹭中的大蓝鹭,真叫一个蓝呐……图片:Smithsonian Magazine

蓝,深浅浓淡各不同

不可能是从饮食获得的——像蓝莓里的蓝色色素,在鸟儿消化时就被破坏了。科学家曾有过推断,鸟看起来是蓝色的原因,跟天空呈现蓝色的理由相同:红色和黄色光波穿过大气层,但较短的蓝色光波则被大气层中的颗粒反弹并发生散射,在所有方向上发出蓝光。

耶鲁大学的鸟类学家理查德·普鲁姆(Richard Prum)发现,鸟类以不同方式使羽毛变蓝

理查德·普鲁姆(Richard Prum)在麦克阿瑟基金会的一张照片代替。普鲁姆是耶鲁大学的鸟类学家,同时也研究发育生物学、光学物理、分子遗传学、系统学、古生物学、行为生态学,以解决有关鸟类的发育、演化和行为相关的核心问题。

“让我们来看看这些鸟儿!”说着他拉出一个抽屉,里面满是各种伞鸟外皮缝制的标本,这种鸟生活在中美和南美地区。起初它们看起来都像是有着黑色斑点的漂亮蓝鸟。但走近看,不同的鸟儿羽毛蓝色,深浅程度各有不同。

浅浅的蓝。铜蓝鹟[wēng]。图片:vlupadya2000.blog.com

深深的呆。翠鸟的雏鸟。图片:Shiva Shankar/flickr

阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)里有粒子加速器能够产生极强的 X 光,为了找出鸟类身上蓝色的起源,普鲁姆和他的同事在那里分析了数百种羽毛,几乎涵盖了每一种典型的演化出的蓝色。

稍微深一些的蓝。蓝知更鸟(我稍微大一些)

更深的蓝。大仙鹟[wēng]。图片:flickriver.com

普鲁姆发现,随着蓝色羽毛的生长,奇异的事情发生了。在每个细胞里,弦角蛋白(stringy keratin)分子与水分离,就像油跟醋分离那样。当细胞死亡时,其水分流失并被空气代替,留下布满气穴(air pocket)的角蛋白,像是海绵或是一盒子的中空意大利面条。

深到出现了一点白的蓝。白尾蓝地鸲[qú]。图片:birdingintaiwan.org

当白光照射到蓝色羽毛上时,角蛋白图案引起红光和黄光互相抵消,而波段在蓝色区域的光线则彼此增强、放大,并反射到人的眼睛里,其结果就是形成了深浅不同的蓝色。因此,蓝色也被科学家称为 “结构色彩”(与色素色彩对应),因为它是由光线与羽毛的三维排列相互作用而产生的。鸟儿羽毛中气穴的不同大小和形状和角蛋白一起,组成了深浅不同的蓝。

鸟儿啊,你为什么这么蓝?

建立如此精确的纳米结构是一项极具革命性的工程,但蓝色在鸟类族谱(特别是雄性鸟类)的许多分支中都有出现。这就给我们带来了另一个问题:为什么?

其中一项理论是,一身漂亮的蓝色羽毛意味着一个健康、食物充足的雄性,对潜在配偶而言则意味着 “他” 基因优良。“这就好比相亲网站,你的银行存款多少、家庭背景如何、家住什么地区、是否染上过性病,人们根据所有这些实际问题进行竞争,” 普鲁姆表示。

但他认为,生物学家太执着于雄性装饰物(比如鹿角或肉垂)是雄性向雌性发出的信号这一观点。“我认为这种观点也许正确,但并非全然如此,” 他说道,也许它们 “仅仅是为了漂亮”

“我漂亮吗?”小翠鸟。图片:Alwyn Simple/flickr

“没有我漂亮……”半领翠鸟。Jim Scarff/flickr

“你们怎么能跟我比?”灰头翠鸟。图片:Seth of Rabi/flickr

“我才是那万绿丛中一点红。”蓝翡翠。图片:Roy Wang/flickr

“各位,我只想说,这里讨论的是‘蓝色’的鸟……”蓝大翅鸲[qú]。图片:birdnet.cn

“纯蓝色的话我是我是啊~”小蓝金刚鹦鹉。图片:fotosevanil.wordpress

“我有清爽的刘海~”冠蓝鸦。图片:Smithsonian Magazine

“我有朋克的风采~”黄颊山雀。

“要说朋克风,我也有啊我也有!”暗冠蓝鸦。图片:Smithsonian Magazine

“我有呆毛……(没有人说话?我赢了吗?——我赢了吗?)”白喉鹊鸦。图片:Smithsonian Magazine

只因为这,事关美丽

要是鸟儿像人类一样呢? 要是相比做一只冷淡的,只数着下蛋的机器,雌鸟更喜欢 “帅哥” 怎么办?

普鲁姆目前在教授一门课,名为 “美的进化”(Evolution of Beauty),同时也致力于一项结合演化和美学的研究。普鲁姆认为,动物身上的生理之美随着其他同类对它的关注而进化。普鲁姆聚集了哲学家、数学家和物理学家。从某种程度上讲,正是这种跨学科思考的愿景,让普鲁姆在几年前获得了麦克阿瑟 “天才奖”。他正在用最高科技的工具来研究最古老的问题。

“这个问题同时也是有关物理等学科,但它实际上是关于雌鸟想要什么。而这,就真的事关美丽了。”

小朋友们在讨论谁更漂亮呢~图片:4.bp.blogspot.com

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