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动物向我们展示的不仅是让我们赏心悦目的皮毛色彩，在这些美丽的色彩背后还隐藏着许多有趣的科学之谜。 鸟类的华彩霓裳鸟类是体色最为丰富的陆生脊椎动物之一，只有昆虫和珊瑚鱼能与之媲美。色彩斑斓的鸟儿们在带给我们审美享受的同时，也带来了许多有趣的问题。 动物自然显色机制在进化历程中，许多动物逐渐进化出了操控色彩的天才能力，令我们叹为观止。色彩对于这些生物的进化意义，科学家已经有了日益深刻的理解。 羽色的奥秘动物园里的火烈鸟为什么会褪色？ 为什么用木槌拍打翠鸟的羽毛，美丽的蓝色羽毛就会变成白色的……鸟类羽毛之谜是一个既古老又新颖的科学话题。 几十年来，科学家已经知道一些鸟类之所以拥有黄色或红色的羽毛，是因为它们从食物中摄取到了这类色素。例如，北美红雀从红色果子获得红色色素， 火烈鸟从海藻和海洋甲壳类动物中获得粉红色色素。这类颜色叫色素色，是由各种色素在羽毛发生时沉积而形成的。 已知的决定鸟类羽毛色彩的色素有两种：黑色素和脂色素。黑色素来源于黑色素细胞，产生黑、灰、褐色；脂色素来源于胡萝卜素和卟啉，产生红、橙、黄、紫等颜色。色素吸收某些波长的光线，反射某些波长的光线，只有反射光线才能到达我们的眼睛，成为我们眼中能够看到的颜色。在光谱的可见光部分，我们能看到的最短的波是紫色波，最长的波是红色波。如果没有光线反射回来，我们看到的就是黑色；如果所有的光线都反射回来，我们看到的就是白色。 但科学家面临的一个难题是，鸟类的蓝色羽毛又是怎么来的？要知道，蓝色不可能来自鸟类的食物，因为在鸟类消化食物的过程中，像蓝莓等食物中所含的蓝色色素会被破坏掉。科学家曾经认为，鸟类拥有蓝色羽毛的原因与天空看起来是蓝色的是同一个道理： 红色波和黄色波穿过了大气层，但较短的蓝色波则向各个方向散射开来，发出蓝色的辉光，使整个天空看起来湛蓝湛蓝的。而现在，科学家已经搞清楚了，鸟类的蓝色羽毛源自于与色素完全不同的一类色彩，叫结构色（或物理色）。 结构色是因羽毛上皮表面的凹凸沟纹以及羽小枝内的小颗粒、气泡和液泡等对光线的折射和干涉作用而形成的，如许多鸟所拥有的蓝色、彩虹色和金属色泽。常栖息于小溪边树上、捕食水中鱼虾的翠鸟，其羽毛看上去是蓝色的，但如果用木槌拍打就会变成原（白）色的。这是为什么？原来，翠鸟的羽毛为棱镜结构，光线经羽毛折射后变成蓝色，而拍打破坏了羽毛结构，于是羽毛就变成无色的了。蜂鸟闪闪发亮的羽色是光衍射的结果。 所谓衍射，是指光线在通过直径接近或小于波长的孔隙时传播方向发生弯曲，从而产生各种颜色。蜂鸟细小的羽枝交汇成网，起到衍射光栅的作用，于是便产生了美丽的闪闪发亮的颜色。 羽色的作用关于鸟类羽毛还有很多有趣的问题。比如，为什么多数种类的鸟都是雄鸟的颜色比雌鸟鲜艳，但有些种类的鸟却是雄鸟的颜色比雌鸟暗淡，还有一些种类的鸟的雌雄鸟的颜色是相似的？这些问题都涉及到一点：鸟类多彩羽毛的作用是什么？ 科学家指出，正如鸟鸣的进化不是为了让我们用耳朵听起来更“悦耳”一样，鸟类羽毛颜色的进化也不是为了让我们用眼睛看上去更“赏心悦目”。大多数种类的鸟都是雄鸟的颜色比雌鸟鲜艳，幼鸟的颜色也不同于成年鸟。雄鸟鲜艳的色彩可以帮助它们吸引配偶，而不显眼的色彩则可以保护巢穴里的雌鸟和幼鸟。有些种类的鸟如矶鹞，雄鸟的颜色比雌鸟暗淡，这是因为这种鸟是雌鸟求偶，雄鸟孵蛋。如果雄鸟和雌鸟共同孵卵和哺育幼鸟，那么它们的颜色通常就是相似的。 鸟类的羽毛色彩同时还是它们的保护色。色彩不显眼的羽毛可以帮助鸟类躲避被其他动物捕食的危险，被称为“隐藏色”。 将“隐藏色”发展到极致的是那些能与周围环境融为一体的鸟类，比如生活在北极、亚北极和北半球高山地区的一种雷鸟属的岩雷鸟。 以雄性岩雷鸟为例，其羽毛颜色会根据季节变化而发生变化：冬天，雄鸟是白色的，这与茫茫雪原融为一体；春天，雄鸟的头、颈和胸部出现栗棕色横斑， 这是为了更好适应正在融化的冰雪大地；在初夏开始的短短几天中，雄鸟的体色很快就变成了黑褐色，但两翅和中央尾羽是白色的，如此强烈的明暗对比，目的是吸引雌鸟；到秋天，雄鸟又变成栗棕色的，与枯黄的植被颜色接近。 有斑点的鸟类采用的是一种被称为“反荫蔽”的羽色策略。一种叫做环颈鸻的水鸟，它们深色的背部与浅色的腹部形成非常强烈的黑白对比，背部的深色羽毛吸收光线明亮的身体上方的大部分光线，腹部的浅色羽毛则反射光线较暗的身体下方的大部分光线，从而起到很好的隐蔽作用。绝大多数的水鸟都采取这种“反荫蔽”策略。 还有一种鸟类保护色叫“混隐色”，就是鸟类利用醒目的图案来混淆身体的轮廓，这是一种避免被天敌发现的策略。比如，生活在西半球的一种胸部有两道黑纹的双领鸻，在一些环境下就很难被天敌发现。 蓝色羽色新解最近，科学家对于鸟类的蓝色羽毛又有了新的发现。为了弄清楚鸟类羽毛的蓝色是怎么来的，美国鸟类学家理查德·普鲁姆和他的同事们在伊利诺伊州的一个国家实验室里分析了无数的羽毛，几乎涉及了所有拥有蓝色羽毛的鸟类品种。 他们观察到，一些鸟类在生长过程中，其蓝色羽毛会产生一些惊人的变化：每个细胞内的纤维角蛋白分子与水分离，就像油与水分离开来一样。当细胞死亡时，水分干涸，留下的空间被空气取代，在角蛋白分子结构中形成一个个气泡，就像海绵一样。当白光照射在蓝色羽毛上时，这种角蛋白结构令红色和黄色的波相互抵消，而蓝色的波则得到增强，并反射到观看者的眼睛里。 如此看来，鸟类的蓝色羽毛是光线与羽毛细胞中的3D结构产生交互作用的结果，细胞中气泡和角蛋白形状和大小的不同导致产生深浅不同的蓝色。普鲁姆说，如此精确的纳米结构是进化工程的一个异乎寻常的成就。 为什么许多不同种类的鸟类都独立进化出了蓝色羽毛呢？一种理论认为，一身漂亮的蓝色羽毛标志着良好的健康和营养水平，这是雄性鸟类向潜在的配偶宣扬自己优良基因的一种方式。普鲁姆说：“就像人类的‘婚恋网站’一样，你得展示你引以自豪的一些个人信息，比如你在银行有多少存款，你的家世背景，你有没有患什么传染性疾病，等等。” 目前，普鲁姆正运用高科技手段研究一个由来已久的问题：蓝色羽毛与物理学和数学的关系。他说：“蓝色羽毛之谜可能涉及到物理学和数学，但对于雌鸟来说，它们真正关注的，也许就是美之本身。” 鸟类因色彩斑斓而美丽，但鸟类向我们展示的不仅仅是让我们赏心悦目的羽毛色彩，在它们美丽色彩的背后还隐藏着太多的科学奥秘，等待我们破解。 文章作者：宇宙小百科
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