全寰宇最黑的鸟为什么会这么黑?

  雄性华美极乐鸟(superb bird of dise)的求偶舞和地球上任何事物都不一样。为了赢得雌性的欢心,他会将身体摆成像天线接收器一样的扇形,扇形上有一道漂亮的亮蓝色色带。他在褐色的雌性面前这样跳来跳去。而这只雌鸟看起来显得又好奇又害怕。

  其他种类的极乐鸟可能在羽毛和求偶技巧方面有所不同,但是他们却拥有一个显著的共同点:黑色的羽毛。好吧,或许这个特点在第一眼看过去的时候并不显著,但是,发表在《自然通讯》期刊(Nature Communications)上的一篇研究显示,这些羽毛吸收了99.95%的光。没有什么能比这种颜色更黑的了。世界上最黑的人造物质名为梵塔黑(Vantablack),它能吸收99.965%的光。而极乐鸟羽毛所能吸收的光几乎与之一样,这全都要归功于极乐鸟身上那乱糟糟的黑色羽毛。

  雄性极乐鸟身上的黑色羽毛能够吸收光线。这是因为它的羽毛不像你所看到的一般的鸟类羽毛一样。鸟类羽毛通常是一根一根地摆放整齐,有点像是由一块又一块相似的图形构成的。而极乐鸟的羽毛却像是一片不规则的森林一样(下面是一般鸟类羽毛和极乐鸟羽毛的对比图)。

  这就导致极乐鸟的羽毛中有许多小洞。“光线照射在羽毛上,然后不断地散射在这些洞之中,”哈佛大学的进化生物学家Dakota McCoy说道,他是本文的主要作者,“光线每次散射,都会有一部分被吸收,这就是为什么他们这么黑。”(需要提到的一点是:极乐鸟羽毛能够吸收99.95%的直射光线,这指的是来自雌性极乐鸟所站地方的正面光线。如果光线%的光线。)这非常奇怪,因为人造的超黑材料所依赖的并不是一团乱七八糟,而是遵循着严格的结构图案。

  这被称之为结构性吸收,这与动物世界中的色素作用有很大的区别。比如说,鹦鹉身上的色素能够吸收一定波长的光线,反射其他光线,然后鹦鹉便会显示成某种颜色。而极乐鸟的超黑羽毛却属于结构性吸收,光线在结构的“森林”之中会不断弹跳,所以就会被吸收再吸收。

  雄性极乐鸟之所以会与众不同,是因为一个重要的原因:性。我们先回到极乐鸟及其求偶舞的例子当中。这只黑色小王子能够将自己的羽毛形成一个扇形,扇形上有一道明显的蓝色色带,与黑色形成鲜明对比。这道蓝色也是一种结构性颜色,不过这种是结构性反射,而不是结构性吸收。光线会在该结构中回弹,形成一道颜色,这种颜色会根据角度的不同而发生变化。同样,这也与色素不同,因为色素能够反射或吸收某种波长的光线,而不会到处弹跳。

  “我们认为,这些羽毛总体的意义在于,欺骗雌性的眼睛和大脑,使之认为照射到雄性身上的光线比真实的要少,”McCoy说道,“所以对于雌性的眼睛来说,整个世界都是黑色的背景,突然有一道亮蓝色的光线出现。在黑色的衬托下,这条蓝色色带就会愈加明亮,就像在闪闪发光一样。”这看起来甚至像是漂在太空中一样。

  雄性极乐鸟之所以会跳出这支精美的舞蹈,并不是因为他骄傲自大——这支舞蹈与性选择有关。因为雌性极乐鸟会挑选某只雄性和她们进行交配,所以雄性需要跳舞来吸引雌性。但是,为什么会进化成现在这种求偶方式呢,人们关于这个问题的争论仍然非常激烈。或许是因为很久很久以前,漂亮的羽毛意味着雄性极乐鸟非常健康,没有寄生虫,所以雌性会选择拥有漂亮羽毛,看起来骄傲自满的雄性极乐鸟。这样一来,一场竞赛就开始了,雄性极乐鸟的表演变得越来越花哨浮夸。或许如今,一只拥有超黑羽毛、漂亮蓝色色带的极乐鸟不再意味着健康,也许它只是在欺骗雌性而已。这也同样可以解释为什么雌性极乐鸟是褐色的。这可能并不是为了在晚上更好地掩藏,适应这个世界。要不然,雄性和雌性都应该是褐色的。

  有趣的是,我们在鸟类中并没有经常见到这种羽毛。毕竟,吸收几乎所有照射在羽毛上的光线在一定意义上可以让鸟类隐形。“或许是这会影响羽毛的防水能力,也有可能是因为长出这样的羽毛的代价太大,” 加州科学院鸟类学和哺乳动物学负责人Jack Dumbacher说道,“这里面一定存在着某种不利因素。或许是因为这种羽毛脱落得很快,需要经常长出新的羽毛。”

  但是,很明显,大自然仍然认为超黑的羽毛对极乐鸟非常有用,这意味着这种羽毛或许对人类也有用。因为极乐鸟羽毛的黑色魔力不止于此。McCoy及其团队利用扫描电子显微镜,将羽毛成像,但是在这种技术下,电子束会向试验样品中释放静电,不利于形成良好的图片质量。所以他们必须将对羽毛进行加工。

  “我们在羽毛上面喷了金箔,这样以来,我们就可以在显微镜下对其进行观察,”McCoy说道,“但是之后,我们惊讶地注意到,即便我们在整个表面上喷了五纳米厚的金层,羽毛看起来仍然非常黑。”这样看来,似乎超黑的羽毛并不仅仅是因为本来就超级黑。

  这对于材料科学来说,可能是个重大的新闻。在实验室中制造的超黑材料依赖于能够有规律地散射光线——例如表面上拥有一大堆的小圆锥体,一个挨着一个。与极乐鸟的羽毛相比,这种结构就像是一首精美的古典音乐一样。所以,工程师们可以借鉴这种混乱和无序,用角蛋白来制造新型材料。角蛋白是羽毛、人类的头发、指甲等事物的主要组成物质。而且,传统的超黑材料特别脆弱,因此借鉴极乐鸟羽毛,制作新材料便成为迫切需要。

  “羽毛非常强壮,很难折断,而且是由这种价格非常低廉的物质组成的,”McCoy说道,“所以,如果我们可以轻易地用3D打印或者其他简单低廉的方式来制作,那么我觉得这会很有用。”

  所以,在极乐鸟求偶的启发下,新型的超黑材料可能正朝着你走去。这种新型材料可能不会以极乐鸟的名字来命名,但却应该以它来命名。

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