安氏蜂鳥
王治國刻
前不久一只“變臉鳥”的短視頻刷爆了朋友圈，隨著它在枝頭“搖頭晃腦”，其頭部和頸部的羽毛也不斷變換著顏色，熒光粉、土豪金、曜石黑……甚至還泛著寶石般的光澤，讓很多網友都懷疑是后期處理的效果。其實，視頻里的那只鳥是真實存在的，名為安氏蜂鳥，在北美西部地區(qū)很常見。它之所以要“變臉”，是為了吸引異性的注意——沒錯，只有雄鳥才擁有這么華麗的外表。那么這種蜂鳥是如何做到羽色“瞬息萬變”的呢？要回答這個問題，還得從生物體的顯色原理說起。按照顏色的形成機理，可分為色素色和結構色兩種。色素色一般是指有機色素通過選擇性地吸收、反射和透射特定頻率的光線從而展現出的不同顏色；結構色則是由某些特殊的微結構引起光的傳播方向改變而形成的顏色，是亞顯微結構導致的一種光學效果。
許多鳴禽具有亮麗的體羽，這便要歸功于天然色素，比如柳鶯、金絲雀等鳥類身上鮮艷的黃色、橙色或紅色羽毛，都是類胡蘿卜素形成的。羽毛的色素沉積狀況，即羽色的鮮艷程度，往往會受到遺傳以及個體年齡、健康狀況等因素的影響。
安氏蜂鳥的變臉奧秘則在于其頭頸部羽毛的結構。它不時把頭轉來轉去，同時還頻繁地把頭部的羽毛聳起再放平，就是因為這樣才能全方位展現自己的“英姿”。其實很多鳥類的羽毛從特定的角度觀察時都能看到格外耀眼的亮色，比如綠頭鴨雄鳥頭上的綠色，還有喜鵲身上的藍色和綠色等；可若是換個角度去看，這些顏色就會發(fā)生變化或者完全褪去了金屬光澤。具有上述特征的羽色就是結構色，它們并非由色素形成，而是因為羽小枝表面的一些獨特的亞顯微物理結構使得入射光線發(fā)生散射、折射和多層干涉，從而產生了具有金屬感的“虹彩光澤”。
結構色也常見于一些甲蟲的外殼，而鱗翅目昆蟲（蛾類和蝴蝶的統稱）的結構色是所有生物中最復雜、最豐富的，它們翅膀上的鱗片具有極其精巧的三維微觀結構。科學研究表明，一些鳳蝶的翅膀上密密排列著極小的脊狀結構，相鄰兩個脊狀結構的距離僅為0.5至0.8微米。這些脊狀結構的形狀非常相似，其截面好像松樹一樣，由“主干”和“枝葉”組成。當陽光照在鳳蝶身上時，許多束光線所形成的干涉和衍射便讓我們看到鳳蝶呈現出多變而奪目的色彩。
由于羽毛或鱗片的細微結構很有可能在化石中得以保留下來，因此利用這些結構復原已滅絕生物的顏色便成為古生物學領域近年來的研究熱點之一。
此外，結構色還能夠應用于仿生學研究?？茖W家正在試圖通過仿生設計重建鳥類羽毛或昆蟲體內能產生顏色的結構，從而讓材料在無需顏料或染料的情況下產生顏色。這種結構色在色調上幾乎不會發(fā)生褪色現象，甚至還能根據使用者的喜好進行改變。
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