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。大多極樂鳥都有復雜的交配儀式，極樂鳥屬（Paradisaea）的物種會使用求偶場交配制度，如華美極樂鳥（Lophorina superba）、掩鼻風鳥屬（Ptiloris）、麗色風鳥屬（Cicinnurus）和六線風鳥屬（Parotia）的物種有著高度儀式化的交配舞。

極樂鳥在求偶炫耀時對色彩的運用簡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”十幾個小時，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域巡視一圈，以防其他同性的入侵。

因為雌鳥的喜好不同，它們的舞姿也各不相同，華美極樂鳥雄鳥在求偶時先用叫聲召喚雌鳥，當雌鳥落在它的面前時它會張開雙翼，形成一張半橢圓形的黑色“幕布”，頭頂的藍色羽片在幕上縮為兩個藍色的點，猶如一對明亮的藍色眼睛，胸部的藍色胸盾張開，形成看似一張藍色的大嘴在微笑，他反復在雌鳥跟前啪啪的跳躍，同時伴隨輝綠色的口腔炫耀（如上面的gif圖）。

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

雄性大掩鼻風鳥（Lophorina superba）在表演求偶舞蹈時，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在雌鳥面前反復舞蹈，而雌鳥也似乎十分專注雄鳥所展示的圖案。

照片提供：Ed Scholes

不過一項關于極樂鳥的研究關注點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，研究的重點在于這些充當“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。耶魯大學的Todd Alan Harvey也是作者之一。這些研究人員表示，雄性大掩鼻風鳥天鵝絨般的黑色羽毛黑得如此“徹底”，以至于會讓人產生幻覺，以為其包裹的藍色羽毛會發(fā)出熒光，這一獨特的光學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.小黑腳風鳥（Melampitta lugubris）與其它極樂鳥的親緣關系較近但不存在求偶展示行為，c.公主長尾風鳥（Astrapia stephaniae），d.十二線極樂鳥（Seleucidis melanoleucus），e.大掩鼻風鳥，f.瓦氏六線風鳥（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。

對于這種光學效果，McCoy博士解釋說：“無論是坐在明亮的陽光下，還是在陰涼處，蘋果對我們來說都是紅色的，因為所有的脊椎動物的眼睛和大腦都根據環(huán)境光線調整了他們對外界顏色的感知?！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論是在計算所有反射光（a坐標包含漫反射等）還是只計算定向反射（b坐標）光中，其反射率均低于黑色羽毛。圖片來源于論文原文。

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

極黑羽毛表面的顯微結構，比例尺為100μm。圖片來源于論文原文。

科學家們還使用了顯微鏡仔細觀察了這些羽毛的表面。結果讓他們大吃一驚。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，有種獨特“輝光”的效果（關于這個原理參見以前的推文“色彩斑瀾的鳥類是怎樣產生的”）。

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構在顯微鏡下看上去很復雜，就像是茂密的枝條或者試管刷（這大概只有生物??才會懂吧）一樣（如上上圖）。這些結構組成了大掩鼻風鳥的羽毛復雜的表面。這就像一個立體的遮光墻一樣，當可見光透射到超黑羽毛表面的時候，羽毛會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，科學家們還做了一個小實驗，把這些羽毛的表面鍍上金粉，增加羽毛的反射能力，結果它們的“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構，b和d為超黑羽毛的微觀結構，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。

耶魯大學生態(tài)與演化生物學系的教授、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會殊途同歸?！币驗檫@個羽毛所展現(xiàn)出來的效果真是跟那些超黑材料存在驚人的一致性。原耶魯大學研究生，現(xiàn)哈佛大學生物與演化生物學系的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，共同促成光學錯覺。

那么黑色的羽毛有什么好處呢？我們知道黑色往往是一個代表隱蔽和偽裝的顏色，因為自然選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。因為黑色會讓雄性看起來更有魅力，與其他顏色的羽毛形成強烈的對比，使亮麗的羽毛特征更加突出，從而確保雌性在“欣賞”雄性展示時只專注于這個幕布營造的迷幻效果。這種效果依靠動物的眼睛和神經系統(tǒng)，產生這“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產生了很多意想不到的創(chuàng)新。

值得注意的是，大掩鼻風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，但是其微觀結構缺乏極致黑羽毛的特征（如上文提到的小黑腳風鳥等）。研究人員表示這也證明了性選擇在演化過程中對于物種分化的重要性。

“性選擇產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驗來改善我們人類的科學技術?！?/p>