鳥類是體色最為豐富的陸生脊椎動物之一。色彩斑斕的鳥兒們在帶給我們審美享受的同時，也帶來了許多有趣的問題。

羽色的奧秘

動物園里的火烈鳥為什么會褪色？為什么用木槌拍打翠鳥的羽毛，美麗的藍色羽毛就會變成白色的……鳥類羽毛之謎是一個既古老又新穎的科學話題。

幾十年來，科學家已經(jīng)知道一些鳥類之所以擁有黃色或紅色的羽毛，是因為它們從食物中攝取到了這類色素。例如，北美紅雀從紅色果子獲得紅色色素，火烈鳥從海藻和海洋甲殼類動物中獲得粉紅色色素。這類顏色叫色素色，是由各種色素在羽毛發(fā)生時沉積而形成的。

已知的決定鳥類羽毛色彩的色素有兩種：黑色素和脂色素。黑色素來源于黑色素細胞，產(chǎn)生黑、灰、褐色；脂色素來源于胡蘿卜素和卟啉，產(chǎn)生紅、橙、黃、紫等顏色。色素吸收某些波長的光線，反射某些波長的光線，只有反射光線才能到達我們的眼睛，成為我們眼中能夠看到的顏色。在光譜的可見光部分，我們能看到的最短的波是紫色波，最長的波是紅色波。如果沒有光線反射回來，我們看到的就是黑色；如果所有的光線都反射回來，我們看到的就是白色。

但科學家面臨的一個難題是，鳥類的藍色羽毛又是怎么來的？要知道，藍色不可能來自鳥類的食物，因為在鳥類消化食物的過程中，像藍莓等食物中所含的藍色色素會被破壞掉?？茖W家曾經(jīng)認為，鳥類擁有藍色羽毛的原因與天空看起來是藍色的是同一個道理：紅色波和黃色波穿過了大氣層，但較短的藍色波則向各個方向散射開來，發(fā)出藍色的輝光，使整個天空看起來湛藍湛藍的。而現(xiàn)在，科學家已經(jīng)搞清楚了，鳥類的藍色羽毛源自于與色素完全不同的一類色彩，叫結構色（或物理色）。

結構色是因羽毛上皮表面的凹凸溝紋以及羽小枝內(nèi)的小顆粒、氣泡和液泡等對光線的折射和干涉作用而形成的，如許多鳥所擁有的藍色、彩虹色和金屬色澤。常棲息于小溪邊樹上、捕食水中魚蝦的翠鳥，其羽毛看上去是藍色的，但如果用木槌拍打就會變成原（白）色的。這是為什么？原來，翠鳥的羽毛為棱鏡結構，光線經(jīng)羽毛折射后變成藍色，而拍打破壞了羽毛結構，于是羽毛就變成無色的了。蜂鳥閃閃發(fā)亮的羽色是光衍射的結果。所謂衍射，是指光線在通過直徑接近或小于波長的孔隙時傳播方向發(fā)生彎曲，從而產(chǎn)生各種顏色。蜂鳥細小的羽枝交匯成網(wǎng)，起到衍射光柵的作用，于是便產(chǎn)生了美麗的閃閃發(fā)亮的顏色。

羽色的作用

關于鳥類羽毛還有很多有趣的問題。比如，為什么多數(shù)種類的鳥都是雄鳥的顏色比雌鳥鮮艷，但有些種類的鳥卻是雄鳥的顏色比雌鳥暗淡，還有一些種類的鳥的雌雄鳥的顏色是相似的？這些問題都涉及到一點：鳥類多彩羽毛的作用是什么？

科學家指出，正如鳥鳴的進化不是為了讓我們用耳朵聽起來更“悅耳”一樣，鳥類羽毛顏色的進化也不是為了讓我們用眼睛看上去更“賞心悅目”。大多數(shù)種類的鳥都是雄鳥的顏色比雌鳥鮮艷，幼鳥的顏色也不同于成年鳥。雄鳥鮮艷的色彩可以幫助它們吸引配偶，而不顯眼的色彩則可以保護巢穴里的雌鳥和幼鳥。有些種類的鳥如磯鷂，雄鳥的顏色比雌鳥暗淡，這是因為這種鳥是雌鳥求偶，雄鳥孵蛋。如果雄鳥和雌鳥共同孵卵和哺育幼鳥，那么它們的顏色通常就是相似的。

鳥類的羽毛色彩同時還是它們的保護色。色彩不顯眼的羽毛可以幫助鳥類躲避被其他動物捕食的危險，被稱為“隱藏色”。 將“隱藏色”發(fā)展到極致的是那些能與周圍環(huán)境融為一體的鳥類，比如生活在北極、亞北極和北半球高山地區(qū)的一種雷鳥屬的巖雷鳥。以雄性巖雷鳥為例，其羽毛顏色會根據(jù)季節(jié)變化而發(fā)生變化：冬天，雄鳥是白色的，這與茫茫雪原融為一體；春天，雄鳥的頭、頸和胸部出現(xiàn)栗棕色橫斑，這是為了更好適應正在融化的冰雪大地；在初夏開始的短短幾天中，雄鳥的體色很快就變成了黑褐色，但兩翅和中央尾羽是白色的，如此強烈的明暗對比，目的是吸引雌鳥；到秋天，雄鳥又變成栗棕色的，與枯黃的植被顏色接近。

有斑點的鳥類采用的是一種被稱為“反蔭蔽”的羽色策略。一種叫做環(huán)頸鸻的水鳥，它們深色的背部與淺色的腹部形成非常強烈的黑白對比，背部的深色羽毛吸收光線明亮的身體上方的大部分光線，腹部的淺色羽毛則反射光線較暗的身體下方的大部分光線，從而起到很好的隱蔽作用。絕大多數(shù)的水鳥都采取這種“反蔭蔽”策略。

還有一種鳥類保護色叫“混隱色”，就是鳥類利用醒目的圖案來混淆身體的輪廓，這是一種避免被天敵發(fā)現(xiàn)的策略。比如，生活在西半球的一種胸部有兩道黑紋的雙領鸻，在一些環(huán)境下就很難被天敵發(fā)現(xiàn)。

藍色羽色新解

最近，科學家對于鳥類的藍色羽毛又有了新的發(fā)現(xiàn)。為了弄清楚鳥類羽毛的藍色是怎么來的，美國鳥類學家理查德·普魯姆和他的同事們在伊利諾伊州的一個國家實驗室里分析了無數(shù)的羽毛，幾乎涉及了所有擁有藍色羽毛的鳥類品種。

他們觀察到，一些鳥類在生長過程中，其藍色羽毛會產(chǎn)生一些驚人的變化：每個細胞內(nèi)的纖維角蛋白分子與水分離，就像油與水分離開來一樣。當細胞死亡時，水分干涸，留下的空間被空氣取代，在角蛋白分子結構中形成一個個氣泡，就像海綿一樣。當白光照射在藍色羽毛上時，這種角蛋白結構令紅色和黃色的波相互抵消，而藍色的波則得到增強，并反射到觀看者的眼睛里。

如此看來，鳥類的藍色羽毛是光線與羽毛細胞中的3D結構產(chǎn)生交互作用的結果，細胞中氣泡和角蛋白形狀和大小的不同導致產(chǎn)生深淺不同的藍色。普魯姆說，如此精確的納米結構是進化工程的一個異乎尋常的成就。

為什么許多不同種類的鳥類都獨立進化出了藍色羽毛呢？一種理論認為，一身漂亮的藍色羽毛標志著良好的健康和營養(yǎng)水平，這是雄性鳥類向潛在的配偶宣揚自己優(yōu)良基因的一種方式。普魯姆說：“就像人類的‘速配網(wǎng)’一樣，你得展示你引以自豪的一些個人信息，比如你在銀行有多少存款，你的家世背景，你有沒有患什么傳染性疾病，等等?！?/p>

目前，普魯姆正運用高科技手段研究一個由來已久的問題：藍色羽毛與物理學和數(shù)學的關系。他說：“藍色羽毛之謎可能涉及到物理學和數(shù)學，但對于雌鳥來說，它們真正關注的，也許就是美之本身?！?/p>

鳥類因色彩斑斕而美麗，但鳥類向我們展示的不僅僅是讓我們賞心悅目的羽毛色彩，在它們美麗色彩的背后還隱藏著太多的科學奧秘，等待我們破解。（編譯 方陵生）