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世界上黑的鳥:羽毛能吸收99.95%的光

2024-07-12 08:23:27 61觀看

極樂鳥以雄性獨特的求偶表演而聞名,在求偶的季節(jié),它們會展開翅膀,擋在雌性的前面,不停展示自己,就像是影視作品中的流氓欺負(fù)弱女子一樣。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

很多人可能認(rèn)為,雄性極樂鳥是在用舞姿來迷倒雌性,但有研究發(fā)現(xiàn),它們其實是在調(diào)整角度來讓自己的羽毛看起來更黑。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

這種鳥的羽毛是目前自然界尋找到的黑物質(zhì),它們?nèi)绾螌崿F(xiàn)這種黑,以及這種黑到底為何進(jìn)化的都相當(dāng)有趣。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

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極樂鳥的羽毛到底有多黑?wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

“黑”指的是材料對可見光的吸收情況,它吸收了越多可見光,我們看起來就會越黑。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

我們平時使用的黑色顏料多可吸收約97.5%的可見光。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

不過通過改變黑色表面的結(jié)構(gòu),可以更好的吸收可見光,那些得到應(yīng)用的超黑表面通??晌罩苯诱丈涞狡渖系?9.6%的可見光。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

極樂鳥的羽毛可吸收99.95%的可見光,如果你看它們的角度合適的話,它們看起來會像是一個黑色空洞一樣。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

不過,這羽毛并不是已知黑的材料,人類目前打造出黑材料的極限能夠吸收99.96%的可見光,這種材料叫作Vantablack。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

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圖:Vantablackwqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

這種羽毛的黑如何實現(xiàn)?wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

顏色有結(jié)構(gòu)顏色和真實顏色之分,我們平時看到那些擁有炫彩甲殼的昆蟲,它們身上的五顏六色通常就是材料結(jié)構(gòu)造成的。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

黑色也是一樣的,它可以是物質(zhì)本身吸收光從而變得很黑,也可以通過結(jié)構(gòu)來吸收更多的光線,從而看起來很黑。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

對于生物而言,通常是通過黑色素沉淀來讓自己看起來更黑,但是色素所能達(dá)到的黑非常有限,所以雄性極樂鳥羽毛的黑也是通過材料結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

實際上,我們前面提到黑材料Vantablack,也是一種結(jié)構(gòu)色,而且與極樂鳥的羽毛的微觀結(jié)構(gòu)有很多相似之處。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

一支典型的鳥類羽毛由一系列位于同一平面內(nèi)的扁平分枝組成,中央一個粗的羽軸,上面布滿了更小的羽枝,然后羽枝上又有更小的羽小枝——這些羽小枝有助于將羽毛編織成扁平的反射結(jié)構(gòu)。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

在電子顯微鏡下,普通黑色羽毛和極樂鳥的超黑羽毛在結(jié)構(gòu)上是一樣的,只有當(dāng)檢測更微小的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)時,才能發(fā)現(xiàn)不同。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

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上圖左邊這個就是普通黑色羽毛,它像巨大的棕櫚葉一樣,而極樂鳥的超黑羽毛看起來則像杉樹葉一樣——微羽毛的結(jié)構(gòu)非常密集(這增加了表面積)且彎曲。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

當(dāng)光照射在超黑羽毛上時,光子就會散落在內(nèi)部,無法逃脫,彎曲密集的結(jié)構(gòu)有助于困住光子。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

一旦光子被困在那里,它就會在這個彎曲的微羽毛中不停反彈,每次反彈都會減少光子的能量,直到光子完全消失。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

這就是為什么雄性極樂鳥的羽毛看起來如此之黑,不過極樂鳥不是唯一利用結(jié)構(gòu)色來讓自己變得更黑的動物,已知至少還有金裳鳳蝶和西非加蓬蝰蛇。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

不過,所有這些動物變黑的材料結(jié)構(gòu)都是不同的,雄性極樂鳥在變黑這點上,結(jié)構(gòu)優(yōu)于其它動物,所以它黑。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

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為什么極樂鳥要這么黑?wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

實際上,這些動物不僅變黑的結(jié)構(gòu)有所不同,它們變黑的目的也是不同的,金裳鳳蝶變黑的目的是為了更好地收集太陽輻射,蝰蛇則將其用于偽裝。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

而我們的主角——極樂鳥是為了吸引異性。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

關(guān)于極樂鳥是黑的動物,相關(guān)研究是在2018年發(fā)表的,研究人員也同時解釋了他們變黑的選擇壓力——就是雌性的性選擇。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

我們開頭提到過,雄性極樂鳥在求偶時的舞蹈是為了讓自己看起來更黑,這是因為結(jié)構(gòu)色的方向性很強,只有在特定的方向才能達(dá)到好的效果。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

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至于為什么要展示自己的黑?wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

研究人員認(rèn)為,黑確實沒啥好展示的,極樂鳥的目的為了用黑來突出它們胸前那片色彩鮮艷的羽毛斑塊。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

脊椎動物擁有色彩校正機制,這種機制讓我們在不同光線下也可以看到相同的顏色。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

舉個例子,一個紅色的蘋果,你在太陽光下看它是紅色的,在陰暗的角落看起來也會是紅色的,而實際上在不同環(huán)境中蘋果反射光的波長是不一樣的,我們正是通過色彩校正機制才看到一樣的顏色。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

然而,這種機制也會造成一些感覺或認(rèn)知偏差,也就是會產(chǎn)生視錯覺,例如當(dāng)我們看到一個黑色的東西時,我們的感知就非常容易夸大它相鄰色塊的亮度。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

極樂鳥其實擁有兩種黑色羽毛,一種就是普通的黑色羽毛,位于它們的背部,還有一種就是那些超黑的羽毛,全部位于它們彩色斑塊邊上。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

所以,即便性選擇造就了這種自然界的黑物質(zhì)現(xiàn)在還只是一個推測,但它是有一定道理的。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

極樂鳥通過讓這些羽毛變得足夠黑,能夠更好得展示,得到雌性青睞,而當(dāng)這些擁有更黑羽毛的雄性更有機會傳承基因時,這些羽毛變得越來越黑。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

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圖:左邊是普通黑色羽毛,右邊是結(jié)構(gòu)色超黑羽毛,涂上薄涂層后,超黑羽毛依然是黑色wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

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這種超黑材料的研究具有一定意義的,因為一些科技領(lǐng)域需要應(yīng)用到這些材料,比如望遠(yuǎn)鏡、太陽能電池板等就需要用到超黑的材料,這樣可以更好的捕獲光。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

雖然,Vantablack是目前已知黑的材料,但是它的造價非常昂貴,或許通過仿生極樂鳥的超黑羽毛,可以降低成本。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

后還有一點值得一提,如果你平時出門不知道穿什么衣服出門的話,拿酒選擇穿黑色的吧,這同樣也可以讓你容光煥發(fā),就像極樂鳥跳舞時展示的那樣。wqz壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

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