新浪新闻

动物体色为何千奇百怪

扬子晚报

关注

当民主党人本月晚些时候在波士顿召集全国大会的时候,有关色彩的问题当然会挂到所有人的嘴上。哪些州将让克里飘蓝(赢余,取胜),哪些州将让布什飘红(赤字,失利)?“蓝血(喻贵族出身)”的克里能取悦于那些“葡萄果冻(喻优柔寡断)”的美国人吗?

这种区分“色彩”的冲动是很正常的。这不是党同伐异,甚至也不只是人类的特性。从小丑鱼身上悬挂的“霓虹灯”,到毒箭蛙的“珠光宝气”,整个世界就像是一个大染缸。北美东部的蓝知更鸟羽毛披上如此厚重的蓝色,真让人疑惑这家伙怎么还能飞上天空,而主红雀带有的那种上上品口红色,你甚至在巴黎也找不到。雄性山魈的那张蓝白脸颊,被一个像美国赤字一样的红嘴巴所分割,多像美国国旗。

重新认识动物体色

尽管博物学家们长期以来就如醉如痴地欣赏着眼前的一道道奇观,艺术家们竭力要在画布上捕捉住“墨西哥舞女海蛞蝓”和绚丽的绿咬鹃在青绿色上的差异,但只是到了最近,科学家们才开始领会到动物体色的丰富程度和意味。

在最近出现在《实验生物学杂志》上的一篇文章里,耶鲁大学的理查德·O·普纳姆博士和堪萨斯大学的罗道尔夫·H·托雷斯博士,推翻了一个长达百年的看法——山魈的的肤色和冠蓝鸦的羽毛呈现蓝色,是光线的散射形成的,而两人指出它们皮肤和羽毛纤维的精妙结构,恰恰是放大而不是发散蓝色光波。

有些专家正在研究动物色彩因地因时深浅变化的奥秘,譬如主红雀或者红翼黑鸟能让红色逐渐加深,以及家雀的鲜红色与金黄色在季节间的转换。另外一些科学家则在探究让动物色彩斑斓的结构基础,比如蜂鸟或圣甲虫,从某个角度来看它会闪烁着金属般的紫色,而从其他角度看上去,它又呈现出绿色或黑色。还有些人在研究动物色彩的缺失,就如深海的许多生物一样,它们通体透明,但也能悠游自在。

背景色衬托

研究者们正在寻找动物体色与其活动背景光线之间的相互衬托。

“有些色彩在一种光线背景下,比在另一种中更为醒目,”美国奥本大学生物学教授、《棕色袋子里的红鸟》一书作者吉奥弗雷·E·希尔说,“雨林地面上的光线与开阔地带的光线相比,有着不同的光谱频段。”

在热带鸟类中,许多最闪耀的鸟都生活在雨林浓荫的上部,在那里沐浴着充足的全频段的光线,从而使自己最为夺目。而其他有着茂密羽毛的鸟,比如侏儒鸟和蜜旋木雀,它们利用丛林间隙泄露下来的斑驳阳光,铺陈着杂耍一般的求偶表演,让身上的亮色在斑斑点点的阳光中交替明灭,如同迪厅里旋转灯下的忘情舞者。

还有就是,与此前的猜测相反,研究者们发现许多动物带有的天然最深蓝的颜色,是在森林深处而不是开阔栖息地演进而成的。

“曾经有一种理论说,动物体色必须与自然光一致才能出彩,但森林里并没有多少蓝色光,”普纳姆博士说,“这种理论预言说,如果想在森林里表现醒目,体色必须是橙色。”

那么这种森林里醒目的蓝色到底是如何出现的呢?近来的研究表明,对于其常规栖息区域之外的任何东西,许多动物的视觉最为敏感。森林的底色是绿色、褐色与黄色,有时是橙色。“在这些背景色彩下,蓝色和紫外线是很稀罕的,”普纳姆说,“如果动物有这些稀罕色彩,就能很醒目。”

感光圆锥细胞

专家们很惊讶于生物色彩视觉的敏锐:鸟、鱼、爬行动物,甚至还有一些无脊椎生物,它们所见到的世界都比我们要丰富得多。

眼睛中感光的是圆锥细胞,通过观察这种细胞的多样性与密度,科学家们可以猜测动物对色彩感知的丰富程度。人类有3种圆锥细胞,其中一种能感觉到光谱中的红色,另一种感知绿色,还有一种感知蓝色,从而形成所谓的三色视觉。鸟类则还有第四种,能感知紫外线,这意味着它们不仅能看到一些我们不可见的部分电磁波频谱,而且它们整个的色彩组合也要优越得多。还有就是,鸟类眼睛中圆锥细胞的密度,大约有我们的5倍那么多。

但视觉鉴别的“奥斯卡奖”很可能属于“披肩虾”家族。甚至按创意艺术家彼得·麦克斯(以怪诞卡通的画风著称,1968年曾为披头士电影《黄色潜水艇》设计过独具一格的动画效果)对珊瑚礁的评判标准来说,这些寄居在礁石上的小动物,也是颇为引人注目的,其中一种被得体地称为孔雀虾。这种虾展示的色彩和感知的色彩一样丰富。“大多数鱼具有5种圆锥细胞,”马里兰大学研究海洋动物的生物学家托马斯·克罗林博士说,“披肩虾很可能拥有8种。” “色盲”哺乳动物

我们对色彩的相当麻木,是哺乳动物的一种遗产。脊椎动物的视觉系统是在数亿年前开始演进的,而且就如许多爬行动物、鱼类和几乎所有的鸟类一样,昼行动物的该系统随时间而不断提高。但在漫长的恐龙时代里,哺乳动物适应了夜行策略,从而丧失了它们的色彩敏感性。希尔博士说,人类和其他灵长类动物,是在相当近的年代里才获得三色视觉的,“而且我们在这方面仍然没有多大进步。”

由于感知明艳色彩所隐含的性吸引力的能力不强,大多数哺乳动物体色都相当单调,它们究竟能有什么颜色,这依赖于黑色素的生产数量,这种色素由皮肤细胞和发囊制造,其颜色可能为黑色、褐色或微红色。对于哺乳动物来说,毛皮上比色彩更为重要的,是图案、斑点和条纹这些用以伪装或迷惑对手的东西。

饮食与体色

鸟类和其他动物也有黑色素,但它们周身闪耀着的浓墨重彩,更可能是因为饮食而产生的。许多鸟类都食用富含类胡萝卜素食物,这种抗氧化化学物质能让水果呈现红色、橙色或黄色。但鸟类并不只是在追求健康的维生素,它们还依赖植物中的各种色素来让羽毛增色,通常就体现在几个关键的点上,比如山鸟的红翼和斑胸草雀的红颊。

有些动物就像主红雀一样,特别善于从食物中萃取类胡萝卜素,从而让羽毛保持红色,不过其颜色可能随浆果的多寡或深或浅。家雀色彩的变化,完全承随色素的吸收而定。希尔博士已经将一些家雀关起来,用类胡萝卜素含量高低不一的食物轮流喂养,然后就看到它们的颜色就像交通灯一样,由黄色变成红色,然后又变回去。在加利福尼亚州的野雀中,这个社区的可能是鲜红色,另一个社区为黄色,下一个可能是黄色,而鸟类观察者们常常没有意识到它们全都属于同一种类。但是不是越红就越好呢?希尔博士和他的同事们现在正试图确定:到底有没有某种最佳的类胡萝卜素组合肤色,能让鸟类彼此最具吸引力。

虹彩与闪烁鳞片

专家们还在琢磨一种组合性的色彩,就是这种经偏转、反射和折射光波而形成的组合色彩,让一些动物披上光鲜的外衣。蜂雀喉咙部位呈现出的虹彩和虹鳟鱼的闪烁鳞片,也是一种组合色彩,它是由所谓的“相干散射”形成的。它们羽毛或鳞片的分子结构恰恰是如同晶体式样排列的,能将射入的阳光分解成一串色彩,从不同的角度观察它们,眼睛都可以攫取住这些总是在变幻的不同波段的色彩。

蓝色皮肤

另一种类型的组合色彩是“非相干散射”的结果。天空之所以蔚蓝,也就是这种散射在起作用。

科学家们长期以来对少数哺乳动物身上的炫目的蓝色深有印象:比如西非山魈的脸部与臀部,或者非洲小猿的阴囊。这种珍奇的蓝色并非虹彩,也并非来自像让知更鸟蛋呈现蓝色的胆色素那样的怪异色素。因此根据无与匹敌的“排除法”,他们将此归功于非相干散射,这种解释现在遍及于各种科技文献中。

为了验证这种解释的真实性,普纳姆博士和托雷斯博士动手用电子显微镜,研究4种蓝皮的哺乳动物——山魈、非洲小猿以及澳洲老鼠与负鼠的活体切片,结果发现赋予皮肤连结力的胶原纤维,在蓝色皮肤中的组织程度比普通皮肤要高出许多。它们不像虹彩外衣动物身上的晶体微结构那样单调,也不像非相干散射所必需的那种分散式分布。

相反,这些胶原纤维都有同样的厚度,以一种类似于碗中葡萄或一盒意大利细条面式的次序排布。“这些葡萄都相同大小,与相邻葡萄间的距离也一样,”普纳姆博士说,“但在葡萄之外的空间里,这种距离本质上是随机的。生物学家们以前注意到这种有序与无序。”

他说,这种低层次的有序与大范围的无序相结合的结果,导致蓝色光波被排列紧凑的胶原纤维选择性地放大,而其他波长的光却被发散并相互抵消。这样一来,无论从什么角度来看这种皮肤,看到的都是同样的深蓝色。

研究者们还确定说,其他长期以来被认为是由非相干散射而出现的蓝色动物,比如蓝知更鸟、蓝蜻蜓或蓝蝴蝶,其背后都有这种新奇的结构在起作用。

但即便如此,科学家们已经发现至少有一例是由非相干散射形成的:蓝色的眼睛。周式谷编译自7月20日《纽约时报》

加载中...