鸟类的羽毛为什么色彩斑斓

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多少年来，关于鸟类羽毛色彩的问题就一直萦绕在科学家们的心头。生活在荒漠地带的鸟类，羽毛颜色普遍比较暗淡；而生活在南方的鸟类，羽毛则大多五彩缤纷。热情的红色、耀眼的黄色、迷人的绿色、绚丽的蓝色……到底是什么造就了它们一身五彩的羽衣？这些五颜六色的效果是羽毛本身的颜色吗，还是在光学作用下形成的奇观？     把红色的羽毛研磨成粉末，粉末会保持原有的红色。而如果从一只小水鸭（Green-winged Teal）身上拔下来一根绿色的羽毛，研成的粉末却是黄色的。而蓝色的羽毛变成粉末之后呈现的颜色也同样不可思议：绚烂的蓝色会瞬时变成单调的棕色。早在数百年前，牛顿就指出，鸟类羽毛的颜色不单来源于色素，还是羽毛结构和光学神奇作用的结果。而最新的科学研究也印证了这种说法。    事实上，从孔雀的蓝色羽毛到天鹅的白色披风，鸟类羽毛的缤纷色彩主要来源于两种途径：化学色彩和结构色彩。简单地说，化学色彩就是色素沉积所致，就像人类的衣物要经过染料染洗，才会拥有各种颜色，这是因为染料中的各种色素附着到了织物上，使织物呈现出和色素相应的颜色。而结构色彩则是因为羽毛特殊的内部结构，在光学作用下产生的色彩。在很多情况下，是这两种系统共同作用，才让我们的眼睛看到了最终的绚丽色彩。    我们先来看看鸟类羽毛的结构。正羽中央的硬轴叫做羽轴，上半段羽片部分叫羽干，下段埋入皮肤的部分是羽根。羽干上生长着羽片，分成内羽片和外羽片两部分，都由羽枝构成，把羽枝放在低倍显微镜下，能够看到羽枝上的羽小枝和羽小枝上的羽小钩，它们互相钩住，连成整片。而鸟类每次用喙整理羽毛的时候，都会把它们弄得十分平整。对羽毛的颜色起着决定性作用的部分就是羽枝，一般鸟类羽枝的剖面图都包括核心和皮层，也有一些鸟类的羽毛中间还有一片浑浊区作为夹层。   

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胡萝卜素主要存在于深绿色或红黄色的蔬菜和水果中，如：胡萝卜、西兰花、菠菜、空心菜、甘薯、芒果、哈密瓜、杏及甜瓜等，大体上，越是颜色强烈的水果或蔬菜，含β-胡萝卜素越丰富。
  
每100克食品中，含β-胡萝卜素：
木鳖果：　83630微克
螺旋藻： 38810微克
枸杞子： 9750 微克
西兰花： 7210 微克
绿茶: 5800 微克
胡萝卜： 4130 微克
沙棘果： 3840 微克
芒果： 897 微克
番茄： 375 微克

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因为色彩斑斓而美丽    另外，有些羽毛还有一种非常奇特的金属色，比如我们常见的鸽子胸、颈部的羽毛，公鸡和孔雀的尾羽。原来这些羽毛羽小支的结构和其他的羽毛不同，它们可以产生一种干涉光，使羽毛在阳光下呈现出金属般的光泽。但是，一旦这些羽小支被破坏了，金属光泽就不在了，这就是为什么有些鸟类标本因为制作过程中的操作不当以及保管不善，使原本很美丽的羽毛变得暗淡无光。    当然了，除了五彩斑斓的羽毛，黑色和白色也是科学家们研究的课题。通常来说，白色羽毛当中不含有胡萝卜素或者黑色素，而且所有照射到它们表面的光线都被全部反射了出来，就像我们看到的白云一样。天鹅就是最典型的一种。而也有一些拥有白色羽毛的鸟类是因为患上了白化病，由于体内缺乏黑色素，它们的眼睛都会呈现出粉红色。相反地，某种色素过于充足也会造成鸟类的变色：黑变病就使得很多鸟的羽毛都异乎寻常的黑。    明白了鸟类五彩羽衣的秘密，会让你在看到鸟类的时候更感到妙趣横生。每只不同颜色的鸟在你的眼中都会幻化成一个美丽的色彩迷题。以我们身边最普通的虎皮鹦鹉为例，虽然它的身体里只有黑色素和黄色素，但是它们却有白色、黄色、蓝色、绿色等等很多种不同品种。你想到答案了吗？白色的鹦鹉是因为它们的身体里色素缺乏；胡萝卜素让它们的羽毛呈现黄色；核心的黑色素加上浑浊区反射出来的光线让它们拥有蓝色的羽毛；而黄色素和蓝色结构色彩则最终让我们看到了绿色的羽毛。

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最神奇的地方在于，如果你从一只冠蓝鸦Blue Jay身上取下来一片蓝色的羽毛，当你在阴影里观察它的时候，它看上去是灰色的，因为在这种情况下，没有光线照射在羽毛上，它内部沉淀的黑色素就显露了出来；如果你把这片羽毛用小锤子敲压扁或是用水浸湿，羽毛就会变成黑色，这是因为锤子的敲压或者进入羽毛中的水赶跑了管道中的空气，这样特殊的管道结构就被破坏了，羽毛这时显现出的只是底层黑色素的颜色；如果你把这片羽毛对着阳光，让光线穿透它的时候，它的颜色会因为光线发射的原因变成偏灰棕色；而只有当你把这片羽毛平铺在面前的桌子上，让阳光自然洒向它的时候，你才能看到绚丽的蓝色。    像蓝色这种由于特殊结构形成的羽毛颜色还有绿色和紫色。大家肯定学过美术中的三原色原理，知道绿色是由黄色和蓝色调和而成的，紫色则是由红色和蓝色调成的。那么，根据这个道理，在刚才我们所说的管道结构上面的透明角质层中，多了一种黄色的色素，这时阳光反射到羽毛表面的颜色就成了复合色——绿色了。紫色羽毛的形成也是同样的道理，区别只是红色素代替了黄色素。

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蓝色羽毛的秘密

    虽然说自然界中动物外表产生颜色的最主要途径就是色素沉积，但是有些鸟类经过进化却选择了结构颜色来造就五光十色的羽毛。简单说来，就是依靠自然光与波长尺度相似的微结构的相互作用而产生颜色。而在所有我们看到的颜色当中，蓝色羽毛的形成是最让科学家们困惑的。他们一度认为，这和蓝天的颜色成因是相同的：因为所有别的波段的光线都被吸收了，只有蓝色波长的光线被反射了，所以我们才看到了蓝色。然而，最近的研究得出的是一个全新的结论。    为了阐释明白，我们有必要回想一下刚才提到过的浑浊区域CLOUDY ZONE。蓝色羽毛具有一种特殊的结构，这种结构在显微镜下看上去就像是一个透明的管道，这些管道是由许多充满空气的空细胞连接而成的。在这些透明充气的管道下面还有一层黑色的色素，这层黑色素和上面充气的管道共同反射阳光，羽毛的表面就呈现出了蓝色。

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红色羽毛的秘密    大自然中产生颜色最主要的途径就是色素。色素在各种细胞组织中或者细胞与细胞之间，以溶液或色素体的形态出现，呈现出各种色彩。所以即使透过羽毛观看光线，羽毛的颜色依旧不会改变，属于这一类的颜色主要有黑、红褐色等颜色，另外也包括橙色和黄色。
鸟类能够拥有红色、黄色和橙色的羽毛，主要通过摄取胡萝卜素；而它们获得胡萝卜素的唯一方式就是吞食植物的根茎、种子、花朵和果实，这样诸如维生素A类的脂溶性物质就会在它们体内沉积。狗木（一种野生多花灌木）在每年秋天的时候都会结出鲜红色的果子，而北美红雀（Northern Cardinal）在吞食了这种果实之后，色素就会进入它们的肝脏，然后通过血液循环最终沉积在羽毛的毛囊部分，使它们拥有傲人的红色羽毛。不过因为是体内的化学合成而产生的色彩，所以受食物的影响很大。如果把一只红雀关在笼子里，给它喂食不含色素的果子，经过几次换毛之后，它的羽毛就会一改鲜艳夺目的模样，变得暗淡无光。而如果给一只黄雀喂食含有胡萝卜素的果子，过一段时间它尾部黄色的羽毛就会慢慢变成橙色的。对很多鸣禽来说，羽毛的鲜艳程度不但会影响它们外观的美丽，更会影响到择偶。羽毛的颜色越亮丽，它们就越受异性的欢迎。    而如果你因此推论说拥有绿色的羽毛是因为鸟类吃了含有叶绿素的果实，那就大错特错了。实际上，无论鸟类吃掉多少含有叶绿素的果子，这些色素都不会沉淀到它们的羽毛当中去。而我们眼睛所看到的绿色其实是由蓝色的结构色彩和黄色的色素沉淀共同作用的结果。