Как черные и белые перья усиливают голубое и желтое оперение птиц: открытия науки

Стартапы и венчурный капитал

Птицы – одни из самых ярко окрашенных животных на планете, и их пестрое оперение часто привлекает внимание не только орнитологов, но и широкой публики. Цвета птиц играют важную роль в их выживании, спаривании и социальном поведении. Обычно исследователи связывают яркие цвета с пигментами, структурой перьев или генетическими особенностями. Однако новое исследование, проведенное группой ученых из Принстонского университета, показало, что скрытые черные и белые перья под слоем цветных играют важную роль в усилении и интенсификации цветов голубого и желтого оперения. Это открытие расширяет наши знания о том, как природа использует сложные биологические механизмы для создания красоты и функциональности в живом мире.

Основное открытие изучалось в связи с птицами семейства танагеров, ярких тропических птиц, обитающих в Центральной и Южной Америке. Изучая микроструктуру их оперения, ученые обнаружили, что чаще всего яркое голубое оперение подкреплено черным слоем перьев, а яркое желтое — белым. Следовательно, эффекты, создаваемые нижним слоем перьев, напрямую влияют на восприятие цвета. На первый взгляд, может показаться парадоксальным, что для усиления цвета, например голубого, используется черный фон. Черные перья поглощают свет, проходящий сквозь верхний цветной слой.

При этом голубой цвет формируется особой структурой клеток перьев, которая рассеивает и отражает свет в определенной части спектра, вызывая эффект яркости. Белый нижний слой, в свою очередь, отражает свет, усиливая яркость желтого цвета, вызванного присутствием каротиноидных пигментов в перьях. Таким образом, белое основание способствует максимальному отражению света, что делает желтый цвет более насыщенным и заметным. Этот механизм отметил важную роль эволюции и естественного отбора. Чаще всего самцы птиц обладают ярким и заметным окрашиванием, что помогает им привлечь партнера.

Вполне логично, что эволюция способствовала возникновению методов усиления цветов без необходимости создавать дополнительные пигменты, которые могут быть трудно синтезируемыми или энергоемкими. Использование базового слоя черных или белых перьев — это эффективное и экономичное решение для достижения яркости и контраста оперения. Интересно, что исследователи также установили, что половой диморфизм в окраске у некоторых видов зависит не столько от пигментации цветного слоя, сколько от различий в количестве или плотности черных и белых перьев под ним. Таким образом, у самцов и самок одного вида оперение может выглядеть по-разному даже при одинаковом составе пигментов, благодаря вариациям в структуре нижних слоев. Это открытие раскрывает новую перспективу для понимания механизмов формирования половой окраски у птиц.

Помимо танагеров, похожий механизм наблюдается и у других видов птиц, в том числе у австралийских волнистых певчих птиц — феерических воробьев, известных своим ярким синим оперением. Широкое распространение этого феномена среди различных семейств птиц объясняется десятками миллионов лет эволюции и адаптации. Это демонстрирует не только универсальность, но и эффективность использования базового слоя перьев для усиления визуального восприятия цвета. Несмотря на то, что яркие цвета птиц традиционно связывали с пигментами или структурой самих перьев, открытие скрытых черных и белых слоев дает возможность взглянуть на проблему под новым углом. Это отражается не только в орнитологии, но и может иметь прикладное значение в других областях.

Например, понимание биологических принципов усиления цвета может вдохновить дизайнеров, художников и инженеров в создании новых материалов, архитектурных решений и модных изделий с интенсивными яркими цветами. Использование природных структур и методов может повысить эффективность и экологичность производства цветных поверхностей. Учёные, участвовавшие в исследовании, подчеркивают, что эти обнаружения помогают более глубоко понять сложность и приспособленческие возможности эволюции. Эволюционные успехи часто связаны с изобретательными, казалось бы, простыми решениями, которые позволяют живым организмам лучше выделяться, выживать и воспроизводиться в своей среде. Таким образом, механизмы усиления цвета с помощью черного и белого слоев перьев расширяют наши знания о роли окрашивания в природе, доказывая, что яркость оперения у птиц создается с помощью сложного взаимодействия светопоглощающих и светорассеивающих структур.