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太阳鸟耀眼的羽毛很热,这两个词

生活 时间:2021-09-03 11:48:49 匿名用户

对于太阳鸟来说,所有的闪光都是滚烫的。

与其他类型的羽毛相比,这些鸟的华丽、呈虹彩的羽毛更容易发热,这可能使其在炎热、阳光充足的条件下更难保持凉爽。研究人员 8 月 4 日在《皇家学会界面杂志》上报告说,如果是这样,五颜六色的羽毛可能是用于引诱配偶的昂贵装饰品。 

西班牙毕尔巴鄂 Biofisika 研究所的生物物理学家 Svana Rogalla 说,许多关于动物颜色热特性的研究以前都集中在源自颜料的深色和浅色对光和热的反应方式之间的差异。很少有人关注热量如何与结构颜色相互作用——通常是由光线从微观结构折射而产生的充满活力的彩虹色。从深海蠕虫的鳞片(SN:5/25/20)到蜘蛛的外骨骼(SN :9/9/16),这些结构无处不在。  

在这项新研究中,Rogalla 及其同事转向了太阳鸟,这种以花蜜为食的鸟类通常比原产于非洲、亚洲和澳大利亚的麻雀小。太阳鸟的羽毛颜色来自多种来源,包括火热的类胡萝卜素和深色黑色素等色素以及虹彩结构色。 

研究人员检查了芝加哥菲尔德博物馆保存的 15 种太阳鸟,在模拟阳光的灯下加热标本,然后测量羽毛和保存鸟类皮肤的表面温度。 

研究小组发现,彩虹色的羽毛比仅具有颜料颜色的羽毛加热得更多。例如,在胸部羽毛中,经过几分钟的光照后,羽毛表面呈虹彩的羽毛平均温度约为 74°C,其中带有黄色至红色类胡萝卜素色素的羽毛的温度刚刚超过 63°C。这种热量也会传递到皮肤上,彩虹色羽毛下的皮肤比带有橄榄色或黄色至红色色素的羽毛下的皮肤温度高约 5 摄氏度和 8 摄氏度。

空气的微观层散射光,蛋白质角蛋白和含有黑色素的结构称为黑素体,产生虹彩羽毛的光泽。但与其他颜色较浅、黑色素含量较少的羽毛相比,丰富的黑色素也使羽毛吸收更多的太阳辐射,罗加拉说,这有助于加热。

更重要的是,高倍显微镜和热模拟表明,黑色素体在虹彩羽毛中的排列促进了热量吸收。黑色、无虹彩羽毛中的黑色素体相对杂乱无章。但是产生虹彩的堆叠的微观结构中的黑素体更有组织和密集。Rogalla 说,虹彩羽毛可能比黑色羽毛更热,因为那些闪闪发光的羽毛在给定的羽毛区域有更多的黑色素体。

黑素体的形状也可能有所不同。虹彩羽毛往往具有板状黑色素体,黑色羽毛中的杆状黑色素体和灰色羽毛中的球形黑色素体。该团队的模拟显示板状黑色素体比其他两种形状加热得更多。

像这种孔雀石太阳鸟(Nectarinia famosa)一样,羽毛呈虹彩的鸟类可能会为它们绚丽的羽毛付出代价。这些羽毛比其他羽毛类型吸收更多的光,可能使其更难保持凉爽。斯瓦娜·罗加拉

雄性太阳鸟的虹彩比雌性更明显,用于求偶展示。Rogalla 想知道这些华丽的颜色是否可能会导致热应激,从而在交配和保持凉爽或体温调节之间产生进化冲突。“这可能是一种权衡,”她说,“色彩鲜艳以吸引雌性,但在炎热的时候坐在阳光下,你会付出代价。”

加利福尼亚州洛杉矶县自然历史博物馆的鸟类学家艾莉森舒尔茨没有参与这项研究,他说华丽的羽毛可能是展示雄鸟相对活力和弹性的信号。“也许它表明 [女性] 男性能够通过拥有彩虹色来应对这种更高的热负荷。”

尽管如此,实验设置还有一个很大的警告。新加坡耶鲁-新加坡国立大学的进化生物学家维诺德·库马尔·萨拉纳坦 (Vinod Kumar Saranathan) 表示,这项研究的结果可能“难以正确看待”,因为这些实验是在死鸟身上进行的。“你没有活鸟的好处[评估],操纵它的身体并做各种事情来积极调节体温。” 

太阳鸟可以通过喘气或改变羽毛位置来释放热量。Saranathan 说,这些鸟很少在阳光下停留很长时间,并解释说它们从阳光充足的地区飞到更阴凉的森林。如果虹彩羽毛在获得热量的同时迅速失去热量,太阳鸟可以利用阴凉处降温,减弱热羽毛的影响。 

“在[鸟类进化树]中,彩虹色已经独立进化了很多次,”Saranathan 说。他说,如果闪亮的羽毛对鸟类来说特别沉重,那么重复进化就不太可能了。 

即便如此,这些发现对彩虹色如何导致气候变化的热效应具有影响。罗加拉指出,像太阳鸟这样的小鸟——容易受到环境温度大幅波动的影响——已经因极端高温事件而集体死亡。例如,澳大利亚鹦鹉中就发生了此类大规模死亡事件,近年来,强烈的热浪已经杀死了数百只鹦鹉和数十只鹦鹉。凭借它们炽热的羽毛,呈虹彩的太阳鸟可能尤其处于危险之中。

Saranathan 说,气候变暖可能会迫使呈虹彩的鸟类在炎热的天气里活动时间更短,以避免太阳加热的附加影响。他补充说,如果是这样,那么如此缩短的时间表可能会在宝贵的剩余活动时间内增加对食物的竞争。

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