Ученые объяснили радужную окраску перьев колибри

Необычная переливчатая окраска оперения колибри оказалась связана с уникальной наноструктурой пигментных зерен в их перьях, похожих по устройству на стопку из тонких и очень пористых блинов. К такому выводу пришли физики, о результатах исследования которых в пятницу сообщила пресс-служба американского Филдовского музея естественной истории (FMNH) со ссылкой на статью в журнале Evolution.

"Хороший аналог этого феномена - мыльные пузыри. Если просто взять небольшой кусочек мыла, то он, скорее всего, будет бесцветным. Однако если поменять его структуру - растворить его в воде - и растянуть его в тонкий пузырь, то мы увидим радугу. Нечто похожее происходит с пигментными зернами в перьях колибри. Если правильно подобрать их структуру, то можно превратить невзрачные наночастицы в нечто яркое", - заявил Мэттью Шоки (Matthew Shawkey), физик-оптик из университета Гента (Бельгия), чьи слова приводит пресс-служба FMNH.

Сейчас физики активно разрабатывают и изучают свойства так называемых метаматериалов, искусственных структур из множества наночастиц или других миниатюрных элементов, которые могут необычным образом взаимодействовать со светом или другими волнами. Подобные материалы интересны ученым по той причине, что они позволяют создавать "плащи-невидимки", плоские линзы и другие устройства.

Аналоги метаматериалов можно наблюдать в природе. В частности, похожие них на кристаллы и структуры покрывают поверхность крыльев многих бабочек и жуков с "металлической" окраской. Они также присутствуют и в клетках шкуры хамелеонов, и в синих складках на мордах мандрилов.

Природные нанотехнологии

Помимо этого, два года назад физики выяснили, что перья некоторых видов райских птиц представляют собой уникальный угольно-черный метаматериал, поглощающий 99,95% света. Эта оказалось связано с существованием особого узора из ямок на поверхности перьев, которые играют роль "ловушек" для света.

Шоки и его коллеги заинтересовались тем, как устроены перья колибри, чье оперение обладает необычной радужной окраской. Для раскрытия его секретов ученые собрали перья 35 видов колибри, хранившихся в запасниках Филдовского музея, изучили их внутреннюю структуру при помощи электронного микроскопа и сопоставили эти данные с аналогичными замерами для уток-крякв и других птиц с ярким, но не переливчатым обликом.

Оказалось, что меланосомы, мельчайшие пигментные зерна, придающие цвет оперению птиц, а также коже и волосам животных, были устроены уникальным образом в перьях колибри. В частности, меланосомы колибри имели блинообразную форму и содержали в себе множество микроскопических пузырьков воздуха, что не характерно для пигментов других пернатых и млекопитающих.

Благодаря этому свет взаимодействует с отдельными меланосомами и сложными структурами из них, присутствующими в перьях колибри, совершенно не так, как с пигментами других птиц и животных. По словам физиков, эти различия объясняют то, почему оперение некоторых видов колибри имеет уникальную радужную окраску, не характерную для других живых существ.

Дальнейшее изучение подобных наноструктур, как надеются ученые, поможет раскрыть историю их появления, а также выяснить, почему многие колибри окрашены в невзрачный зеленый или серый цвет.