Ученые объяснили радужную окраску перьев колибри

Необычная переливчатая окраска оперения колибри оказалась связана с уникальной наноструктурой пигментных зерен в их перьях. По своему устройству они оказались похожи на стопку из тонких и очень пористых блинов. К такому выводу пришли физики, о результатах исследования которых пишет пресс-служба американского Филдовского музея естественной истории (FMNH), передает ТАСС.

"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", - прокомментировал открытие один из авторов статьи, физик из Гентского университета (Бельгия) Мэттью Шоки.

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 на них кристаллы и структуры покрывают поверхность крыльев многих бабочек и жуков с "металлической" окраской. Есть они и в клетках шкуры хамелеонов, и в синих складках на мордах мандрилов.

Помимо этого, два года назад физики выяснили, что перья некоторых видов райских птиц представляют собой уникальный угольно-черный метаматериал, который поглощает 99,95 процента света. Эта особенность связана 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, которые известны своей необычной радужной окраской. Чтобы понять это, специалисты собрали перья 35 видов колибри из запасников FMNH, 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, которые придают 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, которые есть в перьях колибри, совершенно не так, как с пигментами других птиц и животных. По словам физиков, эти различия объясняют уникальную радужную окраску оперения некоторых видов колибри, 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.