生物颜色的科普：科学家如何确定史前动物的颜色？

在未经练习的大部门人看来，化石不是褐色就是土黄色，似乎是没有鲜艳的颜色。

十年前，科学家们初次颁发了对化石颜色的研究，至今，科学家们仍然一向在研究史前动物的颜色。这个课题似乎仍是一项不成超越的使命，直到比来才慢慢揭开史前动物颜色的神奇面纱。

玛丽亚·麦克纳马拉(Maria McNamara)，爱尔兰科克大学的古生物学家，正试图将化石证据拼集起来，描画出一幅多彩的史前颜色图景。

化石

当我们想到古生物学的时辰，凡是会想到坚硬的牙齿和骨头，可是动物较软的部门，好比皮肤、肌肉组织和内脏，也可以在化石记实中保留下来。

当然，这要可贵多，因为粘糊糊的工具凡是会腐臭，麦克纳马拉正在寻找这种软组织化石标本。她研究虫豸和脊椎动物的组织，以此为按照来描画这些动物的表面，它们若何与情况互动，包罗它们的捕食者是什么，它们糊口在哪里，它们的交配习是什么等等。

从科学的角度来说，什么是颜色?若何测量颜色?

颜色就是可见光。可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部门，可见光谱没有切确的规模；一般人的眼睛可以感知的电磁波的波长在400～760nm之间，但还有一些人可以或许感知到波长大约在380～780nm之间的电磁波。

人类的眼睛只有在可见光规模内感知能量，而其他动物可以感知我们看不到的电磁波。例如，鸟类对紫外线很敏感，所以它们能感知较短波长的能量。很多虫豸也可以看到紫外光，甚至可感触感染到波长更长且人类无法看到的红外线。

简单地说，颜色是我们感知的能量的一种形式，分歧的波长的能量发生分歧的颜色。

颜色在天然界中是如何成长的?

很多现代生物，包罗动物，都利用色素来发生颜色。色素是选择性接收特心猿意马波长光的化学物质。例如，植物的叶子看起来是绿色的，因为叶绿素分子接收光谱中红色和蓝色部门的所有波长的光，反射出我们能看到的绿色和黄色。

在植物中最常见的色素是叶绿素，但在动物中，一些最常见的色素是黑色素。它们决议了我们头发的颜色，也培养了真菌的棕色和鸟类羽毛的深色。

还有一种常见色素叫做类胡萝卜素，是植物独有的。很多动物在饮食中摄取类胡萝卜素，并用它们来给身体组织着色。在美国东海岸很常见的红雀，以红色的生果和浆果为食，它们羽毛的红色就是由类胡萝卜素发生的。

火烈鸟

火烈鸟羽毛呈现粉红色，是来自它们最喜好的食物——小虾，而小虾喜好吃的藻类中含有类胡萝卜素。

另一种完全分歧的颜色发生体例，就是布局色。布局色是在纳米标准上利用很是富丽的组织布局使光发生反射或散射感化，从而发生特别的颜色。

一些动物的组织会在纳米级折叠当作高度复杂的布局，这些布局会影响光穿过生物组织的体例，可以过滤失落某些波长，发生很是强烈的颜色。布局色是天然界中最亮最强烈的颜色发生体例。

分歧布局会发生分歧的颜色

在获得当局许可的环境下，科学家们采集了良多虫豸化石，并对来自分歧化石产地的600多种虫豸化石进行研究，发现金属虫豸的颜色多呈现出敞亮的蓝色、红色、绿色和黄色。

科学家们发现，这些颜色都是由一种叫做多层反射布局发生。显微镜下，它看起来像三明治，良多很薄的布局层层叠加，这些层布局可能只有100纳米厚。恰是因为如斯，很多现代虫豸的外壳颜色很是艳丽，并且层数越多，散射的颜色就越亮。

三维光子晶体，这是一种细小、复杂、分层的布局，会干扰光粒子。其布局可能被扭曲当作金刚石布局、立方布局、六角形布局，甚至更复杂的布局。

很多现代虫豸和蝴蝶的颜色在很大水平上与光子晶体有关。现代闪蝶是一种神奇的蓝色热带蝴蝶，它的鳞片中含有三维光子晶体，可光子晶体从来没有在化石记实中呈现。

为什么我们从来没有在化石记实中发现光子晶体?

光子晶体

经由过程许可多层反射器和三维光子晶体在尝试室中降解，科学家复制了石化过程的各个方面。这两种布局都在尝试中幸存下来，这告诉我们，这些三维光子晶体具有与多层反射布局不异的石化潜能，所以它们必然在化石记实的某处，只是我们没有发现。

几年前虫豸化石中发现了第一例三维光子晶体，在这个范畴中确实发现的概率很小，所以在很多环境下它们被被忽略了。

在石化过程中颜色会改变吗?

化石保留下来的颜色是否是其真正的颜色，这一向是科学家最大的迷惑。

科学家做了一系列的尝试验证，证实颜色会发生改变。改变颜色的本家儿要身分是压力和温度，出格是温度，温度的改变会让物理布局缩短，然后鞭策这些布局颜色的转变。

什么类型的化石保留颜色最好?

化石中有时辰只保留了黑色素，可是良多其他颜色有可能已经被降解，是以科学家认为这些碳酸类化石可能不适合用来研究化石的颜色。

2016年，科学家发现了一块蛇的化石，整个皮肤都保留在磷酸钙中，皮肤的色素都被保留下来，保留了其布局色：红色、黄色和深色，就是现代爬虫类身上的三种色素。

可见，磷酸钙化石比碳酸类化石更好得保留了动物原先的颜色，是研究化石最好的类型。

颜色对于最早的动物有什么感化?

我们看到的良多恐龙都有“反荫蔽”结果，也就是背部和两侧颜色较深，腹部颜色较浅。这是很多现代动物利用的一种策略，在强光情况下埋没身体轮廓，可以或许伪装本身。

科学家研究了一种有羽毛的恐龙，其从头至尾巴上有很是惹人注目标条纹。这种条纹在此刻的动物身上很常见，条纹发生在身体的其他部位时，凡是用于伪装。但在这只恐龙身上，也许和现代动物从头至尾巴的颜色一样，从头至尾巴颜色是一种性旌旗灯号，用于交配展示。

对于以前的蛇来说，颜色是用来来伪装的。它的身体上有一些很是显眼的黑点，这些黑点很可能就是为了伪装，能在强光下粉碎了身体的轮廓。

科学家也研究了飞蛾化石和一些虫豸化石，它们有很是惹人注目标绿色，它们的颜色具有双重功能。当虫豸躲藏在植被中时，这种颜色可以很好的隐藏本身；当虫豸发现捕食者在四周时，就会用这种颜色来作为警示同类。

有羽毛的恐龙

那么恐龙是什么颜色的呢?

各类各样的有羽毛的恐龙中，今朝遗留下来的化石遍及呈现黑色素，其他颜色的色素并没有作为化石保留下来，大大都恐龙的皮肤都是作为印痕保留下来的。良多化石，现实上只保留了一层薄薄的有机膜，没有揭示颜色，所以今朝我们还不克不及确定恐龙的颜色。

时至今日，对于史前动物的颜色，科学的研究脚步从未遏制过！

发表于 2019-04-07 12:00
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