Диско-птица

На фото: Участок грудного оперения самца синезатылочной паротии (Parotia lawesii)

Фото © Justin Marshall с обложки выпуска журнала Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences за 22 июля 2011 года.

На фото — участок грудного оперения самца синезатылочной паротии (Parotia lawesii), еще одной райской птицы с удивительной окраской. Когда самец стоит неподвижно, он черный как смоль, видны лишь синие глаза да пучок серебристых перьев над клювом. Но стоит ему начать свой брачный танец, как грудь вспыхивает металлическим блеском и переливается желтым, зеленым и синим.

За такие блестящие переливающиеся перья у птиц отвечает структурная окраска. Это либо губчатая кератиновая матрица (с воздушными пространствами между наноструктурами кератина), либо регулярно расположенные меланосомы в кератиновой матрице. Воздух, кератин и меланин имеют разные показатели преломления, свет отражается на границах раздела этих сред. В грудных перьях самца синезатылочной паротии задействован второй вариант — бородочки, или бородки второго порядка, содержат упорядоченные ряды меланосом, встроенных в кератиновую матрицу. Однако, как и в случае бархатистых черных перьев, в дело вмешивается микроструктура.

Каждое перо на груди самцов синезатылочной паротии имеет центральную область с черными бородками, которая окружена широким краем ярких блестящих бородочек. Каждая бородочка при взгляде сверху выглядит как ряд сегментов в форме подушки. При микроскопиии в проходящем свете сегменты выглядят коричневыми, что типично для пигментации меланином. Если осветить их сбоку, они станут желто-оранжевыми. А если их еще повращать, появится синий цвет.

Перья груди самца синезатылочной паротии: a — источник света находится позади наблюдателя, перья выглядят желто-оранжевыми; b — при небольшом наклоне перья выглядят уже синими и зелеными; c — сегментированные бородочки в проходящем свете микроскопа выглядят коричневыми; d — те же бородочки при освещении сбоку кажутся желтыми; e — при большем увеличении сегменты бородочек желтые; f — при небольшом вращении бородочки становятся синими. Длина масштабных отрезков: a, b — 1 см; c, d — 100 мкм; e, f — 20 мкм. Фото из статьи D. G. Stavenga et al., 2011. Dramatic colour changes in a bird of paradise caused by uniquely structured breast feather barbules

А теперь мысленно разрежем бородочку. Обычно бородочки птичьих перьев в поперечном сечении выглядят как более или менее сплющенные овалы, иногда с изгибами. Но у нашего героя они напоминают бумеранг. Поэтому свет отражается от трех поверхностей в разных направлениях, как от зеркал, что позволяет самцу имитировать диско-шар во время своих танцев. Точнее, балерину с диско-шаром на груди.

Бородочка грудного пера в электронном микроскопе: a — продольный срез, на котором видны 25 рядов меланосом в кератиновой матрице; b — поперечный срез выглядит как бумеранг. Длина масштабного отрезка — 5 мкм. Изображение из статьи D. G. Stavenga et al., 2011. Dramatic colour changes in a bird of paradise caused by uniquely structured breast feather barbules

На срезах также видно, что ряды меланосом окружены тонким слоем кератина. По-видимому, он и способствует отражению синего света. А ряды меланосом дают желто-оранжевые оттенки. При движении самца перья выглядят радужными и их оттенок меняется в зависимости от угла зрения. По сути, каждая бородочка ведет себя как набор трех многослойных зеркал. Уменьшение (увеличение) угла падения светового луча смещает отражение в сторону более длинных (более коротких) волн. То есть, допустим, если свет падает перпендикулярно «лицевой» поверхности бородочки, их центральная часть (верхушка бумеранга) отражает желто-оранжевый свет, а боковые поверхности — сине-зеленый. Если бородочки повернуть, то цвета изменятся.

Cкаттерограммы (графики рассеивания) и поясняющие их диаграммы: c, e — при освещении, когда световой луч перпендикулярен, бородочка отражает желто-оранжевый свет вдоль направления освещения, а сине-зеленый свет отражается в двух направлениях примерно на 60 градусов к перпендикуляру. d, f — поворот бородки примерно на 10 градусов приводит к смещению картины рассеяния, и цвета двух боковых лучей изменяются в противоположных спектральных направлениях — один луч становится зеленее, а другой — более фиолетовым. Аналогично цвет центрального желто-оранжевого луча тоже меняется. Красные окружности обозначают углы наклона 5, 30, 60, 90 градусов. Изображение из статьи D. G. Stavenga et al., 2011. Dramatic colour changes in a bird of paradise caused by uniquely structured breast feather barbules

Но почему же паротия синезатылочная? — возможно, спросите вы. Да потому, что пощеголять перед самкой надо всеми сторонами. Вдруг она сперва увидит кавалера со спины? А тут — красивые серебристо-синие перья.

Самец и самка синезатылочной паротии. Рисунок из книги Джона Гульда «The birds of New Guinea and the adjacent Papuan islands : including many new species recently discovered in Australia»

Устроены затылочные перья иначе, чем грудные. Большая часть пера не видна, будучи скрыта под другими перьями, она коричневая, так как окрашена меланином. А вот кончик пера отливает серебристо-синим при определенных углах зрения. Между этими частями есть переходная зона, где цвета меняются от фиолетового до зеленого.

Затылочные перья самца: a — освещение узконаправленным световым лучом; b — небольшое изменение угла наблюдения резко уменьшает отражательные свойства; c — затылочное перо, зеленый и красный прямоугольники соответствуют изображениям d и e; d — переходная область между дистальной и проксимальной частями пера; сегменты бородок здесь имеют оттенки от фиолетового до зеленоватого; e — при освещении сбоку дистальные сегменты бородок серебристо-синие. Длина масштабного отрезка: a, b — 1 см; c — 2 мм; d, e — 200 мкм. Фото из статьи D. G. Stavenga et al., 2015. High refractive index of melanin in shiny occipital feathers of a bird of paradise

Бородочки на кончиках тоже устроены по принципу меланосом в кератиновой матрице, однако они более крупные, рядов меньше, всего 6–7, расстояние между ними больше, чем в бородочках грудных перьев. Серебристость перьям придает именно исключительно упорядоченная внутренняя структура бородочек.

Дистальные бородочки затылочных перьев в электронном микроскопе: c — поперечный срез, видны ряды меланосом; d — поперечный срез меланосом; e — продольный срез меланосом. Длина масштабного отрезка: c — 2 мкм; d, e — 0,5 мкм. Фото из диссертации B. D. Wilts, 2013. Brilliant biophotonics: physical properties, pigmentary tuning & biological implications

Блестящие перья груди самца синезатылочной паротии отражают свет под большим углом и резко меняют цвет. Затылочное же пятно серебристое и узконаправленное. Оба участка контрастируют с угольно-черным основным цветом оперения. Наблюдения за близкородственным видом, хуонской паротией (ранее известной как паротия Ванеса), показывают, какова может быть основная функция затылочного пятна. Представьте: под пологом густого тропического леса, на тщательно расчищенной от растительного мусора площадке, стоит черная как ночь птица. Это затаившийся кавалер, готовящийся начать представление. За ним наблюдает несколько невзрачно окрашенных самок, сидя на нависающей над площадкой ветке. И вдруг через плотно сомкнутые кроны пробивается луч света, достигает черного затылка, и он вспыхивает серебряным зеркалом, достигая сетчатки ожидающих представления самок. И тут начинается танец, раскрывается пачка балерины, грудь переливается разными оттенками. Дискотека! Какая же дама устоит?

Научная классификация:
Домен: Эукариоты
Царство: Животные
Тип: Хордовые
Класс: Птицы
Отряд: Воробьинообразные
Семейство: Райские птицы
Род: Паротии
Вид: Синезатылочная паротия (лат. Parotia lawesii (Ramsay, 1885))