Представьте, идете вы по джунглям и вдруг - бац! - из кустов на вас выползает какой-то сердитый смайлик. Черный идеальный овал, неоновые глаза, светящаяся улыбка. Первая мысль: нейросеть в Матрице сломалась? Вторая: это вообще реальное существо?
Перед вами Чудная райская птица (Lophorina superba). И то, что вы приняли за багнутую пиктограмму - это самец, который несколько миллионов лет эволюционировал в живой оптический обман.
Сейчас расскажу зачем птице превращаться в двухмерный эмодзи и почему физики из Гарварда изучают эти перья для космических телескопов.
Анатомия обмана: где у смайлика что
Первое разочарование (или восхищение) - «лицо» смайлика это вообще не лицо. Это костюм. Сложный, продуманный, безумный костюм.
Черный овал - это специальный плащ из перьев, который растет на затылке самца. В обычной жизни он лежит на спине незаметной кучкой. Но когда рядом появляется самка - бабах! - птица запрокидывает его вперед, как капюшон, и полностью скрывает свои настоящие контуры.
Черный плащ - не тело птицы. Это как капюшон подростка: надевается только при появлении самки или проблем.
«Глаза» смайлика - фальшивка. Настоящие глаза птицы в этот момент где-то в глубине черной дыры и их почти не видно. То, что светится неоном - это пучки специальных перьев на макушке самца.
«Улыбка» - тоже не рот. Это грудной щит из переливающихся перьев. Самец раздувает грудь, щит принимает форму идеальной дуги, и получается та самая бирюзовая улыбка.
Чернее черного: как птица обогнала британских инженеров
Теперь про главную фишку - абсолютную черноту. Чудная райская птица носит на себе один из самых черных материалов в природе. Ее перья поглощают 99,95% света.
Для сравнения: знаменитый Vantablack (искусственный материал из углеродных нанотрубок, который британцы создали в 2014 году) поглощает 99,965% света. То есть птица изобрела аналог высокотехнологичного материала из 21 века на несколько миллионов лет раньше.
Под электронным микроскопом перо выглядит как густой лес из крошечных вертикальных шипов. Обычное черное перо (например, у вороны) устроено иначе - его бородки лежат плоско, как черепица на крыше. Поэтому ворона на солнце блестит и переливается серым.
У райской птицы бородки перьев не лежат плоско. Они изогнуты, зазубрены и торчат вверх, образуя хаотичные микроскопические полости. Когда фотон света попадает в этот «лес», он не может отразиться обратно. И свет поглощается полностью.
Инженер Дакота МакКой из Гарварда доказала, что перья работают как оптическая черная дыра. Сейчас эту структуру пытаются воспроизвести для солнечных панелей (чтобы они поглощали больше света и не бликовали) и космических телескопов (внутренности должны быть абсолютно черными, чтобы не создавать помех).
Структура пера райской птицы - идеальный чертеж для таких покрытий. Она прочнее и дешевле в производстве, чем хрупкий Vantablack. Получается, что человек со всеми своими технологиями и знаниями создал материал, который все равно проиграл природному покрытию какой-то птички.
Зачем птице такая чернота?
Это не для маскировки, это спецэффект для шоу. Если бы самец был просто «вороньего» цвета, блики солнца на перьях отвлекали бы самку. Абсолютно черный фон скрывает рельеф тела. Самка не видит крыльев, живота или хвоста - самец превращается в плоскую двухмерную фигуру.
А цветные перья, выполняющие роль глаз, на этом контрастном фоне смотрятся крупными и необычными. Они расположены так, чтобы создавать иллюзию огромных светящихся глаз. У этих птиц это считается привлекательным.
Как получается неоновый эффект
Бирюзовый цвет «глаз» и «улыбки» - это не пигмент и не биолюминесценция. Это структурная окраска. Перья работают как оптические фильтры - их микроструктура преломляет свет так, что отражается только сине-зеленая часть спектра. Если такое перо измельчить в порошок, оно станет просто серым.
Главный фокус - в контрасте. Положите синий светодиод на серый стол - он будет просто синим. Положите его на Vantablack - он будет казаться ослепительно ярким, будто висит в пустоте. Мозг не может правильно обработать соседство объекта с 0% яркости и объекта с высокой яркостью.
От вороны до звезды танцпола
Генетически райские птицы это ближайшие родственники обычных ворон и соек. Они отделились от предков современных ворон около 24 миллионов лет назад.
Предки попали на Новую Гвинею и оказались в эволюционном раю. Крупных наземных хищников на острове не было. Джунгли круглый год полны фруктов. Птицам не нужно тратить весь день на поиск еды.
Плюс сложный горный рельеф. Остров изрезан высокими хребтами, которые работают как стены. Популяции птиц в соседних долинах миллионы лет не встречались друг с другом, превращаясь в совершенно разные виды. Так на относительно изолированной территории из заготовки вороны появилась райская птица.
Птица просто попала в идеальное место: нет хищников, есть еда, и единственная проблема — как переплюнуть соседа в танцах.
И главной заботой остается - как понравиться самке. Вот весь творческий импульс природы на этот процесс и ушел.
Тирания самок и цена красоты
У райских птиц самки - одни из самых придирчивых существ на планете. Самка может отсмотреть 15-20 кандидатов подряд и отказать всем, если у кого-то «смайлик» был недостаточно круглым или черным.
Идеальная симметрия круга и «улыбки» - это тест на здоровье. Если самец болен, истощен или у него паразиты, он не сможет удерживать перья в идеальной позиции. «Смайлик» перекосит, и самка улетит.
Перед началом представления самец тратит огромную часть дня на «клининг». Он тщательно подготавливает сцену - обычно это бревно или ветка в подлеске. Убирает каждый листик, веточку и соринку, чтобы ничего не отвлекало самку от его гипнотического черного овала.
Черный фон работает только на чистой сцене. Один упавший листик может разрушить иллюзию идеальной геометрии, и самка улетит к более аккуратному конкуренту.
Во время танца самец практически беззащитен. Черный плащ закрывает периферийное зрение. Он настолько увлечен гипнозом партнерши, что к нему можно подойти сзади и взять рукой. В костюме он летает плохо - перья создают сопротивление и шумят.
Самки же выглядят скучно - коричнево-полосатые, как дрозд. И это не просто так. Они одни высиживают птенцов и строят гнезда. Им жизненно важна маскировка. Если бы самка была черной или блестящей, ее бы съели в первый же день.
Увидеть птичку трудно - она редкий гость в зоопарках. Сама же живет далеко от цивилизации - в горных джунглях Новой Гвинеи на высоте 1000-2000 метров. Это труднодоступные места без дорог, с постоянными дождями и малярийными комарами.
Когда в следующий раз увидите в ленте странный черный смайлик из джунглей - помните: это не глюк и не нейросеть. Это ворона, которой эволюция дала 20 миллионов лет и полную творческую свободу. И она создала шедевр, превосходящий даже современные технологии!