為什么幾乎所有的動物都是肚子上的毛色淺于背上的？

圖片：derdento / CC0

Mr-HH，細胞生物學/遺傳學/通俗生物學科普

關于這個問題的謎底，其實早在上上宿世紀就已經有人在思慮了。因為確實有不少的動物，從天空上飛的鳥，陸地上跑的獸類，到水里游的魚，幾乎都有著這么一個紀律——背部老是顏色深一些，而腹部老是顏色淺一點。

就像我們去畫一個動物（或以動物為原型的卡通形象），想象中也老是會給肚子部門留白，似乎這是一個商定俗當作的傳統。但，這是為什么呢？

一般常規的詮釋，像是我們可以很輕易理解的，不管是天上飛的、地上跑的、水里游的，大大都的它們都是背部朝上面臨陽光，同時腹部朝下背對陽光。

是以背部色素的沉積，一方面可以較大增添陽光熱量的接收，更好地實現溫度調節^[1]；另一方面也可以反射紫外線的輻射，實現紫外線防護^[2]。

但今上帝要想跟大師介紹的是別的一種假說——反影偽裝（Countershading）。

早在1896年，美國聞名的肖像畫家Abbott Handerson Thayer就提出了：

Animals are painted by nature, darkest on those parts that tend to be the most lighted by the sky's light, and vice versa.（動物都由大天然而上色，那些顏色最暗的處所往往都是被陽光照得最亮的處所，反之亦然。）

是以這種反暗影的偽裝也被稱為Thayer心猿意馬律（Thayer's Law）。怎么理解「反暗影」呢？

如上圖所示，對于一個全身平均白色的圓柱體。正常環境下光線從上面投射下來，那天然會使物體的上方呈現出較亮的白色，而物體的下方呈現較暗的暗影。物體呈現了色差，呈現出了三維的立體結果，是以可以或許一眼被識別出的概率很大。

但若是當這個圓柱體的著色反其道而行之，我們報酬地往圓柱體的上部著色深一些。隨后，當與光線感化兩者連系起來，視覺結果上的顏色很較著地均一化和平面化了，若是再共同上單一的布景，就很難會被發現了。

這即是「反暗影偽裝」最通俗的理解。

事實上，這種偽裝對于捕食者或者被捕食的動物而言都至關主要：前者需要埋沒本身以暗暗接近獵物，后者需要把本身藏起來不被天敵找到。

但，真的這么有用嗎？我們來看看現實結果。

圖片中有三只行走在巖石堆中的高地山羊，此時的陽光照標的目的地面，而山羊腹部的白色，或多或少地「中和」了原本應存在腹部的暗影，使得其顏色得以「均一化」，不太輕易被發現。

當然，這是對于絕大大都只能從側面不雅察的陸地震物而言的。但即使對于還存在從上方和下方被發現的鳥兒和魚兒（包羅會泅水或在海洋中糊口的企鵝、海豚、鯨魚等非魚類生物）來說，結果也是近似的。

若是從下往上看↑，淡色的腹部與天空「更配」；而從上往下看↓，深色的背部與地面/海底「更搭」。

甚至在比力深的海中，因為缺乏光線，此時自身是什么顏色意義已經不大了，是以有些會生物發光的動物就會給本身「補光」，來增添自身亮度以匹配布景。

正如上圖的Watasenia scintillans熒光烏賊，當捕食者從下方不雅測時，它自身背陽面的發光將有助于把本身的亮度調節到與上方水面相匹配，削減被捕食者發現的概率。

還有一點要申明的是，「背部深、腹部淺」的這個反影偽裝心猿意馬律并不是100%在所有動物中應用的，背、腹均色的動物其實也不少，像是我們熟悉的海說神聊極熊、大熊貓等等（但這也與它們糊口的情況有關，情況單一的冰原、密密麻麻的竹林等）。

除此之外，甚至還存在一些動物是「反反影偽裝」的，也就是反過來，背部顏色更亮更淺，而腹部更暗，而這種「反反影偽裝」又分兩種環境。

對于臭鼬和蜜獾而言，如下圖，這種著色其其實天然光線的照射下天然對比度更大，但這就形當作了一種顯眼的「警告色」——不要惹我，我會釋放臭味進犯。

而另一種環境而言，可能對于這種「反反影偽裝」動物，以腹部朝上才是常見姿態。好比說下圖的Aglia tau毛蟲，確實背部顏色更亮，也很輕易被發現。

但事實上它更常見的姿態是下圖這樣的，整個兒是倒過來的^[3]。是以固然看起來是「反反影偽裝」，但素質上仍是「反影偽裝」。

最后，還有一點是，「反影偽裝」其實不僅呈現在現存的生物中，哪怕是上億年前已滅盡的恐龍，它們同樣也存在著這種「背暗腹淺」的顏色紋路^[4]。

這是出土在我國遼寧熱河地域的中華龍鳥（Sinosauropteryx）化石，經由過程對化石上殘存的原始色素進行闡發，可以重構出恐龍可能存在的原始顏色，而且可以發現，它們也是具有很較著的反影偽裝。

當然我們知道，動物的反影偽裝與它所保存的四周情況是有很大聯系關系的，是以，對恐龍色彩的研究，也可以幫忙我們更好地還原那時的地球情況。

感樂趣的同窗還可以看看下面的視頻^[4]。

中華龍鳥的反影偽裝體色

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知乎專欄的生物學科普及

發表于 2019-09-17 23:10
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