Bulu super hitam Burung Cendrawasih menyerap hampir setiap bit cahaya terakhir yang menghantam mereka. Hitam ini begitu gelap sehingga mata Anda tidak bisa fokus pada permukaannya.
Burung Cendrawasih yang Luar Biasa menampilkan bulu terbaiknya kepada calon pasangan.
Oleh Dakota McCoy, Universitas Harvard
Apa kesamaan yang dimiliki burung dan insinyur ruang angkasa? Keduanya telah menciptakan permukaan yang sangat gelap, "super-hitam" yang menyerap hampir setiap bit cahaya terakhir yang menghantam mereka.
Tentu saja para ilmuwan bekerja dengan sengaja untuk menyusun bahan-bahan ini. Evolusi yang membawa sifat menakjubkan ini pada burung. Co-lead penulis saya Teresa Feo, rekan-rekan kami Todd A. Harvey dan Rick Prum dan saya baru-baru ini menyelidiki bulu super-hitam pada beberapa hewan paling aneh di bumi: Burung Cendrawasih.
Ini adalah burung-burung besar yang berasal dari Papua Nugini dan sekitarnya. Jantan berwarna cerah, dengan tarian kawin yang rumit. Wanita, yang menjemukan dan cokelat sebagai perbandingan, hati-hati memeriksa ornamen dan tarian laki-laki sebelum memilih pasangan mereka.
Kami ingin tahu lebih banyak tentang bulu burung yang sangat hitam ini dan bagaimana cara kerjanya. Mekanisme apa yang digunakan bulu-bulu ini agar sangat efektif dalam menyerap cahaya?
Bulu super-hitam pada orang-orang ini seperti melihat ke dalam gua yang gelap. Gambar melalui Natasha Baucas / Flickr.
Bulu paling indah, di bawah mikroskop
Burung Cendrawasih telah mengembangkan banyak sifat yang luar biasa, tetapi tidak ada yang lebih misterius daripada bulu hitam beludru jantan.
Hitam ini begitu gelap sehingga mata Anda tidak bisa fokus pada permukaannya; itu terlihat seperti gua, atau lubang hitam kabur di luar angkasa. Menggunakan pengukuran optik, kami menemukan bahwa tambalan bulu ini menyerap hingga 99,95 persen dari cahaya yang langsung terjadi. Itu sebanding dengan bahan sangat hitam buatan manusia seperti panel surya, lapisan teleskop ruang angkasa, dan bahkan bahan "hitam hitam": Vantablack, yang menyerap 99,96 persen cahaya.
Di sebelah kiri, bulu hitam normal dari Lesser Melampitta. Di sebelah kanan, bulu super-hitam dari Paradise Riflebird. Gambar melalui Dakota McCoy.
Bulu normal datar, dan terlihat seperti fraktal; ketika Anda memperbesar menggunakan mikroskop, setiap cabang bulu terlihat seperti bulu kecil yang rata. Di bawah mikroskop elektron pemindaian yang kuat, kami terkejut melihat bahwa bulu super-hitam terlihat seperti terumbu karang mini, sikat botol atau pohon dengan daun yang padat.
Potongan-potongan kecil, berbentuk khusus ini menempel membentuk permukaan yang rumit dan bergerigi; bersama-sama mereka bertindak sebagai perangkap cahaya mikroskopis. Ketika sinar cahaya menyerang mikrostruktur permukaan ini, mereka berulang kali tersebar di sekitar bentuk dan diserap, daripada dipantulkan kembali ke pengamat. Ini adalah proses berulang: Setiap kali peristiwa hamburan terjadi, sebagian dari cahaya diserap sampai hampir sepenuhnya diserap.
Bahan super-hitam buatan manusia seperti "silikon hitam" juga mengandalkan apa yang oleh para ilmuwan disebut penyerapan struktural. Seperti bulu super-hitam, "jebakan cahaya" mikroskopis mereka disebabkan oleh permukaan kasar yang menyebarkan cahaya berulang kali, tetapi bentuk permukaan sebenarnya yang mereka gunakan berbeda. Alih-alih bentuk sikat botol bulu, insinyur manusia merancang kerucut dan lubang mikroskopis dengan jarak yang teratur. Dengan permukaan datar yang hampir tidak terlihat, bahan-bahan hitam struktural ini adalah kebalikan dari cermin.
Karena mikrostruktur yang tidak biasa, bulu dari Paradise Riflebird (di sebelah kanan) masih tampak sangat hitam ketika dilapisi dengan emas, dibandingkan dengan bulu hitam biasa (di sebelah kiri). Gambar melalui Dakota McCoy.
Bulu-bulu hitam super Burung Cendrawasih sangat bagus dalam menyerap cahaya sehingga bahkan ketika kita melapisinya dengan emas, logam mengkilap, mereka masih tampak hitam. Itu karena itu bukan bagian dalam dari bulu yang membuat warna melalui pigmen atau struktur nano yang dipesan; sebaliknya, seperti halnya silikon hitam buatan manusia, super hitam berasal dari struktur permukaan fisik. Evolusi dan kecerdasan manusia tiba pada solusi yang sama.
Keuntungan dari bulu super-hitam
Tetapi mengapa burung-burung ini memiliki bercak hitam yang sangat gelap? Keuntungan selektif apa yang menyebabkan sifat ini berkembang? Sangat menggoda untuk berpikir bahwa super black entah bagaimana membantu dengan kamuflase, untuk menjauhkan pemangsa. Bahkan, beberapa ular memiliki sisik super-hitam yang meniru bayangan di antara dedaunan, membantu mereka berbaur dengan lantai hutan. Contoh ular menggambarkan evolusi melalui seleksi alam - “survival of the fittest.”
Tetapi faktor-faktor lain juga dapat memengaruhi jalan evolusi, termasuk kesempatan acak atau seleksi seksual. Seperti yang ditunjukkan oleh rekan saya, Rick Prum dalam buku barunya, “Evolusi Kecantikan: Bagaimana Teori Pilihan Pasangan Darwin yang Terlupakan Membentuk Dunia Satwa - dan Kita,” pilihan pasangan adalah kekuatan yang kuat yang mendorong evolusi. Di Birds of Paradise, bulu super-hitam membantu burung jantan terlihat lebih cantik di mata perempuan.
Seekor Burung Cendrawasih yang luar biasa jantan menampilkan bulu biru super-hitam dan cemerlang untuk seorang wanita yang sedang memandang. Gambar melalui Ed Scholes.
Untuk memahami caranya, ada baiknya melihat tarian kawin Bird of Paradise. Laki-laki dengan penuh semangat menampilkan bercak super-hitam mereka kepada perempuan, memastikan bahwa perempuan tidak bisa mendapatkan pemandangan dari samping. Ini karena bulu-bulu ini sangat terarah, dan mereka terlihat paling gelap dari lurus ke depan.
Dan tambalan super-hitam selalu duduk di sekitar atau di samping tambalan warna yang cemerlang. Bingkai super-hitam, anti-reflektif membuat warna di dekatnya tampak lebih cerah, hampir bersinar. Dengan kata lain, super black adalah ilusi optik berevolusi yang bergantung pada cara mata dan otak hewan menyesuaikan persepsi kita berdasarkan pada cahaya sekitar.
Dalam permainan berisiko tinggi memilih pasangan, satu bulu yang tidak cukup biru bisa cukup untuk mematikan Bird of Paradise betina. Jelas, Burung Cendrawasih betina lebih suka jantan dengan bulu yang sangat hitam. Ketika betina memilih jantan yang paling mengesankan untuk dikawinkan, gen-gen bulu yang mempesona itu diteruskan ke generasi mendatang sementara gen-gen jantan yang kurang indah, yang diabaikan oleh betina, tidak. Seleksi seksual mendorong evolusi menuju bulu hitam super.
Evolusi bukanlah proses yang teratur dan koheren; perlombaan senjata evolusioner dapat menghasilkan inovasi hebat. Mungkin bulu super-hitam dengan struktur mikroskopis yang unik ini akhirnya dapat menginspirasi panel surya yang lebih baik, atau iles baru; sayap kupu-kupu super-hitam sudah ada. Evolusi telah menghabiskan jutaan tahun untuk bermain-main; kami masih harus banyak belajar dari solusinya.
Dakota McCoy, Ph.D. Mahasiswa dalam Biologi Organisme dan Evolusi, Universitas Harvard
Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation. Baca artikel aslinya.
Intinya: Para ilmuwan mempelajari bulu Burung Cendrawasih yang sangat hitam.