一只孔雀展开了他华丽的尾屏羽毛。（图片来源：Roslyn Dakin） 当你看到一只孔雀摇动尾屏羽毛时，你看到的是精细调校的自然工程在起作用。当孔雀想吸引雌孔雀时，他会展开他华丽、虹彩的羽毛，并剧烈地振动它们，这被称为“尾屏震动”展示。振动使这只鸟标志性的眼状斑看起来像漂浮在翻滚的纤细羽枝之上。在他的《性选择》一书中，达尔文认为孔雀振动他们色彩斑斓的尾巴“仅仅是为了制造噪音”，因为这种运动“几乎不能增加他们羽毛的美丽”。这话出自一位曾说过看到孔雀羽毛“就足以让他恶心”的人——孔雀那笨拙、巨大的羽毛，并不完全符合达尔文的“适者生存”框架。这在某种程度上迫使他发展出了性选择作为进化的一种额外机制的观点。
在达尔文鼎盛时期的一百五十多年后，科学家们现在拥有了高速成像、音频分析仪和扫描电子显微镜。在一项新研究中，发表在开放获取期刊《PLOS ONE》上的这项研究，科学家们利用这些工具来分析孔雀尾部摆动的生物力学。他们的结果表明，孔雀的羽毛结构和尾部摆动行为协同作用，增强了那些标志性眼状斑的外观。
跨学科融合
2013年，英国哥伦比亚大学动物学家 Roslyn Dakin 证明，孔雀的蓝绿色眼状斑的色调和虹彩“压倒性地影响”了繁殖成功率。当她遮盖住这些眼状斑时，雄孔雀吸引雌孔雀的机会降至零。然而，她的研究并没有解决孔雀为什么会摇动它们的羽毛。“我一直对展示过程中的动作很感兴趣，”Dakin说。“所以我开始拍摄一些展示的高速视频，但当时我们没有进一步深入研究。”然后，Dakin遇到了Suzanne Amador Kane，她是宾夕法尼亚州哈弗福德学院的生物物理学家。她们组建了一个跨学科团队来分析孔雀尾部震动的生物力学。这对于工程爱好者来说很有意思。
共振之舞
Dakin 和 Amador Kane 收集了14只孔雀摇动尾巴的高速视频，并在实验室里分析了单根羽毛。她们发现，孔雀以25.6赫兹的共振频率——一种振动的最佳点——或接近这个频率的方式，用尾羽刷动其装饰性的羽冠。如果你推荡秋千上的人，并恰好掌握了推的节奏，他会持续地荡下去。如果你推得太频繁或太少，效果就不那么好了。这是一个可视化共振的简单例子。
这种沙沙声产生了雌孔雀可听范围内的声波，这可能是求偶选择的一个因素。以共振频率摇动羽毛最大化了孔雀尾屏的振动幅度，并减少了产生振动所需的能量。“如果某物不接近共振，就很难让它振动起来，”Amador Kane说。尾屏震动展示也有些反常。孔雀的尾屏羽毛可以长到五英尺长，你会期望一只羽毛更长、更重的鸟以较低的频率振动羽毛——就像小提琴和低音提琴的琴弦的区别一样。但长羽毛的孔雀却以“更高”的频率振动，这可能是它们在努力展示它们的肌肉力量给挑剔的雌孔雀。
静止的斑点
扫描电子显微镜显示，这只鸟的蓝绿色虹彩眼状斑由紧密交织的羽毛组成，这些羽毛通过微钩锁在一起。这使得眼状斑比周围的纤细羽枝更密集。眼状斑的质量阻止了羽尖过度晃动。总而言之，这些特性确保了眼状斑在其他部分都在震动时保持静止，产生一种奇特而迷人的效果，这可能会吸引雌孔雀。
近距离观察孔雀的虹彩眼状斑。（图片来源：Roslyn Dakin）“我认为当它被放慢来看时，它变得更加迷人，这真的很酷，”Dakin说。“这让我好奇它与正在观察这些事物的鸟类的生物学有什么关系。”毕竟，孔雀看到的这个世界与人类截然不同。由于它们的眼睛有四种——而不是我们人类的三种——光感受器，它们可以比人类“做出更精细的颜色区分”。它们还能以比我们高得多的速率分辨闪烁频率。对一只雌孔雀来说，电影院里的电影可能看起来就像一个人在快速翻阅PowerPoint演示文稿的幻灯片，而不是流畅的运动。
更多问题而非答案
最终，Dakin 和 Amador Kane 的研究并没有说明雌孔雀在寻找什么样的伴侣。她们只是详细阐述了孔雀是如何进行尾屏震动的。“它并没有回答很多问题，但它确实缩小了一些下一步的研究方向，”Dakin说。雌孔雀是否在倾听高频振动来判断雄性的强壮？振动这些羽毛需要多少能量？雌孔雀是否会被摇动羽毛产生的幻觉所吸引？这些是Dakin 和 Amador Kane 希望在未来进一步探索的问题，以找出到底是什么让一只雄性脱颖而出。从机械层面了解它是如何运作的，为检验假设提供了坚实的基础。即使在今天，自然界中最著名的求偶仪式之一仍然给科学家们提出了一个巨大的难题，它正促使生物学家和物理学家们以新的方式来解决这些问题。
