在 IMAX 出現之前，在探索頻道出現之前，甚至在彩色電影出現之前，就已經有了立體模型。這些栩栩如生、靜止的場景，如果製作準確，仍然可以震撼觀眾，並教授有關棲息地、解剖結構和行為的知識。
在美國自然歷史博物館 (AMNH) 伯納德北美哺乳動物家族大廳中的 43 個立體模型被認為是世界上最好的之一。它們展示了在廣闊的平原上與叉角羚一起吃草的雄偉的美洲野牛、近距離搏鬥的雄壯麋鹿和似乎準備從月光下的圍欄中撲出的狼。
立體模型可能看起來過時了，但它們允許參觀者“直接走到玻璃前，檢視單個特徵，這在電視紀錄片中是永遠無法做到的，”博物館的哺乳動物學策展人 羅斯·麥克菲 (Ross MacPhee) 說。“你可以繞著它們走，從不同的角度看它們——這使這些自然歷史的展示得以延續生命。”
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由於這些場景是在 1930 年代和 40 年代用真正的植物和動物以及栩栩如生的設定精心構建的，因此它們一直引人入勝且令人信服。但是，數十年的持續展示導致皮毛褪色、樹葉佈滿灰塵和積雪泛黃。這些緩慢的變化使得展覽既不那麼吸引人也不那麼準確——在麥克菲這樣的動物專家看來，這是一個主要的失敗。許多動物，例如美洲野牛，“從所有這些豐富、美麗的棕色和黑色變成了金色——我不是反對金色，只是它們看起來不真實，”麥克菲指出。
2011 年，美國自然歷史博物館開始了一項大規模的任務，評估和修復歷史悠久的立體模型——而不會以妨礙未來修復的方式永久性地改變它們。該專案涉及博物館許多部門的員工，包括策展人、文物保護者、展覽籌備人員。但他們也外包了一些專業知識。“我們真的需要一名動物標本剝製師來完成重新著色，”博物館保護主管麗莎·埃爾金 (Lisa Elkin) 說。但是，必須重新發明常見的動物標本剝製術，並建立新型的可逆染料。此外，他們還必須設計新的光源並重新利用新材料，以便雪山等脆弱的場景可以在未來幾十年保持光澤。
恢復這些動物及其周圍環境的原始顏色不僅提供了更生動的參觀體驗，還儲存了 20 世紀初進化時間中的一刻。這使得研究人員能夠跟蹤由於快速推進的氣候變化等原因導致的顏色和棲息地的變化。
今年 10 月，北美哺乳動物大廳在為期一年的翻修後重新向公眾開放。大眾科學事先對展覽進行了預覽。以下是科學如何幫助博物館實現這一目標。
真實交易
在 1930 年代，美國自然歷史博物館開始著手製作也許是迄今為止最雄心勃勃的真實野生動物立體模型——並且將成為有史以來最好的一些。
博物館派遣藝術家、策展人和收藏家到大陸各地的野外——從大峽谷到雷尼爾山再到大提頓山。對於每個場景，團隊選擇一個實際存在的地點，在博物館中使用植物、動物和風景來重新建立。藝術家繪製草圖，捕捉特定地點的確切山丘、溪流、樹木和岩石。收藏家收集植物樣本以供使用，並在紐約重新制作快照；其他人則殺死了現在標誌性的動物，這些動物將成為這些場景的中心。
回到博物館，雕塑家在擺好姿勢的骨骼周圍用粘土重新塑造了每隻動物的身體——包括肌肉和肌腱。“這些標本的解剖結構絕對令人難以置信，”公司 Wildlife Preservations 的創始人 喬治·但丁 (George Dante) 說，他領導了該專案的動物標本剝製修復工作。最初的動物標本剝製師在塑造成型的模型上鞣製獸皮，然後將儲存好的獸皮放回每隻動物身上，以確保精確貼合。
在 1930 年代的塑膠時代之前，博物館藝術家使用蠟、紙、漆、木材、石膏、粗麻布和織物來創造令人信服的樹葉、莖、岩石和其他元素。但丁指出，由於每個細節都經過精心製作以重新建立特定地點，“你會被帶到這個地方”。“每一個都是特定的時間和地點。它們在這方面起著重要的作用。因此，您實際上可以找到這個確切的位置，並瞭解它如何隨著時間的推移而變化——植被如何變化，景觀如何變化。”
包括詹姆斯·佩裡·威爾遜 (James Perry Wilson) 以及喬治 (George) 和貝爾莫爾·布朗 (Belmore Browne) 在內的一些最著名的背景畫家，使用精確的網格系統仔細捕捉場景，使這些彎曲牆面的背景看起來無限大。
時間的麻煩
前 10 個精湛的立體模型——包括美洲野牛和叉角羚、阿拉斯加棕熊、麋鹿和馬鹿——在 1942 年展覽開幕時被密封在玻璃後面。1954 年增加了另外 19 個，1963 年完成了小型哺乳動物立體模型。此後，幾乎沒有觸控過任何立體模型；打開了一個以更換掉落的樹枝，另一個以恢復褪色的積雪。
它們甚至沒有被開啟來糾正小的錯誤。大多數立體模型旨在代表收集動物時的瞬間。但在美洲野牛和叉角羚立體模型中，該場景旨在描繪 19 世紀中期存在的牛群結構，當時野牛仍然大量自由漫遊。然而，一位來訪的植物學家注意到，前景中的草是入侵的、非本地的物種，它們在 1930 年代就已出現，但不會在 1850 年代的廣闊平原上生長。
除了新的科學認識之外，動物本身的物質完整性也開始發生變化，對其準確性產生不利影響。多年來，立體模型呈現出磨損的灰塵外觀，因為它們遠離了原來的顏色。過去 70 年中，照亮這些展品的未經過濾的裝置很少升級，這意味著立體模型正在受到紫外線波長的轟擊，這些波長會吸收動物天然皮毛和一些場景元素（如雪）的顏色，正如埃爾金指出的那樣，“沒有人喜歡黃色的雪。”
舊的新元素
透過修復專案，博物館專家最終有機會將場景恢復到良好的科學地位。他們的主要優先事項是將褪色的動物毛皮恢復到原來的顏色。埃爾金說，其中一個主要挑戰是“在不損壞立體模型的情況下接觸動物標本剝製術”。“當我們試圖補救一件事時，我們不想破壞另一件事。”一些較小的動物可以小心地移除，但許多動物，如 500 磅的野牛，都太大而無法冒險運輸。對於這些動物，博物館在立體模型中建造了臨時的木製腳手架，以防止脆弱的草地和植物被踐踏，從而讓文物保護者和動物標本剝製師有更多的自由在內部工作。（然而，這種親密關係並不總是輕鬆的；“當玻璃掉下來時，狼有點可怕，”與埃爾金一起處理保護工作的伊麗莎白·努南 (Elizabeth Nunan) 說。）
動物標本剝製師經常使用油漆、染髮劑和其他傳統顏料進行著色。但是對於這些歷史悠久的展示品，博物館需要一種將來可以輕鬆去除的物質（如果出現更好的技術）。他們還需要不會改變毛皮的顏色，易於清潔並且能夠經受時間考驗的著色劑。
努南說：“我們不想使用油漆，因為油漆中的粘合劑會將毛髮粘在一起。”染髮劑會很困難，因為它通常需要加熱和時間來定型，並且很難在精細的圖案（例如美洲虎身上的圖案）中進行。它也不容易沖洗掉。她指出，“我們對在這方面所做的有限研究感到驚訝。”
保護小組在樣本毛皮斑塊上測試了各種替代化合物，在博物館對其進行了檢查，並將其運到卡內基梅隆大學和布法羅州立學院的加速老化實驗室進行測試。在那裡，樣本暴露在極端的光、熱和溼度下，以測試它們在 10 年、20 年或 50 年中抵禦這些元素的能力。
文物保護者還需要匹配動物皮毛的原始 1930 年代顏色，這並不容易——尤其因為原始展覽準備的照片是黑白的。因此，但丁和他的同事得以借用博物館收藏中儲存在黑暗儲存中的歷史皮毛，作為顏色和陰影的基準。但丁指出，每隻動物還需要幾種色調。（例如，美洲野牛每隻都塗有八種不同的顏色。）
但工作得到了回報。埃爾金說：“我們想出的東西是真正具有開創性的——它將改變這些材料的處理方式。”
保護小組最終確定了一種以乙醇為基礎的染料，其中含有金屬成分以提高顏色穩定性，這與紡織品保護中使用的染料類似。而且它足夠輕，可以用噴槍噴塗。“它永遠不如真品好，但它非常接近，”埃爾金說。“我們已經接受了染料會褪色，但它在 50 年內不會以任何可察覺的方式發生，”正如她所指出的那樣，這可能已經是另一次修復的時候了。
除了大部分毛皮之外，一些耳朵、鼻子和其他堅硬的部件也需要更新。“在製作動物標本時，幾乎所有為鼻子開發的假體都使用了蠟或蠟混合物，”埃爾金說。“這些材料會隨著時間的推移而老化，因此精細的細節已經丟失了。”因此，美洲野牛和領西貒都進行了隆鼻手術，以恢復一些原始的質感並填補裂縫。羚羊兔的耳朵也進行了更新，以強調其標誌性的紋路。
舊的、褪色的雪景，例如以加拿大猞猁和雪鞋兔為特色的雪景，曾經是用醫用棉花加上閃光片製成的。但是，透過轉向更現代的材料，包括用於窯爐內襯的矽酸鹽纖維、切碎的乙烯泡沫和抗紫外線閃光片，保管員希望這種新的佈置將在未來幾十年保持其白色光澤。麥克菲指出，現在，立體模型看起來“絕對逼真，所以你就像站在山腰上，就在猞猁旁邊。”
整個展覽廳還需要進行其他小的修補，包括在臭鼬立體模型中褪色的杜鵑花。保管員仔細研究了檔案照片，以檢視隨著時間的推移發生的小變化，例如仙人掌的刺移動或彎曲。
最後，為了防止立體模型未來出現劣化並減少能源消耗，博物館重新構想了大廳的照明策略。“該專案的大部分重點是更換燈泡，”埃爾金說。對於精緻的紡織品和其他藝術品，畫廊照明通常會受到仔細控制並保持在昏暗的水平。然而，立體模型有不同的需求。“在野牛立體模型中，他們需要模仿平原上正午的陽光——那是一種強烈的照射，”埃爾金說。現在，每個立體模型都配備了節能燈泡和過濾器，“這樣紫外線問題就不會再困擾我們了，”麥克菲指出。
然而，改進的照明也為某些展示中的原始幻象製造了問題。例如，在展示狼群沿著明尼蘇達州湖岸奔跑的月光下的十二月雪景中，節能燈投射出的新陰影破壞了那些被繪製成由月亮投射的陰影。因此，博物館藝術家不得不給雪新增新的顏色來掩蓋這些新陰影。
“現在它們和安裝時一樣漂亮，”麥克菲說。“所有這些標本現在看起來都像是安吉麗娜·朱莉和布拉德·皮特在其各自的物種中的樣子。它們非常值得欣賞。這正是我們想要的——我們希望人們對野生動物有這種反應。”
觀看修復後的展品的幻燈片。