No, porque reemplazas los valores, para eso necesitas otro arreglo extra:
Código PHP:
$caracteristica['pelo']['tipo'][]='rubio';
$caracteristica['pelo']['tipo'][]='castaño';
$caracteristica['pelo']['tipo'][]='moreno';
$caracteristica['ojos']['tipo'][]='verdes';
$caracteristica['ojos']['tipo'][]='negros';
$caracteristica['ojos']['tipo'][]='azules';
$caracteristica['ojos']['tipo'][]='castaños';
$caracteristica['nariz']['tipo'][]='africana';
$caracteristica['nariz']['tipo'][]='aguileña';
$caracteristica['nariz']['tipo'][]='redonda';