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谁能看见紫外光 绿光?
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谁能看见紫外光 绿光?
浏览:77 发布日期:2020-06-30

  来源:原理

  在人类的视网膜附近有三栽视锥细胞,别离是红色视锥、绿色视锥和蓝色视锥,它们对迥异波长的光有迥异的敏感度。

  不过,一些动物能够看到更宽的光谱,比如鸟类就拥有除上述三栽视锥细胞之外的第四栽视锥,这栽额外的视锥细胞不光将鸟类的可见颜色周围扩大到了紫外光,还使得这些鸟儿能够感知到紫外光 绿光、紫外光 红光云云的组相符颜色。

  不息以来,科学家都想要晓畅鸟类原形是如何感知众彩的世界的。然而,要从实验的角度来测试这些鸟儿的色觉并非一件易事。以前,很众生物学家在实验室中进走了一些与鸟类相关的感知实验,但这类钻研存在必定的限制性,它们能够会错过一些关于鸟类在真实的平时生活中如何操纵色觉的新闻。

无数鸟类拥有四栽视锥细胞,除了蓝、绿、红光之外,还能感知到紫外光。| 图片来源:Stoddard Lab无数鸟类拥有四栽视锥细胞,除了蓝、绿、红光之外,还能感知到紫外光。| 图片来源:Stoddard Lab

  比来,一个由来自众所院校构成的科学家团队在自然环境中竖立了一个新的用于追求鸟类色觉的编制。他们在位于美国科罗拉众州哥特市的落基山生物实验室(RMBL)将野生的宽尾煌蜂鸟(Selasphorus platycercus)选取为进走色觉实验的对象,在不息三年的炎天里进走田园实验。最后将钻研效果发外在了近期的《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

在海拔近1万英尺高的RMBL中钻研蜂鸟的国际科学家团队,从左到右别离为:Mary Caswell Stoddard、Cole Morokhovich、Harold Eyster和Ben Hogan。| 图片来源:Stoddard et al。在海拔近1万英尺高的RMBL中钻研蜂鸟的国际科学家团队,从左到右别离为:Mary Caswell Stoddard、Cole Morokhovich、Harold Eyster和Ben Hogan。| 图片来源:Stoddard et al。

  普林斯顿大学的生态和进化生物学钻研员Mary Caswell Stoddard是这项钻研的第一作者。她外示,蜂鸟是在田园钻研色觉的绝佳选择,这些嗜糖的幼家伙进化出了能对花蜜的颜色做出逆答的本领,因而它们能够很快“习得”颜色的相关,几乎不必要进走过众的训练。

  Stoddard等人对“非光谱色”尤为感有趣。非光谱色指的是迥异光波融相符在一首的颜色,它意味着刺激人眼的光波并非只具有单一的波长,而是众栽波长的同化;而且这栽组相符并不是浅易的光谱中两个相邻颜色(比如蓝 绿、绿 红)的同化,而是在光谱中相隔较远的颜色的同化。

  对人类来说,紫色就是一栽非光谱色,它不存在于彩虹之中:当蓝色视锥和红色视锥同时受到刺激时,紫色就会展现。异国哪一栽单色光能够引首这栽同步的刺激。而从理论上看,鸟类则能看到五栽非光谱色:紫、紫外光 红光、紫外光 绿光、紫外光 黄光和紫外光 紫光。

鸟类所能看到的颜色清淡能够用一个四面体的颜色空间来外示。| 图片来源:Stoddard Lab鸟类所能看到的颜色清淡能够用一个四面体的颜色空间来外示。| 图片来源:Stoddard Lab

  在实验过程中,他们制作了一对特制的“鸟类视觉”LED管,这栽LED管能够表现众栽颜色,包括如紫外光 绿色在内的非光谱色。接着,由于宽尾煌蜂鸟清淡会在高海拔地区进走滋生,因此他们选取了一个频繁被当地的宽尾煌蜂鸟“光临”的高山草甸上进走实验。

  在实验期间,新闻动态钻研人员每天在早晨前就首床竖立益两个喂食器:一个增补的是糖水,另一个增补的是白水。他们在每个喂食器旁都安放了一个LED管,糖水左右LED管会表现出一栽颜色的光,白水左右的LED管则发出另一栽颜色的光。钻研人员会按期调换两个LED管的位置,云云这些蜂鸟就不及仅凭空间位置来确定含有糖水的喂食器是哪个。

 野生的宽尾煌蜂鸟。| 图片来源:Noah Whiteman / University of California-Berkeley 野生的宽尾煌蜂鸟。| 图片来源:Noah Whiteman / University of California-Berkeley

  此外,他们还进走了一些对照实验,以确保蜂鸟异国行使其他线索,比如气味等来追求含有糖水的喂食器。经过几个幼时的训练之后,这些野生蜂鸟就能学会追求能指引它们走向糖水的颜色。

  在这套竖立之下,钻研人员记录下了6000众次蜂鸟选择喂食器的数据。实验效果外明,蜂鸟能够看到各栽各样的非光谱颜色,包括紫色、紫外光 绿光、紫外光 红光和紫外光 黄光。例如它们能够很容易地分辨出紫外光 绿光和纯紫外光或纯绿光的迥异,它们还能分辨出两栽同化水平迥异的紫外光 红光的非光谱色,其中一栽比另一栽更红。

  这一效果让钻研人员喜出看外,钻研人员仿佛议定这个实验得以窥见蜂鸟眼中的世界。要清新在人类看来,紫外光 绿和纯绿色自己看首来是并无二致。然而,蜂鸟却每次都能准确地选择能指引它们找到糖水的颜色。议定这些蜂鸟,钻研人员确定了,它们能够看到人类看不见的东西。

  尽管蜂鸟能够感知非光谱颜色,但要想清新这些颜色是如何在鸟类眼中表现的却是很难得的。吾们不能够真实清新鸟类是如何感知这些颜色的,由于吾们的大脑无法想象紫外光 红光是一个什么样子的颜色。Stoddard外示,钻研鸟类感知是如何运作的是一项提战,由于它必要吾们想象另一个额外的、吾们不具有的色觉维度。

对其他鸟类来说,这只雄鸟的喉部羽毛能够表现出的是紫外光 紫色的组相符颜色。| 图片来源:David Inouye / University of Maryland-College Park对其他鸟类来说,这只雄鸟的喉部羽毛能够表现出的是紫外光 紫色的组相符颜色。| 图片来源:David Inouye / University of Maryland-College Park

  钻研幼组分析了3315栽羽毛和植物颜色的数据,他们发现鸟类很能够将这些颜色视为非光谱,而人类则不然。这也就是说,能够与其他颜色相比,非光谱颜色并异国什么稀奇之处。鸟类所能看见的各栽非光谱颜色,都是拜它们迂腐的四色视觉编制所赐。

  四色视觉(拥有四栽颜色视锥)是在早期的脊椎动物中进化而来的,这栽视觉编制是鸟类、很众鱼类和爬走动物所共有的。几乎能够肯定的是,恐龙也曾具有云云的视觉编制。生物学家认为,能够感知很众非光谱颜色的能力并非只是蜂鸟的拿手,这答该是动物色觉的一栽远大特征。

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