蜂鸟能看到我们无法想象的颜色

鸟类能够区分紫外光和可见光组合中的色调,这使得我们自身的五彩缤纷的视觉相形见绌。
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人类的色觉依赖于三种类型的视锥细胞——对红光、蓝光或绿光敏感的特殊细胞。然而,许多鸟类、爬行动物和鱼类拥有一种额外的视锥细胞,可以感知紫外光。诺亚·惠特曼

科学家们于6月15日在《美国国家科学院院刊》上报告称,蜂鸟可以看到一系列令人印象深刻的颜色,这些颜色对人眼来说是看不见的——或者看起来非常不同。在一系列涉及糖水和LED灯管的实验中,研究人员发现,野生的宽尾蜂鸟能够分辨由紫外光和可见光各种组合产生的颜色。这种能力可能有助于蜂鸟锁定那些覆盖着人类无法察觉的图案、但富含花蜜的花朵。

普林斯顿大学鸟类学家、这项新研究的合著者玛丽·卡斯韦尔·斯托达德说:“我们的发现……表明这些鸟类确实体验着我们人类只能想象的各种颜色。“我们人类在理解、欣赏和描述鸟类及其他动物的色彩体验方面确实受到很大限制。”

普通人眼大约能区分一百万种不同的颜色。我们的色觉依赖于三种类型的视锥细胞——对红光、蓝光或绿光敏感的特殊细胞。然而,许多鸟类、爬行动物和鱼类拥有一种额外的视锥细胞,可以感知紫外光。

斯托达德说:“如果人类看到彩虹,我们可以看到红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫;一只鸟看到同一道彩虹,除了这些颜色外,还能看到紫外光。”“理论上,第二种优势是,与人类相比,紫外视锥细胞类型应该能给鸟类提供额外的色彩感知维度。”

斯托达德和她的团队想探索蜂鸟能够分辨哪些“非光谱”颜色,他们将这些颜色定义为动物的视锥细胞同时对颜色光谱的非常不同的部分作出反应而看到的颜色。大多数人类能看到的这些特殊颜色中,只有紫色;棱镜或彩虹产生的“紫罗兰色”在技术上是一种蓝色。

斯托达德说:“当我们看到紫色时,我们的蓝色视锥细胞和红色视锥细胞会受到刺激,但我们的绿色视锥细胞却不会。”

蜂鸟是这项研究的理想候选者,因为它们是爱吃糖的动物,自然会被鲜艳的花朵吸引去寻找花蜜。在每次实验中,科学家们在科罗拉多州落基山生物实验室设置了两个喂食器——一个装有营养糖水,另一个是清水。喂食器旁边是两个LED灯管,每个灯管发出不同颜色的光。

斯托达德和她的同事们发现,在几个小时内,当地的蜂鸟通常就能学会识别与糖水配对的颜色,并直奔那个喂食器。

为了确保鸟类不是简单地记住含糖奖励的位置,研究人员会定期调换喂食器和LED灯管对的位置。当他们重复实验,使用两个发出相同颜色光的LED灯管时,鸟类在第一次访问时选择含糖喂食器​​的可能性大大降低;这表明鸟类并没有通过嗅觉或其他线索来寻找它们的食物。

研究人员连续三年春天来到该地点,共进行了19项实验,迫使鸟类区分各种不同的颜色对。他们发现,蜂鸟能够轻松感知可见光谱中的颜色,如红色、纯紫外光,以及紫外光与可见光的不同混合物,如紫外光与红色的混合。它们甚至能区分由红光和紫外光不同混合物产生的两种色调。

斯托达德说:“我真的很高兴看到这些鸟在我眼前学会区分两种对我来说看起来一样的颜色。”科学家们早就知道鸟类能看到紫外光。[所以]它们能看到紫外光-绿色与绿色不同,这并非一个巨大的惊喜,但能够证实野生鸟类能够学习不同的颜色并向我们揭示它们的世界是什么样子,这非常令人兴奋。

斯托达德说,鸟类可能看到一个被许多这些色调笼罩的世界,使得羽毛或植物在我们看来与它们不同。我们只能猜测鸟类体验这种额外的色彩感知维度是怎样的;这可能类似于大多数人类对黑白电视和彩色电视之间的巨大差异的感知。但是,尽管这些颜色对我们来说可能很吸引人,但鸟类可能不会赋予它们任何独特的意义。毕竟,对它们来说这是正常的。

她说,一只鸟可能并不关心它看到的颜色的来源。相反,“它关心的是这种颜色告诉它关于寻找食物、寻找配偶或躲避捕食者的信息。”

 

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Kate Baggaley

特约撰稿人,科学

Kate Baggaley自2017年以来一直定期为《大众科学》撰稿。她经常报道自然、气候和COVID-19大流行,但也报道了科学的许多其他方面,包括太空、古生物学和健康。她对鸟类、深海生物以及各种美丽的爬行动物情有独钟。


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