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Jun. 22 2020

小小蜂鳥能看見人類無法想像的色彩

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  • 一隻雄性寬尾煌蜂鳥在科羅拉多州飛翔──這是色覺實驗的一部份。PHOTOGRAPH BY NOAH WHITEMAN, UNIVERSITY OF CALIFORNIA, BERKELEY

小小蜂鳥能看見彩虹以外的顏色是「我所見識過最令人興奮的事之一!」一名科學家這樣說。

光是一隻棲息在樹枝上的雄性蜂鳥,就能夠以其繽紛絢麗的羽衣令我們著迷。但一份新研究表示,人類很可能錯過了完整的「畫面效果」,因為蜂鳥能看見人類無法偵測到的顏色。

科學家很久以前就略知鳥類擁有比人類更好的色覺。如同多數靈長類動物,人類是三色視覺(trichromatic)動物──也就是說,我們的眼睛擁有三種類型的顏色敏感感受體,或稱為「視錐」(cone):藍色、綠色、和紅色。而鳥類則擁有四種顏色的視錐,也就是牠們是四色視覺(tetrachromatic)動物。

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利用我們的三色視錐,我們能見到彩虹的顏色──紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫(偏藍紫色)──也就是所謂的光譜顏色。我們也能看見一種純粹的非光譜顏色(也就是不在彩虹內的顏色)──偏紅紫色,因為它能同時刺激我們的紅色與藍色視錐。

鳥類的四色視錐理論上能讓牠們分辨色域較廣的顏色,包括紫外線光譜──例如「紫外綠」(UV-green)和「紫外紅」(UV-red)等顏色。但到目前為止,對於鳥類實際能看到的東西,研究人員只做過很少的調查。

↑↑↑↑↑用閃電俠的視野看蜂鳥

瑪莉.斯托達德(Mary Stoddard)是普林斯頓大學的演化生物學家,她和同事利用科羅拉多州洛磯山生物實驗室(Rocky Mountain Biological Laboratory)附近的野生寬尾煌蜂鳥(broad-tailed hummingbirds)進行了一系列的田野實驗,結過顯示這些鳥兒能夠分辨光譜顏色的餵鳥器和非光譜顏色的餵鳥器。

「親眼看到牠們在我眼前有這樣的行為,是我見識過最令人興奮的事。」斯托達德說。斯托達德的論文於本週發表於《美國國家科學院學報 》(PNAS)。

這份研究是「一大邁進」,也是當前關於鳥類辨色能力最深入的研究,特雷佛.普萊斯(Trevor Price)說。普萊斯是芝加哥大學的演化生物學家,並沒有參與這項研究。

「關於動物的色覺,我們真的只剛開始了解皮毛。」他說。

「驚人且大膽」

為了這項研究,斯托達德和她的團隊在實驗室附近架了幾個配有LED燈的筒狀鳥類餵食器。他們將餵食器旁的 LED 裝置做設定,依照餵食器裡裝的是少量的糖水還是白開水,讓餵食器表面呈現兩種不同的顏色。

「在野外做實驗非常重要,」斯托達德說:「這樣我們才能真正了解這些鳥兒對於這個世界的感覺經驗。」

愛吃花蜜的蜂鳥很快就學會將特定顏色與有獎勵性質的甜美糖水做連結,並把另種一顏色與沒有獎勵性質的白開水做連結。

從 2016 年到 2018 年,經過了三個田野季節,科學家們執行了 19 次實驗,並統計到大約 6000 次蜂鳥的來訪。藉由追蹤鳥兒對餵食器的造訪,科學家能夠展示寬尾煌蜂鳥始終如一地選擇擁有甜味的餵食器,無論那些餵食器是非光譜或光譜顏色。

「即使那些顏色對我們來說看起來都一樣時──例如,當鳥兒必須在紫外綠色和一般綠色的餵食器之間做選擇時,牠們能看出差異,」斯托達德說。

「這是一個驚人且大膽的實驗方式,」凱倫.卡爾頓(Karen Carleton)透過電子郵件說。卡爾頓是馬里蘭大學大學公園市分校的一名演化生物學家。研究顯示,「透過蜂鳥的眼睛,這個世界看起來可能和我們所看到的完全不同。」

在活潑色彩中

色覺能幫助動物選擇牠們的食物和交配對象,以及躲避掠食者。例如,蜜蜂可以看到黃色花朵中、將牠們指引至花蜜處的紫外線靶心圖案。而當我們看著同一朵花時,我們所看到的就只是一朵黃色的花。

為了確定為什麼蜂鳥能看見如此多種的顏色,斯托達德和她的科學家同事們分析了各種鳥類羽毛顏色和植物顏色的現存數據。他們發現有30%的羽毛顏色和35%的植物顏色對蜂鳥來說都是非光譜色──這些都是「人類無法想像」的顏色,斯托達德說。這樣的能力或許能幫助這些蜂鳥找出各種不同的產蜜植物。

斯托達德和她的團隊相信他們的研究結果適用於所有在白天活躍的四色視覺鳥類以及幾種魚類、爬行動物和無脊椎動物。而這種較高等級的鑑別力,也可能曾是恐龍的一項特質──有人認為恐龍擁有誇耀的彩色羽毛。

哺乳類在演化上有很長一段時間是不太需看見白天繽紛世界的夜行性動物,因此許多動物,像是你的狗和貓往往只擁有雙色視覺,也就是擁有藍色和綠色的視錐。人類會演化出第三種視錐(紅),可能是因為早期靈長類動物發展出了對熟成果實的胃口。

「如果我們想要有朝一日了解自然界中的色彩多樣性,我們就必須了解各個物種在感知顏色的能力上有何不同,」普萊斯補充道,「而這項研究為我們指出了一個方向。」

 

延伸閱讀:科學家解祕 : 蜂鳥如何嚐到甜味 / 封印琥珀中的遠古鳥類有著古怪的長腳趾

JUL. 2020

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