出色的色觉是鸟类赖以生存的“法宝”。
不论是获得食物、吸引配偶、避开捕食者，还是在复杂的地形中导航，鸟类都要依靠它们出色的色觉。
“与鸟类和其它动物相比，人类几乎是‘色盲’。”美国普林斯顿大学生态和进化生物学助理教授Mary Caswell Stoddard说。人类的眼睛中有三种视锥细胞，分别对红、绿、蓝光敏感，而鸟类的视锥细胞有四种，其中一个对紫外线敏感。“这不仅让鸟类的色觉范围扩大到了紫外线，还帮助它们能够感知紫外线+绿色以及紫外线+红色这样的组合颜色。不过，对鸟类的这种能力进行测试是很难的。”
为了研究鸟类对多彩世界的感知，Stoddard等建立了一个新的野外系统。他们在科罗拉多州哥特市的落基山生物实验室（RMBL）训练了野生宽尾煌蜂鸟（Selasphorus platycercus），并让它们参与了一系列色觉实验。
“大多数针对鸟类知觉的实验是在实验室内开展的，因此很可能错过真正的色觉使用线索。”Stoddard说，“这些蜂鸟已经进化到可以根据花朵的颜色，推测其中是否有可口的花蜜。因此，它们几乎可以不经过训练就快速地学会颜色联想。”
Stoddard的研究团队对“非光谱”颜色组合尤其感兴趣。这些颜色组合往往包含了一些在光谱上相距甚远的色调。
对人类来说，紫色是最明显的非光谱色。严格来说，紫色并不在彩虹色中：当蓝色（短波）和红色（长波）视锥受到刺激时，紫色就会出现。这就是说，人类只能看到一种非光谱颜色——紫色，而鸟类理论上可以看到五种非光谱色：紫色、紫外线+红色、紫外线+绿色、紫外线+黄色和紫外线+紫色。
研究人员设计了一系列实验来验证蜂鸟是否可以看到以上非光谱色。连续三年，每年的夏天他们都会在野生宽尾煌蜂鸟经常光顾的高山草甸进行野外实验。此外，他们还制作了一对定制的“鸟类视觉”LED管。它可以显示多种颜色，包括紫外线+绿色这样的非光谱色。
每天早晨，研究人员会在黎明前起床，支起两个喂食器，一个装有糖水，另一个中则是白开水。每个喂食器旁都安装了LED管，分别发出不同的颜色。研究人员会定期调换有奖励和无奖励的LED管的位置，这样鸟儿就不能简单地利用位置来确定糖水的位置。
经过几个小时的训练，野生蜂鸟学会了选择代表着奖励的颜色。通过这种设置，研究人员在19个实验中进行了6000多次记录。
这项研究表明，蜂鸟可以看到多种非光谱色，包括紫色，紫外线+绿色，紫外线+红色和紫外线+黄色。例如，蜂鸟可以很容易地区分紫外线+绿色和纯紫外线或纯绿色，它们还能区分两种不同的紫外线+红色——一种更红，一种更浅。
“这真是太棒了。”论文合著者、英属哥伦比亚大学博士生Harold Eyster说，“在我们看来，紫外线+绿光和绿光一模一样，但蜂鸟一直正确地选择了与糖水相关的紫外线+绿色。我们利用实验窥见了蜂鸟眼中的世界。”
虽然蜂鸟可以看到非光谱色，但要想了解这些颜色对鸟类来说是如何呈现的却很困难。“我们不可能真正知道鸟类是如何感知这些颜色的。紫外线+红色是两种颜色的混合，还是一种全新的颜色？对此，我们只能推测。”普林斯顿大学的博士后研究助理Ben Hogan说。
最后，研究小组分析了包含3315种羽毛和植物颜色的数据集。他们发现，鸟类很可能将这些颜色视为非光谱色，而人类则不然。也就是说，与其他颜色相比，非光谱色可能没有什么特别之处。鸟类可以获得的各种各样的非光谱色是其古老的四色锥视觉系统的结果。
“四色视觉是从早期脊椎动物中进化而来的。”Stoddard说，“这种色觉系统在鸟类、鱼类和爬行动物中很常见，而且很可能也存在于恐龙身上。我们认为，感知多种非光谱色的能力不仅是蜂鸟的专长，而是动物色觉的普遍特征。”
原创编译：Max 审稿：西莫 责编：雷鑫宇
期刊来源：《美国国家科学院院刊》
期刊编号： 0027-8424
https://phys.org/news/2020-06-spectacular-bird-eye-view-hummingbirds-diverse.html
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