动物可以看到我们看不到的颜色——新技术让我们一睹其风采

彩虹对于人类来说和对于人来说是不一样的 蜜蜂 或斑胸草雀。 这是因为这些动物可以看到我们人类看不到的颜色。 现在科学家们开发出了一种 新的视频录制和分析技术 更好地了解世界是如何看待的 其他物种的眼睛。 1 月 23 日发表的一项研究描述了这种准确且相对便宜的方法 公共科学图书馆生物学， 已经为生物学家提供了关于不同物种生活的惊人发现。

人类体内有三种类型的视锥细胞 眼睛。 这三个光感受器通常可以检测红色、绿色和蓝色波长的光，这些光在波长为 380 至 700 纳米的光谱中组合成数百万种不同的颜色，即我们所说的“可见光”。 然而，有些动物可以看到频率更高的光，称为紫外线。 大多数鸟类以及蜜蜂、爬行动物和某些硬骨鱼都具有这种能力。

但很难通过这些动物的眼睛来记录移动的世界。 为了捕捉如此广泛的光线，相机必须牺牲视觉细节。 科学家可以将来自多个针对不同波长或光特性进行调整的相机的高分辨率照片结合起来。 他们还可以使用分光光度法，这是一种依靠专门的实验室设备对单个物体进行多种不同测量的方法。 然而，这两种方法都非常耗时，并且仅适用于在高度受控条件下拍摄的静态图像。 对于研究动物行为的生物学家来说，这些静态照片还不够。 “很多时候，颜色的变化是信号中重要或有趣的部分，”该研究的主要作者、现供职于英国苏塞克斯大学的生物学家维拉·瓦萨斯 (Vera Vasas) 说。

为了在视频中捕捉动物视觉，Vasas 和她的同事开发了一种便携式 3D 打印外壳，其中包含一个分束器，可将光分成紫外线和人类可见光谱。 两个流由两个不同的摄像机捕获。 一种是检测可见波长光的标准相机，另一种是对紫外线敏感的改良相机。 紫外线敏感相机本身无法在一次拍摄中记录其余光谱的详细信息。 但结合在一起，这两个摄像头可以同时记录涵盖广泛光谱的高质量视频。 然后，一组算法将两个视频对齐并生成代表不同动物（例如鸟类或蜜蜂）颜色视图的镜头版本。

由此产生的视频和数据可用于科学研究，例如开发鸟类安全窗户或最大限度减少光污染对昆虫影响的保护工作。 该设置还可以对视频进行假色重建，以近似具有这种紫外线视觉的外观。

英国埃克塞特大学视觉生态学家 Jolyon Troscianko 表示，以这种方式捕捉视频“填补了我们模拟动物视觉能力方面的一个非常重要的空白”，他没有参与这项新研究。 他指出，在自然界中，“许多有趣的事物都会移动”，例如正在进行交配舞蹈或快速防御展示的动物。 到目前为止，研究这些动态行为的研究人员一直停留在人类的角度。

新策略根据分光光度法的黄金标准进行校准和测试，以更少的工作量提供几乎相同水平的精度。 “它的准确度令人震惊，”瓦萨斯说。 她补充道，这项技术已经揭示了自然世界中看不见的现象：例如，通过记录在灯光下旋转的虹彩孔雀羽毛，研究人员发现颜色的变化对孔雀同类来说比对人类来说更加鲜艳。 瓦萨斯和她的同事还捕捉到了黑色燕尾毛毛虫的短暂惊吓表现，并首次发现它的角状防御附肢具有紫外线反射能力。

“这些事情都不是我们事先的假设，”瓦萨斯说。 展望未来，“我认为它将揭示很多我还无法想象的事情。”

乔治梅森大学生物学助理教授、资深研究作者 Daniel Hanley 估计，使用 3D 打印材料和现成的商业部件从头开始复制该系统仅需几千美元。 他说，除了支持视频之外，该团队的系统比其他捕捉紫外线的相机便宜几个数量级。 另外，汉利补充道，这些现有相机的分辨率低于新技术提供的分辨率。

其他研究人员也渴望尝试这种方法。 “我迫不及待地想拿到摄像机，”新加坡国立大学生态学和进化生物学助理教授 Eunice Jingmei Tan 说。 谭研究东南亚森林中蜘蛛和昆虫的颜色显示和信号行为。 目前，她正在努力了解“运动伪装”，即一些节肢动物通过匹配周围环境的颜色和运动来隐藏自己以躲避捕食者的方式。 谭说，如果她能够复制的话，新的设置可能会有很大帮助。

Tan 指出，存在一些限制：相机系统需要手动对焦并且帧速率有限，因此很难跟踪特别快速移动的生物。 汉利补充道，昏暗的照明条件也构成了挑战。 目前的方法并不能捕捉到动物视觉的各个方面。 他说，例如，许多动物看到偏振光或红外光谱中的光，系统需要进行调整才能感知。

尽管如此，研究人员希望这项技术能够提供对动物世界的独特了解。 那里有彩虹般的可能性——现在我们可以更清楚地想象它。