《科学画报》
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动物眼中的色彩
2021-06-02 13:34:00大千世界，色彩缤纷。我们看到的所有颜色都是由红色、绿色、蓝色叠加而成的，因为我们的眼睛里有3种负责识别颜色的感光细胞，分别接收红光、绿光和蓝光。
其他动物也能辨别颜色吗?当然可以，只要它拥有足够种类的感光细胞。
如何判断动物有色觉
所谓颜色，其实是光的一种属性。光有不同波长，因而呈现出不同的颜色。可见光的波长由长到短，分别呈现赤橙黄绿蓝靛紫7种颜色。
我们能看见颜色，是因为眼睛接收到了相应波长的光。我们眼睛里有感光细胞，分为视锥细胞和视杆细胞，虽然都能“感光”，但各有各的职责。视杆细胞擅长捕捉微光，我们在漆黑的夜晚还能看见物体，就要归功于视杆细胞。不过，视杆细胞不能识别颜色，这就是为什么夜晚看到的世界是黑白的。识别颜色靠的是视锥细胞，但它必须在亮堂的地方才能发挥作用。
我们人类拥有3种视锥细胞，分别接收红光(波长564纳米)、绿光(波长534纳米)和蓝光(波长420纳米)，然后将色彩信息传达给大脑。但这并不意味着每一种视锥细胞只能接收这一波长的光，只是各有所长而已。比如，负责接收蓝光的视锥细胞也能接收绿光，只是接收效果弱一些罢了，如果向它照射一束强烈的绿光和一束微弱的蓝光，它得到的信息是一样的，并不能区分强烈的绿光和微弱的蓝光。这就是说，仅有一种视锥细胞是不能识别颜色的。要想看见颜色，大脑需要对比两种以上视锥细胞传来的信息。所以，眼睛里至少要有2种不同的感光细胞。
这就是我们人类识别颜色的原理。其他动物有没有识别颜色的能力呢?我们当然没办法直接去问它们，不过，科学家可以通过检测感光细胞的种类，来判断它们能不能识别颜色：如果一种动物拥有两种以上的感光细胞，那么它就具有辨别颜色的能力，也就是色觉。
动物色觉大比拼
蜜蜂有3种感光细胞，跟人类一样，也拥有三色视觉，但它们接收的是紫外光、蓝光和绿光。可见，蜜蜂并不会对红花另眼相看，因为它们没有对应红光波长的感光细胞，根本看不清楚红色。好在，许多红花的花瓣也发射紫外光，所以蜜蜂能循着紫外光找到这些花朵，为它们传粉。
许多鸟类有4种感光细胞，除了红光、绿光、蓝光，还能接收紫外光。它们可以看到从紫外光到红光的多彩世界，还可以辨别颜色之间的细微差别。
拥有复杂色觉的动物，还有蝴蝶。科学家推测，它们的色觉系统由蜜蜂的三色视觉演化而来，只是经历了数百万年的洗礼，变得比蜜蜂复杂多了。例如，柑橘凤蝶有6种感光细胞，其中有5种分别用来检测紫外光、紫光、蓝光、绿光、红光，另有1种不针对特定波长，而对很长范围的波段都有响应。最近，科学家发现一种青带凤蝶居然拥有至少15种感光细胞，这是目前昆虫界的最高纪录。
有些蝴蝶的感光细胞还会因性别而不同，这种现象称为“两性异形”。菜粉蝶是一种小小的白色蝴蝶，雌性具有感知紫色的感光细胞，而雄性却没有，取而代之的是接收蓝光的感光细胞。而斑缘豆粉蝶的两性异形现象体现在红色感光细胞：雌性有3种感光细胞用来感知红色的细微差别，而雄性只有1种。
多多益善吗
你可能会问：蝴蝶拥有这么多种感光细胞，是不是色觉更好呢?
对我们人类来说，拥有的感光细胞种类越多，对颜色的感知确实更为敏锐。正常情况下，人类拥有3种视锥细胞;如果只有2种，就会出现辨别颜色的障碍——比如我们所说的“红绿色盲”;而如果拥有4种，就成为“四色视者”，能分辨1亿种颜色，远超正常人的100万种。
不过，在动物世界里，就不一定多多益善了。目前发现的感光细胞种类最多的动物，是一种居住在暗礁里的虾蛄，它有16种感光细胞。我们可能会猜测，有这么多感光细胞，眼中的世界一定格外异彩纷呈吧?事实并非如此，它们的色觉非常差。人类仅凭3种视锥细胞，就可以区分波长相差1纳米的光的颜色，而这种皮皮虾坐拥16种感光细胞，却只能分辨到15纳米。看起来，问题出在大脑上。为了生存，它们的大脑选择了“短平快”的色彩处理方式，可惜快则快矣，准确性就惨不忍睹了。
说回蝴蝶。柑橘凤蝶有至少6种感光细胞，那么，这些感光细胞都派上用场了吗?并没有。它们主要还是依靠接收紫外光、蓝光、绿光、红光的4种感光细胞，仍然是四色视觉，跟鸟类差不多;剩余的两种并没有用于识别颜色，而是承担了其他视觉功能。也许，它们的分工跟人类差不多，前四种相当于我们的视锥细胞，后两种相当于我们的视杆细胞。
那么，拥有15种感光细胞的青带凤蝶是蝴蝶中的色觉冠军吗?目前还没有结论。不过，参照它的近亲——柑橘凤蝶，这15种感光细胞里，很可能也只有4种是识别颜色的，剩余的11种，或许用来检测特殊的信号，比如空中快速飞过的物体，或者天敌身上发出的特定波长的光。
用动物的视角看世界
我们不是蜜蜂也不是蝴蝶，不可能真正像它们那样去看世界。那么，为什么还要研究其他动物的色觉呢?
首先，这可以帮助我们完成一些新型发明，比如不需要遥控器的无人机。蝴蝶等昆虫通过感知光线来完成飞行、觅食、躲避天敌等一系列动作，如果我们也让无人机用“眼睛”(可以由摄像机充当)来自动导航，无须遥控，该有多酷!
另一个潜在的应用领域是农业。如今，大量杀虫剂的使用带来了严重的环境污染，而且使害虫产生了抗药性。不如试着用光来驱赶害虫吧!前提是，我们必须知道那些害虫的眼睛是怎么工作的。
文/四月
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