收稿日期:2013-05-07;接受日期:2013-08-26　基金项目:国家自然科学基金(31071938,31260514,　31272328)　;教育部科学技术研究重点项目(212136)　;海南省创新引进集成专项科技合　作项目(KJHZ2013-12)　∗　通信作者　Corresponding　author.　E-mail:　liangwei@hainnu.edu.cn　动物学研究2013,　Dec.　34(6):　564−573　CN　53-1040/Q　ISSN　0254-5853　Zoological　Research　DOI:10.11813/j.issn.0254-5853.2013.6.0564　通过光谱与视觉模型研究动物体色　杨灿朝,　梁伟*　海南师范大学　生命科学学院,热带动植物生态学省部共建教育部重点实验室,　海口　571158　摘要:体色是动物进行种内和种间信息交流的重要性状特征。与人类的三基色视觉系统不同,许多动物都具有四面体颜色系　统,包括人眼无法探测的紫外光区域。动物体色是动物生态学中的一项重要研究内容,以人类主观角度对动物体色进行描述　和分类,可能会导致研究结果的偏差,甚至得出错误结论。该文以赤红山椒鸟(Pericrocotus　flammeus)为实例,通过分段　光谱分析,对动物体色的色调、色度、亮度以及各波段的亮度进行量化;通过构建先进的动物视觉模型以考虑环境光线的影　响和动物视网膜对不同波段光线的敏感度和捕获能力,　同时将颜色斑块直观投射在四面体颜色空间和罗宾逊投影中,　以量化　颜色跨度和空间容量等参数,真正实现从动物的视觉角度分析动物体色。　关键词:光纤光谱仪;赤红山椒鸟;四面体颜色空间;罗宾逊投影;视觉模型;紫外光　中图分类号:Q958.1　文献标志码:A　文章编号:0254-5853-(2013)06-0564-10　Using　spectra　and　visual　modeling　to　study　animal　coloration　Can-Chao　YANG,　Wei　LIANG　*　Ministry　of　Education　Key　Laboratory　for　Tropical　Plant　and　Animal　Ecology,　College　of　Life　Sciences,　Hainan　Normal　University,　Haikou　571158,　China　Abstract:　Animal　coloration　has　many　adaptive　functions　and　plays　an　important　role　in　signal　communication　both　among　intra-　and　interspecies.　For　example,　it　has　been　widely　used　in　mate　choice,　intrasexual　competition,　and　as　aposematic　or　cryptic　coloration　in　predator　avoidance.　Many　colors　and　pigments　also　function　in　microbial　resistance,　structural　support,　photoprotection,　and　thermoregulation.　Differing　from　human　vision,　based　on　RGB　system,　many　other　animals　have　tetrachromatic　vision　system,　which　includes　the　ultraviolet　(UV)　range　that　is　undetectable　by　human　eyes.　Previous　studies　showed　that　ultraviolet　is　important　in　some　species’　social　signaling　and　communication.　Moreover,　cone　inner　segments　of　most　classes　of　vertebrate　contain　an　oil　droplet,　which　acts　as　a　cut-off　filter　absorbing　wavelengths　below　a　critical　value,　and　transmitting　longer　wavelengths.　Animal　and　human　vision　is　significantly　different　in　that　the　classification　of　color　by　human　standards　may　be　a　misleading　for　measuring　animal　coloration.　Here,　we　illuminate　how　to　use　fiber　spectrophotometer　to　quantify　animal　coloration,　and　analyze　it　by　spectra　analysis　and　visual　modeling.　As　an　example,　we　obtained　plumage　reflectance　spectra　from　male　and　female　scarlet　minivets　(Pericrocotus　flammeus).　This　bird　species　is　sexually　dimorphic　that　the　males　have　plumage　color　in　black　and　red,　while　the　females　have　grey　and　yellow　accordingly.　These　plumage　colors　are　typically　generated　from　melanin　and　carotenoid　pigments,　which　have　an　effect　on　antioxidant　activity.　Analysis　of　spectra　segments　provides　hue,　chroma,　brightness　and　relative　brightness　of　each　wave　range.　Visual　modeling　maps　color　patches　on　tetrahedral　color　space　and　Robinson　projection,　meanwhile,　calculates　color　span　and　color　space　volume　which　describe　the　color　contrast　and　color　diversity,　respectively.　In　visual　modeling,　ambient　light　irradiance　and　spectral　sensitivity　of　animal　retinas　are　included,　which　provides　an　objective　evaluation　of　coloration　of　animal　vision.　Keywords:　Fiber　spectrophotometer;　Pericrocotus　flammeus;　Tetrahedral　color　space;　Robinson　projection;　Visual　modeling;　Ultraviolet　体色是动物的一种重要性状特征。其包含的色　素和纳米结构具有很多适应性功能,这主要体现在　动物种内的信号交流,　如配偶选择和同性竞争　(Hill　&　McGraw,　2006;　Protas　&　Patel,　2008;　Safran　&　McGraw,　2004)　,以及种间的信息传递,如警戒色　和隐蔽色(Hill　&　McGraw,　2006;　Protas　&　Patel,　2008;　Slagsvold　et　al,　1995　)　。　在许多啮齿目(Rodentia)动物中,体色往往会与生境颜色相匹　6　期　杨灿朝等:通过光谱与视觉模型研究动物体色　565　配,　以降低被捕食者发现的风险　(Linnen　et　al,　2009;　Nachman　et　al,　2003;　Steiner　et　al,　2009)　。箭毒蛙科　(Dendrobatidae)的两栖类体色鲜艳但含有毒液,　是一种熟知的警戒色,其体色鲜艳程度与毒性相关　(Darst　et　al,　2006)　。体色在鸟类(Aves)中具有重　要适应意义,许多鸟类具有明显的性别二态型,雄　鸟不但具有鲜艳的羽色,还进化出各种炫耀行为,　以向雌鸟充分展示(Hill　&　McGraw,　2006)　。