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Day: December 12, 2023

陈哲：红色花和红色果的色彩差异

陈哲：红色花和红色果的色彩差异

来自中国科学院昆明植物研究所植物多样性与生物地理学重点实验室的博士后陈哲分享了其最近发表的论文，题为《在鸟类眼中红色果实的色彩多样性低于红色花朵》。他探讨了红色花和红色果之间色彩差异的格局和潜在机制，并分享了他个人的经历以及走上生态学研究之路的历程。 关于论文 色彩在植物与动物间的各种相互作用中扮演着关键角色。花和果都利用色彩来吸引传粉者和传播者，同时避开可能的威胁，如啃食者。尽管传粉和种子散播是连续的生态过程，具有相关性和相似性，但对花和果特征的比较分析却较少。该论文的主要目标是比较花（用于传粉）和果（用于种子传播）之间的色彩策略。 事实上，花和果的色彩受到各种相互交织的生物和非生物因素的影响，比较分析起来相当复杂。为应对这种局面，我们仅关注与鸟类相互作用的红色花和红色果。这个研究系统特意排除了不同色调之间的色彩差异，以及不同相互作用动物之间色觉特性的差异。我们基于反射光谱和动物的色彩视觉模型比较分析了红色花和果的色彩特性。此外，还进用鸽子进行了受控实验，以研究红色的生态功能。 关于研究 此项研究加深了我们对植物色彩进化和动植物互作的理解。结果表明，与红色果相比，红色的色彩多样性方面表现出更高的多样性，特别表现在短波段反射方面。此外，我们的研究还揭示了鸟类对在短波段反射有差异的两种红色无明显偏好，尽管它们能够区分这两种红色（人类无法区分）。该研究暗示进化历史对花和果色彩影响深远，值得在未来的研究中多加关注。 鸟媒红色花比鸟播红色果具有更高的色彩多样性。鸟媒花的进化历史更加复杂，可能是由具有各种花色的虫媒花（经常是蜂媒花）进化而来。图中四面体为鸟类色觉空间，其中的点分别代表花（红色）和果（青色）的色彩在鸟类眼中的状态。柱状图展示花和果在鸟类色觉空间中所占据的体积（基于1000次抽样）（图片来源：牛洋) 我们研究中碰到的一个重大挑战是如何引导鸽子做出选择。起初，两个目标隔开一段距离并排放置，但无论目标本身的特征如何，鸽子总是表现出对方位本身的偏好。它们总是不假思索地先接近左边的目标，然后再移到右边；或者反过来。尽管我们进行了许多调整，如改变实验场地的布局，改变选项之间的距离，并在实验前禁食等，但鸽子就是不做选择。这一阶段艰苦而漫长，始终没有明显进展。有一天我突然意识到，鸽子观察环境的方式或许和人类或某些昆虫不同，它们的眼睛朝向两侧而非前方。于是我修改了实验设置，将两个目标摆放成Y形，使得它们位于不同的侧向。这个调整取得了成功！这一次，鸽子在两个目标前犹豫了，左右转动头部进行观察，然后才做出选择。这是个令人兴奋的时刻，我成功解决了这个困难。 行为实验研究鸽子对两种不同红色的偏好（图片来源：陈哲） 关于作者 陈哲：我于2014年开始了我的植物色彩研究，那时我还是一名硕士研究生。我的课题是红色花的色彩进化，这让我在植物与动物交流、动物色彩感知和动物色觉模型上有了很好的训练。2017年开始博士，研究来江藤属（列当科）的花特征进化。这让我对系统发育和生物地理有了更深入的认识，也具有了更广阔的进化历史的视角。2020年，我开始了这项关于红色花和红色果的比较研究，将生态学和进化历史融合在了一起。我一直对研究植物色彩抱有浓厚兴趣，这是一个理解自然的过程，能够揭示植物的‘智慧’，并解密植物与动物之间的互动。此外，进行生态研究也使我有机会见到多样的植物和令人叹为观止的风景，这让我感到宁静。 陈哲在中国云南横断山开展野外工作（图片来源：张秋玉） 点击这里阅读原文