人類的視網膜中有三個色錐：只對紅色、綠色和藍色光線敏感，而鳥類還具有第四個色錐：可以檢測紫外線。由普林斯頓大學領導的一個研究團隊訓練野外蜂鳥進行了一系列實驗，結果表明這些小鳥還看到了紫外線+綠色和紫外線+紅色等組合顏色。
蜂鳥，英文：Hummingbird，體型小，能夠以快速拍打翅膀（每秒約70次）的方式而懸停在空中，也是唯一可以向後飛的鳥。為了尋找食物，使伴侶目眩神迷，逃避捕食者並穿越各種地形，鳥類依靠其出色的色彩視野。
領導該研究的普林斯頓大學生態與進化生物學系教授、瑪麗·斯託達德說：「與鳥類和許多其他動物相比，人類是色盲。」為了調查鳥類如何感知多彩的世界，研究團隊建立了一個新的野外系統，用於在自然環境中探索鳥類的色彩視覺。研究人員在科羅拉多州哥特市的落基山生物實驗室訓練了野生寬尾蜂鳥（Selasphorus platycercus）參與彩色視覺實驗。
斯託達德說：「大多數關於鳥類的知覺實驗都是在實驗室中進行的，但是我們不想遺漏鳥類在野外日常生活中如何真正地使用色彩視覺的。」 「蜂鳥非常適合研究野外的色覺，它們可以在不需任何培訓的情況下迅速學習顏色關聯。」
研究團隊對「非光譜」顏色組合特別感興趣，這些組合涉及來自色譜的廣泛分離部分的色相，而不是相鄰顏色的混合色。對於人類來說，紫色是非光譜顏色最清楚的例子。但鳥類還可以看到其它紫色：紫外線+紅色、紫外線+綠色、紫外線+黃色和紫外線+紫色等。
研究團隊設計了一系列實驗，以測試蜂鳥是否可以看到這些非光譜色。每年夏天進行戶外實驗三年。首先，他們製造了一對定製的「鳥瞰」 LED燈管，這些LED燈管被編程為顯示各種顏色，包括非光譜色，例如紫外線+綠色。接下來，他們在高山草甸上進行了實驗，這些草甸經常被當地的寬尾蜂鳥訪問，這些蜂鳥在高海拔地區繁殖。
每天早晨，研究人員在拂曉前起床，並設置了兩個餵食器：一個餵食器中裝有寬尾蜂鳥喜愛的糖水，而另一個餵食了普通水。他們在每個餵食旁邊放置了一個LED管。糖水旁邊的管發出一種顏色，而白水旁邊的管發出不同的顏色。研究人員定期交換獎勵和不獎勵試管的位置，因此鳥類不能簡單地使用位置來確定所喜愛的甜食。
他們還進行了控制實驗，以確保這些小鳥沒有使用氣味或其他無意的提示來尋找獎勵。在幾個小時的過程中，野生蜂鳥學會了參觀令人愉悅的顏色。使用此設置，研究人員在一系列19個實驗中記錄了6,000次進料器訪問。
實驗表明，蜂鳥可以看到多種非光譜色，包括紫色、紫外線+綠色、紫外線+紅色和紫外線+黃色。例如，蜂鳥很容易將紫外線+綠與純紫外線或純綠色區分開來。
研究人員說：「看起來真是太棒了，」「紫外線+綠光和綠光我們看上去相同，但蜂鳥一直正確選擇與糖水相關的紫外線+綠光。我們的實驗使我們得以窺視蜂鳥的世界，」 「蜂鳥顯示他們可以看到我們看不到的顏色。」
研究團隊分析了3,315種羽毛和植物色的資料庫。他們發現鳥類可能會將其中許多顏色視為非光譜色，而人類則不會。也就是說，研究人員強調非光譜色相對於其他顏色可能不是特別特殊。鳥類可以使用的多種非光譜色是其古老的四色錐視覺系統的結果。
斯託達德說：「四色性（具有四種色錐類型）在早期的脊椎動物中發展了。」 「這種色彩視覺系統是鳥類、許多魚類和爬行動物的常態，幾乎肯定存在於恐龍中。我們認為感知許多非光譜色彩的能力不僅是蜂鳥的壯舉，而且是動物色彩視覺的廣泛特徵。」
該研究結果發表在今天的《美國國家科學院院刊》上。
參考："Wild hummingbirds discriminate nonspectral colors," PNAS (2020).