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漫游植物色彩的“海洋”

话不多说_有话想说

2017/01/04

漫游植物色彩的“海洋” （Ocean Optics USB2000 光谱仪反射测量应用）
牛洋
人类是“视觉动物”，而色彩无疑是视觉感知中的要素。然而，当人们感动于生物丰富绚丽的色彩时，您是否曾想过它们存在的意义是什么？生物的色彩当然不是为了取悦人类而存在，人类与许多其他动物眼睛生理属性的天然差异导致了我们和它们看到的色彩大相径庭。海洋光学的便携式光谱仪让我们有可能从动物的视角感受色彩，并揭示生物色彩进化的秘密。

伪装色彩能够使弱小的生物躲避敌害，这一现象在动物界屡见不鲜。因此，一些学者推测植物也同样有可能利用伪装来躲避食草动物的蹂躏。要严格地检验这个假说，我们当然不能以人类的视觉感受去评价某种特定的色彩是否具有“伪装”的效果，而是需要从取食动物的色彩感受出发进行评估。
我国西南极高山地的高山流石滩环境里生长着一类奇特的植物，它们的色彩与周遭的岩石背景非常相似，若不开花，即使视觉敏锐的人类也很难从乱石堆中找出它们。这些紫堇属植物是一类高山蝶类的寄主：蝴蝶依靠视觉将卵产在紫堇附近，而后幼虫以这些植物为食。这些蝴蝶幼虫的胃口很大，寄主植物常常被啃的体无完肤。我和同事们需要首先确认，在这些蝴蝶看来，紫堇的叶色是否真的和岩石难以区分。
为此，我们使用了海洋光学USB2000+便携式光谱仪配合DH-2000紫外-可见光源测得了叶片和岩石的反射光谱数据，它们反映了自然的真实色彩。USB2000+非常轻巧便携；而光源DH-2000的输出功率大而稳定，使得测量所需的时间极大缩短。虽然DH2000需要使用交流电，但为了获得稳定的输出结果，这点牺牲还是值得的。不过，若需要在电压极不稳定的边远乡村使用，还是建议配合稳压器使用。值得一提的是，这套设备即使在我们工作的高海拔地区（3000-4000m）仍保持稳定运行。测量中用到的附件包括WS-1标准反射白板、紫外-可见光线以及探头支架。这些附件帮助我们准确地获得参比和进行标准化测量。其中探头支架的作用是固定探头位置，该位置（探头到物体表面的角度和距离）将影响反射率的测量，进而影响测得色彩的明度。
由于该类蝴蝶的光谱感受范围在300-700nm，我们截取了这一段光谱数据，将其代入蝶类的四色色彩感受模型当中。这个模型构建了一个四面体空间，每一条光谱数据都被转化为该空间中的一个点，点与点之间的距离即表示了色彩之间的差异程度。最终，我们发现在这些蝴蝶看来，紫堇叶片与岩石之间的色彩差异非常小，几乎接近它们对色彩分辨的理论极限，这意味着植物具有很好的伪装。

这套设备还被我们用于研究植物花色的进化，原材料依然是反射光谱数据，只是具体的色觉模型换成包括蜜蜂和鸟类在内的各种传粉动物。海洋光学的便携式光谱仪、光源以及附件设备为色彩研究提供了关键的反射光谱数据，这些数据与动物的色觉模型结合为研究者揭示生物色彩的进化提供了重要帮助。

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tutm

第1楼2017/01/05

写的不错，既拓展了仪器的应用，也做了仪器的宣传。
你说的植物应该是下图中圈出的吧

0

double_sug

第2楼2018/12/27

无论是动物还是植物的色彩都充满了无穷的奥妙。在光谱检测研究之余，是否有兴趣将这些变化万千的绚丽宝藏收入囊中呢？拍照，复印或印刷是不二选择。后者是以纸质或纺织等承印物为载体，通过电子手段将景像转化成像素，然后通过加网再转化成图像。这个过程中色彩管理是重中之重，可以保证图像从输入、显示、输出各个环节都达到一致性显示，从而达到再现色彩奥妙的目的。也算是一种辅助研究途径。

0

四季樱花

第3楼2019/07/20

大自然的神奇

0

jing1tao

第4楼2020/10/27

海洋是无穷无尽的知识来源

0

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