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　　為實(shí)現(xiàn)傳粉、繁殖，植物進(jìn)化出各種色彩的花來吸引傳粉者，自然界紅色花的“色號(hào)”之多堪比口紅。近日中科院昆明植物研究所通過定量的色彩研究發(fā)現(xiàn)，自然界紅花的“色號(hào)”表現(xiàn)出一定的生態(tài)和地理規(guī)律。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于《植物學(xué)年報(bào)》。

　　論文通訊作者、中科院昆明植物研究所副研究員牛洋表示，對于傳粉而言，有意義的往往并不是花的顏色本身，而是它與背景的反差是否醒目。研究發(fā)現(xiàn)，鳥媒花的“紅色” 既能夠有效地將信息傳遞給合適的傳粉者，又能夠回避低效訪問者及取食者。

　　不同的紅花“色號(hào)” 

　　很早之前，有人發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的自然現(xiàn)象，鳥媒花多為紅色，而紅色的花也多為鳥媒花。目前，主要有兩種假說解釋紅色在鳥媒花中的作用：吸引鳥類和回避蜂類。

　　牛洋表示，吸引假說認(rèn)為紅色在鳥類看來更加醒目，可以更好地吸引鳥類傳粉者。而對鳥媒花而言，蜂類的傳粉效率通常很低，而且蜂類的盜蜜、盜粉行為會(huì)降低植物的繁殖成效，所以回避假說認(rèn)為紅色是為了回避蜂類。

　　其實(shí)從視覺的角度分析，這兩種假說都合理。鳥類為四色色覺動(dòng)物，除紫外光/藍(lán)紫光、藍(lán)光和綠光受體外，還具備紅光受體，這讓它們能輕松地找到紅色目標(biāo)。而蜂類為三色色覺動(dòng)物，僅有紫外光、藍(lán)光和綠光受體，缺乏對紅光敏感的受體，因此處理紅色信號(hào)的能力較差。特別是在自然環(huán)境中，蜂類要從綠葉背景中找出紅色目標(biāo)很困難。

　　事實(shí)上，紅色花包含著豐富的“色號(hào)”，其中一些人類無法用肉眼區(qū)分。論文第一作者、中科院昆明植物所博士生陳哲告訴記者，這些紅花大概可以分為兩類，一類是“純紅色”，反射僅出現(xiàn)在長波段；另一類可稱為“非純紅色”，除長波反射外，還在短波段有一個(gè)較弱的副反射峰。這些短波反射可能會(huì)刺激到蜂類的紫外光、藍(lán)光受體，幫助它們找到這些“紅色”目標(biāo)。雖然這些目標(biāo)被稱之為“紅色”，但在蜂和鳥等對紫外敏感的動(dòng)物眼中，這類色彩其實(shí)已經(jīng)不是“紅色”了。

　　“并非所有紅花都由鳥類傳粉，也有蝴蝶、甲蟲甚至蜂類傳粉的紅色花，這些類群的花色特征可以為理解紅花的進(jìn)化提供線索?！标愓苷f。

　　自然界中蜂媒的紅花非常少見，研究人員推測，為了便于讓蜂類傳粉者定位，這些蜂媒紅花的副反射峰會(huì)更顯著，而鳥媒紅花則不一定具有此類特征，這也恰恰能夠證實(shí)蜂媒和鳥媒紅花的“色號(hào)”可能存在差異。

　　此外，牛洋等人還發(fā)現(xiàn)新、舊世界傳粉鳥類的色覺系統(tǒng)是具有差異的，舊世界（亞、非、歐及澳洲）的主要傳粉鳥類太陽鳥比新世界（美洲）的主要傳粉鳥類蜂鳥對紫外光更敏感。他們推測，這有可能導(dǎo)致新、舊世界鳥媒紅色花的“色號(hào)”發(fā)生分化。

　　“一箭雙雕”的紅色 

　　為了評估蜂類和鳥類對花色的感知情況，科研人員在野外、植物園及數(shù)據(jù)庫中收集了130余種來自全球各地的紅色花，測量了它們的反射光譜，確定了其傳粉系統(tǒng)，并應(yīng)用動(dòng)物的色覺模型來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

　　研究結(jié)果表明，在眾多顏色的花中，紅花在鳥類看來與綠葉背景反差極大，尤為醒目；相反，在蜂類看來，紅花和綠葉背景的反差很小，最不醒目，需要耗費(fèi)更多精力和時(shí)間才能找到目標(biāo)。

　　牛洋說：“這一結(jié)果證明紅色的鳥媒花的確實(shí)現(xiàn)了既吸引鳥類，又回避蜂類的效果。事實(shí)上，自然界中的蜂媒紅花很稀少，盡管我們特別關(guān)注蜂媒的紅色花，但也僅收集到10種，且?guī)缀跛械姆涿郊t花都存在較強(qiáng)的副反射峰，而鳥媒紅花中的平均副反射峰則較弱。”

　　在合并考慮其他甲蟲和蝶媒紅花情況的基礎(chǔ)上，他們推測，如果蜂類傳粉者沒有紅色受體，則由其傳粉的紅色花傾向于具有較強(qiáng)的副反射峰；如果鳥類、某些甲蟲傳粉者本身有紅色受體，則傾向于具有較弱的副反射峰或無副反射峰。

　　同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)亞洲和非洲的紅花出現(xiàn)副反射峰的比例比美洲更高。模型顯示，紅色花中的副反射峰能顯著增強(qiáng)其在蜂類眼中的醒目程度、降低其在鳥類眼中的醒目程度。這也進(jìn)一步說明，如果鳥媒紅色花在進(jìn)化過程中丟失了副反射峰，它在吸引鳥類和回避蜂兩方面都會(huì)更有效，這是一種更為特化的鳥媒花色彩。

　　“這也就是說，以‘純紅色’為主導(dǎo)的新世界鳥媒花在色彩上更特化，不僅在新世界鳥類眼中更加醒目，在舊世界鳥類看來亦是如此。對鳥媒紅花而言，它們很可能向著削弱副反射峰的方向進(jìn)化，這一精細(xì)的色調(diào)進(jìn)化轉(zhuǎn)變在回避蜂方面的效果明顯大于吸引鳥。”陳哲表示。

　　用“防曬霜”驗(yàn)證功能 

　　研究者通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了紅花中副反射峰的存在能夠令其在蜂類眼中更醒目，相關(guān)結(jié)果以封面文章形式發(fā)表在《植物生態(tài)學(xué)雜志》

　　滇西北地區(qū)分布的密花滇紫草由熊蜂傳粉，是一類很少見的蜂媒紅花。光譜測量表明，這種紅色在紫外波段有明顯的副反射峰。為了檢驗(yàn)副反射峰是否會(huì)增加此類紅花對蜂類的吸引力，研究者設(shè)計(jì)了一個(gè)表型操控實(shí)驗(yàn)。

　　這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)要求在消除紅花的副反射峰的同時(shí)，保持其可見光部分的反射基本不變。為此，他們給一組花涂上了由防曬物質(zhì)和蘆薈油基質(zhì)特別調(diào)配的“防曬霜”，消除紫外反射；為保證花朵的質(zhì)地和氣味一致，對照組僅涂抹沒有防曬效果的蘆薈油基質(zhì)，保留了紫外反射。野外實(shí)驗(yàn)表明，熊蜂明顯偏愛保留了紫外反射的這組紅花。

　　由于自然環(huán)境中的熊蜂已經(jīng)具備經(jīng)驗(yàn)，這種偏愛也可能是它們已經(jīng)習(xí)慣訪問這類花的結(jié)果，而并非這種顏色本身具有某種天然優(yōu)勢。為排除這種影響，研究者用從未出巢的熊蜂在植物園繼續(xù)開展行為實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，這些“初出茅廬”的熊蜂也強(qiáng)烈偏好帶有紫外反射的紅色目標(biāo)。

　　“這一結(jié)果不難理解，在蜂類眼中，紅色花的副峰能夠有效增加其與綠葉背景彩調(diào)反差，更有吸引力?！迸Ｑ笳f。

　　論文鏈接：

　　https://academic.oup.com/aob/article/doi/10.1093/aob/mcaa103/5849418 

　　https://academic.oup.com/jpe/article/13/3/354/5843813 

　?。茖W(xué)網(wǎng) 2020年7月3日）

　　來源：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2020/7/442284.shtm?bsh_bid=5524478718