光纤光谱仪在动物学研究中的应用

如何定量化研究动物的颜色是动物学研究的一项重要内容。许多动物的视觉范围比人类宽,但以往都以人类主观对颜色进行分类,并没有很好地对其进行量化。光纤光谱仪能够精细量化动物的颜色,包括人眼无法探测的紫外光（UV）部分。介绍了光纤光谱仪的组成和工作原理,概述了光谱仪在动物学研究中的应用。利用光谱仪对动物颜色的定量化分析,可为动物学研究提供更客观和科学的数据。     

龟鳖动物体色研究进展

体色是动物重要的形态特征,具有信息传递、体温调节和反捕食等功能。动物体色的研究近2个世纪,已在进化和适应方面取得了较大突破,开拓了行为生态学研究的新方向,极大地促进了应用心理学、计算机科学和军事等应用学科的发展。在目前已知的356种龟鳖动物中,体色多样,但由于其特殊的甲壳结构,龟鳖动物体色研究起步较晚,各种体色的生态适应意义尚不清楚。自20世纪50年代以来,在龟鳖动物体色的形成和调节、信息传递以及伪装策略等方面研究有所突破。这些研究表明,龟鳖动物在激素的调节下,色素发生变化导致体色改变;水生龟鳖动物受环境颜色影响较大,陆生龟鳖动物体色受环境颜色影响较小;部分物种的体色存在两性异形,雄龟通过向雌龟展示身上的色斑来求偶;背景匹配、混隐色和乔装3种伪装策略的研究证明龟鳖动物体色能够提供反捕食优势;深色的龟鳖动物在体温调节和种内竞争中都比浅色个体更有优势。目前,龟鳖动物图案的形成、腹甲颜色和特殊体色的功能适应等研究进展较慢,而且尚无相关的研究检验龟鳖动物的体色是否符合葛洛格定律,未来开展这些方面的研究可以促进理解龟鳖动物体色的生态适应和进化。     

黑色素及其相关基因的研究进展

黑色素对动物体色的形成起重要的作用。对黑色素的本质、功能以及生成机理做了全面的总结,并归纳了一些影响动物皮肤颜色和毛色的主要基因及其研究现状。     

浅析养殖鱼类体色的改善

鱼类在不同的生态及生理条件下会呈现不同的颜色,并且在自然界中会呈现自己特定的体色。近年来,鱼体体色变化也逐步引起重视,研究也逐渐开展,成为水产动物营养研究领域的重点。     

视觉通道中颜色与形状特征的识别

本文利用计算机设计新的心理物理实验,研究人类视觉系统的颜色、形状通道和对颜色的识别反应,证实视觉系统的颜色通道和形状通道是独立并行的.对颜色反应还进行视觉诱发电位测试,结果与心理物理实验基本一致.最后,提出颜色通道与形状通道间信息相互统一的假说模型.     

感知编码的一种新理论——空间对数变换理论

动物和人类是怎样对外部世界进行感知编码的?这历来是神经生理学中一个重大的问题,就此有人提出了各种各样的理论。比较著名的有早期“格式塔”理论、空间频率通道理论以及单细胞特征提取理论,它们都是从不同的角度,对感知编码的可能机制进行了探讨。美国纽约大学医学中心的E.L.Schwartz近年来提出了一种崭新的理论——空间对数变换理论,它从视网膜—皮层的空间投射性质入手,对视觉研究中的几个基本问题如视觉不变性、Mackay互补图后效应、视错觉现象和Julesz“质     

动物的视觉——从电磁波获得外部世界的信息(2)

可见光可以在相当长的距离上瞬时给动物提供关于外界物体大小、形状、结构、运动方向和速度,甚至颜色和质地的信息,动物接收这些信息的机制就是视觉。动物通过视黄醛分子受光激发后的形状改变将光信号转换为神经电信号。从只能感受光线强、弱到辨别光线方向,生成初步图像,再到高解析度图像的生成,动物进行了各种尝试,使用了人类制造成像仪器时使用过的所有原理和手段。虽然动物的眼睛各式各样,但是它们的生成都受Pax6基因的控制,所以都来自共同的祖先。     

玉米螟赤眼蜂对不同颜色的偏好性研究

颜色是影响昆虫行为活动的一种重要视觉信号。本研究采用方差分析和t检验测定了玉米螟赤眼蜂雌性、雄性及雌雄个体间对白、黄、橙、粉、红、蓝、绿7种颜色卡纸的选择趋性差异,结果显示,不同颜色卡纸对玉米螟赤眼蜂雌雄个体的选择趋性均存在显著性影响(F♀=76.43,P♀0.05;F♂=25.23,P♂0.05)。且以白色卡纸为对照时,玉米螟赤眼蜂雌雄个体均表现为在黄色卡纸上的选择蜂量最高,分别为对照的1.77倍和3.20倍;在同一颜色卡纸上,玉米螟赤眼蜂雌雄个体间的选择差异也不尽相同。采用相关性分析探讨玉米螟赤眼蜂选择趋性同卡纸色彩参数的相互关系,结果显示,玉米螟赤眼蜂雌雄个体选择趋性与卡纸色泽亮度及黄蓝色程度(b)均呈显著的正相关(P0.05)。研究表明,玉米螟赤眼蜂雌雄个体均偏好黄色,且不同性别个体对同一颜色的偏好程度也不尽相同。此外,物体颜色的亮度和色调均能不同程度影响玉米螟赤眼蜂的偏好性。     

动物的视觉——从电磁波获得外部世界的信息(3)

可见光可以在相当长的距离上瞬时给动物提供关于外界物体大小、形状、结构、运动方向和速度,甚至颜色和质地的信息,动物接收这些信息的机制就是视觉。动物通过视黄醛分子受光激发后的形状改变将光信号转换为神经电信号。从只能感受光线强、弱到辨别光线方向,生成初步图像,再到高解析度图像的生成,动物进行了各种尝试,使用了人类制造成像仪器时使用过的所有原理和手段。虽然动物的眼睛各式各样,但是它们的生成都受Pax6基因的控制,所以都来自共同的祖先。     

动物的视觉——从电磁波获得外部世界的信息(4)

可见光可以在相当长的距离上瞬时给动物提供关于外界物体大小、形状、结构、运动方向和速度,甚至颜色和质地的信息,动物接收这些信息的机制就是视觉。动物通过视黄醛分子受光激发后的形状改变将光信号转换为神经电信号。从只能感受光线强、弱到辨别光线方向,生成初步图像,再到高解析度图像的生成,动物进行了各种尝试,使用了人类制造成像仪器时使用过的所有原理和手段。虽然动物的眼睛各式各样,但是它们的生成都受Pax6基因的控制,所以都来自共同的祖先。     

动物的视觉——从电磁波获得外部世界的信息(1)

可见光可以在相当长的距离上瞬时给动物提供关于外界物体大小、形状、结构、运动方向和速度,甚至颜色和质地的信息,动物接收这些信息的机制就是视觉。动物通过视黄醛分子受光激发后的形状改变将光信号转换为神经电信号。从只能感受光线强、弱到辨别光线方向,生成初步图像,再到高解析度图像的生成,动物进行了各种尝试,使用了人类制造成像仪器时使用过的所有原理和手段。虽然动物的眼睛各式各样,但是它们的生成都受Pax6基因的控制,所以都来自共同的祖先。     

利用计算机视觉技术量化解析食物颜色与斜纹夜蛾幼虫体色变化的关系

【目的】为了明确食物颜色对不同日龄昆虫体色的影响,并推广利用计算机视觉研究昆虫体色的技术。【方法】本研究以斜纹夜蛾Prodenia litura幼虫为实验材料,采用计算机定量分析的方法,对取食不同颜色型人工饲料的斜纹夜蛾幼虫头部、胸部斑纹、胸腹部和背中线的红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)和明度(L)值进行了定量化分析。【结果】结果表明:幼虫的斑纹、胸腹部背面及侧面主色和背中线的R,G,B和L值随日龄增加而下降;头部R,G,B和L值在1-3日龄增加,后随日龄的增加而下降。幼虫体色变化也受食物颜色的影响,以对1-7日龄的影响为最大;红色型食物r∶g∶b=(128~251)∶(3~129)∶(6~96)对幼虫各部位体色的影响大于黄色、绿色和紫色的食物;幼虫取食不同颜色型食物后,各部位的变异系数大小依次为:斑纹胸腹部头部背中线。最后,建立了幼虫体色与食物色彩r,g,b值及日龄的回归方程。【结论】斜纹夜蛾幼虫体色受到食物颜色的影响,且在低龄时更为显著。     

甘薯天蛾幼虫体色分化动态的数值化评价指标及其应用

为解决无法用文字实现对近千种连续变化的昆虫体色进行准确的描述和合理的数学运算问题, 本文采用国际标准颜色计量技术-PFG (Pantone Formula Guide) 颜色指南为昆虫体色性状判别标准, 提出了关于数值化描述昆虫体色的相关评价指标, 如体色元 (body-color element, BCE) 、 体色群 (body-color group, BCG) 、 体色位 (body-color position, BCP)、 高频色码指数 (high frequency color-code index, HFI) 和杂色指数 (variegated color index, VCI) 等及其定量分析方法。并应用这些指标和方法, 研究了甘薯天蛾Agrius convolvuli幼虫个体在相似环境条件下体色分化的多样性以及不同发育日龄和不同虫体部位（体位）其体色的演化过程及其数值规律, 发现甘薯天蛾幼虫存在着共同的主体色, 而且其体色的变异主要发生在个体的不同发育日龄（占总变异的72.66%）, 其次, 虫体不同部位的颜色也有明显的差异（占总变异的24.45%）, 而同一发育日龄个体间的体色差异仅占总变异的2.88%。 结果说明, 甘薯天蛾幼虫体色随其发育日龄所发生的变化过程, 可能是由遗传因子所决定的一种生命体从发育到衰老的表观呈现过程。     

体色和社会熟悉度对慈鲷选择集群的影响

为了探究体色和社会熟悉度对慈鲷(Cichlidae)选择集群的影响,以体色呈蓝色的蓝阿里(Sciaenochromis fryeri)为研究对象,体色呈白色的雪鲷(Hindongo socolofi)和体色呈黄色的淡黑镊丽鱼(Labidochromis caeruleus)作为刺激鱼群,通过控制鱼群社会熟悉,测试实验鱼是否与优先偏好的颜色表型发生联系,并观察实验鱼是否更喜欢与偏好的颜色表型但并不熟悉的刺激鱼群联系。结果显示,当刺激鱼群的社会熟悉度没有差异时,个体和群体都更倾向于与偏好的颜色表型鱼群联系;而当刺激鱼群社会熟悉度不同时,个体蓝阿里表现出与社会熟悉度更高的群体联系在一起,但群体实验鱼表现出与偏好的颜色表型联系。研究表明,体色对蓝阿里选择集群的影响要比社会熟悉度更大,并且体色可能是慈鲷重要的集群线索,这为研究鱼群内体色的生态影响(如捕食者-猎物之间的相互作用)奠定了基础。     

色彩信号在非人灵长类动物性选择中的作用

动物的多彩羽毛、毛发和皮肤不仅在种内交流、反捕食防御、体温调节等方面起到重要作用,而且在性选择中具有非常重要的意义。许多非人灵长类种类具有多色毛发和裸露皮肤,同时又拥有复杂多样的交配系统和视觉系统,因此成为研究色彩信号在性选择中作用的代表类群。本文阐述了性选择压力下颜色信号的功能以及非人灵长类的研究优势,综合分析了颜色信号在非人灵长类性选择中的作用：(1)异性间偏好鲜艳颜色,鲜艳颜色可能意味着身体更健康;(2)同性间颜色鲜艳意味着个体等级高低及竞争烈度强弱;(3)所有研究主要以山魈(Mandrillus sphinx)和猕猴(Macaca mulatta)为对象,且多以皮肤颜色为信号,涉及毛色的研究几乎空白;(4)尽管视觉模型比光谱法及数字摄影更精准,但在现有条件下数字摄影更加方便可行;(5)表型颜色与内在生理机制联系及相关基因研究还需要进一步深入挖掘。     

蓝圆鲹、鲐鱼趋光特性的电生理研究

利用某些中上层鱼类趋光集群的特性,在夜间用灯光进行诱捕,是目前海洋捕捞中光诱捕鱼的一项重要的技术。但应用何种颜色和强度的光源最有效?为什么在有月光、特别是满月情况下光诱效果不佳?这些问题从感觉生理的角度,可归结为对视系统光谱敏感特性(对不同颜色光的敏感度)和适应特性的研究。以视系统周边和中枢神经细胞的电活动来反映视觉功能特性,易于进行精细的定量分析,是一种比较理想的指标。由于海水鱼对缺氧、离水极为敏感,一般在离水10—20秒后即趋死亡,对其视网膜电活动的研究通常以离体网膜为标本(在合适条件下,离体网膜也能     

用显示器测量办公亮度环境下的人眼对比度敏感视觉特性

对比度敏感是描述人眼视觉系统空间特性的主要指标之一,对比度敏感函数是反映不同条件下的对比度敏感与空间频率之间的关系。人眼对比度敏感数据的测量受到环境亮度较大的影响,为了研究常用办公环境条件下的人眼对比度敏感情况,对6位青年在环境亮度分别为153,312,470 cd/m2和暗室条件下,在距离为2米处观测11种空间频率的矩形光栅进行测量,光栅用显示器进行显示,其平均亮度分别为60和90 cd/m2。实验结果表明,对于相同频率的光栅,人眼对比度敏感程度随着环境亮度的增加而减小,而且人眼在暗室环境下比在办公环境条件下对亮度光栅更敏感;但是在观测平均亮度为60cd/m2的光栅时,人眼特殊地对在环境亮度为312 cd/m2的条件下更敏感。     

自由飞行蜜蜂对静止目标形状和颜色的综合识别能力

研究了蜜蜂对相同颜色和不同颜色目标图对的形状以及颜色的综合识别能力实验过程中,蜜蜂始终处于自由飞行状态.做为刺激目标使用的图对分别有相同颜色不同几何形状、相同颜色不同拓扑结构和不同颜色几何形状三组.主要结果有三点:(1)在相同颜色的条件下,蜜蜂可以分辨出图形的几何形状,并且识别能力与图对的相似程度成反比(2)在刺激图形为环形时,蜜蜂对图形平均亮度敏感;在平均亮度相同的情况下,对环形细节变和尺寸大小不敏感.(3)在不同颜色不同几何形状的刺激条件下.蜜蜂视觉信息加工过程中颜色因素会抑制几何形状因素而起主要作用.这三个结果可以视为深入研究颜色加工通道和几何形状加工通道之间内在关系的基础.     

用显示器测量办公亮度环境下的人眼对比度敏感视觉特性

对比度敏感是描述人眼视觉系统空间特性的主要指标之一,对比度敏感函数是反映不同条件下的对比度敏感与空间频率之间的关系。人眼对比度敏感数据的测量受到环境亮度较大的影响,为了研究常用办公环境条件下的人眼对比度敏感情况,对6位青年在环境亮度分别为153,312,470 cd/m2和暗室条件下,在距离为2米处观测11种空间频率的矩形光栅进行测量,光栅用显示器进行显示,其平均亮度分别为60和90 cd/m2。实验结果表明,对于相同频率的光栅,人眼对比度敏感程度随着环境亮度的增加而减小,而且人眼在暗室环境下比在办公环境条件下对亮度光栅更敏感;但是在观测平均亮度为60cd/m2的光栅时,人眼特殊地对在环境亮度为312 cd/m2的条件下更敏感。     

智慧动物与电子科技交互：现状与展望

人类与动物的交互合作自古以来就有着悠久的历史,伴随着智能芯片、可穿戴设备和机器算法的快速发展,智慧动物与电子科技的交互成为了现实。如今,人类可以借助电子系统与动物进行沟通、感知和控制。这类电子设备的目标在于实现以动物为中心的工作模式,从而提升人类对动物的理解,最终促进动物智能和创造力的发展。本文将中型、大型动物作为研究对象,以发展其能力增强为目标,提出了“智慧动物增强系统”的构想。该构想用以描述这类装置的特性,并对现有的动物与计算机接口解决方案进行了全面综述。总的来说,智慧动物增强系统主要分为植入式和非植入式两类,均由接口平台、感知与解读、控制与指示三部分构成,并通过不同层次的增强系统和架构模式,从而实现人与动物的智慧交互。尽管已有的智慧动物增强系统仍然缺乏完整独立的交互系统架构,但在未来的发展中,智慧动物增强系统具备良好的前景和发展空间,不仅可以用于替代尖端设备和运输设备,还有望通过智慧共联实现跨物种的信息交互。同时,智慧动物增强系统可以促进人与动物的双向交互,对动物伦理和生态保护的发展也将产生重要的推动作用。更为重要的是,基于动物主体的交互模型开发能够为设计人机交互系统提供可借鉴的...