肖繁榮，卜榮平，黃婷婷，史海濤

(海南師范大學生命科學學院，熱帶島嶼生態(tài)學教育部重點實驗室，海南省熱帶動植物生態(tài)學重點實驗室，海口571158)

偽裝體色普遍存在于動物界，其作用是減少被天敵檢測和識別的風險(Stevens &Merilaita，2011；肖繁榮等，2015)?；祀[色(disruptive coloration)是一種重要偽裝策略，獵物體表高亮度的條紋或斑紋破壞身體輪廓而產(chǎn)生虛假邊緣，妨礙天敵檢測其真實邊緣，從而很難被發(fā)現(xiàn)(Thayer，1909；Cott，1940；Stevens &Merilaita，2011)。如斑點草蛙Limnodynastestasmaniensis體表具有黑白相間的斑塊，這些斑塊使其捕食者束帶蛇Thamnophissirtali不能區(qū)分自然背景的邊界和蛙身體的輪廓(Osorio &Srinivasan，1991)。除動物自身斑紋的顏色和排列方式外，混隱色的混隱程度與微生境基質密切相關。一般認為，微生境中的基質組成及顏色越復雜，混隱程度越高，偽裝就越有效(Stevens &Merilaita，2011；Priceetal.，2019)。

混隱色的研究可追溯到Poulton(1890)觀察具有高對比度斑紋的鱗翅目Lepidoptera幼蟲。隨后，Thayer(1909)認為動物可能利用這種斑紋破壞身體的外貌和輪廓，從而達到偽裝目的。Cott(1940)正式提出混隱色概念，并提出了一系列關于混隱色的外貌特征及其功能的假說。然而，此時期及以后很長一段時間，混隱色的研究僅僅停留在定性描述層面，缺乏定量研究。Osorio和Srinivasan(1991)在數(shù)碼攝影技術基礎上，首次使用計算機控制的幀捕捉器將照片數(shù)字化，并通過掃描照片中斑點草蛙的身體輪廓量化混隱色。然而，該研究并未量化邊緣檢測的難易程度。Lovell等(2013)使用Matlab中的Canny邊緣檢測子測量日本鵪鶉Coturnixjaponica邊緣可見率，結果表明，斑點較多的卵產(chǎn)在顏色較深的基質中時，其可見率較低，邊緣檢測難度較大。Kang等(2014)使用ImageJ的多邊形和波段選擇工具選擇蛾(Hypomecisroboraia和Jankowskiafuscaria)的身體輪廓，通過計算輪廓邊緣與身體邊緣的比值來確定混隱比率，以此量化混隱色。然而，這2種方法均未考慮動物感知邊緣的方向，因此無法區(qū)分獵物的虛假邊緣和連貫邊緣(相當于真實邊緣)。虛假邊緣使獵物具有的最大混隱程度，而連貫邊緣使獵物更容易被檢測(Trosciankoetal.，2009)。為了區(qū)分虛假邊緣和連貫邊緣，進而計算混隱比率，Troscianko等(2017)創(chuàng)立加博邊緣混隱比率法(Gabor edge disruption ratio method，GabRat法)來量化混隱色。該方法是基于生物(人類)視覺的新方法，比基于計算機視覺的Canny邊緣檢測法更適合用于研究動物的混隱色。然而，目前該方法僅用于量化無脊椎動物的混隱色(如海濱蟹Carcinusmaenas；Priceetal.，2019)，需進一步在不同動物類群中檢驗其有效性。

黃額閉殼龜Cuoragalbinifrons為條紋體色，背甲頂部(脊盾)具寬而色深的縱帶，向兩側(肋盾)為黃色縱帶，再向下到邊緣(緣盾)顏色又變深(Shietal.，2013；圖1)，屬于典型的混隱色。黃額閉殼龜棲息于熱帶林下的陸地生境中，常出現(xiàn)在倒木和落葉基質上，極少出現(xiàn)在石質和裸地基質上(Xiaoetal.，2017)。推測黃額閉殼龜在倒木和落葉基質上的混隱比率應比在石質和裸地上的高。因此，本文以黃額閉殼龜為研究實例，詳細闡述如何利用GabRat法對動物的混隱色進行量化，并比較混隱比率在不同微生境基質中的差異，以期為國內的混隱色研究提供方法參考，推動動物偽裝研究的發(fā)展。

1 拍攝照片

采用攝影技術對動物及其選擇的基質進行拍照。相機鏡頭設置為手動模式，照片格式設置為非壓縮的RAW格式，保持相機的參數(shù)一致，拍照時利用三腳架保持相機鏡頭與樣方垂直(Xiaoetal.，2016)。拍照前用灰度卡對相機進行白平衡校正，拍照時將多個灰度標準的比色卡(或灰度卡)放置在樣方內進行拍攝，后期再對照片進行標準化校正(Trosciankoetal.，2015)。本研究在海南吊羅山國家級自然保護區(qū)內拍攝黃額閉殼龜在不同微生境基質中的照片。根據(jù)Xiao等(2017)的微生境選擇研究結果，以黃額閉殼龜偏好的落葉基質和較偏好的倒木微生境作為實驗組，以黃閉殼龜極少出現(xiàn)的裸地和石質基質為對照組。設置基質樣方大小約50 cm×50 cm，然后將黃額閉殼龜放入樣方中，使用佳能相機(EF-S24-70mm f/2.8，1 800萬像素)對龜和基質進行拍照。拍照時間段為晴天的10∶00—16∶00。

2 顏色校正

數(shù)碼相機已成為眾多學科測量顏色和圖案的強大工具。然而，在普通的未校準的電子照片中，像素值并不會隨著傳感器測量的光量線性縮放，這就不能在同一水平比較不同時間拍攝的照片(Stevensetal.，2007；Trosciankoetal.，2015)。因此，在進行圖像分析之前需要進行線性標準化校正。在ImageJ中使用“Generate multispectral image”校準圖像。首先，設置相機參數(shù)為“Visible”，灰度標準為18%，圖像輸出格式設置為“Linear color image”，然后，打開RAW格式圖像后，在圖像中選擇18%灰度卡，即可完成校準。

3 測量加博邊緣混隱比率

GabRat是測量身體輪廓的虛假邊緣與其真實邊緣的比率，可表示身體輪廓被色斑破壞的程度。GabRat值在0～1之間，值越大，身體輪廓被破壞的越嚴重，混隱程度就越高，身體輪廓就越難被天敵檢測出來;值越小，身體輪廓就越容易被檢測出來。GabRat值超過0.4被認為具有高混隱程度，而低于0.2則表示混隱程度低(Priceetal.，2019)。

GabRat值可使用ImageJ中新開發(fā)的GabRat測量工具進行測量(Trosciankoetal.，2017)。主要測量步驟是先將RAW格式的圖像轉為TIFF格式的二值掩模圖像，然后使用“Freehand selections”工具選擇動物身體輪廓，再通過“mica Toolbox”中的“GabRat Disruption Measurement”窗口，設置“sigma”(濾波器大小)后，即可得出GabRat值。本研究設置sigma=10以測量黃額閉殼龜背甲的混隱比率。

4 結果與分析

測量結果顯示，黃額閉殼龜(n=4)無論在何種基質中，其體色具有明顯的混隱作用(GabRat值均大于0.38；表1)。單因素方差分析表明，黃額閉殼龜在這4種不同基質中的混隱比率差異有統(tǒng)計學意義(F=17.427，P<0.000 1)，在落葉基質中的混隱比率最高，倒木基質次之，裸地和石質最低(表1)。此外，本研究發(fā)現(xiàn)黃額閉殼龜在落葉和倒木基質上的GabRat值均超過了0.4(表1)，表明其在這2種基質上屬于高混隱程度，能提高其偽裝效果，從而降低被天敵檢測身體輪廓的概率。這些結果從偽裝的角度解釋了黃額閉殼龜偏好落葉微生境，但極少出現(xiàn)在石質和裸地的行為生態(tài)學原因。

表1 黃額閉殼龜在不同基質類型中的加博邊緣混隱比率Table 1 GabRat values of Cuora galbinifrons in different substrates

5 結語

虛假邊緣在動物的混隱色偽裝中具有非常重要的作用，它決定了動物的混隱程度。因此，量化動物輪廓周圍的虛假邊緣與連貫邊緣的比例(混隱比率)是研究混隱色的最佳方法。本研究使用GabRat法測量的結果表明，黃額閉殼龜?shù)谋臣左w色產(chǎn)生的虛假邊緣具有明顯的混隱作用。以往研究發(fā)現(xiàn)，混隱色動物的混隱作用受微生境基質影響(Stevens &Merilaita，2011)，而使用加博過濾器測量圖像中動物身體輪廓時是在基質背景中進行，能很好地體現(xiàn)動物與基質背景之間的相互作用。本研究發(fā)現(xiàn)黃額閉殼龜在其偏好的微生境基質中具有較高的混隱比率，符合預期假設，表明了GabRat法的生物學合理性，這不僅有助于理解混隱色的定義和機制，也有利于解釋混隱色的生態(tài)適應性。因此，利用GabRat法量化脊椎動物的混隱色是有效可行的，這對推動動物混隱色研究發(fā)展具有重要意義。此外，GabRat法簡便易行，通過攝影和ImageJ處理后就能快速獲取混隱比率，有利于在野外開展動物的混隱色研究。然而，GabRat法是模擬人類的視覺系統(tǒng)，研究混隱色時需要弄清具體捕食者的視覺系統(tǒng)。加博濾波器與人類視覺皮層的二維(形狀)感受野剖面非常相似，具有良好的空間局部性和方向選擇性(許偉等，2015)，當捕食者視覺為類似的二維模式時，使用GabRat法研究獵物的混隱色會更加客觀合理。同時，混隱色涉及斑紋的顏色，基于人類色覺的GabRat法適合研究三色視覺捕食者的混隱色獵物。