鸟类羽色一直是演化生物学研究关注的性状。在由达尔文首先提出的性选择理论中,鲜艳羽色是一种不利于生存、应被自然选择淘汰、但性选择中占优势的性状。于是,性资源竞争激烈的性别（鸟类中多为雄性）容易进化出夸张醒目的羽色。教科书中往往用一些鸟类物种夸张的羽色作为性选择的例子。除性选择外,羽色同时也受自然选择作用—羽色有保护、伪装等功能。通过探究鸟类羽色种间差异和种内差异（如雌雄二色性）的形成和维持,演化生物学家得以了解自然选择和性选择的作用机制。但羽色是一个非常复杂的性状。首先,鸟类视觉系统和人类不同。要研究作为鸟类种间或种内视觉信号的羽色,研究者必须定量研究鸟类视觉模型下的颜色。其次,鸟类个体上有多个色斑。这些色斑颜色可以有差异,但相邻色斑的颜色又相互关联。所以,羽色是一个高维度的复杂性状,难以用简单的性状演化模型来分析。第三,羽色对应着多种具体形成机制,自然选择和性选择对不同机制产生的颜色作用不同。本论文中,我们对羽色的测量和分析方法进行了三个方面的探索,研究内容和结果如下:1.高通量羽色测量方法研究。目前体色研究中普遍使用光纤光谱仪来客观地定量颜色。光谱仪可以在鸟类能够感知的光谱范围内对羽毛的反射率进行测量,再结合视觉模型,推算出鸟类视锥（锥体）细胞颜色信号通道获得的刺激。但是,光谱仪以点测量的方式收集数据,对于有多个不同颜色羽斑的鸟类标本,这种方法费时费力。近年来,一种新的、基于数码摄影的测量方法逐渐在鸟类研究中得到运用:通过使用已知反射光谱的校准色块,构建从普通相机记录的RGB值到鸟类四面体颜色感知系统的映射模型。我们在实验室搭建了一个运用这种方法的羽色测量体系,初步数据分析表明,数码摄影可以很好地拟合基于光谱仪的数据（Pearson’s R~2＞0.90,p＜0.01）,紫外颜色通道的相关性稍弱。后继工作可以通过增加更多有紫外波段反射光的校准色块来提高拟合程度。2.基于生物地理模型的羽色分析方法研究。大多数羽色的进化分析要么把不同色斑的颜色视为独立数据点,没有考虑羽色作为一个高维特征整体如何演化,要么计算一个基于所有色斑颜色的统计量,没有考虑色斑之间的相对位置。近年有研究提出了一种新的、基于生物地理模型的羽色分析方法:将鸟类身体视为“地图”,颜色在上面出现、扩散或者消失。我们使用该模型分析了霸鹟小目（Tyrannida）的羽色演化,对不同性别和不同颜色形成机制（结构色和胡萝卜素色）的羽色进化模式进行对比分析。研究发现雌雄羽色演化差异主要集中于结构色—雌性结构色的生成率低而丢失率较高,导致雄性羽色整体进化速率更快。另外,重构羽色演化历史发现,颜色出现主要在鸟类身体的正面区域（冠、喉、腹）,和这些区域在近距离社交中起重要作用的预测相符。3.超黑羽的性二色研究。鸟类羽色从产生机制上一般被分为色素色和结构色两大类。结构色是因为羽毛的显微结构产生干涉、折射、反射等光学现象。超黑色是近年来在鸟类中发现的一种新型结构色。超黑羽具有独特的微观结构导致光的多重散射,吸收率升高,形成超级黑色——反射率不到2%,视觉上能够使附近羽斑的颜色看起来更鲜艳。我们首次在长尾山椒鸟（Pericrocotus Ethologus）中发现超黑羽的存在。而且,虽然这个物种雌雄都有鲜亮的羽色,雄性黑羽的反射率低于雌性对应区域的黑羽。虽然结论仍然有待更多标本的验证,这个研究结果表明超黑羽可能也存在雌雄二色性。综上所述,羽色是演化生物学中研究自然选择和性选择作用机制的窗口,近年来也有很多新的羽色研究方法被开发。本论文从测量和数据分析两个角度摸索羽色研究新方法的应用:基于摄影的高通量羽色测量方法,及基于生物地理模型的演化分析。演化分析中,我们关注由不同机制产生的颜色在雌雄中演化模式的差异。最后,本论文检验了一种新型结构色—超黑羽色是否存在性二色现象。这些工作将为系统的研究鸟类羽色如何在自然选择和性选择作用下演化奠定基础。