Захватывающий вид с высоты птичьего полета? Колибри видят разнообразные цвета, которые люди могут только представить

Чтобы найти еду, ослепить товарищей, убежать от хищников и перемещаться по разнообразной местности, птицы полагаются на свое превосходное цветовое зрение.

«Люди дальтоники по сравнению с птицами и многими другими животными», — сказала Мэри Касуэлл Стоддард, доцент кафедры экологии и эволюционной биологии Принстонского университета. У людей есть три типа чувствительных к цвету колбочек в их глазах — настроенных на красный, зеленый и синий свет — но у птиц есть четвертый тип, чувствительный к ультрафиолетовому свету. «Мало того, что четвертый тип цветового конуса расширяет диапазон видимых птицами цветов до ультрафиолета, он потенциально позволяет птицам воспринимать сочетанные цвета, такие как ультрафиолетовый + зеленый и ультрафиолетовый + красный, — но это было трудно проверить», — сказал он. Стоддард.

Чтобы исследовать, как птицы воспринимают свой красочный мир, Стоддард и ее исследовательская группа создали новую полевую систему для исследования цветового зрения птиц в естественных условиях. Работая в Биологической лаборатории Скалистых гор (RMBL) в Готике, штат Колорадо, исследователи обучили диких широкохвостых колибри (Selasphorus platycercus) для участия в экспериментах по цветовому зрению.

«Наиболее подробные эксперименты по восприятию птиц выполняются в лаборатории, но мы рискуем упустить более полную картину того, как птицы действительно используют цветовое зрение в своей повседневной жизни», — сказал Стоддард. «Колибри идеально подходят для изучения цветового зрения в дикой природе. Эти сахарные злодеи эволюционировали, чтобы реагировать на цвета цветов, которые рекламируют награду за нектар, поэтому они могут выучить цветовые ассоциации быстро и с минимальными тренировками».

Команда Стоддарда была особенно заинтересована в «неспектральных» цветовых комбинациях, которые включают оттенки от широко разделенных частей цветовой гаммы, в отличие от сочетаний соседних цветов, таких как бирюзовый (сине-зеленый) или желтый (зелено-красный). Для людей пурпурный является ярким примером неспектрального цвета. Технически, фиолетовый не в радуге: он возникает, когда стимулируются наши синие (коротковолновые) и красные (длинноволновые) колбочки, а не зеленые (средне-волновые).

В то время как у людей есть только один неспектральный цвет — фиолетовый, теоретически птицы могут видеть до пяти: фиолетовый, ультрафиолетовый + красный, ультрафиолетовый + зеленый, ультрафиолетовый + желтый и ультрафиолетовый + фиолетовый.

Стоддард и ее коллеги разработали серию экспериментов, чтобы проверить, могут ли колибри видеть эти неспектральные цвета. Их результаты появятся 15 июня в Известиях Национальной академии наук .

Исследовательская группа, в которую вошли ученые из Принстона, Университета Британской Колумбии (UBC), Гарвардского университета, Университета Мэриленда и RMBL, проводила эксперименты на открытом воздухе каждое лето в течение трех лет. Сначала они создали пару пользовательских светодиодных трубок «птичьего видения», запрограммированных на отображение широкого спектра цветов, в том числе неспектральных цветов, таких как ультрафиолетовый + зеленый. Затем они провели эксперименты на альпийском лугу, часто посещаемом местными широкохвостыми колибри, которые размножаются на высоте.

Каждое утро исследователи вставали до рассвета и устанавливали два кормушки: один с сахарной водой, а другой простой водой. Рядом с каждым фидером они разместили светодиодную трубку. Трубка рядом с сахарной водой излучала один цвет, а та, что рядом с простой водой, излучала другой цвет. Исследователи периодически меняли местами полезные и неблагодарные трубки, поэтому птицы не могли просто использовать местоположение, чтобы точно найти сладкое угощение. Они также провели контрольные эксперименты, чтобы убедиться, что крошечные птицы не использовали запах или другой непреднамеренный сигнал, чтобы найти награду. В течение нескольких часов дикие колибри научились посещать полезный цвет. Используя эту установку, исследователи записали более 6000 посещений фидера в серии из 19 экспериментов.

Эксперименты показали, что колибри могут видеть множество неспектральных цветов, включая фиолетовый, ультрафиолетовый + зеленый, ультрафиолетовый + красный и ультрафиолетовый + желтый. Например, колибри легко отличали ультрафиолетовый + зеленый от чистого ультрафиолетового или чистого зеленого, и они различали две разные смеси ультрафиолетового + красного света — один краснее, один меньше.

«Было удивительно наблюдать», — сказал Гарольд Эйстер, доктор философии UBC. студент и соавтор исследования. «Ультрафиолетовый + зеленый свет и зеленый свет выглядели идентично нам, но колибри продолжали правильно выбирать ультрафиолетовый + зеленый свет, связанный с сахарной водой. Наши эксперименты позволили нам взглянуть на то, как мир выглядит для колибри».

Даже несмотря на то, что колибри могут воспринимать непонятные цвета, оценить, как эти цвета выглядят для птиц, может быть сложно. «Невозможно по-настоящему узнать, как птицы воспринимают эти цвета. Является ли ультрафиолет + красный смесью этих цветов или совершенно новым цветом? Мы можем только строить догадки», — сказал Бен Хоган, научный сотрудник из Принстона и его коллега. Автор исследования.

«Вообразить дополнительное измерение цветового зрения — это волнение и проблема изучения того, как работает восприятие птиц», — сказал Стоддард. «К счастью, колибри показывают, что они могут видеть то, что мы не можем».

«Цвета, которые мы видим на полях полевых цветов на нашем учебном участке, столице полевых цветов Колорадо, поразительны для нас, но только представьте, как эти цветы выглядят для птиц с таким дополнительным чувственным измерением», — сказал соавтор Дэвид Иноуйе. , который связан с Университетом Мэриленда и RMBL.

Наконец, исследовательская группа проанализировала набор данных 3315 цветов перьев и растений. Они обнаружили, что птицы, вероятно, воспринимают многие из этих цветов как неспектральные, а люди — нет. Тем не менее, исследователи подчеркивают, что неспектральные цвета, вероятно, не особенно особенные по сравнению с другими цветами. Широкий спектр неспектральных цветов, доступных для птиц, является результатом их древней четырехцветной визуальной системы.

«Тетрахроматия — с четырьмя типами цветовых конусов — развивалась у ранних позвоночных», — сказал Стоддард. «Эта система цветового зрения является нормой для птиц, многих рыб и рептилий, и она почти наверняка существовала у динозавров. Мы думаем, что способность воспринимать множество неспектральных цветов — это не просто подвиг колибри, но широко распространенная особенность цветового зрения животных».

---

Источник истории:

Материалы предоставлены Принстонским университетом . Оригинал написан Лиз Фуллер-Райт. Примечание: содержание может быть отредактировано по стилю и длине.

---

Ссылка на журнал :

1. Мэри Касвелл Стоддард, Гарольд Н. Эйстер, Бенедикт Дж. Хоган, Дилан Х. Моррис, Эдвард Р. Соуси и Дэвид В. Иноуйе. Дикие колибри различают неспектральные цвета . PNAS , 2020 DOI: 10.1073 / pnas.1919377117