Исследователи разработали новую видеоаппаратную и программную систему, чтобы показать людям, как насекомые и другие животные воспринимают цвет. Здесь они показывают серную бабочку с оранжевой полосой, какой она может выглядеть для птицы. (Насекомое кажется людям желтым.)
Выражение «вид с высоты птичьего полета» на этой неделе приобрело совершенно новый смысл после того, как международная группа исследователей выпустила новую видеотехнологию, которая позволяет людям воспринимать мир так, как его видят птицы и другие животные.
Достижения как в аппаратном обеспечении камеры, так и в программном обеспечении позволили команде записывать клипы, которые примерно отражают то, как мир воспринимается множеством существ. Птицы, бабочки, пчелы и мыши были одними из первых животных, цветовое зрение которых стало доступно человеческому глазу. Их взгляды на мир были воссозданы на камеру и опубликованы во вторник в журнале. ПЛОС Биология.
«Традиционные методы измерения этих цветов часто рассказывают только часть истории», — говорит старший автор Дэниел Хэнли, сенсорный эколог из Университета Джорджа Мейсона. Популярная наукаЭто Лаура Байсас. «У научного сообщества не было адекватных инструментов для изучения цветов в движении… теперь мы можем записывать цветовые сигналы так, как они кажутся диким животным».
Видеть за пределами видимого света
В электромагнитном (ЭМ) спектре — всем распределении света в нашей Вселенной, от гамма-лучей до радиоволн — люди могут видеть только небольшую часть: полоску спектра, называемую видимым светом, которая состоит из знакомой нам радуги цветов.
У птицы, которая, в отличие от человека, может видеть ультрафиолетовые лучи, зрение совершенно иное. Безоблачный день, например, не кажется птицам таким голубым. «Их небо будет, по сути, ультрафиолетовым небом», — говорит Хэнли Газета «Нью-Йорк ТаймсЭмили Антес.
По мнению исследователей, птицы будут видеть небо, залитое ультрафиолетовым светом, который людям через их новую камеру кажется розовым.
Если появится радуга, птицы увидят гораздо более широкую цветовую дугу, чем то, что видят люди, простираясь ниже по спектру и показывая больше индиго и фиолетового цвета, которые имеют более короткие длины волн. Для мыши радуга состоит всего из двух полос: зеленой и ультрафиолетовой.
Новая технология камеры может запечатлеть эти разноцветные виды любой сцены: для медоносных пчел, как показывает один клип, наша кожа кажется довольно ничем не примечательной, пока не нанесен белый солнцезащитный крем — затем она поглощает больше ультрафиолетового света и лопается для насекомых, как яркая желтый.
Зрительные способности животных определяются общим количеством фоторецепторных каналов или общим количеством типов глазных клеток, которые улавливают свет и отправляют его в мозг, Ян Хемми, эксперт по зрению животных из Университета Западной Австралии и научный сотрудник Смитсоновского института. , рассказывает Смитсоновский институт журнал по электронной почте.
«Разные фоторецепторы имеют разную чувствительность к разным длинам волн света, поэтому очень важно, со сколькими каналами нам приходится работать», — говорит он. «У людей их три; у собак — два; у пчел, многих насекомых и птиц их четыре; а у некоторых рептилий их пять».
По словам Хемми, благодаря четырем фоторецепторным каналам «восприятие цвета (птиц) имеет три измерения. Как это на самом деле выглядит? Мы понятия не имеем, но это должно быть потрясающе».
Захват цвета на видео
Наука, лежащая в основе исследования, сочетает в себе новые видеотехнологии, которые могут изолировать свет различной длины, с существующим биологическим пониманием различных типов света, которые животные способны обрабатывать.
Чтобы «видеть сквозь» глаза животных, команда использует две камеры — одну чувствительную к ультрафиолетовому свету, а другую — к видимому свету. Вместе они улавливают свет в четырех различных длинах волн: синем, зеленом, красном и ультрафиолетовом. Используя новое программное обеспечение, созданное исследователями на Python, видео преобразуются в данные и разбиваются на так называемые «единицы восприятия» — значения, которые соответствуют цветам, которые могут видеть животные, на основе того, что уже известно о фоторецепторах разных видов.
Одним из ключевых прорывов в этом процессе стала разработка аппаратного обеспечения камеры для захвата ультрафиолетового света — проблема, которая преследовала ученых в прошлом. Точно так же не удалось надежно зафиксировать воспринимаемый цвет движущегося объекта или сцены. Но согласно статье, это новое программное обеспечение может предсказывать цвета, которые видят животные, с точностью до 92 процентов.
В этом отрывке из видео в искусственных цветах, показывающего, как птицы видят бабочек, желтые крылья кажутся человеческому глазу более оранжевыми и пурпурными.
По словам Хемми, исследователи проделали «потрясающую работу» по созданию этих видеороликов. Однако загвоздка в том, что мы все еще смотрим на них нашими человеческими глазами. «Однако реального решения этой проблемы не существует, но видеоролики хорошо подчеркивают, какие аспекты изображений и сцен кажутся животным отличными, а какие нет», — говорит он.
Возможности для исследований
Команда сделала свой код Python открытым и построила свои камеры, используя коммерчески доступные детали, что позволяет ученым по всему миру легче воспроизводить свою технику. Они надеются, что другие продолжат развивать эту технологию и делиться отснятым материалом уникальными способами, например, в фильмах, проектах по сохранению природы и естественной истории. Исследование, частично финансируемое Национальным географическим обществом, может однажды повлиять на то, как будут представлены документальные фильмы о природе.
Некоторые учёные уже мечтают о новых исследовательских возможностях. «Мне не терпится получить в свои руки видеокамеру», — рассказывает Юнис Цзинмей Тан, биолог-эволюционист из Национального университета Сингапура, изучающая цветовые дисплеи и сигнальное поведение пауков и насекомых. Научный американец‘s Лорен Леффер.
В будущем исследователи, возможно, смогут узнать, как животные используют свое восприятие цветов для принятия решений и взаимодействия с миром. По словам Хемми, такого рода прорыв «изменит правила игры».
«Камеры могут показать, как глаза животного видят стимулы», — говорит он. «Следующий шаг — выяснить, как мозг их видит и использует».
Алексей Петров – увлеченный пионер и основатель Richwenews. Обладая острым экономическим умом и глубоким пониманием мировых рынков, Алексей начинал как финансовый аналитик, прежде чем превратить свою страсть в создание инновационного медиа. Его преданность исследованию истины и предоставлению честной аналитики привели к формированию команды одаренных журналистов. Петров известен тем, что стоит за журналистской этикой и образованием аудитории, чтобы каждый гражданин мог принимать обоснованные экономические решения.