تماشا کنید: جهان از چشم حیوانات چگونه است؟

دید حیوانات به معنای واقعی کلمه شامل همه رنگ‌ها می‌شود. برخی از حیوانات می‌توانند طیف فرابنفش را ببینند و برخی جهان را خاکستری می‌بینند. ازآن‌جا که هر حیوانی رنگ را به‌طرز متفاوتی درک می‌‌کند، برای بوم‌شناسان و جانورشناسان بسیار ارزشمند است که بتوانند جهان را به گونه‌ای ببینند که آزمودنی‌های آن‌‌ها می‌بینند.

همان‌طور که ارز تکنیکا می‌نویسد، تلاش‌های گذشته برای بازسازی رنگ‌هایی که توسط حیوانات دیده می‌شود، با روشی به نام اسپکتروفتومتری زمان‌بر بوده و قادر به ثبت تصاویر متحرک نبوده است.

براساس مقاله جدیدی که در مجله‌ی PLOS Biology منتشر شده است، گروهی از پژوهشگران سیستم دوربین جدیدی را ابداع کرده‌اند که ازنظر شرایط نوری نسبت‌به سیستم‌های موجود سریع‌تر و انعطاف‌پذیرتر است و می‌تواند تصاویر متحرک حیوانات را در محیط طبیعی آن‌ها ثبت کند.

سیستم جدید شامل دو دوربین مجزا است که در آن نور تقسیم می‌شود و همزمان به دوربین حساس به نور فرابنفش و دوربین استاندارد حساس به نور مرئی می‌رود. یکی از دوربین‌ها به‌طور همزمان ویدئو را در چهار طیف رنگی فرابنفش، قرمز، آبی و سبز ضبط می‌کند. پس از آن، داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار به واحدهای ادراکی پردازش می‌شوند و براساس دانش موجود از گیرنده‌های نوری چشم حیوانات، ویدئویی دقیق از نحوه ادراک رنگ توسط حیوانات ایجاد می‌شود.

شرح ویدئو: پرهای طاووس از دید طاووس (A)، انسان (B)، زنبور عسل (C) و سگ (D).

دانیل هانلی، زیست‌شناس دانشگاه جرج میسون آمریکا و از نویسندگان مقاله می‌گوید: «تکنیک‌های مدرن در بوم‌شناسی حسی به ما این امکان را می‌دهند که نتیجه‌گیری کنیم صحنه‌های ساکن از دید حیوانات چگونه است، اما حیوانات درمورد اهداف متحرک تصمیمات حیاتی می‌گیرند (برای مثال تشخیص غذا، ارزیابی نمایش جفت بالقوه و موارد دیگر). در اینجا، ما ابزارهای سخت‌افزاری و نرم‌افزاری را معرفی می‌کنیم که می‌توانند رنگ‌های درک‌شده توسط حیوان درحال حرکت را ثبت و نمایش دهند.»

گونه‌های مختلف حیوانات دارای مجموعه‌های منحصر‌به‌فردی از گیرنده‌های نوری هستند که به طیف وسیعی از طول موج‌ها از فرابنفش گرفته تا فروسرخ حساس هستند. برخی از حیوانات حتی می‌توانند نور پلاریزه را تشخیص‌دهند. بنابراین، هر گونه رنگ‌ها را قدری متفاوت از گونه‌های دیگر درک می‌کند. برای مثال، زنبورهای عسل و پرندگان به نور فرابنفش حساس هستند که برای چشم انسان مشاهده‌پذیر نیست.

نویسندگان می‌گویند تکنیک‌های کنونی برای تولید تصاویر رنگ کاذب نمی‌تواند رنگ‌هایی را که حیوان درحال حرکت می‌بیند، مشخص کند؛ درحالی که حرکت برای نحوه‌ی برقراری ارتباط و پیمایش جهان اطراف ازطریق تشخیص سیگنال‌ها و رنگ بسیار مهم است.

هانلی و همکارانش تصمیم گرفتند سیستم دوربینی را بسازند که قادر به تولید ویدئوهای با دقت بالا از دید حیوانات باشد و پیچیدگی کامل سیگنال‌های بینایی را همان‌طور که توسط حیوان در محیط طبیعی‌اش درک می‌شود، ثبت کند.

ویدئوی فوق رنگ‌هایی را به تصور می‌کشد که زنبورعسل حین تماشای محیط پیرامونش درک می‌کند که نمونه‌ای از توانایی سیستم دوربین برای ثبت رفتار حیوانات در محیط طبیعی‌ است.

در ویدئوی زیر، هانلی از ضدآفتاب محافظت‌کننده دربرابر نور فرابنفش استفاده می‌کند. پوست روشن (بدون ضدآفتاب) او در دید انسان و دید زنبورعسل تقریبا یکی است، زیرا بازتابندگی پوست در طول موج‌های طولانی‌تر افزایش پیدا می‌کند.

شرح ویدئو: دید زنبور از انسان (دانیل هانلی، نویسنده) که ضد آفتاب استفاده می‌کند.

اگرچه، ما کرم ضدآفتاب را سفید می‌بینیم، اما چشم زنبور عسل نور فرابنفش را جذب می‌کند، بنابراین آن را زرد می‌بینند. به‌گفته‌ی نویسندگان، گیرنده‌های نور فرابنفش زنبورعسل، نور کمی را از مناطقی دریافت می‌کند که ضدآفتاب استفاده شده است، درحالی‌که گیرنده‌های نوری حساس به آبی و سبز همچنان نور فراوانی را جذب می‌کنند. این امر به کاهش مقادیر پیکسل آبی و افزایش پیکسل سبز و قرمز منجر می‌شود که رنگ زرد ایجاد می‌کند.

در مورد پرندگان، ویدئوی زیر دید پرنده از سه پروانه گوگردی نر نارنجی را به تصویر می‌کشد. قسمت پشتی بال‌ها رنگین‌تابی فرابنفش وابسته به زاویه را نشان می‌دهد که نرها به‌عنوان نشانه جفت‌گیری آن را به نمایش می‌گذارند. بنابراین، زمانی که پروانه‌ها درحال استراحت هستند، رنگین‌تابی پنهان می‌شود و فقط در طول پرواز یا وقتی پروانه نر درحال نمایش جفت‌گیری است، رویت می‌شود.

شرح ویدئو: سه پروانه گوگردی نر نارنجی از دید پرنده مقلد شمالی

ویدیویی دیگر (زیر) نمای رنگ کاذب چشم پرنده از دو پرنده مرغ مقلد شمالی درحال تعامل در درخت را نشان می‌دهد. از دید پرنده، آسمان عمدتا به رنگ فرابنفش (سرخابی) است، زیرا طول موج‌های کوتاه‌تر درمعرض افزایش پراکندگی رایلی قرار دارند. بنابراین، درحالی‌که آسمان ممکن است به چشم ما آبی به‌نظر برسد، برای بسیاری از موجودات دیگر به رنگ آبی فرابنفش است.

شرح ویدئو: مرغ مقلد شمالی از دید پرنده

پژوهشگران سیستم دوربین جدید را با روش‌های سنتی اسپکتروفتومتری آزمایش کردند و مشخص شد سیستم جدید آن‌ها با دقت ۹۲ درصد رنگ‌های درک‌شده را پیش‌بینی می‌کند. دوربین‌ها به صورت تجاری دردسترس هستند و نرم‌افزار متن باز است تا دیگران بتوانند به رایگان از آن استفاده کنند.

گروه پژوهشی به برخی از محدودیت‌های سیستم خود مانند نیاز به استفاده از فوکوس دستی و چالش‌های حفظ فوکوس روی شیء با حرکت سریع اذعان می‌کند.