Новые инструменты переводят мир, видимый животными, в спектр, видимый людьми

ВтГотовясь стать бабочкой, гусеница восточного черного парусника заворачивает свое яркое полосатое тело в лист. Этот лист — ее убежище, где она сплетет свою куколку. Поэтому, когда лист потревожен потенциальным хищником — птицей или насекомым — гусеница приходит в движение, ненадолго выбрасывая пару мясистых, вонючих рогов. Людям эти рога могут показаться желтый—этот цвет, как известно, привлекает птиц и многих насекомых, но с точки зрения хищника они кажутся мертвенно-бледными, почти неоново-фиолетовымицвет предупреждения и яда для некоторых птиц и насекомых.

«Это похоже на испуг», — говорит Дэниел Хэнли, доцент кафедры биологии Университета Джорджа Мейсона. «Напугайте их достаточно, и все, что вам нужно, это секунда, чтобы уйти».

Хэнли является частью команды, которая разработала новая техника изобразить на видео, как мир природы выглядит для нечеловеческих видов. Цель метода — выявить, как животные используют цвет в уникальных — и часто мимолетных — действиях, таких как демонстрация гусеницей борьбы с хищниками.

Большинство животных, птиц и насекомых обладают собственными способами зрения, определяемыми световыми рецепторами в их глазах. Например, сетчатка человека чувствительна к трем длинам волн света — синему, зеленому и красному, что позволяет нам видеть около 1 миллиона различных оттенков окружающей среды. Напротив, многие млекопитающие, включая собак, кошек и коров, воспринимают только две длины волн. Но птицы, рыбы, земноводные, а также некоторые насекомые и рептилии обычно чувствуют четыре, включая ультрафиолетовый свет. Их миры пропитаны калейдоскопом цветов — они часто могут видеть в 100 раз больше оттенков, чем люди.

Команда Хэнли, в которую входят не только биологи, но и несколько математиков, физик, инженер и режиссер, утверждает, что их метод может преобразовать цвета и градации света, воспринимаемые сотнями животных, в диапазон частот, которые могут воспринимать человеческие глаза. точность около 90 процентов. То есть они могут моделировать то, как сцена в естественной среде может выглядеть для определенного вида животных, какие меняющиеся формы и объекты могут выделиться больше всего. Команда использует имеющиеся в продаже камеры для записи видео в четырех цветовых каналах — синем, зеленом, красном и ультрафиолетовом — а затем применяет программное обеспечение с открытым исходным кодом для преобразования изображения в соответствии с сочетанием чувствительности световых рецепторов, которое может иметь данное животное.

Птицы, рыбы и земноводные часто могут видеть в 100 раз больше оттенков цвета, чем люди.

Предыдущие методы моделирования зрения животных требовали трудоемкого процесса, включавшего использование спектрометра — громоздкого лабораторного оборудования, которое обеспечивает оценку отраженного света по длинам волн. Исследователи сделали серию фотографий одного и того же объекта через четыре фильтра и наложили полученные фотографии, но можно было запечатлеть только неподвижные объекты, а не динамически движущиеся. «Вы просто не можете заменить фильтр во время движения животного и затем получить сопоставимые фотографии в другом диапазоне длин волн», — говорит Хэнли.

Конечно, есть некоторые предостережения. Во-первых, изображения животных представлены в «ложных цветах» — своего рода интерпретация человеческим глазом того, что видят животные, учитывая, что наш Диапазон зрения не ограничивается ультрафиолетовым или поляризованным светом. «Так что это всего лишь абстракция, призванная помочь нам понять, что они могут испытывать», — говорит Хэнли. Во-вторых, на философском уровне фотографии не совсем передают, что представляют собой животные. видятолько то, что обнаруживают их фоторецепторы.

«Мы даем вам информацию о том, что, по нашему мнению, происходит с фоторецептором», — объясняет Хэнли. «Но то, что животное делает с этой информацией в своем мозгу, отличается».

Камеры, которые они используют, не могут запечатлеть особенно быстрое поведение с точки зрения животного, например, удар кобры; они также не подходят для некоторых условий с низкой освещенностью, например, в густом тропическом лесу. Они также упускают определенные аспекты зрения конкретных животных, такие как магнитные поля, обнаруживаемые некоторыми птицами, или острота зрения, которая может сильно различаться у разных видов птиц. В то время как у хищных птиц огромные глаза, которые помогают им видеть и загонять в угол крошечных существ, снующих на расстоянии, певчие птицы «то, что мы считаем на грани слепоты», говорит Хэнли. «Для них все будет размыто».

Тем не менее, по словам Хэнли и его коллег, способность моделировать цвета, которые увидит животное, является многообещающей для исследователей. Это может помочь ученым зафиксировать и проанализировать поведение многих животных, например, способы, которыми они используют цвет или свет, чтобы привлечь внимание, отвести его, найти пищу или общаться с другими существами, от потенциальных хищников до возможных партнеров.

Исследователи также считают, что их технология может быть использована в природоохранных целях. Например, это могло бы помочь уменьшить количество ударов птиц в окна за счет анализа расположения на стекле наклеек с ультрафиолетовым излучением (ясных для нас и черных для птиц).

Короткие видеоролики, которые создают ученые, могут помочь им увидеть то, что в противном случае они могли бы пропустить, и осветить некоторые темные уголки мира природы.

Главное изображение предоставлено Васас, В. и др. Запись видеороликов о мире природы с изображением животных с использованием новой системы камер и пакета программного обеспечения. ПЛОС Биология (2024).

• Шрути Равиндран

  Опубликовано 5 февраля 2024 г.

  Шрути Равиндран — писатель и продюсер, в настоящее время живет в Бруклине.