Koja ptica ima najoštriji vid? A oko je kao u orla. Struktura ptičje mrežnice

Priroda je ptice obdarila najrazvijenijim očima među svim živim bićima. Oči ptice grabljivice može biti jednak volumenu ili veći od volumena osobe. Sve ptice imaju izvrstan vid. Mala ptica, na primjer, vrabac ili sjenica, jastreb, orao ili sokol mogu se vidjeti s udaljenosti veće od jednog kilometra.

Vid je glavni faktor u orijentaciji ptica na daljinu i blizinu. Za razliku od drugih kralježnjaka, među pticama nema niti jedne vrste sa smanjenim očima. Što se tiče relativne i apsolutne veličine, oči ptica su vrlo velike: kod velikih grabljivica i sova po volumenu su jednake oku odrasle osobe. Povećanje veličine očiju je korisno jer vam omogućuje da dobijete velike veličine sliku na mrežnici i time jasnije razlikovati njezine detalje. Relativne veličine očiju, koje se razlikuju među različitim vrstama, povezane su s prirodom specijalizacije hrane i načinom lova. Kod gusaka i kokoši biljojeda masa očiju približno je jednaka masi mozga i čini 0,4-0,6% tjelesne težine; kod ptica grabljivica masa očiju je 2-3 puta veća od mase mozga i čini 0,5-3% mase tijela, kod sova koje su aktivne u sumrak i noću, masa očiju je jednaka 1-5% mase tijela.

Neke vrste koje se prvenstveno hrane pokretnim objektima (dnevni predatori, čaplje, vodomari, lastavice) imaju dvije regije akutni vid. Čisti imaju samo jedno područje oštrog vida, pa su njihove metode hvatanja plijena u letu manje raznolike od onih lastavica. Vrlo pokretna zjenica sprječava prekomjerno "izlaganje" mrežnice (tijekom brzih okreta u letu i sl.).

Struktura očiju ptica.

Osnovne strukture ptičjeg oka slične su onima drugih kralješnjaka. Vanjski sloj oka s prednje strane sastoji se od prozirne rožnice i dva sloja bjeloočnice, čvrstog sloja kolagenih vlakana. Unutar oka, leća je podijeljena u dva glavna segmenta: prednji i stražnji. Prednja sobica ispunjena je očnom vodicom, a stražnja sobica sadrži staklasto tijelo.

Leća je prozirno bikonveksno tijelo s tvrdim vanjskim i mekim unutarnjim slojem. Fokusira svjetlost na mrežnicu. Oblik leće mogu mijenjati cilijarni mišići koji su na nju izravno pričvršćeni pomoću zonularnih vlakana. Osim ovih mišića, neke ptice također imaju dodatne mišiće Crampton koji mogu promijeniti oblik rožnice, čime se omogućuje širi raspon akomodacije nego kod sisavaca. Takav smještaj u roniocima vodene ptice može biti vrlo brzo. Šarenica je obojena mišićna dijafragma ispred leće koja regulira količinu svjetlosti koja ulazi u oko. U središtu šarenice je zjenica, varijabilni, kružni otvor kroz koji svjetlost ulazi u oko.

Retina je relativno glatka, zakrivljena, višeslojna struktura koja sadrži fotoosjetljive štapićaste i čunjićne stanice s pripadajućim neuronima i krvnim žilama. Gustoća fotoreceptora važna je za određivanje najveće moguće vidne oštrine. Čovjek ima oko 200.000 receptora po mm2, kućni vrabac ima 400.000, a obični mišar (ptica grabljivica) ima 1.000.000. Nemaju svi fotoreceptori individualnu vezu s optičkim živcem; vizualna rezolucija uvelike je određena omjerom živčanih ganglija i receptora. Kod ptica je ta brojka vrlo visoka: bijela pastirica ima 100 000 ganglijskih stanica na 120 000 fotoreceptora.

Štapići su osjetljiviji na svjetlost, ali ne daju informacije o boji, dok ih manje fotoosjetljivi čunjići daju vid u boji. Kod dnevnih ptica 80% receptora mogu biti čunjići (do 90% kod nekih sova), dok su kod noćnih sova fotoreceptori zastupljeni gotovo isključivo štapićima. Ptice, kao i drugi kralješnjaci, s izuzetkom placentnih sisavaca, imaju dvostruke čunjeve. Kod nekih vrsta, takvi dvostruki čunjići mogu činiti do 50% svih receptora ove vrste.

Analiza vizualne percepcije provodi se u vizualnim centrima mozga. Ganglijske stanice retine reagiraju na nekoliko podražaja: konture, mrlje u boji, smjer kretanja itd. Kod ptica, kao i kod drugih kralješnjaka, mrežnica ima područje najoštrijeg vida s udubljenjem u središtu (makula).

U području slijepe pjege (ulazne točke vidnog živca) nalazi se greben - naborana tvorevina bogata krvnim žilama koja strši u staklasto tijelo. Njegove glavne funkcije su opskrba staklastog tijela i unutarnjih slojeva mrežnice kisikom, kao i uklanjanje metaboličkih produkata. Oči gmazova također imaju češalj, ali kod ptica on je veći i složeniji. Mehanička čvrstoća ptičjih očiju osigurava se zadebljanjem bjeloočnice i pojavom koštanih ploča u njoj. Mnoge ptice imaju dobro razvijene pomične kapke i razvijenu trepćuću membranu (treći kapak), koja se pomiče direktno po površini rožnice čisteći je.

Većina ptica ima oči smještene sa strane glave. Vidno polje svakog oka je 150-170 stupnjeva. Polje binokularnog vida je prilično malo i kod mnogih ptica iznosi samo 20-30 stupnjeva. Neke ptice grabljivice (kao što su sove) imaju oči koje se pomiču prema kljunu, što povećava binokularno vidno polje. Kod nekih vrsta s izbuljenim očima i uskom glavom (neke močvarice, patke itd.), ukupno vidno polje može biti 360 stupnjeva, s uskim (5-10 stupnjeva) poljima binokularnog vida formiranim ispred kljuna. (ovo olakšava hvatanje plijena) i u području stražnjeg dijela glave (ovo vam omogućuje procjenu udaljenosti do neprijatelja koji se približava s leđa). Kod ptica s dva područja oštrog vida, ona su obično smještena tako da jedno od njih strši u područje binokularnog vida, a drugo u područje monokularnog vida.

Kutovi gledanja.

Sve ptice imaju izvrstan vid boja, prepoznaju ne samo primarne boje, već i njihove nijanse i kombinacije. Stoga se u perju ptica često pojavljuju mrlje svijetle boje koje služe kao oznake vrste. Ptice razlikuju ne samo pokrete predmeta i njihove konture, već i detalje oblika, boje, uzorka i teksture površine. Zato ptice koriste vizualnu percepciju kako za dobivanje raznih informacija o svijetu oko sebe, tako i za važan alat tijekom unutarvrsne i međuvrsne komunikacije.

Ptice rijetko dižu pogled jer... Njima je važnije vidjeti sve što se događa na zemlji. Struktura ptičjih očiju odražava ispravnost ove izjave. Gornji segment mrežnice ptica vidi bolje (vidi tlo), a donji segment vidi lošije (leća gradi obrnutu sliku). Neke ptice dobro vide iu zraku iu vodi (na primjer, kormoran). To upućuje na mogućnost akomodacije (promjene lomne snage optičkog sustava oka). Kormoran ima mogućnost promjene ove karakteristike za 4000 dioptrija.

Percepcija kontrasta.

Kontrast se definira kao razlika u svjetlini između dviju boja podijeljena zbrojem njihove svjetline. Osjetljivost kontrasta je inverzna vrijednost najmanjeg kontrasta koji se može otkriti. Na primjer, osjetljivost kontrasta od 100 znači da je najmanji kontrast koji se može vidjeti 1%. Ptice imaju relativno nisku kontrastnu osjetljivost u usporedbi sa sisavcima. Ljudi mogu vidjeti kontraste od 0,5-1%, dok većini ptica treba 10% kontrasta da bi proizvele odgovor. Funkcija osjetljivosti na kontrast opisuje sposobnost životinja da detektiraju kontrast uzoraka različitih prostornih frekvencija.

Percepcija kretanja.

Ptice vide brze pokrete bolji od ljudi, za koje se treperenje pri brzini većoj od 50 Hz percipira kao kontinuirano kretanje. Stoga osoba ne može razlikovati pojedinačne bljeskove fluorescentne svjetiljke koja oscilira na frekvenciji od 50 Hz. Jastreb je sposoban brzo progoniti plijen kroz šumu, izbjegavajući grane i druge prepreke velikom brzinom; Za osobu će takva potraga izgledati kao magla.

Osim toga, ptice mogu otkriti predmete koji se sporo kreću. Kretanje sunca i zvijezda po nebu nevidljivo je ljudima, ali je vidljivo pticama. Ova sposobnost omogućuje pticama selicama da se kreću tijekom migracija.

Kako bi dobile jasnu sliku tijekom leta, ptice drže svoje glave u najstabilnijem položaju, kompenzirajući vanjske vibracije. Ova sposobnost je posebno važna za ptice grabljivice.

Percepcija magnetskog polja.

Vjeruje se da percepcija magnetskog polja od strane ptica selica ovisi o svjetlosti. Ptice okreću glavu kako bi odredile smjer magnetskog polja. Na temelju proučavanja neuralnih puteva, sugerirano je da ptice mogu vidjeti magnetsko polje. Desno oko ptica selica sadrži proteine ​​kriptokroma osjetljive na svjetlo. Svjetlost pobuđuje te molekule, koje otpuštaju nesparene elektrone koji stupaju u interakciju sa Zemljinim magnetskim poljem, dajući informacije o smjeru.

Čini nam se da životinje vide svijet otprilike na isti način kao i mi. Zapravo, njihova percepcija je vrlo različita od ljudske. Čak i kod ptica - toplokrvnih kopnenih kralješnjaka, poput nas - osjetila rade drugačije nego kod ljudi.

Vizija igra važnu ulogu u životu ptica. Netko tko može letjeti mora upravljati letom, na vrijeme primijetiti hranu, često na velikoj udaljenosti, ili grabežljivca (koji možda također može letjeti i brzo se približava). Dakle, kako se ptičji vid razlikuje od ljudskog?

Za početak, napominjemo da ptice imaju vrlo velike oči. Dakle, kod noja njihova aksijalna duljina dvostruko je veća od ljudskog oka - 50 mm, gotovo kao teniske loptice! Kod ptica biljojeda oči čine 0,2-0,6% tjelesne težine, a kod ptica grabljivica, sova i ostalih ptica koje izdaleka traže plijen, masa očiju može biti dva do tri puta veća od mase mozga i doseže 3–4% tjelesne težine.za sove - do 5%. Za usporedbu: kod odrasle osobe masa očiju iznosi približno 0,02% tjelesne mase, odnosno 1% mase glave. I, na primjer, u čvorku je 15% mase glave u očima, u sovama - do trećine.

Oštrina vida kod ptica mnogo je veća nego kod ljudi - 4-5 puta, kod nekih vrsta vjerojatno i do 8. Lešinari koji se hrane strvinom vide leš kopitara 3-4 km od sebe. Orlovi primjećuju plijen s udaljenosti od oko 3 km, velike vrste sokolova - s udaljenosti do 1 km. A sokol vjetruša, koji leti na visini od 10–40 m, ne vidi samo miševe, već čak i insekte u travi.

Koje strukturne značajke očiju osiguravaju takvu vidnu oštrinu? Jedan faktor je veličina: veće oči omogućuju snimanje većih slika na mrežnici. Osim toga, ptičja mrežnica ima veliku gustoću fotoreceptora. Ljudi u zoni najveće gustoće imaju 150 000–240 000 fotoreceptora po mm2, vrabac pokućar 400 000, a mišar do milijun. Osim, dobra rezolucija slika je određena omjerom broja živčanih ganglija prema receptorima. (Ako je više receptora spojeno na jedan ganglion, rezolucija je smanjena.) Kod ptica taj je omjer puno veći nego kod ljudi. Na primjer, u bijeloj pastiri postoji oko 100 000 ganglijskih stanica na svakih 120 000 fotoreceptora.

Poput sisavaca, mrežnica ptica ima područje koje se zove fovea, udubljenje u sredini makule. U foveji je, zbog velike gustoće receptora, vidna oštrina najveća. No, zanimljivo je da 54% vrsta ptica - grabljivice, vodomari, kolibrići, lastavice itd. - imaju drugo područje s najvećom vidnom oštrinom za poboljšanje bočnog vida. Brzicima je teže nabaviti hranu nego lastavicama, uključujući i to što imaju samo jedno područje oštrog vida: brzaci dobro vide samo naprijed, a njihove metode hvatanja insekata u letu manje su raznolike.

Oči većine ptica nalaze se prilično daleko jedna od druge. Vidno polje svakog oka je 150-170°, ali je preklapanje polja oba oka (binokularno vidno polje) kod mnogih ptica samo 20-30°. Ali ptica u letu može vidjeti što se događa ispred nje, sa strane, iza, pa čak i odozdo (slika 1). Na primjer, velike i izbuljene oči američke šumske šljuke Scolopax minor Smješteni su visoko na uskoj glavi, a vidno polje im doseže 360° u vodoravnoj ravnini i 180° u okomitoj ravnini. Šljuka ima polje binokularnog vida ne samo sprijeda, već i straga! Vrlo korisna kvaliteta: šljuka koja se hrani zabija kljun u meko tlo, tražeći gliste, kukce, njihove ličinke i drugu prikladnu hranu, a pritom promatra i što se okolo događa. Velike oči noćne tegle su malo pomaknute unatrag, vidno polje im je također oko 360°. Široko vidno polje karakteristično je za golubove, patke i mnoge druge ptice.

A kod čaplji i čaplji binokularno vidno polje je pomaknuto prema dolje, ispod kljuna: u horizontalnoj je ravnini usko, a okomito prošireno, do 170°. Takva ptica, kada drži kljun vodoravno, može vidjeti vlastite šape binokularnim vidom. Pa čak i podižući kljun prema gore (kao što to čini grič dok čeka plijen u trstici i kamuflira se okomitim prugama na perju), može pogledati dolje, primijetiti male životinje koje plivaju u vodi i uhvatiti ih preciznim zabačajima. Uostalom, binokularni vid vam omogućuje određivanje udaljenosti do objekata.

Za mnoge ptice važnije je da nemaju veliko vidno polje, nego da imaju dobar binokularni vid s oba oka odjednom. To su prije svega ptice grabljivice i sove, jer trebaju procijeniti udaljenost do svog plijena. Oči su im približene, a sjecište vidnih polja dosta široko. U ovom slučaju, usko sveukupno vidno polje kompenzira se pokretljivošću vrata. Od svih vrsta ptica, sove imaju najbolje razvijen binokularni vid, a mogu okrenuti glavu za 270°.

Za fokusiranje očiju na predmet tijekom brzog kretanja (vlastitog, ili predmeta, ili ukupnog) potrebna je dobra akomodacija leće, odnosno sposobnost brze i snažne promjene njezine zakrivljenosti. Ptičje oči opremljene su posebnim mišićem koji učinkovitije mijenja oblik leće nego kod sisavaca. Ta je sposobnost posebno razvijena kod ptica koje hvataju plijen pod vodom – kormorana i vodomara. Kormorani imaju akomodacijski kapacitet od 40-50 dioptrija, a ljudi 14-15 dioptrija, iako neke vrste, poput kokoši i golubova, imaju samo 8-12 dioptrija. Pticama ronilicama da vide pod vodom pomaže i prozirni treći očni kapak koji prekriva oko - neka vrsta naočala za ronjenje.

Svatko je vjerojatno primijetio kako su mnoge ptice svijetle boje. Neke vrste - riđovke, crvendaći, crvendaći - općenito su mutno obojene, ali imaju područja svijetlog perja. Drugi razviju jarko obojene dijelove tijela tijekom sezone parenja, na primjer, mužjaci fregata napuhuju crvenu grlenu vrećicu, a pufini imaju svijetlonarančasti kljun. Dakle, čak i iz bojanja ptica jasno je da imaju dobro razvijenu viziju boja, za razliku od većine sisavaca, među kojima nema tako elegantnih stvorenja. Među sisavcima primati najbolje razlikuju boje, ali ptice su čak i ispred njih, uključujući i ljude. To je zbog nekih strukturnih značajki očiju.

Postoje dvije glavne vrste fotoreceptora u mrežnici sisavaca i ptica - štapići i čunjići. Štapići omogućuju noćni vid; oni dominiraju očima sova. Čunjići su odgovorni za dnevni vid i razlikovanje boja. Primati imaju tri vrste (oni percipiraju crvenu, zelenu i plave boje), drugi sisavci imaju samo dva. Ptice imaju četiri vrste čunjića s različitim vizualnim pigmentima - crveni, zeleni, plavi i ljubičasti/ultraljubičasti. A što je više vrsta češera, to oko može razlikovati više nijansi (slika 2).

Za razliku od sisavaca, svaki stožac ptica sadrži još jednu kap obojenog ulja. Ove kapi igraju ulogu filtera - one odsijecaju dio spektra koji percipira određeni čunjić, čime se smanjuje preklapanje reakcija između čunjića koji sadrže različite pigmente i povećava broj boja koje ptice mogu razlikovati. U čunjevima je identificirano šest vrsta kapljica ulja; Pet od njih su mješavine karotenoida koji apsorbiraju valove različitih duljina i intenziteta, a šestoj vrsti nedostaju pigmenti. Točan sastav i boja kapljica varira od vrste do vrste, možda radi finog podešavanja vida kako bi najbolje odgovarao okolini i ponašanju pri hranjenju.

Četvrta vrsta čunjeva omogućuje mnogim pticama da razlikuju ultraljubičastu boju, nevidljivu ljudima. Popis vrsta za koje je ova sposobnost eksperimentalno dokazana značajno se povećao u posljednjih 35 godina. To su, primjerice, bezgrebenke, močvarke, galebovi, njorke, trogoni, papige i vrapčarke. Eksperimenti su pokazali da područja perja koje ptice pokazuju tijekom udvaranja često imaju ultraljubičastu boju. Za ljudsko oko, oko 60% vrsta ptica nije spolno dimorfno, što znači da se mužjaci i ženke ne razlikuju po izgledu, ali same ptice možda ne misle tako. Naravno, nemoguće je pokazati ljudima kako ptice vide jedna drugu, ali to možete otprilike zamisliti iz fotografija na kojima su ultraljubičasta područja obojena konvencionalnom bojom (slika 3).

Sposobnost da vide ultraljubičastu boju pomaže pticama da pronađu hranu. Dokazano je da voće i bobice reflektiraju ultraljubičaste zrake, što ih čini vidljivijima mnogim pticama. I vjetruše mogu vidjeti staze voluharica: one su obilježene urinom i izmetom koji reflektiraju ultraljubičasto zračenje i tako postaju vidljive ptici grabljivici.

Međutim, imajući najviše bolja percepcija boju kod kopnenih kralješnjaka, ptice je gube u sumrak. Za razlikovanje boja, pticama je potrebno 5-20 puta više svjetla nego ljudima.

Ali to nije sve. Ptice imaju druge sposobnosti koje nama nisu dostupne. Dakle, oni vide brze pokrete puno bolje od ljudi. Treperenje pri brzini većoj od 50 Hz ne primjećujemo (npr. sjaj fluorescentne svjetiljke čini nam se kontinuiranim). Privremeni O Vizualna rezolucija kod ptica mnogo je veća: mogu primijetiti više od 100 promjena u sekundi, na primjer, kod šarene muharice - 146 Hz (Jannika E. Boström et al. Ultra-Rapid Vision in Birds // PLoS JEDAN, 2016, 11(3): e0151099, doi: 10.1371/journal.pone.0151099). To malim pticama olakšava lov na insekte, ali život u zatočeništvu možda čini nepodnošljivim: svjetiljke u prostoriji, koje, prema ljudima, inače svijetle, za pticu odvratno trepću. Ptice također mogu vidjeti vrlo sporo kretanje - na primjer, kretanje sunca i zvijezda po nebu, nedostupno našem golom oku. Pretpostavlja se da im to pomaže u navigaciji tijekom letova.

Nama nepoznate boje i nijanse; pogled sa svih strana; prebacivanje načina rada s "dalekozora" na "povećalo"; najbrži pokreti su jasno vidljivi, kao usporeni... Teško nam je uopće zamisliti kako ptice percipiraju svijet. Može se samo diviti njihovim sposobnostima!

Vizija je iznimno važna u životu ptica. Možda postoje ptice bez glasa, ali nema ptica bez očiju, slijepih. Nema ni ptica s nerazvijenim očima. A postoje mnoge vrste ptica čije su oči razvijenije od drugih životinja slične veličine. Na primjer, mišar ima volumen oka približno jednak volumenu ljudskog oka, dok suri orao ima oko znatno veće od ljudskog oka. Ali suri orao je 30-40 puta teži od njega manje od osobe. Težina sovinih očiju je jedna trećina težine njene glave.

Vidna oštrina ptica je nevjerojatna. Sivi sokol male ptice, veličine grlice, vidi s udaljenosti veće od jednog kilometra. Ptice bez njuha mogu svoj plijen tražiti sluhom ili vidom. Svoj plijen - oborenog papkara, sup uočava u planinama, ponekad s visine od dva do tri kilometra.

Kao što znate, kod ptica glava se slobodno okreće na vratu do 180, pa čak i 270 stupnjeva. Oni to iskorištavaju. Sove posebno vole okretati glavu i gledati oko sebe. Sove ne mogu pomicati oči s desna na lijevo; očne jabučice su im čvrsto stisnute u dupljama. Osim toga, njihove su oči, za razliku od drugih ptica, usmjerene prema naprijed. Stoga se u šumi ponekad može vidjeti na prvi pogled tako čudna slika: sova sjedi na drvetu leđima okrenuta promatraču, a glava joj je okrenuta naopako tako da joj je kljun u ravnini sa sredinom leđa , a ptičji pogled je usmjeren ravno unazad. Ovo je zgodno za sovu. Ona može, bez imalo buke i bez gubljenja vremena na okretanje, mirno promatrati sve što se događa oko nje. Pa, može li leteća patka gledati unatrag, pogotovo ako je iza nje opasnost? Okretanje glave, najmanja distrakcija od leta može značiti smrt za nju. Čak ni ptica u trku ne može se osvrnuti.

Što onda učiniti?

Prije nego odgovorimo na ovo pitanje, pogledajmo kako se oči nalaze na ptičjoj glavi. S izuzetkom sova, oči pticama nisu smještene ispred glave, već sa strane, a ptice vide više sa strane nego sprijeda. Stoga je ukupno vidno polje ptica vrlo veliko. Passerine i golubovi mogu, bez pomicanja očiju ili pomicanja glave, odmah pokriti svojim vidom do 300 stupnjeva, samo jedna šestina kruga ostaje izvan vidljivog. Zavidni horizonti! Dopustite mi da vas podsjetim da je ukupno vidno polje osobe samo 150 stupnjeva.

Postoje i "sretnije" ptice. U noćnim teglama temporalni rub oka okrenut je blago unatrag, a vidno polje mu je 360 ​​stupnjeva. To znači da noćna posuda može, bez okretanja glave, potpuno slobodno primijetiti što se događa ispred nje, sa strane i iza nje. Povoljan položaj za ovu pticu! Uostalom, noćna ćurka svoj plijen, male kukce, lovi u zraku. Ako bude jurio samo ono što uoči ispred sebe, neće biti zadovoljan. Let noćne koštice je spretan i okretan. Što bi trebao, primijetivši plijen kako bljeska sa strane ili čak straga, odmah se okrenuti i zgrabiti ga širokim ustima. Da biste to učinili, morate prije svega primijetiti ovaj plijen, odnosno vidjeti ga i ispred i iza tijekom leta.

Ali jedna noćna posuda je tako sretna. Šljuka također može vidjeti što se događa iza. Prilikom hranjenja zabija kljun u meko tlo i tamo dodirom traži hranu, zaboravljajući, reklo bi se, na sve oko sebe. Potpuno je neprikladno da gleda oko sebe. Bočni (pa čak i malo unazad) položaj očiju omogućuje mu da primijeti opasnost koja se približava bez okretanja glave, bez nepotrebnog uklanjanja kljuna s područja hranjenja tla.

Nije svim pticama potrebno tako široko vidno polje. Predatori nemaju nikakve koristi od toga. Ptice grabljivice imaju tendenciju da se dosta hrane veliki ulov, uočiti ga unaprijed i, žureći prema njemu, moraju ga cijelo vrijeme budno držati u svom vidnom polju. Oči predatora su usmjerene prema naprijed, ukupno vidno polje nije tako veliko (kod vjetruške, na primjer, 160 stupnjeva), ali im je binokularni vid bolje razvijen. Ali, naravno, binokularni vid je najbolje razvijen kod sova. Ali sove su također inferiorne u odnosu na ljude u tom pogledu.

Ptica grabljivica ne vidi što se događa iza nje, a i ne treba. Potreban joj je samo prednji i djelomično bočni vid. A ako je potrebno razmotriti što se događa iza, grabežljivac okreće glavu, poput sova, unatrag, usmjeravajući binokularni vid na predmet koji ga zanima.

Patka je u tom pogledu izravna suprotnost jastrebu. Korisno joj je vidjeti što se događa iza nje, i vidjeti, tako reći, u prolazu, bez okretanja glave. Ovdje prolazi masni mulj kroz kljun na obali rezervoara. Ovdje se nema što vidjeti. Neka bolje oči pratiti što se događa iza njih. Patka također mora vidjeti straga tijekom leta. Što ako je predator iza? I patka to zapravo može primijetiti bez okretanja glave. To je ono što znači vidno polje od 360 stupnjeva!

Osim položaja očiju, kod ptica je od velike važnosti smjer najoštrijeg vida svakog oka. Taj smjer ovisi o anatomskoj građi očiju različitih vrsta ptica i kod njih nikada nije isti. Najoštrija vidna percepcija kod ptica obično je usmjerena bočno, izvan granica binokularnog vida, što ptici u letu omogućuje da ima polja jasnog vida desno i lijevo, ali ovisna jedno o drugom.

Indikativna je u tom pogledu usporedba lastavica i strijela. Obje se hrane homogenom hranom u zraku - zračnim planktonom, a oči ovih ptica imaju različitu strukturu. Brzoglavac gleda uglavnom naprijed. Još jedna stvar je lastavica. Njezina oštra vizualna percepcija usmjerena je uglavnom u stranu i savršeno uočava svaku mušicu koja proleti pored nje, bilo da leti ispred ili sa strane. Sprava za letenje lastavice je takva da se odmah može okrenuti i zgrabiti plijen. Brzina leta lastavice nije velika, a vrlo lako se okreće na mjestu. Brzoglavac se ne može okrenuti na mjestu, prebrzo leti. Zbog osobitosti svoje vizije, brzak jednostavno neće primijetiti mušicu koja je iza, hvata samo ono što je ispred. Koji način lova je "isplativiji"? Sve dok u zraku ima puno zračnog planktona, nema nikakve razlike. No, kad je u zraku manje hrane, čičak se prvi nađe u teškoj situaciji. Više mu nije dovoljno ni to što pravocrtno “ora” kljunom u zraku. Moguća hrana s desne i lijeve strane skrivena je zbog osobitosti vida. Lastavica se izvrsno izvlači iz situacije, okrećući se iza svake mušice koja bljesne sa strane. Štoviše, ona čak može, leteći duž suncem zagrijane stijene ili zida kuće, svojim krilom uplašiti insekte i odmah ih zgrabiti. Dakle, čičak ne može dugo ostati kod nas do jeseni, ali lasta može. Ptice ne gledaju puno gore. Za njih je glavno ono što se događa na zemlji. To također utječe na strukturu njihovih očiju. Kod mrežnice dnevnih ptica njezin gornji segment, onaj koji opaža zrake koje dolaze s tla, zasićeniji je tzv. bipolarnim stanicama i ganglijima, jednostavno rečeno, bolje vidi, dok je donji segment, koji reflektira nebo, osiromašen od tih tvorevina . Dakle, ptica, ako treba bolje pogledati što se događa na nebu (recimo, leti li grabežljivac), zabacuje glavu na leđa i gleda gore u tom položaju.

Što odražavaju oči ptice, imaju li "izraz"? Jastreb ima svijetložute oči, ostavljaju neugodan dojam, čini se da jastreb ima zao karakter. No, to uopće nije stvar karaktera, već je šarenica ovog predatora žuta, a oči ne izražavaju baš ništa. Oči starih kormorana duboko sjaje zeleni ton a također ne izražavaju ništa. Sve je to vanjski dizajn očiju, koji nije povezan s ponašanjem ptice.

Neke vrste ptica moraju dobro vidjeti u različitim okruženjima. Merganser, na primjer, i kormoran dobro vide u zraku, a ništa lošije u vodi. To zahtijeva povećanu sposobnost akomodacije. Doista, kormoran je sposoban promijeniti snagu loma oka za 40-50 dioptrija, dok je osoba može promijeniti samo za 14-15 dioptrija. Ali sove imaju vrlo beznačajnu sposobnost akomodacije, nekih 2-4 dioptrije. Kao rezultat toga, očito ne mogu vidjeti ništa u svojoj neposrednoj blizini.

Ponekad se postavlja pitanje imaju li ptice vid u boji. Odgovor na ovo pitanje nameće se sam od sebe. Zašto onda ptice svijetle boje, zašto šarene i često vrlo originalne boje? Promatranja pokazuju da mnogi detalji ptičjeg perja za njih imaju signalnu vrijednost i savršeno ih percipiraju. Druga je stvar vide li ptice boje točno onako kako ih vide ljudi. Ovo ostaje nejasno. Ali, očito, ptičje oči nemaju posebne razlike u tom pogledu. Ptice se ponekad mogu istrenirati za boje, na primjer.

Mi ljudi smo uvjereni da je naš vidni sustav savršen. Omogućuje nam sagledavanje prostora u tri dimenzije, uočavanje objekata na daljinu i slobodno kretanje. Imamo sposobnost točno prepoznati druge ljude i pogoditi njihove emocije na licu. Zapravo, toliko smo “vizualna” stvorenja da nam je teško zamisliti osjetilne svjetove životinja s drugim sposobnostima koje nam nisu dostupne – primjerice šišmiš, noćni lovac koji male kukce otkriva na temelju odjeka. visokofrekventnih zvukova koje proizvodi.

Sasvim je prirodno da se naše znanje o viđenju boja temelji uglavnom na vlastito iskustvo: Istraživačima je lako provoditi pokuse s subjektima koji žele odgovoriti na stvari poput toga koje mješavine boja izgledaju isto, a koje drugačije. Unatoč činjenici da su neuroznanstvenici snimanjem pražnjenja neurona potvrdili dobivene podatke za niz vrsta živih bića, još do početka 70-ih godina 20. stoljeća. U prošlom stoljeću nismo bili svjesni da mnogi kralješnjaci koji nisu sisavci vide boje u dijelu spektra koji je ljudima nevidljiv - u bliskom ultraljubičastom (UV).

Otkriće ultraljubičastog vida počelo je proučavanjem ponašanja insekata od strane uglednog Engleza Sir Johna Lubbocka, lorda Aveburyja, prijatelja i susjeda Charlesa Darwina, člana parlamenta, bankara, arheologa i prirodoslovca. Početkom 1880-ih. Lubbock je primijetio da u prisutnosti UV zračenja mravi premještaju svoje ličinke u tamnija područja ili ona koja su osvijetljena duljim valnim duljinama svjetlosti. Zatim sredinom 1900-ih. Austrijski prirodoslovac Karl von Frisch dokazao je da pčele i mravi ultraljubičastu ne vide samo kao zasebnu boju, već je koriste i kao neku vrstu nebeskog kompasa.

Mnogi insekti također percipiraju ultraljubičasto svjetlo; Prema istraživanjima u posljednjih 35 godina, ptice, gušteri, kornjače i mnoge ribe imaju UV receptore u mrežnici. Zašto onda sisavci nisu kao svi ostali? Što uzrokuje osiromašenje njihove percepcije boja? Potraga za odgovorom otkrila je fascinantnu evolucijsku povijest i dovela do novog razumijevanja iznimno bogatog vizualnog svijeta ptica.

Kako se razvio vid u boji?

Da bismo bolje razumjeli bit otkrića, prvo je vrijedno upoznati se s nekim osnovnim principima kolornog vida. Prije svega, potrebno je napustiti jednu uobičajenu zabludu.

Doista, kao što su nas učili u školi, predmeti apsorbiraju svjetlost određenih valnih duljina, a ostale reflektiraju, a boje koje opažamo povezane su s valnim duljinama reflektirane svjetlosti. Međutim, boja nije svojstvo svjetla ili predmeta koji ga reflektiraju, već osjet rođen u mozgu.

Vid u boji kod kralješnjaka posljedica je prisutnosti čunjića u mrežnici, sloju živčanih stanica koje prenose vizualne signale u mozak. Svaki čunjić sadrži pigment koji se sastoji od vrste proteina opsina vezanog za molekulu tvari zvane retinal, koja je blisko povezana s vitaminom A. Kada pigment apsorbira svjetlost (točnije, pojedinačne snopove energije zvane fotoni), energija koju prima čini mrežnicu da promijeni svoj oblik, što pokreće kaskadu molekularnih transformacija koje aktiviraju čunjiće, a nakon njih i retinalne neurone, od kojih jedna vrsta šalje impulse duž vidnog živca, prenoseći informaciju o opaženoj svjetlosti u mozak.

Što je svjetlost jača, to više fotona apsorbiraju vizualni pigmenti, to je jača aktivacija svakog čunjića i svjetlija se čini percipirana svjetlost. Međutim, informacije koje dolaze iz jednog čunjića ograničene su: ne mogu reći mozgu koja je valna duljina svjetlosti koja ga je pokrenula. Svjetlosne valne duljine različitih valnih duljina različito se apsorbiraju, a svaki vizualni pigment ima specifičan spektar koji pokazuje kako apsorpcija svjetla varira s valnom duljinom. Vidni pigment može podjednako apsorbirati svjetlost dviju različitih valnih duljina, a iako će fotoni svjetlosti nositi različite energije, čunjić ih neće moći razlikovati jer oba uzrokuju promjenu oblika retine i time pokreću isto molekularna kaskada koja vodi do aktivacije. Konus može čitati samo apsorbirane fotone; ne može razlikovati jednu valnu duljinu svjetlosti od druge. Stoga se stožac može jednako aktivirati jakom svjetlošću relativno slabo apsorbirane valne duljine i prigušenom svjetlošću dobro apsorbirane valne duljine.

Da bi mozak vidio boju, mora usporediti odgovore nekoliko klasa čunjića koji sadrže različite vizualne pigmente. Posjedovanje više od dvije vrste čunjića u mrežnici omogućuje bolje razlikovanje boja. Opsini, koji razlikuju neke čunjiće od drugih, pružili su nam dobru priliku za proučavanje evolucije vida boja. Istraživači mogu odrediti evolucijski odnos opsina u razne klasečunjeva i kod svih vrsta vrsta, proučavanjem slijeda nukleotidnih baza ("abecede" DNK) u genima koji kodiraju te proteine. Rezultat je obiteljsko stablo, što ukazuje da su opsini vrlo drevni proteini koji su postojali prije pojave glavnih skupina životinja koje danas obitavaju na Zemlji. Možemo pratiti četiri loze u razvoju pigmenata čunjića kralježnjaka, nazvanih opisno prema području spektra na koje su najosjetljiviji: dugovalna, srednjevalna, kratkovalna i ultraljubičasta.

LJUDSKI VID U BOJI

Ljudi i neki primati vide boje kroz interakciju tri vrste čunjića u mrežnici. Svaka vrsta sadrži drugačiji pigment koji je osjetljiv na određeni raspon valnih duljina svjetlosti. Najveću osjetljivost imaju tri vrste čunjića - oko 560, 530 i 424 nm.

Dvije tanke okomite crte na grafikonu označavaju različite valne duljine svjetlosti koje podjednako apsorbira pigment 560. Iako fotoni iz svjetlosnih zraka valne duljine 500 nm (plavo-zelena svjetlost) nose više energije od fotona valne duljine 610 nm (narančasta svjetlost), oba uzrokuju istu pigmentnu reakciju i, sukladno tome, iste aktivacijske čunjeve. Dakle, jedan stožac ne može reći mozgu valnu duljinu svjetlosti koju apsorbira. Kako bi razlikovao jednu valnu duljinu od druge, mozak mora usporediti signale čunjića s različitim vizualnim pigmentima.

Osim čunjića, sve veće skupine kralježnjaka imaju i štapiće u mrežnici, koji sadrže vidni pigment rodopsin i omogućuju vid pri vrlo slabom svjetlu. Rodopsin je po strukturi i karakteristikama spektralne apsorpcije sličan pigmentima čunjića, koji su najosjetljiviji na valne duljine u sredini vizualnog spektra. Razvio se iz takvih pigmenata prije više stotina milijuna godina.

Ptice posjeduju četiri pigmenta čunjića s različitim spektralnim karakteristikama, po jedan iz svake loze. S druge strane, sisavci obično imaju samo dva takva pigmenta: jedan je posebno osjetljiv na ljubičasto svjetlo, a drugi na svjetlo dugih valova. Zašto su životinje uskraćene? Vjerojatno je činjenica da su u ranim fazama razvoja, tijekom razdoblja mezozoika (od prije 245 do 65 milijuna godina), bili male životinje, koje su vodile tajnovite noćni pogledživot. Kako su im se oči navikle vidjeti u mraku, sve višu vrijednost stekle visokoosjetljive štapiće, a uloga vida u boji se smanjila. Stoga su životinje izgubile dva od četiri pigmenta čunjića koje su njihovi preci posjedovali i koji su bili sačuvani kod većine gmazova i ptica.

Kad su dinosauri izumrli prije 65 milijuna godina, sisavci su dobili nove prilike za specijalizaciju, a njihova se raznolikost počela brzo povećavati. Predstavnici jedne skupine, u kojoj su bili preci ljudi i drugih živućih primata, prešli su na dnevni način života, penjali su se na drveće, a voće im je postalo važan dio prehrane. Boje cvijeća i voća često čine da se ističu od lišća, ali sisavci, sa svojim jednostrukim stožastim pigmentom za svjetlo dugih valnih duljina, ne bi mogli razlikovati kontrastne boje u zelenom, žutom i crvenom dijelu spektra. Međutim, evolucija je već pripremila alat koji je pomogao primatima da se nose s problemom.

Povremeno, tijekom formiranja jajnih stanica i spermija tijekom stanične diobe, zbog nejednake izmjene kromosomskih dijelova, nastaju gamete s kromosomima koji sadrže dodatne kopije jednog ili više gena. Ako su takve dodatne kopije sačuvane u sljedećim generacijama, onda prirodni odabir može popraviti korisne mutacije koje nastaju u njima. Prema Jeremyju Nathansu ( Jeremy Nathans) i David Hogness ( David Hogness) sa Sveučilišta Stanford, nešto se slično dogodilo u proteklih 40 milijuna godina u vizualnom sustavu predaka primata. Nejednaka izmjena DNA u zametnim stanicama i naknadna mutacija dodatne kopije gena koji kodira pigment osjetljiv na dugovalnu svjetlost doveli su do pojave drugog pigmenta, čije je područje maksimalne osjetljivosti pomaknuto. Dakle, ova grana primata razlikuje se od ostalih sisavaca po tome što nema dva, već tri pigmenta čunjića i trikromatski vid u boji.

Iako je nova nabava značajno unaprijedila vizualni sustav, još uvijek nam nije omogućila suštinsku percepciju svijeta oko nas. Naš osjećaj za boju nosi tragove ispravke evolucijske pogreške; nedostaje mu još jedan pigment prije tetrakromatskog vizualni sustav ptice, mnogi gmazovi i ribe.

Genetski smo manjkavi na još jedan način. Oba naša gena za pigmente osjetljive na dugovalni dio spektra leže na X kromosomu. Budući da muškarci imaju samo jedan, mutacija u bilo kojem od ovih gena može otežati pojedincu razlikovanje između crvene i zelene boje. Manje je vjerojatno da će žene patiti od ovog poremećaja jer ako je gen oštećen na jednom X kromosomu, pigment se i dalje može proizvoditi prema uputama sadržanim u zdravom genu na drugom X kromosomu.

PREGLED: EVOLUCIONARNA POVIJEST
Vizija boja kod kralješnjaka ovisi o stanicama mrežnice koje se nazivaju čunjići. Ptice, gušteri, kornjače i mnoge ribe imaju četiri vrste čunjeva, ali većina sisavaca ima samo dvije.
Preci sisavaca imali su cijeli setčunjeva, međutim, izgubili su polovicu tijekom tog razdoblja svoje evolucije kada su pretežno bili noćni i kada im vid boja nije bio od velike važnosti.
Preci primata, među kojima su i ljudi, ponovno su dobili treću vrstu čunjeva zbog mutacije jednog od dva postojeća.
Međutim, većina sisavaca ima samo dvije vrste čunjića, što njihovu percepciju boja čini prilično ograničenom u usporedbi s vizualnim svijetom ptica.

Ptičja nadmoć

Analiza DNK moderne vrsteživotinja, istraživači su mogli zaviriti u prošlost i utvrditi kako su se pigmenti češera mijenjali tijekom evolucije kralješnjaka. Rezultati pokazuju da su rano u svom razvoju imali četiri vrste čunjića (trokuta u boji), od kojih je svaki sadržavao drugačiji vizualni pigment. Sisavci su u određenoj fazi evolucije izgubili dvije od četiri vrste čunjića, što je vjerojatno bilo zbog njihovog noćnog načina života: pri slabom osvjetljenju čunjići nisu potrebni. Ptice i većina gmazova, naprotiv, zadržali su četiri pigmenta čunjića s različitim spektrima apsorpcije. Nakon što su dinosauri izumrli, raznolikost sisavaca počela je brzo rasti, a jedna od linija evolucije koja je dovela do današnjih primata je afrički majmuni i ljudi - ponovno su stekli treću vrstu čunjića zbog duplikacije i naknadne mutacije gena za jedan od preostalih pigmenata. Stoga mi, za razliku od većine sisavaca, imamo tri vrste čunjeva (umjesto dva) i trikromatski vid, što je, naravno, postalo određeni napredak, ali se ne može usporediti s bogatim vizualnim svijetom ptica.

Rano u svojoj evoluciji, sisavci su izgubili više od svojih pigmenata čunjića. Svaki stožac ptičjeg ili gmazovskog oka sadrži obojenu kapljicu masti, ali sisavci nemaju ništa slično. Te nakupine, koje sadrže visoke koncentracije tvari koje se nazivaju karotenoidi, raspoređene su na takav način da svjetlost mora proći kroz njih prije nego što udari u hrpu membrana u vanjskom segmentu stošca, gdje se nalazi vizualni pigment. Kapljice masti djeluju kao filtri, ne propuštaju kratkovalnu svjetlost i time sužavaju apsorpcijski spektar vizualnih pigmenata. Ovaj mehanizam smanjuje stupanj preklapanja između zona spektralne osjetljivosti pigmenata i povećava broj boja koje ptica teoretski može razlikovati.

VAŽNA ULOGA MASNIH KAPLJICA U ŠIŠERIMA

Češeri ptica i mnogih drugih kralježnjaka zadržali su nekoliko značajki koje su sisavci izgubili. Najvažniji od njih za vid u boji je prisutnost obojenih kapljica masti. Ptičji češeri sadrže crvene, žute, gotovo bezbojne i prozirne kapljice. Na mikrofotografiji mrežnice čičaka jasno su vidljive žute i crvene mrlje; Crno je zaokruženo nekoliko bezbojnih kapi. Sve kapljice, osim prozirnih, služe kao filteri koji ne propuštaju svjetlost kratkih valnih duljina.
Ovo filtriranje sužava područja spektralne osjetljivosti tri od četiri vrste čunjića i pomiče ih u dio spektra s većim valnim duljinama (graf). Odsijecanjem nekih valnih duljina na koje čunjići reagiraju, kapljice masti omogućuju pticama da razlikuju više boja. Ozon u gornje slojeve Atmosfera apsorbira svjetlost valne duljine kraće od 300 nm, tako da UV vid ptica radi samo u bliskom ultraljubičastom - u rasponu od 300 do 400 nm.

Ispitivanje vida boja kod ptica

Prisutnost četiri vrste čunjića koji sadrže različite vizualne pigmente snažno sugerira da ptice imaju vid u boji. Međutim, takva izjava zahtijeva jasnu demonstraciju njihovih sposobnosti. Štoviše, tijekom pokusa treba isključiti druge parametre (na primjer, svjetlinu) koje bi ptice mogle koristiti. Iako su istraživači već provodili slične pokuse, tek su u posljednjih 20 godina počeli proučavati ulogu UV čunjića. Moj bivši student Byron K. Butler i ja odlučili smo upotrijebiti slaganje boja kako bismo razumjeli kako četiri vrste čunjića doprinose vidu.

Da bismo razumjeli kako dolazi do usporedbe razne nijanse, prvo pogledajmo naš vlastiti vid boja. Žuto svjetlo aktivira obje vrste čunjića koji su osjetljivi na svjetlo dugih valnih duljina. Štoviše, moguće je odabrati kombinaciju crvene i zelene koja u jednakoj mjeri pobuđuje iste dvije vrste čunjića, a oko će takvu kombinaciju vidjeti kao žutu (kao i čisto žuto svjetlo). Drugim riječima, dva fizički različita svjetla mogu biti iste boje (što potvrđuje da percepcija boje potječe iz mozga). Naš mozak razlikuje boje u ovom dijelu spektra uspoređujući signale dviju vrsta čunjića koji su osjetljivi na svjetlo dugih valova.

Naoružani znanjem fizička svojstvačetiri vrste češera i masnih kapljica, Butler i ja smo mogli izračunati koja bi kombinacija crvene i zelene bila iste nijanse kao žuta koju smo odabrali u percepciji ptica. Budući da vizualni pigmenti ljudi i ptica nisu identični, dani raspon boja razlikuje se od onoga što bi čovjek percipirao kad bismo ga zamolili da napravi istu usporedbu. Ako ptice reagiraju na boje kao što pretpostavljamo, to će potvrditi naša mjerenja svojstava vizualnih pigmenata i masnih kapljica i omogućiti nam nastavak istraživanja kako bismo utvrdili jesu li i na koji način UV čunjići uključeni u vid boja.

Za naše pokuse odabrali smo Australac papagajke (Melopsittacus undulatus). Istrenirali smo ptice da povezuju nagradu za hranu sa žutim svjetlom. Naši subjekti sjedili su na postolju s kojeg su mogli vidjeti par svjetlosnih podražaja koji su se nalazili metar od njih. Jedan od njih bio je upravo žuta boja, a drugi je nastao kao rezultat raznih kombinacija crvene i zelene boje. Tijekom testa, ptica je letjela do izvora svjetlosti gdje je očekivala da će pronaći hranu. Ako je krenula prema žutom podražaju, tada je hranilica sa zrnom bila otvorena na kratko vrijeme, a ptica je imala priliku pojesti lagani zalogaj. Druga joj boja nije obećavala nikakvu nagradu. Mijenjali smo kombinaciju crvene i zelene u nepravilnom nizu i izmjenjivali položaj oba podražaja kako bismo spriječili papige da povezuju hranu s desnom ili lijevom stranom. Također smo mijenjali intenzitet svjetla uzorka podražaja tako da osvjetljenje ne može poslužiti kao znak.

Probali smo mnoge kombinacije crvene i zelene, ali ptice su lako odabrale žuti uzorak i za nagradu dobile zrnca. Ali kada su papige ugledale svjetlo koje je bilo približno 90% crveno i 10% zeleno (a prema našim izračunima, ovaj bi udio trebao biti iste nijanse kao žuto), postale su zbunjene i napravile su nasumičan izbor.

Uvjereni da možemo predvidjeti kada se boje poklapaju u percepciji ptica, pokušali smo na sličan način pokazati da UV čunjevi doprinose tetrakromatskom vidu boja. U eksperimentu smo trenirali ptice da uzimaju hranu tamo gdje je bio ljubičasti podražaj i proučavali njihovu sposobnost da razlikuju tu valnu duljinu od mješavine plave svjetlosti i svjetlosti različitih valnih duljina u području blizu UV. Otkrili smo da krilati sudionici mogu jasno razlikovati prirodno ljubičasto svjetlo od većine imitacija. Međutim, njihov odabir pao je na nasumične razine pri miješanju 92% plave i 8% UV - upravo onog omjera koji bi, prema našim izračunima, trebao učiniti da se shema boja ne razlikuje od ljubičaste. Ovaj rezultat znači da ptice percipiraju svjetlo u UV rasponu kao neovisnu boju i da UV čunjići doprinose tetrakromatskom vidu.

Izvan ljudske percepcije

Naši pokusi pokazali su da ptice za vid boja koriste sve četiri vrste čunjića. Međutim, ljudima je gotovo nemoguće razumjeti kako percipiraju boje. Ptice ne samo da vide u bliskom ultraljubičastom, već mogu razlikovati i boje koje ne možemo ni zamisliti. Kao analogija, naš trikromatski vid je trokut, ali njihov tetrakromatski vid zahtijeva dodatnu dimenziju i oblikuje tetraedar ili trostranu piramidu. Prostor iznad baze tetraedra sadrži svu raznolikost boja koje leže izvan granica ljudske percepcije.

Kako krilata stvorenja mogu imati koristi od takvog bogatstva informacija o bojama? Kod mnogih vrsta mužjaci su mnogo svjetlije obojeni od ženki, a kada se saznalo da ptice percipiraju UV svjetlo, stručnjaci su počeli proučavati utjecaj ultraljubičastih boja, nevidljivih ljudima, na izbor spolnih partnera kod ptica. U nizu eksperimenata Muir Eaton ( Muir Eaton) sa Sveučilišta u Minnesoti proučavao je 139 vrsta ptica kod kojih oba spola izgledaju isto, prema ljudima. Na temelju mjerenja valne duljine svjetlosti koja se reflektira od perja, zaključio je da u više od 90% slučajeva ptičje oko vidi razliku između mužjaka i ženke, što ornitolozi prije nisu shvaćali.

Ovaj video jasno prikazuje kako pupavci izgledaju u ultraljubičastoj boji. Možemo samo zamisliti kako same papige vide sebe, ali jedna od posljedica vida u ultraljubičastom spektru je papagajke je veći reproduktivni uspjeh kod ptica prirodne zelene boje; s obzirom na izbor, ženke papiga preferiraju mužjake s većom površinom perja koja reflektira UV spektar.

Predstavljamo ultraljubičasti svijet

Unatoč činjenici da nitko ne zna kako okolna stvarnost izgleda za ptice, fotografije cvjetova thunbergije omogućuju nam da barem izdaleka zamislimo koliko bi UV svjetlo moglo promijeniti svijet koji vidimo. Za nas postoji mali crni krug u središtu cvijeta (s lijeve strane). Međutim, kamera opremljena samo za snimanje u UV svjetlu "vidi" potpuno drugačiju sliku, uključujući mnogo širu tamnu točku u sredini (desno)

Franziska Hausmann ( Franziska Hausmann) proučavali su mužjake 108 australskih vrsta ptica i otkrili da se boje s UV komponentom najčešće nalaze u ukrasnom perju koje se koristi u prikazima udvaranja. Do zanimljivih podataka došle su znanstvene skupine iz Engleske, Švedske i Francuske proučavajući plave sjenice ( Parus caeruleus), euroazijski srodnici sjevernoameričkih čika i običnih čvoraka ( Sturnus vulgaris). Pokazalo se da ženke više vole one gospode čije perje odbija više UV zraka. Činjenica je da refleksija UV svjetla ovisi o submikroskopskoj strukturi perja, te stoga može poslužiti kao koristan pokazatelj zdravstvenog stanja. Amber Keyser sa Sveučilišta Georgia i Jeffrey Heal sa Sveučilišta Auburn otkrili su da ti mužjaci plavog guirakija, ili plavog velikokljuna, Guiraca caerulea), koji imaju perje koje je zasićenije, svijetlo plava boja, pomaknute u UV područje, ispadaju veće, kontroliraju veće teritorije bogate plijenom i hrane svoje potomstvo češće od ostalih jedinki.

Video koji prikazuje perje caiquea i sove u ultraljubičastom spektru.

Prisutnost UV receptora može dati životinji prednost u dobivanju hrane. Dietrich Burkhardt sa Sveučilišta u Regensburgu u Njemačkoj primijetio je da voštane površine mnogih voća i bobica reflektiraju UV zrake, čineći ih vidljivijima. Otkrio je da vjetruše mogu vidjeti staze voluharica. Ovi mali glodavci stvaraju smrdljive tragove obilježene urinom i izmetom koji reflektiraju ultraljubičasto svjetlo i postaju vidljivi UV receptorima vjetruše, posebno u proljeće kada tragovi nisu skriveni vegetacijom.

Ljudi koji nisu upoznati s takvim intrigantnim otkrićima često me pitaju: "Što pticama daje ultraljubičasti vid?" Oni ovu značajku smatraju nekom vrstom prirode bez koje bi svaka ptica koja poštuje sebe mogla živjeti vrlo sretno. Zarobljeni smo vlastitim osjećajima i, shvaćajući važnost vida i bojeći se da ga ne izgubimo, još uvijek ne možemo zamisliti sliku vidljivog svijeta koja je slikovitija od naše vlastite. Ponizno je shvatiti da je evolucijsko savršenstvo varljivo i nedokučivo te da svijet nije baš onakav kakvim ga zamišljamo gledajući ga kroz leću ljudske samovažnosti.

VIRTUALNI POGLED U VIZUALNI SVIJET PTICA

Prostor ljudskog kolornog vida može se prikazati kao trokut. Boje spektra koje vidimo nalaze se duž debele crne krivulje unutar nje, a cijeli niz drugih nijansi dobivenih miješanjem nalazi se ispod te crte. Da bismo predstavili ptičji vid u boji, moramo dodati još jednu dimenziju, a rezultat je trodimenzionalno tijelo, tetraedar. Sve boje koje ne aktiviraju UV receptore leže u njegovoj bazi. Međutim, budući da kapljice masti u čunjevima povećavaju broj boja koje ptice mogu razlikovati, spektar koji percipiraju ne čini figuru koja podsjeća na peraju morskog psa, već se nalazi uz same rubove trokutaste baze. Boje, u čiju percepciju su uključeni UV receptori, ispunjavaju prostor iznad baze. Na primjer, crveno, zeleno i plavo perje oslikane strnadice (Passerina ciris) reflektira različite količine ultraljubičastog svjetla uz boje koje vidimo.

Da bismo slikovito zamislili koje boje ženski kardinal vidi kada gleda svog partnera, moramo izaći iz ravnine trokuta u volumen tetraedra. Boje koje se reflektiraju s malih područja perja predstavljene su skupinama točkica: jarko crvena za prsa i vrat, tamnije crvena za rep, zelena za leđa i plava za glavu. (Naravno, ne možemo prikazati boje koje ptica vidi, budući da ih nijedno ljudsko biće nije sposobno uočiti.) Što je više UV-a u boji, to su točke više smještene iznad baze. Točke u svakoj grupi tvore oblak jer valna duljina reflektirane svjetlosti varira unutar istog područja, a mi ljudi to također možemo vidjeti kada pogledamo crvena područja na prsima i grlu.

Dokaz UV vida kod ptica

Vide li ptice ultraljubičastu kao neovisnu boju? Autor je u svom eksperimentu dokazao istinitost ove tvrdnje. Istraživači su istrenirali valovite papige da razlikuju ljubičastu svjetlost od kombinacije plave i UV svjetlosti. Kad je kombinacija sadržavala samo oko 8% UV-a, ptice je više nisu mogle razlikovati od kontrolne čiste boje i često su griješile. Njihov izbor pao je na slučajnu razinu na točki (strelica) na kojoj su se boje trebale podudarati prema izračunima autora, temeljenim na mjerenjima karakteristika vizualnih pigmenata i masnih kapljica u čunjevima ptičjih očiju.

Timothy H. Goldsmith je profesor molekularne i stanične biologije na Sveučilištu Yale i član Američke akademije znanosti i umjetnosti. 50 godina proučavao je vid rakova, insekata i ptica. Također ga zanima evolucija ljudskog uma i ponašanja. Autor knjige Biologija, evolucija i ljudska priroda.

DODATNA LITERATURA
1. Vizualna ekologija fotoreceptora ptica. N.S. Hart u tijeku u istraživanju mrežnice i oka, sv. 20, br. 5, stranice 675–703; rujna 2001.
2. Ultraljubičasti signali kod ptica su posebni. Franziska Hausmann, Kathryn E. Arnold, N. Justin Marshall i Ian P. F. Owens u Proceedings of the Royal Society B, sv. 270, br. 1510, stranice 61–67; 7. siječnja 2003.
3. Vid u boji pupavca (Melop-sittacus undulatus): podudaranje nijansi, tetrakromatija i razlikovanje intenziteta. Timothy H. Goldsmith i Byron K. Butler u Journal of Comparative Physiology A, sv. 191, br. 10, stranice 933–951; listopada 2005.

Vid je kod ptica glavni receptor za orijentaciju na daljinu i blizinu. Za razliku od ostalih kralješnjaka, među njima nema niti jedne vrste sa smanjenim očima. Oči su vrlo velike u relativnoj i apsolutnoj veličini: kod velikih grabljivica i sova po volumenu su jednake oku odrasle osobe. Povećanje apsolutne veličine očiju je korisno jer omogućuje dobivanje veće veličine slike na mrežnici i time jasnije razlikovanje njezinih detalja. Relativne veličine očiju, koje se razlikuju među različitim vrstama, povezane su s prirodom specijalizacije hrane i metodama lova. Kod gusaka i kokoši koje su pretežno biljojedi, masa očiju je približno jednaka masi mozga i čini 0,4-0,6% tjelesne mase; kod ptica grabljivica koje hvataju pokretni plijen i paze na njega na velikim udaljenostima, masa očiju je 2-3 puta veća od mase mozga i čini 0,5-3% tjelesne težine; kod sova aktivnih u sumrak i noću, masa oka je jednaka 1-5% tjelesne težine ( Nikitenko M.F.).

U različitim vrstama, po 1 mm2 mrežnice postoji od 50 tisuća do 300 tisuća fotoreceptora - štapića i čunjića, au području akutnog vida - do 500 tisuća - 1 milijun. S različitim kombinacijama štapića i čunjića, to omogućuje ili za razlikovanje mnogih detalja predmeta ili njegovih kontura pri slabom svjetlu. Glavna analiza vizualnih percepcija provodi se u vizualnim centrima mozga; ganglijske stanice retine reagiraju na nekoliko podražaja: konture, mrlje u boji, smjer kretanja, itd. Kod ptica, kao i kod drugih kralježnjaka, mrežnica ima područje najoštrijeg vida s udubljenjem (fovea) u središtu.

Neke vrste koje se primarno hrane pokretnim objektima imaju dva područja oštrog vida: dnevne grabljivice, čaplje, vodomari, lastavice; Brzi imaju samo jedno područje oštrog vida, pa su njihove metode hvatanja plijena u letu manje raznolike od onih lastavica. Češeri sadrže kapljice ulja – obojene (crvene, narančaste, plave itd.) ili bezbojne. Vjerojatno djeluju kao svjetlosni filtri koji povećavaju kontrast slike. Vrlo pokretna zjenica sprječava prekomjerno osvjetljenje mrežnice (tijekom brzih zaokreta u letu i sl.).

Akomodacija (fokusiranje oka) provodi se promjenom oblika leće i njezinim istodobnim kretanjem, kao i nekim promjenama zakrivljenosti rožnice. U području slijepe pjege (ulazne točke vidnog živca) nalazi se greben - naborana tvorevina bogata krvnim žilama, koja strši u staklasto tijelo (slika 60, 13). Njegova glavna funkcija je opskrba staklastog tijela i unutarnjih slojeva mrežnice kisikom i uklanjanje produkata metabolizma.Češalj je također prisutan u očima gmazova, ali kod ptica, očito zbog velike veličine očiju, mnogo je veći i složeniji. Mehanička čvrstoća velikih očiju ptica osigurava se zadebljanjem bjeloočnice i pojavom koštanih ploča u njoj. Pokretni kapci su dobro razvijeni, a kod nekih ptica imaju i trepavice. Razvijena je trepćuća membrana (treći kapak) koja se kreće izravno duž površine rožnice čisteći je.

Većina ptica ima oči smještene sa strane glave. Vidno polje svakog oka je 150-170*, ali binokularno vidno polje je malo i kod mnogih ptica samo 20-30*. Kod sova i nekih ptica grabljivica oči se pomiču prema kljunu i povećava se binokularno vidno polje. Kod nekih vrsta s izbuljenim očima i uskom glavom (neke močvarice, patke itd.), Ukupno vidno polje može biti 360 *, dok se uska (5-10 *) polja binokularnog vida formiraju ispred kljun (olakšava hvatanje plijena) i u stražnjem dijelu glave (omogućuje procjenu udaljenosti do neprijatelja koji se približava s leđa). Kod ptica s dva područja oštrog vida, ona su obično smještena tako da se jedno od njih projicira u područje binokularnog vida, a drugo u područje monokularnog vida (