Prawdziwe Kolory: Jak Ptaki Widzą Świat

Prawdziwe Kolory: How Birds See the World

Dzięki widzeniu w świetle UV, ptaki widzą świat zupełnie inaczej niż my

Cynthia Berger
Zwierzęta
Jul 19, 2012

W LATACH 70. XX wieku badacz testujący zdolność gołębi do rozróżniania kolorów przypadkowo odkrył, że ptaki te widzą światło ultrafioletowe (UV). Odkrycie to uznano za ciekawe, ale niezbyt istotne. „Dla naukowców naturalne było założenie, że wzrok ptaków jest podobny do ludzkiego” – mówi Geoffrey Hill, ornitolog z Uniwersytetu Auburn i autor książki „Bird Coloration”. „Po tym wszystkim, ptaki i ludzie są zarówno aktywne w ciągu dnia, używamy jasnych kolorów jako wskazówek. … Nikt tak naprawdę nie wyobrażał sobie, że ptaki mogą widzieć świat inaczej.”
Ale w ciągu następnych dziesięcioleci systematyczne badania ptasiego wzroku ujawniły coś nieoczekiwanego: Wiele gatunków ptaków – nie tylko gołębie – potrafi widzieć światło ultrafioletowe. Rzeczywiście, z wyjątkiem ptaków latających nocą, takich jak sowy, oczy większości ptaków są prawdopodobnie nawet bardziej wrażliwe na światło ultrafioletowe niż na to, co nazywamy światłem widzialnym. Naukowcy dowiedzieli się również, że wiele ptaków posiada upierzenie, które odbija światło ultrafioletowe. Odkrycia te „uświadomiły nam, że mogą pojawić się nowe odpowiedzi na stare pytania” – mówi Muir Eaton, biolog z Uniwersytetu Drake. Ptaki polegają na wizji, na przykład przy wyborze partnera, znajdowaniu pożywienia i skanowaniu w poszukiwaniu drapieżników. „Jeśli założysz, że ptaki widzą dokładnie to, co my widzimy, możesz mieć niewłaściwe ramy dla zrozumienia ptasich zachowań,” mówi Eaton.

Sekretne sygnały?

Zastanów się, jak ptaki wybierają partnerów. „Po ukazaniu się pierwszych badań nad ptakami i UV, ludzie zaczęli mówić: 'Może twoje badania nad wyborem partnera nie są ważne, ponieważ oceniałeś kolory piór gołym okiem', mówi Peter Dunn, biolog z Uniwersytetu Wisconsin-Milwaukee, który bada aktywne, małe wargacze zwane żółtodziobami (poniżej). Dodaje Hill, który badał wybór partnera u zięby domowej, bluebirds i indigo buntings: „Kiedy zaczynałem pracę, w latach 80-tych, trzymaliśmy karty kolorów na piórach ptaków” – te same kwadratowe żetony farb, które są standardem dla grafików i dekoratorów wnętrz.

W ciągu ostatnich trzech dekad, wiele badań przetestowało intrygującą koncepcję, że wybór partnera i inne zachowania ptaków mogą być kształtowane przez tajne sygnały wizualne, których ludzie nie widzą. Choć założenie było egzotyczne, to co ułatwiło tę eksplozję badań było prozaiczne: technologia stała się lepsza i tańsza. W szczególności, zwiększona dostępność i obniżone koszty urządzenia laboratoryjnego zwanego spektrofotometrem – które precyzyjnie mierzy światło odbite lub pochłonięte przez powierzchnię – pozwoliły naukowcom, jeśli nie widzieć jak ptak, to przynajmniej kwantyfikować to, co ptaki widzą.
Na początku wielu badaczy skierowało swoje spektrofotometry na ptaki, które nie używają krzykliwych piór, aby przyciągnąć kolegów. Zespół szwedzkich naukowców, na przykład, spojrzał na niebieską sikorę, europejskiego krewnego cykady. Jak w przypadku wielu gatunków ptaków, samce i samice sikorki niebieskiej wyglądają tak samo dla ludzi. „Standardowa literatura opisuje upierzenie jako bardzo podobne u obu płci” – mówi Staffan Andersson, profesor ekologii zwierząt na Uniwersytecie w Göteborgu. „Główny problem z tym wnioskiem polega na tym, że opiera się on na ślepym na UV i stroniącym od żółci ludzkim oku”. Używając sondy spektrofotometrycznej do skanowania piór dziko złapanych ptaków, Andersson i jego koledzy odkryli, że same sikory niebieskie nie mają problemu z odróżnieniem samców od samic: Samce mają plamę piór na czubku głowy, która silnie odbija światło UV; samice nie.

Wybór partnera

Niebieskie sikorki nie są odosobnione. W 2005 roku Eaton użył spektrofotometru do zeskanowania upierzenia skór 139 gatunków ptaków śpiewających, u których samce i samice wyglądają tak samo, od woskownicy cedrowej, przez jaskółkę dymówkę, kwiczoła, aż po zachodnią łąkę. Chociaż naukowcy wcześniej sklasyfikowali te ptaki, wraz z 70 procentami wszystkich gatunków ptaków śpiewających, jako płciowo monochromatyczne (samce i samice wyglądające identycznie), pełne 90 procent gatunków, które Eaton przeskanował, było w rzeczywistości płciowo dichromatyczne: inne, gdy weźmie się pod uwagę lepszą dyskryminację kolorów (w tym ultrafioletu) przez ptaki i ilość światła UV, które odbijają pióra. „Dla samych ptaków samce i samice wyglądają zupełnie inaczej”, mówi Eaton.
Takie odkrycia doprowadziły niektórych badaczy do spekulacji, że podstawową rolą ptasiego widzenia UV jest wybór partnera. Rzeczywiście, w testach laboratoryjnych Andersson i jego koledzy odkryli, że samice sikorki niebieskiej zdecydowanie wolały samców z najjaśniejszymi „niewidzialnymi” koronami – dowód na to, że pióra odbijające promieniowanie UV, których ludzie nie widzą, spełniały swoją funkcję.
Z czasem jednak naukowcy doszli do wniosku, że sikory niebieskie są wyjątkiem od reguły. Bardzo niewiele gatunków ptaków wykorzystuje światło UV tylko – bez innych wizualnych wskazówek – do przyciągania i wybierania partnerów. „Ogólnie rzecz biorąc, odbicie promieniowania ultrafioletowego po prostu wzmacnia wzory kolorów upierzenia, które my, ludzie, już widzimy” – mówi Dunn. Wśród badanych przez niego osobników, „samice garłacza żółtonogiego preferują samców, którzy są jaśniejsi, ale nie z powodu samego odbicia promieni UV. Chodzi raczej o ogólną jasność piór.”

Pasożyty uwijające się w gnieździe

Jak więc ptaki wykorzystują swoją moc widzenia UV? Naukowcy proponują zaskakującą liczbę sposobów. Wiele ptaków śpiewających, na przykład, jest nękanych przez pasożyty gniazdowe: ptaki takie jak kukułki i tchórze brunatne, które zrzucają jaja do gniazda gospodarza i pozostawiają ciężką pracę opieki nad dziećmi niechętnym rodzicom adopcyjnym. Okazuje się, że niektórzy potencjalni gospodarze są w stanie rozpoznać i odrzucić jaja, które dla ludzkich oczu wyglądają jak ich własne. Czy ptaki mogą reagować na sygnały UV, a nie na kolory widoczne dla ludzi? Jak dotąd dowody są sugestywne, ale niejednoznaczne. W jednym z badań przeprowadzonych w 2007 roku w Czechach, drozdy śpiewające odrzuciły eksperymentalne jaja, które naukowcy zaprojektowali jako doskonałe naśladownictwo. Okazało się, że jaja naukowców miały odbicie promieniowania UV inne niż jaja drozdów. Ale kanadyjskie badania 11 gatunków pasożytowanych przez ptaki z rodziny krowiarzy nie wykazały korelacji: Niektóre gatunki akceptowały jaja, które pasowały do siebie pod względem UV; inne je odrzucały.

Sygnały od głodnych piskląt

Naukowcy badają również, czy sygnały UV odgrywają rolę po wykluciu się jaj. Pomyśl o pracowitych ptakach rodzicach, którzy przenoszą gąsienice do gniazda głodnych piskląt. Które pisklę zostanie nakarmione jako pierwsze? W przypadku niektórych gatunków, rodzice kierują się wielkością pisklęcia lub tym, jak głośno i energicznie ono prosi. Jednak kolor również ma znaczenie – jasność otworu gębowego (krawędzi pyska) lub głowy wydaje się stymulować rodzica do podawania pokarmu. Niektórzy badacze sugerują, że kolor UV może wzmacniać ten efekt.
Nowo wyklute rolnice europejskie, na przykład, mają płat nagiej skóry na czole, który odbija światło UV. Ich rodzice stają przed szczególnym wyzwaniem, gdy rozdają im stonogi i inne smakołyki: Ponieważ pisklęta walców wykluwają się w ciągu kilku dni, pierwsze pisklęta są większe i potrzebują więcej pokarmu niż pisklęta, które wykluły się później. W badaniu przeprowadzonym w 2011 roku hiszpańscy naukowcy zauważyli, że cięższe pisklęta mają najmniej odbijające promieniowanie UV plamy na czole; lżejsze pisklęta mają bardziej odblaskowe czoła. Aby sprawdzić, czy ta różnica pomaga rodzicom zdecydować, kogo najbardziej karmić, naukowcy posmarowali czoła niektórych piskląt balsamem przypominającym blokadę przeciwsłoneczną, a na innych zastosowali balsam kontrolny. Pisklęta z blokadą przybrały na wadze mniej niż ich niezablokowani koledzy z gniazda – wyraźnie pokazując, że dostały mniej jedzenia, gdy nie mogły reklamować swojego statusu żywieniowego za pomocą sygnałów UV.

Znajdywanie jedzenia

Ptaki rodzicielskie mogą polegać na sygnałach UV, gdy są poza zasięgiem, znajdując jedzenie, jak również. Wiele owadów, w tym ćmy i motyle, mają powłoki ciała, które silnie odbijają światło UV. Wiele nasion jest również odblaskowych, a jagody i owoce rozwijają wysoce odblaskową woskową powłokę, gdy dojrzewają. Z drugiej strony, większość zielonych liści nie odbija promieni UV. Tak więc nawet jeśli dla ludzkich oczu czerwona jagoda wydaje się dość widoczna na tle zielonego liścia, dla ptaków ten kontrast jest wzmocniony.

„Myślę, że największą rzeczą, która wynikła z odkrycia, że ptaki widzą w ultrafiolecie jest nasze zrozumienie tego, jak niektóre drapieżne ptaki znajdują swoje ofiary”, mówi Hill. Wyobraźmy sobie na przykład pustułkę (pustułka amerykańska, po prawej) siedzącą wysoko na drucie telefonicznym i badającą pole daleko poniżej. „Zawsze zastanawiałem się, w jaki sposób ptak drapieżny zdobywa pożywienie” – mówi Hill. „Przecież można przejść przez trawiaste pole 20 razy i nigdy nie zobaczyć myszy.”
Ale to dlatego, że nie widzimy tego, co widzą ptaki. Okazuje się, że jedna z kluczowych zdobyczy pustułek, nornica łąkowa, zachowuje się jak mały pies, używając kropli moczu do oznaczania swoich szlaków w wysokiej trawie. Około 15 lat temu fińscy badacze z Uniwersytetu w Turku odkryli, że mocz nornika odbija światło UV, co pustułki szybujące nad otwartymi polami mogą wyraźnie zobaczyć. „Kiedy zdasz sobie sprawę, że ptaki szponiaste mogą podążać tropem aż do zwierzęcia, nabiera to o wiele więcej sensu” – mówi Hill. Podczas gdy ludzie długo zastanawiali się, jak to jest szybować jak ptak, bardziej interesujące pytanie – szczególnie dla biologów – może być: Co by było, gdybyśmy widzieli jak ptak?

Cynthia Berger jest pisarką z Pensylwanii i byłą redaktorką naczelną magazynu Living Bird.

Birds and UV Light: The Eyes Have It

Jak ptaki wykrywają światło ultrafioletowe (UV)? Aby odpowiedzieć na to pytanie musisz zrozumieć budowę ptasich oczu. Ludzka siatkówka ma trzy rodzaje komórek stożkowych (receptory używane do widzenia kolorów): czerwone, zielone i niebieskie. Dla porównania, ptaki aktywne w ciągu dnia mają cztery rodzaje komórek, w tym jedną, która jest szczególnie wrażliwa na długości fal UV. Jest jeszcze jedna różnica: U ptaków, każda komórka stożkowa zawiera maleńką kroplę kolorowego oleju, którego brakuje ludzkim komórkom. Ta kropla oleju działa podobnie jak filtr w obiektywie aparatu fotograficznego. W rezultacie ptaki nie tylko widzą światło UV, ale są znacznie lepsze od ludzi w wykrywaniu różnic między dwoma podobnymi kolorami.
Jak wygląda świat dla ptaka z widzeniem UV? „Nie potrafimy sobie tego wyobrazić” – mówi ornitolog z Uniwersytetu Auburn, Geoffrey Hill. Ponieważ ptaki mogą wykryć więcej kolorów niż ludzie, sceny mogą wydawać się bardziej zróżnicowane. A kolory, które już są jasne dla ludzkich oczu, są – jeśli wzmocnione przez odbicie UV – prawdopodobnie jeszcze jaśniejsze dla ptaków.

Badania nad ptakami przynoszą produkty konsumenckie

W wielkiej tradycji USA, przedsiębiorcy zaczynają wykorzystywać nową wiedzę o ptasim wzroku do wymyślania sprytnych produktów konsumenckich. Oto kilka przykładów:
Lepszy wabik na kaczki: Łowcy ptactwa wodnego wiedzą, że im bardziej realistyczny jest wabik na kaczki, tym lepiej on działa. Muir Eaton, ornitolog polujący przez całe życie na kaczki, zauważa: „Kiedy zająłem się badaniami nad promieniowaniem UV, powiedziałem: 'Jasny gwint, powinienem wynaleźć farbę odbijającą promieniowanie UV dla moich wabików!'”. Ktoś go w tym wyprzedził. Większość głównych producentów masowo produkowanych wabików teraz oferują UV-odblaskowe farby jako opcja na swoich produktach.
Unikanie kolizji . . i kotów: Każdego roku do 1 miliarda północnoamerykańskich ptaków umiera po zderzeniu z oknami, mówi Daniel Klem, badacz z Muhlenberg College. Jednym ze sposobów na ostrzeżenie ptaków, że niewidzialna, ale solidna bariera blokuje im drogę lotu, jest ozdobienie okien naklejkami. „Ale to nie jest zbyt satysfakcjonujące wizualnie” – zauważa Klem. Bardziej przyjemną opcją dla konsumentów byłyby okna odbijające światło UV – niewidoczne dla ptaków, ale nie dla ludzi – nad którym to projektem pracuje Klem i ma nadzieję przekonać producentów do produkcji komercyjnej. Każdego roku setki milionów ptaków padają również ofiarą kotów żyjących na zewnątrz. Jeden przedsiębiorca jest kapitalizacja na zdolność ptaków do postrzegania UV do zwalczania problemu przez marketingu kołnierz, który twierdzi, aby drapieżniki kotów bardziej widoczne dla ptaków.
Camouflage Odzież dla ptaszników: Niektórzy zapaleni obserwatorzy ptaków ponownie rozważają swoje wybory modowe teraz, gdy wiedzą, że ptaki widzą w UV. Wiele nowoczesnych barwników odzieżowych odbija promieniowanie UV, podobnie jak środki „rozjaśniające” w niektórych detergentach. Obecnie ptasiarze mogą wybierać spośród różnych środków do impregnacji tkanin w sprayu, które sprawią, że ich ulubione kurtki będą mniej efektowne, ponieważ ubrania pochłaniają (a nie odbijają) fale UV.
Gęsi odchodzą: Stado gęsi kanadyjskich latających nad głową może być wstępem do bałaganu. Jednym ze sposobów na odstraszenie tak zwanych „uciążliwych” gęsi jest spryskanie trawy środkiem chemicznym o nieprzyjemnym smaku, ale nieszkodliwym, pozyskiwanym z winogron. Badania wykazują, że zabieg ten jest jeszcze bardziej skuteczny w połączeniu z drugim sprayem: związkiem, który odbija światło UV. Niewidoczny dla ludzkich oczu, spray sprawia, że obszar trawy poddany zabiegowi jest dość oczywisty dla gęsi, co stanowi wizualną wskazówkę, która wzmacnia lekcję: „To jedzenie smakuje źle – trzymaj się z daleka”.

Zmień swoje podwórko w sanktuarium dla ptaków i innych dzikich zwierząt dzięki programowi NWF Certified Wildlife Habitat®.