ТЕТРАХРОМАТІЯ: чому порівняно з колібрі всі люди — дальтоніки
Photo by Birger Strahl on Unsplash
Аби пояснити унікальність зору колібрі порівняно з людиною, Мері Касвелл Стоддард із Принстонського університету (США) вдається до зрозумілої аналогії — різниці між дальтонізмом і нормальним зором. І ми в цій аналогії, вочевидь, не розрізняємо таку кількість кольорів та відтінків, як колібрі.
Око людини містить три типи колбочок. Їх розрізняють за чутливістю до світла з різними довжинами хвиль: фіолетово-синій, зелено-жовтий, жовто-червоний. Наявність колбочок і паличок, чутливих до смарагдово-зеленої частини спектра, дає людині кольоровий зір. Дослідження показало, що у колібрі є ще додатковий вид колбочок — для розрізнення ультрафіолетового кольору.Як зазначає Мері Стоддард, теоретично око колібрі здатне навіть на більше — розрізняти комбіновані кольори, приміром: ультрафіолетовий + зелений і ультрафіолетовий + червоний. Але на практиці це дуже складно перевірити, оскільки очі людини не здатні розрізнити такі комбінації кольорів.
Дослідницька група Стоддард для вивчення сприйняття барвистої палітри світу птахами створила умови, що моделюють їхнє природне середовище проживання. Досліди проводилися в Rocky Mountain Biological Laboratory у штаті Колорадо.
Вчені працювали з триколірними селасфорусами (лат. Selasphorus platycercus) — птахами сімейства колібрі. Цей вид колібрі примітний тим, що інтенсивним помахом крил створює досить відчутне гудіння. Цікаво, що при розмаху крил від 12 до 14 см довжина птахів — від 83 до 97 мм, а важать вони від 3 до 4 г.
Триколірний селасфорус віддає перевагу квітучим низовинам та високогірним ландшафтам, порослим ялівцем, сосною, дубом, кипарисом і ялицею. Деякі особини гніздяться на висоті понад 3 000 м над рівнем моря. Ці птахи не бояться людей і селяться поруч із ними. Триколірний селасфорус харчується дрібними комахами та нектаром квітів, віддаючи перевагу рослинам червоного кольору.
Команда Мері Стоддард провела експерименти, які довели здатність колібрі бачити неуявні оку людини колірні поєднання, а також розрізняти унікальні відтінки, штучно створені науковцями.
«Максимально точний експеримент на сприйняття можна було б провести в лабораторії, але ми побоювалися втратити бачення більш загальної картини — як птахи використовують своє вміння розрізняти кольори в повсякденному існуванні. Колібрі ідеально підходять для нашого експерименту, оскільки їм необхідно розрізняти найяскравіше забарвлення квітів, що приваблюють їх до нектару», — пояснює Стоддард.
Очолювана нею група протягом трьох років проводила дослідження, в яких брали участь науковці з Прінстона, Гарварду, університетів Меріленда й Британської Колумбії. Вони створили кілька кастомізованих світлодіодних трубок, запрограмованих на відображення широкого спектра кольорів, зокрема неспектральних, як-от ультрафіолетовий + зелений. Експеримент проводили в альпійській тундрі, куди часто навідуються триколірні селасфоруси, що розмножуються у високогір’ї.
Зазвичай дослідники вставали до світанку та встановлювали дві годівниці: одну з солодкою водою, а другу — зі звичайною. Біля кожної годівниці вони розміщували світлодіодну трубку. Трубка поруч із солодкою водою випромінювала один колір, а та, що поруч зі звичайною, — інший.
Дослідники періодично міняли трубки місцями таким чином, щоб птахи не могли за звичним кольором трубки визначати, де нектар, а де проста вода. Також проводилися контрольні експерименти, які доводять, що крихітні птахи не використовували запах або інший ненавмисний сигнал у пошуках солодощів.
Буквально за кілька годин колібрі навчилися розрізняти необхідний, «корисний» для них колір. Використовуючи цю схему, дослідники записали понад 6000 відвідувань годівниць у серії з 19 експериментів.
Очі вчених не відрізняли, наприклад, ультрафіолет + зелений від чистого зеленого, проте колібрі наполегливо продовжували обирати ультрафіолет + зелений, оскільки він асоціювався із солодкою водою.
Бен Хоган, один з учасників команди, зрештою був змушений визнати, що нам залишається тільки здогадуватися, як насправді колібрі сприймають колір. Ультрафіолет + червоний для них — це поєднання кольорів чи абсолютно новий колір?
І найцікавіше. Дослідження показали, що тетрахроматія, тобто наявність чотирьох колбочок для розрізнення кольорів, є характерною для птахів, риб, рептилій, а також, наскільки можна сьогодні стверджувати, — й для динозаврів.
Оригінальне дослідження: Wild hummingbirds discriminate nonspectral colors (Proceedings of the National Academy of Sciences)
