Группа ученых создала прибор, позволяющий имитировать взгляд животных на объекты в естественной среде обитания. Система камер записывает изображение в спектре RGB и ультрафиолете. Эксперименты показали, что данные, полученные с прибора, соотносятся с реальным восприятием объектов животными. Новая методика может помочь экологам и кинематографистам лучше понять, как другие виды смотрят на мир не в статике, а в движении.
A. Самцы бабочки вида Colias eurytheme с окрасом в ультрафиолетовом спектре на внешней стороне крыльев, зависящим от угла зрения. B,C. Структура УФ-окраски бабочек видов Phoebis philea (B) и Anteos sp. (C) / © Vera Vasas et al.
Человеческий глаз воспринимает свет в сравнительно узком диапазоне — все, что между инфракрасным и ультрафиолетовым излучениями. Но науку давно интересует, как видят животные, ведь каждый вид смотрит на мир по-своему.
Например, аквариумные рыбки меченосцы улавливают ультрафиолет, что помогает им общаться и привлекать половых партнеров. Известно, что раки-богомолы различают круговую поляризацию света, а пчелы — линейную. Однако прежние эксперименты, доказывающие это, ограничиваются реакцией фоторецепторов, а зрительные стимуляции во многом зависят от освещенности, изменений среды и движения объектов.
Команда американских и британских исследователей создала инструмент, способный видеть цвета в динамике и расширяющий возможности сенсорной экологии. Научная работа об этом вышла в журнале PLOS Biology.
Биологи разработали систему камер, записывающих изображение в четырех диапазонах: ультрафиолетовом, синем, зеленом и красном. Корпус прибора распечатали на 3D-принтере. Система получилась гибкой, и при желании камеры можно перенастроить на инфракрасный спектр или поляризованный свет, отметили ученые. Полученные с объективов данные обрабатывает программа с открытым кодом, который могут выгрузить все желающие повторить эксперименты.
Для проверки инструмента исследователи сравнили квантовую эффективность фоторецепторов животных и квантовую эффективность системы камер. Квантовая эффективность показывает, какую конкретно долю фотонов соответствующего диапазона улавливают фоторецепторы в глазу. Тесты проводили при естественном, прямом и непрямом солнечном освещении, а также при свете металлогалогенной лампы. Модельными животными были медоносная пчела и условная птица, чувствительная к ультрафиолету.
Ученые наблюдали хорошую согласованность полученных данных при эталонных цветах, но при съемке перьев, яиц, лепестков и листьев данные были чуть менее точными. Это несоответствие биологи объяснили тем, что воспринимаемый цвет зависит от множества факторов: формы объекта, текстуры, физического цвета и прочих.
«Современные методы сенсорной экологии позволяют нам сделать вывод о том, как животные могут увидеть статичные сцены, однако они часто принимают важные решения, ориентируясь на движущиеся объекты (например, обнаруживая объекты питания, оценивая демонстрацию потенциального партнера и так далее). Здесь мы представляем аппаратные и программные средства для экологов и кинематографистов, которые могут захватывать и отображать воспринимаемые животными цвета в движении», — отметил соавтор исследования Дэниел Хэнли.
Главным преимуществом нового прибора можно назвать то, что все цветовые каналы камеры записывают одновременно, имитируя тем самым взгляд животного. Помимо этого, такой метод съемки позволит ученым понять, как работает зрение животных в естественной среде обитания при переменчивой освещенности, бликах и преломлении света от объектов — к примеру, от радужной поверхности перьев или качающегося на ветру цветка.
