Хотя существуют организмы, такие как тихоокеанская минога и звездоносый крот, которые перемещаются по миру, не имея возможности видеть, большинство из них эволюционировали, чтобы передавать и интерпретировать информацию посредством света и цвета. Некоторые существа развили экстравагантную внешность, сложные методы маскировки, скоординированное поведение при атаке и многое другое, и все это благодаря цветовому зрению. Оказывается, у многих животных также есть свой уникальный визуальный язык, основанный на их специфических визуальных адаптациях.
Мы знаем, что то, что мы называем «видимым светом», — это всего лишь узкая часть электромагнитного спектра. Виды и цвета, которые мы, люди, видим, определяются нашей зрительной системой, в частности фоторецепторными клетками наших глаз, известными как палочки и колбочки. Однако у других животных набор палочек и колбочек другой. У некоторых их больше (например, у креветок-богомолов), а у других меньше (например, у собак). В результате другие виды буквально видят мир иначе, чем мы. И дело не только в цветах; некоторые животные могут видеть за пределами человеческого восприятия, например, ультрафиолетовое зрение, свойственное северным оленям, паукам-прыгунам и другим животным.
Многие из нас в тот или иной момент задавались вопросом, совпадают ли цвета, которые мы видим, с цветами, которые видят другие люди. Возможно, на этот вопрос невозможно ответить. Вероятно, невозможно видеть с полной уверенностью глазами другого человека, но отчет, опубликованный в журнале PLOS Biology, показывает, что ученые добились прогресса в воссоздании зрительного опыта других видов с совершенно другими зрительными системами.
Глядя на зрение животных свежим взглядом
Ученым уже некоторое время удается в определенной степени воссоздать зрение животных, но с некоторыми серьезными ограничениями. С помощью процесса, известного как мультиспектральная фотография, исследователи фиксируют свет в широком спектре, собирая данные за пределами диапазона человеческого зрения. Затем ученые могут фильтровать эти изображения, чтобы воссоздать приблизительное представление о том, что видит животное, не являющееся человеком. Он работает довольно хорошо, но обычно требует неподвижных изображений и очень специфических условий освещения.
Однако междисциплинарная группа, в основном состоящая из факультетов биологии, информатики и статистики Университета Джорджа Мейсона, разработала новый подход к воссозданию того, что видят животные. Система, разработанная совместно с коллегами из Школы наук о жизни Университета Сассекса, Школы наук об окружающей среде Университета Гвельфа и Исследовательской лаборатории ВМС США, работает с движущимися изображениями. Это достигается за счет учета таких характеристик, как движение в поле зрения, освещенность, коэффициент отражения и чувствительность фоторецепторов — и все это без специального оборудования.
Как ученые воссоздали зрение животных с помощью готовых технологий
Хотя результаты являются передовыми, используемое оборудование является относительно обыденным. Система была построена с использованием готовых деталей, включая камеры Sony a6400 и объектив фотоувеличителя EL-Nikkor 80 мм f/5,6, помещенный в корпус, напечатанный на 3D-принтере. Дополнительное оборудование включает в себя светоделитель, который отделяет ультрафиолетовый свет от видимого света и отправляет два сигнала на независимые камеры. Помимо УФ-излучения, система также одновременно захватывала визуальную информацию в синем, зеленом и красном каналах.
Проходя через линзу, свет сталкивается с дихроичным светоделителем, который отражает коротковолновый свет с длиной волны менее 425 нм. Затем этот свет проходит через фильтр, который пропускает только волны с длиной волны менее 390 нм. Наконец, этот свет попадает в камеру, модифицированную для улавливания ультрафиолетового света. Тем временем видимый свет с длинами волн примерно от 425 до 720 нм проходит через сплиттер и улавливается второй камерой. Затем эти визуальные данные сопоставляются с известной зрительной чувствительностью различных животных, чтобы воссоздать результаты, аналогичные тому, что они могли бы испытать на самом деле.
Способность изображать мир так, как его воспринимают разные виды, может помочь нам понять слои опыта, которые ранее недооценивались, например, то, как различные условия освещения влияют на зрение у разных видов. Помимо научных исследований, он может найти применение в таких вещах, как фильмы и документальные фильмы о природе, что позволит кинематографистам более точно изобразить точку зрения животного.
