Как способность воспринимать ультрафиолетовый свет позволяет птицам видеть то, чего не могут увидеть человеческие глаза
В следующий раз, когда вы увидите стаю кедровых восковых крыльев, не пытайтесь отличить самцов от самок. Для нас полы идентичны. То же самое можно сказать о Желтобортовых чатах, ласточках, вердинах и многих других видах. Фактически, большинство певчих птиц в мире считается сексуально однотонным. Или были.
Новые исследования показывают, что то, что похоже на идентично оперенные виды, на самом деле редко встречается. На взгляд птиц, команда свиристелей столь же отличается от наших защитников и болельщиков.
Ключ ультрафиолетового (УФ) света. Мы не можем видеть это, но оперение отражает это, и исследования биологии птичьего глаза обнаружили, что многие птицы воспринимают это. Они также могут обнаружить более широкий вкус цветов и более тонкие различия между похожими цветами, чем люди.
Клеточные клетки в глазу чувствительны к цвету и свету. У нас есть три набора ячеек колбочек, которые позволяют нам видеть свет на длинах волн от 400 до 700 нанометров. У многих птиц есть четвертый набор, который воспринимает ультрафиолетовый диапазон, от 320 до 400 нанометров.
Исследователи установили важность ультрафиолетового зрения в поведении птиц более двух десятилетий назад. В 1980 году, например, Тимоти Х. Голдсмит, ныне заслуженный профессор биологии в Йельском университете, описал в журнале Science, как эксперименты с колибри на кормушках показали, что птицы видят в ближнем ультрафиолетовом диапазоне (до 370 нанометров), черта, которая может иметь решающее значение для их успеха в поисках пищи в дикой природе
Совсем недавно два шведских эволюционных биолога, Андерс Один и Олле Хастад, использовали секвенирование генов для изучения развития птичьего зрения у 45 видов из 35 семейств. Их статья 2003 года в «Молекулярной биологии и эволюции» обнаружила, что хищники и вороны обнаруживают свет только в видимой для человека области спектра. Певчие птицы, на которых они охотятся, однако, не только видят ультрафиолетовое излучение, но также могут похвастаться эффектным оперением, окрашенным в ультрафиолетовый цвет, чтобы привлечь приятелей. Исследователи говорят, что тщательно продуманные показы ухаживания певчих птиц не могут привлечь неправильный взгляд голодных. Или на более прозаическом языке науки: «Сигнализация с цветами, незаметными для хищников, должна снизить стоимость передачи сигналов».
Известно, что помимо колибри и певчих птиц, попугаи и чайки видят ультрафиолетовый свет, как и рыбы, рептилии, земноводные и некоторые млекопитающие. В дополнение к поиску пищи ученые, изучающие ультрафиолетовое излучение у птиц, обнаружили, что ультрафиолетовое оперение играет роль в выборе партнера и общении.
Что видят свиристели, а мы не можем
Последнее исследование проливает воду на давнюю веру в то, что для большинства певчих птиц - почти 70 процентов из 5000 воробьиных животных в мире - полы похожи друг на друга. Во время аспирантуры в Музее естественной истории Белл Университета Миннесоты Мьюр Итон исследовал перья с помощью спектрометра - машины, которая анализирует способ поглощения и отражения света данным материалом.
«Я заметил, что спектрометр показал много вариаций цвета, которые я не мог видеть», - вспоминает он. «В свете того факта, что в литературе было несколько примеров« скрытого »сексуального дихроматизма, я подумал, что было бы хорошо проверить наши предположения о видах как сексуально монохроматических в широком масштабе».
Идея оказалась достойной - больше, чем предполагал Итон. Он проанализировал 139 видов воробьиных, от конусов до свиных крыльев, которые считались сексуальными монохромами. Более 90 процентов оказались бихроматическими. Считая данные консервативными, Eaton оценивает, что 73-82 процента всех певчих птиц являются дихроматическими, что увеличивает принятую норму сходства оперения.
Итон, ныне постдокторский исследователь в Музее естественной истории Университета Канзаса, сообщил о своих выводах в выпуске «Трудов Национальной академии наук» от 2 августа 2005 года.
Для своего исследования Итон использовал шкуры из Полевого музея естественной истории в Чикаго и Американского музея естественной истории в Нью-Йорке. Его выборка включала, по крайней мере, два вида из каждого семейства воробьиных во всем мире.
Ричард О. Прум, главный куратор зоологии позвоночных в Йельском музее естественной истории Пибоди, говорит, что выводы Итона, хотя и интригующие, еще не связаны с поведением птиц. Итон стремится заполнить этот пробел дополнительными доказательствами.
«Теперь, когда вы смотрите на этих птиц, вы можете подумать про себя, может быть, они ведут себя определенным образом, потому что они знают, кто из них самец и стая», - говорит Итон. «Это то, чего не хватает», - размышляет он в своей статье о том, что оперение сигнализирует о том, что мы не видим, «что может быть распространенной особенностью окраски птиц».
Различия могут быть тонкими
Косвенные данные свидетельствуют о том, что различия, которые Итон видел в своем спектроскопе, влияют на поведение. Газета 2004 года в журнале «Поведение животных» показала, что Желтобортовые чаты, которые долгое время считались сексуальными монохромами, могли распознавать пол чучел, помещенных на их территории, без каких-либо других идентифицирующих признаков, таких как песни или показы.
Герман Мейс, научный сотрудник Университета Оберн, помог провести исследование. Различия между полами тонкие, говорит он. «Но, вероятно, все еще существует выбор пола, который делает мужчин ярче, чем женщин».
Итон изучал образцы чата и смотрел, как они рассеивают ультрафиолетовый свет. «Окраска груди у полов была довольно разной, если проанализировать спектральные показания», - отмечает он. При расчете того, что он называет «птичьим цветовым пространством», полного спектра цветов, которые видят птицы, Итон обнаружил существенные различия между оперением лица, головы и груди чата.
Еще одно свидетельство поведения селекционеров, связанного с ультрафиолетом, можно найти в статье 2004 года о двух почти идентичных видах: горных тангажерах с черными подбородками и голубокрылых, найденных в северных Андах Южной Америки. Птицы считаются «родственными» видами, и их трудно дифференцировать в поле.
Оба имеют черные лица, желтые короны и нижнюю часть тела, синие края крыльев и черные и синие хвосты. Ключевая отметка поля - цвет спины. Чернокожий - оливковый, а сине-крылатый - черный. Некоторые подвиги с голубыми крыльями, однако, также имеют спину оливкового цвета, но эти два вида не скрещиваются. Почему-то птицы знают, как отличить друг друга.
Что говорит птицам, которые, по словам зоолога Роберта Блейвайса из Висконсинского университета Мэдисона, представляют собой пятна, отражающие ультрафиолетовое оперение, на спине чернокожих. Горные тангажеры, по-видимому, полагаются, по крайней мере частично, на ультрафиолетовые отражения при выборе партнеров. Он опубликовал свое исследование в Известия Национальной академии наук ,
В конечном счете, Блейвейс заключил, назвав разновидности "родными братьями", потому что они похожи на человеческий глаз, таксономическим высокомерием.
«Невежество людей к различиям оперения на основе ультрафиолета, - писал он, - подчеркивает, что виды братьев и сестер на самом деле ничем не отличаются от других биологических видов, за исключением того, что их различия более очевидны для вовлеченных организмов, чем для людей».
Итон считает, что его выводы ставят под сомнение преобладающее предположение об эволюции моделей полового оперения у птиц. «Если мои результаты верны и большинство видов сексуально дихроматично, это говорит о том, что, возможно, это наследственная характеристика для большинства групп птиц, и что, возможно, монохромы развиваются из дихромов», - говорит он.
Прам поражается недавним достижениям в понимании остроты зрения птиц. Новые знания не отражаются положительно на зрении человека. Подумайте о разнице между нами и птицами: пока вы видите пляж, полный загорающих, над головой Херринг-Чайка можно определить, кто покрыт УФ-защитой от солнца. «Подобные детали, - говорит Прум, - могут действительно заставить вас осознать, что птицы в некоторых неврологических отношениях обладают превосходными способностями воспринимать мир, чем мы».
Адам Маркус - научный писатель. Он живет в Нью-Йорке и проводит весенние выходные в поисках певчих птиц в парке Inwood Hill в Манхэттене.
Читайте нашу рассылку!
Подпишитесь на нашу бесплатную электронную рассылку, чтобы получать новости, фотографии птиц, советы по привлечению и идентификации, а также многое другое доставлено на ваш почтовый ящик.
Бесплатно зарегестрироваться