Eine neue Kamerasystemtechnologie soll die Art und Weise verändern, wie Ökologen und Filmemacher die Farbwahrnehmung verschiedener Tiere in ihren natürlichen Lebensräumen verstehen und visualisieren.
Die Forschung wurde von Vera Vasas von der University of Sussex, Großbritannien, und Kollegen vom Hanley Color Lab der George Mason University, USA, geleitet.
Wie Tiere Farben wahrnehmen
Traditionell blieben die einzigartigen visuellen Welten verschiedener Arten für den Menschen weitgehend ein Rätsel. Viele Tiere, wie Honigbienen und einige Vögel, nehmen Farben wahr, die über die menschliche Wahrnehmungsfähigkeit hinausgehen, beispielsweise ultraviolettes Licht.
Dieser Unterschied ist auf die unterschiedlichen Fotorezeptoren in ihren Augen zurückzuführen. Das Verständnis dieser Farbwahrnehmungen ist entscheidend für Einblicke in die Kommunikation und Navigation von Tieren.
Während die Falschfarbenfotografie einen Einblick in diese Welt ermöglichte, wurde sie durch Einschränkungen wie zeitintensive Prozesse, besondere Beleuchtungsanforderungen und die Unfähigkeit, Bewegungen zu erfassen, erschwert.
Um diese Herausforderungen anzugehen, hat das Forschungsteam ein hochmodernes Kamera- und Softwaresystem entwickelt, das in der Lage ist, Videos unter natürlichen Lichtbedingungen aufzuzeichnen und zu verarbeiten.
Die Kamera sieht Farben wie Tiere
Wie in diesem Bild zu sehen ist, zeichnet das System in vier Farbkanälen auf: Blau, Grün, Rot und UV. Anschließend wandelt es diese Daten in „Wahrnehmungseinheiten“ um – im Wesentlichen in ein Format, das das Sehvermögen von Tieren auf der Grundlage bekannter Photorezeptordaten nachbildet.
Beeindruckend ist, dass dieses neue System im Vergleich zu herkömmlichen Spektrophotometriemethoden eine Genauigkeit von über 92 % bei der Vorhersage der wahrgenommenen Farben aufweist, die Tiere sehen.
Diese Innovation eröffnet beispiellose Möglichkeiten für die wissenschaftliche Forschung. Es gibt Wissenschaftlern ein Werkzeug an die Hand, mit dem sie die dynamische, farbenfrohe Welt, wie sie verschiedene Arten sehen, erkunden können.
Darüber hinaus können Filmemacher jetzt in ihren Werken genauere und ansprechendere Darstellungen der Tierwelt schaffen.
Die Praktikabilität dieses Systems wird durch die Konstruktion aus handelsüblichen Kameras, die in einem modularen, 3D-gedruckten Gehäuse untergebracht sind, noch weiter verbessert.
Darüber hinaus ist die zugehörige Software Open Source und lädt zur Weiterentwicklung und Anpassung innerhalb der Forschungsgemeinschaft ein.
In diesem Bild fängt die Kamera beispielsweise eine Spottdrossel im grünen Wald ein, aber diese wunderschöne Naturszene wird so gezeigt, wie sie mit Vogelaugen aussehen würde.
Überbrückung der Kluft zwischen Mensch und Tier
Der leitende Autor Daniel Hanley fasst die Bedeutung des Projekts eloquent zusammen.
„Es fasziniert uns schon lange, wie Tiere die Welt sehen. Moderne Techniken der Sinnesökologie haben es uns ermöglicht, statische Szenen aus der Perspektive eines Tieres abzuleiten. Allerdings blieb es schwierig, ihre Wahrnehmung von sich bewegenden Objekten zu verstehen – entscheidend für Aktivitäten wie das Auffinden von Nahrung oder die Auswahl eines Partners“, erklärte Hanley.
„Unsere Entwicklung führt Ökologen und Filmemachern Werkzeuge ein, um die von Tieren wahrgenommenen Farben in Bewegung genau zu erfassen und darzustellen, was einen bedeutenden Fortschritt in unserer Untersuchung des Verhaltens und der Wahrnehmung von Tieren darstellt“, schloss er.
Zusammenfassend bedeutet dieses bahnbrechende Kamerasystem nicht nur einen technologischen Durchbruch, sondern markiert auch ein neues Kapitel in unserem Verständnis des Tierreichs und bringt uns näher daran, die Welt mit ihren Augen zu erleben.
Neue Kamera zeigt, wie Tiere Farben sehen
Nördlicher Spottdrossel (Mimus polyglottos) in Vogelperspektive
In diesem Video sind zwei Spottdrosseln zu sehen, die in Vogelfalschfarben in einem Baum interagieren. Konkret zeigt das Video blaue, grüne und rote Quantenfänge als Blau, Grün bzw. Rot, und UV-Quantenfänge sind als Magenta überlagert.
Während das 80-mm-Objektiv nicht für die Abbildung weit entfernter Motive ausgelegt ist, erfasst das System Vogelbilder gut und zeigt die „Vogelweiß“-Flecken (die von der UV-Strahlung durch die sichtbaren Teile des Spektrums reflektiert werden) ihrer Federn.
Es zeigt auch, dass der Himmel überwiegend UV-farbig ist (d. h. magentafarben erscheint), da kürzere Wellenlängen einer erhöhten Rayleigh-Streuung unterliegen. Während der Himmel für unsere Augen blau erscheint, erscheint er für viele andere Organismen UV-blau.
Sehen Sie sich das Video hier an…
Schillernde Pfauenfeder durch die Augen von 4 verschiedenen Tieren.
Das Kamerasystem kann winkelabhängige Strukturfarben wie das Irisieren messen. Dies wird hier durch ein Video eines stark schillernden Pfaus veranschaulicht (Pavo cristatus) Feder.
Die Farben in diesem Video stellen (A) Pfauen dar Pavo cristatus Falschfarben, wobei blaue, grüne und rote Quantenfänge als Blau, Grün bzw. Rot dargestellt werden und die UV-Strahlung als Magenta überlagert wird.
Interessanterweise ist das Schillern bei Pfauen auffälliger als bei (B) Menschen (Standardfarben), (C) Honigbienen oder (D) Hunden.
Sehen Sie sich hier das vollständige Video an…
Die Anti-Raubtier-Präsentation einer Raupe in Apis Vision.
Dieses Video zeigt einen schwarzen Schwalbenschwanz Papilio polyxenes Raupe zeigt ihre Osmeterie. Die Wissenschaftler illustrieren dieses Video in Honigbienen-Falschfarben, sodass UV-, blaue und grüne Quantenfänge jeweils als Blau, Grün und Rot dargestellt werden.
Die (menschlichen) gelben Osmeterien sowie die gelben Flecken auf dem Rücken der Raupe reflektieren beide stark im UV-Licht und erscheinen magenta, wenn die Farben in die Falschfarben der Honigbiene verschoben werden (wie die starken Reaktionen auf die UV-empfindlichen und grünempfindlichen Photorezeptoren der Honigbiene). werden als blau bzw. rot dargestellt).
Viele Raupenräuber nehmen UV-Strahlung wahr, und dementsprechend könnte diese Färbung ein wirksames aposematisches Signal sein.
Sehen Sie sich hier das vollständige Video an…
Mehr über Tiere, Kameras und Farbsehen
Wie oben erläutert, ist die Art und Weise, wie Tiere Farben wahrnehmen, eine faszinierende Reise in eine Welt jenseits des menschlichen Sehvermögens. Im Gegensatz zu Menschen sehen viele Tiere Farben in Spektren, die wir uns kaum vorstellen können.
Menschen nehmen typischerweise drei Grundfarben wahr: Rot, Grün und Blau. Dies ist jedoch nur ein Bruchteil des Farbspektrums im Tierreich.
Bienen und Vögel können beispielsweise ultraviolettes Licht sehen, das für uns unsichtbar ist. Diese Fähigkeit spielt eine entscheidende Rolle für ihr Überleben und hilft ihnen, Nahrung zu finden und sich in ihrer Umgebung zurechtzufinden.
Jenseits der menschlichen Wahrnehmung
Nehmen Sie die Fangschreckenkrebse, einen Meeresbewohner mit einem der komplexesten Sehsysteme, die es gibt.
Es kann polarisiertes Licht wahrnehmen und verfügt über zwölf bis sechzehn Arten von Photorezeptorzellen für Farben (Menschen haben drei).
Diese außergewöhnliche Vision hilft ihnen, Beute, Raubtiere und Partner in der komplizierten Unterwasserwelt zu erkennen.
Beim Farbsehen bei Tieren geht es nicht nur darum, eine Reihe von Farben zu sehen. es geht ums Überleben. Einige Schlangen nutzen beispielsweise Infrarotsicht, um im Dunkeln warmblütige Beute zu jagen.
Andererseits nutzen Rentiere das ultraviolette Sehen, um Raubtiere in der verschneiten, reflektierenden Landschaft zu erkennen, eine Fähigkeit, die für ihr Überleben in rauen Klimazonen entscheidend ist.
Menschen gewinnen Erkenntnisse
Die Evolution spielt bei dieser Vielfalt des Farbsehens eine bedeutende Rolle. Tiere haben ihre einzigartigen Fähigkeiten zum Farbsehen basierend auf ihren Umweltbedürfnissen und Überlebensherausforderungen entwickelt.
Dieser Evolutionsprozess hat im gesamten Tierreich zu einem reichhaltigen Spektrum an visuellen Fähigkeiten geführt.
Dank der Fortschritte in der Technologie beginnt der Mensch heute zu verstehen und sich sogar vorzustellen, wie Tiere die Welt sehen.
Dieses Verständnis vertieft nicht nur unser Verständnis für die Komplexität der Natur, sondern eröffnet auch neue Wege in der Ökologie, in Verhaltensstudien und sogar im Technologiedesign, die vom Einfallsreichtum der Natur inspiriert sind.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Welt des Farbsehens bei Tieren lebendig und komplex ist und ein Kaleidoskop an Perspektiven bietet, die weit über die menschlichen Fähigkeiten hinausgehen.
Während wir diese Perspektiven weiter erforschen und verstehen, gewinnen wir ein tieferes Verständnis für die natürliche Welt und die vielfältigen Lebewesen, die sie bewohnen.
Die vollständige Studie wurde in der Zeitschrift veröffentlicht PLoS-Biologie.
Für Videos, die zeigen, wie die Kamera in der Natur funktioniert, klicken Sie hier…
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