Птицы могут видеть более широкий спектр цветов, чем люди, но ученые спорят, насколько больше цветов они могут видеть. Ответ кроется в том, как по-разному глаза птиц и людей распознают цвет. В то время как у людей есть три типа цветовых колбочек, у птиц может быть четыре или даже пять типов колбочек. Это дает им потенциальную возможность воспринимать гораздо больше оттенков по всему цветовому спектру.
Цветовое зрение человека зависит от клеток в сетчатке, называемых колбочками. Существует три типа колбочек, которые распознают разные длины волн света. Три типа колбочек чувствительны к красному, зеленому и синему свету. Колбочки посылают сигналы в мозг, который интерпретирует их как цвет. При наличии всего трех типов колбочек количество цветов, которые может различать человек, ограничено. Однако, комбинируя сигналы от трех типов колбочек в разных соотношениях, мы можем воспринимать до 1 миллиона различных цветов.
Три типа колбочек неравномерно расположены на сетчатке. Фовеа, центральная часть сетчатки, используемая для зрения мелких деталей, содержит много колбочек, но не палочек. Эта область плотно заполнена колбочками, но преобладают красные и зеленые колбочки. Синие колбочки редки в фовеа, но их плотность увеличивается по периферии сетчатки.
Как и люди, птицы используют фоторецепторные колбочки для определения цвета. Но в отличие от людей, у некоторых птиц есть четыре или даже пять типов колбочек. Наличие одного или двух дополнительных типов колбочек означает, что птицы могут воспринимать более широкий диапазон длин волн по всему световому спектру. Ученые полагают, что эти дополнительные колбочки позволяют птицам видеть ультрафиолетовый свет и различать гораздо больше цветов, чем люди.
Одно из первых исследований, показавших, что птицы могут обнаруживать ультрафиолетовый свет, было проведено Кнутом Шмидтом-Нильсеном и его коллегами в 1957 году. Они обучили домашних голубей распознавать ультрафиолетовый свет и обнаружили, что птицы могут легко отличать его от видимых длин волн. Более поздние исследования подтвердили, что многие виды птиц могут видеть ультрафиолетовый свет благодаря особому типу колбочек в сетчатке.
Эксперименты по зрению птиц часто фокусируются на таких видах, как голуби и куры. Но исследователи также изучили сетчатку более 20 видов птиц с помощью микроскопии и микроспектрофотометрии. Эти методы раскрывают структуру и светопоглощающие свойства фоторецепторов. Результаты показывают, что у большинства видов птиц есть по крайней мере четыре типа колбочек, по сравнению с тремя у людей.
Ученые подсчитали, что птицы могут воспринимать около 1 миллиарда цветов по сравнению с 1 миллионом цветов, различаемых человеческим глазом. Но получение точного числа является сложной задачей по нескольким причинам:
Хотя мы не знаем точного числа, большинство данных свидетельствуют о том, что птицы видят в 5-10 раз больше цветов, чем люди. Их дополнительные колбочки расширяют их визуальный спектр и позволяют более тонко различать оттенки.
Как и люди, птицы полагаются на три основных типа колбочек: красный, зеленый и синий. Но у них также есть дополнительные типы колбочек ультрафиолетового и фиолетового цветов. Эти дополнительные колбочки обнаруживают свет на более коротких длинах волн, чем могут видеть люди. Вот пиковая чувствительность типов колбочек у птиц:
У некоторых видов, таких как голуби, фиолетовые/УФ-колбочки могут быть разделены на два подтипа с чувствительностью при 415 нм и 365 нм соответственно. Но у большинства птиц, по-видимому, есть только один тип фиолетовых/УФ-колбочек.
Еще одним уникальным свойством сетчатки птиц являются масляные капли внутри клеток колбочек. Они действуют как фильтры для настройки и сужения световой чувствительности колбочек. Различные типы колбочек имеют масляные капли, которые лучше всего пропускают разные длины волн. Это помогает обострить цветовое различение.
У птиц больше типов колбочек, чем у людей, но их сетчатка также имеет более высокую общую плотность колбочек. По оценкам, у некоторых мелких птиц более 400 000 колбочек на квадратный миллиметр. Для сравнения, у людей в центральной ямке всего около 4500–6800 колбочек/мм2.
У птиц нет центральной ямки, которая есть у людей, но они демонстрируют другие ретинальные специализации. Некоторые части сетчатки содержат в основном красные, зеленые или синие колбочки, в то время как УФ/фиолетовые колбочки распределены по всей сетчатке. Области с большим количеством красных конусов могут использоваться для таких задач, как поиск фруктов, в то время как области, богатые зелеными конусами, подходят для обнаружения съедобной листвы.
Улучшенное цветовое зрение дает птицам множество потенциальных преимуществ, в том числе:
Птицы также в значительной степени полагаются на зрение при выполнении сложных пространственных задач во время полета. Их обширный визуальный спектр и высокая острота, вероятно, обеспечивают преимущества для навигации и ориентации.
Большинство изученных птиц, по-видимому, обладают УФ/фиолетовым зрением и более выраженной цветовой дискриминацией по сравнению с людьми. Но существуют некоторые исключения, в том числе:
Таким образом, хотя большинство птиц видят более широкий спектр цветов, чем люди, не все виды обладают этой чертой. Некоторые птицы утратили дополнительные колбочки в качестве адаптации к своей нишевой среде обитания.
Исследователи используют несколько методов для изучения цветового зрения птиц, в том числе:
Поведенческое обучение дает лучшее представление о том, как птицы воспринимают цвет. Но физиологические исследования подтверждают механизмы, лежащие в основе этих возможностей. Объединение методов помогает построить более полную картину цветового зрения птиц.
Заманчиво представить, как птицы воспринимают захватывающий психоделический пейзаж, полный цветов, которые мы не видим. Но на самом деле у нас нет возможности узнать, как именно птицы воспринимают свой визуальный мир. Вот некоторые научные открытия:
Хотя мы не можем воссоздать птичий опыт, изучение цветового зрения птиц рассказывает нам о сенсорных адаптациях и о том, как эволюция формирует восприятие. Это также подчеркивает, что цвет зависит от того, как виды интерпретируют свет, а не только от физики длин волн.
Исследования ясно показывают, что большинство птиц видят более широкий спектр цветов, чем люди, благодаря дополнительным типам колбочек для обнаружения УФ и фиолетового света. Но мы все еще не можем назначить точное число цветов, которые воспринимают птицы. Их визуальный мир, безусловно, отличается от нашего, но то, как именно он отличается, остается загадкой. Цветовое зрение птиц подталкивает нас к ограничениям нашей способности понимать перцептивный опыт, отличный от нашего собственного.