Многие люди полагают, что животные видят только в черно-белом цвете. Однако правда в том, что многие животные обладают цветным зрением, но то, как они воспринимают цвет, сильно различается у разных видов. Есть несколько ключевых факторов, которые определяют, может ли животное видеть цвет или только оттенки серого.
У людей и многих других видов цветовое зрение зависит от специализированных фоторецепторных клеток в сетчатке, называемых колбочками. Существует три типа колбочек, каждый из которых чувствителен к разным длинам волн света. Конкретные цвета, которые они распознают, — это синий, зеленый и красный.
Наличие и количество этих типов колбочек позволяет разным видам иметь разные типы цветового зрения:
Чем больше типов колбочек доступно, тем больше цветов может различать животное. Однако важно не только количество колбочек, но и то, как информация от разных колбочек обрабатывается мозгом.
Многие морские млекопитающие, такие как киты и дельфины, являются монохроматами, то есть у них есть только один тип колбочек в сетчатке. Это означает, что они могут воспринимать только различия в яркости и видеть только оттенки серого, а не полное цветовое зрение. Их зрение адаптировано для работы в океане, где цветовые сигналы менее полезны.
Другие животные, такие как кошки и собаки, имеют только два типа колбочек и также считаются функционально монохроматическими. Однако ведутся споры о том, могут ли они иметь ограниченные способности к различению цветов.
Многие млекопитающие являются дихроматами, что означает, что у них есть два типа колбочек, и они могут воспринимать некоторые цветовые оттенки. Однако, имея только два типа колбочек, они не могут различать столько цветов, как трихроматы.
Примеры дихроматичных млекопитающих включают:
Благодаря двум типам колбочек дихроматы могут сопоставлять любой цвет, который они видят, с красными и сине-зелеными категориями. У них возникают проблемы с различением цветов, которые трихроматы считают очень отчетливыми, например, красный и оранжевый или зеленый и синий.
Приматы, включая людей, являются трихроматическими. Это означает, что у них есть три типа колбочек, обеспечивающих полноценное цветовое зрение. Три колбочки специализированы для обнаружения синего, зеленого и красного света.
Многие птицы также являются трихроматическими, наряду с рептилиями и амфибиями. Насекомые, такие как пчелы, могут быть даже тетрахроматами с четырьмя типами цветовых рецепторов, простирающимися до ультрафиолетового диапазона.
Некоторые ключевые примеры трихроматичных животных включают:
Благодаря трем типам колбочек, охватывающим различные цветовые диапазоны, трихроматичные животные могут различать гораздо больше цветов, чем дихроматы, особенно в красно-оранжево-желтом и зелено-синем диапазонах.
Хотя количество типов колбочек определяет млекопитающих как монохроматов, дихроматов или трихроматов, существует множество других факторов, которые влияют как цвет воспринимается разными видами.
Некоторые ключевые различия включают в себя:
Это означает, что даже трихроматические животные, вероятно, воспринимают цвет несколько иначе, чем люди. Мы можем получить некоторое представление об этих различиях, взглянув на зрительные пигменты, которые реагируют на свет в глазах животных.
| Животные | Типы колбочек |
|---|---|
| Люди | Синий, зеленый, красный |
| Обезьяны | Синий, зеленый, красный |
| Мыши | Ультрафиолет, синий, зеленый |
| Птицы | Ультрафиолет/фиолетовый, синий, зеленый/красный |
| Собаки | Синий/фиолетовый, зеленый/желтый |
Как показывает таблица, хотя мыши и птицы являются трихроматическими, как приматы, типы колбочек смещены в сторону обнаружения ультрафиолета и фиолетового по сравнению с людьми. Это означает, что они, вероятно, могут воспринимать цвета в УФ-спектре, которые люди не могут.
Долгое время считалось, что собаки полностью лишены цветов, но недавние исследования показывают, что у них дихроматическое цветовое зрение, как и у других плотоядных. У них всего два типа колбочек, и они, по-видимому, лучше всего видят синий, серый и желтый цвета.
Поведенческие тесты показывают, что собаки могут отличать синие или желтые объекты от серых, но испытывают трудности с красным или зеленым. Таким образом, хотя они и не полностью лишены цветовой слепоты, цветовое зрение у собак гораздо более ограничено по сравнению с людьми.
Кошки также являются дихроматами с колбочками, чувствительными к сине-фиолетовому и зелено-желтому свету. Но восприятие цвета у кошек может быть даже более ограниченным, чем у собак. Исследования показывают, что им трудно различать цвета, отличные от высококонтрастных синего и желтого.
У кошек гораздо более высокая плотность палочек по сравнению с колбочками. Это делает их зрение оптимизированным для ночных условий, где цветовое зрение не очень полезно.
У лошадей дихроматическое зрение, очень похожее на зрение собак и кошек. У них есть синие и зеленые/красные колбочки, но нет выделенного красного колбочка. Это означает, что они могут различать синий и желтый, но красные, зеленые и оранжевые цвета, вероятно, кажутся более похожими.
Однако зрение лошадей довольно размыто для неподвижных объектов. Их цветовосприятие, по-видимому, оптимизировано для обнаружения движения, а не для идентификации цветных объектов или узоров.
Большинство дневных птиц, таких как попугаи, певчие птицы и соколы, являются трихроматическими с четырьмя типами колбочек: фиолетовыми, синими, зелеными и красными. Некоторые совы и другие ночные виды являются дихроматами, поскольку цветовое зрение менее критично при слабом освещении.
Птицы не только могут видеть больше цветов, чем млекопитающие в целом, но их зрение распространяется на ультрафиолетовый диапазон, который невидим для людей. Многие птицы используют УФ-сигналы для общения, которые они могут обнаружить, но не можем мы.
Было показано, что большинство изученных рептилий и амфибий, таких как черепахи и лягушки, имеют трихроматическое зрение, похожее на зрение птиц. В дополнение к синим, зеленым и красным колбочкам, у них также есть колбочки, чувствительные к ультрафиолетовому и фиолетовому свету.
Это дает амфибиям и рептилиям еще больший диапазон цветового восприятия по сравнению с людьми. Это, вероятно, помогает в таких задачах, как брачные демонстрации, обнаружение маскировки, поиск пищи и общение с помощью ярких цветовых узоров.
Исследования показывают, что большинство видов рыб обладают трихроматическим или, возможно, тетрахроматическим зрением. Наряду с синими, зелеными и красными чувствительными колбочками, у некоторых рыб также есть четвертый тип колбочек, обнаруживающий ультрафиолетовый свет.
Цветовое зрение у рыб помогает с такими важными подводными задачами, как формирование косяков, выбор партнеров, обнаружение добычи и избегание хищников. Но разные виды приспособлены к определенным световым условиям своей среды обитания.
Например, у радужной форели колбочки настроены на короткие и средние длины волн, чтобы лучше видеть в мутных реках. Цихлиды в чистой воде больше полагаются на более длинные красные и ультрафиолетовые волны для визуальной коммуникации.
Насекомые, такие как пчелы и бабочки, обладают одним из самых сложных цветовых зрений в животном мире. Большинство из них имеют тетрахроматическое зрение с четырьмя типами фоторецепторных клеток.
Обычно они состоят из выделенного ультрафиолетового рецептора вместе с синими, зелеными и красными рецепторами. Некоторые виды могут даже иметь пять или более цветовых каналов. Это дает насекомым невероятно яркий взгляд на мир.
Насекомые используют свое сложное цветовое зрение, чтобы находить источники пищи, обнаруживать замаскированных партнеров, ориентироваться по солнцу и видеть диапазон визуальных сигналов от ультрафиолетового до инфракрасного.
Цветовые категории, воспринимаемые животным, зависят от пиковой чувствительности его колбочек. Даже если два вида трихроматичны, диапазоны оттенков, которые они видят, могут существенно различаться.
Человеческое зрение опирается на средневолновые колбочки, пик которых приходится на зеленый свет. Но у многих птиц и рептилий колбочки настроены на красный свет. Это меняет их восприятие оранжевых, желтых, зеленых и синих оттенков по сравнению с людьми.
Некоторые ключевые примеры различий в восприятии цвета включают в себя:
Эти различия означают, что субъективное восприятие цвета животным не сопоставляется четко с человеческими цветовыми категориями. Но мы можем понять основы цветового зрения животных, изучая их фоторецепторные клетки.
В то время как многие млекопитающие видят только оттенки серого, другие животные, такие как птицы, рыбы и насекомые, наслаждаются ярким, красочным миром. Тип цветового зрения зависит от классов колбочек фоторецепторов, присутствующих в глазу.
Трихроматы с тремя типами колбочек могут видеть полный спектр оттенков, в то время как дихроматы с двумя колбочками имеют ограниченное цветовое восприятие. Но даже среди трихроматов конкретные типы колбочек различаются, формируя то, как разные животные воспринимают цвет.
Исследования показывают, что большинство позвоночных являются либо ди-, либо трихроматическими. Беспозвоночные, такие как пчелы, превосходят человеческое цветовое зрение тетрахроматией. Но млекопитающие уникальны среди животных тем, что предпочитают яркость цвету для большинства визуальных задач.
Так что, хотя фраза «дальтоник как собака» имеет некоторую правду, теперь мы знаем, что собаки и другие млекопитающие видят по крайней мере некоторые цвета. Однако их восприятие оттенков радуги ограничено по сравнению со многими рыбами, птицами, рептилиями и насекомыми.