Orli mají nejlepší zrak ze všech živých tvorů. Jsou schopni vidět zajíce z výšky 3 km.
Orli mají dva páry očních víček, které chrání jejich neobvykle ostré vidění. Jeden pár používají, když sedí v klidu nebo na zemi. Stačí jim však vyletět do vzduchu, neboť na jejich suverénní oči se okamžitě snesou druhá víčka, přesněji průhledné mlsající blány. Jejich úkolem je chránit ptačí oči nejen před tlakem vzduchu (když se orel potápí obrovskou rychlostí), ale také je krýt před větvemi stromů či keřů nebo před kořistí samotnou. Problémy může způsobovat i slunce, a to zejména v nadmořských výškách, kam velcí dravci dosahují. Tato membrána zakrývá oči a udržuje je čisté a nezakalené.
Orli mají vynikající zrak.
Vyznačují se jak širokým zorným polem, tak binokularitou, tedy stereoskopickým vnímáním dvěma očima. Pták, který se vznáší stovky metrů nad zemí, je schopen zaznamenat pohyb drobné polní myši. Akomodace vidění nastává u orla velmi rychle a přesně, a to jak z hlediska hloubky, tak i ostrosti. Jeho vidění je tak citlivé, že pták je schopen s velkou opatrností prohledat oblast 5 čtverečních mil (13 km čtverečních). Šířka zorného pole orla je 275 stupňů. To mu umožňuje nejen pozorovat, co se děje na jeho straně, ale také si všimnout, když se někdo blíží zezadu. V okamžiku, kdy se narodí mládě orla, jeho oči nejsou zdaleka tak vyvinuté a vize tohoto velkolepého lovce dosahuje dokonalosti teprve s dospíváním a dospíváním.
Orel je schopen snadno identifikovat potenciální kořist na vzdálenost jeden a půl až dva kilometry a dodatečným pohybem hlavy dokáže tuto vzdálenost téměř zdvojnásobit.
Schopnost orla dosáhnout větší výšky je dvojí. Za prvé mu to umožňuje z dálky zaznamenat bouřky, bouře a nebezpečí a za druhé vidět kořist a zdroj potravy. Ptáci, jako jsou vrány a divoké krůty, zřídka létají vysoko a mají omezené zorné pole. U nás je situace podobná.
Orli rozlišují barvy - neobvyklý jev ve světě divoké zvěře. Navíc ve skutečnosti vnímají barevné odstíny mnohem jasněji než lidé, díky čemuž lépe vnímají krásu země. Další charakteristikou orlích očí je, že uvnitř oční bulvy je něco jako hřeben, který funguje jako gyroskop a umožňuje extrémně přesnou navigaci. Oči orla jsou umístěny daleko od sebe po stranách hlavy, což mu umožňuje vnímat hloubku prostoru – určit výšku a vzdálenost. Když se pták ponoří rychlostí 100 km/h, musí rychle a přesně odhadnout vzdálenost k zemi – jinak bude mít potíže.
My lidé jsme přesvědčeni, že náš vizuální systém je dokonalý. Umožňuje nám vnímat prostor trojrozměrně, všímat si předmětů na dálku a volně se pohybovat. Máme schopnost přesně rozpoznat ostatní lidi a odhadnout jejich emoce ve tváři. Ve skutečnosti jsme tak „vizuální“ stvoření, že je pro nás obtížné představit si smyslové světy zvířat s jinými schopnostmi, které nemáme k dispozici – například netopýr, noční lovec, který na základě ozvěn rozpoznává drobný hmyz. vysokofrekvenčních zvuků, které vydává.
Je jen přirozené, že naše znalosti o barevném vidění jsou založeny převážně na našich vlastních zkušenostech: pro výzkumníky je snadné provádět experimenty se subjekty ochotnými odpovědět na věci, jako které barevné směsi vypadají stejně a které jinak. Nehledě na to, že neurovědci záznamem výboje neuronů potvrdili získané informace pro řadu druhů živých bytostí ještě do začátku 70. let. V minulém století jsme nevěděli, že mnoho nesavčích obratlovců vidí barvy v části spektra, která je pro člověka neviditelná – v blízkém ultrafialovém (UV).
Objev ultrafialového vidění začal studiemi chování hmyzu, které provedl významný Angličan Sir John Lubbock, lord Avebury, přítel a soused Charlese Darwina, člena parlamentu, bankéře, archeologa a přírodovědce. Na počátku 80. let 19. století. Lubbock si všiml, že v přítomnosti UV záření mravenci přesouvají své larvy do tmavších oblastí nebo těch, které jsou osvětleny delšími vlnovými délkami světla. Pak v polovině 1900. Rakouský přírodovědec Karl von Frisch dokázal, že včely a mravenci vidí ultrafialovou nejen jako samostatnou barvu, ale také ji používají jako druh nebeského kompasu.
Mnoho hmyzu také vnímá ultrafialové světlo; Podle výzkumu za posledních 35 let mají ptáci, ještěrky, želvy a mnoho ryb UV receptory v sítnici. Proč tedy savci nejsou jako všichni ostatní? Co způsobuje ochuzení jejich vnímání barev? Hledání odpovědi odhalilo fascinující evoluční historii a vedlo k novému pochopení extrémně bohatého vizuálního světa ptáků.
Jak se vyvíjelo barevné vidění?
Pro lepší pochopení podstaty objevů se nejprve vyplatí seznámit se s některými základními principy barevného vidění. V první řadě je nutné opustit jednu běžnou mylnou představu.
Jak nás učili ve škole, předměty absorbují světlo s určitými vlnovými délkami a zbytek odrážejí a barvy, které vnímáme, souvisí s vlnovými délkami odraženého světla. Barva však není vlastností světla nebo předmětů, které je odrážejí, ale pocitem zrozeným v mozku.
Barevné vidění u obratlovců je způsobeno přítomností čípků v sítnici, vrstvě nervových buněk, které přenášejí vizuální signály do mozku. Každý čípek obsahuje pigment sestávající z druhu opsinového proteinu vázaného na molekulu látky zvané retinal, která je blízce příbuzná vitaminu A. Když pigment absorbuje světlo (přesněji jednotlivé svazky energie zvané fotony), energie, kterou přijímá způsobí, že sítnice změní svůj tvar, což spustí kaskádu molekulárních přeměn, které aktivují čípky a po nich retinální neurony, z nichž jeden typ vysílá impulsy podél zrakového nervu a přenáší informace o vnímaném světle do mozku.
Čím silnější je světlo, tím více fotonů je absorbováno vizuálními pigmenty, tím silnější je aktivace každého čípku a tím jasnější se jeví vnímané světlo. Informace pocházející z jednoho kužele jsou však omezené: nemohou mozku říci, jaká je vlnová délka světla, které je spustilo. Vlnové délky světla různých vlnových délek jsou absorbovány odlišně a každý vizuální pigment má specifické spektrum, které ukazuje, jak se absorpce světla mění s vlnovou délkou. Vizuální pigment může stejně absorbovat světlo dvou různých vlnových délek, a přestože fotony světla ponesou různé energie, kužel je nebude schopen rozlišit, protože oba způsobují změnu tvaru sítnice, a tak spouštějí stejnou energii. molekulární kaskáda vedoucí k aktivaci. Kužel může číst pouze absorbované fotony, nedokáže rozlišit jednu vlnovou délku světla od druhé. Proto může být kužel aktivován stejně silným světlem relativně špatně absorbované vlnové délky a slabým světlem dobře absorbované vlnové délky.
Aby mozek viděl barvu, musí porovnat reakce několika tříd čípků obsahujících různé vizuální pigmenty. Mít více než dva typy čípků v sítnici umožňuje lepší rozlišení barev. Opsiny, které odlišují některé čípky od jiných, nám poskytly dobrou příležitost ke studiu vývoje barevného vidění. Výzkumníci mohou určit evoluční vztahy opsinů v různých třídách a druzích čípků studiem sekvence nukleotidových bází (abeceda DNA) v genech, které kódují tyto proteiny. Výsledkem je rodokmen, který naznačuje, že opsiny jsou velmi staré proteiny, které předcházejí hlavním skupinám zvířat, která dnes obývají Zemi. Ve vývoji čípkových pigmentů obratlovců můžeme vysledovat čtyři linie, pojmenované popisně podle oblasti spektra, na kterou jsou nejcitlivější: dlouhovlnné, středovlnné, krátkovlnné a ultrafialové.
BAREVNÉ VIDĚNÍ ČLOVĚKA
Lidé a někteří primáti vidí barvy prostřednictvím interakce tří typů čípků v sítnici. Každý typ obsahuje jiný pigment, který je citlivý na určitý rozsah vlnových délek světla. Největší citlivost mají tři typy čípků – asi 560, 530 a 424 nm.
Dvě tenké svislé čáry na grafu označují různé vlnové délky světla absorbovaného rovnoměrně pigmentem 560. Přestože fotony ze světelných paprsků o vlnové délce 500 nm (modro-zelené světlo) nesou více energie než fotony o vlnové délce 610 nm (oranžové světlo), oba způsobují stejnou pigmentovou reakci, a tedy i stejné aktivační kužely. Jediný kužel tedy nemůže mozku říci, jakou vlnovou délku světla absorbuje. K rozlišení jedné vlnové délky od druhé musí mozek porovnat signály z čípků s různými vizuálními pigmenty.
Kromě čípků mají všechny hlavní skupiny obratlovců v sítnici také tyčinky, které obsahují zrakový pigment rodopsin a poskytují schopnost vidět při velmi slabém osvětlení. Rhodopsin se strukturou a spektrálními absorpčními charakteristikami podobá čípkovým pigmentům, které jsou nejcitlivější na vlnové délky uprostřed vizuálního spektra. Z takových pigmentů se vyvinul před stovkami milionů let.
Ptáci mají čtyři kuželové pigmenty s různými spektrálními charakteristikami, jeden z každé linie. Savci mají obvykle pouze dva takové pigmenty: jeden z nich je zvláště citlivý na fialové světlo a druhý na světlo o dlouhých vlnách. Proč byla zvířata zbavena? Pravděpodobně jde o to, že v raných fázích vývoje, v období druhohor (před 245 až 65 miliony let), šlo o drobné živočichy, kteří vedli utajený noční způsob života. Jak si jejich oči zvykly na vidění ve tmě, nabývaly na důležitosti vysoce citlivé tyčinky a role barevného vidění se snižovala. Zvířata tak ztratila dva ze čtyř čípkových pigmentů, které vlastnili jejich předkové a které byly zachovány u většiny plazů a ptáků.
Když před 65 miliony let vyhynuli dinosauři, dostali savci nové možnosti specializace a jejich rozmanitost začala rychle narůstat. Zástupci jedné skupiny, kam patřili předci lidí a další žijící primáti, přešli na denní způsob života, lezli po stromech a ovoce se stalo důležitou součástí jejich jídelníčku. Barvy květů a plodů je často odlišují od listů, ale savci s pigmentem s jedním kuželem pro dlouhovlnné světlo by nebyli schopni rozlišit kontrastní barvy v zelené, žluté a červené části spektra. Evoluce však již připravila nástroj, který pomohl primátům se s problémem vyrovnat.
Občas se při tvorbě vajíček a spermií během buněčného dělení v důsledku nestejné výměny chromozomových úseků objeví gamety s chromozomy obsahujícími další kopie jednoho nebo více genů. Pokud jsou takové dodatečné kopie zachovány v následujících generacích, pak přirozený výběr může opravit prospěšné mutace, které v nich vznikají. Podle Jeremyho Nathanse ( Jeremy Nathans) a David Hogness ( David Hogness) ze Stanfordské univerzity se něco podobného stalo za posledních 40 milionů let ve vizuálním systému předků primátů. Nerovnoměrná výměna DNA v zárodečných buňkách a následná mutace další kopie genu kódujícího pigment citlivý na dlouhovlnné světlo vedly ke vzniku druhého pigmentu, jehož oblast maximální citlivosti byla posunuta. Tato větev primátů se tedy od ostatních savců liší tím, že nemá dva, ale tři čípkové pigmenty a trichromatické barevné vidění.
Přestože nová akvizice výrazně zlepšila vizuální systém, stále nám nedala základní vnímání světa kolem nás. Náš smysl pro barvy nese stopy korekce evoluční chyby, chybí mu ještě jeden pigment před tetrachromatickým vizuálním systémem ptáků, mnoha plazů a ryb.
Jsme geneticky nedostateční ještě jiným způsobem. Oba naše geny pro pigmenty citlivé na dlouhovlnnou část spektra leží na X chromozomu. Protože samci mají pouze jeden, mutace v kterémkoli z těchto genů může jedinci ztěžovat rozlišení mezi červenou a zelenou barvou. Ženy jsou méně pravděpodobné, že budou trpět touto poruchou, protože pokud je gen poškozen na jednom chromozomu X, může být pigment stále produkován podle pokynů obsažených ve zdravém genu na druhém chromozomu X.
PŘEHLED: EVOLUČNÍ HISTORIE
Barevné vidění u obratlovců závisí na buňkách v sítnici zvaných čípky. Ptáci, ještěrky, želvy a mnoho ryb má čtyři druhy šišek, ale většina savců má pouze dva.
Savčí předkové měli celou sadu čípků, ale polovinu ztratili během období svého vývoje, kdy byli převážně noční a barevné vidění pro ně nebylo příliš důležité.
Předchůdci primátů, kam patří i lidé, zase získali třetí typ čípků díky mutaci jedné ze dvou existujících.
Většina savců má však pouze dva typy čípků, takže jejich vnímání barev je ve srovnání s vizuálním světem ptáků značně omezené.
Ptačí nadvláda
Analýzou DNA moderních živočišných druhů byli vědci schopni nahlédnout zpět do času a určit, jak se pigmenty čípků měnily během evoluce obratlovců. Výsledky ukazují, že na počátku svého vývoje měli čtyři typy čípků (barevné trojúhelníky), z nichž každý obsahoval jiný vizuální pigment. Savci v určité fázi evoluce přišli o dva ze čtyř typů šišek, což bylo pravděpodobně způsobeno jejich nočním životním stylem: při slabém osvětlení nejsou šišky potřeba. Ptáci a většina plazů si naopak ponechali čtyři čípkové pigmenty s různými absorpčními spektry. Po vyhynutí dinosaurů se diverzita savců začala rychle zvětšovat a jedna z evolučních linií, která vedla k dnešním primátům – africkým lidoopům a člověku – získala díky duplikaci a následné mutaci genu opět třetí typ kužele. pro jeden ze zbývajících pigmentů. Máme tedy na rozdíl od většiny savců tři typy čípků (místo dvou) a trichromatické vidění, které se samozřejmě stalo určitým pokrokem, ale s bohatým vizuálním světem ptáků se nedá srovnávat.
Na začátku svého vývoje savci ztratili více než jen pigmenty čípků. Každá šiška ptačího nebo plazího oka obsahuje barevnou kapku tuku, ale savci nic podobného nemají. Tyto shluky, které obsahují vysoké koncentrace látek zvaných karotenoidy, jsou uspořádány tak, že jimi musí projít světlo, než dopadne na svazek membrán ve vnějším segmentu kužele, kde se nachází zrakový pigment. Kapičky tuku fungují jako filtry, nepropouštějí krátkovlnné světlo a tím zužují absorpční spektra vizuálních pigmentů. Tento mechanismus snižuje míru překrývání mezi zónami spektrální citlivosti pigmentů a zvyšuje počet barev, které může pták teoreticky rozlišit.
DŮLEŽITÁ ROLE TUKOVÉ KAPKY V KUŽELÍCH
Kužele ptáků a mnoha dalších obratlovců si zachovaly několik znaků, které savci ztratili. Nejdůležitější z nich pro barevné vidění je přítomnost barevných kapiček tuku. Ptačí šišky obsahují červené, žluté, téměř bezbarvé a průhledné kapičky. Na mikrosnímku sítnice chickadee jsou jasně viditelné žluté a červené skvrny; Několik bezbarvých kapek je zakroužkováno černě. Všechny kapičky, kromě průhledných, slouží jako filtry, které nepropouštějí světlo s krátkými vlnovými délkami.
Toto filtrování zužuje oblasti spektrální citlivosti tří ze čtyř typů čípků a posouvá je do části spektra s delšími vlnovými délkami (graf). Odříznutím některých vlnových délek, na které čípky reagují, umožňují kapičky tuku ptákům rozlišit více barev. Ozón v horních vrstvách atmosféry absorbuje světlo s vlnovými délkami kratšími než 300 nm, takže UV vidění ptáků funguje pouze v oblasti blízké ultrafialovému záření - mezi 300 a 400 nm.
Testování barevného vidění u ptáků
Přítomnost čtyř typů čípků obsahujících různé zrakové pigmenty silně naznačuje, že ptáci mají barevné vidění. Takové prohlášení však vyžaduje jasné prokázání jejich schopností. Kromě toho by během experimentů měly být vyloučeny další parametry (například jas), které by ptáci mohli používat. Přestože vědci prováděli podobné experimenty již dříve, roli UV kuželů začali zkoumat až v posledních 20 letech. Můj bývalý student Byron K. Butler a já jsme se rozhodli použít shodu barev, abychom pochopili, jak čtyři typy čípků přispívají k vidění.
Abychom pochopili, jak se různé odstíny porovnávají, podívejme se nejprve na naše vlastní barevné vidění. Žluté světlo aktivuje oba typy čípků, které jsou citlivé na světlo o dlouhých vlnách. Navíc je možné zvolit kombinaci červené a zelené, která vybudí stejné dva typy čípků ve stejné míře, a oko takovou kombinaci uvidí jako žluté (stejně jako čistě žluté světlo). Jinými slovy, dvě fyzicky odlišná světla mohou mít stejnou barvu (což potvrzuje, že vnímání barev pochází z mozku). Náš mozek rozlišuje barvy v této části spektra porovnáním signálu ze dvou typů čípků, které jsou citlivé na světlo o dlouhých vlnách.
Vyzbrojeni znalostmi o fyzikálních vlastnostech čtyř druhů šišek a tukových kapiček jsme byli s Butlerem schopni vypočítat, která kombinace červené a zelené bude mít stejný odstín jako žlutá, kterou jsme zvolili ve vnímání ptáků. Vzhledem k tomu, že vizuální pigmenty lidí a ptáků nejsou identické, je daný barevný rozsah odlišný od toho, co by člověk vnímal, kdybychom ho požádali o stejné srovnání. Pokud ptáci reagují na barvy, jak předpokládáme, potvrdí to naše měření vlastností vizuálních pigmentů a tukových kapiček a umožní nám pokračovat ve výzkumu, abychom zjistili, zda a jak se UV kužely podílejí na barevném vidění.
Pro naše experimenty jsme zvolili australské andulky (Melopsittacus undulatus). Vycvičili jsme ptáky, aby spojili odměnu za jídlo se žlutým světlem. Naše subjekty seděly na bidýlku, ze kterého viděli dvojici světelných podnětů umístěných metr od nich. Jedna z nich byla jednoduše žlutá a druhá byla výsledkem různých kombinací červené a zelené. Během testu pták letěl ke zdroji světla, kde očekával, že najde potravu. Pokud zamířil ke žlutému podnětu, pak se krmítko s obilím na krátkou dobu otevřelo a ptáček měl možnost se lehce občerstvit. Jiná barva jí neslibovala žádnou odměnu. Kombinaci červené a zelené jsme měnili v nepravidelném sledu a střídali jsme umístění obou podnětů, abychom papouškům zabránili spojovat si potravu s pravou nebo levou stranou. Také jsme měnili intenzitu světla vzorového podnětu tak, aby jas nemohl sloužit jako vodítko.
Vyzkoušeli jsme mnoho kombinací červené a zelené, ale ptáci si snadno vybrali žlutý vzorek a za odměnu dostali zrní. Když ale papoušci viděli světlo, které bylo přibližně z 90 % červené a 10 % zelené (a podle našich výpočtů by tento podíl měl mít stejný odstín jako žlutá), byli zmatení a vybrali si náhodně.
S jistotou, že můžeme předpovědět, kdy se barvy shodují ve vnímání ptáků, jsme se pokusili podobně demonstrovat, že UV kužely přispívají k tetrachromatickému barevnému vidění. V experimentu jsme trénovali ptáky, aby získali potravu tam, kde byl fialový podnět, a studovali jsme jejich schopnost rozlišit tuto vlnovou délku od směsi modrého světla a světla různých vlnových délek v oblasti blízké UV. Zjistili jsme, že okřídlení účastníci jasně odlišili přirozené fialové světlo od většiny napodobenin. Jejich výběr však klesl na náhodné úrovně při smíchání 92 % modré a 8 % UV – právě ten podíl, který by podle našich výpočtů měl učinit barevné schéma k nerozeznání od fialové. Tento výsledek znamená, že světlo v UV oblasti je ptáky vnímáno jako nezávislá barva a že UV kužely přispívají k tetrachromatickému vidění.
Mimo lidské vnímání
Naše experimenty ukázaly, že ptáci používají všechny čtyři typy čípků pro barevné vidění. Pro lidi je však prakticky nemožné pochopit, jak barvy vnímají. Ptáci nejen vidí v blízkém ultrafialovém světle, ale dokážou rozlišovat i barvy, které si ani neumíme představit. Analogicky je naše trichromatické vidění trojúhelník, ale jejich tetrachromatické vidění vyžaduje další rozměr a tvoří čtyřstěn nebo třístrannou pyramidu. Prostor nad základnou čtyřstěnu obsahuje veškerou rozmanitost barev, které leží za hranicemi lidského vnímání.
Jak mohou okřídlení tvorové těžit z takového množství barevných informací? U mnoha druhů jsou samci mnohem jasněji zbarveni než samice, a když se ukázalo, že ptáci vnímají UV světlo, odborníci začali studovat vliv ultrafialových barev, které jsou pro člověka neviditelné, na výběr sexuálních partnerů u ptáků. V sérii experimentů Muir Eaton ( Muir Eaton) z University of Minnesota studovali 139 druhů ptáků, u kterých obě pohlaví podle lidí vypadají stejně. Na základě měření vlnové délky světla odraženého od opeření dospěl k závěru, že ve více než 90 % případů ptačí oko vidí rozdíl mezi samci a samicemi, což si ornitologové dříve neuvědomovali.
Toto video názorně ilustruje, jak andulky vypadají v ultrafialové barvě. Můžeme si jen domýšlet, jak se vidí sami papoušci, ale jedním z důsledků přítomnosti zraku v ultrafialovém spektru u andulek je větší reprodukční úspěšnost u ptáků přirozeně zelené barvy na výběr, samice papoušků preferují samce s větší plochou peří odrážející UV spektrum.
Představení ultrafialového světa
Navzdory tomu, že nikdo neví, jak vypadá okolní realita pro ptáky, fotografie květů thunbergie nám umožňují alespoň vzdáleně si představit, jak moc by UV světlo mohlo změnit svět, který vidíme. Pro nás je ve středu květiny (vlevo) malý černý kroužek. Kamera vybavená k natáčení pouze v UV světle však „vidí“ úplně jiný obraz, včetně mnohem širší tmavé skvrny uprostřed (vpravo)
Franziska Hausmannová ( Franziska Hausmannová) studoval samce 108 australských druhů ptáků a zjistil, že barvy s UV složkou se nejčastěji vyskytují v dekorativním opeření, které se používá při námluvách. Zajímavá data získaly vědecké skupiny z Anglie, Švédska a Francie při studiu sýkor modřinky ( Parus caeruleus), euroasijští příbuzní severoamerických čekanek a špačků obecných ( Sturnus vulgaris). Ukázalo se, že samice preferují ty pány, jejichž opeření odráží více UV paprsků. Faktem je, že odraz UV světla závisí na submikroskopické struktuře peří, a proto může sloužit jako užitečný indikátor zdravotního stavu. Amber Keyser z University of Georgia a Jeffrey Heal z Auburn University zjistili, že tito samci modrých guiraki neboli modrých velkých zobců, Guiraca caerulea), které mají opeření sytější, jasnější modré barvy posunuté do UV oblasti, jsou větší, ovládají větší území bohatá na kořist a krmí své potomky častěji než ostatní jedinci.
Video ukazující opeření caique a sovy v ultrafialovém spektru.
Přítomnost UV receptorů může poskytnout zvířeti výhodu při získávání potravy. Dietrich Burkhardt z Univerzity v Regensburgu v Německu si všiml, že voskové povrchy mnoha druhů ovoce a bobulí odrážejí UV paprsky, díky čemuž jsou viditelnější. Zjistil, že poštolky jsou schopny vidět cesty hrabošů. Tito malí hlodavci vytvářejí pachové stopy označené močí a exkrementy, které odrážejí ultrafialové světlo a stávají se viditelnými pro UV receptory poštolky, zejména na jaře, kdy stopy nejsou skryty vegetací.
Lidé, kteří nejsou obeznámeni s tak zajímavými objevy, se mě často ptají: "Co dává ptákům ultrafialové vidění?" Považují tento rys za jakýsi druh přírody, bez kterého by každý sebeúctyhodný pták mohl žít docela šťastně. Jsme uvězněni svými vlastními pocity a chápeme důležitost vize a bojíme se, že ji ztratíme, stále si nedokážeme představit obraz viditelného světa, který by byl malebnější než ten náš. Je pokořující si uvědomit, že evoluční dokonalost je klamná a nepolapitelná a že svět není úplně takový, jak si ho představujeme, když se na něj díváme optikou lidské sebedůležitosti.
VIRTUÁLNÍ POHLED DO VIZUÁLNÍHO SVĚTA PTÁKŮ
Prostor lidského barevného vidění lze znázornit jako trojúhelník. Barvy spektra, které vidíme, se nacházejí podél tlusté černé křivky uvnitř něj a celá řada dalších odstínů získaných mícháním se nachází pod touto čarou. Abychom mohli reprezentovat barevné vidění ptáka, musíme přidat další dimenzi a výsledkem je trojrozměrné tělo, čtyřstěn. Všechny barvy, které neaktivují UV receptory, leží na jeho základně. Protože však tukové kapičky v šiškách zvyšují počet barev, které ptáci dokážou rozlišit, spektrum, které vnímají, netvoří obrazec připomínající žraločí ploutev, ale nachází se podél samotných okrajů trojúhelníkové základny. Barvy, na jejichž vnímání se podílejí UV receptory, vyplňují prostor nad podkladem. Například červené, zelené a modré opeření strnada černého (Passerina ciris) odráží kromě barev, které vidíme, různá množství ultrafialového světla.
Abychom si graficky představili, jaké barvy vidí kardinálka, když se dívá na svého partnera, musíme vyjít z roviny trojúhelníku do objemu čtyřstěnu. Barvy odrážející se od malých oblastí opeření jsou reprezentovány shluky teček: jasně červená pro hruď a krk, tmavší červená pro ocas, zelená pro záda a modrá pro hlavu. (Nemůžeme samozřejmě zobrazit barvy, které pták vidí, protože žádný člověk je není schopen vnímat.) Čím více UV je v barvě, tím výše jsou body umístěny nad základnou. Tečky v každém shluku tvoří mrak, protože vlnová délka odraženého světla se ve stejné oblasti mění a my lidé to také vidíme, když se podíváme na červené oblasti na hrudi a krku.
Důkaz UV vidění u ptáků
Vidí ptáci ultrafialové záření jako nezávislou barvu? Autor ve svém experimentu dokázal pravdivost tohoto tvrzení. Vědci vycvičili andulky, aby rozlišily fialové světlo od kombinace modrého a UV světla. Když kombinace obsahovala jen asi 8 % UV, ptáci ji již nedokázali odlišit od kontrolní čisté barvy a často dělali chyby. Jejich výběr klesl na náhodnou úroveň v bodě (šipka), ve kterém se barvy měly shodovat podle autorových výpočtů na základě měření charakteristik zrakových pigmentů a tukových kapiček v čípcích ptačích očí.
Timothy H. Goldsmith je profesorem molekulární a buněčné biologie na Yale University a členem Americké akademie umění a věd. 50 let studoval vidění korýšů, hmyzu a ptáků. Zajímá se také o evoluci lidské mysli a chování. Autor knihy Biologie, evoluce a lidská přirozenost.
DOPLŇKOVÁ LITERATURA
1. Vizuální ekologie ptačích fotoreceptorů. N.S. Hart in Progress in Retinal and Eye Research, Vol. 20, č. 5, str. 675–703; září 2001.
2. Ultrafialové signály u ptáků jsou zvláštní. Franziska Hausmann, Kathryn E. Arnold, N. Justin Marshall a Ian P. F. Owens v Proceedings of the Royal Society B, sv. 270, č. 1510, str. 61–67; 7. ledna 2003.
3. Barevné vidění andulky (Melop-sittacus undulatus): Odstíny, tetrachromacie a diskriminace intenzity. Timothy H. Goldsmith a Byron K. Butler v Journal of Comparative Physiology A, sv. 191, č. 10, str. 933–951; října 2005.
Sokol stěhovavý pomocník lovců
Nejostřejší oči na světě mají zástupci zvířecího světa, draví ptáci. Jsou to ti, kteří jsou schopni vidět z velké výšky a zároveň sledovat, co se děje vpředu a ze strany. Nejostražitějším dravcem je podle odborníků sokol stěhovavý. Je schopen zahlédnout zvěř z výšky až 8 kilometrů. Ne nadarmo si lovci za starých časů brali ptáky ze sokolské rodiny jako pomocníky.
Skutečný sokol
Sokol stěhovavý (Falco peregrinus) neboli „pravý sokol“ je velký zástupce čeledi sokolovitých, rozšířený na všech kontinentech kromě Antarktidy. Živí se převážně drobnou a středně velkou pernatou zvěří, nepohrdne však ani drobnými savci a hmyzem. Sokol stěhovavý často loví ve dvojicích a potápějí se za kořistí jeden po druhém. Zajímavostí je, že sokol stěhovavý je nejen nejbdělejší, ale také nejrychlejší potápěčský pták na světě. Při útoku může jeho rychlost dosáhnout 90 m/s (přes 320 km/h).
Příčina akutního vidění
Důvodem akutního vidění sokola je zvláštní struktura očních bulvů. Čočka dravce je obklopena speciálním prstencem kostěné destičky, což mu umožňuje rychle zaostřit vidění na předměty umístěné na velkou vzdálenost. Speciální oční svaly stlačují prstenec a podle toho mění zakřivení čočky. To umožňuje sokolovi okamžitě se soustředit na zvěř hluboko pod sebou. Kromě toho jsou v očích dravců dvě „žluté skvrny“, které jsou zodpovědné za zrakovou ostrost. Mimochodem, člověk má jen jeden takový spot. Druhá žlutá skvrna může zvětšit objekt, na který se pták dívá, a vytvořit tak binokulární efekt.
Vzhledem k tomu, že sokol stěhovavý je schopen vyvinout obrovskou rychlost a padá jako kámen ke své kořisti, je nesmírně důležité, aby ho ani na okamžik neztratil z dohledu. Schopnost bdělého vidění na různé vzdálenosti, a tedy rychlé reakce na pohyby zvěře a přizpůsobení jejího letu, je hlavní podmínkou přežití dravce.
Elena Ozerová, Samogo.Net
Zrak je nejrozvinutější smyslový orgán u ptáků. Oko je kulovitý útvar pokrytý mnoha membránami.
Zvenčí dovnitř (kromě přední části oka) jsou umístěny tyto membrány: skléra, cévnatka, pigment a sítnice. Vpředu pokračuje skléra průhlednou rohovkou a cévní skléra pokračuje řasnatým tělesem a duhovkou. Pod vlivem kontrakce svalů duhovky se otvor v ní - zornice - mění ve velikosti. Přímo za duhovkou leží čočka a mezi ní a rohovkou je malá přední komora oka naplněná tekutinou. Za duhovkou a čočkou je optický pohárek vyplněn želatinovým sklivcem.
Nejvýraznějším rozdílem mezi okem ptáků a okem savců je absence retinálních krevních cév; ale místo toho je v ptačím oku zvláštní cévní struktura, která vyčnívá do sklivce - hřeben. Dalším rozdílem je přítomnost dvou nebo dokonce tří foveí v sítnici ptáků - oblastí akutnějšího vidění. Tyto oblasti jsou zvláště vyvinuty u dravých ptáků. Svaly řasnatého těla a duhovky jsou příčně pruhované, u savců hladké. Skléra u ptáků a plazů je ve své přední části vyztužena kostěnými destičkami. Většina z těchto rozdílů představuje přizpůsobení vidění během letu a přímo nebo nepřímo odpovídá za ostřejší vidění ptáků ve srovnání se savci. Z tohoto důvodu se ptáci nazývají Augentiere. Vzhledem k tomu, že u ptáků je každé oko napojeno pouze na jednu stranu mozku (úplná dekusace nervů), jsou zrakové vjemy každého oka nezávislé a binokulární vidění je u ptáků méně důležité než vidění monokulární.
Vývoj očí probíhá ve tmě; oko je jakoby chráněno před předčasnou aktivací funkce. Optické váčky, které vznikly jako výběžky diencefala, se do 40-45 hodin změní ve skutečné váčky se zúžením na bázi. inkubace. Od 50-55 hodin. Ve vývoji oka je výrazný pokrok. Oční váčky se začnou vyboulit a vytvoří dvoustěnnou misku a dutá stopka, která je spojuje s mozkem, se stále více zužuje. Vnitřní vrstva očnice (původně vnější stěna očního váčku) - sítnicový rudiment se stává silnějším než vnější, což je rudiment pigmentové vrstvy, duhovky a řasnatého tělíska. Očnice má otvor směrem ven a dolů. Vnější část se stává zornicí a spodní část, která se následně uzavírá, se nazývá choroidální neboli zárodečná štěrbina. Jeho uzavření úzce souvisí s vývojem hřebene.
Čočka vzniká odděleně od optického váčku jako ztluštění povrchového ektodermu u 40hodinového kuřecího embrya. Toto ztluštění pak invaginuje a v 62-74 hodinách embryí se váček čočky oddělí od povrchového ektodermu. Stěny čočkového váčku zesílí a jeho dutina zmizí. Buňky čočky se přestávají dělit, prodlužují, jádra v nich mizí a stávají se vláknitými. Čočka vylíhnutého mláděte obsahuje více než 500 vrstev vláken a proces jejich tvorby pokračuje i po vylíhnutí. Precipitinový test prokázal přítomnost proteinů dospělé čočky v čočkovém vezikulu 60hodinového embrya. V důsledku toho chemická diferenciace čočky předchází morfologické diferenciaci. Pouzdro čočky (vak) je zřejmě produktem činnosti jejích buněk. K ní jsou připojeny Zinnovy vazy, které vybíhají z řasnatého těla. U 4denního embrya se horní okraje očnice sbíhají po stranách čočky.
Hlavní částí oka, která vnímá vizuální obrazy, je sítnice, která se nachází mezi pigmentovým epitelem a sklivcem. Sítnice se skládá z 5 vrstev: gangliové, vnitřní sítnicové, vnitřní jaderné, vnější retikulární a vnější jaderné. Světlo procházející rohovkou, zornicí, čočkou, sklivcem a sítnicí se odráží od pigmentové vrstvy. Směřují k němu procesy zrakových buněk (jejich jádra se nacházejí ve vnější jaderné vrstvě), které vnímají světlo: tyčinky (černobílé) a čípky (barevný obraz). U denních ptáků převládají v sítnici čípky, zatímco u nočních ptáků převládají tyčinky. Podráždění způsobené světlem se přes axony zrakových buněk přenáší do synapsí dendritů bipolárních neuronů (jejichž jádra se nacházejí ve vnitřní jaderné vrstvě) a jeden bipolární neuron spojuje až 30 zrakových buněk. Axony bipolárních tvoří synapse s dendrity gangliových buněk, jejichž axony rostou podél rýhy ve stěně oční stopky směrem k mozku a tvoří zrakový nerv.
Fovea sítnice (oblast akutního vidění) se objevuje ve středu malé zesílené oblasti, což se zdá být výsledkem lepšího prokrvení v důsledku časného ztluštění cévnatky v této oblasti. Jáma vzniká jako výsledek radiální migrace buněk ze středu platformy. V oblasti fossa je největší koncentrace kuželů a tyčinek. U ptáků, kteří se líhnou se zavřenýma očima, se ztluštělá plošina a důlek v něm začnou vyvíjet až v okamžiku vylíhnutí a k nejrychlejší diferenciaci důlku dochází po otevření očí. Sítnice ptáků je mnohem tlustší než sítnice jiných zvířat, její prvky jsou přehledněji organizované a různé citlivé vrstvy jsou ostřeji ohraničeny. Různé druhy ptáků se liší ve stavbě sítnice - především v různém poměru tyčinek a čípků a v poloze a hloubce jamek, oblastí akutního vidění. V histologickém vývoji sítnice kuřecího embrya lze rozlišit tři období:
1) reprodukce buněk od 2. do 8. dne; 2) buněčné přeskupení z 8. na 10.; 3) konečná diferenciace po 10. dni inkubace. Neuroblasty a nervová vlákna jsou v sítnici přítomna do konce 3. dne. Tyčinky a čípky se začínají rozlišovat 10.-12. den. Na konci inkubace dosáhnou tyčinky a čípky v sítnici embrya kuřete vývojového stupně, který je pozorován u vrabce domácího jen několik dní po vylíhnutí. Howardovsky a Kharkevich ukázali, že v 10denním kuřecím embryu mají budoucí zrakové buňky válcovitý tvar a jsou pevně připojeny k pigmentovému epitelu, který zřejmě hraje velkou roli v zásobování fotoreceptorových buněk vitamínem A z pigmentového epitelu. Vitamin A je nezbytný pro stavbu molekul zrakového pigmentu - rodopsinu - a těch membránových struktur, ve kterých je lokalizován. 18-19 den inkubace se struktura receptorové buňky zkomplikuje díky inkluzi rodopsinu.
Uveďme několik prací o histochemii vývoje sítnice kuřecího embrya. Obsah aktivity acetylcholinu a cholinesterázy v sítnici se zvyšuje rovnoměrně od 8. do 19. dne vývoje kuřecího embrya a poté prudce stoupá. Aktivita alkalické fosfatázy se také náhle zvýší mezi 17. a 19. dnem. Nervové elementy sítnice zřejmě do 19. dne dozrávají a jsou schopny vést impulsy, protože v této době může být poprvé spuštěn reflex zúžení zornice. Vinnikovovi spolupracovníci prokázali, že: 1) vitamin A se podílí na regulaci uvolňování iontů ve světle a ve tmě a určuje stav obecné excitace receptoru; 2) v sítnici je aktivita sukcinoxidázy a cytochromoxidázy, což zjevně ukazuje na transport elektronů a regeneraci ATP; 3) aktivita oxidačních enzymů ve fotoreceptorových mitochondriích se zpravidla zvyšuje na světle a klesá ve tmě; Při osvětlení tyčinkové mitochondrie bobtnají, ale čípkové mitochondrie se nemění.
Oční hřeben se u různých druhů ptáků velmi liší velikostí a tvarem. Jedná se o tenkou, tmavě pigmentovanou destičku, která se skládá jako vějíř a vyčnívá do sklivce z ventrálního povrchu oka. Hřeben může mít 5 až 30 záhybů a může být krátký nebo dlouhý, dosahující až k čočce. Skládá se převážně z vaskulatury podporované pigmentovanou pojivovou tkání (gliovými buňkami). 6. den vývoje embrya kuřete hřeben vyčnívá do sklivce v podobě nízkého hřebene podél linie srůstu stěn choroidální štěrbiny. Pigment se v něm objeví po 8 dnech a záhyby se začnou tvořit 9.–10. den inkubace. U dospělých ptáků je hřeben zcela prostoupen kapilárami a na jeho základně jsou tepny a žíly. Je možné, že hřeben kromě toho, že zásobuje sítnici živinami, ji také chrání před silným světlem. Dementievova recenze navíc naznačuje, že hřeben hraje roli ve výživě sklivce a možná slouží k zahřátí oka a zvýšení zrakové ostrosti.
Dopředu směřující okraje očnice tvoří duhovku do 8.-9. dne a od 7. dne se v ní začínají objevovat svalová vlákna. Svaly duhovky: sfinkterické (pro stažení zornice) a radiální (pro její rozšíření) jsou pruhované, což způsobuje dobrovolné stažení zornice (zejména patrné u dravců). Sfinkterový sval se objeví 8.-9. den a radiální sval 13.-19. Barvu duhovky způsobují pigmentové buňky, pigmentová tělíska a barevné tukové kapénky.
Záhyby řasnatého tělíska (od 85 do 150 u dospělých jedinců různých druhů ptáků), umístěné ve středu duhovky, se rozbíhají radiálně od čočky podél meridiánů oka. Ciliární výběžky (střední konce záhybů) přesahují hranici duhovky a vazy (Zinnovy), vyčnívající z drážek mezi nimi, jsou připojeny k vaku na čočku. První ciliární výběžky se objevují 6. až 9. den vývoje kuřecího embrya a zpočátku se skládají z mezenchymových výrůstků směřujících k čočce. Embryo 16-17denního kuřete jich má již asi 90. Řasnaté tělísko vylučuje tekutinu v přední komoře oka, díky čemuž je čočka a rohovka difúzně vyživována a regulován nitrooční tlak.
Embryonální ciliární sval se objevuje 8. den ve formě svazku myoblastů; jeho příčné ochlupení je poprvé viditelné u 11denního embrya. Kontrakce ciliárního svalu, působící na skléru, zmenšuje ekvatoriální průměr oční bulvy, zvyšuje nitrooční tlak a tlačí čočku a přední část oka dopředu pro vidění na blízko. Další teorií je, že na rohovku působí ciliární sval, který nepřímo mění napětí hřebenového vazu a mění tvar čočky. Dementyev věří, že akomodace oka u ptáků nastává všemi třemi způsoby: změnou tvaru čočky, tvaru rohovky a vzdálenosti mezi rohovkou a čočkou.
Epitel rohovky (spojivka) pochází z ektodermu, ale spodní část rohovky pochází z mezenchymu. Rohovka plní dvě funkce: hrubé zaostření oka a ochranné brýle. Část oka kuřecího embrya, kde se 4. den vývoje vytvoří sklivec, se skládá z vláknité sítě neurčité struktury.
Cévnatka a skléra vznikají z mezenchymu, který během embryonálního vývoje obaluje oční pohárek a podílí se také na tvorbě řasnatého tělíska a rohovky. Cévnatka zajišťuje výživu oka. Raný vývoj cévnatky spočívá v kondenzaci mezenchymu v kontaktu s vnější vrstvou očního pohárku, což je patrné již u 5denního embrya. Dále - 13.-14. den - se zvětšuje velikost kapilární sítě cévnatky a pak se mimo ni objevuje vrstva větších cév; pigmentace tkání začíná 8. den. Vnitřní plocha cévnatky má tzv. „zrcadlo“ (tapetum lucidum), které odráží světlo a svým odrazem dráždí sítnici, což jí umožňuje zachycovat vizuální vjemy při slabém osvětlení. Vývoj skléry začíná současně s cévnatkou a 9. den se v ní již dají rozlišit rané bílkovinné kosti.
7. den vývoje embrya kuřete se před oční bulvou vytvoří ochranný kruhový záhyb s otvorem ve středu, který se později změní na dolní a horní víčko. Uvnitř ní se současně vytváří půlkruhový záhyb na straně zobáku - niktační blána neboli třetí víčko. U kuřecího embrya jsou oční víčka zavřená až do 18. dne inkubace a u některých kuřat (pěvců, datlů, kukaček atd.) se oční víčka otevírají jen několik dní po vylíhnutí.
Zdá se nám, že zvířata vidí svět v podstatě stejně jako my. Ve skutečnosti je jejich vnímání velmi odlišné od lidského. I u ptáků – teplokrevných suchozemských obratlovců, jako jsme my – fungují smysly jinak než u lidí.
Zrak hraje důležitou roli v životě ptáků. Někdo, kdo umí létat, potřebuje navigovat let, všimnout si potravy včas, často na velkou vzdálenost, nebo dravce (který možná také umí létat a rychle se blíží). Jak se tedy ptačí vidění liší od lidského?
Nejprve si všimneme, že ptáci mají velmi velké oči. Takže u pštrosa je jejich axiální délka dvakrát větší než délka lidského oka - 50 mm, skoro jako tenisové míčky! U býložravých ptáků tvoří oči 0,2–0,6 % tělesné hmotnosti a u dravců, sov a dalších ptáků, kteří hledají kořist z dálky, může být hmotnost očí dvakrát až třikrát větší než hmotnost mozku a dosahuje 3–4 % tělesné hmotnosti u sov – až 5 %. Pro srovnání: u dospělého je hmotnost očí přibližně 0,02 % hmotnosti těla nebo 1 % hmotnosti hlavy. A například u špačka je 15% hmotnosti hlavy v očích, u sov - až třetina.
Zraková ostrost u ptáků je mnohem vyšší než u lidí – 4–5krát, u některých druhů pravděpodobně až 8. Supi živící se mršinami vidí mrtvolu kopytníka 3–4 km od sebe. Orli si kořisti všimnou ze vzdálenosti asi 3 km, velké druhy sokolů - ze vzdálenosti až 1 km. A sokol poštolka létající ve výšce 10–40 m vidí v trávě nejen myši, ale dokonce i hmyz.
Jaké strukturální rysy očí poskytují takovou zrakovou ostrost? Jedním z faktorů je velikost: větší oči umožňují zachycení větších obrázků na sítnici. Kromě toho má ptačí sítnice vysokou hustotu fotoreceptorů. Lidé v pásmu maximální hustoty mají 150 000–240 000 fotoreceptorů na mm2, vrabec domácí 400 000 a káně obecný až milion. Dobré rozlišení obrazu je navíc dáno poměrem počtu nervových ganglií k receptorům. (Pokud je k jednomu ganglionu připojeno více receptorů, rozlišení se sníží.) U ptáků je tento poměr mnohem vyšší než u lidí. Například u konipasa bílého je asi 100 000 gangliových buněk na každých 120 000 fotoreceptorů.
Stejně jako savci mají ptačí sítnice oblast zvanou fovea, prohlubeň uprostřed makuly. Ve fovee je díky vysoké hustotě receptorů nejvyšší zraková ostrost. Zajímavé ale je, že 54 % ptačích druhů – dravci, ledňáčci, kolibříci, vlaštovky atd. – má jinou oblast s nejvyšší zrakovou ostrostí pro zlepšení bočního vidění. Pro rorýse je obtížnější získat potravu než pro vlaštovky, mimo jiné proto, že mají pouze jednu oblast ostrého vidění: rorýsi vidí dobře dopředu a jejich metody chytání hmyzu za letu jsou méně rozmanité.
Oči většiny ptáků jsou umístěny poměrně daleko od sebe. Zorné pole každého oka je 150–170°, ale překrytí polí obou očí (pole binokulárního vidění) je u mnoha ptáků pouze 20–30°. Ale létající pták vidí, co se děje před ním, ze stran, zezadu a dokonce i zespodu (obr. 1). Například velké a vypouklé oči sluky lesní Scolopax minor Jsou umístěny vysoko na úzké hlavě a jejich zorné pole dosahuje 360° v horizontální rovině a 180° ve vertikální. Sluka lesní má pole binokulárního vidění nejen zepředu, ale i zezadu! Velmi užitečná vlastnost: krmící se sluka strká zobák do měkké země, hledá žížaly, hmyz, jejich larvy a další vhodnou potravu a zároveň vidí, co se děje kolem. Velké oči nočníků jsou mírně posunuty dozadu, jejich zorné pole je také asi 360°. Široké zorné pole je charakteristické pro holuby, kachny a mnoho dalších ptáků.
A u volavek a bukačů je pole binokulárního vidění posunuto dolů, pod zobákem: v horizontální rovině je úzké, ale vertikálně rozšířené, až o 170°. Takový pták, když drží zobák vodorovně, vidí své vlastní tlapy binokulárním viděním. A dokonce i zvednutím zobáku nahoru (jako to dělá kousanec, když čeká na kořist v rákosí a maskuje se svislými pruhy na opeření), dokáže se dívat dolů, všímat si malých živočichů plavoucích ve vodě a chytat je přesnými hody. Koneckonců, binokulární vidění vám umožňuje určit vzdálenost k objektům.
Pro mnoho ptáků je důležitější mít ne velké zorné pole, ale spíše dobré binokulární vidění se dvěma očima najednou. Jedná se především o dravce a sovy, protože potřebují odhadnout vzdálenost ke své kořisti. Jejich oči jsou blízko posazené a průsečík jejich zorných polí je poměrně široký. Úzké celkové zorné pole je v tomto případě kompenzováno pohyblivostí krku. Sovy mají ze všech ptačích druhů nejlépe vyvinuté binokulární vidění a dokážou otočit hlavu o 270°.
K zaostření zraku na objekt při rychlém pohybu (ať už na jeho vlastní, objektový nebo celkový) je zapotřebí dobrá akomodace čočky, tedy schopnost rychle a silně měnit její zakřivení. Ptačí oči jsou vybaveny speciálním svalem, který mění tvar čočky účinněji než u savců. Tato schopnost je vyvinuta zejména u ptáků, kteří loví kořist pod vodou - kormoráni a ledňáčci. Kormoráni mají akomodační kapacitu 40–50 dioptrií a lidé 14–15 dioptrií, i když některé druhy, jako jsou kuřata a holubi, mají pouze 8–12 dioptrií. Potápěčským ptákům také pomáhá vidět pod vodou průhledné třetí víčko, které zakrývá oko – jakési brýle pro potápění.
Každý si pravděpodobně všiml, jak pestrobarevní jsou mnozí ptáci. Některé druhy – červi, linnets, červenky – jsou obecně matně zbarvené, ale mají oblasti světlého opeření. U jiných se v období páření vyvinou jasně zbarvené části těla, například samci fregatky nafouknou červený vak na krku a papuchalci mají jasně oranžový zobák. I ze zbarvení ptáků je tedy zřejmé, že mají dobře vyvinuté barevné vidění, na rozdíl od většiny savců, mezi nimiž tak elegantní tvorové nejsou. Mezi savci jsou v rozlišování barev nejlepší primáti, ale ptáci jsou dokonce před nimi, včetně lidí. To je způsobeno některými strukturálními rysy očí.
V sítnici savců a ptáků jsou dva hlavní typy fotoreceptorů – tyčinky a čípky. Tyčinky poskytují noční vidění, ovládají oči sov. Čípky jsou zodpovědné za denní vidění a rozlišování barev. Primáti mají tři typy (vnímají červené, zelené a modré barvy, známé všem očním a korektorům barev), zatímco ostatní savci mají pouze dva. Ptáci mají čtyři typy čípků s různými vizuálními pigmenty – červenou, zelenou, modrou a fialovou/ultrafialovou. A čím více odrůd čípků, tím více odstínů dokáže oko rozlišit (obr. 2).
Na rozdíl od savců obsahuje každý kužel ptáků další kapku barevného oleje. Tyto kapky hrají roli filtrů – odřezávají část spektra vnímaného specifickým čípkem, čímž snižují překrývání reakcí mezi čípky obsahujícími různé pigmenty a zvyšují počet barev, které ptáci dokážou rozlišit. V kuželech bylo identifikováno šest typů olejových kapiček; Pět z nich jsou směsi karotenoidů, které absorbují vlny různé délky a intenzity, a šestý typ postrádá pigmenty. Přesné složení a barva kapiček se liší druh od druhu, což možná dolaďuje vidění tak, aby co nejlépe vyhovovalo jeho prostředí a chování při krmení.
Čtvrtý typ čípků umožňuje mnoha ptákům rozlišit ultrafialovou barvu, pro člověka neviditelnou. Seznam druhů, u kterých byla tato schopnost experimentálně prokázána, se za posledních 35 let výrazně rozrostl. Jsou to například běžci, brodiví, rackové, alci, trogoni, papoušci a pěvci. Experimenty ukázaly, že oblasti opeření ptáků během námluv mají často ultrafialové zbarvení. Pro lidské oko asi 60 % ptačích druhů není sexuálně dimorfních, což znamená, že samci a samice jsou nerozeznatelní vzhledem, ale ptáci sami si to nemusí myslet. Není samozřejmě možné lidem ukázat, jak se ptáci navzájem vidí, ale lze si to zhruba představit z fotografií, kde jsou ultrafialové oblasti zabarveny konvenční barvou (obr. 3).
Schopnost vidět ultrafialové barvy pomáhá ptákům najít potravu. Bylo prokázáno, že plody a bobule odrážejí ultrafialové paprsky, díky čemuž jsou pro mnoho ptáků viditelnější. A poštolky mohou vidět cesty hrabošů: jsou označeny močí a exkrementy, které odrážejí ultrafialové záření, a jsou tak pro dravce viditelné.
I když však ptáci mají nejlepší vnímání barev mezi suchozemskými obratlovci, za soumraku jej ztrácejí. K rozlišení barev potřebují ptáci 5–20krát více světla než lidé.
Ale to není vše. Ptáci mají jiné schopnosti, které nám nejsou dostupné. Takže vidí rychlé pohyby mnohem lépe než lidé. Blikání při rychlosti větší než 50 Hz nezaznamenáme (např. záře zářivky se nám zdá spojitá). Dočasný Ó Vizuální rozlišení u ptáků je mnohem vyšší: mohou zaznamenat více než 100 změn za sekundu, například u mucholapky strakaté - 146 Hz (Jannika E. Boström a kol. Ultra-Rapid Vision in Birds // PLoS ONE, 2016, 11(3): e0151099, doi: 10.1371/journal.pone.0151099). To usnadňuje drobným ptákům lov hmyzu, ale možná činí život v zajetí nesnesitelným: lampy v místnosti, které podle lidí normálně svítí, pro ptáka nechutně blikají. Ptáci jsou také schopni vidět velmi pomalý pohyb – například pohyb slunce a hvězd po obloze, nepřístupný našemu oku. Předpokládá se, že jim to pomáhá při navigaci během letů.
Barvy a odstíny nám neznámé; výhled do všech stran; přepínání režimů z „dalekohledu“ na „lupu“; nejrychlejší pohyby jsou jasně viditelné, jakoby zpomalené... Je pro nás těžké si vůbec představit, jak ptáci vnímají svět. Jejich schopnosti lze jen obdivovat!
