A sasoknak van a legjobb látásuk az összes élőlény közül. 3 km magasságból képesek látni a nyulat.
A sasoknak két szemhéjuk van, amelyek védik szokatlanul éles látásukat. Egy párat használnak nyugodtan ülve vagy a földön. Nekik azonban elég a levegőbe repülniük, hiszen a második szemhéj, pontosabban az átlátszó nictitáló membránok azonnal leszállnak szuverén szemükre. Feladatuk, hogy ne csak a levegő nyomásától védjék a madár szemét (amikor a sas óriási sebességgel merül), hanem az is, hogy eltakarják a fák vagy bokrok ágaitól vagy magától a zsákmánytól. A nap is okozhat problémákat, különösen olyan magasságban, amelyet a nagy ragadozó madarak elérnek. Ez a membrán lefedi a szemet, hogy tiszta és felhőtlen maradjon.
A sasoknak kiváló a látásuk.
Jellemzőjük a széles látómező és a binokulárisság, vagyis a két szemmel történő sztereoszkópikus észlelés. A föld felett több száz méterrel lebegő madár képes észrevenni egy apró mezei egér mozgását. A látás alkalmazkodása nagyon gyorsan és pontosan megy végbe a sasban, mind a mélység, mind az élesség tekintetében. Látása annyira érzékeny, hogy a madár 5 négyzetmérföldes (13 km²) területen is képes nagy körültekintéssel átkutatni. A sas látómezőjének szélessége 275 fok. Ez lehetővé teszi számára, hogy ne csak megfigyelje, mi történik az oldalán, hanem azt is észreveheti, ha valaki hátulról közeledik. Abban a pillanatban, amikor egy sasfióka megszületik, szemei közel sem olyan fejlettek, és ennek a csodálatos vadásznak a látása csak az érés és az érés során válik tökéletessé.
A sas másfél-két kilométeres távolságból könnyen azonosítani tudja a potenciális zsákmányt, ráadásul fejének mozgatásával ezt a távolságot csaknem megkétszerezi.
A sas nagyobb magasságra való képessége kettős. Először is, ez lehetővé teszi számára, hogy messziről észrevegye a zivatarokat, a viharokat és a veszélyeket, másodszor pedig a zsákmányt és az élelmiszerforrást. A madarak, például a varjak és a vadpulykák ritkán repülnek magasan, és korlátozott a látóterük. Nálunk is hasonló a helyzet.
A sasok megkülönböztetik a színeket - szokatlan jelenség a vadon élő állatok világában. Sőt, a valóságban sokkal tisztábban érzékelik a színárnyalatokat, mint az emberek, aminek köszönhetően jobban érzékelik a föld szépségét. A sasszemek másik jellemzője, hogy a szemgolyó belsejében van valami fésűhöz hasonló, ami giroszkópként működik, rendkívül precíz navigációt tesz lehetővé. A sas szemei egymástól távol helyezkednek el a feje oldalán, ami lehetővé teszi számára a tér mélységének érzékelését - a magasság és a távolság meghatározását. Amikor egy madár 100 km/h sebességgel merül, gyorsan és pontosan meg kell becsülnie a talajtól való távolságot - különben bajba kerül.
Mi, emberek biztosak vagyunk abban, hogy látórendszerünk tökéletes. Lehetővé teszi számunkra, hogy három dimenzióban érzékeljük a teret, észrevegyük a tárgyakat távolról, és szabadon mozogjunk. Képesek vagyunk pontosan felismerni más embereket, és kitalálni az arc érzelmeit. Valójában annyira „vizuális” lények vagyunk, hogy nehezen tudjuk elképzelni a számunkra nem elérhető képességekkel rendelkező állatok szenzoros világát - például egy denevér, egy éjszakai vadász, amely a visszhangok alapján észleli a kis rovarokat. magas frekvenciájú hangokat ad ki.
Teljesen természetes, hogy a színlátással kapcsolatos ismereteink nagyrészt saját tapasztalatainkon alapulnak: a kutatók könnyen végezhetnek kísérleteket olyan alanyokkal, akik hajlandóak válaszolni olyan kérdésekre, mint például, hogy melyik színkeverék néz ki egyforma, és melyik más. Annak ellenére, hogy az idegtudósok a neuronok kisülésének rögzítésével megerősítették számos élőlényfajról szerzett információt, még a 70-es évek elejéig. A múlt században nem tudtuk, hogy sok nem emlős eredetű gerinces a spektrum ember számára láthatatlan részén – a közeli ultraibolya (UV) tartományban – lát színeket.
Az ultraibolya látás felfedezése a kiváló angol, Sir John Lubbock, Lord Avebury, Charles Darwin parlamenti képviselő, bankár, régész és természettudós barátja és szomszédja, a rovarok viselkedését vizsgáló tanulmányaival kezdődött. Az 1880-as évek elején. Lubbock észrevette, hogy UV-sugárzás jelenlétében a hangyák a lárváikat sötétebb vagy hosszabb hullámhosszú fény által megvilágított területekre mozgatják. Aztán az 1900-as évek közepén. Karl von Frisch osztrák természettudós bebizonyította, hogy a méhek és a hangyák nemcsak külön színként látják az ultraibolya sugárzást, hanem egyfajta égi iránytűként is használják.
Sok rovar is érzékeli az ultraibolya fényt; Az elmúlt 35 évben végzett kutatások szerint a madarak, gyíkok, teknősök és sok hal retinájában UV-receptorok találhatók. Akkor az emlősök miért nem olyanok, mint a többiek? Mi okozza színérzékelésük elszegényedését? A válasz keresése lenyűgöző evolúciós történelmet tárt fel, és a madarak rendkívül gazdag vizuális világának új megértéséhez vezetett.
Hogyan alakult ki a színlátás?
A felfedezések lényegének jobb megértéséhez először érdemes megismerkedni a színlátás néhány alapelvével. Először is el kell hagyni egy általános tévhitet.
Valóban, ahogyan az iskolában tanították, a tárgyak bizonyos hullámhosszúságú fényt nyelnek el, a többit pedig visszaverik, az általunk észlelt színek pedig a visszavert fény hullámhosszaihoz kapcsolódnak. A szín azonban nem a fény vagy az azt visszaverő tárgyak tulajdonsága, hanem az agyban megszületett érzet.
A gerincesek színlátása a retinában lévő kúpoknak köszönhető, amely idegsejtek egy rétege, amely vizuális jeleket továbbít az agyba. Mindegyik kúp tartalmaz egy pigmentet, amely egyfajta opszin fehérjéből áll, amely egy retinális nevű anyag molekulájához kötődik, amely szoros rokonságban áll az A-vitaminnal. Amikor a pigment elnyeli a fényt (pontosabban a fotonoknak nevezett egyedi energiakötegeket), fogadása megváltoztatja a retina alakját, ami molekuláris átalakulások sorozatát indítja el, amelyek aktiválják a kúpokat, majd ezek után a retina neuronjait, amelyek egyik típusa impulzusokat küld a látóideg mentén, információt továbbítva az észlelt fényről az agynak.
Minél erősebb a fény, annál több fotont nyelnek el a vizuális pigmentek, annál erősebb az egyes kúpok aktiválódása, és annál világosabb az észlelt fény. Az egyetlen kúpból érkező információ azonban korlátozott: nem tudja megmondani az agynak, hogy milyen hullámhosszú a fény, amely kiváltotta. A különböző hullámhosszúságú fényhullámok eltérően nyelődnek el, és minden vizuális pigmentnek van egy meghatározott spektruma, amely megmutatja, hogyan változik a fényelnyelés a hullámhosszonként. A vizuális pigment egyformán képes elnyelni két különböző hullámhosszú fényt, és bár a fény fotonjai különböző energiákat hordoznak, a kúp nem tud különbséget tenni közöttük, mivel mindkettő megváltoztatja a retina alakját, és így ugyanazt váltja ki. aktiválódáshoz vezető molekuláris kaszkád. A kúp csak az elnyelt fotonokat tudja leolvasni, nem tudja megkülönböztetni az egyik hullámhosszt a másiktól. Ezért a kúp egyformán aktiválható egy viszonylag gyengén elnyelt hullámhosszú erős fénnyel és egy jól elnyelt hullámhosszú gyenge fénnyel.
Ahhoz, hogy az agy színt lásson, össze kell hasonlítania a különböző vizuális pigmenteket tartalmazó kúpok több osztályának reakcióit. Ha kettőnél több kúp van a retinában, jobb színmegkülönböztetést tesz lehetővé. Az opszinok, amelyek megkülönböztetnek egyes kúpokat másoktól, jó lehetőséget biztosítottak számunkra a színlátás fejlődésének tanulmányozására. A kutatók meghatározhatják az opszinok evolúciós kapcsolatait a különböző kúposztályokban és -fajokban, ha tanulmányozzák az ezeket a fehérjéket kódoló gének nukleotidbázisainak szekvenciáját (a DNS-ábécét). Az eredmény egy családfa, amely azt sugallja, hogy az opszinok nagyon ősi fehérjék, amelyek megelőzték a Földön ma élő főbb állatcsoportokat. A gerincesek kúppigmentjeinek fejlődésében négy vonalat követhetünk nyomon, amelyeket leírólag a spektrum azon tartományára neveztek el, amelyre a legérzékenyebbek: hosszú hullámhossz, középhullámú, rövid hullámhossz és ultraibolya.
EMBERI SZÍNLÁTÁS
Az emberek és egyes főemlősök a retinában lévő háromféle kúp kölcsönhatása révén látják a színeket. Mindegyik típus más-más pigmentet tartalmaz, amely érzékeny a fény hullámhosszának meghatározott tartományára. Háromféle kúpnak van a legnagyobb érzékenysége - körülbelül 560, 530 és 424 nm.
A grafikonon látható két vékony függőleges vonal az 560 pigment által egyenlően elnyelt fény különböző hullámhosszait jelzi. Bár az 500 nm hullámhosszú fénysugarak fotonjai (kék-zöld fény) több energiát hordoznak, mint a 610 nm hullámhosszú fotonok (narancssárga fény), mindkettő ugyanazt a pigmentreakciót, és ennek megfelelően ugyanazokat az aktiválási kúpokat okozza. Így egyetlen kúp nem tudja megmondani az agynak az általa elnyelt fény hullámhosszát. Az egyik hullámhossz megkülönböztetéséhez az agynak össze kell hasonlítania a különböző vizuális pigmentekkel rendelkező kúpok jeleit.
A kúpokon kívül a gerincesek minden nagyobb csoportjának retinájában is vannak pálcikák, amelyek a rodopszin vizuális pigmentet tartalmazzák, és nagyon gyenge fényviszonyok mellett is látnak. A rodopszin szerkezetében és spektrális abszorpciós jellemzőiben hasonló a kúpos pigmentekhez, amelyek a legérzékenyebbek a vizuális spektrum közepén lévő hullámhosszokra. Ilyen pigmentekből fejlődött ki több száz millió évvel ezelőtt.
A madarak négy, különböző spektrális jellemzőkkel rendelkező kúppigmenttel rendelkeznek, mindegyik leszármazási vonalból egy-egy. Az emlősöknek általában csak két ilyen pigmentje van: az egyik különösen érzékeny az ibolya fényre, a másik a hosszú hullámhosszú fényre. Miért hagyták ki az állatokat? Valószínűleg az a tény, hogy a fejlődés korai szakaszában, a mezozoikum korszakában (245-65 millió évvel ezelőtt) kis állatok voltak, akik titkos éjszakai életmódot folytattak. Ahogy a szemük hozzászokott a sötétben való látáshoz, a rendkívül érzékeny rudak egyre fontosabbá váltak, és a színlátás szerepe csökkent. Így az állatok elveszítettek kettőt a négy kúp pigment közül, amelyek az őseik birtokoltak, és amelyek a legtöbb hüllőben és madárban megmaradtak.
Amikor a dinoszauruszok 65 millió évvel ezelőtt kihaltak, az emlősök új lehetőségeket kaptak a specializálódásra, és sokszínűségük gyorsan növekedni kezdett. Az egyik csoport képviselői, amelybe az emberek és más élő főemlősök ősei tartoztak, napi életmódra váltottak, fára másztak, és a gyümölcsök fontos részévé váltak étrendjüknek. A virágok és a gyümölcsök színe gyakran kiemeli őket a lombozatból, de az emlősök, amelyek egyetlen kúp pigmentjük a hosszú hullámhosszú fényt biztosítják, nem tudnák megkülönböztetni a kontrasztos színeket a spektrum zöld, sárga és vörös részében. Az evolúció azonban már elkészített egy eszközt, amely segített a főemlősöknek megbirkózni a problémával.
Alkalmanként, a petesejt és a spermium képződése során a sejtosztódás során, a kromoszóma szakaszok egyenlőtlen cseréje miatt, egy vagy több gén további másolatait tartalmazó kromoszómákkal rendelkező ivarsejtek jelennek meg. Ha az ilyen további másolatokat megőrzik a következő generációk, akkor a természetes szelekció rögzítheti a bennük keletkező előnyös mutációkat. Jeremy Nathans szerint ( Jeremy Nathans) és David Hogness ( David Hogness) a Stanford Egyetemen, valami hasonló történt az elmúlt 40 millió évben a főemlősök őseinek látórendszerében. Az ivarsejtekben a DNS egyenlőtlen cseréje és a hosszúhullámú fényre érzékeny pigmentet kódoló gén egy további másolatának ezt követő mutációja egy második pigment megjelenéséhez vezetett, amelynek a maximális érzékenységű régiója eltolódott. Így a főemlősöknek ez az ága abban különbözik a többi emlőstől, hogy nem két, hanem három kúppigmenttel és trikromatikus színlátással rendelkezik.
Bár az új szerzemény jelentősen javította a vizuális rendszert, mégsem adta meg számunkra a minket körülvevő világ lényegi felfogását. Színérzékünk egy evolúciós hiba korrekciójának nyomait hordozza magában, még egy pigment hiányzik a madarak, sok hüllő és hal tetrakromatikus látórendszere előtt.
Genetikailag még más szempontból is hiányosak vagyunk. Mindkét génünk a spektrum hosszú hullámhosszára érzékeny pigmentekre az X kromoszómán található. Mivel a hímeknek csak egy van, ezeknek a géneknek a mutációja megnehezítheti az egyén számára a vörös és zöld színek megkülönböztetését. A nőstények kisebb valószínűséggel szenvednek ettől a rendellenességtől, mert ha egy gén sérült az egyik X-kromoszómán, a pigment a másik X-kromoszómán lévő egészséges gén utasításai szerint továbbra is előállítható.
ÁTTEKINTÉS: EVOLÚCIÓTÖRTÉNET
A gerincesek színlátása a retina sejtjeitől, az úgynevezett kúpoktól függ. A madaraknak, gyíkoknak, teknősöknek és sok halnak négyféle kúpja van, de a legtöbb emlősnek csak kettő van.
Az emlős ősöknek sok kúpkészletük volt, de felét elvesztették evolúciójuk során, amikor túlnyomórészt éjszakai életet éltek, és a színlátás nem volt nagy jelentőségű számukra.
A főemlősök ősei, beleértve az embereket is, ismét egy harmadik típusú kúpokra tettek szert a két létező egyikének mutációja miatt.
A legtöbb emlősnek azonban csak kétféle kúpja van, így színérzékelésük meglehetősen korlátozott a madarak vizuális világához képest.
Madárfölény
A modern állatfajok DNS-ének elemzésével a kutatók visszatekinthettek az időben, és meghatározhatták, hogyan változtak a kúp pigmentek a gerincesek evolúciója során. Az eredmények azt mutatják, hogy fejlődésük korai szakaszában négyféle kúp (színes háromszög) volt, amelyek mindegyike más vizuális pigmentet tartalmazott. Az emlősök az evolúció egy bizonyos szakaszában a négy kúptípus közül kettőt elveszítettek, ami valószínűleg éjszakai életmódjuknak köszönhető: gyenge fényviszonyok között nincs szükség a tobozokra. Ezzel szemben a madarak és a legtöbb hüllő négy különböző abszorpciós spektrummal rendelkező kúppigmentet tartott meg. A dinoszauruszok kihalása után az emlősök diverzitása rohamosan növekedni kezdett, és az evolúció egyik iránya, amely a mai főemlősökhöz – az afrikai majmokhoz és az emberekhez – vezetett, a gén megkettőződésének és későbbi mutációjának köszönhetően ismét egy harmadik típusú kúphoz jutott. a megmaradt pigmentek egyikéhez. Ezért nekünk, a legtöbb emlőssel ellentétben, háromféle kúpunk van (kettő helyett) és háromszínű látásunk, ami természetesen némi előrelépést jelent, de nem hasonlítható össze a madarak gazdag vizuális világával.
Evolúciójuk korai szakaszában az emlősök nemcsak a kúp pigmentjeiket veszítették el. A madár vagy hüllő szemének minden kúpja egy-egy színes zsírcseppet tartalmaz, de az emlősöknél semmi hasonló. Ezek a csomók, amelyek nagy koncentrációban tartalmaznak karotinoidoknak nevezett anyagokat, úgy vannak elrendezve, hogy a fénynek át kell jutnia rajtuk, mielőtt elérné a kúp külső szegmensében lévő membránköteget, ahol a vizuális pigment található. A zsírcseppek szűrőként működnek, nem engedik át a rövid hullámhosszú fényt, és ezáltal szűkítik a vizuális pigmentek abszorpciós spektrumát. Ez a mechanizmus csökkenti a pigmentek spektrális érzékenységi zónái közötti átfedés mértékét, és növeli a színek számát, amelyeket a madár elméletileg meg tud különböztetni.
A ZSÍRCSÖPEK FONTOS SZEREPE A KÚSZBAN
A madarak és sok más gerinces kúpjai megőriztek számos olyan tulajdonságot, amelyet az emlősök elveszítettek. A színlátás szempontjából ezek közül a legfontosabb a színes zsírcseppek jelenléte. A madártobozok vörös, sárga, szinte színtelen és átlátszó cseppeket tartalmaznak. A csirkehús retinájának mikroképen jól láthatóak a sárga és vörös foltok; Több színtelen csepp feketével van bekarikázva. Minden csepp, kivéve az átlátszókat, szűrőként szolgál, amely nem továbbítja a rövid hullámhosszú fényt.
Ez a szűrés a négy kúptípus közül három esetében leszűkíti a spektrális érzékenységi területet, és a spektrum hosszabb hullámhosszú részére tolja el őket (grafikon). Azáltal, hogy levágnak néhány hullámhosszt, amelyre a kúp reagál, a zsírcseppek lehetővé teszik a madarak számára, hogy több színt tudjanak megkülönböztetni. A felső légkör ózonja 300 nm-nél rövidebb hullámhosszú fényt nyel el, így a madarak UV-látása csak a közeli ultraibolya tartományban – 300 és 400 nm között – működik.
Színlátás tesztelése madarakon
A különböző vizuális pigmenteket tartalmazó négyféle kúp jelenléte erősen arra utal, hogy a madarak színlátással rendelkeznek. Azonban egy ilyen nyilatkozat megköveteli képességeik egyértelmű bemutatását. Ezenkívül a kísérletek során a madarak által felhasználható egyéb paramétereket (például fényerőt) ki kell zárni. Bár korábban is végeztek hasonló kísérleteket a kutatók, csak az elmúlt 20 évben kezdték el tanulmányozni az UV-kúpok szerepét. Egykori tanítványommal, Byron K. Butlerrel úgy döntöttünk, hogy színillesztést alkalmazunk, hogy megértsük, hogyan járul hozzá a négyféle kúp a látáshoz.
A különböző árnyalatok összehasonlításának megértéséhez először vegyük figyelembe saját színlátásunkat. A sárga fény mindkét típusú kúpot aktiválja, amelyek érzékenyek a hosszú hullámhosszú fényre. Sőt, kiválasztható a piros és a zöld kombinációja, amely ugyanazt a kétféle kúpot ugyanolyan mértékben gerjeszti, és a szem egy ilyen kombinációt sárgának (valamint a tiszta sárga fénynek) fog látni. Más szóval, két fizikailag különböző fény lehet azonos színű (megerősítve, hogy a színérzékelés az agyból származik). Agyunk úgy különbözteti meg a színeket a spektrum ezen részén, hogy összehasonlítja a hosszú hullámhosszú fényre érzékeny kétféle kúp jelét.
A négyféle kúp és zsírcsepp fizikai tulajdonságainak ismeretében Butler és én ki tudtuk számítani, hogy a vörös és a zöld melyik kombinációja lesz ugyanolyan árnyalatú, mint a sárga, amelyet a madarak észlelése szerint választottunk. Mivel az emberek és a madarak vizuális pigmentjei nem azonosak, az adott színtartomány eltér attól, amit az ember észlelne, ha ugyanazt az összehasonlítást kérnénk tőle. Ha a madarak úgy reagálnak a színekre, ahogy azt feltételezzük, ez megerősíti a vizuális pigmentek és zsírcseppek tulajdonságaira vonatkozó méréseinket, és lehetővé teszi számunkra, hogy folytassuk a kutatást annak megállapítására, hogy az UV-kúpok szerepet játszanak-e a színlátásban, és ha igen, hogyan.
Kísérleteinkhez az ausztrált választottuk törpepapagáj (Melopsittacus undulatus). Megtanítottuk a madarakat, hogy a táplálékjutalmat sárga fénnyel társítsák. Alanyaink egy padra ültek, ahonnan láthatták a tőlük egy méterre lévő fényingerpárt. Az egyik egyszerűen sárga volt, a másik pedig a piros és a zöld különböző kombinációinak eredménye. A teszt során a madár a fényforráshoz repült, ahol táplálékot várt. Ha a sárga inger felé tartott, akkor rövid időre kinyitották a gabonás etetőt, és a madárnak lehetősége nyílt egy könnyű falatozásra. Egy másik szín nem ígért neki jutalmat. Változtattuk a piros és a zöld kombinációját szabálytalan sorrendben, és mindkét inger helyét váltogattuk, hogy megakadályozzuk, hogy a papagájok a jobb vagy a bal oldalhoz társítsák az ételt. Változtattuk a minta ingerének fényintenzitását is, hogy a fényerő ne szolgálhasson jelzésként.
A piros és a zöld sokféle kombinációját kipróbáltuk, de a madarak könnyedén választották a sárga mintát, és jutalmul gabonát kaptak. Ám amikor a papagájok körülbelül 90%-ban vörös és 10%-ban zöld fényt láttak (és számításaink szerint ennek az aránynak a sárgával azonos árnyalatúnak kell lennie), összezavarodtak, és véletlenszerűen választottak.
Biztosak voltunk abban, hogy meg tudtuk jósolni, hogy a színek mikor illeszkednek a madarak érzékelésébe, hasonló módon megpróbáltuk bemutatni, hogy az UV-kúpok hozzájárulnak a tetrakromatikus színlátáshoz. A kísérlet során a madarakat arra tanítottuk, hogy táplálékot szerezzenek ott, ahol ibolya inger volt, és megvizsgáltuk, hogy képesek-e megkülönböztetni ezt a hullámhosszt a kék fény és a közel UV tartományban különböző hullámhosszúságú fény keverékétől. Azt találtuk, hogy a szárnyas résztvevők egyértelműen meg tudták különböztetni a természetes ibolya fényt a legtöbb utánzattól. Kiválasztásuk azonban véletlenszerű szintre esett vissza, amikor 92% kéket és 8% UV-t kevertek össze – ez az arány, amely számításaink szerint megkülönböztethetetlenné teszi a színsémát a lilától. Ez az eredmény azt jelenti, hogy az UV-tartományban lévő fényt a madarak független színként érzékelik, és az UV-kúpok hozzájárulnak a tetrakromatikus látáshoz.
Az emberi érzékelésen túl
Kísérleteink azt mutatták, hogy a madarak mind a négy kúptípust használják a színlátáshoz. Az embereknek azonban gyakorlatilag lehetetlen megérteni, hogyan érzékelik a színeket. A madarak nemcsak a közeli ultraibolya sugárzásban látnak, hanem olyan színeket is megkülönböztetnek, amelyeket el sem tudunk képzelni. Analógiaként a trikromatikus látásunk egy háromszög, de a tetrakromatikus látásuk további dimenziót igényel, és tetraédert vagy háromoldalú piramist alkot. A tetraéder alapja feletti térben megtalálható a színek sokfélesége, amely túlmutat az emberi érzékelés határain.
Hogyan profitálhatnak a szárnyas lények a rengeteg színes információból? Sok fajnál a hímek sokkal világosabb színűek, mint a nőstények, és amikor kiderült, hogy a madarak érzékelik az UV fényt, a szakértők elkezdték tanulmányozni az emberek számára láthatatlan ultraibolya színek hatását a madarak szexuális partnereinek megválasztására. Muir Eaton kísérletsorozatban ( Muir Eaton) a Minnesotai Egyetem kutatója 139 madárfajt vizsgált, amelyekben az emberek szerint mindkét nem azonos. A tollazatról visszavert fény hullámhosszának mérései alapján arra a következtetésre jutott, hogy az esetek több mint 90%-ában a madárszem különbséget lát a hímek és a nőstények között, amire az ornitológusok korábban nem jöttek rá.
Ez a videó jól szemlélteti, hogyan néznek ki a papagájok ultraibolya színben. Csak elképzelni tudjuk, hogyan látják magukat a papagájok, de a papagájok ultraibolya spektrumában való megjelenésének egyik következménye a természetes zöld színű madarak szaporodási sikere, a nőstény papagájok inkább a nagyobb területű hímeket részesítik előnyben az UV-spektrumot tükröző tollazat.
Az ultraibolya világ bemutatása
Annak ellenére, hogy senki sem tudja, hogyan néz ki a környező valóság a madarak számára, a thunbergia virágokról készült fényképek lehetővé teszik számunkra, hogy legalább távolról elképzeljük, mennyiben változtathatja meg az UV-fény a világot, amelyet látunk. Számunkra a virág közepén (bal oldalon) van egy kis fekete kör. A kizárólag UV-fényben való fényképezésre felszerelt fényképezőgép azonban teljesen más képet "lát", beleértve egy sokkal szélesebb sötét foltot a közepén (jobbra)
Franziska Hausmann ( Hausmann Franziska) 108 ausztrál madárfaj hímjét tanulmányozta, és megállapította, hogy az UV-komponenst tartalmazó színek leggyakrabban a dekoratív tollazatban találhatók meg, amelyet udvarlási bemutatókon használnak. Érdekes adatokhoz jutottak angol, svéd és francia tudományos csoportok kékcinegék tanulmányozása során. Parus caeruleus), az észak-amerikai csirkefélék eurázsiai rokonai és a seregélyek ( Sturnus vulgaris). Kiderült, hogy a nőstények jobban szeretik azokat az urakat, akiknek a tollazata jobban visszaveri az UV-sugarakat. Az a tény, hogy az UV-fény visszaverődése a tollak szubmikroszkópos szerkezetétől függ, ezért hasznos mutatója lehet az egészségi állapotnak. Amber Keyser a Georgiai Egyetemről és Jeffrey Heal, az Auburn Egyetemről azt találták, hogy azok a hím kék guirakik vagy kék nagycsőrűek, Guiraca caerulea), amelyek tollazata dúsabb, világosabb kék színű az UV tartományba tolódott, nagyobbak, nagyobb, zsákmányban gazdag területeket irányítanak, és gyakrabban táplálják utódaikat, mint más egyedek.
Videó, amely egy kakas és egy bagoly tollazatát mutatja be az ultraibolya spektrumban.
Az UV-receptorok jelenléte előnyt jelenthet az állatok számára a táplálékszerzésben. Dietrich Burkhardt, a németországi Regensburgi Egyetem munkatársa észrevette, hogy sok gyümölcs és bogyó viaszos felülete visszaveri az UV-sugarakat, így jobban láthatóvá válik. Felfedezte, hogy a vércsék képesek látni a pocok útját. Ezek a kis rágcsálók vizelettel és ürülékkel jelölt szagú nyomokat hoznak létre, amelyek visszaverik az ultraibolya fényt, és láthatóvá válnak a vérkefés UV-receptorai számára, különösen tavasszal, amikor a nyomokat nem takarja el a növényzet.
Azok az emberek, akik nem ismerik az ilyen érdekes felfedezéseket, gyakran felteszik nekem a kérdést: „Mi ad a madaraknak ultraibolya látást?” Ezt a tulajdonságot a természet valamiféle furcsaságának tartják, amely nélkül minden önmagát tisztelő madár boldogan élhetne. Saját érzéseink csapdájába esünk, és megértve a látás fontosságát és félve annak elvesztésétől, még mindig nem tudunk elképzelni egy olyan képet a látható világról, amely festőibb a sajátunknál. Megalázó felismerni, hogy az evolúciós tökéletesség megtévesztő és megfoghatatlan, és hogy a világ nem egészen olyan, mint amilyennek képzeljük, ha az emberi önmagunk fontosságának szemszögéből nézzük.
VIRTUÁLIS BETEKINTÉS A MADARAK VIZUÁLIS VILÁGÁBA
Az emberi színlátás tere háromszögként ábrázolható. A spektrum színei, amelyeket látunk, a benne lévő vastag fekete görbe mentén helyezkednek el, és a keveréssel kapott egyéb árnyalatok teljes választéka ez alatt a vonal alatt található. A madár színlátásának ábrázolásához hozzá kell adnunk egy másik dimenziót, és az eredmény egy háromdimenziós test, egy tetraéder. Minden szín, amely nem aktiválja az UV-receptorokat, a tövében fekszik. Mivel azonban a kúpokban lévő zsírcseppek megnövelik a madarak által megkülönböztethető színek számát, az általuk észlelt spektrum nem cápauszonyra emlékeztető alakot alkot, hanem a háromszög alap legszélei mentén helyezkedik el. A színek, amelyek érzékelésében az UV-receptorok részt vesznek, kitöltik az alap feletti teret. Például a festett sármány (Passerina ciris) vörös, zöld és kék tollazata az általunk látott színeken kívül változó mennyiségű ultraibolya fényt is visszaver.
Ahhoz, hogy grafikusan elképzeljük, milyen színeket lát a női bíboros, amikor partnerére néz, ki kell lépnünk a háromszög síkjából a tetraéder térfogatába. A tollazat kis területeiről visszaverődő színeket pontok csoportjai képviselik: élénkpiros a mell és a nyak, sötétebb piros a farok, zöld a hát és kék a fej. (Természetesen nem tudjuk megmutatni azokat a színeket, amelyeket a madár lát, mivel ezeket egyetlen ember sem képes érzékelni.) Minél több UV van egy színben, annál magasabban helyezkednek el a pontok az alap felett. Az egyes halmazokban lévő pontok felhőt alkotnak, mivel a visszavert fény hullámhossza ugyanazon a területen belül változik, és ezt mi, emberek is láthatjuk, ha a mellkason és a torkon lévő vörös területeket nézzük.
A madarak UV-látásának bizonyítéka
A madarak független színt látnak az ultraibolya színben? A szerző kísérletében bebizonyította ennek az állításnak az igazságát. A kutatók megtanították a törpepapagájokat, hogy megkülönböztessék az ibolya fényt a kék és az UV fény kombinációjától. Amikor a kombináció csak körülbelül 8% UV-t tartalmazott, a madarak már nem tudták megkülönböztetni a kontroll tiszta színétől, és gyakran hibáztak. Választásuk véletlenszerű szintre esett vissza azon a ponton (nyíl), ahol a színeknek egyeznie kellett volna a szerző számításai szerint, a madárszemkúpban lévő vizuális pigmentek és zsírcseppek jellemzőinek mérése alapján.
Timothy H. Goldsmith a Yale Egyetem molekuláris és sejtbiológia professzora, valamint az Amerikai Művészeti és Tudományos Akadémia tagja. 50 éven át tanulmányozta a rákfélék, rovarok és madarak látását. Az emberi elme és viselkedés evolúciója is érdekli. A Biology, Evolution, and Human Nature című könyv szerzője.
TOVÁBBI IRODALOM
1. A madár fotoreceptorainak vizuális ökológiája. N.S. Hart in Progress in Retinal and Eye Research, Vol. 20, sz. 5, 675–703. oldal; 2001. szeptember.
2. A madarak ultraibolya jelei különlegesek. Franziska Hausmann, Kathryn E. Arnold, N. Justin Marshall és Ian P. F. Owens in Proceedings of the Royal Society B, Vol. 270, sz. 1510, 61–67. oldal; 2003. január 7.
3. A törpepapagáj (Melop-sittacus undulatus) színlátása: színárnyalatok, tetrakromácia és intenzitási megkülönböztetés. Timothy H. Goldsmith és Byron K. Butler: Journal of Comparative Physiology A, Vol. 191. sz. 10, 933–951. oldal; 2005. október.
Vándorsólyom segéd vadászoknak
A világ legélesebb szeme az állatvilág képviselőinél, a ragadozó madaraknál található. Ők azok, akik képesek nagy magasságból látni, miközben egyszerre követik, mi történik elöl és oldalt. A szakértők szerint a legéberebb ragadozómadár a vándorsólyom. Akár 8 kilométeres magasságból is képes észlelni a vadat. Nem véletlen, hogy régen a vadászok a sólyomcsaládból vettek madarakat segédnek.
Igazi sólyom
A vándorsólyom (Falco peregrinus) vagy „igazi sólyom” a sólyomcsalád nagy képviselője, az Antarktiszon kívül minden kontinensen elterjedt. Főleg kis- és közepes méretű vadmadarakkal táplálkozik, de nem veti meg a kisemlősöket és rovarokat sem. A vándorsólymok gyakran párban vadásznak, és egyenként merülnek zsákmányuk után. Érdekes megjegyezni, hogy a vándorsólyom nemcsak a legéberebb, hanem a leggyorsabban búvármadara is a világon. Támadás közben sebessége elérheti a 90 m/s-t (több mint 320 km/h).
Az akut látás oka
A sólyom akut látásának oka a szemgolyók speciális szerkezete. A ragadozómadár lencséjét egy speciális csontlemez gyűrű veszi körül, amely lehetővé teszi, hogy gyorsan fókuszálja a látást a nagy távolságban lévő tárgyakra. A speciális szemizmok összenyomják a gyűrűt, és ennek megfelelően megváltoztatják a lencse görbületét. Ez lehetővé teszi a sólyom számára, hogy azonnal a messze lent lévő játékra összpontosítson. Ezenkívül a ragadozó madarak szemében két „sárga folt” van, amelyek felelősek a látásélességért. Egyébként egy embernek csak egy ilyen foltja van. A második sárga folt felnagyíthatja azt a tárgyat, amelyet a madár néz, távcsőhatást keltve.
Mivel a vándorsólyom óriási sebességre képes, kőként zuhan a zsákmánya felé, ezért rendkívül fontos, hogy egy pillanatra se tévessze szem elől. A ragadozómadár túlélésének fő feltétele az a képesség, hogy éberen lásson különböző távolságokra, és ezért gyorsan reagáljon a vad mozgására, és módosítsa repülését.
Elena Ozerova, Samogo.Net
A látás a madarak legfejlettebb érzékszerve. A szem gömb alakú képződmény, amelyet számos hártya borít.
Kívülről befelé (kivéve a szem elülső részét) a következő membránok helyezkednek el: sclera, érhártya, pigment és retina. Elöl a sclera az átlátszó szaruhártyával, a vaszkuláris sclera pedig a ciliáris testtel és az írisszel folytatódik. Az írisz izmainak összehúzódása hatására a benne lévő lyuk - a pupilla - mérete megváltozik. Közvetlenül az írisz mögött található a lencse, és a szaruhártya és a szaruhártya között található a szem kicsi, folyadékkal teli elülső kamrája. Az írisz és a lencse mögött az optikai csésze zselatinos üvegtesttel van megtöltve.
A legszembetűnőbb különbség a madár- és az emlősszem között a retina vérereinek hiánya; ehelyett a madárszemben egy speciális érszerkezet van, amely az üvegtestbe nyúlik be - a gerinc. Egy másik különbség az, hogy a madarak retinájában két vagy akár három fovea is található - akutabb látású területek. Ezek a területek különösen a ragadozó madarak számára fejlettek. A ciliáris test és a szivárványhártya izmai csíkosak, emlősöknél simák. A madarak és hüllők bőrhártyáját elülső részén csontlemezek erősítik. E különbségek többsége a repülés közbeni látáshoz való alkalmazkodást jelenti, és közvetlenül vagy közvetve a madarak élesebb látását jelenti, mint az emlősöknél. Emiatt a madarakat Augentiere-nek hívják. Tekintettel arra, hogy a madarak esetében minden szem csak az egyik agyféléhez kapcsolódik (az idegek teljes elpárolgása), az egyes szemek vizuális észlelése független, és a binokuláris látás a madaraknál kevésbé fontos, mint a monokuláris látás.
A szem fejlődése sötétben történik; a szem védve van a funkció idő előtti aktiválódásától. Az optikai hólyagok, amelyek a diencephalon nyúlványaiként keletkeztek, 40-45 óra alatt valódi vezikulákká alakulnak, amelyek a tövénél szűkülnek. inkubáció. 50-55 óra között. Jelentős előrelépés történt a szem fejlődésében. A szemhólyagok dudorodni kezdenek, és dupla falú csészét alkotnak, és az őket az agyvel összekötő üreges szár egyre szűkebbé válik. A szemcsésze belső rétege (eredetileg a látóhólyag külső fala) - a retina rudimentuma vastagabb lesz, mint a külső, amely a pigmentréteg, az írisz és a ciliáris test kezdete. A szemcsészén van egy nyílás, amely kifelé és lefelé néz. A külső rész pupilla lesz, az alsó részt pedig, amely később bezárul, érhártya- vagy csírarepedésnek nevezik. Zártsága szorosan összefügg a gerinc kialakulásával.
A lencse a látóhólyagtól külön keletkezik, mint a felületes ektoderma megvastagodása egy 40 órás csibeembrióban. Ez a megvastagodás azután behatol, és a 62-74 órás embriókban a lencsevezikula elválik a felületes ektodermától. A lencsehólyag falai megvastagodnak, ürege eltűnik. A lencse sejtjei abbahagyják az osztódást, megnyúlnak, a bennük lévő magok eltűnnek, rostszerűvé válnak. A kikelt csirke lencséje több mint 500 szálréteget tartalmaz, amelyek kialakulásának folyamata a kikelés után is folytatódik. A precipitin teszt felnőtt lencsefehérjék jelenlétét mutatta ki egy 60 órás embrió lencsevezikulájában. Következésképpen a lencse kémiai differenciálódása megelőzi a morfológiai differenciálódást. A lencsekapszula (táska) nyilvánvalóan sejtjei aktivitásának terméke. A Zinn szalagjai, amelyek a ciliáris testből nyúlnak ki, kapcsolódnak hozzá. Egy 4 napos embrióban a szemcsésze felső szélei összefolynak a lencse oldalain.
A szem vizuális képeket észlelő fő része a retina, amely a pigmenthám és az üvegtest között helyezkedik el. A retina 5 rétegből áll: ganglionos, belső retina, belső mag, külső retikuláris és külső mag. A szaruhártya, a pupillán, a lencsén, az üvegtesten és a retinán áthaladó fény visszaverődik a pigmentrétegről. A fényt érzékelő vizuális sejtek (magjuk a külső magrétegben található) folyamatai felé irányulnak: rudak (fekete-fehér) és kúpok (színes kép). A nappali madaraknál a retinában a kúpok, míg az éjszakai madaraknál a rudak vannak túlsúlyban. A fény okozta irritáció a vizuális sejtek axonjain keresztül a bipoláris neuronok dendritjeinek szinapszisaiba (amelyek magjai a nukleáris belső rétegben találhatók) továbbítódik, és egy bipoláris neuron akár 30 vizuális sejtet egyesít. A bipolárisok axonjai szinapszisokat képeznek a ganglionsejtek dendriteivel, amelyek axonjai a szemszár falában lévő barázda mentén az agy felé nőnek és a látóideget alkotják.
A retina fovea (az akut látás területe) egy kis megvastagodott terület közepén jelenik meg, ami úgy tűnik, hogy a jobb vérellátás eredménye az érhártya korai megvastagodása ezen a területen. A gödör a sejtek sugárirányú vándorlásának eredményeként jön létre a platform közepétől. A fossa területén a legnagyobb a kúpok és rudak koncentrációja. A csukott szemmel kikelő madarakban a megvastagodott platform és a benne lévő gödör csak a kikelés pillanatában kezd kialakulni, és a gödör leggyorsabb differenciálódása a szemek kinyitása után következik be. A madarak retinája jóval vastagabb, mint más állatoké, elemei tisztábban szerveződnek, élesebben határolódnak el a különböző érzékeny rétegek. Különböző madárfajok esetében eltérő a retina szerkezete – elsősorban a rudak és kúpok eltérő aránya, valamint a mélyedések helyzete és mélysége, az akut látási területek. A csibeembrió retinájának szövettani fejlődésében három periódus különböztethető meg:
1) sejtszaporodás a 2. naptól a 8. napig; 2) sejtek átrendeződése 8-ról 10-re; 3) végső differenciálódás a 10. inkubációs nap után. A 3. nap végére neuroblasztok és idegrostok vannak jelen a retinában. A rudak és a kúpok a 10-12. napon kezdenek differenciálódni. Az inkubáció végére a csibeembrió retinájában lévő rudak és kúpok csak néhány nappal a kikelés után érik el azt a fejlődési stádiumot, amely a házi verébnél megfigyelhető. Howardovsky és Kharkevich kimutatta, hogy egy 10 napos csirkeembrióban a jövőbeli vizuális sejtek hengeres alakúak, és szorosan a pigment epitéliumhoz kapcsolódnak, ami láthatóan nagy szerepet játszik a fotoreceptor sejtek A-vitaminnal való ellátásában a pigment epitéliumból. Az A-vitamin szükséges a vizuális pigment - rodopszin - molekulák és azon membránszerkezetek felépítéséhez, amelyekben lokalizálódik. Az inkubáció 18-19. napján a receptor sejt szerkezete bonyolultabbá válik a rodopszin bejutása miatt.
Mutassunk be több munkát a csibeembrió retinája fejlődésének hisztokémiájáról. Az acetilkolin és a kolinészteráz aktivitás tartalma a retinában a csibeembrió fejlődésének 8. és 19. napjától egyenletesen növekszik, majd erőteljesen növekszik. Az alkalikus foszfatáz aktivitása szintén hirtelen megnő a 17. és 19. nap között. Úgy tűnik, a retina idegelemei a 19. napra érnek, és impulzusokat tudnak vezetni, hiszen ekkor indulhat el először a pupilla-szűkületi reflex. Vinnikov munkatársai kimutatták, hogy: 1) az A-vitamin részt vesz az ionok felszabadulásának szabályozásában világosban és sötétben, és meghatározza a receptor általános gerjesztési állapotát; 2) a retinában szukcin-oxidáz és citokróm-oxidáz aktivitás van, ami nyilvánvalóan elektrontranszportot és ATP regenerációt jelez; 3) az oxidatív enzimek aktivitása a fotoreceptor mitokondriumokban általában növekszik fényben és csökken sötétben; Ha megvilágítják, a rúd-mitokondriumok megduzzadnak, de a kúpos mitokondriumok nem változnak.
A szemgerinc mérete és alakja nagyon eltérő a különböző madárfajok között. Ez egy vékony, sötét pigmentált lemez, amely legyezőszerűen összehajt, és a szem ventrális felületéről az üvegtestbe nyúlik be. A gerinc 5-30 redős lehet, és lehet rövid vagy hosszú, elérve a lencsét. Főleg pigmentált kötőszövet (gliasejtek) által támogatott érrendszerből áll. A csibeembrió fejlődésének 6. napján a gerinc az érhártya-hasadék falainak összeolvadási vonala mentén alacsony gerinc formájában benyúlik az üvegtestbe. A pigment 8 nap múlva jelenik meg benne, és az inkubáció 9-10. napján kezdenek kialakulni a redők. Felnőtt madaraknál a tajtékot teljes egészében áthatolják a kapillárisok, alján pedig artériák és vénák találhatók. Lehetséges, hogy a gerinc amellett, hogy tápanyagokkal látja el a retinát, az erős fénytől is védi. Ezenkívül Dementiev áttekintése azt jelzi, hogy a gerinc szerepet játszik az üvegtest táplálkozásában, és valószínűleg a szem felmelegítésére és a látásélesség növelésére szolgál.
A szemcsésze előre néző szélei a 8-9. napon alkotják az íriszt, és a 7. naptól kezdenek megjelenni benne izomrostok. A szivárványhártya izmai: sphincterikus (a pupilla összehúzására) és radiális (tágítására) csíkosak, ami a pupilla akaratlagos összehúzódását okozza (különösen a ragadozó madaraknál). A záróizom a 8-9. napon, a radiális izom a 13-19. napon jelenik meg. Az írisz színét pigmentsejtek, pigmenttestek és színes zsírcseppek okozzák.
A ciliáris test redői (különböző madárfajok felnőtt példányaiban 85-150), az írisz közepén találhatók, a szem meridiánjai mentén sugárirányban eltérnek a lencsétől. A ciliáris nyúlványok (a ráncok központi végei) túlnyúlnak az írisz határán, és a közöttük lévő barázdákból kinyúló szalagok (Zinn's) a lencsezsákhoz kapcsolódnak. Az első ciliáris folyamatok a csibeembrió fejlődésének 6-9. napján jelennek meg, és kezdetben a lencse felé irányuló mesenchyma kinövésekből állnak. Egy 16-17 napos csibeembrióban már körülbelül 90 darab van. A ciliáris test a szem elülső kamrájában választ ki folyadékot, aminek köszönhetően a lencse és a szaruhártya diffúz módon táplálkozik, és szabályozza a szemnyomást.
Az embrionális ciliáris izom a 8. napon myoblasztok köteg formájában jelenik meg; keresztirányú szőrössége először a 11 napos embrióban látható. A ciliáris izom összehúzódása, amely a sclerára hat, csökkenti a szemgolyó egyenlítői átmérőjét, növeli az intraokuláris nyomást, és előre tolja a lencsét és a szem elülső részét a közeli látás érdekében. Egy másik elmélet szerint a ciliáris izom hat a szaruhártyára, ami közvetve megváltoztatja a gerincszalag feszültségét és megváltoztatja a lencse alakját. Dementyev úgy véli, hogy a szem akkomodációja madarakban mindhárom módon megtörténik: a lencse alakjának, a szaruhártya alakjának, valamint a szaruhártya és a lencse közötti távolság megváltoztatásával.
A szaruhártya epitélium (kötőhártya) az ektodermából származik, de a szaruhártya mögöttes része a mesenchymából származik. A szaruhártya két funkciót lát el: a szem durva fókuszálását és a védőszemüveget. A csibeembrió szemének az a része, ahol az üvegtest a fejlődés 4. napján kialakul, meghatározatlan szerkezetű rostos hálóból áll.
Az érhártya és a sclera a mesenchymából származik, amely az embrionális fejlődés során beborítja a szem csészét, és részt vesz a ciliáris test és a szaruhártya kialakításában is. Az érhártya táplálja a szemet. Az érhártya korai fejlődése az optikai csésze külső rétegével érintkező mesenchyma kondenzációjából áll, ami már 5 napos embrióban is észrevehető. A továbbiakban - a 13-14. napon - megnő az érhártya kapillárishálózatának mérete, majd azon kívül nagyobb erek rétege jelenik meg; a szövetek pigmentációja a 8. napon kezdődik. Az érhártya belső felületén van egy úgynevezett „tükör” (tapetum lucidum), amely visszaveri a fényt, és visszaverődésével irritálja a retinát, ami lehetővé teszi a vizuális benyomások megörökítését gyenge fényben. A sclera fejlődése az érhártyával egyidejűleg kezdődik, és a 9. napon már korai fehérjecsontok is megkülönböztethetők benne.
A csibeembrió fejlődésének 7. napján a szemgolyó előtt egy védő kör alakú redő képződik, amelynek közepén egy lyuk van, amely később az alsó és a felső szemhéjakká alakul. Belül egy félkör alakú ránc képződik a csőr oldalán - a nictitáló membrán vagy a harmadik szemhéj. A csibeembrióban a szemhéjak a kotlás 18. napjáig zárva vannak, egyes fiókamadároknál (passerines, harkály, kakukk stb.) a szemhéjak csak a kikelés után néhány nappal nyílnak ki.
Úgy tűnik számunkra, hogy az állatok nagyjából ugyanúgy látják a világot, mint mi. Valójában az ő felfogásuk nagyon különbözik az emberekétől. Még a madaraknál – a melegvérű szárazföldi gerinceseknél, mint mi is – az érzékszervek másképp működnek, mint az embereknél.
A látás fontos szerepet játszik a madarak életében. Aki tud repülni, annak navigálnia kell a repülésben, időben észre kell vennie a táplálékot, gyakran nagy távolságból, vagy egy ragadozót (ami talán repülni is tud, és gyorsan közeledik). Tehát miben különbözik a madárlátás az emberi látástól?
Először is megjegyezzük, hogy a madaraknak nagyon nagy szemeik vannak. Tehát egy struccnál a tengelyirányú hossza kétszerese az emberi szemének – 50 mm, majdnem olyan, mint a teniszlabdáké! Növényevő madaraknál a szemek a testtömeg 0,2-0,6%-át teszik ki, a ragadozó madaraknál, baglyoknál és más, a zsákmányt messziről figyelő madaraknál a szemek tömege kétszer-háromszor nagyobb lehet, mint a tömeg. az agyban, és eléri a baglyok testtömegének 3-4% -át - akár 5%. Összehasonlításképpen: felnőtteknél a szemek tömege a testtömeg körülbelül 0,02%-a, vagy a fej tömegének 1%-a. És például egy seregélynél a fej tömegének 15% -a van a szemében, a baglyoknál - akár egyharmada.
A madarak látásélessége jóval magasabb, mint az embereké – 4-5-szöröse, egyes fajoknál valószínűleg akár 8 is. A dögön táplálkozó keselyűk egy patás állat holttestét látják tőlük 3-4 km-re. A sasok körülbelül 3 km-es távolságból veszik észre a zsákmányt, a nagy sólyomfajok - akár 1 km-es távolságból. A 10–40 m magasságban repülő vércsesólyom pedig nemcsak egereket, de még rovarokat is lát a fűben.
A szem milyen szerkezeti jellemzői biztosítják az ilyen látásélességet? Az egyik tényező a méret: a nagyobb szemek lehetővé teszik a nagyobb képek rögzítését a retinán. Ezenkívül a madár retinájában nagy a fotoreceptorok sűrűsége. A legnagyobb sűrűségű zónában élőknek 150 000–240 000 fotoreceptor van mm2-enként, a házi veréb 400 000, a közönséges ölyv akár egymillió. Ezenkívül a jó képfelbontást az ideg ganglionok számának a receptorokhoz viszonyított aránya határozza meg. (Ha több receptor kapcsolódik egyetlen ganglionhoz, a felbontás csökken.) Madarakban ez az arány sokkal magasabb, mint az emberben. Például a fehér csóróban körülbelül 100 000 ganglionsejt jut minden 120 000 fotoreceptorra.
Az emlősökhöz hasonlóan a madarak retinájának is van egy fovea nevű területe, egy mélyedés a makula közepén. A foveában a receptorok nagy sűrűsége miatt a látásélesség a legmagasabb. Érdekes azonban, hogy a madárfajok 54%-ának – ragadozómadároknak, jégmadároknak, kolibrieknek, fecskéknek stb. – van egy másik területe a legmagasabb látásélességgel az oldallátás javítására. A swiftek nehezebben jutnak táplálékhoz, mint a fecskéknek, többek között azért is, mert csak egy területük van akut látásban: a swift csak jól lát előre, és kevésbé változatos a repülés közbeni rovarfogási módszereik.
A legtöbb madár szeme meglehetősen távol helyezkedik el egymástól. Az egyes szemek látómezeje 150-170°, de a két szem mezőinek átfedése (binokuláris látómező) sok madárnál csak 20-30°. De egy repülő madár oldalról, hátulról és még alulról is láthatja, hogy mi történik előtte (1. ábra). Például az amerikai erdei kakas nagy és kidülledt szemei Scolopax minor Magasan, keskeny fejen helyezkednek el, látóterük vízszintes síkban eléri a 360°-ot, függőlegesen pedig a 180°-ot. Az erdei kakasnak nemcsak elöl, hanem hátul is van binokuláris látómezeje! Nagyon hasznos tulajdonság: a táplálkozó erdei kakas beledöfög a csőrét a puha talajba, gilisztákat, rovarokat, azok lárváit és egyéb megfelelő táplálékot keresve, ugyanakkor látja, mi történik körülötte. Az éjfélék nagy szemei kissé hátra vannak tolva, látóterük is körülbelül 360°. A széles látómező jellemző a galambokra, kacsákra és sok más madárra.
A gémeknél és a keserűeknél pedig a binokuláris látómező lefelé, a csőr alá tolódik el: vízszintes síkban keskeny, de függőlegesen kiterjedt, 170°-ig. Egy ilyen madár, ha vízszintesen tartja a csőrét, binokuláris látással látja saját mancsait. Sőt még a csőrét is felfelé emelve (ahogy a keserű a nádasban zsákmányra várva, tollazatán függőleges csíkokkal álcázza magát) képes lefelé nézni, észreveszi a vízben úszkáló kis állatokat és precíz dobásokkal elkapja őket. Végül is a binokuláris látás lehetővé teszi a tárgyak távolságának meghatározását.
Sok madár számára fontosabb, hogy ne legyen nagy látómező, hanem jó binokuláris látás legyen mindkét szemmel egyszerre. Ezek elsősorban ragadozó madarak és baglyok, mivel meg kell ítélniük a zsákmányuk távolságát. Szemük közel van, látótereik metszéspontja meglehetősen széles. Ebben az esetben a szűk átfogó látómezőt a nyak mobilitása kompenzálja. Az összes madárfaj közül a baglyoknak van a legjobban fejlett binokuláris látásuk, és fejüket 270°-ban el tudják fordítani.
Ahhoz, hogy a szem egy tárgyra fókuszáljon gyors mozgás közben (akár a sajátjára, akár a tárgyra, akár a teljesre), a lencse jó alkalmazkodása szükséges, vagyis a görbületének gyors és erőteljes megváltoztatásának képessége. A madárszemek speciális izomzattal vannak ellátva, amely hatékonyabban változtatja meg a lencse alakját, mint az emlősöknél. Ezt a képességet különösen a víz alatti zsákmányt fogó madarak – kormoránok és jégmadárok – fejlesztették ki. A kormoránok befogadóképessége 40-50, az emberé 14-15 dioptria, bár egyes fajok, például a csirkék és a galambok csak 8-12 dioptriával rendelkeznek. A búvármadarakat a szemet eltakaró átlátszó harmadik szemhéj is segíti a víz alatti látást – ez egyfajta búvárszemüveg.
Valószínűleg mindenki észrevette már, hogy sok madár milyen élénk színű. Egyes fajok – vörös gyöngyvirágok, hártyák, vörösbegyek – általában halvány színűek, de vannak élénk tollazatú területei. Másoknál élénk színű testrészek alakulnak ki a párzási időszakban, például a hím fregattmadarak vörös torokzacskót fújnak fel, a lundák pedig élénk narancssárga csőrrel rendelkeznek. Így már a madarak színezéséből is egyértelmű, hogy jól fejlett színlátással rendelkeznek, ellentétben a legtöbb emlőssel, amelyek között nincsenek ilyen elegáns lények. Az emlősök közül a főemlősök tudják a legjobban megkülönböztetni a színeket, de a madarak még őket is megelőzik, beleértve az embert is. Ez a szem bizonyos szerkezeti jellemzőinek köszönhető.
Az emlősök és madarak retinájában a fotoreceptoroknak két fő típusa van - a rudak és a kúpok. A rudak biztosítják az éjszakai látást; uralják a baglyok szemét. A kúpok felelősek a nappali látásért és a színek megkülönböztetéséért. A főemlősöknek három típusa van (vörös, zöld és kék színeket érzékelnek, amelyeket minden szemész és színjavító ismer), míg a többi emlősnek csak kettő. A madaraknak négyféle kúpjuk van, különböző vizuális pigmentekkel - piros, zöld, kék és lila/ultraibolya. És minél több fajta toboz, annál több árnyalatot tud a szem megkülönböztetni (2. ábra).
Az emlősökkel ellentétben a madarak minden kúpja egy csepp színes olajat tartalmaz. Ezek a cseppek szűrők szerepét töltik be – levágják az adott kúp által érzékelt spektrum egy részét, ezáltal csökkentik a különböző pigmenteket tartalmazó kúpok közötti reakciók átfedését, és növelik a madarak által megkülönböztethető színek számát. A kúpokban hatféle olajcseppet azonosítottak; Ezek közül öt karotinoid keverék, amely különböző hosszúságú és intenzitású hullámokat nyel el, a hatodik típusból hiányoznak a pigmentek. A cseppek pontos összetétele és színe fajonként változik, talán finomhangolja a látást, hogy a legjobban illeszkedjen a környezetéhez és táplálkozási viselkedéséhez.
A negyedik típusú kúp sok madár számára lehetővé teszi az ultraibolya szín megkülönböztetését, amely az emberek számára láthatatlan. Az elmúlt 35 évben jelentősen bővült azon fajok listája, amelyeknél ezt a képességet kísérletileg igazolták. Ilyenek például a laposmellű futómadarak, gázlómadarak, sirályok, auksok, trogonok, papagájok és verébfélék. Kísérletek kimutatták, hogy a madarak által udvarlás közben megjelenített tollazat gyakran ultraibolya színű. Emberi szemmel a madárfajok mintegy 60%-a nem ivardimorf, vagyis a hímek és a nőstények megjelenésükben megkülönböztethetetlenek, de maguk a madarak nem biztos, hogy így gondolják. Természetesen lehetetlen megmutatni az embereknek, hogyan látják egymást a madarak, de ez nagyjából elképzelhető azokról a fényképekről, ahol az ultraibolya területek hagyományos színnel vannak színezve (3. ábra).
Az ultraibolya szín látásának képessége segít a madaraknak táplálékot találni. A gyümölcsökről és bogyókról kimutatták, hogy visszaverik az ultraibolya sugarakat, így sok madár számára jobban láthatóak. A vércsék pedig láthatják a pocok útját: vizelet és ürülék jelzi őket, amelyek visszaverik az ultraibolya sugárzást, és ezáltal láthatóvá válnak a ragadozómadár számára.
Bár a madarak a legjobb színérzékelést a szárazföldi gerincesek között, szürkületkor elvesztik azt. A színek megkülönböztetéséhez a madaraknak 5-20-szor több fényre van szükségük, mint az embereknek.
De ez még nem minden. A madaraknak más képességeik is vannak, amelyek nem állnak rendelkezésünkre. Tehát sokkal jobban látják a gyors mozgásokat, mint az emberek. 50 Hz-nél nagyobb sebességnél nem veszünk észre villogást (például egy fénycső izzása folyamatosnak tűnik számunkra). Ideiglenes O A madarak vizuális felbontása sokkal magasabb: másodpercenként több mint 100 változást észlelnek, például a légykapónál - 146 Hz (Jannika E. Boström et al. Ultra-Rapid Vision in Birds // PLoS ONE, 2016, 11(3): e0151099, doi: 10.1371/journal.pone.0151099). Ez megkönnyíti a kismadarak rovarvadászatát, de talán elviselhetetlenné teszi az életet a fogságban: a szobában lévő lámpák, amelyek az emberek szerint rendesen világítanak, undorítóan pislognak a madár számára. A madarak nagyon lassú mozgást is képesek látni – például a nap és a csillagok mozgását az égen, ami szabad szemmel nem érhető el. Feltételezhető, hogy ez segíti a navigációt repülés közben.
Számunkra ismeretlen színek és árnyalatok; körkörös kilátás; módváltás „távcsőről” „nagyítóra”; a leggyorsabb mozgások jól láthatóak, mintha lassított felvételben lennének... Nehéz elképzelni is, hogyan érzékelik a világot a madarak. Csak csodálni lehet a képességeiket!
