Orly majú najlepší zrak zo všetkých živých tvorov. Sú schopní vidieť zajaca z výšky 3 km.
Orly majú dva páry očných viečok, ktoré chránia ich nezvyčajne ostré videnie. Jeden pár používajú pri pokojnom sedení alebo na zemi. Stačí však, aby vyleteli do vzduchu, keďže na ich výsostné oči okamžite klesnú druhé viečka, presnejšie priehľadné mliečne blany. Ich úlohou je chrániť oči vtákov nielen pred tlakom vzduchu (keď sa orol ponára obrovskou rýchlosťou), ale aj zakryť ich pred konármi stromov či kríkov či pred samotnou korisťou. Problémy môže spôsobiť aj slnko, a to najmä v nadmorských výškach, ktoré dosahujú veľké dravce. Táto membrána pokrýva oči, aby boli čisté a nezakalené.
Orly majú výborný zrak.
Vyznačujú sa širokým zorným poľom a binokulárnosťou, teda stereoskopickým vnímaním dvoma očami. Vták, ktorý sa vznáša stovky metrov nad zemou, je schopný zaznamenať pohyb malej poľnej myši. Akomodácia videnia nastáva u orla veľmi rýchlo a presne, čo sa týka hĺbky aj ostrosti. Jeho videnie je také citlivé, že vták je schopný s veľkou starostlivosťou prehľadať oblasť 5 štvorcových míľ (13 km štvorcových). Šírka zorného poľa orla je 275 stupňov. To mu umožňuje nielen pozorovať, čo sa deje na jeho strane, ale aj spozorovať, keď sa niekto zozadu blíži. V momente, keď sa narodí orlie mláďa, jeho oči nie sú ani zďaleka tak vyvinuté a vízia tohto veľkolepého lovca dosahuje dokonalosť, až keď dospieva a dospieva.
Orol dokáže ľahko identifikovať potenciálnu korisť na vzdialenosť jeden a pol až dva kilometre a dodatočným pohybom hlavy dokáže túto vzdialenosť takmer zdvojnásobiť.
Schopnosť orla dosiahnuť väčšie výšky je dvojnásobná. Po prvé, umožňuje mu to z diaľky spozorovať búrky, búrky a nebezpečenstvo a po druhé vidieť korisť a zdroj potravy. Vtáky, ako sú vrany a divé morky, zriedka lietajú vysoko a majú obmedzené zorné pole. U nás je situácia podobná.
Orly rozlišujú farby - neobvyklý jav vo svete divokej zveri. Navyše v skutočnosti vnímajú farebné odtiene oveľa jasnejšie ako ľudia, vďaka čomu lepšie vnímajú krásu zeme. Ďalšou charakteristikou orlích očí je, že vo vnútri očnej gule je niečo ako hrebeň, ktorý funguje ako gyroskop, čo umožňuje mimoriadne presnú navigáciu. Oči orla sú umiestnené ďaleko od seba po stranách hlavy, čo mu umožňuje vnímať hĺbku priestoru – určiť výšku a vzdialenosť. Keď sa vták ponára rýchlosťou 100 km/h, musí rýchlo a presne odhadnúť vzdialenosť od zeme – inak bude mať problémy.
My ľudia sme presvedčení, že náš vizuálny systém je dokonalý. Umožňuje nám vnímať priestor trojrozmerne, všímať si predmety na diaľku a voľne sa pohybovať. Máme schopnosť presne rozpoznať iných ľudí a odhadnúť ich emócie na tvári. V skutočnosti sme také „vizuálne“ stvorenia, že je pre nás ťažké predstaviť si zmyslové svety zvierat s inými schopnosťami, ktoré nemáme k dispozícii – napríklad netopier, nočný lovec, ktorý rozpoznáva drobný hmyz na základe ozvien. vysokofrekvenčných zvukov, ktoré vydáva.
Je len prirodzené, že naše znalosti o farebnom videní sú založené prevažne na našej vlastnej skúsenosti: pre výskumníkov je ľahké vykonávať experimenty so subjektmi ochotnými odpovedať napríklad na to, ktoré farebné zmesi vyzerajú rovnako a ktoré inak. Napriek tomu, že neurovedci záznamom výboja neurónov potvrdili získané informácie pre množstvo druhov živých bytostí ešte do začiatku 70. rokov. V minulom storočí sme si neboli vedomí toho, že mnohé necicavčie stavovce vidia farby v časti spektra, ktorá je pre ľudí neviditeľná – v blízkej ultrafialovej (UV).
Objav ultrafialového videnia sa začal štúdiami správania hmyzu, ktoré vykonal významný Angličan Sir John Lubbock, lord Avebury, priateľ a sused Charlesa Darwina, člena parlamentu, bankára, archeológa a prírodovedca. Začiatkom 80. rokov 19. storočia. Lubbock si všimol, že v prítomnosti UV žiarenia mravce presúvajú svoje larvy do tmavších oblastí alebo tých, ktoré sú osvetlené dlhšími vlnovými dĺžkami svetla. Potom v polovici 1900. Rakúsky prírodovedec Karl von Frisch dokázal, že včely a mravce nielen vidia ultrafialovú farbu ako samostatnú farbu, ale používajú ju aj ako druh nebeského kompasu.
Mnoho hmyzu vníma aj ultrafialové svetlo; Podľa výskumu za posledných 35 rokov majú vtáky, jašterice, korytnačky a mnohé ryby UV receptory v sietnici. Prečo potom nie sú cicavce ako všetci ostatní? Čo spôsobuje ochudobnenie ich vnímania farieb? Hľadanie odpovede odhalilo fascinujúcu evolučnú históriu a viedlo k novému chápaniu mimoriadne bohatého vizuálneho sveta vtákov.
Ako sa vyvinulo farebné videnie?
Pre lepšie pochopenie podstaty objavov sa najskôr oplatí zoznámiť sa s niektorými základnými princípmi farebného videnia. V prvom rade je potrebné opustiť jednu zaužívanú mylnú predstavu.
V skutočnosti, ako nás učili v škole, predmety absorbujú svetlo s určitými vlnovými dĺžkami a zvyšok odrážajú a farby, ktoré vnímame, súvisia s vlnovými dĺžkami odrazeného svetla. Farba však nie je vlastnosťou svetla alebo predmetov, ktoré ho odrážajú, ale vnemom zrodeným v mozgu.
Farebné videnie u stavovcov je spôsobené prítomnosťou čapíkov v sietnici, vrstve nervových buniek, ktoré prenášajú vizuálne signály do mozgu. Každý čapík obsahuje pigment pozostávajúci z druhu opsínového proteínu naviazaného na molekulu látky zvanej sietnica, ktorá je blízko príbuzná vitamínu A. Keď pigment absorbuje svetlo (presnejšie jednotlivé zväzky energie nazývané fotóny), energia, ktorú prijímanie spôsobí, že sietnica zmení svoj tvar, čo spustí kaskádu molekulárnych premien, ktoré aktivujú čapíky a po nich neuróny sietnice, z ktorých jeden typ vysiela impulzy pozdĺž zrakového nervu, čím prenáša informácie o vnímanom svetle do mozgu.
Čím silnejšie je svetlo, tým viac fotónov je absorbovaných vizuálnymi pigmentmi, tým silnejšia je aktivácia každého kužeľa a tým jasnejšie sa javí vnímané svetlo. Informácie pochádzajúce z jedného kužeľa sú však obmedzené: nedokážu mozgu povedať, aká je vlnová dĺžka svetla, ktoré ich spustilo. Vlnové dĺžky svetla rôznych vlnových dĺžok sa absorbujú odlišne a každý vizuálny pigment má špecifické spektrum, ktoré ukazuje, ako sa absorpcia svetla mení s vlnovou dĺžkou. Vizuálny pigment môže rovnako absorbovať svetlo dvoch rôznych vlnových dĺžok, a hoci fotóny svetla budú niesť rôzne energie, kužeľ ich nebude schopný rozlíšiť, pretože oba spôsobujú zmenu tvaru sietnice a tým spúšťajú to isté. molekulárnej kaskády vedúcej k aktivácii. Kužeľ dokáže čítať len absorbované fotóny, nedokáže rozlíšiť jednu vlnovú dĺžku svetla od druhej. Preto môže byť kužeľ aktivovaný rovnako silným svetlom s relatívne slabo absorbovanou vlnovou dĺžkou a slabým svetlom s dobre absorbovanou vlnovou dĺžkou.
Aby mozog videl farby, musí porovnať reakcie niekoľkých tried čapíkov obsahujúcich rôzne vizuálne pigmenty. Viac ako dva typy kužeľov v sietnici umožňuje lepšie rozlíšenie farieb. Opsiny, ktoré odlišujú niektoré čapíky od iných, nám poskytli dobrú príležitosť na štúdium vývoja farebného videnia. Výskumníci môžu určiť evolučné vzťahy opsínov v rôznych triedach a druhoch kužeľov štúdiom sekvencie nukleotidových báz (abeceda DNA) v génoch, ktoré kódujú tieto proteíny. Výsledkom je rodokmeň, ktorý naznačuje, že opsíny sú veľmi staré proteíny, ktoré predchádzajú hlavným skupinám zvierat, ktoré dnes obývajú Zem. Vo vývoji pigmentov kužeľov stavovcov môžeme vysledovať štyri línie, pomenované popisne pre oblasť spektra, na ktorú sú najcitlivejšie: dlhovlnná, stredná, krátkovlnná a ultrafialová.
FAREBNÉ VIDENIE ČLOVEKA
Ľudia a niektoré primáty vidia farby prostredníctvom interakcie troch typov čapíkov v sietnici. Každý typ obsahuje iný pigment, ktorý je citlivý na špecifický rozsah vlnových dĺžok svetla. Najväčšiu citlivosť majú tri typy kužeľov – asi 560, 530 a 424 nm.
Dve tenké vertikálne čiary na grafe označujú rôzne vlnové dĺžky svetla absorbovaného rovnako pigmentom 560. Hoci fotóny zo svetelných lúčov s vlnovou dĺžkou 500 nm (modro-zelené svetlo) nesú viac energie ako fotóny s vlnovou dĺžkou 610 nm (oranžové svetlo), oba spôsobujú rovnakú pigmentovú reakciu, a teda aj rovnaké aktivačné kužele. Jediný kužeľ teda nemôže povedať mozgu vlnovú dĺžku svetla, ktoré absorbuje. Na rozlíšenie jednej vlnovej dĺžky od druhej musí mozog porovnať signály z čapíkov s rôznymi vizuálnymi pigmentmi.
Všetky hlavné skupiny stavovcov majú okrem čapíkov na sietnici aj tyčinky, ktoré obsahujú zrakový pigment rodopsín a poskytujú schopnosť vidieť pri veľmi slabom svetle. Rodopsín je svojou štruktúrou a spektrálnymi absorpčnými charakteristikami podobný kužeľovým pigmentom, ktoré sú najcitlivejšie na vlnové dĺžky v strede vizuálneho spektra. Z takýchto pigmentov sa vyvinul pred stovkami miliónov rokov.
Vtáky majú štyri kužeľové pigmenty s rôznymi spektrálnymi charakteristikami, jeden z každej línie. Cicavce majú zvyčajne len dva takéto pigmenty: jeden z nich je obzvlášť citlivý na fialové svetlo a druhý na svetlo s dlhou vlnovou dĺžkou. Prečo boli zvieratá zbavené? Pravdepodobným faktom je, že v raných štádiách vývoja, v období druhohôr (pred 245 až 65 miliónmi rokov), išlo o malé živočíchy, ktoré viedli utajený nočný spôsob života. Keď si ich oči zvykli vidieť v tme, veľmi citlivé tyčinky sa stali čoraz dôležitejšími a úloha farebného videnia sa znížila. Zvieratá tak stratili dva zo štyroch pigmentov kužeľov, ktoré vlastnili ich predkovia a ktoré sa zachovali u väčšiny plazov a vtákov.
Keď pred 65 miliónmi rokov vyhynuli dinosaury, cicavce dostali nové možnosti špecializácie a ich rozmanitosť sa začala rýchlo zvyšovať. Zástupcovia jednej skupiny, kam patrili predkovia ľudí a iné živé primáty, prešli na denný životný štýl, liezli po stromoch a ovocie sa stalo dôležitou súčasťou ich stravy. Farby kvetov a plodov ich často odlišujú od listov, ale cicavce s pigmentom s jedným kužeľom pre dlhovlnné svetlo by nedokázali rozlíšiť kontrastné farby v zelenej, žltej a červenej časti spektra. Evolúcia však už pripravila nástroj, ktorý pomohol primátom vyrovnať sa s problémom.
Občas sa pri tvorbe vajíčok a spermií počas delenia buniek v dôsledku nerovnakej výmeny chromozómových úsekov objavia gaméty s chromozómami obsahujúcimi ďalšie kópie jedného alebo viacerých génov. Ak sa takéto dodatočné kópie zachovajú v nasledujúcich generáciách, prirodzený výber môže opraviť prospešné mutácie, ktoré v nich vznikajú. Podľa Jeremyho Nathansa ( Jeremy Nathans) a David Hogness ( David Hogness) zo Stanfordskej univerzity sa niečo podobné stalo za posledných 40 miliónov rokov vo vizuálnom systéme predkov primátov. Nerovnomerná výmena DNA v zárodočných bunkách a následná mutácia ďalšej kópie génu kódujúceho pigment citlivý na dlhovlnné svetlo viedli k objaveniu sa druhého pigmentu, ktorého oblasť maximálnej citlivosti bola posunutá. Táto vetva primátov sa teda líši od ostatných cicavcov tým, že nemá dva, ale tri čapíkove pigmenty a trichromatické farebné videnie.
Hoci nová akvizícia výrazne zlepšila vizuálny systém, stále nám nedala to podstatné vnímanie sveta okolo nás. Náš zmysel pre farby nesie stopy korekcie evolučnej chyby, chýba mu ešte jeden pigment pred tetrachromatickým zrakovým systémom vtákov, mnohých plazov a rýb.
Sme geneticky nedostatoční ešte iným spôsobom. Oba naše gény pre pigmenty citlivé na dlhovlnnú časť spektra ležia na X chromozóme. Keďže muži majú iba jeden, mutácia ktoréhokoľvek z týchto génov môže jednotlivcovi sťažiť rozlíšenie červenej a zelenej farby. U žien je menej pravdepodobné, že budú trpieť touto poruchou, pretože ak je gén poškodený na jednom chromozóme X, pigment sa môže stále vyrábať podľa pokynov obsiahnutých v zdravom géne na druhom chromozóme X.
PREHĽAD: EVOLUČNÁ HISTÓRIA
Farebné videnie u stavovcov závisí od buniek v sietnici nazývaných čapíky. Vtáky, jašterice, korytnačky a mnohé ryby majú štyri druhy šišiek, ale väčšina cicavcov má iba dva.
Predkovia cicavcov mali celú sadu čapíkov, ale polovicu stratili počas obdobia svojho vývoja, keď boli prevažne nočné a farebné videnie pre nich nemalo veľký význam.
Predkovia primátov, medzi ktoré patrí aj človek, opäť získali tretí typ čapíkov vďaka mutácii jednej z dvoch existujúcich.
Väčšina cicavcov má však iba dva typy kužeľov, vďaka čomu je ich vnímanie farieb v porovnaní s vizuálnym svetom vtákov dosť obmedzené.
Vtáčia nadvláda
Analýzou DNA moderných živočíšnych druhov boli vedci schopní nahliadnuť späť do času a určiť, ako sa pigmenty kužeľov zmenili počas evolúcie stavovcov. Výsledky ukazujú, že na začiatku svojho vývoja mali štyri typy kužeľov (farebné trojuholníky), z ktorých každý obsahoval iný vizuálny pigment. Cicavce v určitom štádiu vývoja stratili dva zo štyroch typov šišiek, čo bolo pravdepodobne spôsobené ich nočným životným štýlom: pri slabom osvetlení šišky nie sú potrebné. Naopak, vtáky a väčšina plazov si zachovali štyri pigmenty kužeľov s rôznymi absorpčnými spektrami. Po vyhynutí dinosaurov sa diverzita cicavcov začala rapídne zvyšovať a jedna z evolučných línií, ktorá viedla k dnešným primátom – africkým ľudoopom a ľuďom – opäť získala tretí typ kužeľa vďaka duplikácii a následnej mutácii génu. pre jeden zo zostávajúcich pigmentov. Preto máme, na rozdiel od väčšiny cicavcov, tri druhy kužeľov (namiesto dvoch) a trichromatické videnie, ktoré sa, samozrejme, stalo určitým pokrokom, ale nedá sa porovnávať s bohatým vizuálnym svetom vtákov.
Cicavce na začiatku svojho vývoja stratili viac než len pigmenty kužeľov. Každý kužeľ vtáčieho alebo plazieho oka obsahuje farebnú kvapku tuku, ale cicavce nič podobné nemajú. Tieto zhluky, ktoré obsahujú vysoké koncentrácie látok nazývaných karotenoidy, sú usporiadané tak, že svetlo musí prejsť cez ne predtým, ako dopadne na zväzok membrán vo vonkajšom segmente kužeľa, kde sa nachádza zrakový pigment. Kvapky tuku pôsobia ako filtre, neprepúšťajú svetlo s krátkou vlnovou dĺžkou a tým zužujú absorpčné spektrá vizuálnych pigmentov. Tento mechanizmus znižuje stupeň prekrytia medzi zónami spektrálnej citlivosti pigmentov a zvyšuje počet farieb, ktoré môže vták teoreticky rozlíšiť.
DÔLEŽITÁ ÚLOHA KAPOK TUKU V KUŽÍKACH
Kužele vtákov a mnohých ďalších stavovcov si zachovali niekoľko znakov stratených pre cicavce. Najdôležitejším z nich pre farebné videnie je prítomnosť farebných kvapiek tuku. Vtáčie šišky obsahujú červené, žlté, takmer bezfarebné a priehľadné kvapôčky. Na mikrofotografii sietnice kuriatka sú jasne viditeľné žlté a červené škvrny; Niekoľko bezfarebných kvapiek je zakrúžkovaných čiernou farbou. Všetky kvapky, okrem priehľadných, slúžia ako filtre, ktoré neprepúšťajú svetlo s krátkymi vlnovými dĺžkami.
Toto filtrovanie zužuje oblasti spektrálnej citlivosti troch zo štyroch typov kužeľov a posúva ich do časti spektra s dlhšími vlnovými dĺžkami (graf). Odrezaním niektorých vlnových dĺžok, na ktoré čapíky reagujú, tukové kvapôčky umožňujú vtákom rozlíšiť viac farieb. Ozón v hornej atmosfére absorbuje svetlo s vlnovými dĺžkami kratšími ako 300 nm, takže UV videnie vtákov funguje len v oblasti blízkej ultrafialovému žiareniu - medzi 300 a 400 nm.
Testovanie farebného videnia u vtákov
Prítomnosť štyroch typov kužeľov obsahujúcich rôzne vizuálne pigmenty silne naznačuje, že vtáky majú farebné videnie. Takéto vyhlásenie si však vyžaduje jasné preukázanie ich schopností. Okrem toho by sa počas experimentov mali vylúčiť ďalšie parametre (napríklad jas), ktoré by vtáky mohli používať. Hoci výskumníci robili podobné experimenty už predtým, úlohu UV kužeľov začali skúmať až za posledných 20 rokov. Môj bývalý študent Byron K. Butler a ja sme sa rozhodli použiť zhodu farieb, aby sme pochopili, ako štyri typy kužeľov prispievajú k videniu.
Aby sme pochopili, ako sa porovnávajú rôzne odtiene, pozrime sa najprv na naše vlastné farebné videnie. Žlté svetlo aktivuje oba typy kužeľov, ktoré sú citlivé na svetlo s dlhou vlnovou dĺžkou. Okrem toho je možné zvoliť kombináciu červenej a zelenej, ktorá vzruší rovnaké dva typy kužeľov rovnakou mierou a oko uvidí takúto kombináciu ako žlté (rovnako ako čisté žlté svetlo). Inými slovami, dve fyzicky odlišné svetlá môžu mať rovnakú farbu (čo potvrdzuje, že vnímanie farieb pochádza z mozgu). Náš mozog rozlišuje farby v tejto časti spektra porovnaním signálu z dvoch typov čapíkov, ktoré sú citlivé na svetlo s dlhou vlnovou dĺžkou.
Vyzbrojení znalosťami fyzikálnych vlastností štyroch typov šišiek a tukových kvapôčok sme s Butlerom dokázali vypočítať, ktorá kombinácia červenej a zelenej bude mať rovnaký odtieň ako žltá, ktorú sme si vybrali vo vnímaní vtákov. Pretože vizuálne pigmenty ľudí a vtákov nie sú totožné, daný farebný rozsah je odlišný od toho, čo by človek vnímal, keby sme ho požiadali o rovnaké porovnanie. Ak vtáky reagujú na farby, ako predpokladáme, potvrdí to naše merania vlastností vizuálnych pigmentov a tukových kvapôčok a umožní nám pokračovať v našom výskume, aby sme zistili, či a ako sa UV kužele podieľajú na farebnom videní.
Pre naše experimenty sme si vybrali austrálsky andulky (Melopsittacus undulatus). Vycvičili sme vtáky, aby spájali odmenu za jedlo so žltým svetlom. Naše subjekty sedeli na bidielku, z ktorého mohli vidieť pár svetelných podnetov umiestnených meter od nich. Jedna z nich bola jednoducho žltá a druhá bola výsledkom rôznych kombinácií červenej a zelenej. Počas testu vták letel k zdroju svetla, kde očakával, že nájde potravu. Ak smeroval k žltému podnetu, potom sa kŕmidlo s obilím na krátky čas otvorilo a vtáčik mal možnosť si dať ľahké občerstvenie. Iná farba jej nesľubovala žiadnu odmenu. Kombináciu červenej a zelenej sme variovali v nepravidelnom slede a striedali sme umiestnenie oboch podnetov, aby sme zabránili papagájom spájať potravu s pravou alebo ľavou stranou. Tiež sme menili intenzitu svetla vzorového stimulu tak, aby jas nemohol slúžiť ako podnet.
Vyskúšali sme veľa kombinácií červenej a zelenej, ale vtáky si ľahko vybrali žltú vzorku a za odmenu dostali zrná. Ale keď papagáje videli svetlo, ktoré bolo približne 90% červené a 10% zelené (a podľa našich výpočtov by tento podiel mal mať rovnaký odtieň ako žltá), boli zmätení a urobili náhodný výber.
S presvedčením, že môžeme predpovedať, kedy sa farby zhodujú vo vnímaní vtákov, sme sa pokúsili podobne preukázať, že UV kužele prispievajú k tetrachromatickému farebnému videniu. V experimente sme trénovali vtáky na získavanie potravy tam, kde bol fialový stimul, a študovali sme ich schopnosť rozlíšiť túto vlnovú dĺžku od zmesi modrého svetla a svetla rôznych vlnových dĺžok v oblasti blízkej UV. Zistili sme, že okrídlení účastníci jasne rozlíšili prirodzené fialové svetlo od väčšiny napodobenín. Ich výber však klesol na náhodné úrovne pri zmiešaní 92 % modrej a 8 % UV – práve ten podiel, ktorý by podľa našich výpočtov mal urobiť farebnú schému na nerozoznanie od fialovej. Tento výsledok znamená, že svetlo v oblasti UV vnímajú vtáky ako nezávislú farbu a že UV kužele prispievajú k tetrachromatickému videniu.
Za ľudským vnímaním
Naše experimenty ukázali, že vtáky používajú na farebné videnie všetky štyri typy kužeľov. Pre ľudí je však prakticky nemožné pochopiť, ako vnímajú farby. Vtáky nielenže vidia v blízkom ultrafialovom svetle, ale dokážu rozlíšiť aj farby, ktoré si ani nevieme predstaviť. Analogicky, naše trichromatické videnie je trojuholník, ale ich tetrachromatické videnie vyžaduje ďalší rozmer a tvorí štvorsten alebo trojstrannú pyramídu. Priestor nad základňou štvorstenu obsahuje všetku rozmanitosť farieb, ktoré presahujú hranice ľudského vnímania.
Ako môžu okrídlené tvory ťažiť z takého množstva farebných informácií? U mnohých druhov sú samce sfarbené oveľa jasnejšie ako samice, a keď sa zistilo, že vtáky vnímajú UV svetlo, odborníci začali skúmať vplyv pre ľudí neviditeľných ultrafialových farieb na výber sexuálnych partnerov u vtákov. V sérii experimentov Muir Eaton ( Muir Eaton) z University of Minnesota študovali 139 druhov vtákov, u ktorých podľa ľudí vyzerajú obe pohlavia rovnako. Na základe meraní vlnovej dĺžky svetla odrazeného od peria dospel k záveru, že vo viac ako 90 % prípadov vidí vtáčie oko rozdiel medzi samcami a samicami, čo si ornitológovia predtým neuvedomovali.
Toto video jasne ilustruje, ako vyzerajú andulky v ultrafialovej farbe. Môžeme si len domýšľať, ako sa vidia samotné papagáje, ale jedným z dôsledkov prítomnosti videnia v ultrafialovom spektre u anduliek je väčšia reprodukčná úspešnosť u vtákov prirodzenej zelenej farby, ak majú na výber samice papagájov, uprednostňujú samce s väčšou rozlohou peria odrážajúceho UV spektrum.
Predstavujeme ultrafialový svet
Napriek tomu, že nikto nevie, ako vyzerá okolitá realita pre vtáky, fotografie kvetov thunbergie nám umožňujú aspoň vzdialene si predstaviť, ako veľmi by UV svetlo mohlo zmeniť svet, ktorý vidíme. Pre nás je v strede kvetu malý čierny kruh (vľavo). Kamera vybavená len na snímanie v UV svetle však „vidí“ úplne iný obraz, vrátane oveľa širšieho tmavého bodu v strede (vpravo)
Franziska Hausmannová ( Franziska Hausmannová) študoval samcov 108 austrálskych druhov vtákov a zistil, že farby s UV zložkou sa najčastejšie nachádzajú v dekoratívnom operení, ktoré sa používa na dvorenie. Zaujímavé údaje získali vedecké skupiny z Anglicka, Švédska a Francúzska pri štúdiu modrých sýkoriek ( Parus caeruleus), euroázijskí príbuzní severoamerických čakanov a škorcov obyčajných ( Sturnus vulgaris). Ukázalo sa, že samice uprednostňujú tých pánov, ktorých perie odráža viac UV lúčov. Faktom je, že odraz UV svetla závisí od submikroskopickej štruktúry peria, a preto môže slúžiť ako užitočný indikátor zdravotného stavu. Amber Keyser z University of Georgia a Jeffrey Heal z Auburn University zistili, že tí samci modrých guiraki alebo modrých veľkých zobcov, Guiraca caerulea), ktoré majú operenie sýtejšej, svetlejšej modrej farby posunuté do UV oblasti, sú väčšie, ovládajú väčšie územia bohaté na korisť a kŕmia svoje potomstvo častejšie ako iné jedince.
Video zobrazujúce perie caique a sovy v ultrafialovom spektre.
Prítomnosť UV receptorov môže poskytnúť zvieraťu výhodu pri získavaní potravy. Dietrich Burkhardt z Univerzity v Regensburgu v Nemecku si všimol, že voskové povrchy mnohých druhov ovocia a bobúľ odrážajú UV lúče, vďaka čomu sú viditeľnejšie. Zistil, že poštolky sú schopné vidieť cesty hrabošov. Tieto malé hlodavce vytvárajú pachové stopy označené močom a exkrementmi, ktoré odrážajú ultrafialové svetlo a sú viditeľné pre UV receptory poštolky, najmä na jar, keď stopy nie sú skryté vegetáciou.
Ľudia, ktorí nepoznajú takéto zaujímavé objavy, sa ma často pýtajú: „Čo dáva vtákom ultrafialové videnie? Považujú túto vlastnosť za akúsi zvláštnosť prírody, bez ktorej by každý vták, ktorý rešpektuje seba, mohol žiť celkom šťastne. Sme v pasci našich vlastných pocitov a keďže chápeme dôležitosť vízie a bojíme sa, že ju stratíme, stále si nevieme predstaviť obraz viditeľného sveta, ktorý by bol malebnejší ako ten náš. Je pokorné uvedomiť si, že evolučná dokonalosť je klamlivá a nepolapiteľná a že svet nie je celkom taký, ako si ho predstavujeme, keď sa naň pozeráme optikou ľudskej sebadôležitosti.
VIRTUÁLNY POHĽAD DO VIZUÁLNEHO SVETA VTÁKOV
Priestor ľudského farebného videnia možno znázorniť ako trojuholník. Farby spektra, ktoré vidíme, sa nachádzajú pozdĺž hrubej čiernej krivky vo vnútri a celá škála ďalších odtieňov získaných zmiešaním sa nachádza pod touto čiarou. Aby sme mohli reprezentovať farebné videnie vtáka, musíme pridať ďalší rozmer a výsledkom je trojrozmerné telo, štvorsten. Všetky farby, ktoré neaktivujú UV receptory, ležia na jeho základni. Keďže však tukové kvapôčky v šiškách zvyšujú počet farieb, ktoré vtáky dokážu rozlíšiť, spektrum, ktoré vnímajú, netvorí obrazec pripomínajúci žraločiu plutvu, ale nachádza sa pozdĺž samotných okrajov trojuholníkovej základne. Farby, na vnímaní ktorých sa podieľajú UV receptory, vypĺňajú priestor nad podkladom. Napríklad červené, zelené a modré perie strnádky maľovanej (Passerina ciris) odráža okrem farieb, ktoré vidíme, aj rôzne množstvá ultrafialového svetla.
Aby sme si graficky predstavili, aké farby vidí kardinálka, keď sa pozerá na svojho partnera, musíme vyjsť z roviny trojuholníka do objemu štvorstenu. Farby odrážajúce sa od malých plôch peria predstavujú zhluky bodiek: jasne červená na hrudi a krku, tmavšia červená na chvoste, zelená na chrbte a modrá na hlave. (Samozrejme nemôžeme zobraziť farby, ktoré vták vidí, pretože žiadny človek ich nedokáže vnímať.) Čím viac UV má farba, tým vyššie sú body umiestnené nad základňou. Bodky v každom zhluku tvoria oblak, pretože vlnová dĺžka odrazeného svetla sa mení v rámci tej istej oblasti a my ľudia to môžeme tiež vidieť, keď sa pozrieme na červené oblasti na hrudi a hrdle.
Dôkaz UV videnia u vtákov
Vidia vtáky ultrafialové žiarenie ako nezávislú farbu? Autor vo svojom experimente dokázal pravdivosť tohto tvrdenia. Výskumníci vycvičili andulky, aby rozlíšili fialové svetlo od kombinácie modrého a UV svetla. Keď kombinácia obsahovala len asi 8% UV, vtáky ju už nedokázali rozlíšiť od kontrolnej čistej farby a často robili chyby. Ich výber klesol na náhodnú úroveň v bode (šípka), v ktorom sa mali farby zhodovať podľa výpočtov autora na základe meraní charakteristík vizuálnych pigmentov a tukových kvapôčok v čapiciach vtáčích očí.
Timothy H. Goldsmith je profesorom molekulárnej a bunkovej biológie na Yale University a členom Americkej akadémie umení a vied. 50 rokov študoval videnie kôrovcov, hmyzu a vtákov. Zaujíma sa tiež o vývoj ľudskej mysle a správania. Autor knihy Biológia, evolúcia a ľudská povaha.
DOPLNKOVÁ LITERATÚRA
1. Vizuálna ekológia vtáčích fotoreceptorov. N.S. Hart in Progress in Retinal and Eye Research, Vol. 20, č. 5, strany 675-703; september 2001.
2. Ultrafialové signály u vtákov sú špeciálne. Franziska Hausmann, Kathryn E. Arnold, N. Justin Marshall a Ian P. F. Owens v Proceedings of the Royal Society B, Vol. 270, č. 1510, strany 61–67; 7. januára 2003.
3. Farebné videnie andulky (Melop-sittacus undulatus): Zhoda odtieňov, tetrachromatia a diskriminácia intenzity. Timothy H. Goldsmith a Byron K. Butler v Journal of Comparative Physiology A, Vol. 191, č. 10, strany 933-951; október 2005.
Pomocník poľovníkov sokola sťahovavého
Najostrejšie oči na svete majú predstavitelia živočíšneho sveta, dravé vtáky. Sú to tí, ktorí sú schopní vidieť z veľkej výšky a súčasne sledovať, čo sa deje vpredu a zboku. Najostražitejším dravcom je podľa odborníkov sokol sťahovavý. Je schopný spozorovať zver z výšky až 8 kilometrov. Nie nadarmo si poľovníci v dávnych dobách brali ako pomocníkov vtáky z čeľade sokolov.
Skutočný sokol
Sokol sťahovavý (Falco peregrinus) alebo „pravý sokol“ je veľký predstaviteľ čeľade sokolovitých, rozšírený na všetkých kontinentoch okrem Antarktídy. Živí sa prevažne drobnou a stredne veľkou pernatou zverou, nepohrdne však ani drobnými cicavcami a hmyzom. Sokol sťahovavý často loví vo dvojiciach a po jednom sa ponára za korisťou. Zaujímavosťou je, že sokol sťahovavý je nielen najbdelejší, ale aj najrýchlejšie sa potápajúci vták na svete. Pri útoku môže jeho rýchlosť dosiahnuť 90 m/s (vyše 320 km/h).
Príčina akútneho videnia
Dôvodom akútneho videnia sokola je špeciálna štruktúra očných bulbov. Šošovka dravého vtáka je obklopená špeciálnym prstencom z kostnej platničky, ktorý mu umožňuje rýchlo zaostriť videnie na predmety umiestnené vo veľkej vzdialenosti. Špeciálne očné svaly stláčajú krúžok a podľa toho menia zakrivenie šošovky. To umožňuje sokolovi okamžite sa sústrediť na zver hlboko pod ním. Okrem toho sú v očiach dravých vtákov dve „žlté škvrny“, ktoré sú zodpovedné za zrakovú ostrosť. Mimochodom, človek má len jeden taký spot. Druhá žltá škvrna môže zväčšiť objekt, na ktorý sa vták pozerá, a vytvoriť tak binokulárny efekt.
Keďže sokol sťahovavý je schopný vyvinúť obrovskú rýchlosť a padnúť ako kameň na svoju korisť, je mimoriadne dôležité, aby ho ani na chvíľu nestratil z dohľadu. Schopnosť ostražitého videnia na rôzne vzdialenosti, a teda rýchlej reakcie na pohyby zveri a prispôsobenie jej letu, je hlavnou podmienkou prežitia dravca.
Elena Ozerová, Samogo.Net
Zrak je najrozvinutejší zmyslový orgán u vtákov. Oko je guľovitý útvar pokrytý mnohými membránami.
Z vonkajšej strany dovnútra (okrem prednej časti oka) sú umiestnené tieto membrány: skléra, cievnatka, pigment a sietnica. Vpredu pokračuje skléra s priehľadnou rohovkou a cievna skléra pokračuje ciliárnym telesom a dúhovkou. Pod vplyvom kontrakcie svalov dúhovky sa diera v nej - žiak - mení vo veľkosti. Priamo za dúhovkou leží šošovka a medzi ňou a rohovkou je malá, tekutinou naplnená predná komora oka. Za dúhovkou a šošovkou je optický pohár naplnený želatínovým sklovcom.
Najvýraznejším rozdielom medzi okom vtákov a okom cicavcov je absencia krvných ciev sietnice; ale namiesto toho sa vo vtáčom oku nachádza špeciálna cievna štruktúra, ktorá vyčnieva do sklovca - hrebeň. Ďalším rozdielom je prítomnosť dvoch alebo dokonca troch foveí v sietnici vtákov - oblastí akútnejšieho videnia. Tieto oblasti sú vyvinuté najmä u dravých vtákov. Svaly ciliárneho tela a dúhovky sú pruhované a u cicavcov sú hladké. Skléra u vtákov a plazov je vo svojej prednej časti vystužená kostnými platničkami. Väčšina z týchto rozdielov predstavuje prispôsobenie zraku počas letu a priamo alebo nepriamo spôsobuje ostrejšie videnie vtákov v porovnaní s cicavcami. Z tohto dôvodu sa vtáky nazývajú Augentiere. Vzhľadom na to, že u vtákov je každé oko spojené len s jednou stranou mozgu (úplné znecitlivenie nervov), zrakové vnemy každého oka sú nezávislé a binokulárne videnie u vtákov je menej dôležité ako monokulárne videnie.
Vývoj očí sa vyskytuje v tme; oko je akoby chránené pred predčasnou aktiváciou funkcie. Optické vezikuly, ktoré vznikli ako výbežky diencefala, sa do 40-45 hodín premenia na skutočné vezikuly so zúžením na základni. inkubácia. Od 50-55 hodín. Vo vývoji oka je výrazný pokrok. Očné vezikuly sa začnú vydúvať a vytvárajú misku s dvojitou stenou a dutá stopka, ktorá ich spája s mozgom, sa čoraz viac zužuje. Vnútorná vrstva očnice (pôvodne vonkajšia stena očného vezikula) - rudiment sietnice sa stáva hrubším ako vonkajší, čo je rudiment pigmentovej vrstvy, dúhovky a riasnatého telesa. Očnica má otvor, ktorý smeruje von a nadol. Vonkajšia časť sa stáva zrenicou a spodná časť, ktorá sa následne uzatvára, sa nazýva choroidálna alebo zárodočná trhlina. Jeho uzavretie úzko súvisí s vývojom hrebeňa.
Šošovka vzniká oddelene od očnej vezikuly ako zhrubnutie povrchovej ektodermy u 40-hodinového kurčiatka. Toto zhrubnutie potom invaginuje a v 62-74 hodinách embryí sa vezikula šošovky oddelí od povrchovej ektodermy. Steny vezikuly šošovky zhrubnú a jej dutina zmizne. Bunky šošovky sa prestávajú deliť, predlžujú, jadrá v nich miznú a stávajú sa vláknitými. Šošovka vyliahnutého kuriatka obsahuje viac ako 500 vrstiev vlákien a proces ich tvorby pokračuje aj po vyliahnutí. Test precipitínu ukázal prítomnosť proteínov dospelých šošoviek vo vezikule šošovky 60-hodinového embrya. V dôsledku toho chemická diferenciácia šošovky predchádza morfologickej diferenciácii. Puzdro šošovky (vrecko) je zrejme produktom činnosti jej buniek. K nemu sú pripojené Zinnove väzy, ktoré vychádzajú z ciliárneho tela. U 4-dňového embrya sa horné okraje očnice zbiehajú po stranách šošovky.
Hlavnou časťou oka, ktorá vníma vizuálne obrazy, je sietnica, ktorá sa nachádza medzi pigmentovým epitelom a sklovcom. Sietnica pozostáva z 5 vrstiev: gangliová, vnútorná sietnicová, vnútorná jadrová, vonkajšia retikulárna a vonkajšia jadrová. Svetlo prechádzajúce cez rohovku, zrenicu, šošovku, sklovec a sietnicu sa odráža od pigmentovej vrstvy. Smerujú k nemu procesy zrakových buniek (ich jadrá sa nachádzajú vo vonkajšej jadrovej vrstve), ktoré vnímajú svetlo: tyčinky (čiernobiele) a čapíky (farebný obraz). U denných vtákov prevládajú v sietnici čapíky, zatiaľ čo u nočných vtákov prevažujú tyčinky. Podráždenie spôsobené svetlom sa prenáša cez axóny zrakových buniek do synapsií dendritov bipolárnych neurónov (ktorých jadrá sú umiestnené vo vnútornej jadrovej vrstve) a jeden bipolárny neurón spája až 30 zrakových buniek. Axóny bipolárov tvoria synapsie s dendritmi gangliových buniek, ktorých axóny rastú pozdĺž ryhy v stene očnej stopky smerom k mozgu a tvoria zrakový nerv.
Fovea sietnice (oblasť akútneho videnia) sa objavuje v strede malej zhrubnutej oblasti, čo sa zdá byť výsledkom lepšieho zásobovania krvou v dôsledku skorého zhrubnutia cievovky v tejto oblasti. Jama vzniká ako výsledok radiálnej migrácie buniek zo stredu platformy. V oblasti fossa je najväčšia koncentrácia kužeľov a tyčiniek. U vtákov, ktoré sa liahnu so zavretými očami, sa zhrubnutá plošina a jamka v nej začnú vyvíjať až v momente vyliahnutia a najrýchlejšia diferenciácia jamy nastáva po otvorení očí. Sietnica vtákov je oveľa hrubšia ako sietnica iných zvierat, jej prvky sú prehľadnejšie organizované a rôzne citlivé vrstvy sú ostrejšie ohraničené. Rôzne druhy vtákov majú rozdiely v štruktúre sietnice - hlavne rozdielny pomer tyčiniek a čapíkov a poloha a hĺbka jamiek, oblastí akútneho videnia. V histologickom vývoji sietnice kuracích embryí možno rozlíšiť tri obdobia:
1) reprodukcia buniek od 2. do 8. dňa; 2) bunkové preskupenie z 8. na 10.; 3) konečná diferenciácia po 10. dni inkubácie. Neuroblasty a nervové vlákna sú prítomné v sietnici do konca 3. dňa. Tyčinky a šišky sa začínajú rozlišovať na 10.-12. deň. Na konci inkubácie dosahujú tyčinky a čapíky v sietnici embrya kurčiat vývojové štádium, ktoré sa pozoruje u vrabca domového len niekoľko dní po vyliahnutí. Howardovsky a Kharkevich ukázali, že v 10-dňovom kurčatom embryu majú budúce zrakové bunky cylindrický tvar a sú pevne pripojené k pigmentovému epitelu, ktorý zrejme zohráva veľkú úlohu pri zásobovaní fotoreceptorových buniek vitamínom A z pigmentového epitelu. Vitamín A je nevyhnutný pre stavbu molekúl zrakového pigmentu – rodopsínu – a tých membránových štruktúr, v ktorých je lokalizovaný. V 18.-19. deň inkubácie sa štruktúra receptorovej bunky stáva komplikovanejšou v dôsledku zahrnutia rodopsínu.
Uveďme niekoľko prác o histochémii vývoja sietnice kuracieho embrya. Obsah aktivity acetylcholínu a cholínesterázy v sietnici sa zvyšuje rovnomerne od 8. do 19. dňa vývoja kuracieho embrya a potom sa prudko zvyšuje. Aktivita alkalickej fosfatázy sa tiež náhle zvýši medzi 17. a 19. dňom. Nervové elementy sietnice zrejme dozrievajú do 19. dňa a sú schopné viesť impulzy, keďže v tomto čase sa môže prvýkrát spustiť zužovací reflex zrenice. Vinnikovovi spolupracovníci ukázali, že: 1) vitamín A sa podieľa na regulácii uvoľňovania iónov vo svetle a v tme a určuje stav všeobecnej excitácie receptora; 2) v sietnici je aktivita sukcinoxidázy a cytochrómoxidázy, čo zjavne naznačuje transport elektrónov a regeneráciu ATP; 3) aktivita oxidačných enzýmov vo fotoreceptorových mitochondriách sa spravidla zvyšuje vo svetle a znižuje sa v tme; Pri osvetlení tyčinkové mitochondrie napučiavajú, ale kužeľové mitochondrie sa nemenia.
Očný hrebeň sa medzi rôznymi druhmi vtákov veľmi líši veľkosťou a tvarom. Ide o tenkú, tmavo pigmentovanú platničku, ktorá sa skladá ako vejár a vyčnieva do sklovca z ventrálneho povrchu oka. Hrebeň môže mať 5 až 30 záhybov a môže byť krátky alebo dlhý, siahajúci až k šošovke. Pozostáva hlavne z vaskulatúry podporovanej pigmentovaným spojivovým tkanivom (gliovými bunkami). Na 6. deň vývoja embrya kurčaťa hrebeň vyčnieva do sklovca vo forme nízkeho hrebeňa pozdĺž línie fúzie stien choroidálnej štrbiny. Pigment sa v ňom objaví po 8 dňoch a záhyby sa začnú vytvárať na 9.-10. deň inkubácie. U dospelých vtákov je hrebeň úplne preniknutý kapilárami a na jeho základni sú tepny a žily. Je možné, že hrebeň okrem toho, že zásobuje sietnicu živinami, chráni ju aj pred silným svetlom. Okrem toho Dementievova recenzia naznačuje, že hrebeň hrá úlohu vo výžive sklovca a možno slúži na zahrievanie oka a zvýšenie zrakovej ostrosti.
Dopredu smerujúce okraje očnice tvoria dúhovku do 8. – 9. dňa a svalové vlákna sa v nej začínajú objavovať od 7. dňa. Svaly dúhovky: zvieracie (na stiahnutie zrenice) a radiálne (na jej rozšírenie) sú pruhované, čo spôsobuje dobrovoľné stiahnutie zrenice (obzvlášť zrejmé u dravcov). Sfinkterový sval sa objaví na 8. – 9. deň a radiálny sval na 13. – 19. deň. Farbu dúhovky spôsobujú pigmentové bunky, pigmentové telieska a farebné tukové kvapôčky.
Záhyby ciliárneho telieska (od 85 do 150 u dospelých jedincov rôznych druhov vtákov), umiestnené v strede dúhovky, sa radiálne rozchádzajú od šošovky pozdĺž meridiánov oka. Ciliárne výbežky (stredné konce záhybov) presahujú hranicu dúhovky a väzy (Zinnove), ktoré vychádzajú z drážok medzi nimi, sú pripevnené k vaku na šošovky. Prvé ciliárne výbežky sa objavujú na 6. – 9. deň vývoja kuracieho embrya a spočiatku pozostávajú z mezenchýmových výrastkov smerujúcich k šošovke. Embryo kurčiat vo veku 16-17 dní ich má už okolo 90. ciliárne teliesko vylučuje tekutinu v prednej komore oka, vďaka čomu sa šošovka a rohovka difúzne vyživujú a reguluje sa vnútroočný tlak.
Embryonálny ciliárny sval sa objavuje na 8. deň vo forme zväzku myoblastov; jeho priečne ochlpenie je prvýkrát viditeľné v 11-dňovom embryu. Kontrakcia ciliárneho svalu, pôsobiaca na skléru, znižuje rovníkový priemer očnej gule, zvyšuje vnútroočný tlak a posúva šošovku a prednú časť oka dopredu pre videnie na blízko. Ďalšou teóriou je, že na rohovku pôsobí ciliárny sval, ktorý nepriamo mení napätie hrebeňového väzu a mení tvar šošovky. Dementyev verí, že akomodácia oka u vtákov nastáva všetkými tromi spôsobmi: zmenou tvaru šošovky, tvaru rohovky a vzdialenosti medzi rohovkou a šošovkou.
Epitel rohovky (spojivka) pochádza z ektodermy, ale spodná časť rohovky pochádza z mezenchýmu. Rohovka plní dve funkcie: hrubé zaostrenie oka a ochranné okuliare. Časť oka kuracieho embrya, kde sa na 4. deň vývoja vytvorí sklovec, pozostáva z vláknitej sieťoviny neurčitej štruktúry.
Cievnatka a skléra vznikajú z mezenchýmu, ktorý počas embryonálneho vývoja obaľuje očnicu a podieľa sa aj na tvorbe riasnatého telieska a rohovky. Cievnatka poskytuje oku výživu. Skorý vývoj cievovky spočíva v kondenzácii mezenchýmu v kontakte s vonkajšou vrstvou očného pohárika, čo je badateľné už u 5-dňového embrya. Ďalej - na 13-14 deň - sa veľkosť kapilárnej siete cievovky zväčšuje a potom sa mimo nej objaví vrstva väčších ciev; pigmentácia tkaniva začína 8. deň. Vnútorný povrch cievovky má takzvané „zrkadlo“ (tapetum lucidum), ktoré odráža svetlo a svojim odrazom dráždi sietnicu, čo jej umožňuje zachytiť vizuálne dojmy pri slabom osvetlení. Vývoj skléry začína súčasne s cievovkou a na 9. deň sa v nej už dajú rozlíšiť skoré bielkovinové kosti.
Na 7. deň vývoja embrya kurčaťa sa pred očnou guľou vytvorí ochranný kruhový záhyb s otvorom v strede, ktorý sa neskôr zmení na dolné a horné viečko. V jeho vnútri sa súčasne vytvára polkruhový záhyb na strane zobáka - mliečna membrána alebo tretie viečko. U embrya kuriatka sú viečka zatvorené do 18. dňa inkubácie a u niektorých kurčiat (pasiery, ďatle, kukučky atď.) sa očné viečka otvárajú až niekoľko dní po vyliahnutí.
Zdá sa nám, že zvieratá vidia svet veľmi podobne ako my. V skutočnosti je ich vnímanie veľmi odlišné od ľudského. Aj u vtákov – teplokrvných suchozemských stavovcov, ako sme my – fungujú zmysly inak ako u ľudí.
Vízia hrá dôležitú úlohu v živote vtákov. Niekto, kto vie lietať, potrebuje navigovať let, včas si všimnúť potravu, často na veľkú vzdialenosť, alebo dravca (ktorý možno tiež vie lietať a rýchlo sa približuje). Ako sa teda vtáčie videnie líši od ľudského?
Na začiatok si všimneme, že vtáky majú veľmi veľké oči. Takže u pštrosa je ich axiálna dĺžka dvakrát väčšia ako dĺžka ľudského oka - 50 mm, takmer ako tenisové loptičky! U bylinožravých vtákov tvoria oči 0,2 – 0,6 % telesnej hmotnosti a u dravých vtákov, sov a iných vtákov, ktoré hľadia na korisť z diaľky, môže byť hmotnosť očí dvakrát až trikrát väčšia ako hmotnosť. mozgu a dosahuje 3–4 % telesnej hmotnosti u sov – až 5 %. Pre porovnanie: u dospelého človeka je hmotnosť očí približne 0,02 % hmotnosti tela alebo 1 % hmotnosti hlavy. A napríklad u škorca je 15% hmotnosti hlavy v očiach, u sov - až tretina.
Zraková ostrosť u vtákov je oveľa vyššia ako u ľudí – 4–5 krát, u niektorých druhov pravdepodobne až 8. Supy, ktoré sa živia zdochlinami, vidia mŕtvolu kopytníka 3–4 km od seba. Orly si všimnú korisť zo vzdialenosti asi 3 km, veľké druhy sokolov - zo vzdialenosti až 1 km. A sokol rároh, lietajúci v nadmorskej výške 10–40 m, vidí v tráve nielen myši, ale aj hmyz.
Aké štrukturálne vlastnosti očí poskytujú takú zrakovú ostrosť? Jedným z faktorov je veľkosť: väčšie oči umožňujú zachytiť väčšie obrázky na sietnici. Okrem toho má sietnica vtáka vysokú hustotu fotoreceptorov. Ľudia v pásme maximálnej hustoty majú 150 000 – 240 000 fotoreceptorov na mm2, vrabec poľný 400 000 a syseľ obyčajný až milión. Okrem toho je dobré rozlíšenie obrazu určené pomerom počtu nervových ganglií k receptorom. (Ak je k jednému gangliu pripojených viacero receptorov, rozlíšenie sa zníži.) U vtákov je tento pomer oveľa vyšší ako u ľudí. Napríklad v trasochvosta bielom je asi 100 000 gangliových buniek na každých 120 000 fotoreceptorov.
Rovnako ako u cicavcov, aj sietnice vtákov majú oblasť nazývanú fovea, priehlbinu v strede makuly. Vo fovee je vďaka vysokej hustote receptorov najvyššia zraková ostrosť. Je ale zaujímavé, že 54 % druhov vtákov – dravce, rybáriky, kolibríky, lastovičky atď. – má inú oblasť s najvyššou zrakovou ostrosťou na zlepšenie bočného videnia. Pre rorýsy je ťažšie získať potravu ako pre lastovičky, a to aj preto, že majú len jednu oblasť akútneho videnia: rorýsy vidia len dopredu a ich metódy chytania hmyzu počas letu sú menej rozmanité.
Oči väčšiny vtákov sú umiestnené dosť ďaleko od seba. Zorné pole každého oka je 150–170°, ale prekrytie polí oboch očí (pole binokulárneho videnia) je u mnohých vtákov len 20–30°. Ale lietajúci vták vidí, čo sa deje pred ním, zo strán, zozadu a dokonca aj zospodu (obr. 1). Napríklad veľké a vypúlené oči americkej sluky lesnej Scolopax minor Sú umiestnené vysoko na úzkej hlave a ich zorné pole dosahuje 360° v horizontálnej rovine a 180° vo vertikále. Sluka lesná má pole binokulárneho videnia nielen spredu, ale aj zozadu! Veľmi užitočná vlastnosť: kŕmiaci sa sluka strká zobák do mäkkej zeme, hľadá dážďovky, hmyz, ich larvy a inú vhodnú potravu a zároveň vidí, čo sa deje okolo. Veľké oči nočných kiahní sú mierne posunuté dozadu, ich zorné pole je tiež asi 360°. Široké zorné pole je charakteristické pre holuby, kačice a mnohé iné vtáky.
A u volaviek a bučiakov je pole binokulárneho videnia posunuté smerom nadol, pod zobákom: v horizontálnej rovine je úzke, ale vertikálne rozšírené až o 170°. Takýto vták, keď drží zobák vodorovne, vidí svoje vlastné labky binokulárnym videním. A dokonca aj zdvihnutím zobáka nahor (ako to robí hryzák, keď čaká na korisť v tŕstí a maskuje sa zvislými pruhmi na perách), dokáže sa pozrieť dole, všímať si drobné živočíchy plávajúce vo vode a chytať ich presnými hodmi. Koniec koncov, binokulárne videnie vám umožňuje určiť vzdialenosť k objektom.
Pre mnohé vtáky je dôležitejšie mať nie veľké zorné pole, ale skôr dobré binokulárne videnie oboma očami naraz. Ide predovšetkým o dravé vtáky a sovy, pretože potrebujú odhadnúť vzdialenosť od svojej koristi. Ich oči sú blízko seba a priesečník ich zorných polí je dosť široký. V tomto prípade je úzke celkové zorné pole kompenzované pohyblivosťou krku. Zo všetkých druhov vtákov majú sovy najlepšie vyvinuté binokulárne videnie a dokážu otočiť hlavu o 270°.
Na zaostrenie očí na objekt počas rýchleho pohybu (buď jeho vlastného, objektu alebo celkového) je potrebná dobrá akomodácia šošovky, to znamená schopnosť rýchlo a výrazne meniť jej zakrivenie. Oči vtákov sú vybavené špeciálnym svalom, ktorý mení tvar šošovky efektívnejšie ako u cicavcov. Táto schopnosť je vyvinutá najmä u vtákov, ktoré lovia korisť pod vodou – kormorány a rybáriky. Kormorány majú akomodačnú kapacitu 40 – 50 dioptrií a ľudia 14 – 15 dioptrií, hoci niektoré druhy, ako sú kurčatá a holuby, majú len 8 – 12 dioptrií. Potápavým vtákom pomáha vidieť pod vodou aj priehľadné tretie viečko, ktoré zakrýva oko – akési okuliare na potápanie.
Každý si už asi všimol, aké pestrofarebné sú mnohé vtáky. Niektoré druhy - červenice, linnety, červienky - sú vo všeobecnosti slabo sfarbené, ale majú oblasti svetlého peria. Iným sa v období párenia vyvinú pestrofarebné časti tela, napríklad samce fregaty nafúknu červený hrdelný vak a papuchalkovia majú jasne oranžový zobák. Aj zo sfarbenia vtákov je teda zrejmé, že majú dobre vyvinuté farebné videnie, na rozdiel od väčšiny cicavcov, medzi ktorými také elegantné tvory nie sú. Spomedzi cicavcov sú v rozlišovaní farieb najlepšie primáty, ale vtáky sú dokonca pred nimi, vrátane ľudí. Je to spôsobené niektorými štrukturálnymi vlastnosťami očí.
V sietnici cicavcov a vtákov sú dva hlavné typy fotoreceptorov – tyčinky a čapíky. Tyčinky poskytujú nočné videnie, dominujú očiam sov. Kužele sú zodpovedné za denné videnie a rozlišovanie farieb. Primáty majú tri typy (vnímajú červenú, zelenú a modrú farbu, ktorú poznajú všetci očníci a korektori farieb), zatiaľ čo iné cicavce majú len dva. Vtáky majú štyri typy kužeľov s rôznymi vizuálnymi pigmentmi - červený, zelený, modrý a fialový/ultrafialový. A čím viac odrôd šišiek, tým viac odtieňov dokáže oko rozlíšiť (obr. 2).
Na rozdiel od cicavcov, každý kužeľ vtákov obsahuje ďalšiu kvapku farebného oleja. Tieto kvapky zohrávajú úlohu filtrov – odrezávajú časť spektra vnímaného špecifickým kužeľom, čím znižujú prekrývanie reakcií medzi kužeľmi obsahujúcimi rôzne pigmenty a zvyšujú počet farieb, ktoré vtáky dokážu rozlíšiť. V kužeľoch bolo identifikovaných šesť druhov olejových kvapiek; Päť z nich sú zmesi karotenoidov, ktoré absorbujú vlny rôznej dĺžky a intenzity a šiestemu typu chýbajú pigmenty. Presné zloženie a farba kvapiek sa líši od druhu k druhu, možno dolaďuje zrak tak, aby čo najlepšie vyhovoval jeho prostrediu a správaniu sa pri kŕmení.
Štvrtý typ kužeľov umožňuje mnohým vtákom rozlíšiť ultrafialovú farbu, neviditeľnú pre ľudí. Zoznam druhov, u ktorých bola táto schopnosť experimentálne dokázaná, sa za posledných 35 rokov výrazne rozrástol. Ide napríklad o raticovú zver, brodivú zver, čajku, auky, trogony, papagáje a spevavce. Experimenty ukázali, že oblasti peria vtákov počas dvorenia majú často ultrafialové sfarbenie. Pre ľudské oko asi 60 % druhov vtákov nie je pohlavne dimorfných, čo znamená, že samce a samice sú nerozoznateľné vzhľadom, ale samotné vtáky si to nemusia myslieť. Samozrejme, nie je možné ukázať ľuďom, ako sa vtáky navzájom vidia, ale zhruba si to viete predstaviť z fotografií, kde sú ultrafialové oblasti zafarbené konvenčnou farbou (obr. 3).
Schopnosť vidieť ultrafialovú farbu pomáha vtákom nájsť potravu. Ukázalo sa, že ovocie a bobule odrážajú ultrafialové lúče, vďaka čomu sú pre mnohé vtáky viditeľnejšie. A poštolky môžu vidieť cesty hrabošov: sú označené močom a exkrementmi, ktoré odrážajú ultrafialové žiarenie, a tým sa stávajú pre dravce viditeľné.
Hoci však vtáky majú spomedzi suchozemských stavovcov najlepšie vnímanie farieb, za súmraku ho strácajú. Na rozlíšenie farieb potrebujú vtáky 5–20-krát viac svetla ako ľudia.
To však nie je všetko. Vtáky majú iné schopnosti, ktoré nemáme k dispozícii. Vidia teda rýchle pohyby oveľa lepšie ako ľudia. Blikanie pri rýchlosti väčšej ako 50 Hz nezaznamenáme (napríklad žiara žiarivky sa nám zdá súvislá). Dočasné O Vizuálne rozlíšenie u vtákov je oveľa vyššie: môžu si všimnúť viac ako 100 zmien za sekundu, napríklad u muchárik strakatých – 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 uľahčuje malým vtákom lov hmyzu, no možno je život v zajatí neznesiteľný: lampy v miestnosti, ktoré podľa ľudí bežne svietia, pre vtáka nechutne blikajú. Vtáky sú schopné vidieť aj veľmi pomalý pohyb – napríklad pohyb slnka a hviezd po oblohe, ktorý je nášmu oku neprístupný. Predpokladá sa, že im to pomáha pri navigácii počas letov.
Farby a odtiene nám neznáme; celkový pohľad; prepínanie režimov z „ďalekohľadu“ na „lupu“; najrýchlejšie pohyby sú jasne viditeľné, akoby v spomalenom zábere... Je pre nás ťažké čo i len si predstaviť, ako vtáky vnímajú svet. Ich schopnosti možno len obdivovať!
