A visão das cores nos pássaros é visivelmente diferente da visão humana. Em particular, a gama percebida de comprimentos de onda nas aves é mais ampla e é visivelmente deslocada para a região UV. Como nos humanos, nas aves o processamento do sinal visual é fornecido por dois tipos de fotorreceptores na retina dos olhos - bastonetes e cones, mas seu número, propriedades, morfologia e bioquímica são um pouco diferentes. As aves têm muito mais receptores de cores em suas retinas do que os mamíferos e mais conexões nervosas ópticas entre os fotorreceptores e o cérebro.
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Timothy Goldsmith conduziu uma pesquisa seminal sobre a visão de cores em pássaros. Usando um microscópio fluorescente, foram obtidas imagens de tecidos oculares e culturas de células que confirmaram teorias multicomponentes de visão de cores em pássaros, anteriormente não comprovadas.
A estrutura da retina do pássaro
Os fotorreceptores retinais das aves são representados por dois tipos de células: bastonetes e cones. Os fotorreceptores percebem a luz e a convertem em um impulso nervoso. Os bastonetes contêm o pigmento rodopsina e os cones contêm iodopsina, que consiste em vários pigmentos visuais, como o clorolab (sensível à parte verde-amarela do espectro) e o eritrolab (sensível à parte amarelo-vermelha do espectro). Nas espécies diurnas de aves, existe apenas um tipo de bastonetes, assim como nos mamíferos, mas existem até seis cones (em humanos e primatas existem três tipos, e em outros mamíferos - dois), e cada tipo tem seu próprio cor própria, dependendo da composição e formato dos óleos, gotículas contendo alta concentração de carotenóides. Esses “filtros” naturais aumentam a eficiência com que o pigmento visual absorve o comprimento de onda correspondente da luz. Quatro tipos de cones, mais sensíveis às regiões violeta (ultravioleta), azul, verde e vermelha do espectro, proporcionam às aves visão tetracromática das cores. Os dois tipos restantes estão conectados e funcionam como um único fotorreceptor. Eles são chamados de cones duplos e sua função é perceber não a cor, mas um objeto em movimento. O número de cones de cores diferentes varia. A retina contém o maior número de cones duplos (40,7%), seguido pelo verde (21,1%), vermelho (17,1%), azul (12,6%) e violeta (8,5%). Algumas aves, por exemplo, possuem um quinto tipo adicional de cones, por isso são classificadas como pentacromáticas.
Os cones se misturam entre si, mas não aleatoriamente: os cones de cada cor formam, independentemente dos demais, um mosaico complexo e rigorosamente organizado, e o cone de cada cor é circundado apenas por receptores de outras cores, mas não dos seus próprios. . A distribuição espacial dos cones foi determinada em um modelo de olho de galinha através da análise de gotículas de óleo coloridas no lobo interno dos fotorreceptores do cone. O padrão encontrado no tecido ocular das galinhas revelou-se verdadeiro para outras espécies de aves.
O sistema visual de alguns grupos de aves é modificado devido ao seu estilo de vida. Por exemplo, eles têm uma densidade particularmente alta de fotorreceptores. Os olhos do predador são posicionados de forma a proporcionar uma boa visão binocular, permitindo-lhes avaliar distâncias com precisão. Variedades noturnas de aves de rapina, por exemplo, possuem olhos tubulares e um pequeno número de fotorreceptores coloridos (cones), que são compensados por um grande número de bastonetes que funcionam efetivamente com pouca luz. Aves marinhas como andorinhas-do-mar, gaivotas e albatrozes têm cones com gotículas de óleo vermelhas ou amarelas, permitindo-lhes ver a longas distâncias em condições de nevoeiro.
Em humanos e cavalos, a percepção das cores para de funcionar quando escurece. No entanto, o limiar de luz não é o mesmo para todos os vertebrados. As lagartixas, por exemplo, conseguem distinguir cores mesmo no escuro. Os pássaros são especialmente sensíveis à quantidade de luz. Em experiências realizadas por um grupo de investigadores da Universidade de Lund, a discriminação de cores das aves parou imediatamente após o pôr do sol. Descobriu-se que os pássaros precisam de 5 a 20 vezes mais luz do que as pessoas para perceber as flores. Apesar de os pássaros serem quase melhores do que todos os vertebrados em distinguir cores durante o dia, eles são os primeiros a perder essa habilidade ao anoitecer.
Um ninho com ovos parece aos pássaros mais colorido do que o vemos. A maioria das aves vê a cor básica da casca do ovo, à qual são adicionados dois pigmentos, a protoporfirina e a biliverdina. A distribuição e concentração desses pigmentos determinam a cor dos ovos, que podem ser lisos ou salpicados. O primeiro pinta os ovos de marrom, o segundo de verde e azul. As variações de cores mais importantes são criadas no espectro ultravioleta, que não é visível aos nossos olhos, mas é importante na vida dos pássaros.
Bibliografia:
1. Konstantinov V.M., Naumov S.P., Shatalova S.P. Zoologia de vertebrados (livro didático para universidades). Academia, 2000.
2. Dicionário Enciclopédico Biológico / Cap. Ed. MS Gilyarov; Equipe editorial: A. A. Baev, G. G. Vinberg, G. A. Zavarzin e outros - 2ª ed., corrigido. – M.: Sov. Enciclopédia, 1989. – 864 pp., il., 30 l. doente.
Nós, humanos, estamos confiantes de que nosso sistema visual é perfeito. Permite-nos perceber o espaço em três dimensões, perceber objetos à distância e mover-nos livremente. Temos a capacidade de reconhecer outras pessoas com precisão e adivinhar suas emoções faciais. Na verdade, somos criaturas tão “visuais” que é difícil imaginarmos os mundos sensoriais de animais com outras habilidades que não estão disponíveis para nós - por exemplo, um morcego, um caçador noturno que detecta pequenos insetos com base nos ecos dos sons de alta frequência que emite.
É natural que o nosso conhecimento sobre a visão das cores se baseie em grande parte na nossa própria experiência: é fácil para os investigadores realizar experiências com sujeitos dispostos a responder coisas como quais misturas de cores parecem iguais e quais parecem diferentes. Apesar de os neurocientistas, ao registarem a descarga dos neurónios, terem confirmado as informações obtidas para diversas espécies de seres vivos, ainda até ao início da década de 70. No último século, não sabíamos que muitos vertebrados não-mamíferos veem cores numa parte do espectro que é invisível para os humanos – no ultravioleta próximo (UV).
A descoberta da visão ultravioleta começou com estudos do comportamento dos insetos realizados pelo eminente inglês Sir John Lubbock, Lord Avebury, amigo e vizinho de Charles Darwin, membro do parlamento, banqueiro, arqueólogo e naturalista. No início da década de 1880. Lubbock notou que, na presença da radiação UV, as formigas movem suas larvas para áreas mais escuras ou iluminadas por comprimentos de onda de luz mais longos. Então, em meados do século XX. O naturalista austríaco Karl von Frisch provou que as abelhas e as formigas não apenas veem o ultravioleta como uma cor separada, mas também o usam como uma espécie de bússola celestial.
Muitos insetos também percebem a luz ultravioleta; De acordo com pesquisas realizadas nos últimos 35 anos, pássaros, lagartos, tartarugas e muitos peixes possuem receptores UV na retina. Por que então os mamíferos não são como todos os outros? O que causa o empobrecimento da percepção das cores? A busca por uma resposta revelou uma história evolutiva fascinante e levou a uma nova compreensão do mundo visual extremamente rico das aves.
Como a visão das cores se desenvolveu?
Para entender melhor a essência das descobertas, primeiro vale a pena conhecer alguns princípios básicos da visão de cores. Em primeiro lugar, é necessário abandonar um equívoco comum.
Na verdade, como nos ensinaram na escola, os objetos absorvem a luz com determinados comprimentos de onda e refletem o resto, e as cores que percebemos estão relacionadas aos comprimentos de onda da luz refletida. Porém, a cor não é uma propriedade da luz ou dos objetos que a refletem, mas uma sensação nascida no cérebro.
A visão das cores nos vertebrados se deve à presença de cones na retina, uma camada de células nervosas que transmitem sinais visuais ao cérebro. Cada cone contém um pigmento que consiste em um tipo de proteína opsina ligada a uma molécula de uma substância chamada retinal, que está intimamente relacionada à vitamina A. Quando o pigmento absorve luz (mais precisamente, feixes individuais de energia chamados fótons), a energia que ele absorve recebe faz com que a retina mude de forma, o que desencadeia uma cascata de transformações moleculares que ativam os cones e, depois deles, os neurônios da retina, um dos quais envia impulsos ao longo do nervo óptico, transmitindo informações sobre a luz percebida ao cérebro.
Quanto mais forte a luz, mais fótons são absorvidos pelos pigmentos visuais, mais forte é a ativação de cada cone e mais brilhante aparece a luz percebida. No entanto, a informação proveniente de um único cone é limitada: não consegue dizer ao cérebro qual é o comprimento de onda da luz que o desencadeou. Comprimentos de onda de luz de diferentes comprimentos de onda são absorvidos de maneira diferente, e cada pigmento visual possui um espectro específico que mostra como a absorção de luz varia com o comprimento de onda. O pigmento visual pode absorver igualmente luz de dois comprimentos de onda diferentes e, embora os fótons de luz carreguem energias diferentes, o cone não será capaz de distingui-los, pois ambos causam uma mudança na forma da retina e, assim, desencadeiam o mesmo cascata molecular que leva à ativação. O cone só pode ler fótons absorvidos; não consegue distinguir um comprimento de onda de luz de outro. Portanto, o cone pode ser ativado igualmente por luz forte de comprimento de onda relativamente pouco absorvido e por luz fraca de comprimento de onda bem absorvido.
Para que o cérebro veja as cores, ele deve comparar as respostas de diversas classes de cones contendo uma variedade de pigmentos visuais. Ter mais de dois tipos de cones na retina permite uma melhor discriminação de cores. As opsinas, que distinguem alguns cones de outros, proporcionaram-nos uma boa oportunidade para estudar a evolução da visão das cores. Os pesquisadores podem determinar as relações evolutivas das opsinas em diferentes classes e espécies de cones, estudando a sequência de bases de nucleotídeos (o alfabeto do DNA) nos genes que codificam essas proteínas. O resultado é uma árvore genealógica que sugere que as opsinas são proteínas muito antigas que antecedem os principais grupos de animais que hoje habitam a Terra. Podemos traçar quatro linhagens no desenvolvimento de pigmentos de cones de vertebrados, nomeados descritivamente para a região do espectro à qual são mais sensíveis: comprimento de onda longo, comprimento de onda médio, comprimento de onda curto e ultravioleta.
VISÃO HUMANA DE CORES
Os humanos e alguns primatas veem as cores através da interação de três tipos de cones na retina. Cada tipo contém um pigmento diferente que é sensível a uma faixa específica de comprimentos de onda de luz. Três tipos de cones têm maior sensibilidade - cerca de 560, 530 e 424 nm.
As duas linhas verticais finas no gráfico indicam os diferentes comprimentos de onda da luz absorvida igualmente pelo pigmento 560. Embora os fótons dos raios de luz com comprimento de onda de 500 nm (luz azul esverdeada) carreguem mais energia do que os fótons com comprimento de onda de 610 nm (luz laranja), ambos causam a mesma reação de pigmento e, consequentemente, os mesmos cones de ativação. Assim, um único cone não pode dizer ao cérebro o comprimento de onda da luz que absorve. Para distinguir um comprimento de onda de outro, o cérebro deve comparar sinais de cones com diferentes pigmentos visuais.
Além dos cones, todos os principais grupos de vertebrados também possuem bastonetes em suas retinas, que contêm o pigmento visual rodopsina e proporcionam a capacidade de enxergar com pouca luz. A rodopsina é semelhante em estrutura e características de absorção espectral aos pigmentos de cone, que são mais sensíveis aos comprimentos de onda no meio do espectro visual. Ele evoluiu a partir desses pigmentos há centenas de milhões de anos.
As aves possuem quatro pigmentos cônicos com características espectrais diferentes, um de cada linhagem. Os mamíferos, por outro lado, geralmente possuem apenas dois desses pigmentos: um deles é especialmente sensível à luz violeta e o outro à luz de comprimento de onda longo. Por que os animais foram privados? Provavelmente o fato é que nos estágios iniciais de desenvolvimento, durante o período Mesozóico (de 245 a 65 milhões de anos atrás), eram pequenos animais que levavam um estilo de vida noturno secreto. À medida que seus olhos se acostumaram a ver no escuro, os bastonetes altamente sensíveis tornaram-se cada vez mais importantes e o papel da visão das cores diminuiu. Assim, os animais perderam dois dos quatro pigmentos cônicos que seus ancestrais possuíam e que foram preservados na maioria dos répteis e aves.
Quando os dinossauros foram extintos, há 65 milhões de anos, os mamíferos tiveram novas oportunidades de especialização e a sua diversidade começou a aumentar rapidamente. Representantes de um grupo, que incluía os ancestrais dos humanos e de outros primatas vivos, mudaram para um estilo de vida diurno, escalaram árvores e as frutas tornaram-se uma parte importante de sua dieta. As cores das flores e dos frutos muitas vezes fazem com que se destaquem da folhagem, mas os mamíferos, com o seu pigmento de cone único para luz de comprimento de onda longo, não seriam capazes de distinguir cores contrastantes nas partes verde, amarela e vermelha do espectro. Contudo, a evolução já havia preparado uma ferramenta que ajudou os primatas a lidar com o problema.
Ocasionalmente, durante a formação de óvulos e espermatozoides durante a divisão celular, devido à troca desigual de seções cromossômicas, surgem gametas com cromossomos contendo cópias adicionais de um ou mais genes. Se essas cópias adicionais forem preservadas nas gerações subsequentes, a seleção natural poderá corrigir as mutações benéficas que surgem nelas. De acordo com Jeremy Nathans ( Jeremy Nathans) e David Hogness ( David Hogness) da Universidade de Stanford, algo semelhante aconteceu nos últimos 40 milhões de anos no sistema visual dos ancestrais dos primatas. A troca desigual de DNA nas células germinativas e a subsequente mutação de uma cópia adicional do gene que codifica um pigmento sensível à luz de ondas longas levaram ao aparecimento de um segundo pigmento, cuja região de sensibilidade máxima foi deslocada. Assim, esse ramo de primatas difere de outros mamíferos por não possuir dois, mas três pigmentos cônicos e visão tricromática de cores.
Embora a nova aquisição tenha melhorado significativamente o sistema visual, ainda não nos deu a percepção quintessencial do mundo que nos rodeia. Nosso sentido da cor traz traços de correção de um erro evolutivo: falta-lhe mais um pigmento diante do sistema visual tetracromático das aves, de muitos répteis e peixes.
Somos geneticamente deficientes ainda de outra maneira. Ambos os nossos genes para pigmentos sensíveis à parte do espectro de comprimento de onda longo estão no cromossomo X. Como os homens têm apenas um, uma mutação em qualquer um desses genes pode dificultar a distinção entre as cores vermelha e verde. As mulheres são menos propensas a sofrer deste distúrbio porque se um gene for danificado num cromossoma X, o pigmento ainda pode ser produzido de acordo com as instruções contidas num gene saudável no outro cromossoma X.
VISÃO GERAL: HISTÓRIA EVOLUCIONÁRIA
A visão das cores nos vertebrados depende de células da retina chamadas cones. Aves, lagartos, tartarugas e muitos peixes possuem quatro tipos de cones, mas a maioria dos mamíferos possui apenas dois.
Os ancestrais dos mamíferos tinham um conjunto completo de cones, mas perderam metade durante um período de sua evolução em que eram predominantemente noturnos e a visão das cores não tinha muita importância para eles.
Os ancestrais dos primatas, que incluem os humanos, adquiriram novamente um terceiro tipo de cones devido a uma mutação em um dos dois existentes.
A maioria dos mamíferos, entretanto, possui apenas dois tipos de cones, tornando sua percepção de cores bastante limitada em comparação com o mundo visual dos pássaros.
Supremacia aviária
Ao analisar o DNA das espécies animais modernas, os pesquisadores conseguiram voltar no tempo e determinar como os pigmentos dos cones mudaram durante a evolução dos vertebrados. Os resultados mostram que no início do seu desenvolvimento eles tinham quatro tipos de cones (triângulos coloridos), cada um contendo um pigmento visual diferente. Os mamíferos, em determinado estágio de evolução, perderam dois dos quatro tipos de cones, o que provavelmente se deveu ao seu estilo de vida noturno: com pouca luz, os cones não são necessários. As aves e a maioria dos répteis, pelo contrário, retiveram quatro pigmentos cónicos com diferentes espectros de absorção. Após a extinção dos dinossauros, a diversidade de mamíferos começou a aumentar rapidamente, e uma das linhas de evolução que levou aos primatas de hoje - macacos africanos e humanos - adquiriu novamente um terceiro tipo de cone graças à duplicação e subsequente mutação do gene para um dos pigmentos restantes. Portanto, nós, ao contrário da maioria dos mamíferos, temos três tipos de cones (em vez de dois) e visão tricromática, o que, claro, se tornou um certo progresso, mas não pode ser comparado ao rico mundo visual dos pássaros.
No início de sua evolução, os mamíferos perderam mais do que apenas os pigmentos dos cones. Cada cone do olho de uma ave ou réptil contém uma gota colorida de gordura, mas os mamíferos não têm nada semelhante. Esses aglomerados, que contêm altas concentrações de substâncias chamadas carotenóides, estão dispostos de tal forma que a luz deve passar através deles antes de atingir a pilha de membranas no segmento externo do cone, onde está localizado o pigmento visual. Gotículas de gordura atuam como filtros, não transmitindo luz de comprimento de onda curto e, assim, estreitando o espectro de absorção dos pigmentos visuais. Este mecanismo reduz o grau de sobreposição entre as zonas de sensibilidade espectral dos pigmentos e aumenta o número de cores que um pássaro pode teoricamente distinguir.
PAPEL IMPORTANTE DAS GOTAS DE GORDURA NOS CONES
Os cones dos pássaros e de muitos outros vertebrados mantiveram várias características perdidas para os mamíferos. O mais importante deles para a visão das cores é a presença de gotículas coloridas de gordura. Os cones dos pássaros contêm gotículas vermelhas, amarelas, quase incolores e transparentes. Em uma micrografia da retina de um chapim, manchas amarelas e vermelhas são claramente visíveis; Várias gotas incolores estão circuladas em preto. Todas as gotículas, exceto as transparentes, servem como filtros que não transmitem luz com comprimentos de onda curtos.
Essa filtragem estreita as áreas de sensibilidade espectral de três dos quatro tipos de cones e as desloca para a parte do espectro com comprimentos de onda mais longos (gráfico). Ao cortar alguns dos comprimentos de onda aos quais os cones respondem, as gotículas de gordura permitem que os pássaros distingam mais cores. O ozônio na alta atmosfera absorve luz com comprimentos de onda menores que 300 nm, então a visão UV dos pássaros só funciona na faixa quase ultravioleta – entre 300 e 400 nm.
Testando a visão de cores em pássaros
A presença de quatro tipos de cones contendo diferentes pigmentos visuais sugere fortemente que as aves têm visão colorida. No entanto, tal afirmação requer uma demonstração clara de suas habilidades. Além disso, durante os experimentos, outros parâmetros (por exemplo, brilho) que as aves poderiam utilizar deveriam ser excluídos. Embora os pesquisadores já tenham realizado experimentos semelhantes antes, eles só começaram a estudar o papel dos cones UV nos últimos 20 anos. Meu ex-aluno Byron K. Butler e eu decidimos usar a correspondência de cores para entender como os quatro tipos de cones contribuem para a visão.
Para entender como os diferentes tons são comparados, vamos primeiro considerar nossa própria visão de cores. A luz amarela ativa ambos os tipos de cones que são sensíveis à luz de comprimento de onda longo. Além disso, é possível selecionar uma combinação de vermelho e verde que excite os mesmos dois tipos de cones na mesma medida, e o olho verá uma combinação como o amarelo (assim como a luz amarela pura). Em outras palavras, duas luzes fisicamente diferentes podem ter a mesma cor (confirmando que a percepção da cor se origina no cérebro). Nosso cérebro distingue cores nesta parte do espectro comparando o sinal de dois tipos de cones que são sensíveis à luz de comprimento de onda longo.
Munidos do conhecimento das propriedades físicas dos quatro tipos de cones e gotículas de gordura, Butler e eu conseguimos calcular qual combinação de vermelho e verde teria o mesmo tom do amarelo que havíamos escolhido na percepção dos pássaros. Como os pigmentos visuais dos humanos e dos pássaros não são idênticos, a gama de cores dada é diferente daquela que um humano perceberia se lhe pedíssemos para fazer a mesma comparação. Se as aves responderem às cores conforme a nossa hipótese, isso confirmará as nossas medições das propriedades dos pigmentos visuais e das gotículas de gordura e permitir-nos-á continuar a nossa investigação para determinar se e como os cones UV estão envolvidos na visão das cores.
Para nossos experimentos escolhemos o australiano periquitos (Melopsittacus undulatus). Treinamos os pássaros para associar uma recompensa alimentar a uma luz amarela. Nossos sujeitos sentaram-se em um poleiro de onde podiam ver um par de estímulos luminosos localizados a um metro de distância deles. Um deles era simplesmente amarelo e o outro era o resultado de várias combinações de vermelho e verde. Durante o teste, a ave voou até a fonte de luz onde esperava encontrar alimento. Se fosse em direção ao estímulo amarelo, o comedouro com grãos era aberto por um curto período de tempo e a ave tinha a oportunidade de fazer um lanche leve. Outra cor não lhe prometia nenhuma recompensa. Variamos a combinação de vermelho e verde em uma sequência irregular e alternamos a localização de ambos os estímulos para evitar que os papagaios associassem o alimento ao lado direito ou esquerdo. Também variamos a intensidade da luz do estímulo da amostra para que a luminância não pudesse servir como sugestão.
Tentamos muitas combinações de vermelho e verde, mas os pássaros escolheram facilmente a amostra amarela e receberam grãos como recompensa. Mas quando os papagaios viram uma luz que era aproximadamente 90% vermelha e 10% verde (e de acordo com nossos cálculos, essa proporção deveria ser do mesmo tom do amarelo), eles ficaram confusos e fizeram uma escolha aleatória.
Confiantes de que poderíamos prever quando as cores combinavam na percepção dos pássaros, tentamos demonstrar de forma semelhante que os cones UV contribuem para a visão tetracromática das cores. No experimento, treinamos aves para obter alimento onde houvesse um estímulo violeta e estudamos sua capacidade de distinguir esse comprimento de onda de uma mistura de luz azul e luz de diferentes comprimentos de onda na faixa próxima do UV. Descobrimos que os participantes alados conseguiam distinguir claramente a luz violeta natural da maioria das imitações. No entanto, sua seleção caiu para níveis aleatórios ao misturar 92% de azul e 8% de UV - a mesma proporção que, de acordo com nossos cálculos, deveria tornar o esquema de cores indistinguível do violeta. Este resultado significa que a luz na faixa UV é percebida pelas aves como uma cor independente e que os cones UV contribuem para a visão tetracromática.
Além da percepção humana
Nossos experimentos mostraram que os pássaros usam todos os quatro tipos de cones para visão de cores. No entanto, é virtualmente impossível para os humanos compreenderem como percebem as cores. Os pássaros não apenas veem no ultravioleta próximo, mas também podem distinguir cores que nem sequer podemos imaginar. Como analogia, a nossa visão tricromática é um triângulo, mas a sua visão tetracromática requer uma dimensão adicional e forma um tetraedro, ou pirâmide de três lados. O espaço acima da base do tetraedro contém toda a variedade de cores que está além dos limites da percepção humana.
Como as criaturas aladas podem se beneficiar de tamanha riqueza de informações sobre cores? Em muitas espécies, os machos têm cores muito mais brilhantes que as fêmeas, e quando se soube que as aves percebem a luz ultravioleta, os especialistas começaram a estudar a influência das cores ultravioleta, invisíveis aos humanos, na escolha dos parceiros sexuais nas aves. Em uma série de experimentos Muir Eaton ( Muir Eaton) da Universidade de Minnesota estudou 139 espécies de aves nas quais ambos os sexos parecem iguais, segundo humanos. Com base em medições do comprimento de onda da luz refletida na plumagem, ele concluiu que em mais de 90% dos casos, o olho do pássaro vê uma diferença entre machos e fêmeas, o que os ornitólogos não haviam percebido anteriormente.
Este vídeo ilustra claramente a aparência dos periquitos na cor ultravioleta. Podemos apenas imaginar como os próprios papagaios se veem, mas uma das consequências da presença da visão no espectro ultravioleta nos periquitos é um maior sucesso reprodutivo em aves de cor verde natural; se puderem escolher, as fêmeas dos papagaios preferem machos com uma área maior. de plumagem refletindo o espectro UV.
Apresentando o mundo ultravioleta
Apesar de ninguém saber como é a realidade circundante dos pássaros, as fotografias das flores da thunbergia permitem-nos imaginar, pelo menos remotamente, o quanto a luz ultravioleta pode mudar o mundo que vemos. Para nós, existe um pequeno círculo preto no centro da flor (à esquerda). No entanto, uma câmera equipada para fotografar apenas com luz UV "vê" uma imagem completamente diferente, incluindo um ponto escuro muito mais amplo no centro (à direita).
Franziska Hausmann ( Franziska Hausmann) estudaram machos de 108 espécies de aves australianas e descobriram que as cores com componente UV são mais frequentemente encontradas na plumagem decorativa, que é usada em exibições de cortejo. Dados interessantes foram obtidos por grupos científicos da Inglaterra, Suécia e França enquanto estudavam chapins azuis ( Parus caeruleus), parentes eurasianos de chapins norte-americanos e estorninhos comuns ( Sturnus vulgaris). Descobriu-se que as mulheres preferem aqueles cavalheiros cuja plumagem reflete mais os raios UV. O fato é que o reflexo da luz UV depende da estrutura submicroscópica das penas e, portanto, pode servir como um indicador útil do estado de saúde. Amber Keyser, da Universidade da Geórgia, e Jeffrey Heal, da Universidade de Auburn, descobriram que aqueles machos guiraki azuis, ou grandes bicos azuis, Guiraca caerulea), que têm plumagem de cor azul mais rica e brilhante deslocada para a região UV, são maiores, controlam territórios maiores ricos em presas e alimentam seus descendentes com mais frequência do que outros indivíduos.
Vídeo mostrando a plumagem de um caique e de uma coruja no espectro ultravioleta.
A presença de receptores UV pode dar ao animal uma vantagem na obtenção de alimento. Dietrich Burkhardt, da Universidade de Regensburg, na Alemanha, notou que as superfícies cerosas de muitas frutas e bagas refletem os raios UV, tornando-as mais visíveis. Ele descobriu que os falcões eram capazes de ver os caminhos das ratazanas. Esses pequenos roedores criam trilhas odoríferas marcadas com urina e excrementos que refletem a luz ultravioleta e se tornam visíveis aos receptores UV do peneireiro, especialmente na primavera, quando as marcas não ficam escondidas pela vegetação.
Pessoas não familiarizadas com essas descobertas intrigantes muitas vezes me perguntam: “O que dá aos pássaros a visão ultravioleta?” Eles consideram esse recurso uma espécie de peculiaridade da natureza, sem a qual qualquer pássaro que se preze poderia viver feliz. Estamos presos aos nossos próprios sentimentos e, compreendendo a importância da visão e com medo de perdê-la, ainda não conseguimos imaginar uma imagem do mundo visível que seja mais pitoresca que a nossa. É humilhante perceber que a perfeição evolutiva é enganosa e ilusória, e que o mundo não é exatamente como imaginamos que seja quando visto através das lentes da auto-importância humana.
UM OLHAR VIRTUAL SOBRE O MUNDO VISUAL DAS AVES
O espaço da visão humana das cores pode ser representado como um triângulo. As cores do espectro que vemos estão localizadas ao longo da espessa curva preta dentro dele, e toda a variedade de outros tons obtidos pela mistura está localizada abaixo desta linha. Para representar a visão colorida de um pássaro, precisamos adicionar outra dimensão, e o resultado é um corpo tridimensional, um tetraedro. Todas as cores que não ativam os receptores UV estão na sua base. No entanto, como as gotículas de gordura nos cones aumentam o número de cores que os pássaros conseguem distinguir, o espectro que eles percebem não forma uma figura que lembra a barbatana de um tubarão, mas está localizado ao longo das bordas da base triangular. As cores, na percepção das quais estão envolvidos os receptores UV, preenchem o espaço acima da base. Por exemplo, a plumagem vermelha, verde e azul da bandeira pintada (Passerina ciris) reflete quantidades variadas de luz ultravioleta, além das cores que vemos.
Para imaginar graficamente que cores a cardeal feminina vê quando olha para o seu parceiro, devemos sair do plano do triângulo para o volume do tetraedro. As cores refletidas em pequenas áreas da plumagem são representadas por aglomerados de pontos: vermelho brilhante para o peito e pescoço, vermelho mais escuro para a cauda, verde para o dorso e azul para a cabeça. (É claro que não podemos mostrar as cores que um pássaro vê, pois nenhum ser humano é capaz de percebê-las.) Quanto mais UV houver em uma cor, mais altos serão os pontos localizados acima da base. Os pontos em cada aglomerado formam uma nuvem porque o comprimento de onda da luz refletida varia dentro da mesma área, e nós, humanos, também podemos ver isso quando olhamos para as áreas vermelhas no peito e na garganta.
Prova de visão UV em aves
Os pássaros veem o ultravioleta como uma cor independente? Em seu experimento, o autor provou a veracidade desta afirmação. Os pesquisadores treinaram periquitos para distinguir a luz violeta de uma combinação de luz azul e UV. Quando a combinação continha apenas cerca de 8% de UV, as aves não conseguiam mais distingui-la da cor pura do controle e muitas vezes cometiam erros. A escolha caiu para um nível aleatório no ponto (seta) em que as cores deveriam ter correspondido de acordo com os cálculos do autor, com base nas medições das características dos pigmentos visuais e das gotículas de gordura nos cones dos olhos das aves.
Timothy H. Goldsmith é professor de biologia molecular e celular na Universidade de Yale e membro da Academia Americana de Artes e Ciências. Durante 50 anos estudou a visão de crustáceos, insetos e pássaros. Ele também está interessado na evolução da mente e do comportamento humano. Autor do livro Biologia, Evolução e Natureza Humana.
LITERATURA ADICIONAL
1. A Ecologia Visual dos Fotorreceptores Aviários. N.S. Hart em andamento em Retinal and Eye Research, Vol. 20, não. 5, páginas 675–703; Setembro de 2001.
2. Os sinais ultravioleta nas aves são especiais. Franziska Hausmann, Kathryn E. Arnold, N. Justin Marshall e Ian PF Owens em Proceedings of the Royal Society B, Vol. 270, nº. 1510, páginas 61–67; 7 de janeiro de 2003.
3. Visão de cores do periquito australiano (Melop-sittacus undulatus): correspondências de matiz, tetracromacia e discriminação de intensidade. Timothy H. Goldsmith e Byron K. Butler em Journal of Comparative Physiology A, Vol. 191, nº. 10, páginas 933–951; Outubro de 2005.
Os pássaros são criaturas muito interessantes, são notavelmente diferentes de todos os outros animais e até uns dos outros. Alguns pássaros passam quase toda a vida no ar, outros são completamente desprovidos de asas e penas e só conseguem correr no chão, enquanto outros preferem exclusivamente o elemento água...
O maior pássaro
É naturalmente,. Os maiores indivíduos do avestruz africano atingem 2,80 metros de altura e pesam 170 quilos.
O menor pássaro
Este registro pertence a. O menor colibri pesa apenas 1,5 gramas e tem um comprimento de corpo de cerca de 5 centímetros.
Pássaro voador mais rápido
Entre os pássaros voadores simplesmente não há iguais. Em distância reta, o falcão-peregrino pode acelerar até 200 km/h, e na chamada queda de mergulho durante uma caçada, o predador emplumado atinge velocidades de até 325 km/h. Aliás, o falcão peregrino não é apenas o pássaro mais rápido, mas também o animal mais rápido do planeta.
Pássaro que corre mais rápido
Provavelmente não é segredo que eles são os melhores corredores entre todas as aves. Eles são capazes de correr a uma velocidade de 80 km/h. Com esse tipo de corrida, a passada do avestruz pode atingir até 8 metros de comprimento.
O pássaro voador mais pesado
Aqui o primeiro lugar é partilhado entre os grandes africanos e dudak. Surpreendentemente, essas aves pesam de 18 a 20 kg.
Ave que vive há mais tempo
Grande cacatua de crista amarela em cativeiro vive cerca de 80 anos. Porém, acredita-se que em condições naturais a expectativa de vida desse papagaio possa ser de 100 anos ou mais.
A visão mais nítida
Segundo registro. Este pássaro tem uma visão tão boa que consegue reconhecer um rato a uma distância de 8 quilômetros.
Maior envergadura
você albatroz errante esse número é de 3,6 metros. Envergadura um pouco menor Condor andino- um predador da família dos falcões - 3 metros e 20 centímetros.
Bico mais longo
Tem o bico mais longo em relação ao tamanho do corpo beija-flor bico de espada. O comprimento do bico deste pequeno pássaro pode chegar a 10 cm, com comprimento total de 15 cm, ou seja, seu bico é 2 vezes mais longo que seu corpo.
O vôo mais alto
Aqui, de fato, é muito difícil determinar quem é o verdadeiro recordista desse parâmetro. Em termos de casos verdadeiramente conhecidos, o primeiro lugar vai para ao abutre de Rüppel, este pássaro voou a uma altitude de mais de 11 quilômetros.
O pássaro mais voraz
Hoje cubano Come vários milhares de insetos por dia, cujo peso total é cerca de 60-65% do peso da própria ave.
O pássaro com asas mais rápidas ou o número máximo de batidas por minuto
Amazília de cauda azul- outro pássaro recordista da família dos beija-flores, faz 80 batidas de asas por segundo.
Melhor pássaro nadador
Os pinguins são os melhores nadadores do mundo das aves. Destaca-se mais que outras espécies pinguim imperador- ele nada a uma velocidade de 36 km/h e, incrivelmente, pode mergulhar a quase 500 metros de profundidade.
O pássaro mais resistente
Pato Ártico capaz de suportar temperaturas de -110 graus Celsius. Isso o torna não apenas o membro mais resistente da família das aves, mas também o animal mais resistente em geral.
O pássaro mais barulhento
Pavão indiano grita tão alto (e também feio) que pode ser ouvido a vários quilômetros de distância.
Maior número de penas
você cisne mais de 25 mil penas.
O pássaro mais venenoso
Sim, os pássaros também podem ser venenosos! Os mais perigosos são os representantes do gênero pitoui. Todo o corpo e penas estão saturados com uma das toxinas mais perigosas do mundo - a homobatracotoxina. Este veneno é mortal até para os humanos.
A visão é extremamente importante na vida dos pássaros. Pode haver pássaros sem voz, mas não há pássaros sem olhos, cegos. Também não existem pássaros com olhos subdesenvolvidos. E há muitas espécies de aves cujos olhos são mais desenvolvidos do que outros animais de tamanho semelhante. Um urubu, por exemplo, tem um volume ocular aproximadamente igual ao volume de um olho humano, enquanto uma águia dourada tem um olho significativamente maior que o olho humano. Mas uma águia dourada pesa 30 a 40 vezes menos que um ser humano. O peso dos olhos de uma coruja é um terço do peso da sua cabeça.
A acuidade visual dos pássaros é incrível. O falcão peregrino avista pequenos pássaros, do tamanho de uma rola, a uma distância de mais de um quilômetro. Aves sem olfato podem procurar suas presas pela audição ou pela visão. O abutre avista sua presa nas montanhas - um ungulado caído, às vezes de uma altura de dois ou três quilômetros.
Como você sabe, nos pássaros a cabeça gira livremente no pescoço até 180 e até 270 graus. Eles se aproveitam disso. As corujas gostam especialmente de virar a cabeça e olhar em volta. As corujas não conseguem mover os olhos da direita para a esquerda; seus globos oculares estão firmemente presos nas órbitas. Além disso, seus olhos, ao contrário de outros pássaros, estão direcionados para a frente. Portanto, na floresta às vezes você vê uma imagem tão estranha à primeira vista: uma coruja senta em uma árvore de costas para o observador e sua cabeça está virada de cabeça para baixo de modo que seu bico fique diretamente alinhado com o meio de suas costas , e o olhar do pássaro é direcionado diretamente para trás. Isto é conveniente para a coruja. Ela pode, sem fazer o menor barulho e sem perder tempo se virando, examinar com calma tudo o que está acontecendo ao seu redor. Bem, pode um pato voador olhar para trás, especialmente se houver perigo por trás? Virando a cabeça, a menor distração do voo pode significar a morte para ela. E mesmo um pássaro correndo não consegue olhar para trás.
O que fazer então?
Antes de responder a esta pergunta, vejamos como os olhos estão localizados na cabeça do pássaro. Com exceção das corujas, os olhos dos pássaros não estão localizados na frente da cabeça, mas nas laterais, e os pássaros enxergam mais para os lados do que para a frente. Portanto, o campo geral de visão dos pássaros é muito grande. Os passeriformes e os pombos podem, sem mover os olhos ou a cabeça, cobrir imediatamente até 300 graus com a visão, apenas um sexto do círculo permanece fora do visível. Horizontes invejáveis! Deixe-me lembrá-lo de que o campo de visão total de uma pessoa é de apenas 150 graus.
Existem também pássaros “mais felizes”. Nos nightjars, a borda temporal do olho está ligeiramente voltada para trás e seu campo de visão é de 360 graus. Isso significa que o noitibó pode, sem virar a cabeça, perceber com total liberdade o que está acontecendo à sua frente, ao lado e atrás. Posição vantajosa para este pássaro! Afinal, o noitibó captura suas presas, pequenos insetos, no ar. Se ele perseguir apenas o que percebe pela frente, não ficará satisfeito. O vôo do noitibó é hábil e ágil. O que deveria ele, ao notar uma presa piscando de lado ou mesmo por trás, imediatamente se virar e agarrá-la com a boca larga. Para fazer isso, você deve primeiro perceber essa presa, ou seja, vê-la tanto na frente quanto atrás durante o vôo.
Mas um nightjar tem muita sorte. Woodcock também pode ver o que está acontecendo atrás. Ao se alimentar, enfia o bico no solo macio e ali busca o alimento pelo tato, esquecendo-se, pode-se dizer, de tudo ao seu redor. É completamente inapropriado para ele olhar em volta. A posição lateral (e até ligeiramente para trás) dos olhos permite-lhe perceber o perigo que se aproxima sem virar a cabeça, sem retirar desnecessariamente o bico da zona de alimentação do solo.
Nem todas as aves precisam de um campo de visão tão amplo. Os predadores não têm utilidade para isso. As aves de rapina, via de regra, se alimentam de presas bastante grandes, percebem-nas com antecedência e, correndo em sua direção, devem mantê-las vigilantes em seu campo de visão o tempo todo. Os olhos do predador estão direcionados para frente, o campo de visão geral não é tão grande (no francelho, por exemplo, 160 graus), mas sua visão binocular é melhor desenvolvida. Mas, é claro, a visão binocular é melhor desenvolvida nas corujas. Mas as corujas também são inferiores aos humanos nesse aspecto.
A ave de rapina não vê o que está acontecendo por trás dela e nem precisa disso. Ela precisa apenas de visão frontal e parcialmente lateral. E se for preciso considerar o que está acontecendo atrás, o predador vira a cabeça, como a coruja, para trás, direcionando sua visão binocular para o objeto de seu interesse.
O pato, nesse aspecto, é o oposto direto do falcão. É útil para ela ver o que está acontecendo atrás dela e ver, por assim dizer, de passagem, sem virar a cabeça. Aqui ela passa lodo gorduroso pelo bico na margem de um reservatório. Não há muito para ver aqui. É melhor deixar seus olhos observarem o que está acontecendo atrás de você. Um pato também precisa ver por trás durante o vôo. E se houver um predador por trás? E o pato pode realmente perceber isso sem virar a cabeça. Isso é o que significa um campo de visão de 360 graus!
Além da posição dos olhos, a direção da visão mais nítida de cada olho é de grande importância nas aves. Essa direção depende da estrutura anatômica dos olhos das diferentes espécies de aves e nunca é a mesma para elas. A percepção visual mais aguçada nas aves costuma ser direcionada lateralmente, além dos limites da visão binocular, o que permite que uma ave voadora tenha campos de visão nítida para a direita e para a esquerda, mas dependentes um do outro.
Uma comparação entre andorinhas e andorinhões é indicativa a esse respeito. Ambos se alimentam de alimentos homogêneos no ar - plâncton aéreo, e os olhos dessas aves são estruturados de forma diferente. O veloz olha principalmente para frente. Outra coisa é a andorinha. Sua percepção visual aguçada é direcionada principalmente para o lado, e ela percebe perfeitamente cada mosquito que passa por ela, seja na frente ou de lado. O aparato voador da andorinha é tal que ela pode imediatamente fazer uma curva e vislumbrar a presa. A velocidade de vôo da andorinha não é tão alta e ela faz curvas no local com muita facilidade. Um andorinhão não consegue fazer uma curva no mesmo lugar; ele voa rápido demais. Pelas peculiaridades de sua visão, o veloz simplesmente não percebe o mosquito que está atrás, apenas pega o que está na frente. Qual método de caça é “mais lucrativo”? Contanto que haja muito plâncton no ar, não faz absolutamente nenhuma diferença. Mas quando há menos comida no ar, o andorinhão é o primeiro a se encontrar numa situação difícil. O fato de ele “arar” o bico no ar em linha reta não é mais suficiente para ele. Possíveis alimentos à direita e à esquerda ficam ocultos devido às peculiaridades da visão. A andorinha sai da situação de maneira excelente, virando-se para trás de cada mosquito que surge lateralmente. Além disso, ela pode até, voando ao longo de uma rocha aquecida pelo sol ou da parede de uma casa, espantar os insetos com sua asa e agarrá-los imediatamente. Portanto, o veloz não pode ficar conosco por muito tempo até o outono, mas a andorinha pode. Os pássaros não olham muito para cima. Para eles, o principal é o que acontece na terra. Isso também afeta a estrutura dos olhos. Na retina das aves diurnas, seu segmento superior, aquele que percebe os raios vindos do solo, está mais saturado com as chamadas células bipolares e gânglios; simplificando, ela enxerga melhor, enquanto o segmento inferior, refletindo o céu, é esgotado dessas formações. Assim, o pássaro, se precisar observar mais de perto o que está acontecendo no céu (digamos, se um predador está voando), joga a cabeça para trás e olha para cima nesta posição.
O que refletem os olhos do pássaro, eles têm “expressão”? O falcão tem olhos amarelos claros, deixam uma impressão desagradável, parece que o falcão tem um caráter maligno. No entanto, isso não é uma questão de caráter, é apenas que a íris desse predador é amarela e seus olhos não expressam absolutamente nada. Os olhos dos velhos biguás brilham com um tom verde profundo e também nada expressam. Tudo isso é o desenho externo dos olhos, não relacionado ao comportamento do pássaro.
Algumas espécies de aves precisam enxergar bem em diferentes ambientes. O pato-mergulhão, por exemplo, e o cormorão enxergam bem no ar e não pior na água. Isto requer uma maior capacidade de acomodação. Na verdade, um cormorão é capaz de alterar o poder de refração do olho em 40-50 dioptrias, enquanto uma pessoa só é capaz de alterá-lo em 14-15 dioptrias. Mas as corujas têm uma capacidade de acomodação muito insignificante, cerca de 2 a 4 dioptrias. Como resultado, eles aparentemente não conseguem ver nada nas suas imediações.
Às vezes é questionado se os pássaros têm visão de cores. A resposta a esta pergunta surge por si mesma. Por que então os pássaros precisam de cores vivas, por que cores coloridas e muitas vezes muito originais? As observações mostram que muitos detalhes da plumagem de um pássaro têm um valor de sinalização para eles e são perfeitamente percebidos por eles. Outra questão é se os pássaros veem as cores exatamente como os humanos as veem. Isto permanece obscuro. Mas, aparentemente, os olhos do pássaro não apresentam nenhuma diferença especial nesse aspecto. Às vezes, os pássaros podem ser treinados para cores, por exemplo.
Olhos, nariz, orelhas - na natureza, todos os órgãos servem à sobrevivência do animal. Os olhos desempenham um papel vital na vida de qualquer ser vivo, mas nem todos os animais veem o mesmo. A acuidade visual não depende do tamanho ou número de olhos.
Assim, mesmo a mais vigilante entre as aranhas multiolhos, a aranha saltadora, vê a vítima apenas a uma distância de 8 centímetros, mas em cores. Deve-se notar que todos os insetos têm problemas de visão.
Os animais que vivem no subsolo, como as toupeiras, não têm visão alguma. Mamíferos que vivem na água, como castores e lontras, têm visão deficiente.
Os animais caçados por predadores têm visão panorâmica. É extremamente difícil para um noitibó se aproximar sorrateiramente de um pássaro sem ser notado. Seus olhos grandes e esbugalhados têm uma fenda larga que se curva em direção à parte de trás da cabeça. Como resultado, o ângulo de visão atinge trezentos e sessenta graus!
É interessante, por exemplo, que as águias tenham duas pálpebras, enquanto os insetos não têm pálpebras e dormem com os olhos abertos. A segunda pálpebra da águia é totalmente transparente e protege o olho da ave de rapina do vento durante um ataque rápido.
As aves de rapina têm a visão mais aguçada do mundo animal. Além disso, essas aves podem mudar instantaneamente o foco da visão de longas distâncias para objetos próximos. .jpg)
Aves de rapina, águias, podem avistar suas presas a uma distância de 3 quilômetros. Como todos os predadores, eles possuem visão binocular, quando ambos os olhos olham para o mesmo objeto, isso facilita o cálculo da distância até a presa.
Mas os campeões absolutos da vigilância no mundo animal são os representantes da família dos falcões. O falcão mais famoso do mundo, o falcão peregrino ou, como também é chamado, o peregrino, pode avistar caça a uma distância de 8 quilômetros. 
O falcão peregrino não é apenas o pássaro mais vigilante, mas também o mais rápido e, em geral, uma criatura viva do mundo. Segundo especialistas, em um voo de mergulho rápido ele é capaz de atingir velocidades superiores a 322 km/h, ou 90 m/s. Para efeito de comparação: a chita, o mamífero terrestre com patas mais rápidas, corre a uma velocidade de 110 km/h; O andorinhão de cauda espinhosa, que vive no Extremo Oriente, é capaz de voar a uma velocidade de 170 km/h. Mas, deve-se notar que em voo horizontal o falcão peregrino ainda é inferior ao veloz.
Falcão peregrino(lat. Falcão peregrino) - uma ave de rapina da família dos falcões, comum em todos os continentes, exceto na Antártica. Durante a caça, o falcão peregrino planeja no céu, tendo descoberto a presa, sobe acima da vítima e mergulha rapidamente quase em ângulo reto, infligindo golpes fatais na vítima com as garras das patas.
