Nowy system kamer pozwala zobaczyć świat oczami ptaków i pszczół

Nowy system kamer i pakiet oprogramowania umożliwiają badaczom i filmowcom rejestrowanie filmów zwierząt. Źródło: Vasas i in., 2024.

Któż nie zastanawiał się, jak zwierzęta postrzegają świat, który często różni się od tego, jak postrzegają go ludzie? Naukowcy, fotografowie, filmowcy i inne osoby na różne sposoby próbują odtworzyć kolory, które widzi pszczoła polująca na dojrzały kwiat w celu zapylenia. Teraz interdyscyplinarny zespół opracował innowacyjny system kamer, który jest szybszy i bardziej elastyczny pod względem warunków oświetleniowych niż istniejące systemy, umożliwiając przechwytywanie ruchomych obrazów zwierząt w ich naturalnym środowisku – zgodnie z Nowy papier Opublikowano w czasopiśmie PLoS Biology.

„Od dawna fascynuje nas sposób, w jaki zwierzęta postrzegają świat. Nowe techniki ekologii sensorycznej pozwalają nam wnioskować, jak statyczne sceny mogą wyglądać dla zwierzęcia”. powiedział współautor Daniel Hanley, biolog z George Mason University w Fairfax w Wirginii. „Jednak zwierzęta często podejmują krytyczne decyzje dotyczące ruchomych celów (np. wykrywają produkty spożywcze, oceniają wygląd potencjalnego partnera itp.). Tutaj zapewniamy narzędzia sprzętowe i programowe dla ekologów i filmowców, które mogą przechwytywać i wyświetlać kolory, które zwierzęta postrzegają.” W ruchu.”

Według Hanleya i jego współautorów różne gatunki zwierząt mają unikalne zestawy fotoreceptorów wrażliwych na szeroki zakres długości fal, od ultrafioletu po podczerwień, w zależności od specyficznych potrzeb środowiskowych każdego zwierzęcia. Niektóre zwierzęta potrafią nawet wykryć światło spolaryzowane. Zatem każdy gatunek będzie postrzegał kolor nieco inaczej. Na przykład pszczoły miodne i ptaki są wrażliwe na promieniowanie ultrafioletowe, które jest niewidoczne dla ludzkiego oka. „Ponieważ ani nasze oczy, ani komercyjne kamery nie rejestrują takich zmian w świetle, duże obszary pól widzenia pozostają niezbadane” – napisali autorzy. „Dzięki temu fałszywe kolorowe obrazy zwierząt są mocne i przekonujące”.

READ  Fizycy odkrywają nowy sposób rozwiązania dziwnej tajemnicy ciemnej energii

Autorzy podkreślają jednak, że obecne techniki tworzenia obrazów w fałszywych kolorach nie pozwalają na identyfikację kolorów, które zwierzęta widzą podczas ruchu, co jest ważnym czynnikiem, ponieważ ruch ma kluczowe znaczenie dla sposobu, w jaki różne zwierzęta komunikują się i poruszają się po otaczającym je świecie poprzez pojawianie się kolorów i wykrywanie sygnałów . Na przykład tradycyjna spektrofotometria opiera się na świetle odbitym od ciała, aby oszacować, jak fotoreceptory danego zwierzęcia przetwarzają to światło, jest to jednak metoda czasochłonna i powoduje utratę wielu informacji przestrzennych i czasowych.

Pawie pióra oczami czterech różnych zwierząt: (a) pawia; b) ludzie; c) pszczoły miodne; oraz d) psy. Źródło: Vasas i in., 2024.

Obrazowanie wielospektralne polega na wykonaniu serii obrazów o różnych długościach fal (w tym ultrafiolecie i podczerwieni) i połączeniu ich w różne kanały kolorów w celu uzyskania pomiarów kolorów niezależnych od aparatu. Ta metoda rezygnuje z pewnej rozdzielczości na rzecz lepszej informacji przestrzennej i dobrze nadaje się na przykład do badania sygnałów zwierząt, ale działa tylko na obiektach nieruchomych, więc informacje czasowe nie są dostępne.

Jest to wada, ponieważ „zwierzęta dostarczają i odbierają sygnały ze złożonych kształtów, które rzucają cienie i generują światło” – napisali naukowcy. „Sygnały te różnią się w zależności od stale zmieniającego się oświetlenia i punktów obserwacyjnych. Informacje na temat wzajemnego oddziaływania tła, oświetlenia i sygnałów dynamicznych są skąpe. Stanowi to jednak krytyczny aspekt sposobu, w jaki kolory są wykorzystywane, a tym samym postrzegane, przez wolno żyjące zwierzęta organizmów w środowisku naturalnym.” .

Dlatego Hanley i jego współpracownicy postanowili opracować system kamer zdolny do tworzenia filmów wideo przedstawiających zwierzęta w wysokiej rozdzielczości, które rejestrowałyby całą złożoność sygnałów wizualnych, tak jak zwierzę widziałoby je w naturalnym środowisku. Połączyli istniejące metody obrazowania wielospektralnego z nowymi projektami sprzętu i oprogramowania. Kamera rejestruje obraz w czterech kanałach kolorów jednocześnie (niebieski, zielony, czerwony i ultrafiolet). Po przetworzeniu tych danych na „jednostki percepcyjne” powstaje dokładny film przedstawiający, jak różne zwierzęta postrzegają kolorową scenę, w oparciu o to, co wiemy o ich fotoreceptorach. System zespołu przewiduje kolory wyczuwalne w dotyku z dokładnością do 92%. Kamery są dostępne na rynku, a oprogramowanie ma charakter open source, więc inni mogą swobodnie z niego korzystać i rozwijać na jego podstawie.

READ  Specjalna misja Ax-1 ma pozostać na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej do soboty, odkładając kolejny start astronautów SpaceX na 26 kwietnia

Film znajdujący się na początku tego artykułu przedstawia kolory widziane przez pszczoły miodne, gdy obserwują inne pszczoły szukające pożywienia i wchodzące w interakcje (nawet walczące) o kwiaty — przykład zdolności systemu kamer do rejestrowania zachowania w środowisku naturalnym. Poniżej Hanley nakłada na boisku filtr przeciwsłoneczny blokujący promieniowanie UV. Jego jasna skóra wygląda mniej więcej podobnie do wzroku człowieka i wzroku pszczół miodnych w fałszywych kolorach, „ponieważ współczynnik odbicia skóry stopniowo wzrasta przy dłuższych falach” – napisali naukowcy.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *