Kuidas näha nagu lindu

See lugu on osa meie suvisest raamatuklubi vestlusest Jennifer Ackermani raamatust 'The Genius of Birds'. Kas soovite osaleda? Liituge meie uudiskirjaga või saatke meile oma mõtted selle kohta Rakendus MolecularConceptor VoxPop.

Esmapilgul võib berüllidega kaetud tanagri sulestik tunduda õrnalt helesinine. Kuid teise nurga alt vaadatuna särab Lõuna-Ameerika laululind elektritürkiissinine kullasäraga. Seda värvi muutvat nähtust nimetatakse sillerdumiseks.

'Olen näinud palju ilusaid linde ilusatel piltidel, kuid mõistsin, et pildistades jääte sellest tõesti väga jubedast nähtusest ilma,' ütleb Joshua Medina , 3D-kunstnik ja spetsialiseerunud digiteerimisele Moore'i zooloogia labor Los Angelese Occidental College'is. 'Ja see on midagi, mida saate korrata ainult kolmemõõtmelises mudelis.'

Moore'i laboris on rohkem kui 65 000 linnuisendit, mis koguti peamiselt Mehhikos ja Lõuna-Ameerikas aastatel 1933–1955. Tehnilise kunstnikuna töötab Medina välja 3D-mudeleid, et inimesed näeksid lindude sulestikus värve, mustreid ja keerulisi visuaalseid näpunäiteid. mida võib õppimise jaoks olla raske visualiseerida.

'See on nagu isend teie ees,' ütleb John McCormack , Moore Labi lindude ja imetajate direktor ja kuraator. 'Saate minna lähedale ja näha lindu isegi üksikasjalikumalt kui siis, kui vaataksite teda palja silmaga.'

Moore Lab Tanagers (ja külaline, oranži esipapagoi) loodud Joshua Medina ja Moore'i labor peal Sketchfab .

Medina kasutab 3D-tehnikat, mida nimetatakse fotogrammeetriaks. Tema algne ettevalmistus bakalaureuseõppena oli ühiselamus, kus kasutati täidetud linnunäidisega pöördlauda ja mitmeid laualampe. ('Inimesed, kes kõndisid sisse, arvasid, et see nägi väga jube välja.') Käsitsi tabelit 'DJ' tehes tegi ta linnu pöörlemise ajal sadu digifotosid erinevate nurkade alt. Pärast seda on ta loobunud DJ-st ja ühiselamutoast ning muutunud täielikult automatiseeritud plaadimängijaks, mis keerutab lindu iga kaameraklõpsuga. Üks mudel võib koosneda kuni 288 fotost kolme erineva nurga alt, mida on töödeldud kodus valmistatud avatud lähtekoodiga programmidega.

'See on päris metsik,' ütleb McCormack. 'Võite võtta selle 3D-mudeli ja saate selle sisuliselt lahti pakkida ja tasandada ruuduks, mis sisaldab põhimõtteliselt iga pikslisuurust tükki kogu mudelis.' Teadlane saaks seejärel ekstraheerida ja analüüsida iga linnuproovist leitud värvi, mis võib olla abiks erinevate linnuliikide sulestiku värvide arengu jälgimisel.

Erinevate skaneeritud tanagriliikide proovid, mida Moore Lab kasutab sulestiku värvianalüüsiks. Vasakult paremale (kõrge eraldusvõime saamiseks klõpsake): berüll-spangled tanager , täpiline tanager , kuldkapuutsiga tanager . Krediit: Joshua Medina / Moore'i labor

Lindudel on värve mitmel erineval põhjusel. Punakas, laiguline pruun sulestik võib lindu kiskjate eest varjata, heledamat värvi sulestik aga võib aidata linde maha jahutada. Toretsev värvid, nagu sillerdav sulestik koolibri kurgudel, võivad olla kaaslastele efektne reklaam.

'Need on mõnikord uskumatult keerukad kõikvõimalike värvide ja mustritega ekraanid, mida emaslind tavaliselt näeb, töötleb ja paaritumise kohta otsuseid teeb,' ütleb McCormack. 'See puudutab lindude intelligentsust.'

Nägemine on linnu kõige olulisem meel, selgitab McCormack, ja suure hulga visuaalse teabe töötlemiseks on lindudel suured optilised labad.

Perekonda Passerina kuuluvad mitmesugused jäneseliigid, mis näitavad nii värvilisi isaseid kui ka pruune emaseid Moore Labi linnukollektsioonis. Krediit: John McCormack / Moore'i labor

'Ainult 20 aastat tagasi sai üsna hästi teada, et linnud näevad teistmoodi kui meie,' ütleb Allison Shultz , Los Angelese maakonna loodusloomuuseumi ornitoloogia kuraatori assistent, uurib praegu tanagrite sulestiku uurimist. 'Neil on meiega võrreldes parem nägemus.'

Värvide töötlemiseks on inimestel silmades kolme tüüpi koonuseid, selgitab Shultz, ehk fotoretseptorid, mis on tundlikud punase, rohelise ja sinise suhtes. Kuid lindudel on neli koonust – neljas koonus, mis ulatub nende nägemisulatusest väljapoole meie visuaalset spektrit. Kui inimesed näevad värve lainepikkustel 400–700 nanomeetrit, siis linnud sukelduvad ultraviolettkiirguse spektri osasse, nähes 300–700 nanomeetrit.

'Linnud näevad ultraviolettkiirgust, mida me isegi kirjeldada ei oska,' ütleb McCormack. 'Me isegi ei tea, mis need värvid on. Meil pole nende jaoks sõnu, sest me ei näe neid kunagi, aga linnud näevad neid.

Moore'i laboris säilinud mitmesugused tanagri liigid, Kesk- ja Lõuna-Ameerika laululind. Krediit: John McCormack / Moore'i labor

Lindudel pole mitte ainult rohkem käbitüüpe kui inimestel, vaid ka nende koonusrakud on täpsed värvifiltrid. Igal neist on väikesed õlitilgad, mis piiravad iga üksiku koonuse tabava valguse hulka, mis võimaldab lindudel eristada erinevusi sarnaste värvide vahel, mida inimsilm ei märka, ütleb Shultz.

Näiteks kogu Kesk- ja Lõuna-Ameerikas elav liikide perekond Tanagers hõlmab peaaegu kogu lindude värvispektrit, ütleb Shultz. Teadlased arvasid algselt, et 50% ligikaudu 370 liigist on kahevärvilised, kus isastel ja emastel on erinev sulestiku värvus. Kui Shultz ja tema kolleeg Kevin Burns aga lindude nägemismudeli värve mõõtsid, hinnanguliselt on tanagerid tegelikult 93% dikromaatilised .

'Seal on palju variatsioone, mis meil silmaga puuduvad, ' ütleb Shultz.

Shultz ja McCormack töötavad välja viise, kuidas teadlased saaksid näha, mida linnud näevad. Praegused tehnikad nõuavad peegeldusspektrofotomeetrit, seadet, mis kasutab kiudoptilist sondi, mis saadab objektile ksenoonvalguse impulsse - valgust, mis hõlmab kogu spektri. Tagasipeegelduv valgus annab teadlastele teada, millised värvid on linnu sulestikus, sealhulgas linnu tunnused on nähtavad ainult ultraviolettspektris . 'Peegeldusspektrofotomeetria on suurepärane. Seejärel saame nendele andmetele rakendada lindude nägemise mudelit, kuid need on tõesti linnul olevad punktid, ”ütleb Shultz, kuid sondi punkt-täpsusega jäädvustamine jätab suuremad mustrilaigud vahele.

Seetõttu töötavad Shultz, McCormack ja Medina UV-kaamera seadistamise kallal. 'See, et saaksime kasutada Moore Labi tehnikat UV-kaamera ja digikaameraga, et anda meile 3D-ruumis linnumustri tunnetamine, on väga oluline, ' ütleb Shultz.

Medina ehitab juba labori jaoks oma tarkvara ja loob selle avatud lähtekoodiga versiooni 3D fotogrammeetria protsess et igaüks saaks tehnikaid kasutada. Moore'i labori näidiste korpusesahtel loodud Joshua Medina ja Moore'i labor peal Sketchfab .

Praegu on kõik Moore Labi isendid kataloogitud veebis , kuid pildistatakse vaid väheseid ja mõnda väärtuslikku liiki ei saa laborist eemaldada. Meeskond ühtlustab protsessi kogu kollektsiooni 3D-vormingus digiteerimiseks, et teadlased üle kogu maailma pääseksid ligi linnuproovidele ja saaksid nendega suhelda. Medina ütleb, et inimesed ei saa mitte ainult värvi hoolikalt analüüsida, vaid nad saavad uurida tekstuuri, läbipaistvust ja peegeldavaid pindu.

'Huvitav on see, et kõiki neid kihte esitatakse kõige sagedamini teaduse ja digiteerimise andmetena, ' ütleb ta. 'Kuid ma arvan, et kui te neid andmeid visualiseerite, muutub see millekski, mis on palju käegakatsutavam kunstiline ja huvitavam.'

Eriline tänu Joshua Medinale ja Moore Labile täiendavate 3D-visuaalide jagamise ja loomise eest. Avastage rohkem 3D-lindude mudeleid Moore Labi kollektsioonidest Medina Sketchfab .

Anneta teadusele reedel

Investeerige kvaliteetsesse teadusajakirjandusse, tehes teadusreede annetuse.