Цветовое зрение - это способность различать разные длины волн электромагнитного излучения. Цветовое зрение основано на механизме восприятия мозга, который рассматривает свет с разными длинами волн как разные визуальные стимулы . Обычные нечувствительные к цвету фоторецепторы (стержни в глазах человека) реагируют только на наличие или отсутствие света и не различают конкретные длины волн.
Мы можем утверждать, что цвета не являются реальными - они «синтезируются» нашим мозгом, чтобы различать свет с разными длинами волн. В то время как стержни дают нам возможность обнаруживать присутствие и интенсивность света (и, таким образом, позволяют нашему мозгу строить картину окружающего нас мира), конкретное обнаружение различных длин волн по независимым каналам дает нашему взгляду на мир дополнительное высокое разрешение. Например, красный и зеленый цвета выглядят как почти идентичные оттенки серого на черно-белых фотографиях.
Животное с одним черно-белым зрением не сможет различить, скажем, зеленое и красное яблоко, и не узнает, какое из них вкуснее, прежде чем попробовать их оба. Биологи-эволюционисты считают, что человеческие предки разработали цветовое зрение, чтобы облегчить идентификацию спелых плодов, что, очевидно, дало бы преимущество в конкурентном мире природы.
Почему определенные длины волн сочетаются с определенными цветами, остается загадкой. Технически, цвет - это иллюзия, созданная нашим мозгом. Поэтому не ясно, видят ли другие животные цвета так же, как мы их видим. Вполне вероятно, что из-за общей эволюционной истории другие позвоночные видят мир, окрашенный так же, как мы его видим. Но цветовое зрение довольно распространено в огромном животном мире: насекомые, паукообразные и головоногие способны различать цвета.
Какие цвета видят эти животные?
Цветовое зрение человека основывается на трех фоторецепторах, которые обнаруживают основные цвета - красный, зеленый и синий. Однако некоторые люди испытывают недостаток в красных фоторецепторах (они являются «бихроматами») или имеют дополнительный фоторецептор, который обнаруживает где-то между красным и зеленым цветами («тетрахроматы»). Очевидно, что наличие только 3 фоторецепторов не ограничивает нашу способность различать другие цвета.
Каждый фоторецептор может поглощать довольно широкий диапазон длин волн света. Чтобы различить определенный цвет, мозг сравнивает и количественно анализирует данные всех трех фоторецепторов. И наш мозг делает это на удивление успешно - некоторые исследования показывают, что мы можем различать цвета, которые соответствуют разнице в длине волны всего в 1 нанометр.
Эта схема работает в основном таким же образом у большинства высших позвоночных животных, которые имеют цветовое зрение. Хотя способность различать определенные оттенки значительно различается у разных видов, люди имеют одну из лучших способностей различать цвета.
Однако беспозвоночные, которые развили цветовое зрение (и зрение в целом) совершенно независимо от нас, демонстрируют удивительно разные подходы к обнаружению и обработке цвета. Эти животные могут иметь исключительно большое количество цветовых рецепторов. Например, у креветки богомола есть 12 различных типов фоторецепторов. У обычной бабочки синей бабочки еще больше - 15 рецепторов.
Значит ли это, что эти животные могут видеть дополнительные цвета, невообразимые для нас? Возможно да. Некоторые из их фоторецепторов работают в довольно узкой области светового спектра. Например, они могут иметь 4-5 фоторецепторов, чувствительных в зеленой области визуального спектра. Это означает, что для этих животных различные оттенки зеленого могут выглядеть так же различно, как синий и красный цвета кажутся нашим глазам! Опять же, эволюционные преимущества таких приспособлений очевидны для животного, живущего среди деревьев и трав, где большинство объектов, как мы их видим, окрашены в различные оттенки зеленого.
Исследователи пытались проверить, дает ли более сложный набор визуальных рецепторов какие-либо преимущества для животных, когда речь идет о различении основных цветов. Результаты показывают, что это не обязательно так, по крайней мере, для богомола. Несмотря на впечатляющий набор рецепторов, детектирующих свет в гораздо более широкой части электромагнитного спектра по сравнению с людьми, способность различать цвета не настолько велика по сравнению с нами. Однако они быстро определяют цвета. Это, вероятно, более важно для практических целей, так как богомолы являются хищниками. Большое количество фоторецепторов обеспечивает их быструю активацию на определенных длинах волн света и, таким образом, напрямую сообщают мозгу, какая конкретная длина волны была обнаружена. Для сравнения, люди должны оценивать и количественно определять сигналы от всех трех фоторецепторов, чтобы выбрать конкретный цвет. Это требует больше времени и энергии.
Помимо использования различного количества фоторецепторов для восприятия света определенных длин волн, некоторые животные могут обнаруживать свет, который мы, люди, совершенно не способны видеть. Например, многие птицы и насекомые могут видеть в ультрафиолетовой части спектра. Например, у шмелей есть три фоторецептора, поглощающих в УФ, синей и зеленой областях спектра. Это делает их трихроматами, как люди, но с спектральной чувствительностью, смещенной к синему концу спектра. Способность обнаруживать ультрафиолетовый свет объясняет, почему некоторые цветы имеют узоры, видимые только в этой части спектра. Эти модели привлекают опыляющих насекомых, которые имеют способность видеть в этой области.
Ряд животных может обнаружить инфракрасный свет (длинноволновое излучение), излучаемый нагретыми предметами и телами. Эта способность значительно облегчает охоту на змей, которые обычно ищут мелкую теплокровную добычу. Таким образом, просмотр их через ИК-детекторы является отличным инструментом для медленно движущихся рептилий. Чувствительные к ИК-излучению у змей фоторецепторы расположены не в их глазу, а в «ямочных органах», расположенных между глазами и ноздрями. Результат все тот же: змеи могут окрашивать объекты в зависимости от температуры их поверхности.
Как показывает эта статья, мы, люди, можем видеть и анализировать только небольшую часть визуальной информации, доступной другим существам. В следующий раз, когда вы увидите скромную муху, подумайте о том, как по-разному она воспринимает одни и те же вещи, на которые вы оба смотрите!
