Sådan ser du som en fugl

Sådan ser du som en fugl

Den beryl-spanglede tanager tilhører en af ​​de største familier af sangfugle, der primært opholder sig i Central- og Sydamerika. Denne art, indsamlet af Moore Lab of Zoology, lever i det nordlige Andesbjerge i Sydamerika. Udforsk den interaktive 3D-model på Sketchfab. Kredit: Joshua Medina / Moore Lab

Denne historie er en del af vores sommerbogklubsamtale om Jennifer Ackermans bog 'Fuglenes geni.' Vil du deltage? Skriv dig op til vores nyhedsbrev eller send os dine tanker om MolecularConceptor VoxPop app.


Ved første øjekast kan fjerdragten på den berylbeklædte tanager virke subtil lyseblå. Men set fra en anden vinkel, glimter den sydamerikanske sangfugl en elektrisk turkis med glimt af guld. Dette farveforvandlende fænomen er kendt som iris.



'Jeg har set mange virkelig smukke fugle i smukke billeder, men jeg indså, at man går glip af dette virkelig meget uhyggelige fænomen ved at tage billeder,' siger Joshua Medina , en 3D-kunstner med speciale i digitalisering på Moore Lab of Zoology på Occidental College i Los Angeles. 'Og det er noget, du kun kan replikere i en tredimensionel model.'

Moore Lab er en samling af mere end 65.000 fugleprøver, hovedsagelig indsamlet i Mexico og Sydamerika fra 1933 til 1955. Som teknisk kunstner udvikler Medina 3D-modeller, så folk kan se farverne, mønstrene og de vanskelige visuelle signaler i fuglefjerdragt, som kan være svære at visualisere til undersøgelse.

'Det er som at have eksemplet der lige foran dig,' siger John McCormack , direktør og kurator for fugle og pattedyr på Moore Lab. 'Du kan komme helt tæt på og se fuglen endnu mere detaljeret, end hvis du så på den med det blotte øje.'

Moore Lab Tanagers (og en gæst, orange-fronted parakit) lavet af Joshua Medina og Moore Lab Sketchfab .

Visuelle effekter kunstner Joshua Medina 3D-billeder en tufted jay, Cyanocorax dickeyi. For en trin-for-trin guide til 3D-fotogrammetriprocessen, læs Medinas blogindlæg på SketchFab .Kredit: Joshua Medina / Moore Lab

Medina bruger en 3D-teknik kaldet fotogrammetri. Hans oprindelige opsætning som bachelor var i hans sovesal, hvor han brugte en pladespiller med et udstoppet fugleeksemplar og et antal skrivebordslamper. ('Folk, der gik ind, må have syntes, det så meget uhyggeligt ud.') Manuelt 'DJ' bordet, ville han tage hundredvis af digitale billeder fra forskellige vinkler, mens fuglen roterede. Han har siden droppet DJ'en og kollegiet og overgået til en fuldautomatisk pladespiller, der snurrer fuglen med hvert klik på kameraet. En enkelt model kan bestå af op til 288 billeder fra tre forskellige vinkler, behandlet af hjemmebryggede open source-programmer.

'Det er ret vildt,' siger McCormack. 'Du kan tage den 3D-model, og du kan i det væsentlige pakke den ud og flade den ud til en firkant, der grundlæggende inkluderer hver enkelt pixelstørrelse på hele modellen.' En forsker kunne derefter udtrække og analysere hver enkelt farve fundet på et fugleeksemplar, hvilket kunne være nyttigt til at spore udviklingen af ​​fjerdragtfarver hos forskellige fuglearter.

Swatches af forskellige scannede tanager-arter, som Moore Lab bruger til fjerdragtfarveanalyse. Venstre mod højre (klik for høj opløsning): beryl-spangled tanager , plettet tanager , gylden hætte tanager . Kredit: Joshua Medina / Moore Lab

Fugle har farver af mange forskellige årsager. Rødmeleret, plettet brun fjerdragt kunne camouflere en fugl fra rovdyr, mens en lysere fjerdragt kan hjælpe med at køle fuglene af. Flamboyante farver som den iriserende fjerdragt i struben på kolibrier kan være en prangende reklame for kammerater.

'Disse er nogle gange utroligt indviklede skærme med alle slags farver og mønstre, som en hunfugl typisk ser og behandler og træffer beslutninger om parring,' siger McCormack. 'Dette kommer ind i fuglens intelligens.'

Syn er en fugls vigtigste sans, forklarer McCormack, og for at behandle store mængder visuel information har fugle store optiske lapper.

Forskellige arter af grøde i slægten Passerina, der viser både farverige hanner og brune hunner i Moore Labs fuglesamling. Kredit: John McCormack/The Moore Lab

'For blot omkring 20 år siden blev det ret velkendt, at fugle ser anderledes, end vi gør,' siger Allison Shultz , assisterende kurator for ornitologi ved Natural History Museum i Los Angeles County, studerer i øjeblikket tanagers fjerdragt. 'De har en slags forbedret vision i forhold til os.'

For at behandle farver har mennesker tre typer kegler i øjnene, forklarer Shultz, eller fotoreceptorer, der er følsomme over for rød, grøn og blå. Men fugle har fire kegler - den fjerde kegle udvider deres syn ud over vores visuelle spektrum. Mens mennesker ser farver i bølgelængder på 400 til 700 nanometer, dykker fugle ned i en del af det ultraviolette spektrum og ser 300 til 700 nanometer.

'Fugle kan se nogle ultraviolette farver, som vi ikke engang kan beskrive,' siger McCormack. 'Vi ved ikke engang, hvad de farver er. Vi har ikke ord for dem, for vi vil aldrig se dem, men fugle ser dem.'

Relateret artikel

Shakespeares stære og byen

Forskellige arter af tanager, en central- og sydamerikansk sangfugl, bevaret på Moore Lab. Kredit: John McCormack/The Moore Lab

Ikke alene har fugle flere typer kegler end mennesker, men deres kegleceller er præcise farvefiltre. Hver af dem har små oliedråber, der begrænser mængden af ​​lys, der rammer hver enkelt kegle, hvilket gør det muligt for fugle at skelne forskelle mellem lignende farver, som det menneskelige øje ikke bemærker, siger Shultz.

Tanager, en familie af arter, der lever i hele Central- og Sydamerika, for eksempel, spænder over næsten hele farvespektret, der ses hos fugle, siger Shultz. Forskere troede oprindeligt, at 50 % af de omkring 370 arter var dikromatiske, hvor hanner og hunner har forskellige fjerdragtfarver. Men da Shultz og hendes kollega Kevin Burns målte farverne fra en fuglesynsmodel, anslået, at tanagerne faktisk er 93% dikromatiske .

'Der er en masse variation, som vi mangler med vores øjne,' siger Shultz.

Shultz betjener reflektansspektrofotometerets fiberoptiske sonde på museumsprøver. Kredit: Allison Shultz/Natural History Museum of Los Angeles County

Shultz og McCormack udtænker måder, hvorpå forskere kan se, hvad fugle ser. Nuværende teknikker kræver et reflektansspektrofotometer, en enhed, der bruger en fiberoptisk sonde, der sender pulser af xenonlys - lys, der omfatter hele spektret - på et objekt. Lyset, der reflekteres tilbage, fortæller forskerne, hvilke farver der er til stede i en fugls fjerdragt, herunder træk ved fuglen kun synlige i det ultraviolette spektrum . 'Reflektansspektrofotometrien er fantastisk. Vi kan derefter anvende modellen for fuglesyn på disse data, men det er virkelig punkter på en fugl,” siger Shultz – men punktpræcisionsindfangningen af ​​sonden savner større pletter af mønstre.

Derfor arbejder Shultz, McCormack og Medina på at få sat et UV-kamera op. 'At være i stand til at bruge Moore Labs teknik med et UV-kamera såvel som et digitalt kamera til at give os en fornemmelse af en fugls mønstre i et 3D-rum vil være rigtig vigtigt,' siger Shultz.

Medina er allerede ved at bygge sin egen software til laboratoriet og konstruere en open source-version af 3D fotogrammetri proces så alle kan bruge teknikkerne. Typekasseskuffe med prøver på Moore Lab lavet af Joshua Medina og Moore LabSketchfab .


I øjeblikket er alle Moore Lab-prøverne
katalogiseret online , men kun få er fotograferet, og nogle værdifulde arter kan ikke fjernes fra laboratoriet. Holdet strømliner processen for at digitalisere hele samlingen i 3D, så forskere over hele verden kan få adgang til og interagere med fugleprøver. Folk vil ikke kun være i stand til at analysere farver nøje, men de kan undersøge tekstur, gennemsigtighed og reflekterende overflader, siger Medina.

'Det interessante er, at hvert af disse lag oftest præsenteres bare som data i videnskaben og i digitaliseringen,' siger han. 'Men jeg tror, ​​at når du visualiserer disse data, bliver det noget, der er meget mere håndgribeligt kunstnerisk og interessant.'

Særlig tak til Joshua Medina og Moore Lab for deling og generering af supplerende 3D-visuals. Udforsk flere 3D-fuglemodeller fra Moore Lab-kollektionerne Medinas Sketchfab .


Doner til Science Friday

Invester i videnskabsjournalistik af høj kvalitet ved at give en donation til Science Friday.