يتيح لك نظام الكاميرا الجديد رؤية العالم من خلال عيون الطيور والنحل

من منا لم يتساءل عن كيفية إدراك الحيوانات للعالم، وهو يختلف عن إدراك الإنسان له؟ يحاول العلماء والمصورون وصانعو الأفلام وغيرهم إعادة بناء الألوان التي تراها النحلة أثناء بحثها عن زهرة ناضجة للتلقيح. الآن قام فريق متعدد التخصصات بتطوير نظام كاميرا مبتكر يكون أسرع وأكثر مرونة في ظروف الإضاءة من الأنظمة الحالية، مما يسمح له بالتقاط صور متحركة للحيوانات في بيئاتها الطبيعية. ورقة جديدة نشرت في مجلة PLoS Biology.

“لقد انبهرنا منذ فترة طويلة بكيفية رؤية الحيوانات للعالم. وتسمح لنا التقنيات الحديثة في علم البيئة الحسية باستنتاج كيف تبدو المشاهد الثابتة للحيوان”. قال المؤلف المشارك دانييل هانلي، عالم الأحياء بجامعة جورج ماسون في فيرفاكس بولاية فيرجينيا. “ومع ذلك، غالبًا ما تتخذ الحيوانات قرارات مهمة بشأن الأهداف المتحركة (على سبيل المثال، تحديد موقع المواد الغذائية، وتقييم مشهد رفيق محتمل، وما إلى ذلك). وهنا، نقدم أدوات الأجهزة والبرمجيات لعلماء البيئة وصانعي الأفلام التي يمكنها التقاط وعرض الألوان التي يتصورها الحيوان. حيوانات تتحرك.”

وفقًا لهانلي وزملائه، تمتلك الأنواع الحيوانية المختلفة مستقبلات ضوئية فريدة حساسة لمجموعة واسعة من الأطوال الموجية، من الأشعة فوق البنفسجية إلى الأشعة تحت الحمراء، اعتمادًا على الاحتياجات البيئية المحددة لكل حيوان. يمكن لبعض الحيوانات حتى اكتشاف الضوء المستقطب. لذا فإن كل نوع يرى اللون بشكل مختلف قليلاً. على سبيل المثال، النحل والطيور حساسة للأشعة فوق البنفسجية، وهي غير مرئية للعين البشرية. وكتب المؤلفون: “لأن أعيننا ولا الكاميرات التجارية لا تلتقط مثل هذه الاختلافات في الضوء، فإن مجموعة واسعة من المجالات البصرية لا تزال غير مستكشفة”. “وهذا يجعل الصور ذات الألوان الزائفة لرؤية الحيوانات قوية ومقنعة.”

ومع ذلك، يرى المؤلفون أن التقنيات الحالية لإنشاء صور ذات ألوان زائفة لا يمكنها قياس الألوان التي تراها الحيوانات أثناء الحركة، مما يشير إلى أن الحركة مهمة لكيفية تواصل الحيوانات المختلفة والتنقل في العالم من حولها من خلال إدراك الألوان واكتشاف الإشارات. على سبيل المثال، تعتمد البصريات الطيفية التقليدية على الضوء المنعكس عن الجسم لتقدير كيفية معالجة المستقبلات الضوئية لحيوان معين لهذا الضوء، ولكن هذه طريقة تستغرق وقتًا طويلاً، ويتم فقدان الكثير من المعلومات المكانية والزمانية.

يأخذ التصوير متعدد الأطياف سلسلة من الصور بأطوال موجية مختلفة (بما في ذلك الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء) ويجمعها في قنوات ألوان مختلفة للحصول على قياسات ألوان مستقلة عن الكاميرا. تستبدل هذه الطريقة بعض الدقة للحصول على معلومات مكانية أفضل، وهي أكثر ملاءمة لدراسة إشارات الحيوانات، على سبيل المثال، ولكنها تعمل فقط على الأجسام الثابتة، لذا فإن المعلومات الزمنية محدودة.

وهذا عيب لأن “الحيوانات تبث وتستقبل إشارات من أنماط معقدة، والتي تنتج الظلال والإبرازات”، كما كتب المؤلفون. “تختلف هذه الإشارات في ظل الإضاءة ونقاط المراقبة المتغيرة باستمرار. المعلومات حول هذا التفاعل بين الخلفية والإضاءة والإشارات الديناميكية نادرة. ومع ذلك، فهي تشكل سمة مهمة للطرق التي تستخدم بها الكائنات الحية الحرة الألوان في البيئات الطبيعية، وبالتالي يتم إدراكها.

لذلك، شرع هانلي وزملاؤه في تطوير نظام كاميرا قادر على إنتاج مقاطع فيديو عالية الدقة لرؤية الحيوانات، والتي تلتقط التعقيد الكامل للإشارات المرئية التي تدركها الحيوانات في بيئة طبيعية. لقد قاموا بدمج الأساليب الحالية للتصوير متعدد الأطياف مع تصميمات الأجهزة والبرامج الجديدة. تسجل الكاميرا الفيديو بأربع قنوات ملونة (الأزرق والأخضر والأحمر والأشعة فوق البنفسجية) في وقت واحد. بمجرد معالجة هذه البيانات إلى “وحدات إدراكية”، يتم الحصول على فيديو دقيق لكيفية إدراك الحيوانات المختلفة للمشهد الملون، بناءً على المستقبلات الضوئية التي نعرفها عنها. يتنبأ نظام الفريق بالألوان المحسوسة بدقة تصل إلى 92 بالمائة. الكاميرات متاحة تجاريًا، والبرنامج مفتوح المصدر حتى يتمكن الآخرون من استخدامه وتطويره بحرية.

يصور مقطع الفيديو الموجود أعلى هذه المقالة الألوان التي يراها النحل أثناء مشاهدته لزملاء النحل وهم يبحثون عن الطعام ويتفاعلون (حتى القتال) في الزهور – وهو مثال على قدرة نظام الكاميرا على التقاط السلوك في بيئة طبيعية. أدناه، يقوم هانلي بوضع واقي الشمس الذي يحجب الأشعة فوق البنفسجية في الميدان. وكتب الباحثون أن بشرتها ذات الألوان الفاتحة تبدو تقريبًا مماثلة للرؤية البشرية ورؤية الألوان الزائفة للنحلة “لأن انعكاس الجلد يزداد تدريجيًا عند الأطوال الموجية الأطول”.