Hvordan se som en fugl

Hvordan se som en fugl

Den beryl-spanglede tanageren tilhører en av de største familiene av sangfugler som hovedsakelig bor i Sentral- og Sør-Amerika. Denne arten, samlet av Moore Lab of Zoology, lever i de nordlige Andesfjellene i Sør-Amerika. Utforsk den interaktive 3D-modellen på Sketchfab. Kreditt: Joshua Medina / Moore Lab

Denne historien er en del av vår sommerbokklubbsamtale om Jennifer Ackermans bok ‘The Genius of Birds.’ Vil du delta? Meld deg på vårt nyhetsbrev eller send oss ​​dine tanker om MolecularConceptor VoxPop-appen.


Ved første øyekast kan fjærdrakten til den beryll-spanglede tanageren virke subtil blekblå. Men sett i en annen vinkel, glimter den søramerikanske sangfuglen en elektrisk turkis med glimt av gull. Dette fargetransformerende fenomenet er kjent som iris.



'Jeg har sett mange virkelig vakre fugler i vakre bilder, men jeg innså at å ta bilder du går glipp av dette veldig skumle fenomenet,' sier Joshua Medina , en 3D-kunstner og spesialiserer seg på digitalisering ved Moore Lab of Zoology ved Occidental College i Los Angeles. 'Og det er noe du bare kan replikere i en tredimensjonal modell.'

Moore Lab er en samling av mer enn 65 000 fugleeksemplarer for det meste samlet i Mexico og Sør-Amerika fra 1933 til 1955. Som teknisk kunstner utvikler Medina 3D-modeller slik at folk kan se fargene, mønstrene og vanskelige visuelle signalene i fuglefjærdrakten, som kan være vanskelig å visualisere for studier.

'Det er som å ha prøven der rett foran deg,' sier John McCormack , direktør og kurator for fugler og pattedyr ved Moore Lab. 'Du kan komme på nært hold og se fuglen enda mer detaljert enn om du så på den med det blotte øye.'

Moore Lab Tanagers (og en gjest, oransje-frontet parakitt) laget av Joshua Medina og Moore Lab Sketchfab .

Visuelle effektkunstner Joshua Medina 3D-bilder en tuftet jay, Cyanocorax dickeyi. For en trinn-for-trinn-guide for 3D-fotogrammetriprosessen, les Medinas blogginnlegg på SketchFab .Kreditt: Joshua Medina / Moore Lab

Medina bruker en 3D-teknikk kalt fotogrammetri. Hans første oppsett som studenter var i hybelen hans, ved å bruke en platespiller med et utstoppet fugleeksemplar og en rekke skrivebordslamper. ('Folk som gikk inn må ha syntes det så veldig skummelt ut.') Manuelt 'DJ' bordet, tok han hundrevis av digitale bilder fra forskjellige vinkler mens fuglen roterte. Siden har han forlatt DJ-en og hybelrommet, og gått over til en helautomatisert platespiller som snurrer fuglen med hvert klikk på kameraet. En enkelt modell kan bestå av opptil 288 bilder fra tre forskjellige vinkler, behandlet av hjemmebryggede open source-programmer.

'Det er ganske vilt,' sier McCormack. 'Du kan ta den 3D-modellen, og du kan i hovedsak pakke den ut og flate den ut til en firkant som inkluderer hver eneste pikselstørrelse på hele modellen.' En forsker kunne deretter trekke ut og analysere hver eneste farge funnet på et fugleeksemplar, noe som kan være nyttig for å spore utviklingen av fjærdraktfarger hos forskjellige fuglearter.

Fargeprøver av forskjellige skannede tanager-arter, som Moore Lab bruker til fjærdraktfargeanalyse. Venstre til høyre (klikk for høy oppløsning): beryl-spangled tanager , flekket tanager , tanager med gullhette . Kreditt: Joshua Medina / Moore Lab

Fugler har farger av mange forskjellige grunner. Rødbrun, flekkete fjærdrakt kan kamuflere en fugl fra rovdyr, mens en lysere fjærdrakt kan hjelpe til med å avkjøle fugler. Flamboyante farger som den iriserende fjærdrakten på strupene til kolibrier kan være en prangende reklame for kamerater.

'Dette er noen ganger utrolig intrikate skjermer med alle slags farger og mønstre som en hunnfugl vanligvis ser og behandler og tar beslutninger om paring,' sier McCormack. 'Dette kommer inn i fugleintelligens.'

Syn er en fugls viktigste sans, forklarer McCormack, og for å behandle store mengder visuell informasjon har fugler store optiske lober.

Assorterte arter av elver i slekten Passerina som viser både fargerike hanner og brune hunner i Moore Lab-fuglesamlingen. Kreditt: John McCormack/The Moore Lab

'For omtrent 20 år siden ble det ganske kjent at fugler ser annerledes enn vi gjør,' sier Allison Shultz , assisterende kurator for ornitologi ved Natural History Museum i Los Angeles County, og studerer for tiden fjærdrakten til tananger. 'De har en slags forbedret visjon sammenlignet med oss.'

For å behandle farger har mennesker tre typer kjegler i øynene, forklarer Shultz, eller fotoreseptorer som er følsomme for rødt, grønt og blått. Men fugler har fire kjegler - den fjerde kjeglen utvider synet utenfor vårt visuelle spektrum. Mens mennesker ser farger i bølgelengder på 400 til 700 nanometer, dykker fugler inn i en del av det ultrafiolette spekteret og ser 300 til 700 nanometer.

'Fugler kan se noen ultrafiolette farger som vi ikke engang kan beskrive,' sier McCormack. 'Vi vet ikke engang hva disse fargene er. Vi har ikke ord for dem fordi vi aldri vil se dem, men fugler ser dem.'

Relatert artikkel

Shakespeares Starlings And The City

Ulike arter av tanager, en sentral- og søramerikansk sangfugl, bevart på Moore Lab. Kreditt: John McCormack/The Moore Lab

Ikke bare har fugler flere typer kjegler enn mennesker, men kjeglecellene deres er presise fargefiltre. Hver av dem har små oljedråper som begrenser mengden lys som treffer hver enkelt kjegle, noe som gjør at fugler kan skille forskjeller mellom lignende farger som ikke blir lagt merke til av det menneskelige øyet, sier Shultz.

Tanagers, en familie av arter som lever i hele Sentral- og Sør-Amerika, for eksempel, spenner over nesten hele fargespekteret sett hos fugler, sier Shultz. Forskere trodde opprinnelig at 50 % av de rundt 370 artene var dikromatiske, der hanner og hunner har forskjellige fjærdraktfarger. Men da Shultz og hennes kollega Kevin Burns målte fargene fra en fuglesynsmodell, anslått at tanagerene faktisk er 93% dikromatiske .

'Det er mye variasjon vi mangler med øynene våre,' sier Shultz.

Shultz driver reflektansspektrofotometeret fiberoptisk sonde på museumsprøver. Kreditt: Allison Shultz/Natural History Museum of Los Angeles County

Shultz og McCormack finner ut måter forskerne skal kunne se hva fugler ser. Nåværende teknikker krever et reflektansspektrofotometer, en enhet som bruker en fiberoptisk sonde som sender pulser av xenonlys - lys som omfatter hele spekteret - på et objekt. Lyset som reflekteres tilbake forteller forskerne hvilke farger som finnes i en fugls fjærdrakt, inkludert trekk ved fuglen bare synlig i det ultrafiolette spekteret . 'Refleksjonsspektrofotometrien er flott. Vi kan deretter bruke modellen for fuglesyn på disse dataene, men det er virkelig punkter på en fugl, sier Shultz – men punktpresisjonsfangsten av sonden savner større mønstre.

Det er derfor Shultz, McCormack og Medina jobber med å få satt opp et UV-kamera. 'Å kunne bruke Moore Labs teknikk med et UV-kamera så vel som et digitalt kamera for å gi oss en følelse av en fugls mønstre i et 3D-rom vil være veldig viktig,' sier Shultz.

Medina bygger allerede sin egen programvare for laboratoriet og konstruerer en åpen kildekode-versjon av 3D fotogrammetri prosess slik at alle kan bruke teknikkene. Type Case-skuff med prøver på Moore Lab laget av Joshua Medina og Moore LabSketchfab .


For øyeblikket er alle Moore Lab-prøvene
katalogisert på nett , men bare noen få er fotografert og noen verdifulle arter kan ikke fjernes fra laboratoriet. Teamet effektiviserer prosessen for å digitalisere hele samlingen i 3D, slik at forskere over hele verden kan få tilgang til og samhandle med fugleprøver. Folk vil ikke bare være i stand til å analysere farger nøye, men de kan undersøke tekstur, gjennomsiktighet og reflekterende overflater, sier Medina.

'Det som er interessant er at hvert av disse lagene oftest presenteres bare som data i vitenskapen og i digitaliseringen,' sier han. 'Men jeg tror at når du visualiserer disse dataene, blir det noe som er mye mer håndgripelig kunstnerisk og interessant.'

Spesiell takk til Joshua Medina og Moore Lab for deling og generering av supplerende 3D-bilder. Utforsk flere 3D-fuglemodeller fra Moore Lab-samlingene Medinas Sketchfab .


Doner til Science Friday

Invester i kvalitetsjournalistikk ved å gi en donasjon til Science Friday.