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

من منا لم يتساءل عن كيفية إدراك الحيوانات للعالم، والذي غالبًا ما يختلف عن كيفية إدراك البشر؟ هناك طرق مختلفة يحاول من خلالها العلماء والمصورون وصانعو الأفلام وغيرهم إعادة بناء الألوان التي تراها النحلة أثناء صيدها لزهرة ناضجة للتلقيح. الآن قام فريق متعدد التخصصات بتطوير نظام كاميرا مبتكر أسرع وأكثر مرونة من حيث ظروف الإضاءة من الأنظمة الحالية، مما يسمح له بالتقاط صور متحركة للحيوانات في بيئتها الطبيعية، وفقًا لـ ورقة جديدة نشرت في مجلة PLoS Biology .

“لقد انبهرنا منذ فترة طويلة بالطريقة التي ترى بها الحيوانات العالم. التقنيات الحديثة في علم البيئة الحسية تسمح لنا باستنتاج كيف يمكن أن تبدو المشاهد الساكنة للحيوان.” قال المؤلف المشارك دانييل هانلي، عالم الأحياء بجامعة جورج ماسون في فيرفاكس بولاية فيرجينيا. “ومع ذلك، غالبًا ما تتخذ الحيوانات قرارات حاسمة بشأن الأهداف المتحركة (على سبيل المثال، اكتشاف المواد الغذائية، وتقييم عرض رفيق محتمل، وما إلى ذلك). وهنا، نقدم أدوات الأجهزة والبرمجيات لعلماء البيئة وصانعي الأفلام التي يمكنها التقاط وعرض الألوان التي تدركها الحيوانات في حركة.”

يمتلك بير هانلي وزملاؤه في الدراسة، أنواعًا حيوانية مختلفة مجموعات فريدة من المستقبلات الضوئية الحساسة 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 الأنواع ستدرك اللون بشكل مختلف قليلاً. على سبيل المثال، يعتبر نحل العسل والطيور حساسين للأشعة فوق البنفسجية، وهي غير مرئية للعين البشرية. وكتب المؤلفون: “بما أن أعيننا ولا كاميراتنا التجارية تلتقط مثل هذه الاختلافات في الضوء، فإن مساحات واسعة من المجالات البصرية تظل غير مستكشفة”. “وهذا يجعل الصور الملونة الزائفة لرؤية الحيوانات قوية ومقنعة.”

ومع ذلك، يؤكد المؤلفون أن التقنيات الحالية لإنتاج صور ملونة زائفة لا يمكنها تحديد الألوان التي تراها الحيوانات أثناء الحركة، وهو عامل مهم لأن الحركة أمر بالغ الأهمية لكيفية تواصل الحيوانات المختلفة والتنقل في العالم من حولها من خلال مظهر الألوان واكتشاف الإشارات. على سبيل المثال، يعتمد القياس الطيفي التقليدي على الضوء المنعكس عن الجسم لتقدير كيفية معالجة المستقبلات الضوئية لحيوان معين لهذا الضوء، ولكنها طريقة تستغرق وقتًا طويلاً، وتضيع الكثير من المعلومات المكانية والزمانية.

يأخذ التصوير متعدد الأطياف سلسلة من الصور عبر أطوال موجية مختلفة (بما في ذلك الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء) ويجمعها في قنوات ألوان مختلفة لاستخلاص قياسات الألوان المستقلة عن الكاميرا. تستبدل هذه الطريقة بعض الدقة للحصول على معلومات مكانية أفضل، وهي مناسبة تمامًا لدراسة الإشارات الحيوانية، على سبيل المثال، ولكنها تعمل فقط على الأجسام الثابتة، لذا فإن المعلومات الزمنية غير متوفرة.

وكتب الباحثون أن هذا عيب لأن “الحيوانات تقدم وتستقبل إشارات من أشكال معقدة تلقي بظلالها وتولد الضوء”. “تختلف هذه الإشارات في ظل الإضاءة ونقاط المراقبة المتغيرة باستمرار. المعلومات حول هذا التفاعل بين الخلفية، والإضاءة، والإشارات الديناميكية نادرة. ومع ذلك، فهي تشكل جانبًا حاسمًا من طرق استخدام الألوان، وبالتالي إدراكها، من قبل الكائنات الحية التي تعيش بحرية في البيئات الطبيعية.

لذلك شرع هانلي وزملاؤه في تطوير نظام كاميرا قادر على إنتاج مقاطع فيديو عالية الدقة للحيوانات، والتي تلتقط التعقيد الكامل للإشارات المرئية كما يمكن للحيوان أن يراها في بيئة طبيعية. لقد قاموا بدمج الأساليب الحالية للتصوير متعدد الأطياف مع تصميمات الأجهزة والبرامج الجديدة. تسجل الكاميرا الفيديو بأربع قنوات ملونة في وقت واحد (الأزرق والأخضر والأحمر والأشعة فوق البنفسجية). بمجرد معالجة هذه البيانات إلى “وحدات إدراكية”، تكون النتيجة عبارة عن فيديو دقيق لكيفية إدراك الحيوانات المختلفة للمشهد الملون، بناءً على ما نعرفه عن المستقبلات الضوئية التي تمتلكها. يتنبأ نظام الفريق بالألوان الملموسة بدقة تصل إلى 92 بالمائة. الكاميرات متاحة تجاريًا، والبرنامج مفتوح المصدر بحيث يمكن للآخرين استخدامه والبناء عليه بحرية.

يصور مقطع الفيديو الموجود أعلى هذه المقالة الألوان التي يراها نحل العسل وهو يشاهد زملاء النحل وهم يبحثون عن الطعام ويتفاعلون (حتى يتقاتلون) على 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 بشرته ذات اللون الفاتح تبدو متشابهة تقريبًا في الرؤية البشرية ورؤية الألوان الزائفة لدى نحل العسل “لأن انعكاس الجلد يزداد تدريجيًا عند الأطوال الموجية الأطول”.