Pasaulis iš paukščio skrydžio, arba Kaip mato paukščiai?

Pavasarį stebime iš šiltųjų kraštų parskrendančius paukščių būrius ar į inkilus grįžtančius varnėnus. Tik ar stebėdami dangų raižančius sparnuotuosius pagalvojate, kaip paukščiai mato mus?

Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centro Biomokslų instituto mokslininkas doc. Mindaugas Mitkus sako, kad šiandien pasaulyje vykdomi psichofizikiniai eksperimentai, genetiniai ir mikroskopiniai tyrimai padeda atsakyti į nemažai su paukščių rega susijusių klausimų. Su mokslininku kalbamės apie paukščių regos evoliuciją, galimybę matyti ultravioletinę šviesą ir prisitaikymą gyventi nuolat besikeičiančiomis sąlygomis.

Paukščiams orientuotis padeda vizualiniai ir magnetiniai žemėlapiai bei kompasas

Pasak doc. M. Mitkaus, kalbant apie paukščių navigaciją reikėtų skirti du kelionių tipus – trumpų ir ilgų atstumų. Trumpais atstumais paukščiai skrenda ieškoti maisto ar vandens ir tie atstumai gali siekti 40 km ar net 400 km kasdien.

„Yra žinoma, kad krankliai, žuvėdros, garniai kartais skrenda 40 km ar daugiau nuo lizdo su jaunikliais iki maitinimosi vietos, ten pasimaitina ir grįžta atgal. Dalis paukščių šiuos atstumus nuskrenda keletą kartų per dieną. Buvo išsiaiškinta, kad sidabrinių kirų patinai skrenda ryte iš Olandijos pakrantės iki Anglijos pakrantės, ten pasimaitina ir vakare grįžta atgal pamaitinti jauniklių. Šis atstumas yra apie 200 km į vieną pusę. Skrisdami paukščiai orientuojasi pagal įvairius matomus orientyrus: upes, ežerus, kalnus, jūros pakrantes, namus, fabrikus ir kitus dalykus. Paukščiai šiuos objektus įsimena ir suformuoja savo galvoje vizualinį žemėlapį“, ‒ pasakoja mokslininkas.

Ilgesnėse kelionėse, kai paukščiai skrenda tūkstančius kilometrų, svarbios yra įvairios sensorinės sistemos. Mūsų kraštuose didieji paukščių migracijos keliai iš Suomijos ar Uralo kalnų srities, kur paukščiai peri, driekiasi per rytinę Baltijos pakrantę.

„Kalbant apie migraciją ir tai, kaip paukščiai nusprendžia, kuria pasaulio kryptimi skristi, svarbios yra įvairios sensorinės sistemos, ne tik rega. Paukščiai prisimena orientyrus ir skrisdami aukštai, kai oras geras, ir skrisdami neaukštai, kai oras prastas. Juk iš viršaus matyti labai daug: kalnai, upės, ežerai. Baltijos jūros pakrantė yra nuostabus informacijos šaltinis. Būtent dėl šalia šios jūros besidriekiančių paukščių migracijos kelių yra įkurta Ventės rago paukščių žiedavimo stotis“, ‒ sako docentas.

Turbūt didelei daliai žmonių šiais laikais būtų sunku keliauti be žemėlapių programėlių ir GPS. Moksliniai tyrimai rodo, kad paukščiai irgi turi tam tikrą GPS sistemą, kuri galėtų būti susijusi su rega.

„Žinome, kad paukščiai gali justi Žemės magnetinį lauką. Šis magnetinis laukas turi skirtingus parametrus, tokius kaip poliariškumas, intensyvumas, inklinacija, deklinacija, kuriuos, panašu, paukščiai gali jausti. Moksliniai tyrimai rodo, kad tas magnetinio lauko jutimas prasideda paukščių akyse, specifiniuose tinklainės fotoreceptoriuose – dvigubose kolbelėse. Nors aš netyrinėju magnetorecepcijos, bet kartu su studentais atliekame paukščių tinklainės tyrimus ir domimės tomis dvigubomis kolbelėmis, kurios yra dar mažai ištirtos ir kurioms hipotetiškai priskiriamos net kelios funkcijos“, ‒ atskleidžia mokslininkas.

Tamsią naktį žmogaus regos aštrumas nedaug skiriasi nuo pelėdos

Žmonės, visi stuburiniai gyvūnai, tad ir paukščiai, turi to paties tipo – kameros tipo ‒ akis. Tokio tipo akyse yra du pagrindiniai struktūriniai elementai.

„Mūsų akys veikia kaip kameros objektyvas, o mūsų tinklainė primena kameroje esančią matricą. Šiuo aspektu mūsų ir paukščių akys panašios, bet kai pradedame lyginti atskirus regos sistemos elementus, skirtumų yra tikrai daug. Čia net skirtingų paukščių grupių optinės sistemos parametrai skiriasi, tai ką jau kalbėti apie lyginimą su žmogumi“, ‒ sako mokslininkas.

Vienas iš regos sistemos parametrų yra regos aštrumas, kuris nurodo, kiek smulkias detales mūsų regos sistema gali įžiūrėti.

„Paukščių regos aštrumas varijuoja. Yra tokių, kurių regos aštrumas 15–20 kartų prastesnis negu standartinio žmogaus, bet yra ir tokių, kurių 4,5 karto geresnis. Ypač geru regos aštrumu pasižymi plėšrieji paukščiai: ereliai, grifai. Prastesnį regos aštrumą nei žmogus turi vištiniai paukščiai: vištos, kurapkos, na ir pelėdos, kurių vienos rūšies regos aštrumas yra 15–20 kartų prastesnis nei žmogaus“, ‒ aiškina tyrėjas.

Paukščių regos evoliucijoje galime atrasti nemažai kompromisų. Evoliucijos metu dėl gebėjimo matyti tamsoje naktinės pelėdos paaukojo regos aštrumą.

„Geram regos aštrumui reikalinga stipri šviesa. Tik kai labai šviesu, gali matyti aštriai kaip sakalas. Bet jeigu nori sugebėti matyti tamsoje, turi paaukoti regos aštrumą ir „investuoti“ į jautrumą“, ‒ sako docentas.

Naktinės pelėdos yra prisitaikiusios matyti tamsoje, nes turi dideles akis ir didelius jų vyzdžius, per kuriuos šviesa patenka į akis.

„Tačiau svarbu juk ne vien jautrumas, bet ir regos aštrumas – kiek smulkiai mes galim įžiūrėti objektų detales esant skirtingiems apšvietimo lygiams. Čia, panašu, žmogaus rega nėra daug prastesnė nei pelėdos, kaip dažnai galvojama. Labai tamsią naktį žmogaus ir pelėdos regos aštrumas skiriasi tik apie du kartus, tad tai tikrai nėra daug“, ‒ sako tyrėjas.

Vienas didelis debesis, 140 kadrų per sekundę ir galimybė matyti 360° panoramą

Pasak doc. M. Mitkaus, kalbant apie kontrasto jautrumą ‒ kiek gerai galima įžiūrėti skirtumą tarp pilko ir pilkesnio, žmogus yra absoliutus čempionas.

„Iš visų gyvūnų, kiek iki šiol yra ištirta, žmogaus rega pasižymi pačiu geriausiu kontrasto jautrumu. Mes galime matyti net iki 0,5 ar 0,3 proc. skirtumą tarp pilko ir pilkesnio. Daugumos paukščių riba yra apie 10 proc. Paprastas pavyzdys yra debesys danguje – mums jie nėra vienalyčiai: turi tamsesnį ar šviesesnį kraštelį, tamsesnis debesis užgožia šviesesnį. Paukščiui visas tas debesų masyvas gali atrodyti kaip vienas didelis debesis“, ‒ pasakoja mokslininkas.

Vidutiniškai žmogaus laikinė skiriamoji geba ‒ kiek kadrų per sekundę mes matome ‒ yra 45–50 Hz. Tuo tarpu yra tokių rūšių paukščių, kurie mato net 140 kadrų per sekundę.

„Aukšta laikine skiriamąja geba pasižymi tie paukščiai, kurie gaudo greitai judantį grobį, pavyzdžiui, musinukės, kurios gaudo skraidančius vabzdžius. Judančių objektų vaizdą šie paukščiai mato daug detaliau, dėl to jiems lengviau sugauti tokį grobį nei mums“, ‒ paaiškina docentas.

Tačiau, kaip ne visų paukščių erdvinė skiriamoji geba yra aukštesnė nei žmogaus, tai yra geresnis regos aštrumas, taip ir ne visi pasižymi aukštesne laikine skiriamąja geba, tai yra kiek kadrų per sekundę jie mato.

„Elektrofiziologiniai matavimai rodo, kad pelėdų laikinė skiriamoji geba yra gana žema. Tačiau psichofizikiniai šio aspekto tyrimai su pelėdomis dar niekada nebuvo atlikti. Mano vadovaujama doktorantė Kotryna Jakuba kaip tik tokius tyrimus su pelėdomis šiuo metu ir atlieka. Su kolegomis atliekame ir kitą tyrimą, kuriame naudodami videokameras, filmuojančias 240 kadrų per sekundę greičiu, tyrinėjame greitai vykstančius procesus – pingvinų žvilgsnio stabilizavimo mechanizmus jiems nardant po vandeniu“, ‒ pasakoja mokslininkas.

Dauguma paukščių turi platesnį matymo lauką nei žmogus. Pavyzdžiui, kai kurių ančių, slankų matymo laukas toks platus, kad jos mato 360° panoramą aplink save.

„Ančių akys nėra galvos priekyje, kaip žmogaus, bet galvos šonuose. Tad kiekviena akis aprėpia 180° vaizdą. Yra paukščių rūšių, kurios mato ir virš galvos, tad jeigu įsivaizduotumėte sferą, tie paukščiai mato daugiau nei pusę sferos aplink save. Evoliuciškai išsivystė, kad tokį platų regos lauką turi paukščiai, kurie yra grobis plėšrūnams. Toks platus matymo laukas leidžia pastebėti plėšrūną ir tada jau imtis veiksmų“, ‒ pažymi docentas.

Kiek spalvų mato paukščiai?

Tiek žmonių, tiek visų gyvūnų, taigi ir paukščių, galvose yra spalvinės regos ir nespalvinės regos sistemos. Anksčiau minėtos regos parametrų vertės priklauso nespalvinei regos sistemai. Spalvinė paukščių regos sistema taip pat turi visus anksčiau išvardytus parametrus: regos aštrumą, optinį jautrumą, kontrasto jautrumą, laikinę skiriamąją gebą ir matymo lauką. Tad mūsų, o ir paukščių galvose atskiros smegenų sritys ir regos sistemos analizuoja informaciją atskirai ir tik vėliau viskas sujungiama į vieną galutinį vaizdą, kurį matome ir suprantame.

„Žmogaus spalvinė rega yra pagrįsta trimis fotoreceptorių tipais, supaprastintai vadinamais raudonomis, žaliomis ir mėlynomis kolbelėmis. Tuo tarpu paukščių spalvinės regos sistema yra pagrįsta keturiais kolbelių tipais – tai reiškia, kad jie gali įžiūrėti įvairesnius atspalvius. Dalis paukščių gali matyti ir ultravioletinę šviesą, o tie, kurie nemato ultravioletinės šviesos, turi violetinei šviesai jautrius fotoreceptorius“, ‒ atskleidžia mokslininkas.

Jautrumas ultravioletinei šviesai yra svarbus paukščių mityboje. Ultravioletinę šviesą mato apie pusę pasaulio paukščių: kirai, papūgos, dauguma žvirblinių paukščių, tokių kaip žvirbliai, zylės, strazdai, kikiliai ir kiti.

„Jautrumas ultravioletinei šviesai paukščiams yra naudingas siekiant susirasti maisto. Tam tikri lapai, žolės, vaisiai, sėklos, pumpurai atspindi ultravioletinę šviesą ir paukščiai taip gali įvertinti maisto kokybę“, ‒ pasakoja doc. M. Mitkus.

Dar svarbesnis ultravioletinės šviesos naudojimo aspektas išryškėja poravimosi ir tuoktuvių metu. Tos rūšys, kurios mato ultravioletinę šviesą, savo plunksnose turi ornamentus, kurie šią šviesą atspindi. Kuo daugiau tokių elementų turi patinėlis, tuo jis patrauklesnis patelėms.

„Mes negalime matyti ultravioletinės šviesos, tad paukščius matome visai kitaip, nei jie vieni kitus. Savo plunksnose jie tikrai turi ornamentų, kurie mums nėra matomi. Buvo atlikti tyrimai, kurie parodė, kad tiek varnėnai, tiek mėlynosios zylės naudoja ultravioletinę šviesą partnerio kokybei įvertinti. Tiktai sveikos, stiprios, gerai prižiūrėtos plunksnos gali tinkamai atspindėti ultravioletinę šviesą. Tai parodo gerą paukščio genofondą ir tai, kad patinas yra stiprus, apsukrus, gerai maitinasi ir turi pakankamai laiko prisižiūrėti plunksnas“, ‒ pasakoja docentas.

Nepaisant visų turimų žinių, įsivaizduoti, kaip atrodo vaizdas paukščių galvose, mums yra be galo sudėtinga. Mes šiuos parametrus turime išreikštus skaičiais, formulėmis, lentelėmis ir grafikais.

„Tikriausiai ne vienam yra tekę matyti internete sukurtus vaizdus, kaip neva mato šuo, katė ar paukščiai. Šios nuotraukos yra modifikuotos būtent pagal tuos skaičius ir parametrus, kuriuos mes, mokslininkai, ištiriame. Bet tai nereiškia, kad būtent taip gyvūnai ir mato, nes dažniausiai modifikuojamas tik spalvinis fotografijų aspektas, neatsižvelgiant į gyvūno kontrasto jautrumą, regos aštrumą ir kitus parametrus“, ‒ pažymi doc. M. Mitkus.

Paukščių prisitaikymas ir mokymasis

Stebėdami paukščius galime įžvelgti urbanizacijos padiktuotų pokyčių jų elgsenoje. Vienas jų – čiulbėjimo parametrų kaita.

„Yra pastebėta, kad mieste gyvenantys paukščiai čiulba garsiau nei kaime dėl miestuose esančio triukšmo. Bet kalbant apie urbanizacijos įtaką paukščių regai, reikalingi išsamesni moksliniai tyrimai ir daugiau laiko“, ‒ sako mokslininkas.

Dalis paukščių yra tikrai puikiai prisitaikę gyventi miestuose. Varniniai ir papūginiai paukščiai yra vienos protingiausių paukščių grupių ir jų elgesyje pastebime daug aukštosios kognityvinės veiklos apraiškų.

„Dažnas pavyzdys yra varnų po automobilių ratais mėtomi riešutai, siekiant juos išgliaudyti. Bet toks prisitaikymo vertinimas yra santykinis. Juk, pavyzdžiui, žvirbliai irgi puikiai adaptuojasi gyventi miestuose, randa maisto, suka lizdus. Tad net ir ne tokie išraiškingi, bet adaptyvūs elgesio elementai irgi gali atspindėti paukščių protinius gebėjimus“, ‒ pažymi tyrėjas.

Labai svarbu suprasti, kad paukščiai vieni iš kitų mokosi. Mokosi tiek jaunikliai iš tėvų, tiek atskiri individai iš kitų būrio paukščių.

„Viena varna sugalvojo mėtyti riešutus po automobilių ratais, kitos pamatė, kad veikia, ir ėmė kopijuoti. Panašus pavyzdys buvo pastebėtas Didžiojoje Britanijoje su zylėmis. Senesniais laikais, kai pienininkas atveždavo pieno butelius ryte ir pastatydavo prie durų, šie stikliniai pieno buteliai būdavo ne užsukami kamšeliu, o uždengti aliuminio folija. Viena zylė įsigudrino prakirsti tą foliją ir išgerti grietinėlę, kuri nusistovėdavo pieno butelio viršuje. Kitos zylės netrukus pradėjo šią elgseną kopijuoti. Pastebėję šį reiškinį mokslininkai atliko tyrimus ir žemėlapyje pavaizdavo, kaip greitai ši zylių elgsena plito po šalį“, ‒ pasakoja docentas.

Ilgoje evoliucijos istorijoje galime atsekti, kaip paukščiai prisitaikė gyventi vienomis ar kitomis sąlygomis. Kiekviena regos sistema atsirado per daugybę pokyčių, po truputį evoliucionavo ir adaptavosi prie esamų sąlygų pagal tos rūšies elgseną ir gyvenamąją vietą.

„Vieniems paukščiams reikėjo regos aštrumo, kitiems matymo tamsoje, kiti turėjo sugebėti sufokusuoti vaizdą po vandeniu. Tačiau, norėdami ištobulinti vienas regos savybes, paukščiai turėjo paaukoti kitas. Šie mainai niekad nesibaigia, tik reikia netrumpos laiko perspektyvos norint juos užčiuopti“, ‒ sako doc. M. Mitkus.

Vilniaus universiteto informacija