Vögel sehen eine ganz andere Welt als die, die wir kennen, und jetzt können wir eine Ahnung davon bekommen, wie diese aussieht – dank einer speziell entwickelten Kamera, die das Vogel-Sehen simuliert.
Abgesehen davon, dass sie faszinierend sind, erklären die resultierenden Bilder auch, warum Vögel so genau durch dichtes Laub navigieren können.
Die Verhaltensbiologin Cynthia Tedore von der Universität Lund in Schweden erklärt, dass das Team nach Mustern in der Natur suchen wollte, die Vögel sehen, aber nach denen Wissenschaftler bisher nicht gesucht haben.
Sie entschieden sich, das Sehen von Vögeln zu erforschen, weil Vögel sehr visuell orientiert sind – sie nutzen ihr Sehvermögen, um nach Nahrung zu suchen und zu jagen – und im Gegensatz zu menschlichen Augen können Vogelaugen eine vierte Farbe erkennen.
In unseren Augen haben wir drei Arten von Farbrezeptoren, oder Zapfen – sie sind empfindlich für rote, blaue und grüne Frequenzen des Lichts. Vögel haben einen vierten Rezeptor, der sich von Art zu Art in der Art der Frequenz, die er erkennen kann, unterscheidet.
Bei einigen Vögeln, wie dem australischen Honigfresser, ist der vierte Farbrezeptor empfindlich für violettes Licht; bei anderen, wie den Papageien, können diese Zapfen Licht erkennen, das weiter in den UV-Bereich des Spektrums reicht.
Um herauszufinden, wie diese violett- und UV-empfindlichen Zapfen visuell übersetzt werden, fotografierten die Forscher dichte Waldhabitate sowohl in Schweden als auch in Australien mit einer Multispektralkamera mit speziell entwickelten Filtern, um nachzuahmen, was ein Vogel sehen kann.
Was sie dabei entdeckten, war ziemlich beeindruckend.
Die multispektralen Bilder zeigen deutlich, wie die UV-Empfindlichkeit einen größeren Kontrast zwischen der Ober- und Unterseite von Blättern erkennt, wodurch die Position und Ausrichtung jedes Blattes in einer sehr klaren, dreidimensionalen Weise hervortritt.
„Was für Menschen ein grünes Durcheinander zu sein scheint, sind für Vögel klar unterscheidbare Blätter. Bis zu dieser Studie wusste niemand davon“, sagt der Biologe Dan-Eric Nilsson, ebenfalls von der Universität Lund.
Beide Blattober- und -unterseiten reflektieren ähnlich viel UV-Licht, so dass die Forscher glauben, dass die Unterschiede darauf zurückzuführen sind, wie viel UV-Licht die Blätter reflektieren bzw. durchlassen.
Das UV-Licht wurde von den Blättern mehr als das 25-fache der Menge reflektiert, die durch sie hindurchgelassen wurde.
Im Vergleich dazu können unsere Augen den Unterschied nicht erkennen, da grünes Licht in etwa gleich viel durchgelassen und reflektiert wird, was einen weitaus geringeren Kontrast bei der Betrachtung von grünen Frequenzen erzeugt.
„Wahrscheinlich hilft es den Vögeln, mit größerer Agilität durch dichtes Laub zu fliegen und zu hüpfen“, sagte Tedore gegenüber ScienceAlert.
„Viele Vögel suchen nach Insekten und Spinnen, die sich auf den Unterseiten von Blättern verstecken, und die Fähigkeit, diese Oberflächen schnell zu lokalisieren, sollte ihre Effizienz bei der Nahrungssuche erhöhen.“
Mit Hilfe von Computermodellen errechneten Nilsson und Tedore außerdem, dass der maximale Blattkontrast bei kurzen UV-Wellenlängen in gut beleuchteten, offenen Baumkronen und bei längeren UV-Wellenlängen in weniger beleuchteten, geschlossenen Baumkronen zu sehen ist. Das könnte erklären, warum die vierte Farbe, die Vögel erkennen, variiert.
Natürlich ist das, was wir in den visualisierten UV-Bildern sehen, nur eine Simulation des Vogel-Sehens, weil unsere Augen der Aufgabe leider nicht ganz gewachsen sind.
„Da Vögel vier Zapfenklassen haben (rot, grün, blau und UV) und wir nur drei (rot, grün, blau), können wir immer nur drei der Zapfenkanäle der Vögel visualisieren“, erklärt Tedore. „Es ist für uns unmöglich, eine realistische Darstellung davon zu erzeugen, wie das Sehen mit vier Zapfenkanälen aussehen könnte.“
Aber selbst wenn wir diese zusätzlichen Farben nicht wirklich sehen können, könnten wir uns das Super-Farbensehen der Vögel durch Technologie zunutze machen.
„Die verbesserte 3D-Struktur im UV könnte von ferngesteuerten oder autonomen Fahrzeugen visualisiert werden, um ihnen zu helfen, besser durch komplexe Waldumgebungen zu navigieren, ohne sich in Blättern zu verheddern“, schlägt Tedore vor.
So verblüffend das Sehen in vier Farben auch klingt, es bringt wohl auch einige Nachteile mit sich.
„Ein Nachteil einer vierten Zapfenklasse ist, dass sie Platz in der Netzhaut einnimmt, der von mehr der anderen drei Zapfenklassen hätte belegt werden können“, sagt Tedore. „Das kann sich nachteilig auf die Auflösung und die Empfindlichkeit bei schwachen Lichtverhältnissen auswirken.“
Tedore sagt, der nächste Schritt zum Verständnis des Sehens von Vögeln wird sein, zu sehen, wie sich ihre Nahrungsquellen im UV darstellen. Und sie könnten auch weiter erforschen, wie sich das Sehvermögen von Vögeln je nach Art und Umgebung unterscheidet.
„Wir mögen die Vorstellung haben, dass das, was wir sehen, die Realität ist, aber es ist eine sehr menschliche Realität. Andere Tiere leben in anderen Realitäten, und wir können nun durch ihre Augen sehen und viele Geheimnisse enthüllen. Die Realität liegt im Auge des Betrachters“, folgert Nilsson.
Ihre Arbeit wurde in Nature Communications veröffentlicht.