Sistem kamera baru memungkinkan kita melihat dunia melalui mata burung dan lebah

Siapa yang tidak bertanya-tanya bagaimana hewan memandang dunia, yang seringkali berbeda dengan cara manusia memandangnya? Ada berbagai cara yang dilakukan para ilmuwan, fotografer, pembuat film, dan pihak lain untuk merekonstruksi warna yang dilihat lebah saat ia memburu bunga matang untuk penyerbukan. Kini tim multidisiplin telah mengembangkan sistem kamera inovatif yang lebih cepat dan lebih fleksibel dalam hal kondisi pencahayaan dibandingkan sistem yang ada, sehingga memungkinkannya menangkap gambar bergerak hewan di habitat aslinya, menurut Kertas baru Diterbitkan di jurnal PLoS Biology.

“Kami telah lama terpesona dengan cara hewan melihat dunia. Teknik baru dalam ekologi sensorik memungkinkan kami menyimpulkan seperti apa pemandangan statis yang dilihat hewan.” kata rekan penulis Daniel Hanley, seorang ahli biologi di Universitas George Mason di Fairfax, Virginia. “Namun, hewan sering kali mengambil keputusan penting mengenai pergerakan target (misalnya, mendeteksi makanan, mengevaluasi tampilan calon pasangannya, dll.). Di sini, kami menyediakan perangkat keras dan perangkat lunak untuk para ahli ekologi dan pembuat film yang dapat menangkap dan menampilkan warna-warna tersebut. binatang melihat.” Bergerak.”

Menurut Hanley dan rekan penulisnya, spesies hewan yang berbeda memiliki seperangkat fotoreseptor unik yang sensitif terhadap berbagai panjang gelombang, dari ultraviolet hingga inframerah, bergantung pada kebutuhan lingkungan spesifik setiap hewan. Beberapa hewan bahkan dapat mendeteksi cahaya terpolarisasi. Jadi setiap spesies akan merasakan warna sedikit berbeda. Misalnya, lebah madu dan burung sensitif terhadap radiasi ultraviolet, yang tidak terlihat oleh mata manusia. “Karena baik mata kita maupun kamera komersial tidak menangkap variasi cahaya seperti itu, sebagian besar bidang visual masih belum dijelajahi,” tulis para penulis. “Hal ini membuat gambar warna palsu dari penglihatan hewan menjadi kuat dan meyakinkan.”

Namun, penulis menekankan bahwa teknik yang ada saat ini untuk menghasilkan gambar dengan warna palsu tidak dapat mengidentifikasi warna yang dilihat hewan saat bergerak, hal ini merupakan faktor penting karena gerakan sangat penting dalam cara berbagai hewan berkomunikasi dan bernavigasi di dunia sekitar mereka melalui kemunculan warna dan pendeteksian sinyal. . Misalnya, spektrofotometri tradisional bergantung pada cahaya yang dipantulkan tubuh untuk memperkirakan bagaimana fotoreseptor hewan tertentu memproses cahaya tersebut, namun metode ini memakan waktu dan banyak informasi spasial dan temporal yang hilang.

Pencitraan multispektral mengambil serangkaian gambar pada panjang gelombang berbeda (termasuk ultraviolet dan inframerah) dan menggabungkannya ke dalam saluran warna berbeda untuk mengekstrak pengukuran warna yang tidak bergantung pada kamera. Metode ini menukar beberapa resolusi untuk mendapatkan informasi spasial yang lebih baik, dan sangat cocok untuk mempelajari sinyal hewan, misalnya, namun hanya berfungsi pada objek yang tidak bergerak, sehingga informasi temporal tidak tersedia.

Hal ini merupakan kerugian karena “hewan memberikan dan menerima sinyal dari bentuk kompleks yang menghasilkan bayangan dan menghasilkan cahaya,” tulis para peneliti. “Sinyal-sinyal ini bervariasi berdasarkan pencahayaan dan titik pandang yang selalu berubah. Informasi tentang interaksi antara latar belakang, pencahayaan, dan sinyal dinamis masih langka. Namun, ini merupakan aspek penting dari cara warna digunakan, dan dengan demikian dirasakan, oleh makhluk hidup bebas. organisme di lingkungan alami.”

Jadi Hanley dan rekan-rekannya mulai mengembangkan sistem kamera yang mampu menghasilkan video hewan beresolusi tinggi, yang menangkap seluruh kompleksitas sinyal visual seperti yang dilihat hewan di lingkungan alaminya. Mereka menggabungkan metode pencitraan multispektral yang ada dengan desain perangkat keras dan perangkat lunak baru. Kamera merekam video dalam empat saluran warna secara bersamaan (biru, hijau, merah dan ultraviolet). Setelah data ini diproses menjadi “unit persepsi”, hasilnya adalah video akurat tentang bagaimana berbagai hewan melihat pemandangan berwarna, berdasarkan apa yang kita ketahui tentang fotoreseptor yang mereka miliki. Sistem tim memprediksi warna sentuhan dengan akurasi hingga 92 persen. Kamera tersedia secara komersial, dan perangkat lunaknya bersifat open source sehingga orang lain dapat dengan bebas menggunakan dan mengembangkannya.

Video di bagian atas artikel ini menggambarkan warna-warna yang terlihat oleh lebah madu saat mereka menyaksikan sesama lebah mencari makan dan berinteraksi (bahkan berebut) bunga — sebuah contoh kemampuan sistem kamera untuk menangkap perilaku di lingkungan alami. Di bawah ini, Hanley mengaplikasikan tabir surya pemblokir UV di lapangan. Kulitnya yang berwarna terang tampak mirip dengan penglihatan manusia dan penglihatan warna palsu lebah madu “karena pantulan kulit secara bertahap meningkat pada panjang gelombang yang lebih panjang,” tulis para peneliti.