Dieren in het wild moeten cruciale beslissingen nemen door bewegende doelen te detecteren. Hun overleving kan afhangen van het vinden van een prooi of het beoordelen van een potentiële partner, en hun ogen nemen alle kleuren in de natuur iets anders waar. Een accuraat beeld krijgen van wat dieren zien was een uitdaging, maar een camerasysteem ontwikkeld door wetenschappers van de Universiteit van Sussex in het Verenigd Koninkrijk en de George Mason Universiteit in Virginia zou ecologen en filmmakers kunnen helpen video’s te maken die de verschillende kleuren die dieren zien nauwkeurig nabootsen. in zijn natuurlijke omgeving. Het systeem wordt beschreven in een studie die op 23 januari is gepubliceerd in een open access tijdschrift PLOS-biologie.
[Related: How do animals see the world?]
Verschillende fotoreceptoren in de ogen kunnen van invloed zijn op hoe we de wereld om ons heen waarnemen. Dieren, waaronder bijen, rendieren en sommige vogels, kunnen ultraviolet (UV) licht zien dat niet door het menselijk oog kan worden waargenomen. Door de kleuren te reconstrueren waarvan we weten dat dieren ze kunnen zien, kunnen wetenschappers meer leren over hoe ze communiceren en navigeren in de wereld om hen heen.
“Als sensorisch ecologen zijn we geïnteresseerd in hoe dieren kleuren in de natuur waarnemen. Traditionele technieken voor het meten van deze kleuren vertelden vaak slechts een deel van het verhaal”, zegt Daniel Hanley, co-auteur van het onderzoek en sensorisch ecoloog aan de George Mason University. PopSci. “De wetenschappelijke gemeenschap beschikte niet over adequate hulpmiddelen om kleur in beweging te bestuderen. Wij hebben ons camerasysteem ontworpen om een oplossing voor dit probleem te bieden. Nu kunnen we kleursignalen opnemen zoals ze verschijnen voor wilde dieren in het wild.”
Het nieuwe camerasysteem is gebaseerd op huidige technieken die spectrofotometrie worden genoemd. Met behulp van deze techniek worden beelden vastgelegd in specifieke golflengtebereiken die doorgaans verder gaan dan wat mensen kunnen zien. Het gebruik van deze methoden kan echter tijdrovend zijn, valse kleuren produceren, specifieke lichtomstandigheden vereisen en niet altijd iets bewegend vastleggen.
Om enkele van deze beperkingen te overwinnen, ontwikkelde het team een camera- en softwaresysteem dat video’s maakt van bewegende objecten vanuit het standpunt van het dier onder natuurlijke lichtomstandigheden.
“Het systeem is opgebouwd rond twee afzonderlijke camera’s, waarbij het licht wordt gesplitst en tegelijkertijd naar een camera die gevoelig is voor ultraviolet licht en een standaard camera wordt gestuurd die gevoelig is voor menselijk zichtbaar licht”, zegt Hanley.
[Related: How this computer scientist is rethinking color theory.]
Eén van de camera’s neemt tegelijkertijd video op in vier verschillende kleurkanalen: blauw, groen, rood en UV. Deze gegevens worden vervolgens verwerkt tot perceptuele eenheden met behulp van een populaire programmeertaal genaamd Python. Hierdoor ontstaat een nauwkeurigere video van hoe dieren deze kleuren waarnemen, gebaseerd op wat biologen weten over de fotoreceptoren in hun ogen. Het team testte dit nieuwe camerasysteem met traditionele spectrofotometriemethoden en hun nieuwe systeem voorspelde waargenomen kleuren met een nauwkeurigheid van meer dan 92 procent.
“Ons project was behoorlijk intens en we kwamen onderweg voor veel verrassingen te staan”, zegt Hanley. “Het meest verrassende wat we ontdekten was hoeveel bewolking de waargenomen kleur kan beïnvloeden. We merkten deze verschuivingen meestal niet op, maar ze waren aanzienlijk.”
Het systeem is gemaakt van in de handel verkrijgbare camera’s en is gehuisvest in een 3D-geprinte modulaire behuizing. De door het team ontwikkelde software is bovendien open source, zodat andere onderzoekers in de toekomst op deze technologie kunnen voortbouwen.
“We zijn van plan het camerasysteem zo breed mogelijk in te zetten. We onderzoeken momenteel een reeks toepassingen, van natuurlijke historie tot natuurbehoud”, zegt Hanley. “We hopen dat door betrokkenheid van de gemeenschap onze ontwerpen kunnen worden verbeterd en dat we veel nieuwe observaties over kleur in de natuur zullen verzamelen.”