Sind alle Tiere farbenblind? Ihre Vision ist möglicherweise umfassender als Ihre!

Soll ich für denselben Spielball den roten oder den grünen kaufen? Was ist, wenn meiner Katze und meinem Hund die Farbe, die ich kaufe, nicht gefällt? Ich glaube, dass die meisten Tierbesitzer mit diesem Problem zu kämpfen haben.

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Aber ich muss Ihnen vielleicht sagen, dass es Ihrem „Herrn“ egal sein wird, ob der Spielball rot oder grün ist, denn in seinen Augen gibt es zwischen diesen beiden Farben keinen Unterschied .

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Sind Katzen und Hunde farbenblind?

Wird Katzen und Hunden nicht nachgesagt, dass sie über ausgezeichnete Sehkraft verfügen? Warum können sie Rot und Grün nicht unterscheiden? Tatsächlich geht es hier nicht um das Sehen, sondern um einen Teilbereich des Sehens – die Fähigkeit, Farben wahrzunehmen. Diese Fähigkeit wird als „Farbsehen“, „Farbwahrnehmung“ oder „Farbunterscheidung“ bezeichnet und bezeichnet unsere Fähigkeit, unterschiedliche Wellenlängen des Lichts wahrzunehmen .

Wenn weißes Licht durch ein Prisma fällt, wird es in ein buntes Spektrum aufgeteilt. Licht unterschiedlicher Wellenlängen wird in einer Reihenfolge von lang nach kurz angeordnet: Rot, Orange, Gelb, Grün, Cyan, Blau und Violett. Natürlich handelt es sich dabei nicht einfach um sieben Farben, sondern es besteht ein fließender Übergang zwischen diesen Farben. Wir können weit mehr als sieben Farben sehen.

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Wir können diesen Farbunterschied aufgrund der Zapfen in unseren Augen erkennen. Sie sind dafür verantwortlich, die Farben, die wir sehen, in Nervenimpulse umzuwandeln, die an das Gehirn weitergeleitet werden. Auf unserer Netzhaut befinden sich drei verschiedene Zapfentypen, die gegenüber verschiedenen Wellenlängen des Lichts unterschiedlich empfindlich sind. Traditionell haben Wissenschaftler sie entsprechend der Reihenfolge ihrer Wellenlängenempfindlichkeitsspitzen als kurze (S-), mittlere (M-) und lange (L-) Typen aufgezeichnet. Im Allgemeinen werden sie im Allgemeinen als Blaulicht-, Grünlicht- und Rotlichtrezeptoren bezeichnet. Es ist der Antagonismus und die Zusammenarbeit dieser drei Rezeptoren, die es uns ermöglichen, die bunte Welt zu sehen.

Im Vergleich zum Menschen fehlt Katzen und Hunden jedoch ein Zapfenzelltyp, sondern sie besitzen nur zwei Typen, lange und kurze, die jeweils auf blauviolettes und gelbgrünes Licht reagieren . Diese Situation ist der von Menschen mit Rot-Grün-Farbenblindheit sehr ähnlich – ihnen fehlt einer der mittleren oder langen Zapfen und sie sind daher nicht in der Lage, zwischen Rot und Grün zu unterscheiden . Natürlich können wir nicht sicher sein, ob das Farbsehen von Katzen und Hunden mit der echten Farbenblindheit des Menschen übereinstimmt oder ob der Regenbogen, den sie sehen, nur ein einfacher Übergang zwischen Gelb und Blau ist, aber zumindest sollten sie nicht in der Lage sein zu erkennen, ob der Spielball rot oder grün ist.

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Katzen und Hunde sind nicht nur farbenblind, sie sind auch „farbenschwach“ . Die Dichte der Farbzapfen in ihrer Netzhaut ist viel geringer als beim Menschen. In der Makula, dem farbempfindlichsten Bereich der Netzhaut, beträgt die Zapfendichte bei Hunden nur etwa ein Zehntel der Zapfendichte beim Menschen.

Allerdings können wir nicht sagen, dass die Welt in den Augen von Katzen und Hunden grau ist. Im Gegenteil, ihre Sicht kann selbst in dunkler Umgebung sehr hell sein. Im Gegensatz zu den Zapfenzellen gibt es auf unserer Netzhaut einen anderen Typ optischer Rezeptoren, die Stäbchenzellen. Obwohl Stäbchenzellen nicht die Fähigkeit besitzen, Farben zu erkennen, sind sie lichtempfindlicher und ermöglichen uns dank ihnen die nächtliche Sicht. Auf der Netzhaut von Katzen und Hunden sind weitaus mehr Stäbchenzellen verteilt als beim Menschen , weshalb sie auch in einem dunklen Raum nach dem Ausschalten des Lichts noch gekonnt Parkour ausführen können.

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„Dimensionalitätsreduktionsangriff“ von Vögeln

Wenn wir mit Katzen und Hunden mitfühlen, dass die Welt nicht bunt genug ist, dann haben auch die Spatzen im Fenster Mitgefühl mit uns.

Wenn wir Menschen „Trichromaten“ sind, dann sind die meisten Vögel „Tetrachromaten“ . Im Vergleich zum Menschen verfügen Vögel nicht nur über Rot-, Grün- und Blaufarbrezeptoren, sondern auch über eine Art Zapfenzellen, die auf kürzere Wellenlängen reagieren . Bei den meisten Vögeln liegen die Reaktionsspitzen sogar im ultravioletten Bereich.

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Das Vorhandensein neuer Zapfen erweitert die Farbwahrnehmung der Vögel um eine neue Dimension. Während die Mischung von Rot, Gelb und Blau auf einer Ebene ausgedrückt werden kann, lässt sich die Mischung von vier Farben nur im dreidimensionalen Raum ausdrücken. Objekte, die uns grau erscheinen, können Vögeln hell und glänzend erscheinen, genauso wie gelbe Objekte für uns leuchtend rot oder grün erscheinen können.

Darüber hinaus weisen die Zapfen der Vögel eine fortgeschrittene Struktur auf, die bei uns Säugetieren nicht vorkommt. Vor den eigentlichen Farbrezeptoren in den Zapfen der Vögel befindet sich ein winziger Öltropfen , der durch hohe Konzentrationen an Carotinoiden gelb bis rot gefärbt sein kann, so als Filter wirkt und die Farberkennung der Zapfen genauer und spezifischer macht. Insgesamt haben Wissenschaftler in den Zapfen von Vögeln sechs verschiedenfarbige Tröpfchen entdeckt, darunter eines, das nahezu farblos und durchsichtig ist.

Die Art der Öltröpfchen in den Zapfen variiert erheblich zwischen den verschiedenen Vogelarten. Und bei entfernt verwandten Arten könnte die Verteilung der Öltröpfchenarten ähnlicher sein, wenn ihre ökologischen Nischen ähnlicher wären. Dies liegt möglicherweise daran, dass sich die Öltröpfchen unter dem Druck der natürlichen Selektion schneller verändern können als die Zapfen.

Natürlich gibt es bei Vögeln Ausnahmen. Die Zahl der Zapfenzellen in der Netzhaut einer Eule ist sehr gering und die überwiegende Mehrheit sind Stäbchenzellen, die schwaches Licht wahrnehmen. Daher ist das Sehvermögen einer Eule wahrscheinlich nahezu monochrom – dasselbe wie das einer Katze.

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Das bunte Nachtleben der Geckos?

Wenn sie die Wahl zwischen hoher Auflösung und Farbe haben, entscheiden sich viele nachtaktive Tiere – darunter Katzen und Eulen – für Ersteres. Aber der Gecko sagte: „Ich will sie alle.“

Der Helmgecko (Tarentola chazaliae), ein nachtaktiver Gecko, kann im schwachen Mondlicht Farben 350-mal besser erkennen als der Mensch. Auf ihrer Netzhaut befindet sich keine einzige Stäbchenzelle, die auf schwaches Licht reagiert. Stattdessen gibt es dicht gepackte Zapfenzellen, die für drei verschiedene Wellenlängen des Lichts empfindlich sind (obwohl es auch drei Typen gibt, sind es beim Menschen nicht die roten, grünen und blauen Typen, sondern grüne, blaue und ultraviolette ).

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Die hervorragenden optischen Eigenschaften der Geckoaugen ermöglichen es ihnen, die farbenfrohe Welt nachts zu erleben, und die Zapfen in ihren Augen sind groß und dicht. Wissenschaftler spekulieren, dass ein Zweig tagaktiver Eidechsen möglicherweise eine für sie geeignete nächtliche ökologische Nische gefunden hat. Um sich an die neue Umgebung anzupassen, mussten sie ihr angeborenes Sehvermögen umgestalten. Sie nutzten bessere optische Systeme und leistungsfähigere Zapfen, um die Probleme zu überwinden, die ihnen durch das Fehlen der Stäbchen entstanden. Am Ende sieht der Effekt ziemlich gut aus.

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Hardware allein reicht nicht, Algorithmen gleichen das aus

Die Augen von Kopffüßern wie Kalmaren und Kraken scheinen in ihrer Struktur unseren Augen ähnlich zu sein, sie haben sich jedoch unabhängig voneinander entwickelt – Augen sind in der Evolutionsgeschichte oft unabhängig voneinander entstanden, weil sie so nützlich sind.

In mancher Hinsicht sind die Augen von Tintenfischen „rationaler“ als die von Wirbeltieren. Die Sehnervenfasern der Wirbeltiere liegen auf der Vorderseite der Netzhaut. Diese Nerven bündeln sich und hinterlassen einen „blinden Fleck“ auf der Netzhaut, der das Licht nicht wahrnehmen kann, wenn es durch die Netzhaut zum Sehnerv gelangt . Bei Kalmaren und Kraken liegen die Sehnervenfasern jedoch auf der Rückseite der Netzhaut und laufen nahtlos direkt in den Sehnerv über, was die Bildgebung überhaupt nicht beeinträchtigt .

Die intraokularen Strukturen eines Wirbeltiers (links) und eines Oktopus (rechts). Hinter der Netzhaut sind die Sehnervenfasern des Oktopus zu erkennen. In der Abbildung ist 1 die Netzhaut, 2 die Sehnervenfaser, 3 der Sehnerv und 4 der visuelle blinde Fleck von Wirbeltieren. Bildquelle: Wikipedia

Aber ihre Augen sind nicht ohne Probleme. Kopffüßer haben in ihren Augen nur einen Typ optischer Rezeptoren, was bedeutet, dass sie nur Schwarzweiß und Graustufen sehen können. Sie leben noch schlechter als Hunde. Doch wenn man sich einigermaßen mit den Farbwechselgewohnheiten von Tintenfischen auskennt, fragt man sich unweigerlich: Wie kann ein Tintenfisch seine Farbe an seine Umgebung anpassen, wenn er doch keine Farben sehen kann? Und warum muss es vor dem anderen Geschlecht, das ebenfalls farbenblind ist, mit seiner Farbenpracht prahlen – wenn es doch offensichtlich seine natürlichen Feinde, die Fische, sind, die es leichter erkennen können?

Angesichts dieses Widerspruchs wiesen Wissenschaftler darauf hin, dass Tintenfische und Kraken möglicherweise ebenfalls über Farbsehen verfügen und das Geheimnis in ihren seltsam geformten Pupillen liegt .

Die Pupillen der meisten Wirbeltiere sind rund, wodurch das Licht leichter auf einen Punkt fokussiert werden kann und klarere Bilder entstehen. Bei den Pupillen von Tintenfischen ist es jedoch genau umgekehrt. Sie sind U-förmig, W-förmig usw. Solche Pupillen erschweren die Bildung eines einfachen und klaren Bildes auf der Netzhaut. Stattdessen bilden sich aufgrund der Inkonsistenz der Lichtwellenlängen bunte Lichthöfe an den Bildrändern.

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Solange genügend Rechenleistung vorhanden ist, können diese Halo-Muster die Farbe des Objekts selbst genau wiederherstellen. Natürlich stellt dies auch gewisse Anforderungen an die Farbe selbst. Handelt es sich um eine einzelne Farbe oder um zwei Farben mit ähnlicher Helligkeit, können sich nur schwer deutliche Vignetten bilden. Aus diesem Grund heißt es in einigen Forschungsberichten, Tintenfische hätten kein Farbsehen. Tintenfische können eigentlich die Farbe an der Schnittstelle von Hell und Dunkel gut erkennen. Dies ist die gleiche Szene, in der unsere Kameras auf das Problem der violetten Farbsäume stoßen.

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Das komplexeste Farbsehen ist eigentlich ...

Fangschreckenkrebse oder Mantis-Garnelen (Mitglieder der Ordnung Stomatopoda) verfügen möglicherweise über das komplexeste Farbsehen aller Tiere auf der Erde, da sie über 12 bis 16 verschiedene Arten optischer Rezeptoren verfügen. Wir haben keine Ahnung, wie ein schillernder Regenbogeneffekt in ihren Augen aussieht. Ganz zu schweigen von der Mischung von mehr als zehn Dimensionen des sichtbaren Lichts und des ultravioletten Lichts, sie können sogar zirkular polarisiertes Licht wahrnehmen – sie sind immer noch die einzige Gruppe mit dieser besonderen Fähigkeit.

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Ein derart komplexes Farbsehen kann ihren winzigen Gehirnen einerseits wertvolle Rechenleistung sparen und ihnen andererseits vielfältigere Möglichkeiten zur geheimen Kommunikation bieten. Am Eingang jeder Höhle, in der Fangschreckenkrebse leben, steht zwar ein großes „Zutritt verboten“-Schild, aber ihre natürlichen Feinde, ihre Beute und wir sind für sie alle unsichtbar.

Jedes Tier hat seine eigene angeborene Art, die Welt wahrzunehmen, und ihnen unsere Sichtweise aufzuzwingen, wäre sowohl für uns als auch für sie eine unnötige und enorme Belastung. Zwischen dem roten und dem grünen Ball können Sie also auch eine Farbe kaufen, die Ihnen gefällt, und müssen sich nicht zu sehr in die Perspektive des anderen versetzen. oder kaufen Sie beide und sehen Sie, welches Ihnen besser gefällt?

Autor｜Laomao

Rezension | Huang Chengming, Forscher am Institut für Zoologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften

Das Titelbild und die Bilder in diesem Artikel stammen aus der Copyright-Bibliothek

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