رؤية الطيور للألوان

رؤية الطيور للألوان^(*)

تتمتع الطيور بنظام لرؤية الألوان يفوق ذلك

الموجود في جميع الثدييات بما فيها الإنسان.

<H.T.گولدسميث>

 

طائر البوقير hornbill الإفريقي الأرضي Bucorvus leadbeateri هو كغيره من الطيور، يرى العالم نسيجا غنيا بالألوان لا نكاد نتخيله. وللطيور هذه القدرة لأنها احتفظت بخلايا مخروطية تتعامل مع الألوان في العين فقدتها الثدييات قبل ملايين السنين.

 

لقد اعتدنا، نحن بني البشر، أن نفترض أن جهاز الرؤية لدينا يتربَّع فوق قمة من النجاح التطوري، فهو يمكننا من إدراك الكون في أبعاد ثلاثة، وأن نكشف الأشياء عبر مسافات بعيدة، وأن نتنقل هنا وهناك بأمان، وإننا لنستطيع أن نتعرف بدقة أفرادا آخرين، وأن نكشف عواطفهم من مجرد نظرات خاطفة إلى وجوههم. والحقيقة أننا حيوانات مبصرة نرى صعوبة في تخيل العوالم الحسية لمخلوقات لها قدرات تمتد إلى آفاق أخرى، فالخفاش الصائد في الليل ـ على سبيل المثال ـ يدرك وجود الحشرات الصغيرة بالإنصات لصدى ندائها العالي الحدة.

رؤية الإنسان للألوان(**)   يرى البشر وبعض الرئيسات الأخرى الألوان التي يرونها نتيجة تفاعلات بين ثلاثة طرز من خلايا المخاريط في شبكية العين. ويحتوي كل طراز من المخاريط على صبغ مختلف حساس لمدى محدد من أطوال الموجات الضوئية. والطرز الثلاثة من المخاريط تصل أقصى حساسية لها عند نحو 560 و 530 و 424 نانومترا. وفي الشكل ينشأ الخطان الرفيعان الرأسيان عند الأطوال الموجية التي تُمتص بالتساوي بالصبغ 560. ومع ذلك فإن الفوتونات من الأشعة التي لها طول موجي 500 نانومتر (باللون الأزرق المخضر) لها طاقة أكبر من فوتونات الأشعة التي لها طول موجي610 نانومترات (باللون البرتقالي)، يُحدِث كلاهما الاستجابة نفسها من الصبغ، ومن ثم يُحْدِثان الاستثارة نفسها لخلية المخروط. وبناء على ذلك فإن خلية مخروطية واحدة لا تستطيع أن تبين للدماغ طول موجة الضوء الممتص. فلكي يتم تمييز طول موجة من أخرى يتعين على الدماغ مقارنة الإشارات الواردة من مخاريط لها أصباغ بصرية مختلفة.

 

ومن الطبيعي أن تعتمد معرفتنا برؤية الألوان بشكل أولي على ما يراه البشر. ويستطيع الباحثون بسهولة تنفيذ تجارب على عدد من الأفراد المتعاونين لاكتشاف ـ مثلا ـ ما إذا كانت مخاليط من الألوان تبدو متماثلة أو مختلفة. ومع أن العلماء توصلوا إلى معلومات مؤيدة من مجموعة متباينة من أنواع أخرى بتسجيل قَدْح (تنشيط) firing الخلايا العصبية، فقد ظللنا لا نعلم حتى بداية  السبعينات أن العديد من الفقاريات ـ ومعظمها حيوانات غير ثديية ـ يرى الألوان من خلال جزء من الطيف لا يراه البشر: وهو المافَوْسَجي (فوق البنفسجي)⁽¹⁾ القريب.

نظرة إجمالية/ حكاية تطور(***)   تعتمد رؤية الألوان في الفقاريات على خلايا المخاريط في الشبكية. لقد ثبت أن الطيور، وكذا العظايا (السحالي) والسلاحف والعديد من الأسماك، لها أربعة طرز من خلايا المخاريط، في حين أن لمعظم الثدييات طرازين فقط. كان لأسلاف الثدييات المجموعة الكاملة من المخاريط، ولكن خلال فترة من تطورها حينما كانت ليلية النشاط أساسا ـ وبذا لم تكن رؤية الألوان حاسمة لبقائها ـ فقدت الثدييات الباكرة طرازين من خلايا المخاريط. استعادت أسلاف مجموعة من رئيسات العالم القديم، تشمل الإنسان، طرازا ثالثا من المخاريط عن طريق حدوث طفرة لأحد طرز المخاريط الموجودة. لكن معظم الثدييات مازال لها طرازان فقط من المخاريط، وهذا يجعل رؤية الثدييات للألوان ـ حتى بالنسبة إلى الإنسان ومن ينتسبون إليه ـ محدودة بشكل واضح عند مقارنتها بعالم الرؤية عند الطيور.

 

وقد بدأ اكتشاف الرؤية المافوسجية بدراسة الحشرات، وذلك مع حب استطلاع رجل إنكليزي مرموق هو السير <J.لوبوك> (لورد آکبوري Lord Avebury)، وهو صديق وجار لـ<Ch.داروين> وعضو في البرلمان وماليٌّ ومصرفيٌّ وعالم آثار وعالم في الطبيعيات؛ لقد اكتشف قبل عام 1882 بقليل أنه في وجود الضوء  المافوسجي يقوم النمل بالتقاط العذارى (الخادرات) ويحملها إلى مناطق معتمة أو إلى مناطق تستضيء بضوء ذي موجات أطول؛ ثم مع بداية أواسط القرن العشرين أوضح عالم الطبيعيات النمساوي<K. کون فرِش> وطلبته (وطلبة هؤلاء) أن النحل والنمل لا ترى الضوء المافوسجي كلونٍ محددٍ فحسب، بل إن هذه الحشرات تستخدم ضوء السماء المافوسجي كجزء من بوصلة سماوية.

 

ومعرفة أن حشرات كثيرة جدا تستشعر الضوء المافوسجي قد أدت باختصار إلى فكرة أن هذه المنطقة الطيفية تزود الحشرات بنطاق حسي خاص لا تستطيع مفترساتها من الطيور رؤيته. ولكن لا شيء يمكن أن يكون أبعد عن الحقيقة من ذلك. فالعمل على مدى 35 عاما مضت أوضح أن الطيور والعظايا (السحالي)  والسلاحف والعديد من الأسماك لها مستقبِلات مافوسجية في شبكيات عيونها. فلماذا ـ إذًا ـ تختلف الحال كثيرا في الثدييات؟ ما الذي جعلها تحوز رؤية لونية ضعيفة؟ إن البحث عن إجابات لهذا التساؤل كشف عن قصة تطورية ممتعة، أدت إلى رؤى جديدة للثراء غير العادي في عالم الرؤية عند الطيور

مَيْزَة الطيور(****)   عن طريق تحليل الدنا للأنواع المعاصرة، استطاع العلماء أن ينظروا إلى الزمن الذي مضى ويحددوا كيف تغيرت أصباغ المخاريط مع نشأة الفقاريات. فأوضحت دراساتهم أن الفقاريات الباكرة جدا كان لها أربعة طرز من المخاريط (المثلثات الملونة)، كل منها يحوي صبغا مختلفا. وقد فقدت الثدييات اثنين من هذه المخاريط خلال تطورها المبكر ـ على الأرجح ـ بسبب أن هذه الحيوانات كانت ليلية وأن المخاريط لا يُحتاج إليها للرؤية في الضوء الخافت. وعلى النقيض من ذلك، فإن الطيور ومعظم الزواحف احتفظت بأربعة أصباغ مخاريط مختلفة في أطيافها. وبعد انقراض الدينوصورات بدأت الثدييات بالتنوع، و«استعاد» الخط التطوري الذي أعطى رئيسات العالم القديم التي تعيش حاليا ـ مثل قردة إفريقيا والقردة العليا والإنسان ـ طرازا ثالثا من المخاريط خلال تضاعف تلته طفرة في جينة أحد الأصباغ الباقية. ولما كان البشر نشؤوا عن هذا الخيط التطوري للرئيسات فنحن لا نشبه معظم أقاربنا من الثدييات في كوننا نمتلك ثلاثة طرز من المخاريط (بدلا من اثنين) ورؤية لونية ثلاثية الألوان، وهذا يعتبر تحسنا، ولكنه لا يجاري بأية حال عالم الرؤية الأكثر رفاهة ودقة عند الطيور

 

كيف نشأت رؤية الألوان^(*****)

 

تُفهم الاكتشافات على أفضل ما يكون إذا أدركنا بداية بعض التفاصيل الأساسية عن كيف يمكن لأي كائن استشعار اللون. أولا، هناك فهم خاطئ شائع يجب التخلي عنه. فكما يتعلم الكثير في المدرسة، صحيح أن الأشياء تمتص بعض الأطوال الموجية من الضوء وتعكس الباقي منها، وأن اللون الذي نستشعره للأشياء إنما يعتمد على الأطوال الموجية للضوء المنعكس. ولكن اللون ليس في الواقع خاصية للضوء أو للأشياء التي تعكسه. إنه إحساس ينشأ في الدماغ.

 

في الفقاريات تبدأ رؤية اللون في الخلايا المخروطية بالشبكية، وهي طبقة الخلايا العصبية التي تنقل إشارات الرؤية إلى الدماغ. ويحتوي كل مخروط على صِبْغ يتكون من إحدى صور الپروتين أُپسين opsin مرتبط بجزيء صغير يعرف باسم ريتينالretinal يشبه كثيرا الکيتامين A. وعندما يمتص الصبغ الضوء (أو بمعنى أدق يمتص حزما منفصلة من الطاقة تعرف باسم فوتوناتphotons)، تغير الطاقة المضافة شكل الريتينال، وتستحث فيضا من الأحداث الجزيئية يؤدي إلى استثارة الخلية المخروطية. وتؤدي هذه الاستثارة بدورها إلى تنشيط الخلايا العصبية للشبكية، حيث تطلق مجموعة منها سيالات عصبية في العصب البصري لتنقل المعلومات عن الضوء الذي استقبلته إلى الدماغ.

 

وكلما كان الضوء أشد قوة، امتصت الأصباغ البصرية فوتونات أكثر، وزادت استثارة كل مخروط، وظهر الضوء أكثر زَهْوا؛ ولكن المعلومات التي ينقلها كل مخروط على حدة محدودة، فالخلية بذاتها لا تستطيع إخبار الدماغ أي طول موجة ضوئية هو السبب في استثارتها. وهناك بعض أطوال موجات ضوئية تُمتص على نحو أفضل من غيرها، ويتميز كل صبغ بصري بطيف يوضح كيف يختلف الامتصاص باختلاف طول الموجة. وقد يقوم صبغ بصري بامتصاص طولين موجيين بقدر متساو، ولكن مع أن لفوتونات كل منهما قدرا مختلفا من الطاقة فإن المخروط لا يمكن أن ينبئ عن كل منهما بشكل منفرد، حيث إن كلا منهما يغير شكل الريتينال، وبذا فإنهما يستحثان نفس الفيض الجزيئي المؤدي إلى حدوث الاستثارة. وكل ما يستطيع المخروط فعله هو أن يَعُدَّ الفوتونات التي قام بامتصاصها، ولكنه لا يستطيع أن يميز طول موجة معينا من طول موجة أخرى، ومن ثم فإن المخروط يمكن أن يُستثار بضوء قوي عند طول موجة يُمتص بقدر ضئيل نسبيا، بنفس قدر استثارته بضوء خافت عند طول موجي يسهل امتصاصه.

 

والنتيجة المهمة التي يمكن التوصل إليها هنا هي أنه لكي يرى الدماغ الألوان عليه أن يقارن استجابات طرازين أو أكثر من المخاريط المحتوية على أصباغ بصرية متباينة؛ بل إن وجود أكثر من طرازين من المخاريط في الشبكية يسمح حتى بقدرة أعظم على رؤية ألوان مختلفة.

 

في الحقيقة، اللون ليس خاصية للضوء أو للأجسام التي تعكس الضوء، إنه إحساس ينشأ داخل الدماغ. فلامنكو

 

وقد أتاحت الأُپسينات⁽²⁾ التي تميز مخروطا من آخر طريقة لدراسة تطور  رؤية الألوان. ويستطيع الباحثون استنباط العلاقات التطورية للأُپسينات في الطرز المختلفة من المخاريط والمنتمية إلى أنواع مختلفة من الحيوانات، وذلك بفحص تتابع قواعد النكليوتيدات nucleotide bases (أو حروف الدنا DNA letters) في الجينات التي تُكوِّد لهذه الپروتينات. وقد أوضحت أشجار النسب التطوريةevolutionary trees الناتجة أن الأُپسينات پروتينات قديمة وُجدت قبل  ظهور المجموعات الحيوانية السائدة التي تعمر الأرض هذه الأيام. ويمكننا تتبع أربعة مسارات لأصباغ مخاريط الفقاريات تُسمى من الناحية الوصفية بحسب المنطقة الطيفية التي تكون فيها أكثر حساسية: طول موجي طويل، طول موجي متوسط، طول موجي قصير، المافوسجي. وفي شبكية جميع المجموعات الرئيسية للفقاريات أعمدة، كما أن لها مخاريط. وتمكّن الأعمدة ـ التي تحتوي على الصبغ البصري رودوپسنrhodopsin من الرؤية في الضوء الخافت جدا.  ويماثل الرودوپسن في كل من تركيبه وخصائصه الامتصاصية أصباغ المخاريط الأكثر حساسية للأطوال الموجية التي تقع عند منتصف طيف الرؤية، وهي كانت قد نشأت عن تلك الأصباغ قبل مئات ملايين السنين.

 

وللطيور أربعة أصباغ مخاريط تتميز أطياف بعضها من بعض، نشأ كل واحد منها عن أحد المسارات التطورية الأربعة. أما الثدييات فلها نموذجيا طرازان فقط من أصباغ المخاريط، أحدهما حساس للغاية للبنفسجي، والآخر حساس عند الأطوال الموجية الطويلة. والتفسير الأرجح لهذه القلة هو أنه خلال تطورها المبكر في حقب الحياة الوسطى (245 مليون إلى 65 مليون سنة مضت) كانت الثدييات  صغيرة الحجم وتعيش في الخفاء وليلية النشاط. ولما كانت عيونها نشأت لتستفيد من الليل فقد أصبحت معتمدة بشكل متزايد على الحساسية العالية للأعمدة وأقل اعتمادا على رؤية الألوان. ومن ثم فقدت صبغين من أصباغ المخاريط الأربعة التي كانت أسلافها تمتلكها في وقت ما، وهي الأصباغ التي بقيت في معظم الزواحف والطيور.

 

إن انحسار الدينوصورات قبل 65 مليون سنة أعطى الثدييات فرصا جديدة  للتخصص فبدأت بالتنوع، واتخذت إحدى المجموعات ـ وتشتمل على أسلاف البشر ورئيسات العالَم القديم الأخرى ـ حياة نهارية وانتشرت ما بين الأشجار وجعلت من الفواكه جزءا مهما من وجباتها. وكانت ألوان الزهور والفواكه غالبا مغايرة للأوراق النباتية الخضراء المحيطة بها، ولكن الثدييات ـ التي كان لها صبغ مخاريط واحد فقط حساس لأطوال الموجات الطويلة ـ لم تكن قادرة على رؤية التباين بين الألوان في مناطق الطيف الخضراء والصفراء والحمراء. وكان الحل أمام هذه الرئيسات موجودا في صندوق عُدة الوسائل التطورية.

 

في الانقسامات الخلوية الخاصة بإنتاج البويضات والنطاف sperms قد  يحدث مصادفة تبادل غير متساو لأجزاء من الصبغيات (الكروموسومات) يؤدي إلى إنتاج مشيج (جاميطة) به صبغي يحوي نسخة واحدة زائدة من جينة واحدة أو أكثر. فإذا حافظت الأجيال التالية على هذه الجينات الزائدة فإن الانتقاء (الانتخاب) الطبيعي قد يحفظ الطفرات النافعة التي تنشأ فيها. وكما أوضح <J.ناثان> و<D.هوكنس> [اللذان يعملان في جامعة ستانفورد]، فإن شيئا من ذلك حدث، خلال ال40 مليون سنة الأخيرة، في نظام الرؤية عند أجدادنا  رئيسات العالم القديم. إن التبادل غير المتساوي للدنا في خلية تناسلية، ثم حدوث طفرة للنسخة الزائدة من جينة لصبغ حساس لأطوال الموجات الطويلة، قد نتج منهما خلق صبغ ثان حساس لأطوال الموجات الطويلة، وهذا مثل نقلة في الطول الموجي لحساسيته القصوى. وعلى ذلك يختلف هذا المسار للرئيسات عن الثدييات الأخرى في حيازته ثلاثة أصباغ للمخاريط بدلا من اثنين ورؤية للألوان ثلاثية.

 

ومع كونه تحسنا جوهريا، لم يزودنا هذا النظام بالنظام الأمثل لرؤية الألوان. فمازال نظامنا هو ناتج عملية استرداد تطورية، ويظل قاصرا بمقدار صبغ واحد عن نظام الرؤية الرباعي الألوان tetrachromaticvisual system الموجود في الطيور  والعديد من الزواحف والأسماك. ويعيق تراثنا الجيني أيضا البعض منا على نحو آخر، وذلك إن كلتا جينتينا المختصتين بالأصباغ الحساسة لأطوال الموجات الطويلة تقع على الصبغيX؛ ولما كان لدى الذكور صبغيX واحد فإن حدوث  طفرات في أي من جينتي الأصباغ يجعل للذكر المصاب قدرة محدودة على التمييز بين الألوان الحمراء وتلك الخضراء. والإناث اللاتي يعانين هذا الطراز من عمى الألوان أقل شيوعا، ذلك أنه إذا تعطلت جينة للصبغ تقع على نسخة واحدة من الصبغي X فإنهن يظللن يستطعن بناء الصبغ الواقع تحت سيطرة الجينة السليمة على نسختهن الأخرى من الصبغيX.

 

أهمية قطيرات زيت المخاريط(******)   احتفظت المخاريط في الطيور والعديد من الفقاريات الأخرى ببضع خصائص فُقدت من مخاريط الثدييات. وأهم هذه الخصائص بالنسبة إلى رؤية الألوان هو قطيرات الزيت. فمخاريط الطيور تحوي قطيرات حمراء وصفراء وأخرى عديمة اللون تقريبا وشفافة. والصورة المجهرية لشبكية القرقف الأمريكي (في اليمين) تكشف بوضوح القطيرات الصفراء والحمراء. وتحدد الحلقات السوداء عددا من القطيرات العديمة اللون. وجميع القطيرات، فيما عدا تلك الشفافة حقا، تعمل كمرشحات تزيل الضوء ذا الأطوال الموجية القصيرة. ويعمل تأثير الترشيح على تضييق الحساسية الطيفية لثلاثة من المخاريط الأربعة للطيور وينقلها إلى أطوال موجية أطول (الرسم البياني). وعن طريق الحد من أطوال الموجات التي تستجيب لها المخاريط تمكِّن القطيرات الطيور من تمييز ألوان أكثر مما لو كانت تراه بوضوح من دون القطيرات. ويقوم الأوزون في طبقات الجو العليا بامتصاص الأطوال الموجية الأقصر من 300 نانومتر،  وبهذا فإن الرؤية المافوسجية للطيور تشمل المافوسجي القريب فقط: في منطقة طول موجي بين 300 و 400 نانومتر.     التأثير الترشيحي للقطيرات

 

وليست أصباغ المخاريط هي العناصر الوحيدة التي فُقدت من الشبكية خلال التطور المبكر للثدييات. إن كل مخروط في طائر أو زاحف يحتوي على قُطيرة زيت ملونة، ولم تعد هذه القطيرات موجودة في مخاريط الثدييات. وهذه القطيرات ـ التي تحوي تركيزات عالية من جزيئات تعرف باسم كاروتينويداتcarotenoids ـ تقع بحيث يمر الضوء خلالها قبيل وصوله إلى رصَّة الأغشية في  الجزء الخارجي من المخروط، حيث يوجد الصبغ البصري. وتعمل قطيرات الزيت كمرشحات تزيل أطوال الموجات القصيرة وتضيق من أطياف امتصاص الأصباغ البصرية. وهذا يقلل من تراكب أطياف الأصباغ بعضها فوق بعض ويزيد من عدد الألوان التي يستطيع الطائر ـ من ناحية المبدأ ـ أن يدركها.

 

اختبار رؤية الألوان عند الطيور^(*******)

 

إن وجود أربعة طرز من المخاريط التي تحتوي على «أصباغ بصرية» مختلفة يعني بالتأكيد أن للطيور قدرة على رؤية الألوان، إلا أن الإيضاح المباشر للقدرة على رؤية الألوان يحتاج إلى تجارب سلوكية تظهر الطيور بها أنها تستطيع تمييز الأشياء الملونة. وهذه التجارب يجب أيضا أن تستبعد العناصر الدالة الأخرى ـ مثل شدة الاستضاءة ـ التي قد تستخدمها الطيور. وعلى الرغم من قيام الباحثين بتطبيق تجارب من هذا الطراز على الطيور، فإنهم لم يبدؤوا باختبار دور المخاريط المافوسجية إلا في العقدين الماضيين. وقد عزمت وطالبي السابق <K.B.بتلر> على استخدام تقنية المضاهاة اللونية للكشف عن الكيفية التي تسهم بها المخاريط الأربعة عند الرؤية.

 

ولفهم كيف تعمل «المضاهاة اللونية»، ضَعْ في الاعتبار أولا رؤية الألوان الخاصة بنا. إن الضوء الأصفر يستثير طرازي مخاريط أطوال الموجات الطويلة في الإنسان. وإضافة إلى ذلك، بالإمكان أن نجد خليطا من الضوءين الأحمر والأخضر يستثير طرازي المخاريط نفسيهما بالقدر نفسه تماما، وسيدركه الشخص الناظر تماما كما يرى اللون الأصفر عند استخدام الضوء الأصفر النقي. وبكلمات أخرى، إن ضوءين مختلفين فيزيائيا قد يتضاهيان في اللون ـ وهذا يذكرنا بأن استشعار الضوء يحدث في الدماغ. إن أدمغتنا تستطيع تمييز الألوان في هذه المنطقة من الطيف بمقارنة نواتج المخروطين الخاصين بأطوال الموجات الطويلة.

 

حتى السبعينات لم يدرك العلماء أن الكثير من الحيوانات ترى الألوان في جزء الطيف المافوسجي القريب. ماكادو

 

وبالاستعانة بمعرفة الخواص الطبيعية للمخاريط الأربعة وقطيرات الزيت استطعتُ و<بتلر> حساب مقدار خليط الأطوال الموجية الحمراء والخضراء الذي يعطي للطائر المظهر اللوني نفسه الناتج من طول الموجة الصفراء. ولما كانت الأصباغ البصرية للبشر والطيور غير متماثلة فإن هذا الخليط يختلف عن ذلك الذي نتوقعه من البشر فيما لو طلبنا إليهم المضاهاة اللونية نفسها. وإذا ما استجابت الطيور للضوء كما نتوقع نحن فإن هذه النتيجة ستؤكد قياساتنا عن الأصباغ البصرية وقطيرات الزيت وستتيح لنا الانطلاق نحو استكشاف ما إذا كانت المخاريط الحساسة للضوء المافوسجي تؤدي دورا في رؤية الألوان، وكيفية ذلك.

 

وقد تم تطبيق التجارب على ببغاوات أسترالية صغيرة تعرف باسم «الدرة»Melopsittacus undulatus) budgeriger) , دربنا الطيور على الربط بين جائزة من الطعام والضوء الأصفر. وكان الطائر يجثم في موقع يرى منه مصدرين للإضاءة على بعد نحو ثلاث أقدام. أولهما كان ضوء التدريب الأصفر والآخر خليطا متنوعا من الأحمر والأخضر. وخلال الاختبار كان الطائر يطير إلى الضوء حيث توقَّع طعاما. فإذا ما ذهب إلى الضوء الأصفر ينفتح قمع صغير للبذور برهة حيث يحصل الطائر على وجبه سريعة. أما إذا ذهب الطائر إلى اللون الخطأ فإنه لم يكن يحصل على جائزة. وقد قمنا بتغيير الخليط الأحمر والأخضر في تتابع غير منتظم، كما غيرنا موقعي الضوءين حتى لا تستطيع الطيور الربط بين الطعام والجانب الأيمن أو الجانب الأيسر. وقد قمنا أيضا بتغيير شدة ضوء التدريب بحيث لا تستطيع الطيور توظيف شدة الإضاءة دليلا لها.

 

الدليل على الرؤية المافوسجية عند الطيور   هل الطيور ترى، حقيقةً، الأطوال الموجية المافوسجية؟ لقد أوضح المؤلف وزملاؤه في تجربة أنها فعلا تراها. فقد قام الباحثون بتدريب طيور الدرة الأسترالية parakeets على  تمييز ضوء التدريب البنفسجي من الضوء المكوَّن من مخاليط من الأزرق والمافوسجي. أما عندما يكون الخليط مكونا من 8% فقط من المافوسجي فإنه يضاهي لون ضوء التدريب وترتكب الطيور أخطاء عديدة. وتهبط اختياراتها إلى محض المصادفة عند النقطة (السهم) التي حسب عندها المؤلف أن الألوان ستُضاهى على أساس قياسات الأصباغ البصرية وقطيرات الزيت في مخاريط الطيور.

 

وعند استخدام معظم مخاليط الأحمر والأخضر كانت الطيور قادرة بيسر على اختيار ضوء التدريب الأصفر والحصول على جوائزها من الحبوب. ولكن عندما احتوى الخليط على نحو 90 في المئة من اللون الأحمرو10 في المئة من اللون  الأخضر ـ وهي النسبة التي إذا حسبناها وجدناها تضاهي اللون الأصفر لضوء التدريب ـ أصبحت الطيور مشوشة واختياراتها غير صائبة.

 

وبإعادة التأكد من أننا نستطيع التنبؤ متى سوف ترى الطيور تَضاهي الألوان، بحثنا عن دلائل مماثلة لإظهار أن مخاريط الأشعة المافوسجية تسهم في الرؤية الرباعية الألوان للضوء. وفي هذه التجربة قمنا بتدريب الطيور على استقبال الطعام مع ضوء بنفسجي واستكشفنا قدرتها على تمييز طول الموجة هذا من خليط من طول الموجة الأزرق وشريط عريض من أطوال موجية قرب المافوسجية. وقد وجدنا أن الطيور تستطيع بوضوح تمييز الضوء البنفسجي من معظم المخاليط، بيد أن اختياراتها خضعت للمصادفة عند نسبة 92 في المئة أزرقو8 في المئة مافوسجيا، وهي النسب التي قمنا بحساب أنها تجعل لون  الخليط لا يمكن تمييزه من ضوء التدريب البنفسجي. وهذه النتيجة تعني أن الأطوال الموجية للمافوسجية تُرى كألوان محددة بوساطة الطيور وأن مخاريط مافوسجية تسهم في نظام رؤية رباعي الألوان.

 

فيما وراء الإدراك البشري^(********)

 

وقد قدمت تجاربنا الدليل على أن الطيور تستخدم الطرز الأربعة من المخاريط جميعا في رؤيتها للألوان. ولكنه من الصعب ـ بل هو في الحقيقة من المستحيل ـ على الإنسان معرفة كيف يكون في الواقع إدراكها الحسي بالألوان. فهي لا ترى المافوسجي القريب فقط، بل إنها تستطيع أيضا رؤية ألوان لا نستطيع نحن حتى تخيلها. وللتشبيه ـ يمكننا القول إن رؤيتنا للألوان على أساس ثلاثي الألوان trichromatic يمكن تمثيلها بمثلث، في حين أن رؤيتها للألوان على أساس رباعي التلوين تتطلب بعدا إضافيا ليعطي شكلا رباعي الأوجه tetrahedron أو هرما مثلثياtriangular pyramid. إن الحيز الواقع فوق أرضية الشكل الرباعي الأوجه يحتوي تنوعا من الألوان يقع أبعد من حدود الخبرة البشرية المباشرة.

 

نظرة واقعية مختلسة إلى عالم الرؤية للطيور(*********)   يمكن رسم رؤية الألوان لدى البشر على شكل مثلث. إن جميع ألوان الطيف التي نستطيع نحن البشر أن نراها مُوَقَّعة على امتداد المنحنى الأسود الثقيل في داخل المثلث، وجميع الألوان العديدة الأخرى التي تكوَّن بخليط من الأضواء تقع أسفل هذا المنحنى. ولكي نرسم خريطة لرؤية الألوان في طائر نحتاج إلى إضافة بُعْد آخر، والنتيجة تكون شكلا مجسما، رباعي الأوجه. إن جميع الألوان التي لا تنشّط مستقبلات مافوسجية تقع في قاع رباعي الأوجه، إلا أنه بسبب أن قطيرات الزيت للمخروط تزيد من عدد الألوان التي يستطيع أن يراها الطائر [كما هو موضح في الإطار في الصفحة16]، فإن موقع الطيف سيتبع حافات القاع المثلث وليس شكل زعنفة سمكة القرش لمثلث الرؤية البشري. وتقع الألوان التي تتوافق مع مستقبلات مافوسجية في الحيز فوق ذلك القاع. وعلى سبيل المثال يعكس الريش الأحمر والأخضر والأزرق لطائر الدُّرَّسة bunting الملونة (الصورة) كميات متنوعة من الضوء المافوسجي، إضافة إلى الألوان التي نراها نحن البشر (الرسم البياني). ولتوضيح الألوان التي تراها أنثى طائر الدرسة بيانيا عندما تنظر إلى شريكها علينا أن ننتقل من المثلث المسطح إلى الحيز الثلاثي الأبعاد لرباعي الأوجه. إن الألوان المنعكسة عن مناطق صغيرة من الريش تمثل بتجمعات من نقاط: أحمر زاه للصدر والزور (الرقبة) أحمر أدكن للعجز، أخضر للظهر، أزرق للرأس. (نحن بالطبع لا نستطيع استشعار هذه الألوان التي يراها الطائر، لأنه ليس هناك من بني البشر من يستطيع استشعار هذه الألوان). وكلما كان اللون مافوسجيا أكثر كانت النقاط أعلى فوق القعر. وهناك توزيع للنقاط داخل كل من هذه التجمعات، حيث إن الأطوال الموجية للضوء المنعكس تختلف داخل المناطق، مثل ما نراه نحن البشر كمناطق حمراء للصدر والزور.   الرؤية البشرية   رؤية الطيور   ذكر الدرسة الملونة   طول الموجة(نانومترات)

 

كيف تستفيد الطيور من هذه الثروة من المعرفة بالألوان؟ في كثير من أنواع الطيور نجد الذكور أزهى ألوانا من الإناث، وبعد اكتشاف حساسيتها للضوء المافوسجي قام الباحثون بالبحث عن أدلة تشير إلى أن الألوان المافوسجية غير المرئية للإنسان قد تؤثر في اختيارات الزوج.

 

وفي أحد اتجاهات الأبحاث قام <M.إيتون> [وكان حينذاك في جامعة منيسوتا] بدراسة 193 نوعا من الطيور التي يبدو فيها الشقان الجنسيان  متماثلين بالنسبة إلى الإنسان الفاحص، واعتمادا على قياسات أطوال موجات الضوء المنعكسة من الريش استنتج أن عين الطائر فيما يزيد على90% من هذه  الأنواع ترى فروقا بين الذكور والإناث لم يكن علماء الطيور قد تعرفوها من قبل.

 

وفي دراسة على ذكور 108 أنواع من الطيور الأسترالية قام بها <F.هوسمان> ومجموعة دولية من الزملاء، وجدوا أن الألوان ذات المكوِّن المافوسجي تزيد زيادة ذات دلالة إحصائية في الريش الذي يؤدي دورا في عروض الغَزَل، عما هي في الريش من أجزاء أخرى من الطائر. إضافة إلى ذلك، قامت مجموعات من الباحثين من إنكلترا والسويد وفرنسا بدراسة القَرْقَف الأزرق Paruscaeruleus) bluetit),وهو طائر آسيوي أوروبي من أقارب قراقفchickadees أمريكا الشمالية، وطائر الزرزوSturnusvulgaris) starling),وأشارت النتائج إلى أن الإناث تنجذب في الواقع إلى الذكور التي ينعكس عنها ضوء مافوسجي زاهٍ بقدر أكبر. ولكن ما أهمية ذلك؟ إن انعكاس الضوء المافوسجي من ريش الطيور يعتمد على التركيب تحت المجهري للريش، وبذا يمكن استخدامه كدليل مفيد على صحة ذكور الطيور. وقد أوضح <A.كيسر> و<G.هِلْ> [من جامعة جورجيا، وجامعة أوبورن] أن ذكور الطيور الضخمة المنقار الزرقاء Guiraca caerulea) blue grosbeaks )التي لها الريش  الأزهى والتي يميل لونها الأزرق إلى المافوسجي بدرجة أكبر، تكون أكبر حجما وتسيطر على الأراضي المحتوية على أكبر قدر من الفرائس وتطعم نسلها عدد مرات أكثر مما تفعل الذكور الأخرى.

 

وعلى نحو أعم، إن امتلاك مستقبِلات للأشعة المافوسجية يزود الحيوان بميزة في البحث عن الغذاء. وقد أوضح <D.بوركارت> [من جامعة ريجنزبورگ في ألمانيا] أن السطح الشمعي لكثير من الفواكه والثمار يعكس ضوءا مافوسجيا ربما يعلن عن وجودها. وقد وجد <J.فايتالا> [من جامعة جيفاسكيلا في فنلندا] وزملاء له أن صقورا صغيرة تعرف باسم العواسقkestrels قادرة على  تحديد مواقع آثار قوارض الحقول عن طريق الإبصار. فهذه القوارض الصغيرة تطرح مواد ذات رائحة في بولها وبرازها ذُكر أنها تعكس ضوءا مافوسجيا يجعلها ظاهرة للعيان لمستقبلات المافوسجي في صقور العواسق وبخاصة في الربيع قبل أن تغطي النباتات دالاّت الرائحة.

 

وكثيرا ما سألني غير المعنيين بهذه النتائج المثيرة للاهتمام: ما فائدة الرؤية المافوسجية للطيور؟ ويبدو أن السؤال يعني أن الحساسية للمافوسجية يجب أن تكون مسألة خصوصية أو حتى مجرد صفة يجب على الطيور أن تحترم نفسها أن تكون قادرة على أن تعيش سعيدة من دونها. إننا منغلقون داخل عالَم من حواسنا إلى حد كبير؛ فعلى الرغم من إدراكنا معنى فَقْد الرؤية ونخشاه، فإننا لا نستطيع أن نستحضر في أذهاننا صورة عالَم مرئي أبعد من عالمنا. إنه مما يدعونا إلى التواضع أن نكشف أن الإتقان التطوري ما هو إلا سراب وأن العالم ليس تماما هو ما نتخيله نحن عندما نعايره من خلال عدسة اهتمامات الإنسان بذاته.

 

تَخَيُّلُ عالَم مافوسجي(**********)   مع أنه لا يعلم أحد كيف يبدو العالم للطيور فإن الصور لأزهار السوزانات السوداء الأعين black-eyedSusans تقدم لمحة عن كيف يمكن أن تغير  القدرة على رؤية ضوء مافوسجي من الصورة التي يبدو عليها العالَم. وبالنسبة إلينا فإن مركز الزهرة عبارة عن قرص قاتم صغير (في اليسار). ولكن كاميرة مجهزة للكشف عن الضوء المافوسجي فقط «ترى» أنماطا غير مرئية لنا، ويشمل ذلك حلقة دكناء أكبر (في اليمين). وقد أعد هذه الصور <D.A.هازي>، أستاذ التصوير وتقانة التصوير الفوتوگرافي في معهد روشستر للتقانة Rochester InstituteofTechnology.

 

المؤلف

Timothy H. Goldsmith

 

 أستاذ فخري في البيولوجيا الجزيئية والخلوية والتكوينية في جامعة ييل، وزميل في الأكاديمية الأمريكية للفنون والعلوم American Academy of Arts andSciences. وكان قد درس الإبصار في القشريات والحشرات والطيور على مدى خمسة عقود. وقد رعى الاهتمام بدراسة تطور كل من الإدراك المعرفي والسلوك عند الإنسان، وكان مغرما بالتفكير والكتابة مع علماء القانون، وذلك عن طريق صلته بمعهد گروتر لأبحاث القانون والسلوكCruter Institutefor Law andBehavioral Research. وقد قام <گولدسميث> قبل اثنتي عشرة سنة من اعتزاله بتدريس مقرر في العلوم الإنسانية والاجتماعية، وألّف بالاشتراك مع <W.زمرمان> ـ كتابا بعنوان: «البيولوجيا والتطور والطبيعة البشرية» Biology, Evolutionand HumanNature.

 

  مراجع للاستزادة

 

The Visual Ecology of Avian Photoreceptors. N. S. Hartin in progress in Retinal and Eye Research, Vol. 20, No.5, pages 675-703; September 2001.

 

Ultraviolet Signals in Birds Are Special . Franziska Hausmann ,Kathryn E. Arnold, N. Justin Marshall and Ian P.F.Owens in proceedings of the Royal Society B, Vol. 270, No. 1510, pages 61-67; January 7, 2003.

 

Color Vision of the Budgergar (Melopsittacus undulatus): Hue Matches, tetrachromacy, and Intensity Discrimination. Timothy H. Goldsmith and Byron K. Butler in Journal of Comparative physiology A, Vol. 191, No10, pages 933-951; October 2005.

 

(*) WHAT BIRDS SEE

(**) Human Color Vision

(***) Overview/ An Evolutionary Tale

(****) The Avian Advantage

(*****) How Color Vision Evolved

(******) The Importance of Cone Oil Droplets

(*******) Testing Color Vision in Birds

(********) Beyond Human Perception

(*********) A Visual Peek Into The Visual World of Birds

(**********) Imagining a UV world

(1) (ultraviolet(UV

(2) ج: أُپسين opsin