Krāsu redze: evolūcija un nozīme dzīvnieku pasaulē
Krāsu redze: kā evolūcija veido dzīvnieku uztveri — no barības atrašanas un ziedu atpazīšanas līdz maskēšanās un plēsēju stratēģijām; atklāj adaptācijas un nozīmi.
Krāsu redzes evolūcijas rezultātā gaisma tiek saskatīta atkarībā no tās viļņa garuma. Tas ļauj dzīvniekiem atšķirt krāsas un to toņus, kas sniedz priekšrocības dažādās ekoloģiskajās situācijās, īpaši palīdzot meklēt un atpazīt barību.
Kā darbojas krāsu redze
Krāsu uztverē galveno lomu spēlē tīklenes fotoreceptori — konusi un nūjiņas. Konusi ir jutīgi pret dažādiem viļņa garumiem un ļauj atšķirt krāsas, savukārt nūjiņas nodrošina labāku redzamību vājā apgaismojumā. Fotoreceptoru jutību nosaka gaismas uztveršanas olbaltumvielas — opsīni; dažādu opsīnu kombinācija tīklenē nosaka, cik daudz toņu un spektra daļu organisms var atšķirt.
Veidi un piemēri dabā
Daudzu zālēdāju krāsu redze ļauj tiem saskatīt augļus vai (nenobriedušas) lapas, kas ir derīgas ēšanai — kontrasts starp nobriedušu augli un zaļo lapotni var būt ļoti izteikts. Kolibri bieži atpazīst konkrētus ziedus pēc krāsas, kas palīdz atrast nektāru. Arī plēsēji izmanto krāsu redzi, lai palīdzētu atrast upuri: piemēram, putni plēsēji var pamanīt kontrastus starp dzīvnieku un apkārtni vai atšķirt krāsu signālus, ko izmanto laupījuma dzīvnieki.
Evolūcijas mehānismi un variācijas
Krāsu redze ir attīstījusies caur opsīnu gēnu dublikācijām un mutācijām, kas ļauj jaunu spektra jūtību. Putniem bieži ir četru veidu konusi (tetrahromātija), kas iekļauj arī ultravioletās (UV) gaismas uztveri, savukārt cilvēki parasti ir trihromāti — trīs konusu veidi. Daži lieli primāti (īpaši vecās pasaules pērtiķi) ir attīstījuši trihromātiju, kas palīdz atpazīt sarkanos vai dzeltenos nobriedušos augļus starp zaļu lapotni; jaunuzņēmumu jaunos pasaules pērtiķos pastāv polimorfiska trihromātija, kur dažiem indivīdiem ir atšķirīgs krāsu uztveres kombinatīvums.
Ir arī īpašas un ārkārtējas sistēmas — piemēram, krabjveidīgajiem un dažiem kukaiņiem ir spēja uztvert polarizētu gaismu, bet daži kalmāri un vēžveidīgie izmanto UV spektru. Mantis garneles ir slavenas ar to ārkārtīgi daudzveidīgo fotoreceptoru komplektu, kas ļauj tām uztvert ļoti plašu spektru un sarežģītas krāsu kombinācijas.
Nakts dzīvojošie dzīvnieki un kompromisi
Tas viss galvenokārt attiecas uz dzīvniekiem dienas laikā. No otras puses, nakts zīdītājiem krāsu redze ir daudz mazāk attīstīta. Tiem vietu tīklenē labāk izmanto vairāk nūjiņu, jo nūjiņas labāk savāc gaismu un nodrošina lielāku jutību tumsā, bet mazāku krāsu diskrimināciju. Dažiem nakts dzīvniekiem ir arī tapetum lucidum — atstarojošs slānis acs aizmugurē, kas palielina gaismas jutību, taču tas arī samazina asumu un krāsu uztveri.
Nozīme ekoloģijā un uzvedībā
Krāsu redzei ir daudzveidīgas funkcijas: tā palīdz meklēt pārtiku, atpazīt partnerus un izpausties caur krāsu signāliem (diezgan svarīgi rāpuļiem, putniem un kukaiņiem), novērst predāciju (kamuflāža vai brīdinājuma krāsas) un orientēties vidē. Dažām sugām UV vai polarizācijas redze ir būtiska — piemēram, ziedi un kukaiņi izmanto UV marķējumus, kas redzami apputeksnētājiem, bet cilvēkam neredzami.
Secinājums
Krāsu redze ir daudzveidīga un adaptīva īpašība, kas attīstījusies atšķirīgi dažādās dzīvnieku grupās, reaģējot uz to vides prasībām. No krāsu atpazīšanas dienas putnos un kukaiņos līdz vienkāršākai, gaismas jutīgai redzei nakts dzīvniekos — šī daudzveidība atspoguļo dabas kompromisus starp jutību, kontrastu un krāsu diskrimināciju.
Posmkāji
Bez mugurkaulniekiem vienīgie sauszemes dzīvnieki, kuriem ir krāsu redze, ir posmkāji. Krāsu redze ir arī ūdens posmkāji, piemēram, vēžveidīgie. Tāpat kā mugurkaulnieku gadījumā, detaļas atšķiras, bet molekulas, kas veic šo darbu, - opsīni - ir ļoti līdzīgas.
Mugurkaulnieki
Teleostu zivīm, rāpuļiem un putniem ir četri fotopigmentu opsīni. Tas liecina, ka tetrapodu un amniotu kopējam sencim (pirms ~360 miljoniem gadu) bija:
"nūjiņas un četras spektra klases čiekuriņu, no kurām katrs pārstāv vienu no piecām redzes pigmentu ģimenēm. Četru spektrāli atšķirīgu čiekuriņu klašu papildinājums nodrošina šīm sugām tetrahromatiskās krāsu redzes potenciālu.".
Zīdītāji
Turpretī zīdītāji zaudēja lielu daļu krāsu redzes spēju ilgā mezozoja perioda laikā, kad tie dzīvoja kā nakts dzīvnieki.
"...mūsdienu eitēriju zīdītājiem ir divas konusveida opsīnu gēnu ģimenes, un, izņemot dažus primātus, neviens no šiem dzīvniekiem neiegūst vairāk par vienu fotopigmenta tipu no katras no divām gēnu ģimenēm".
Daudzi primāti dzīvo kā diennakts dzīvnieki, un vienai grupai - Vecās pasaules pērtiķiem - ir attīstījusies trihromatiskā redze. No šīs pērtiķu grupas ir cēlušies antropoīdie pērtiķi un cilvēki, kuriem arī ir laba krāsu redze. Tā sanāk, ka lielākajai daļai pērtiķu un cilvēku ir laba krāsu redze, bet lielākajai daļai pārējo eitēriju zīdītāju - ne: Tiem ir tikai divi opsīni, un tie ir bihromatiski.
UV gaisma
Ultravioletā gaisma ir svarīga daudzu dzīvnieku, īpaši kukaiņu, krāsu uztverē.
Daudziem posmkāju dzimtas dzīvniekiem - vienīgajiem sauszemes dzīvniekiem, izņemot mugurkaulniekus, kuriem piemīt šī īpašība, - ir krāsu redze ar ultravioleto starojumu.
Putnu, bruņurupuču, ķirzaku, daudzu zivju un dažu grauzēju tīklenēs ir UV receptori. Šie dzīvnieki var saskatīt UV starojumu, kas atrodams uz ziediem un citiem savvaļas dzīvniekiem un kas citādi cilvēka acij nav redzams.
Jautājumi un atbildes
J: Kas izraisa gaismas redzamību atkarībā no tās viļņa garuma?
A.: Krāsu redzes evolūcijas rezultātā gaisma tiek saskatīta atkarībā no tās viļņa garuma.
J: Kādas ir krāsu redzes priekšrocības?
A: Krāsu redzes priekšrocības ir tādas, ka tā palīdz dzīvniekiem atrast barību, un arī plēsēji izmanto krāsu redzi, lai palīdzētu atrast upuri.
J: Ko daudzu zālēdāju krāsu redze ļauj tiem darīt?
A: Daudzu zālēdāju krāsu redze ļauj tiem saskatīt augļus vai (nenobriedušas) lapas, kas ir derīgas ēšanai.
J: Kā kolibri atpazīst konkrētus ziedus?
A: Kolibri atpazīst konkrētus ziedus pēc krāsas.
J: Kāda ir nūjiņu loma nakts zīdītāju tīklenē?
A: Naktī mītošo zīdītāju tīklenē nūjiņām ir labāka loma, jo tās labāk uztver gaismu, un, ja ir vairāk nūjiņu, labāk tiek izmantota tīklenes telpa.
J: Kuriem dzīvniekiem krāsu redze ir daudz mazāk attīstīta?
A: Nakts zīdītājiem krāsu redze ir daudz mazāk attīstīta.
Vai krāsu atšķirības ir redzamas tumsā?
A: Nē, krāsu atšķirības tumsā ir daudz mazāk redzamas.
Meklēt