Spettacolare vista dall’alto? I colibrì vedono colori diversi che gli umani possono solo immaginare

Per trovare il cibo, abbagliare i compagni, sfuggire ai predatori e navigare su terreni diversi, gli uccelli fanno affidamento sulla loro eccellente visione dei colori.

“Gli esseri umani sono daltonici rispetto agli uccelli e a molti altri animali”, ha detto Mary Caswell Stoddard, assistente professore del Dipartimento di Ecologia e Biologia Evolutiva dell’Università di Princeton. Gli esseri umani hanno tre tipi di coni sensibili al colore nei loro occhi – sintonizzati sulla luce rossa, verde e blu – ma gli uccelli hanno un quarto tipo, sensibile alla luce ultravioletta. “Non solo avere un quarto tipo di cono di colore estende la gamma di colori visibili agli uccelli nell’UV, ma potenzialmente permette agli uccelli di percepire colori combinati come ultravioletto+verde e ultravioletto+rosso, ma questo è stato difficile da testare”, ha detto Stoddard.

Per studiare come gli uccelli percepiscono il loro mondo colorato, Stoddard e il suo team di ricerca hanno stabilito un nuovo sistema sul campo per esplorare la visione dei colori degli uccelli in un ambiente naturale. Lavorando al Rocky Mountain Biological Laboratory (RMBL) di Gothic, Colorado, i ricercatori hanno addestrato i colibrì selvatici a coda larga (Selasphorus platycercus) a partecipare agli esperimenti sulla visione dei colori.

“La maggior parte degli esperimenti percettivi dettagliati sugli uccelli vengono eseguiti in laboratorio, ma rischiamo di perdere il quadro generale di come gli uccelli usano realmente la visione dei colori nella loro vita quotidiana”, ha detto Stoddard. “I colibrì sono perfetti per studiare la visione dei colori in natura. Questi demoni dello zucchero si sono evoluti per rispondere ai colori dei fiori che pubblicizzano una ricompensa di nettare, così possono imparare le associazioni di colore rapidamente e con poco addestramento.”

Il team di Stoddard era particolarmente interessato alle combinazioni di colori “non spettrali”, che coinvolgono tinte da parti ampiamente separate dello spettro dei colori, al contrario delle miscele di colori vicini come l’alzavola (blu-verde) o il giallo (verde-rosso). Per gli esseri umani, il viola è l’esempio più chiaro di un colore non spettrale. Tecnicamente, il viola non fa parte dell’arcobaleno: nasce quando i nostri coni blu (onde corte) e rossi (onde lunghe) vengono stimolati, ma non i coni verdi (onde medie).

Mentre gli esseri umani hanno un solo colore non spettrale, il viola, gli uccelli possono teoricamente vederne fino a cinque: viola, ultravioletto+rosso, ultravioletto+verde, ultravioletto+giallo e ultravioletto+viola.

Stoddard e i suoi colleghi hanno progettato una serie di esperimenti per verificare se i colibrì possono vedere questi colori non spettrali. I loro risultati appaiono il 15 giugno nei Proceedings of the National Academy of Sciences.

Il team di ricerca, che comprendeva scienziati di Princeton, dell’Università della British Columbia (UBC), dell’Università di Harvard, dell’Università del Maryland e del RMBL, ha eseguito esperimenti all’aperto ogni estate per tre anni. In primo luogo hanno costruito un paio di tubi a LED personalizzati “bird vision” programmati per visualizzare una vasta gamma di colori, compresi i colori non spettrali come l’ultravioletto + verde. Poi hanno eseguito esperimenti in un prato alpino frequentemente visitato da locali colibrì a coda larga, che si riproducono presso il sito di alta quota.

Ogni mattina, i ricercatori si alzarono prima dell’alba e impostare due alimentatori: uno contenente acqua di zucchero e l’altro acqua semplice. Accanto ad ogni mangiatoia, hanno messo un tubo LED. Il tubo accanto all’acqua zuccherata emetteva un colore, mentre quello accanto all’acqua normale emetteva un colore diverso. I ricercatori hanno periodicamente scambiato le posizioni dei tubi gratificanti e non gratificanti, in modo che gli uccelli non potessero semplicemente usare la posizione per individuare una dolce sorpresa. Hanno anche eseguito esperimenti di controllo per garantire che i piccoli uccelli non usassero l’odore o un altro indizio involontario per trovare la ricompensa. Nel corso di diverse ore, i colibrì selvatici hanno imparato a visitare il colore gratificante. Utilizzando questa configurazione, i ricercatori hanno registrato oltre 6.000 visite alla mangiatoia in una serie di 19 esperimenti.

Gli esperimenti hanno rivelato che i colibrì possono vedere una varietà di colori non spettrali, tra cui viola, ultravioletto+verde, ultravioletto+rosso e ultravioletto+giallo. Per esempio, i colibrì hanno prontamente distinto l’ultravioletto+verde dall’ultravioletto puro o dal verde puro, e hanno discriminato tra due diverse miscele di ultravioletto+rosso: una più rossa, l’altra meno.

“È stato incredibile da osservare”, ha detto Harold Eyster, uno studente di dottorato dell’UBC e coautore dello studio. “La luce ultravioletta+verde e la luce verde ci sembravano identiche, ma i colibrì continuavano a scegliere correttamente la luce ultravioletta+verde associata all’acqua zuccherata. I nostri esperimenti ci hanno permesso di dare una sbirciatina a come appare il mondo a un colibrì.”

Anche se i colibrì possono percepire i colori non spettrali, apprezzare come questi colori appaiono agli uccelli può essere difficile. “È impossibile sapere davvero come gli uccelli percepiscono questi colori. L’ultravioletto+rosso è un mix di questi colori o un colore completamente nuovo? Possiamo solo speculare”, ha detto Ben Hogan, un associato di ricerca post-dottorato a Princeton e un co-autore dello studio.

“Immaginare una dimensione extra della visione dei colori – questa è l’emozione e la sfida di studiare come funziona la percezione aviaria”, ha detto Stoddard. “I colori che vediamo nei campi di fiori selvatici nel nostro sito di studio, la capitale dei fiori selvatici del Colorado, sono stupefacenti per noi, ma immaginate cosa sembrano quei fiori agli uccelli con quella dimensione sensoriale in più”, ha detto il co-autore David Inouye, che è affiliato con l’Università del Maryland e RMBL.

Infine, il team di ricerca ha analizzato un set di dati di 3.315 colori di piume e piante. Hanno scoperto che gli uccelli probabilmente percepiscono molti di questi colori come non spettrali, mentre gli umani no. Detto questo, i ricercatori sottolineano che i colori non spettrali probabilmente non sono particolarmente speciali rispetto agli altri colori. L’ampia varietà di colori non spettrali disponibili per gli uccelli è il risultato del loro antico sistema visivo a quattro coni di colore.

“La tetracromia – avere quattro tipi di coni di colore – si è evoluta nei primi vertebrati”, ha detto Stoddard. “Questo sistema di visione dei colori è la norma per gli uccelli, molti pesci e rettili, e quasi certamente esisteva nei dinosauri. Pensiamo che la capacità di percepire molti colori non spettrali non sia solo una prodezza dei colibrì, ma una caratteristica diffusa della visione dei colori degli animali”.