Les colibris perçoivent toute une gamme de couleurs spécifiques inaccessibles aux humains

vision colibris
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Bien que l’Homme soit le résultat d’un processus évolutif complexe, certains animaux possèdent, à bien des égards, des sens bien plus aiguisés que les nôtres. En effet, là où les humains ne sont dotés que de trois cônes de couleur pour la vision, les oiseaux en disposent d’un quatrième leur permettant de percevoir le rayonnement ultraviolet. Cette caractéristique leur offre donc un accès à toute une gamme de couleurs non spectrales dont ils se servent pour évoluer dans leur environnement. C’est en étudiant avec précision la vision des colibris que des chercheurs ont montré que ces animaux ont accès à de nombreuses couleurs qui nous sont interdites.

Les humains ne perçoivent que très peu de couleurs par rapport aux oiseaux et à de nombreux autres animaux, selon Mary Caswell Stoddard, professeure au Département d’écologie et de biologie évolutive de l’Université de Princeton. Les humains ont trois types de cônes sensibles à la couleur dans leurs yeux — liés à la lumière rouge, verte et bleue — mais les oiseaux ont un quatrième type, sensible à la lumière ultraviolette.

« Non seulement le fait de posséder un quatrième type de cône de couleur étend la gamme de couleurs visibles par les oiseaux dans les UV, mais cela permet potentiellement à ces derniers de percevoir des couleurs combinées comme les ultraviolets + verts et ultraviolets + rouges, mais cela a été difficile à tester », explique Stoddard.

Étudier la perception des couleurs non spectrales dans l’environnement naturel des colibris

Pour étudier comment les oiseaux perçoivent leur monde coloré, Stoddard et son équipe de recherche ont établi un nouveau système de terrain pour explorer la vision des couleurs des oiseaux dans un cadre naturel. Travaillant au Rocky Mountain Biological Laboratory (RMBL), les chercheurs ont entraîné des colibris sauvages à queue large (Selasphorus platycercus) pour participer à des expériences de vision des couleurs.

« La plupart des expériences perceptuelles détaillées sur les oiseaux sont effectuées en laboratoire, mais nous risquons de manquer une vue d’ensemble de la façon dont les oiseaux utilisent réellement la vision des couleurs dans leur vie quotidienne. Les colibris sont parfaits pour étudier la vision des couleurs dans la nature. Ces oiseaux ont évolué pour répondre aux couleurs des fleurs qui annoncent une récompense en nectar, afin qu’ils puissent apprendre les associations de couleurs rapidement et avec peu de formation », ajoute Stoddard.

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L’Homme ne dispose que de trois cônes associés au rouge, vert et bleu. Les oiseaux disposent d’un quatrième cône associé aux UVs. Crédits : Mary Caswell Stoddard et al. 2020

L’équipe de Stoddard était particulièrement intéressée par les combinaisons de couleurs « non spectrales », qui impliquent des teintes provenant de parties largement séparées du spectre de couleurs, par opposition aux mélanges de couleurs voisines comme la sarcelle d’hiver (bleu-vert) ou le jaune (vert-rouge). Pour l’Homme, le violet est l’exemple le plus clair d’une couleur non spectrale. Techniquement, le violet n’est pas dans l’arc-en-ciel : il apparaît lorsque nos cônes bleu (ondes courtes) et rouge (ondes longues) sont stimulés, mais pas les cônes verts (ondes moyennes).

Alors que les humains ne voient qu’une seule couleur non spectrale — le violet, les oiseaux peuvent théoriquement en voir jusqu’à cinq : violet, ultraviolet + rouge, ultraviolet + vert, ultraviolet + jaune et ultraviolet + violet. Stoddard et ses collègues ont conçu une série d’expériences pour tester si les colibris peuvent voir ces couleurs non spectrales. Leurs résultats ont été publiés dans la revue PNAS.

Colibris : ils ont accès à plusieurs couleurs non spectrales impliquant les UV

L’équipe de recherche, qui comprenait des biologistes de Princeton, de l’Université de la Colombie-Britannique (UBC), de l’Université Harvard, de l’Université du Maryland et du RMBL, a effectué des expériences en plein air chaque été pendant trois ans. Tout d’abord, ils ont construit une paire de tubes LED « vision d’oiseau » personnalisés et programmés pour afficher une large gamme de couleurs, y compris des couleurs non spectrales comme les ultraviolets + le vert. Ensuite, ils ont effectué des expériences dans une prairie alpine fréquemment visitée par des colibris à queue large locaux, qui se reproduisent sur le site de haute altitude.

Chaque matin, les chercheurs se levaient avant l’aube et installaient deux mangeoires : l’une contenant de l’eau sucrée et l’autre de l’eau normale. À côté de chaque mangeoire, ils ont placé un tube LED. Le tube à côté de l’eau sucrée a émis une couleur, tandis que celui à côté de l’eau ordinaire a émis une couleur différente. Les chercheurs ont périodiquement échangé les positions des tubes, de sorte que les oiseaux ne pouvaient pas simplement utiliser l’emplacement pour localiser une friandise.

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L’expérience en milieu naturel utilisée par les chercheurs a confirmé que les colibris pouvaient percevoir toute une gamme de couleurs non spectrales. Crédits : Mary Caswell Stoddard et al. 2020

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Ils ont également effectué des expériences de contrôle pour s’assurer que les petits oiseaux n’utilisaient pas l’odeur ou un autre signal involontaire pour trouver la récompense. Au cours de plusieurs heures, les colibris sauvages ont appris à repérer la couleur récompense. À l’aide de cette configuration, les chercheurs ont enregistré plus de 6000 visites à la mangeoire dans une série de 19 expériences.

Les expériences ont révélé que les colibris peuvent voir une variété de couleurs non spectrales, y compris le violet, l’ultraviolet + vert, l’ultraviolet + rouge et l’ultraviolet + jaune. Par exemple, les colibris ont facilement distingué l’ultraviolet + vert de l’ultraviolet pur ou du vert pur, et ils ont distingué deux mélanges différents d’ultraviolet + de lumière rouge — un plus rouge, un moins rouge.

Une caractéristique visuelle issue de l’évolution des oiseaux

Même si les colibris peuvent percevoir des couleurs non spectrales, il peut être difficile d’apprécier comment ces couleurs apparaissent aux oiseaux. Il est impossible de vraiment savoir comment les oiseaux perçoivent ces couleurs. L’ultraviolet + rouge est-il un mélange de ces couleurs, ou une couleur entièrement nouvelle ? Il n’est pour le moment possible que de spéculer.

L’équipe de recherche a analysé un ensemble de données de 3315 couleurs de plumes et de plantes. Ils ont découvert que les oiseaux perçoivent probablement bon nombre de ces couleurs comme non spectrales, contrairement aux humains. Cela dit, les chercheurs soulignent que les couleurs non spectrales ne sont probablement pas particulièrement spéciales par rapport aux autres couleurs. La grande variété de couleurs non spectrales disponibles pour les oiseaux est le résultat de leur ancien système visuel à quatre cônes de couleur.

« La tétrachromie – utilisation de quatre types de cônes de couleur — a évolué chez les premiers vertébrés. Ce système de vision des couleurs est la norme pour les oiseaux, de nombreux poissons et reptiles, et il a presque certainement existé chez les dinosaures. Nous pensons que la capacité de percevoir de nombreuses couleurs non spectrales n’est pas seulement un exploit des colibris, mais une caractéristique répandue de la vision des couleurs des animaux », conclut Stoddard.

Sources : PNAS

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