Vlnová délka Vnímání UV záření
předchozí kapitola následující kapitola
 

Vnímání barev zajištují zrakové pigmenty obsažené v čípcích. Evolučně lze vysledovat existenci čtyř opsinů citlivých na různé vlnové déky u prvních obratlovců, z nichž maximální aborpce jednoho z nich byla v oblasti UV záření.

Ačkoliv u savců se tyto čtyři typy čípků nedochovaly, ptáci, někeří plazi a ryby mají si schopnost tetrachromatického vidění zachovli včetně citlivosti na UVA záření. Důkazem, krom genetické analýzy (viz násl. kapitola), jsou mnohé vědecké práce.

Vnímání UV světla u ptáků

Obr.1: Sýkorka modřinka (Parus caeruleus) (zdroj).

Vícečetné studie se zaměřily na sýkoru modřinku (Parus caeruleus), severoamerickou sýkoru obecnou příbuznou euroasijské, a špačky (Sturnus vulgaris) s výsledky ukazujícími, že samičky ve skutečnosti přitahují samci, kteří ukazují nejjasnější odrazy UV-světla. Proč je tomu tak? Odrazy UV-světla od peří závisí na submikroskopických strukturách peří, takže to může sloužit jako užitečný ukazatel zdraví samce (Bennet et al. 1997, Alfonso-Alvarez et al. 2004, Delhey 2005, Tanner 2008).

Některé studie dokázaly, že samci dlaskovce modrého (Passerina caerulea) s nejjasnějším a nejvíce UV odrážejícím peřím jsou velcí, mají velká teritoria s přebytkem potravy a svá mláďata krmí mnohem častěji než jiní samci (Estep a kol. 2005).

UV receptor může také poskytnout výhodu při shánění potravy. Voskový povrch mnoha druhů ovoce a bobulí odráží UV-záření, které může prozrazovat jejich přítomnost (Burkhardt, 1982).

Muir Eaton studoval 139 druhů ptáků, u kterých vypadala jednotlivá pohlaví pro lidského pozorovatele stejně. Na základě výpočtů vlnových délek světla odrážejícího se od peří usoudil, že ve více než 90% těchto druhů vidí oko ptáka rozdíly mezi samci a samicemi, které ornitolog nikdy nezaznamená (Eaton 2005).

Ve studii samců 108 druhů australských ptáků našla Franziska Hausmann s mezinárodní skupinou kolegů barvy s UV součástí výrazně častěji na peří na místech ukazovaných při námluvách než na peří kdekoliv jinde na ptačím těle (Hausmann 2003).

Dravci mají neobyčejně bystrý zrak (viz kap. Rozlišení). A tak vysvětlení, že mohou poštolky při létání, vznášení se nad poli a loukami určitě dobře pozorovat, jaký je pod nimi hraboší ruch, by bylo nejočekávanější. Vědci zjistili ještě jinou ptačí pomůcku. Hraboši si vyznačují svá teritoria močí a výkaly. A ty silně vstřebávají ultrafialové světlo v oblasti vlnové délky kolem 370 nm. Nápadně tak (v negativním slova smyslu) vynikají ze svého okolí, které ultrafialové světlo odráží. A to pak poštolky dokáží bezpečně rozlišit a rychle podle toho odhadnout stav hraboší populace (Vitalia 1995).

Vnímání UV záření u včel viz kap. Včely a květy.

Vznik vitamínu D a melanin
UV záření hraje též ústřední roli v biosyntéze vitamínu D. Ten se tvoří v kůži působením UV záření z provitamínu 7-dehydrocholesterolu, derivátu cholesterolu. UV záření štěpí jedno jádro sloučeniny za vzniku cholekalciferolu - vitamínu D3. U rostlin je prekurzorem ergosterol, morfin a rostlinný vitamín D je pak ergokalciferol, neboli vitamín D2.

Vitamín D má v těle obratlovců velký význam při resorpci vápníku a fosfátu ze střeva a přispívá tak k regulaci hladiny vápníku a fosforu v krvi a stavbu kostí. Suchozemští živočichové se naučili vyrábět vitamin D před asi 300 miliony let. Tehdy první obojživelníci opustili prostředí oceánu, bohaté vápníkem, stali se závislými na tvorbě vitamínu D v kůži vlivem UV záření.

U člověka by syntéza působením slunečního záření by měla stačit na pokrytí až 80% denní potřeby, v závislosti na zeměpisné šířce a ročním období, zbytek získá potravou. Vitamín D3, cholekalciferol se nachází v rybím tuku, játrech, vaječném žloutku a mléce.

Pokožka však nesmí být vystavena UV záření nadměrně (nesmí docházet k oxidaci kyseliny listové v pokožce a vzniku volných radikálů). Tomu brání pigment melanin, který UV záření absorbuje a přeměňuje na teplo. Množství melaninu v kůži a vlasech (chlupech) určuje jejich zabarvení (více viz kap. Absorpce).

 

Objev UV záření
UV záření objevil německý fyzik Johann Wilhelm Ritter v roce 1801, podobným způsobem jako William Herschel objevil rok předtím IR záření. Provedl rozklad světla optickým hranolem a na různá místa pokládal proužky papíru namočené do roztoku chloridu stříbrného. Proužky nejvíce zčernaly (vyredukováním stříbra) za fialovým koncem spektra a Ritter tak objevil, že do těch míst dopadá záření, které nazval „dezoxidační“ světlo. Název ultrafialové záření byl zaveden až v 19. století.

Typy UV záření
UVA (315 – 400 nm) 
Tvoří asi 99 % UV záření, které dopadne na zemský povrch. Pro mnoho živočichů zahrnující ptáky, ryby a hmyz je spektrum vidění oproti člověku rozšířeno právě o UVA oblast. Mnoho květů rostlin je „zbarveno“ i v této oblasti, které my nemůžeme pouhým okem pozorovat, ale pro opylující hmyz, který je dokáže detekovat, jsou tyto znaky významné.

UVB (280 – 315 nm) 
Je z převážné většiny absorbováno ozónem ve stratosféře, resp. ozónové vrstvě. Je zhoubné pro živé organizmy, jeho energie je schopná narušovat životně důležité organické sloučeniny s vážnými následky pro metabolismus nebo vznik rakoviny. Negativně ovlivňuje vzrůst zelených rostlin a účinnost fotosyntézy.

UVC (31- 280)  
Záření UVC je prokazatelně karcinogenní pro živé organizmy. Na rozdíl od UVB, které dokáže proniknout jen několika vrstvami buněk, je penetrace UVC pletivy a tkáněmi živých organismů poměrně větší. Toto UV záření již začíná být ionizující, v atmosféře je příčinou vzniku ozónu.

EUZ (méně než 31 nm)
Extrémní ultrafialové záření se podílí na některých chemických procesech ionosféry, zejména její nejsvrchnější vrstvy.

UV záření a vznik života
Pole moderních teorií je vznik a evoluce prvotních proteinů a enzymů schopných reprodukce připisován právě existenci ultrafialového záření. První prokaryotické organizmy, které se přibližovaly hladině prehistorických oceánů, před tím než byla zformována ozónová vrstva, blokující většinu ultrafialového záření, neustále hynuly.

UV záření bylo bohatým zdrojem mutací genetického kódu. Těch několik málo přeživších jedinců si vytvořilo enzymy, které opravovaly chyby v genetickém kódu a dokázaly přežít působení UV záření. Následně sinice svou vlastní činností vytvořily atmosféru bohatou kyslíkem z něhož vznikl ozon.

       

Obr.2: Fotoaparát snímající pouze v UV-světle je detekuje mnohé znaky rostlin, které nejsme schopni vlastním zrakem schoni vidět.T (podle A. Davidhazyho, převzato z Goldsmith, 2006).

*******************************************************************************
Literatura:

Alonso-Alvarez C., Doutrelant C., Sorcia G.:  Ultraviolet reflectance affects male-male interactions in the blue tit (Parus caeruleus ultramarinus), Behavioral Ecology Vol. 15 No. 5: 805–809, 2004 (zde).

Bennet A.T.D, Innes C. Cuthill I.C., Partridge J.C., Lunau K.: Ultraviolet plumage colors predict mate preferences in starlings, Proc. Natl. Acad. Sci. USA Vol. 94, pp. 8618–8621, 1997 (zde).

Burkhardt D.: Birds, Berries and UV, A Note on some Consequences of UV Vision in Burda, Naturwissenschaften 69. Jahrgang Heft, 1982 (zde).

Burkhardt D.: UV vision: a bird's eye view of feathers, J Comp Physiol A, 164:787-796, 1989 (zde).

Chalupský J.: Poštolky, které vidí ultrafialové světlo, Vesmír 74, 275, 1995/5

Chen D.M., Goldsmith T.H.: Four spectral classes of cone in the retinas of Burda,  J Comp Physiol A 159:473-479, 1986 (zde)

Delhey K.: Sexual selection and blue tit (Parus caeruleus) crown coloration, Dissertation der Fakultät für Biologie der Ludwig-Maximilians-Universität, München 2005 (zde)

Eaton, M.D. : Human vision fails to distinguish widespread sexual dichromatism among sexually “monochromatic” birds.  Proceedings of the National Academy of Sciences USA 102: 10942-10946, 2005 (zde)

Estep L.K., Mays H. Jr., Keyser A.J., Ballentine B., Hill G.E.: Effects of breeding density and plumage coloration on mate guarding and cuckoldry in blue grosbeaks (Passerina caerulea), Canadian Journal of Zoology, 2005, 83(9): 1143-1148.

Goldsmith T.H.: What Birds See, Scientific American, July 2006 (zde)

Hausmann F. et al.: Ultraviolet Signals in Birds Are Special,  Proceedings of the Royal Society B, Vol. 270, No. 1510, pages 61–67, 2003

Koivula M., Korpima E.,Viitala J.: Do Tengmalm’s owls see vole scent marks visible in ultraviolet light? Anim. Behav., 1997, 54, 873–877 (zde).

Nathans J, Thomas D, Hogness DS.: Molecular genetics of human color vision: the genes encoding blue, green, and red pigments. Science 1986; 232: 193- 202.

Rajchard J.: Ultraviolet (UV) light perception by birds: a review, Veterinarni Medicina, 54, 2009 (8): 351–359 (zde).

Šulc M.: Role ultrafialového záření v komunikaci u ptáků, Bakalářská práce, Univerzita Karlova v Praze, Přírodovědecká fakulta, Praha 2010 (zde).

Tanner M. , Richter H.: Ultraviolet reflectance of plumage for parent–offspring communication in the great tit (Parus major): Behavioral Ekology, 2008 (zde).

Viitala J et al.: Attraction of kestrels to vole scent marks visible in ultraviolet light, Nature 373, 425-427, 1995