Liikeparallaksi ja kuinka sitä hyönteismaailmassa käytetään

Lupasin kirjoittaa perjantaisen lukupiirin tiimoilta kimalaisista ja taustaan sulautuvien kohteiden tunnistuksesta, mutta tekstiä laatiessani huomasin jutun taustoittamisen vaativan oman merkintänsä. Siksipä, ennen kuin menen itse asiaan, käydään tässä lävitse muutama tärkeä termi.

Optinen virtaus ja liikeparallaksi

Optinen virtaus (engl. optic flow) tarkoittaa katsojan liikkumisen aiheuttamaa ympäristössä olevien kohteiden näennäistä liikettä näkökentässä. Optinen virtaus voidaan jakaa kahteen tyyppiin: pyörimisliikkeen aiheuttamaan kiertävään (rotational) ja suoraan kulkevan liikkeen aikaansaamaan translationaaliseen (translational) virtaukseen.

Kiertävää optista virtausta voit kokea pyörähtämällä ympäri. Pyörähdyssuunnastasi riippuen ympäristösi näyttää viuhuvan ohitsesi joko vasemmalta oikealle tai päinvastoin. Jos oikein perehdyt kiertävään optiseen virtaukseen (konttorituolilla pyörimistä ei joka työpaikassa kuulemma katsota hyvällä), huomaat, että kaikki kohteet ympäristössäsi viuhuvat ohitsesi yhtä nopeasti. 

Translationaalista optista virtausta koet liikkuessasi suoraan eteenpäin tai taaksepäin. Suoraan liikuttaessa eri etäisyyksillä olevat kohteet liikkuvat näkökentässäsi eri nopeuksilla. Voit kokeilla tätä vaikka kävelemällä huoneen poikki ja kuvittelemalla ympärilläsi oleville esineille sitä pidemmät "vauhtiviivat", mitä nopeammin ne näyttävät liikkuvan. Suoraan edessäsi horisontissa on piste, joka ei näytä liikkuvan lainkaan, ja josta ympäristösi kuvitteelliset vauhtiviivat saavat alkunsa. Vauhtiviivat ovat pisimmillään suoraan kohdallasi (sivuillasi ja ylä- ja alapuolellasi), ja jos voisit nähdä myös selkäpuolellesi, huomaisit vauhtiviivojen jälleen lyhenevän takanasi. 

Optista virtausta lintuperspektiivistä. Suoraan lennettäessä taustalla 

siintävät vuoret näyttävät liikkuvan hitaammin kuin maankamara tai 

puut, joita hipoen kotka lentää. Kotkan kaartaessa koko maisema 

liikkuu yhtä vauhtia puolelta toiselle.

Eri etäisyyksillä olevien kohteiden "liikkumista" eri nopeuksilla näkökentässä kutsutaan termillä liikeparallaksi. Sen ansiosta translationaalista optista virtausta voidaan käyttää näkökentässä olevien kohteiden sijainnin ja etäisyyden arvioinnissa. Yllä olevassa videossa suorilla lentopätkillä puunrungot viuhahtelevat kotkakameran ohitse, hieman etäämpänä olevat rakennukset näyttävät liikkuvan puita hitaammin, ja joenuoman takaa kohoavat vuoret vaikuttavat pysyvän lähes paikoillaan. Ja pysyväthän ne, kuten myös puut ja rakennukset; ainoastaan kotka kameroineen on liikkeessä ja "viuhuu" ohi ympäristössään sijaitsevien kohteiden. 

Toki maisemasta löytyy myös muita vihjeitä kohteiden etäisyyksistä, kuten se, että kauempana sijaitsevat kohteet voivat käydä etummaisten takana piilossa.

Esimerkki liikeparallaksista. Katsojaa lähimpänä olevat kohteet
näyttävät liikkuvan nopeammin kuin kauempana olevat kohteet.
Animaatio: Nathaniel Domek, via Wikimedia Commons.

Orientaatiolento

Pesässä asuvien pistiäisten (mehiläisten, kimalaisten jne.) on tärkeää löytää reissuiltansa takaisin omalle pesälleen. Nämä hyönteiset opettelevat pesän suuaukon läheisyydessä olevat maamerkit orientaatiolentojen (orientation flights) aikana. Pesästä lähtiessään pistiäinen pörrää tyypillisesti ensin muutaman sekunnin ihan lähellä pesän suuaukkoa ja lähtee sitten peruuttamaan poispäin. Peruuttaessaan se pitää katseensa koko ajan pesän suuaukkoa kohti ja lentää viuhkamaisesti laajenevia kaaria tehden poispäin pesästä. Joskus pistiäinen lentää lopuksi kierroksen tai pari pesän ympäri ennen kuin kääntyy ja lentää poispäin ruokaa etsimään. 

Orientaatiolento. Musta piste kuvaa pesän suuaukkoa ja sininen viiva hyönteisen lentoreittiä pesältä pois. 

Hyönteinen tutkii suuaukkoa ensin läheltä ja loittonee siitä laajenevia kaaria ja/tai kehiä lentäen.

Pistiäinen suorittaa orientaatiolennon yleensä joka kerta pesästä poistuessaan, koska hyönteiselle merkityksellisten maamerkkien sijainti pesän suuaukon ympärillä saattaa hyvinkin muuttua lentojen välissä (etenkin, jos paikalle sattuu käyttäytymistieteilijä metkut mielessään). Pesälle palatessaan pistiäisen ei yleensä tarvitse lentää samoja kaaria ja silmukoita kuin orientaatiolennon aikana, mutta yleensä se kaartelee palatessaankin varmistaakseen olevansa oikealla ovella [1].

Orientaatiolento voidaan jakaa sakkadeihin ja intersakkadeihin. Sakkadit voisi kai suomentaa nykäyksiksi. Ne ovat hetkiä, jolloin hyönteinen kääntyy tai kääntää päätään äärimmäisen nopeasti niin, että sen sillä hetkellä kokema optinen virtaus on lähes yksinomaan kiertävää. Intersakkadi tarkoittaa kahden sakkadin välistä aikaa, jolloin hyönteinen kokee lähes yksinomaan translationaalista optista virtausta. Intersakkadien aikana hyönteinen pystyy siis käyttämään liikeparallaksia pesän ympärillä olevien maamerkkien sijainnin ja etäisyyden arvioinnissa.

Juutuupista löytyy esimerkkejä orientaatiolennoista esimerkiksi hakusanoilla "wasp orientation flight". Videot ovat melko pitkiä ja sisältävät odottelua, mutta ovat parhaimmista näkee, kuinka ampiainen tarkastaa pesän suuaukon ympäryksen. 

Lisälukemista orientaatiolennoista:

1. Zeil, J. (1993) Orientation flights of solitary wasps (Cerceris, Sphecidae; Hymenoptera). II Similarities between orientation and return flights and the use of motion parallax. J. Comp. Physiol. A 172: 207-222.

Siinäpä tuli nyt hieman pohjustusta seuraavalle tekstille. Liikkeen näkemisestä ja suunnistamisesta tulen varmasti kirjoittamaan toistekin. Seuraavalla kerralla tulee kuitenkin luvattu kimalaisartikkeli. Siihen asti pysykäähän korkealla!