Значна частина живих істот отримує інформацію через оточення, в першу чергу через бачення. Той факт, що ми бачимо, і як ми бачимо, зумовлений кількома явищами: заломлення, відбиття, колір світла. Бачення живих істот багато в чому відрізняється: розпізнаванням форми, сприйняттям кольору, роздільною здатністю та здатністю бачити простір. В останні роки дослідники дедалі більше дізнавались про бачення тварин і, таким чином, здатні розвіяти багато помилкових уявлень. Наприклад, виявилося, що собаки та коти не є повністю дальтоніками, як вважали раніше, і що деякі види раку навіть перевершують зір птахів. Погляньмо на світ очима тварин!

Найпростішими формами органів для відчуття світла є зорові клітини. У менш розвинених тварин, таких як стригучий лишай, ці світлочутливі клітини розкидані по шкірі тварини. У найпростішому випадку ми можемо говорити лише про сприйняття світла. Орган зору можна назвати оком, якщо крім зорових клітин з’являються також так звані допоміжні органи (кришталики, м’язи, що рухають око тощо). Такі очі вже придатні для спрямованого зору, а більш просунуті - для зорового зору.

Органи зору більш розвинених організмів можна розділити на три основні типи: гостроконечне око, мозаїчне око (складне око) та око сечового міхура. Точкове око та мозаїчне око призначені для зору членистоногих. А око сечового міхура забезпечує найдосконаліший зір головоногих та хребетних. Далі ми представляємо найцікавіші тварини, які дивляться на світ очима мозаїчного ока та ока сечового міхура.

Бачачи членистоногих

Зерно мозаїки складається з багатьох окремих зерен, які називаються омматидіум. Кожна частинка містить заломлювальну частину, що складається з лінзи та кришталевого конуса, а світлочутливі нейрони розташовані всередині витягнутого омматидію. Чим більше оматідіуму складається з складного ока, тим гостріше зображення бачить його власник. Наприклад, роздільна здатність зображення, яке бачать величезні бабки, що стирчать в очі (чиї очі складають до 20 000 омідій) або побожні ельфи, вже наближається до очей сечового міхура деяких хребетних.

Складні очі ширяють за межами очей хребетних кількома способами. Більшість комах можуть виявляти як ультрафіолетове, так і поляризоване світло. Перше є значним, оскільки квіти, які здаються нам рівномірно жовтими чи білими, в очах комах усіяні особливими візерунками. Ці ультрафіолетові відбивні візерунки спрямовують комах-запилювачів до маточки квітки та тичинок майже як злітно-посадкова смуга.

бачать

Квітка очима медоносної бджоли. (А) Так ми бачимо квітку. (Б) Квітка в ультрафіолетовому світлі. (В) Квітка очима бджоли (позначення межової лінії зерен). (D) Матковий мозок, ймовірно, "зникне" за межами граней

Ще одна цікава річ щодо обробки зору комах полягає в тому, що вона може відокремлювати набагато більше послідовних зображень, ніж хребетні, так як люди. Бабка може сприймати 300 зображень в секунду як одне зображення, тому в кінотеатрі людини, де фільми проектуються зі швидкістю 24 кадри в секунду, ви побачите лише нудне слайд-шоу. Ця величезна швидкість обробки зображень необхідна для їх швидкого польоту та зйомки.

Сарана: кінчик складного ока

Наскільки прекрасно око бабки серед членистоногих, група тварин перевершує навіть це. За даними кількох дослідників, бачення сарани-краба (Stomatopoda) перевершують навіть люди з прекрасним зором. Почнемо з того, що їхні очі величезні для тіла - з подібними пропорціями наш розмір був би футбольним м’ячем. Крім того, у них в очах більше десяти типів кольорочутливих рецепторів (у нас лише три). Це означає, що вони розрізняють набагато більше кольорів, ніж ми, а також отримують велику кількість інформації з невидимих ​​для нас довжин хвиль. Вони також сприймають поляризоване світло, що надзвичайно корисно в їх підводному світі. Ця здатність не тільки підвищує контраст, але і краби сарани можуть бачити прозорі, майже непомітні істоти, а також виявляти світло, відбите від луски риби. Відчуття поляризованого світла також дозволяє їм "бачити" місячні фази і "розраховувати" час припливів заздалегідь.

Закрийте очі сарани

Будова ока також особлива. Кожне око розділене на три частини, що дозволяє саранчовим крабам бачити один і той самий предмет одразу трьома способами, причому всі використовують лише одне око. Хребетні мають «лише» бінокулярний (з двома очима) зір. Ми, люди, навіть уявити не можемо, що може дати тринокулярний зір остистого ока для сарани-сарана (основною умовою просторового зору є часткове перекриття полів зору). Крім того, два складених вушка сидять на ручці, яку можна переміщати незалежно одне від одного. Це дозволяє стежити за будь-яким рухом швидкими, спрямованими стрибками.

Око сечового міхура

Найбільш розвиненим оком є ​​око сечового міхура, яке зустрічається у головоногих та хребетних. Його основна структура однакова для всіх тварин. Він включає райдужку (яка має отвір у зіниці), що контролює яскравість ока, лінзу, що дозволяє фокусуватись на різній відстані, і сітківку світлочутливих клітин, на які проектується перевернуте зображення навколишнього середовища . Сітківка в очному яблуці забезпечує кровопостачання органу. У сітківці є рецептори (рецептори): шпильки та палички. Палички для їжі розрізняють світло і темряву, тоді як шпильки чутливі до кольорів. Око сечового міхура в принципі здатне до досконалої візуалізації, однак, можуть існувати суттєві відмінності між різними групами тварин і навіть усередині груп, наприклад, різкість зображення або кольоровий зір.

Більшість риб, наприклад, дуже короткозорі. Карпові карпи бачать лише предмети на відстані 1-5 сантиметрів від них, тоді як хрящові риби (акули, промені) не мають кольорового зору. Інакше йде справа з кістковими рибами. Деякі хрящові риби мають дальтонізм, тоді як інші, наприклад, коралові рифи, мають навіть більше кольорового зору, ніж люди. Нещодавно дослідники виявили, що риби коралових рифів або кораловий окунь розпізнають своїх однолітків на основі їх ультрафіолетового малюнка.

У риб за сітківкою з’являється сріблястий відбивний шар, який називається tapetum lucidum. Це допомагає бачити при слабкому освітленні, тому його можна знайти в очах багатьох інших хребетних, особливо тих, хто веде нічний спосіб життя. (Це призводить до того, що очі кота чи собаки блимають зеленим кольором, наприклад.) Через очі збоку риби не бачать зору, але натомість мають досить велике поле зору. Найцікавіше їх видовище - це глибоководні риби з телескопічними очима. Детальніше про це ви можете прочитати тут.

Тепловий зір

Бачення земноводних спеціалізується на зондуванні руху. Кілька експериментів доводять, що вони наносять удари лише по рухомій, що летить видобутку, і без того не врахована вже знищена, не рухається здобич.

Серед рептилій хамелеони мають, мабуть, найцікавіше око - і в той же час найцікавіше видовище - оскільки їх очні яблука покриті конічним щитком і можуть обертатися незалежно один від одного. Таким чином вони можуть спостерігати вперед і назад одночасно. Однак, коли вони виявляють здобич, вони спрямовують на неї обидва ока, щоб вони могли точно виміряти відстань жертви. Їх просторовий зір у такі часи настільки хороший, що здобич втрачається лише довгим язиком, якщо він відлітає саме в момент опадів язика. Вони також мають особливий тип шпильки в очах, за допомогою якої вони також можуть виявляти ультрафіолетові промені.

Теплова фотографія змії, яка ловить мишу. Так змія може «побачити» свою жертву своїм ямним органом

Деякі змії «бачать» не лише очима, але й органами ям теплового датчика. Він також може ізолювати різницю температур у кілька десятих градуса Цельсія. На основі теплового зображення ви можете легко відстежувати свою жертву навіть вночі в прохолодному середовищі.

Найгостріші очі

Птахи, особливо хижі птахи, мають легендарне розуміння. Яке анатомічне тло цього зору, яке приблизно у вісім разів гостріше, ніж у людини? По-перше, очі хижих птахів дуже великі, займаючи значну частину черепа, тому якомога більше світла досягає сітківки. Там зображення проектується на набагато більше світлових рецепторів, ніж в людському оці, тому його роздільна здатність набагато вища. Очі хижаків також краще фокусуються, ніж люди, тому вони завжди бачать здобич якомога гостріше.

Очі хижих птахів також мають особливі властивості. Найголовніше з них полягає в тому, що на відміну від людей, вони мають дві жовті плями (точніше, їхні ямки, їхню фове), що є місцем проникливості. Це дає їм чітке зображення на значно більшій поверхні їх сітківки. Сокол-сапсан у жовтій плямі має 1,3 мільйона чутливих клітин на квадратний міліметр, тоді як у коня лише 12 500. Це дозволяє соколу виявити ластівку з відстані приблизно півтора кілометра, в той час як бабка може виявити її з 800 метрів. Це ніби читати книгу з відстані 30 метрів.

Сапсан розриває здобич на борту корабля

Одним з найбільш особливих компонентів пташиного ока є так званий гребінець (пектен). Це тонка, сильно хвиляста оболонка, яка простягається від сітківки до кришталика ока, забезпечуючи око поживними речовинами та киснем через склоподібне скло ока, тому в сітківці ока менше кровоносних судин, ніж у інших тварин. Гребінець - найбільший і найдосконаліший в очах хижих птахів.

Птахи також мають принаймні настільки ж хороший кольоровий зір, як і люди, і багато птахів навіть відчувають ультрафіолетові промені та поляризоване світло. Не випадково пташине життя таке барвисте. Кольори відіграють важливу роль, серед іншого, у виборі пар та захисті області.

Червоно-зелені кольорові штори

Більшість ссавців бачать світ набагато більше, як ми. Основні відмінності полягають у сприйнятті кольору та зорі в умовах недостатнього освітлення. Світлочутлива здатність нічних тварин набагато краща, ніж у людей. Це пов’язано з переважанням світлочутливих стрижнів над кольорочутливими штифтами, а також згаданим вже відбиваючим тапетумом люцидум. Раніше вважалось, що більшість ссавців, крім мавп та людей, є дальтоніками. Однак останні дослідження показали, що це не зовсім так.

Дослідники показали, що в очах собак (і котів) є два типи клітин-шпильок, тому їх зір двоколірний (тобто двоколірний). Пін-клітини людського ока найбільш чутливі до довжин хвиль 445 нанометрів, 535 нанометрів і 570 нанометрів. (Цікаво, що наш мозок інтерпретує сигнали довжини хвилі 570 нанометрів, тобто жовто-зеленого кольору, як "червоний").

Бачення собаки (зверху та праворуч на середній фігурі) та людини (знизу ліворуч та посередині на фігурі)

Однак з цих вимірювань поки що неможливо з повною впевненістю сказати, які кольори мозок «виробляє» із вхідних сигналів (див. Також здатність людського мозку інтерпретувати), тобто які кольори бачить собака. Тому для встановлення цього були проведені поведінкові дослідження.

В одному експерименті перед собаками було розміщено три кольорових квадрати (два однакового кольору, один різного кольору). Тварин навчили тикати носом у квадрат іншого кольору за винагороду. Той факт, що собаки дійсно обирали колір, а не значення яскравості, перевірявся квадратиками з різною яскравістю, але однакового кольору.

Дослідження показали, що собаки бачать так само, як і червоно-зелені кольорові штори, тобто світ собак складається з жовтого, синього та сірого. Коли людина бачить предмет червоним, собаці він здається жовтим, а зелені - білим (тобто один відтінок сірого). Отже, собаки не є дальтоніками, але вони навіть не бачать світу таким барвистим, як люди. Експеримент також проливає світло на те, як важко визначити, як функціонують органи чуття інших тварин. Сюрприз для дослідників зору тварин також може стати сюрпризом.

Наш розділ тепер доступний через Facebook та Twitter, де ми також пропонуємо додатковий вміст.