Занимательная физиология - Сергеев Борис Федорович (книги полные версии бесплатно без регистрации txt) 📗
Особенно трудной задачей оказалось конструирование глаз для животных, способных очень быстро перемещаться. Бакланы, которым, как и всем птицам, для полета необходимо самое дальнее зрение, а в воде при ловле рыбы – самое ближнее, могут очень сильно менять кривизну хрусталика. Если у человека даже в юности преломляющая сила глаза достигает всего лишь 15 диоптрий, то у бакланов она составляет 40–50. Поэтому они одинаково хорошо видят и небольшую рыбешку, стремительно удирающую к зарослям подводной травы, и орла, висящего высоко в небе у них над головой.
Очень хорошо видят и в воде и на суше большинство тюленей и многие морские змеи. А вот пингвины, покидая воду, становятся очень близорукими.
Очень сильно отличаются глаза современных животных по своей чувствительности к свету. Причина этих различий понятна: освещенность на земном шаре изменяется в широких пределах: то светит яркое солнце, то день становится пасмурным, то наступила глухая ночь. Многие животные постоянно живут в темноте, под землей, в пещерах, в глубине океанов.
Многие днем спят и только ночью выходят из своих убежищ. У таких животных обычно или очень большие и очень чувствительные глаза, или эти органы оказываются редуцированными, и их хозяевам приходится обходиться без зрения.
Иногда глаза достигают прямо-таки гигантских размеров: у глубоководных моллюсков до 20 сантиметров в диаметре, а у маленькой амфиподы равны трети длины тела. У глубоководных рыб и моллюсков глаза имеют телескопическую удлиненную форму и очень большой зрачок. Все эти приспособления направлены на то, чтобы собрать внутри глаза как можно больше световых лучей и сфокусировать их затем на световоспринимающих элементах, которые обладают очень большой чувствительностью. Сове, чтобы отчетливо видеть, нужно в 100 раз меньше света, чем человеку.
Еще одной очень интересной особенностью обладают глаза глубоководных рыб и наземных хищников. У них внутренняя поверхность глаза имеет блестящий слой, так называемое зеркальце, которое очень хорошо отражает падающий на него свет. Благодаря этому зеркальцу светятся по ночам кошачьи глаза. Ни у волка, ни у кошки, ни у крокодила света глаза не вырабатывают, а отбрасывают попавшие внутрь и сконцентрированные на их задней поверхности слабые световые лучи звезд, луны, далеких огней. Поэтому в полной темноте глаза светиться, конечно, не могут.
Поистине жуткое впечатление производят на запоздалого путника, оказавшегося ночью в лесу, яркие, как угольки, внимательно следящие за ним из тьмы глаза. Однако не следует думать, что назначение зеркальца – пугать по ночам людей. Задача его иная: вновь отразить световые лучи на световоспринимающие элементы и тем самым усилить их действие. Глаза, снабженные зеркальцем, способны максимально полно использовать все крохи света, пришедшие сюда. Люди, к сожалению, лишены этого ценного приспособления, и поэтому глаза не выдают нас, когда нам случится ночью притаиться в засаде.
Воспринимающими элементами глаза являются колбочки и палочки. Колбочек в человеческом глазе около 7 миллионов, а палочек и того больше – около 130. Распределены светочувствительные элементы неравномерно: колбочки расположены гуще в центральной части зрительного поля. Особенно высока их концентрация в желтом пятне, которым мы обычно пользуемся для очень детального изучения окружающих предметов.
Другое назначение колбочек – цветоощущение. Далеко не все животные различают цвета. Цветоощущение впервые возникло у высших беспозвоночных. Головоногие моллюски, ракообразные и многие насекомые прекрасно разбираются в цветах. Насекомые до некоторой степени даже превзошли всех остальных животных: они способны видеть ультрафиолетовые лучи, совершенно недоступные человеку. Благодаря этому они видят удивительный мир, с которым мы познакомились лишь недавно, научившись делать снимки на фотопленке, чувствительной к ультрафиолетовым лучам.
У позвоночных хорошо различают цвета большинство дневных животных. Мир красок доступен многим рыбам, амфибиям, рептилиям и птицам. Лишь млекопитающих природа обделила этим даром. Может быть, это произошло потому, что их предки были ночными животными. Даже наши верные помощники – собаки, так много перенявшие у человека, различать цвета не научились. Кстати, не воспринимают цвета и копытные животные. Вопреки прочно укоренившемуся мнению, что быки очень не любят красного цвета, приходится констатировать, что они его совершенно не могут отличить от зеленого, синего или даже черного одинаковой с ним насыщенности. Из всех млекопитающих, по-видимому, только обезьяны да мы, люди, способны любоваться игрой красок.
Способность желтого пятна давать мозгу очень детальную информацию о рассматриваемом предмете, по-видимому, связана с очень высокой концентрацией здесь воспринимающих элементов, а также еще и потому, что каждая колбочка связана со своим собственным индивидуальным нейроном. Палочки такого индивидуального нейрона не имеют и вынуждены группироваться целыми компаниями вокруг одной-единственной нервной клетки.
С помощью желтого пятна мы увидим две разные точки, если их изображения попадут на две колбочки. Различать те же самые точки с помощью периферической части зрительного поля мы можем, когда их изображение проецируется на две разные компании палочек. Если две точки сфокусированы в пределах одной компании палочек, глаз увидит всего одну точку. Не удивительно, что у орлов и грифов, которым из поднебесья приходится высматривать на земле добычу, бывает не одно, а два или даже три желтых пятна.
Колбочки, кроме желтого пятна, есть и в остальных участках центральной части зрительного поля, только концентрация их здесь значительно ниже. А на периферии колбочек нет вовсе. Там находятся только палочки – световоспринимающие элементы более высокой чувствительности. Так как несколько палочек посылают свою информацию в одну и ту же нервную клетку, в сумерки очень слабо возбужденные палочки общими усилиями могут возбудить свой нейрон, и глаз все-таки что-то увидит, тогда как колбочки, адресующиеся лишь к своей собственной нервной клетке, в этом случае бессильны.
К помощи палочек мы прибегаем в сумерках, когда колбочки становятся просто помехой. Мы могли бы видеть ночью гораздо лучше, если бы не привычка фокусировать изображение на желтом пятне. Поэтому ночью мы гораздо лучше видим предметы, изображение которых оказывается на боковых участках сетчатки, а это происходит, когда мы не смотрим на предмет, который хотим увидеть.
Таким образом, для ночного зрения полностью или частично бесполезен значительный участок сетчатки, именно тот, которым так привычно и удобно пользоваться днем. Впрочем, и днем мы можем пользоваться не всей сетчаткой. Недалеко от желтого пятна расположено второе пятно – слепое. Здесь сквозь оболочки глаза выходят наружу волокна зрительного нерва. На этом участке совсем нет светочувствительных элементов, и он никакого участия ни в ночном, ни в дневном зрении не принимает.
Удивительно, что мы не замечаем дырки в собственном поле зрения. Отчасти потому, что смотрим на мир двумя глазами и на слепые пятна каждого из глаз ложатся различные участки изображения. При рассматривании какого-либо предмета наш глаз не остается неподвижным, а скользит по контурам и наиболее существенным местам изображения, а кроме того, совершает еще мелкие дрожательные движения. Изображение предмета очень быстро перемещается по сетчатке, а это дает нам возможность видеть все его части.
Различная концентрация световоспринимающих элементов приводит к тому, что мы видим достаточно отчетливо только специально рассматриваемый предмет. Для нас это очень хорошо, помогает сконцентрировать внимание на главном. Хищникам же, которые подстерегают свою добычу, необходимо очень широкое поле зрения. Они должны одинаково хорошо видеть достаточно обширный участок, и им такое зрение не очень подходит. Однако и здесь природа нашла выход.
Кому случалось погружаться в водолазном костюме в прозрачные морские воды вдалеке от суши, вероятно, чувствовал себя там довольно одиноко. Куда ни кинь взор, слева и справа, впереди, вверху и внизу – всюду голубовато-серая, уходящая вдаль дымка. И пустота: полная, бесконечная. Глазу просто не на чем остановиться. Даже космическое пространство не кажется таким пустым. Там ярко сияет солнце, весело поблескивают огоньки мириад звезд.
