ГЛАЗА РАЗЛИЧНЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ ЖИВОТНОГО МИРА

Процесс восприятия света, как и всякое другое действие лучистой энергии, связано прежде всего с поглощением хотя бы некоторой части лучистой энергии. Поэтому необходимым элементом глаза является пигмент: совершенно прозрачный глаз видеть не может.

Наиболее элементарные органы зрения, встречающиеся у самых низкоорганизованных животных, представляют простые пигментные пятнышки на поверхности их тела, часто совершенно прозрачного. Глаз более высокоорганизованного животного, кроме функции просто обнаружения света, выполняет также функцию ориентирующего органа, позволяющего точно определять направление откуда идет свет, и таким образом судить о пространственном распределении окружающих предметов и об их геометрических свойствах.
Большинство членистоногих имеют много глаз, ориентированных по всем направлениям. Каждый такой глаз, имеющий форму очень узкой и глубокой воронки, в котором воспринимающий аппарат расположен глубоко на дне, видит только в одном определенном направлении; недостаток такого глаза – его весьма ничтожная светосила: к воспринимающем аппарату поступит лишь чрезвычайно узкий поток света. Поэтому животные, снабженные сложными фасеточными глазами (насекомые, раки), не отличаются остротой зрения. Однако благодаря тому, что отдельные глазки направлены в разные стороны и весь глаз велик по сравнению с размерами насекомого, поле зрения насекомых оказывается значительным.
ЗРЕНИЕ РЫБ

У рыб глаза отличаются плоской роговицей и шаровидным хрусталиком. глаза рыбАккомодация глаза у рыб достигается перемещением хрусталика. На задней стенке сосудистой оболочки часто содержится особый слой клеток, наполненный кристалликами светлого пигмента,- это так называемая серебристая оболочка. Иногда также имеется блестящий слой – зеркальце, клетки которого содержат кристаллический пигмент. Этот слой отражает световые лучи на сетчатку, что обусловливает кажущееся свечение глаз некоторых рыб в почти полной темноте (например, у акул). Интересный пример приспособления к условиям существования представляют глаза глубоководных рыб. Среди них встречаются рыбы с огромными телескопическими глазами, способными улавливать очень слабый свет. Глазное яблоко у этих рыб принимает удлиненную форму, роговица выпуклая, хрусталик и зрачок имеют большие размеры. У земноводных роговица глаза очень выпуклая. Аккомодация глаз осуществляется, как и у рыб, перемещением хрусталика. Аккомодация у пресмыкающихся происходит не только за счет перемещения хрусталика, но и путем изменения его формы. Птицы обладают очень острым зрением, превосходящим зрение других животных. Глазное яблоко очень больших размеров и своеобразного строения, благодаря которому увеличивается поле зрения. У птиц, имеющих особенно острое зрение (грифы, орлы), глазное яблоко удлиненной «телескопической» формы. Глаза млекопитающих, обитающих в воде (например, китов), по выпуклости роговицы и по большому показателю преломления напоминают глаза глубоководных рыб.

[свернуть]
КТО КАК СМОТРИТ

Лягушка. Ее глаз – превосходная биологическая система, выбирающая только ту информацию, которая представляет интерес. Например, летящая муха. Курица. Курица воспринимает мир одним глазом. Она все время поворачивает голову набок, чтобы увидеть что-нибудь впереди. Заяц. Заяц – «косой». Не поворачивая головы, заяц своими широко расставленными глазами видит не только то, что впереди, но и то, что позади. Оба поля зрения смыкаются и спереди и сзади. Поэтому к зайцу трудно подкрасться, не спугнув его. Зато он не видит того, что непосредственно перед мордой. Ему приходится повертывать голову набок, чтобы видеть близкий предмет. Лошадь. Копытные и жвачные имеют «всестороннее зрение». Поле зрения позади не сходится, но животному достаточно лишь слегка повернуть голову, чтобы увидеть предметы, расположенные позади. Зрительные образы не отчетливы, зато малейшее движение далеко кругом не ускользает от него. Пчела. Она видит форму, размеры, тени объектов, оценивает скорость объекта. Пчелы воспринимают ультрафиолетовое излучение, что помогает ориентироваться в пространстве. Каждое животное видит мир по-своему. Сидя в засаде, лягушка видит только движущиеся предметы: насекомых, на которых она охотится, или своих врагов. Чтобы увидеть все остальное, она должна сама начать двигаться. Сумеречные и ночные животные (например, волки и другие хищные звери), как правило, почти не различают цветов. А вот стрекоза хорошо различает цвета, но только нижней половиной глаз. Верхняя половина смотрит в небо, на фоне которого добыча и так хорошо заметна. О хорошем зрении насекомых мы можем судить хотя бы по красоте цветков растений – ведь эта красота предназначена природой именно для насекомых – опылителей. Но мир, каким они его видят, сильно отличается от привычного нам. Цветки, которые опыляют пчелы, обычно нe окрашены в красный цвет: пчела этот цвет воспринимает, как мы – черный. Зато, вероятно, многие невзрачные на наш взгляд цветы приобретают неожиданные великолепие в ультрафиолетовом спектре, в котором видят насекомые. На крыльях некоторых бабочек (например, лимонницы, боярышницы) имеются узоры, скрытые от человеческого глаза и видимы только в ультрафиолетовых лучах. Удивительным образом используют особенности зрения насекомых некоторые пауки, поджидающие своих жертв внутри цветков. Разумеется, будущая жертва, садясь на цветок, не должна замечать паука. Между тем на брюшках многих таких пауков бросаются в глаз яркие красные пятна. Чем это объяснить? Оказывается, когда на тех же пауков взглянули, так сказать, глазами насекомых, пятна стали совершенно незаметны. Зато птицам, которые могут склевать пауков, отпугивающие пятна заметны превосходно. Значит, паук «загримирован» для насекомых, но «ярко раскрашен» для птиц! Кстати говоря, насекомые определяют положение солнца, чтобы находить дорогу, даже в пасмурные дни. Ультрафиолетовые лучи свободно проходят сквозь слой облаков. Когда муравьев в ходе опыта стали облучать сильными ультрафиолетовыми лучами, они побежали укрываться в «тень» не под защиту пропускавшей ультрафиолет темной дощечки, а под прозрачное, на наш взгляд, стекло, задерживавшее эти лучи.

[свернуть]
ГЛАЗА ВЫСОКООРГАНИЗОВАННЫХ ЖИВОТНЫХ

Глаза высокоорганизованных животных по строению подобны глазу человека, только обладают большей светосилой. Однако поле зрения оказывается меньшим. В ряде случаев этот недостаток компенсируется большей подвижностью глаз: животные могут ими вращать (хамелеон). В других случаях (например, у зайца) они расположены по бокам головы, что дает обзор свыше l80°. Глаза высокоорганизованных животных (все позвоночные, из беспозвоночных – головоногие, пауки) снабжены собирательной системой – объективом, позволяющим концентрировать на чувствительном нервном окончании весь поток лучистой энергии, поступающей в «зрачок» глаза. Благодаря этому светосила увеличивается во много тысяч раз. Оказывается, из всего отряда животных птицы имеют самое сложное зрение, а их зрительный анализатор на два порядка более зоркий, чем наш, человеческий. Так, например, глаза орлов, кондоров и стервятников, высматривающих на поверхности земли жертву с огромной высоты полета, имеют глазное яблоко удлиненной «телескопической» формы. И удивительно морфофизиологическое строение сетчатки глаза. У них общее поле зрения, как и у человека, которое отображает реальность в масштабе 1:1, а вот в центральном пучке поля зрения все воспринимаемое увеличивается в 2,5 раза, то есть оптическая система глаз пернатых хищников двойная! Орел с высоты полета видит мельчайшие детали на земле, как телеобъектив фотоаппарата. У ночных птиц – совы и филина, а также и у ночных зверей хищников (волка, рыси) существует механизм, усиливающий слабые световые воздействия. За сетчаткой на дне глазного яблока расположен своеобразный зрительный слои – рефлектор в виде параболоида, который усиливает слабый рассеянный свет. Поэтому когда мы говорим: глаза кошки ночью светятся, как у волка, нужно понимать, что это не глаза светятся, а просто они отражают луч света во внешнюю среду. Ученые установили, что у всех без исключения птиц отлично развито цветовое зрение за счет наличия в сетчатке глаз живых пузырьковых линз. Эти капельки прозрачного жира работают в режиме линз-увеличителей. Так, например, у морских чаек-крачек жировые линзы в глазах наполнены красным пигментом. Оказалось, что красные светофильтры являются противотуманным устройством. Этот вид чаек прекрасно ориентируется в дымке и тумане, они имеют как бы инфракрасный тепловизор, помогающий искать пищу. А вот сильные всемогущие хищники видят мир только впереди себя, так как не боятся врагов с боковой и задней полусферы, – таковы волк, тигр, лиса. Напомним, что мы с вами видим четко только лишь в центре поля зрения. Лев видит мир четко по горизонтальной линии справа налево. Он видит впереди себя все стадо жертв и по правую сторону, и по левую. Причем глаза любого хищника лучше видят то, что движется, а не стоит на месте. Органы некоторых животных способны улавливать инфракрасные (тепловые) лучи, например, глубоководные кальмары. Их термоскопические глаза расположены по всей нижней поверхности хвоста. Своеобразными термолокаторами обладают некоторые змеи (гремучие змеи, щитомордники). Высокая чувствительность к инфракрасному свету позволяет ей и ночью отыскать жертву. Таким образом, глаза животных совершенно различны по строению и по способу аккомодации.

[свернуть]
ГЛАЗ ЧЕЛОВЕКА

Глазное яблоко человека представляет собой шарообразное тело длиной 24-25 мм в осевом направлении, содержащее светопроводящий и световоспринимающий аппараты глаза. Роговица имеет форму сферической чашечки диаметром около 12 мм и толщиной около 1 мм. Радиус кривизны ее в среднем 7-8 мм. Показатель преломления 1,38. В центре радужной оболочки имеется отверстие – зрачок, размер которого при помощи мышечных волокон, управляемых из центральной нервной системы может меняться от 2-3 мм при ярком освещении до 6-8мм при слабом. Таким образом, регулируется количество света, проходящего внутрь глаза. Пространство между роговицей и радужной оболочкой (передняя камера глаза) заполнено прозрачной жидкостью. Непосредственно позади зрачка находится хрусталик – прозрачное и упругое тело, по форме близкое к двояковыпуклой линзе. Диаметр его 8-10 мм. Радиус кривизны передней поверхности в среднем 10 мм, а задней – 6мм. Показатель преломления вещества хрусталика 1,44. Полость позади хрусталика заполнена прозрачной студенистой массой, которая называется стекловидным телом . К сосудистой оболочке в задней части, называемой дном глаза, прилегает сетчатая оболочка, содержащая световоспринимающий аппарат глаза. Главная ось системы проходит через геометрические центры роговицы, зрачка и хрусталика. В глазе различают еще зрительную ось, проходящую через центры хрусталика и желтого пятна и определяющую направление, по которому глаз имеет наивысшую светочувствительность. Оптическая и зрительная оси образуют небольшой угол (порядка 5°). Основное преломление света происходит на внешней поверхности роговицы (на границе ее с воздухом). Поэтому из всех преломляющих сред роговица имеет наибольшую оптическую силу порядка 4 дптр. Оптическая сила хрусталика 16-20 дптр, передней камеры и стекловидного тела (вместе) 3-5 дптр. Говорят, что «лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать». С помощью зрения человек получает 90 % информации об окружающем мире. «Глазные пятна», воспринимающие свет, есть уже у простейших. Воспринимают свет и растения, поворачивая к нему свои листья. Но «глазки» простейших, плоских червей и других организмов еще не способны формировать изображение. Наиболее совершенные глаза, формирующие изображение, мы находим у головоногих моллюсков и позвоночных, а также у насекомых.

[свернуть]
СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ГЛАЗА

Действие электромагнитного излучения определенной длины волны на светочувствительные элементы сетчатой оболочки глаза вызывает ощущение света. Сетчатая оболочка имеет толщину около 0,5мм и состоит из нескольких слоев, содержащих волокна зрительного нерва, опорные образования и в глубине светочувствительные клетки, называемые в соответствии с их формой палочками и колбочками . Последний слой сетчатой оболочки, примыкающей к сосудистой оболочке, образуется пигментными клетками . Общее число колбочек значительно меньше числа палочек . Колбочки сосредоточены в центральной части сетчатки, в желтом пятне и особенно всего в центральной ямке. Палочки расположены главным образом в периферических частях сетчатки. Палочки имеют значительно более высокую светочувствительность, но не обеспечивают различения цвета. Их называют аппаратом периферического сумеречного и ахроматического (бесцветного) зрения. Колбочки имеют более низкую светочувствительность и начинают реагировать только при относительно высокой освещенности сетчатки, однако они обеспечивают возможность более детального различения предметов, а также создают ощущение цвета. Колбочки образуют аппарат центрального дневного и цветного зрения. Пределы светочувствительности глаза весьма широки, что связано с адаптацией, то есть изменением чувствительности глаза в зависимости от количества попадающего в зрачок света. А адаптация осуществляется как за счет изменения диаметра зрачка, что происходит почти мгновенно, так и за счет изменения чувствительности самого световоспринимающего аппарата сетчатой оболочки, что требует значительного времени (до десятка минут). Нижний порог, или абсолютный предел, светочувствительности глаза при сумеречном зрении и полной темновой адаптации соответствует потоку энергии излучения, равному 2×1017 Дж/с (или нескольким десяткам фотонов в секунду). Верхний безболезненно воспринимаемый предел при полной световой адаптации имеет порядок 2×10-5 Дж/с. Чувствительность глаза к излучению различной длины волны различна. Наиболее чувствителен глаз к излучению с длиной волны 555 мкм, что соответствует желто-зеленому цвету. Чувствительность его резко снижается в сторону красной и фиолетовой частей спектра. В отношении различения спектрального состава света глаз является несовершенным анализатором: свет различного спектрального состава может вызывать в нем ощущение одинакового цвета. В основе зрительного процесса лежат фотохимические реакции, протекающие в светочувствительных клетках – палочках и колбочках. В палочках под действием света происходит распад содержащегося в них зрительного пурпура – родопсина. При этом в клетке возникает нервный импульс. В темноте происходит обратный процесс – синтез родопсина. Процессы цветного зрения менее изучены. Согласно гипотезе колбочковый аппарат содержит некоторого рода элементы, спектральная чувствительность которого максимальна по отношению к излучению красного, синего и сине-фиолетового цветов; импульсы от этих элементов независимыми путями передаются в головной мозг, где и образуют единое цветовое ощущение.

[свернуть]
ЗРЕНИЕ ПЧЕЛ

Зрение пчел отличается от зрения человека. Человек различает около шестидесяти отдельных цветов видимого спектра. Пчелы различают только шесть цветов: желтый, сине-зеленый, синий, «пурпурный», фиолетовый и невидимый для человека ультрафиолетовый. Пчелиный «пурпурный» цвет – это смесь желтых и ультрафиолетовых лучей спектра, видимых пчелой. Почти все белые цвета в природе поглощают ультрафиолетовые лучи, тогда как желтые и синие чаще их отражают. Поэтому цветы, белые для глаза человека, пчелами воспринимаются как сине-зеленые. Зрение пчел Пчела имеет пять глаз: два сложных и три простых. О роли простых и сложных глаз нет единого мнения. Большинство исследователей склонно считать, что простыми глазами пчелы рассматривают предметы вблизи, а при помощи сложных глаз ориентируются в полете. Однако с заклеенными сложными глазами пчелы производят впечатление слепых. Поэтому считают, что главную роль в восприятии зрительных раздражений играют сложные глаза, а простые глаза имеют вспомогательное значение. Простые глаза пчелы расположены на темени, образуя треугольник, вершина которого направлена вперед. У трутня простые глаза сдвинуты на лоб, к основанию усиков. Простой глаз состоит из прозрачной линзы, образующей бугорок на хитиновом покрове головы. С внутренней стороны к линзе подходит слой зрительных клеток, от которых в мозг пчелы отходят зрительные нервы. С боков линзы расположены пигментные клетки, содержащие черное вещество, поглощающее световые лучи. Свет от предмета, находящегося перед пчелой, проникает через линзу к зрительным клеткам, где вызывает соответствующее раздражение, которое после передачи нервам в мозг дает зрительное ощущение. У рабочей пчелы и матки они расположены на темени между сложными глазами по углам равнобедренного треугольника, у трутня – в области лба. Функция простых глаз заключается в улавливании изменений интенсивности света. Если у медоносной пчелы закрасить простые глаза, то она утром вылетает позднее, а вечером возвращается в улей раньше по сравнению с другими пчелами семьи. Следовательно, простые глаза позволяют насекомому оценивать абсолютную освещенность. Сложные глаза расположены по бокам головы. У матки и рабочей пчелы они узкие, у трутня широкие и длинные, почти сходящиеся вверху. Сложные глаза пчелы состоят из 4-5 тысяч маленьких отдельных глазков, образующих на поверхности глаза шестиугольные площадки – линзы, окруженные волосками. Каждый глазок имеет отдельную линзу, под которой находятся прозрачный хрустальный конус и хрустальная палочка. Со всех сторон глазок окружен пигментными клетками черного цвета, которые поглощают падающие на них световые лучи. Каждый глазок сложного глаза воспринимает лишь очень ограниченную часть пространства, расположенного перед ним. Но все глазки вместе создают отображение всего поля зрения. Такое изображение, слагающееся из отдельных маленьких частей в каждом глазке, называют мозаичным, а способ восприятия изображения – мозаичным зрением. Сложный глаз состоит из нескольких тысяч отдельных глазков. В сложном глазу трутня более 8 тысяч, у матки до 5 тысяч и у рабочей пчелы около 4-5 тысяч отдельных глазков. Пчелы различают следующие основные цвета: желтый, сине-зеленый, синий, фиолетовый и ультрафиолетовый. Особенно хорошо пчелы различают ультрафиолетовый цвет – невидимый для человека, но широко распространенный в природе. Красный цвет пчелы не видят. Оранжевый, желтый и зеленый цвета, хорошо различимые человеком, пчелы воспринимают как один желтый цвет, но зато в полосе коротких световых волн пчелы видят пять цветов, из которых три неразличимы человеком. Поэтому для облегчения ориентировки летных пчел и вылетающих в период спаривания молодых маток рекомендуется окрашивать ульи в три цвета: белый, желтый и голубой, расставляя окрашенные в различные тона ульи вперемежку. Стенки многоместных ульев-нуклеусов, предназначенных для оплодотворения сразу нескольких маток, надо раскрашивать в разные цвета, а сами ульи расставлять на более приметных местах – по краям пасеки, около кустарников, строений и т. п. Пчелы могут различать и форму предметов. Опыты показали, что пчелы четко различают формы, напоминающие лепестки цветков и цветки, то есть обычно встречающиеся им в природе. При этом они хорошо различают количество лепестков в цветке в пределах от 3 до 6, а также 8, 10 и 12. Лучше же всего запоминают пчелы цветки с пятью лепестками. Однако формы, с которыми они в природе не сталкиваются (треугольник, квадрат и др.), пчелы не различают. Как показали недавние исследования, сложные глаза пчел близоруки. Пчелы четко различают ими предметы только на близком расстоянии, примерно до нескольких сантиметров. По мере удаления предмета четкость восприятия уменьшается. На расстоянии 0,5 м и более пчела различает лишь движущиеся предметы. Выпуклое расположение сложных глаз на голове позволяет пчеле охватывать огромное поле зрения, что необходимо для ориентировки во время полета. Сложные глаза пчелы воспринимают поляризованный свет, а это важно для ее ориентации по небу, при нахождении взятка и возвращении в улей. При полете пчелы главным указателем направления на открытой местности служит положение солнца и зависящее от него направление поляризованных лучей света, являющихся для пчел «компасом». В ряде случаев наиболее привлекательными ориентирами для пчел оказывается край леса, вдоль которого пчелы летят от улья до места кормления, линия берега реки, моря или дороги. Наземные вехи используются пчелами, хотя и не всегда, в относительной близости от гнезда или территории постоянного обитания.

[свернуть]

Скачать (PPTX, 3.34MB)

Поделиться ссылкой:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *