Acesta este modul în care animalele văd lumea

O proporție semnificativă a ființelor vii este informată prin mediul înconjurător în primul rând prin viziune. Faptul că vedem, și așa cum vedem, se datorează mai multor fenomene: refracție, reflexie, culoarea luminii. Viziunea asupra ființelor vii diferă în multe feluri: prin recunoașterea formei, percepția culorii, rezoluția și capacitatea de a vedea spațiul. În ultimii ani, cercetătorii au aflat din ce în ce mai multe despre a vedea animale și sunt astfel capabili să risipească multe concepții greșite. S-a dovedit, de exemplu, că câinii și pisicile nu sunt complet daltonici, așa cum se credea anterior, și că unele tipuri de cancer chiar depășesc viziunea păsărilor. Să privim lumea prin ochii animalelor!

Cele mai simple forme de organe pentru detectarea luminii sunt celulele vizuale. La animalele mai puțin dezvoltate, cum ar fi viermii, aceste celule fotosensibile sunt împrăștiate pe pielea animalului. În cel mai simplu caz, nu putem vorbi decât despre percepția luminii. Organul vizual poate fi numit ochi dacă, pe lângă celulele vizuale, apar și așa-numitele organe auxiliare (lentile, mușchi care mișcă ochii etc.). Astfel de ochi sunt deja potriviți pentru vederea direcțională, iar cei mai avansați sunt potriviți pentru vederea vizuală.

Organele vizuale ale organismelor mai avansate pot fi împărțite în trei tipuri principale: ochiul punct, ochiul mozaic (ochiul complex) și ochiul vezicii urinare. Ochiul punct și ochiul mozaic sunt pentru viziunea artropodelor. Ochiul vezicii urinare permite cea mai avansată viziune asupra cefalopodelor și vertebratelor. În cele ce urmează, vă prezentăm cele mai interesante animale care privesc lumea prin ochii ochiului mozaic și a ochiului vezicii urinare.

Văzând artropode

Boabele mozaicului sunt alcătuite din multe boabe individuale numite ommatidium. Fiecare particulă are o porțiune de refracție formată dintr-o lentilă și un con de cristal, iar neuronii fotosensibili sunt localizați în interiorul omatidiumului alungit. Cu cât este mai omatic un ochi complex, cu atât este mai clară imaginea pe care o vede proprietarul său. De exemplu, rezoluția imaginii văzute de libelule uriașe, cu ochi proeminenți (ale căror ochi sunt alcătuite din până la 20.000 omidium) sau de spiriduși devotați se apropie deja de ochii vezicii urinare ale unor vertebrate.

Ochii complexi se înalță dincolo de ochii vertebratelor în mai multe moduri. Majoritatea insectelor pot detecta lumina ultravioletă, precum și lumina polarizată. Primul este semnificativ deoarece florile care ni se par uniform galbene sau albe sunt presărate cu modele speciale în ochii insectelor. Aceste modele care reflectă ultraviolete direcționează insectele polenizatoare către pistilul și staminele florii aproape ca pe o pistă.

O floare prin ochii albinelor. (A) Așa vedem floarea. (B) Floarea în lumină ultravioletă. (C) Floarea cu ochii albinei (marcând linia de graniță a boabelor). (D) Este posibil ca creierul uterin să „dispară” granițele fațetelor

Un alt lucru interesant despre procesarea vederii insectelor este că poate separa imagini mult mai consecutive decât vertebratele, deci oamenii. Libelula poate percepe 300 de imagini pe secundă ca o singură imagine, așa că într-un cinematograf uman, unde filmele sunt proiectate la 24 de cadre pe secundă, veți vedea doar o prezentare plictisitoare. Această imensă viteză de procesare a imaginii este esențială pentru zborul și captura lor rapide.

Lăcuste: vârful ochiului complex

Oricât de excelent este ochiul libelulei printre artropode, un grup de animale depășește chiar și asta. Viziunea crabilor de salcâm (Stomatopoda) este depășită chiar de cei cu vedere excelentă, potrivit mai multor cercetători. Să începem cu faptul că ochii lor sunt uriași pentru corpul lor - cu proporții similare, ai noștri ar avea dimensiunea unei mingi de fotbal. În plus, au mai mult de zece tipuri de receptori de detectare a culorilor în ochi (doar trei în ai noștri). Acest lucru înseamnă că disting mai multe culori decât noi și obțin, de asemenea, o bogăție de informații din lungimile de undă care sunt invizibile pentru noi. Ei percep, de asemenea, lumina polarizată, care este extrem de utilă în lumea lor subacvatică. Această abilitate nu numai că mărește contrastul, dar crabii de lăcuste pot vedea și creaturi transparente, aproape invizibile, precum și detecta lumina reflectată de solzii peștilor. Sensibilizarea luminii polarizate le permite, de asemenea, să „vadă” fazele lunii și să „calculeze” timpii de maree în avans.

Apropierea ochilor unei lăcuste

Structura ochiului este, de asemenea, specială. Fiecare ochi este împărțit în trei părți, permițând crabilor de lăcuste să vadă același obiect în trei moduri simultan, toate folosind doar un singur ochi. Vertebratele au „numai” viziune binoculară (cu doi ochi). Noi, oamenii, nici măcar nu ne putem imagina ce poate oferi o viziune spin-eye a crabilor de lăcuste (o condiție de bază pentru viziunea spațială este suprapunerea parțială a câmpurilor vizuale). În plus, cei doi ochi compoziți stau pe un mâner care poate fi deplasat independent unul de celălalt. Acest lucru vă permite să urmăriți orice mișcare cu salturi rapide și direcționate.

Ochiul vezicii urinare

Cel mai avansat ochi se găsește la cefalopode și vertebrate. Structura sa de bază este aceeași pentru toate animalele. Include irisul (care are o deschidere în pupilă) care controlează luminozitatea ochiului, un obiectiv care vă permite să focalizați la diferite distanțe și o retină de celule care detectează lumina pe care este proiectată o imagine inversată a mediului . Retina din globul ocular permite curgerea sângelui către organ. În retină, există receptori (receptori): știfturi și tije. Bețișoarele disting lumina și întunericul, în timp ce pinii sunt sensibili la culoare. Ochiul vezicii urinare este, în principiu, capabil de imagini perfecte, cu toate acestea, pot exista diferențe semnificative între diferite grupuri de animale și chiar în cadrul grupurilor, de exemplu în claritatea imaginii sau viziunea culorilor.

Majoritatea peștilor, de exemplu, sunt extrem de miopi. În formă de crap nu se văd decât obiecte ascuțite la 1-5 centimetri depărtare de ele, în timp ce peștii cartilaginoși (rechini, raze) nu au viziune colorată. Situația este diferită pentru peștii osoși. Unii pești cartilaginoși sunt daltonici, în timp ce alții, cum ar fi peștii de recif de corali, au o viziune a culorii chiar mai mare decât oamenii. Cercetătorii au descoperit recent că peștii de recif de corali sau bibanii de corali își recunosc semenii pe baza modelului lor ultraviolet.

La pești, în spatele retinei apare un strat reflectorizant argintiu numit tapetum lucidum. Vă ajută să vedeți în lumină slabă, astfel încât poate fi găsit în ochii multor alte vertebrate, în special a celor cu un stil de viață nocturn. (Acest lucru face ca ochii pisicii sau câinelui să lumineze verde, de exemplu.) Datorită ochilor din lateral, peștii nu au viziune, dar în schimb au un câmp vizual destul de mare. Vederea lor cea mai interesantă este cea a peștilor cu ochi telescopici de adâncime. Puteți citi mai multe despre acest lucru aici.

Viziune la căldură

Viziunea amfibiană este specializată în detectarea mișcării. Mai multe experimente demonstrează că lovesc doar la pradă în mișcare, zburătoare, animalul pradă deja distrus, care nu se mișcă nu este luat în considerare.

Dintre reptile, cameleonii au probabil cel mai interesant ochi - și, în același timp, cel mai interesant spectacol - deoarece globii lor oculari sunt acoperiți de un scut conic și se pot roti independent unul de celălalt. În acest fel pot urmări înainte și înapoi în același timp. Cu toate acestea, atunci când detectează prada, îndreaptă ambii ochi spre ea, astfel încât să poată măsura cu precizie distanța victimei. Viziunea lor spațială în astfel de cazuri este atât de bună încât prada se pierde cu limba lungă numai dacă zboară chiar în momentul precipitării limbii. De asemenea, au în ochi un tip special de știft, cu care pot detecta și razele ultraviolete.

Fotografie termică a unui șarpe care prinde un șoarece. Așa șarpele își poate „vedea” victima cu organul de groapă

Unii dintre șerpi „văd” nu numai cu ochii, ci și cu organele de groapă ale unui senzor de căldură. De asemenea, poate izola diferențe de temperatură de câteva zecimi de grad Celsius. Pe baza imaginii termice, vă puteți urmări cu ușurință prada chiar și noaptea în medii mai reci.

Ochii cei mai ascuțiți

Păsările, în special păsările de pradă, au cunoștințe legendare. Care este fundalul anatomic al acestei viziuni, care este de aproximativ opt ori mai ascuțită decât la om? În primul rând, ochii păsărilor de pradă sunt foarte mari, ocupând o porțiune semnificativă a craniului, astfel încât cât mai multă lumină să ajungă la retină. Acolo, imaginea este proiectată pe mai mulți receptori de lumină decât în ochiul uman, deci rezoluția sa este mult mai mare. Ochii prădătorilor sunt, de asemenea, mai capabili să se concentreze decât oamenii, așa că văd întotdeauna prada cât mai brusc posibil.

Ochii păsărilor de pradă au, de asemenea, proprietăți speciale. Cea mai importantă dintre acestea este că, spre deosebire de oameni, au două pete galbene (mai precis, gropile lor, tufișurile lor), care este locul de înțelegere. Acest lucru le oferă o imagine clară pe o suprafață mult mai mare a retinei. Șoimul pelerin are 1,3 milioane de celule senzoriale pe milimetru pătrat în pata galbenă, în timp ce calul are doar 12.500. Parcă s-ar putea citi o carte de la o distanță de 30 de metri.

Un șoim pelerin își rupe prada la bordul unei nave

Una dintre cele mai speciale componente ale ochiului păsării este așa-numitul pieptene (pecten). Este o membrană subțire, puternic ondulată, care se întinde de la retină la lentila ochiului, alimentând ochiul cu substanțe nutritive și oxigen prin vitrosul ochiului, astfel încât există mai puține vase de sânge în retină decât la alte animale. Fagurele este cel mai mare și mai avansat în ochii păsărilor de pradă.

De asemenea, păsările au o viziune de culoare cel puțin la fel de bună ca și oamenii, și chiar multe păsări simt razele ultraviolete și lumina polarizată. Nu întâmplător viața păsărilor este atât de colorată. Culorile joacă un rol important, printre altele, în selectarea perechilor și protecția zonei.

Jaluzele de culoare roșu-verde

Majoritatea mamiferelor văd lumea mult mai mult ca noi. Principalele diferențe sunt în percepția culorilor și viziunea în condiții de lumină slabă. Capacitatea de a detecta lumina animalelor nocturne este mult mai bună decât cea a oamenilor. Acest lucru se datorează predominanței tijelor de detectare a luminii asupra pinilor de detectare a culorii, precum și a tapetului lucidum reflectorizant deja menționat. Anterior, majoritatea mamiferelor erau considerate a fi daltoniste, pe lângă maimuțe și oameni. Cercetările recente au arătat însă că acest lucru nu este în totalitate adevărat.

Cercetătorii au arătat că există două tipuri de celule pin în ochii câinilor (și pisicilor), astfel încât viziunea lor este dicromatică (adică în două culori). Celulele pin ale ochiului uman sunt cele mai sensibile la lungimile de undă de 445 nanometri, 535 nanometri și 570 nanometri. (Interesant este că creierul nostru interpretează semnalele lungimii de undă de 570 nanometri, adică culoarea galben-verde, ca „roșu”).

Viziunea câinelui (sus și dreapta în figura din mijloc) și a bărbatului (jos, stânga și mijloc în figură)

Cu toate acestea, nu este încă posibil să spunem cu certitudine deplină din aceste măsurători ce culori creierul „produce” din semnalele primite (vezi și capacitatea creierului uman de a interpreta), adică ce culori vede câinele. Pentru a stabili acest lucru, au fost efectuate studii comportamentale.

Într-un experiment, trei pătrate colorate (două de aceeași culoare, una de altă culoare) au fost plasate în fața câinilor. Animalele au fost învățate să-și bată nasul în pătratul de altă culoare pentru o recompensă. Faptul că câinii au ales într-adevăr culoarea și nu valoarea luminozității a fost verificat cu pătrate retroiluminate cu luminozitate diferită, dar de aceeași culoare.

Studiile au arătat că câinii văd la fel ca jaluzelele roșu-verde ale omului, ceea ce înseamnă că lumea câinilor este formată din galben, albastru și gri. Când o persoană vede un obiect ca fiind roșu, acesta apare galben pentru câine și obiectele verzi ca alb (adică, o nuanță de gri). Așadar, câinii nu sunt daltonici, dar nici măcar nu văd lumea la fel de colorată ca oamenii. Experimentul subliniază, de asemenea, cât de dificil este să se determine modul în care funcționează organele de simț ale altor animale. Este probabil ca surpriza pentru cercetătorii în vederea animalelor să apară.

Secțiunea noastră este acum disponibilă prin Facebook și Twitter, unde oferim și conținut suplimentar.