Для чего нужно хорошее зрение животным. Все о зрении животных

Человек является высшим разумным существом на Земле, но некоторые наши органы значительно уступают братьям наших меньшим, одно из которых – зрение. Во все времена людей интересовало, а как окружающий мир видят птицы, животные, насекомые, ведь внешне глаза у всех такие разные, и сегодняшние технологии позволяют нам взглянуть их глазами, и поверьте – зрение у животных очень интересное.

Такие разные глаза

Глаза животных

Первым делом всех интересует – а как видят наши ближайшие друзья и ?

Кошки прекрасно видят в кромешной тьме, так как их зрачок способен расшириться аж до 14 мм, тем самым улавливая малейшие световые волны. Вдобавок у них имеется светоотражающая мембрана за сетчаткой, выполняющая роль зеркала, собирая все крупицы света.

Зрачки кошки

За счет этого кошка видит в темноте в шесть раз лучше, чем человек.

У собак глаз устроен примерно так же, но зрачок неспособен так сильно расширяться, тем самым давая преимущество перед человеком видеть во тьме уже в четыре раза.

А как обстоят дела с цветным зрением? Еще совсем недавно люди были уверены, что собаки все видят в оттенках серого, ни различая ни единого цвета. Последние исследования доказали – это ошибка.

Цветовой спектр собаки

Но за качество ночного зрения приходится платить:

1. Собаки, как и кошки, дихроматы, они видят мир в блеклых сине-фиолетовых и желто-зеленых цветах.
2. Хромает острота зрения. У собак она примерно в 4 раза слабее нашей, а у кошек в 6 раз. Посмотрите на Луну – видите пятна? Ни одна кошка в мире их не видит, для нее это просто серое пятно на небе.

Также стоит отметить и расположение глаз у животных и у нас, за счет которого питомцы видят периферическим зрением не хуже, чем и центральным.

Центральное и периферическое зрение

Еще один интересный факт – собаки видят 70 кадров в секунду. Когда мы смотрим телевизор, то 25 кадров в секунду для нас сливаются в единый видеопоток, а для собаки это быстрая череда картинок, наверно поэтому они не очень любят смотреть телевизор.

Кроме собак и кошек

Хамелеон и морской конек может смотреть одновременно в разные стороны, каждый его глаз мозгом обрабатывается отдельно. Хамелеон перед тем, как выбросить язык и схватить жертву, все-таки сводит глаза, чтобы определить расстояние до жертвы.

А вот обычный голубь имеет угол обзора 340 градусов, что позволяет видеть практически все вокруг, что усложняет охоту для кошек.

Несколько сухих фактов:

• Глубоководные рыбы имеют сверхплотную сетчатку, на каждом миллиметре которой сосредоточено 25 миллионов палочек. Это превышает наше с вами в сто раз;
• Сокол видит мышь в поле с расстояния в полтора километра. Невзирая на его скорость полета, четкость полностью сохраняется;
• У морского гребешка имеются около 100 глаз на краю раковины;
• У осьминога квадратный зрачок.

Немного всех переплюнули пресмыкающиеся. Питоны и удавы способны видеть инфракрасные волны, то есть тепло! В каком-то смысле мы его тоже «видим» кожей, но змеи его видят именно глазами, как хищник в одноименном фильме.

Креветка богомол

Но самые непревзойденные глаза имеют креветки богомолы. Это даже ни глаза, и орган, нашпигованный датчиками волн. Причем каждый глаз на самом деле состоит из трех – две полусферы, разделенные полосой. Видимый свет воспринимается только средним поясом, а вот полусферы чувствительны к ультрафиолету и инфракрасному диапазону.

Креветка видит 10 цветов!

Это не считая того, что у креветки получается тринокулярное зрение, в отличие от самого распространенного на планете (и у нас с вами) бинокулярного.

Глаза насекомых

Насекомые тоже могут нас немало удивить:

• Обыкновенную муху не так просто убить газетой, так как она видит 300 кадров в секунду, что быстрее нас в 6 раз. Отсюда и мгновенная реакция;
• Домашний таракан увидит движение, если предмет сместился всего на 0,0002 миллиметра. Это в 250 раз тоньше волоса!
• Паук имеет восемь глаз, но на деле это практически слепые насекомые, способные различить только пятно, глаза у них практически не работают;
• У пчелы глаз состоит из 5500 микроскопических линз, которые не видят красного цвета;
• Дождевой червь тоже имеет глаза, но атрофированные. Он может отличить день от ночи, не более.

Глаза пчелы

Самым острым зрением среди насекомых обладают стрекозы, но все равно оно хуже нашего примерно в 10 раз.

Существует множество животных, которые могут гордиться своим зрением.

Кошки различают предметы почти в полной темноте, мухи видят 300 кадров в секунду, тараканы замечают движение при смещении всего на 0,0002 миллиметра.

Но тот, у кого самое хорошее зрение в мире, величественно парит в небе. Это орел, который видит пищу, находящуюся на земле, с высоты 3 км. Он находит еду даже под водой и под снегом. С высоты орел легко распознает приближающуюся бурю и любую другую угрозу. Недаром прозвище «Орлиный Глаз» издревле давалось самым метким и зорким воинам.

Защита самого зоркого глаза

У орлов две пары прозрачных век. Одну пару они используют во время пребывания на земле в неподвижном положении. Вторая опускается на первую во время полета. Ее задача – предохранение чувствительного глазного яблока от воздействия солнца, воздушного напора, ветвей деревьев и кустарников на охоте.

Орел пикирует к добыче с огромной скоростью, в результате чего его глаза могут травмироваться или пересыхать от ветра. Двойные прозрачные веки препятствуют этому, не влияя на четкость картинки.

Особенности орлиного зрения

Взгляд орла охватывает пространство на 275 градусов.

Птица видит окружающий мир с обеих сторон от себя и сзади. Его стереотипическое зрение позволяет безошибочно определять форму предмета и расстояние до него. Именно поэтому, паря высоко в небе, когда человек с трудом может увидеть его с земли, орел легко находит в поле мышь размером в десять сантиметров.

При резкой перемене выходы глаза орла мгновенно приспосабливаются. Во время пикирования он не упускает жертву из виду ни на секунду. В полете птица способна обыскать территорию площадью в 13 квадратных километров.

Удивительно, но тот, у кого самое хорошее зрение в мире, в детстве видит плохо. У только что вылупившихся орлят зрение не так развито, птенец видит ровно столько, сколько нужно для жизни в уютном гнезде. Лишь по мере взросления глаза орла развиваются, а зрение совершенствуется.

Орлы различают цвета, что для птиц считается явлением редким. По сравнению с людьми они гораздо точнее воспринимают оттенки.

Еще одна особенность – возможность безошибочно ориентироваться в пространстве даже на максимальных высотах. Орел определяет высоту, расстояние и глубину пространства. Эта способность не подводит их даже при необходимости пикировать вниз. В противном случае орел не умел бы так красиво и молниеносно настигать добычу и избегать удара о землю.

Таким образом, орел – существо с самым лучшим зрением в мире. Он лучший на земле охотник и специалист по навигации.

Если Вы скажете, что у кошки, то ошибетесь

Люди неплохо видят в темноте, но ночные животные, такие как кошки, дадут нам сто очков вперед. Но кто же является обладателем самых чувствительных глаз?

Человеческий глаз — одно из самых поразительных достижений эволюции. Он способен видеть мелкие пылинки и огромные горы, вблизи и вдалеке, в полном цвете. Работая в паре с мощным процессором в виде головного мозга, глаза позволяют человеку различать движение и узнавать людей по их лицам.

Одна из наиболее впечатляющих особенностей наших глаз так хорошо развита, что мы ее даже не замечаем. Когда мы входим с яркого света в полутемное помещение, уровень освещенности окружающей обстановки резко падает, но глаза адаптируются к этому почти мгновенно. В результате эволюции мы приспособилось видеть при плохом свете.

Но на нашей планете есть живые существа, которые видят в темноте гораздо лучше человека. Попробуйте почитать газету в глубоких сумерках: черные буквы сливаются с белым фоном в размытое серое пятно, в котором нельзя ничего понять. А вот кошка в аналогичной ситуации не испытывала бы никаких проблем — конечно, если бы она умела читать.

Но даже кошки, несмотря на привычку охотиться по ночам, видят в темноте не лучше всех. У существ с самым острым ночным зрением эволюционировали уникальные зрительные органы, позволяющие им улавливать буквально крупицы света. Некоторые из этих существ способны видеть в условиях, когда, с точки зрения нашего понимания физики, увидеть в принципе ничего нельзя.

Для сравнения остроты ночного зрения мы будем использовать люкс — в этих единицах измеряется количество света на квадратный метр. Человеческий глаз хорошо работает при ярком солнечном свете, когда освещенность может превышать 10 тысяч люксов. Но мы можем видеть и всего при одном люксе — примерно столько света бывает темной ночью.

Домашняя кошка (Felis catus ): 0,125 люкса

Фото с сайта www.listofimages.com

Чтобы видеть, кошкам нужно в восемь раз меньше света, чем людям. Их глаза в целом похожи на наши, но в их устройстве есть несколько особенностей, позволяющих хорошо работать в темноте.

Кошачьи глаза, как и человеческие, состоят из трех основных компонентов: зрачка — отверстия, через которое проникает свет; хрусталика — фокусирующей линзы; и сетчатки — чувствительного экрана, на который проецируется изображение.

У человека зрачки круглые, а у кошки они имеют форму вытянутого вертикального эллипса. Днем они сужаются в щелочки, а ночью раскрываются на максимальную ширину. Человеческий зрачок тоже может менять размер, но не в таких широких пределах.

Хрусталики у кошки крупнее, чем у человека, и способны собрать больше света. А за сетчаткой у них расположен отражающий слой под названием tapetum lucidum, также известный просто как «зеркальце». Благодаря ему глаза кошек светятся в темноте: свет проходит через сетчатку и отражается обратно. Таким образом свет воздействует на сетчатку дважды, давая рецепторам дополнительный шанс его поглотить.

Состав самой сетчатки у кошек тоже отличается от нашего. Есть два типа светочувствительных клеток: колбочки, различающие цвета, но работающие только при хорошем освещении; и палочки — не воспринимающие цвет, но зато работающие в темноте. У людей много колбочек, дающих нам богатое полноцветное зрение, а у котов гораздо больше палочек: 25 на одну колбочку (у людей это соотношение составляет один к четырем).

На квадратный миллиметр сетчатки у кошек приходится 350 тысяч палочек, а у человека — всего лишь 80—150 тысяч. К тому же, каждый отходящий от кошачьей сетчатки нейрон передает сигналы от примерно полутора тысяч палочек. Слабый сигнал таким образом усиливается и превращается в детальное изображение.

У такого острого ночного зрения есть и обратная сторона: в дневное время кошки видят примерно так, как люди с красно-зеленой цветовой слепотой. Они могут отличать синий от других цветов, но не видят разницы между красным, коричневым и зеленым.

Долгопят (Tarsiidae ): 0.001 люкса

Фото с сайта www.bohol.ph

Долгопяты — это живущие на деревьях приматы, встречающиеся в Юго-Восточной Азии. В сравнении с остальными пропорциями тела у них, похоже, самые большие глаза из всех млекопитающих. Тело долгопята, если не брать хвост, обычно достигает в длину 9—16 сантиметров. Глаза же имеют диаметр 1,5—1,8 сантиметра и занимают почти все внутричерепное пространство.

Питаются долгопяты в основном насекомыми. Они охотятся рано утром и поздно вечером, при освещенности в 0,001—0,01 люкса. Передвигаясь по верхушкам деревьев, они должны почти в полной темноте высматривать маленькую, хорошо замаскированную добычу и при этом не падать, перепрыгивая с ветки на ветку.

Помогают им в этом глаза, в целом похожие на человеческие. Гигантский глаз долгопята пропускает много света, и его количество регулируется сильными мускулами, окружающими зрачок. Крупный хрусталик фокусирует изображение на сетчатке, усыпанной палочками: их у долгопята более 300 тысяч на квадратный миллиметр, как у кошки.

У этих больших глаз есть недостаток: долгопяты не способны ими двигать. В качестве компенсации природа наделила их шеями, поворачивающимися на 180 градусов.

Навозный жук (Onitis sp.): 0.001-0.0001 люкса

Фото с сайта www.bbc.co.uk

Где навоз, там обычно и навозные жуки. Они выбирают самую свежую кучу навоза и начинают в ней жить, скатывая шарики из навоза про запас или выкапывая под кучей тоннели, чтобы обустроить себе кладовую. Навозные жуки рода Onitis вылетают на поиски навоза в разное время суток.

Их глаза сильно отличаются от человеческих. Глаза у насекомых фасеточные, они состоят из множества структурных элементов — омматидиев.

У жуков, летающих днем, омматидии заключены в пигментные оболочки, поглощающие лишний свет, чтобы солнце не ослепляло насекомое. Эта же оболочка отделяет каждый омматидий от соседних. Однако в глазах у жуков, ведущих ночной образ жизни, эти пигментные оболочки отсутствуют. Поэтому свет, собранный многими омматидиями, может передаваться всего лишь к одному рецептору, что значительно повышает его светочувствительность.

Род Onitis объединяет несколько разных видов навозных жуков. В глазах у дневных видов есть изолирующие пигментные оболочки, глаза вечерних жуков суммируют сигналы от омматидиев, а у ночных видов суммируются сигналы от количества рецепторов в два раза большего, чем у вечерних. Глаза ведущего ночной образ жизни вида Onitis aygulus , например, в 85 раз более чувствительны, чем глаза дневного Onitis belial .

Пчелы-галиктиды (Megalopta genalis ): 0.00063 люкса

Фото с сайта www.bbc.co.uk

Но описанное выше правило действует не всегда. Некоторые насекомые могут видеть при очень низкой освещенности, несмотря на то, что их зрительные органы явно приспособлены для дневного света.

Эрик Уоррент и Элмут Келбер из Лундского университета в Швеции выяснили, что у некоторых пчел в глазах есть пигментные оболочки, изолирующие омматидии друг от друга, но они тем не менее прекрасно умеют летать и искать пишу темной ночью. Например, в 2004 году двое ученых продемонстрировали, что пчелы-галиктиды способны ориентироваться при освещенности, в 20 раз менее интенсивной, чем звездный свет.

Но глаза пчелы-галиктиды устроены так, чтобы хорошо видеть при свете дня, и в ходе эволюции пчелам пришлось несколько адаптировать органы зрения. После того, как сетчатка поглотила свет, эта информация передается в мозг через нервы. На этом этапе сигналы можно суммировать, чтобы увеличить яркость изображения.

У этих пчел есть специальные нейроны, соединяющие омматидии в группы. Таким образом сигналы, поступающие от всех омматидиев в группе, сливаются вместе перед отправкой в мозг. Изображение получается менее резким, но существенно более ярким.

Пчела-плотник (Xylocopa tranquebarica ): 0.000063 люкса

Фото с сайта www.bbc.co.uk

Пчелы-плотники, встречающиеся в горах под названием Западные Гаты на юге Индии, видят в темноте еще лучше. Они могут летать даже в безлунные ночи. «Они способны летать при звездном свете, в облачные ночи и при сильном ветре», — рассказывает Хема Соманатан из Индийского института научного образования и исследований в Тируванантапураме.

Соманатан обнаружила, что омматидии пчел-плотников имеют необычно большие хрусталики, да и сами глаза довольно велики в пропорции к другим частям тела. Все это помогает улавливать больше света.

Однако этого недостаточно, чтобы объяснить столь великолепное ночное зрение. Возможно, у пчел-плотников омматидии тоже объединены в группы, как и у их собратьев Megalopta genalis .

Пчелы-плотники летают не только ночью. «Я видела, как они летают днем, когда их гнезда разоряют хищники, — говорит Соманатан. — Если ослепить их вспышкой света, то они попросту падают, их зрение не в состоянии обработать большое количество света. Но потом они приходят в себя и снова взлетают».

Похоже, из всех представителей фауны пчелы-плотники наделены наиболее острым ночным зрением. Но в 2014 году появился и еще один претендент на чемпионский титул.

Таракан американский (Periplaneta americana ): менее одного фотона в секунду

На заставке фото с сайта www.activepestsolutionsltd.co.uk

Напрямую сравнить тараканов с другими живыми существами не получится, потому что острота их зрения измеряется иначе. Однако известно, что их глаза необычайно чувствительны.

В серии экспериментов, описанных в 2014 году, Матти Вэкстрем из финского Университета Оулу и его коллеги выясняли, как отдельные светочувствительные клетки в омматидиях тараканов реагировали на очень низкую освещенность. Они вставили в эти клетки тончайшие электроды, сделанные из стекла.

Свет состоит из фотонов — безмассовых элементарных частиц. Человеческому глазу необходимо, чтобы в него попали как минимум 100 фотонов, чтобы что-то почувствовать. Однако рецепторы в глазах таракана реагировали на движение, даже если каждая клетка получала всего по одному фотону света каждые 10 секунд.

У таракана в каждом глазу есть 16—28 тысяч чувствительных к зеленому цвету рецепторов. По данным Вэкстрема, в условиях темноты суммируются сигналы из сотен или даже тысяч этих клеток (напомним, что у кошки работать вместе могут до 1500 зрительных палочек). Эффект этого суммирования, по словам Вэкстрема, «грандиозен», и похоже, что аналогов в живой природе он не имеет.

«Тараканы впечатляют. Меньше фотона в секунду! — говорит Келбер. — Это самое острое ночное зрение».

Но пчелы способны обставить их по крайней мере в одном отношении: американские тараканы не летают в темноте. «Управлять полетом гораздо сложнее — насекомое движется быстро, и столкновение с препятствиями представляет опасность, — комментирует Келбер. — В этом смысле пчелы-плотники наиболее удивительны. Они способны летать и добывать пищу в безлунные ночи и при этом различать цвета».

Значение зрения

Хорошо известно, что острое зрение очень важно для большинства живых существ, будь то человек, животное или насекомое. Для диких животных слепота – это верная смерть, ведь слепой хищник не сможет поймать добычу, а незрячее травоядное животное не увидит надвигающегося охотника. Не говоря уж об опасности упасть с обрыва или наткнуться на препятствие. Для человека слабое зрение не предоставляет такой опасности, ведь в современном мире существует множество средств для коррекции зрения (очки, линзы, операции по восстановлению зрения).

Полностью слепые люди имеют возможность воспользоваться помощью близких или услугами собаки-поводыря. В сходном положении находятся и домашние животные: ветеринарные клиники могут помочь питомцам снова видеть, и хотя, конечно, носить очки животное не может, уже существуют специальные линзы для домашних любимцев. А вот представителям дикой природы не позавидуешь.

Ну а кто же из обитателей земного шара обладает самым плохим зрением? Ответить на этот вопрос непросто, так как здесь можно выделить нескольких «лидеров». Среди млекопитающих это, несомненно, крот . У тех немногих видов кротов, которые сохранили глаза, способность видеть ограничивается способностью отличать свет от темноты - неразвитые глазки кротов неспособны видеть даже очертания предметов.

Альтернатива зрению у змей

Немногим лучше зрение у синих китов и некоторых других водных животных. Среди пресмыкающихся весьма оригинальной разновидностью слепоты обладают змеи : они способны видеть только движущийся предмет. Но этот недостаток компенсирует хорошее тепловое зрение, так что змеи способны определять местонахождение излучающих тепло существ. Правда, тепловой образ достаточно расплывчат.

Жуки-усачи

Среди насекомых же самое плохое зрение у обладателей самых длинных усиков (а значит, и самого хорошего осязания). Таким образом, наиболее плохим зрением обладают жуки-усачи (усики могут достигать длины, в 4 раза превышающей длину тела насекомого) и тропические кузнечики, усы которых длиннее туловища в 6 (!) раз. Кстати, жуки усачи входят в список самых больших жуков мира .

У большинства плохо видящих существ глаза или редуцировали за ненадобностью, или плохое зрение компенсировано хорошими обонянием и осязанием. Намного хуже животным, слабое зрение которых обусловлено генетической ошибкой и не компенсировано ничем.

Зрение позволяет нам ориентироваться в окружающем мире, наслаждаться его красотой. Животным зрение, прежде всего, помогает найти пищу и защититься от нападения.

Казалось бы, у собак, кошек и людей по 2 глаза, значит, их зрение ни в чем не отличается, но это не так. У кошек и собак поле зрения шире, потому что глаза расположены как бы по бокам головы. Человеческие глаза охватывают угол в 150 градусов, а собачьи или кошачьи в 250. Кроме того, кошки и собаки видят в темноте намного лучше, чем человек. Причина тому, специальное устройство глаз: в темноте зрачок максимально расширяется, чтобы пропустить, как можно больше света. Плюс к этому, у животных под сетчаткой находится специальный слой, который отражает и усиливает световой поток, по этой причине мы можем наблюдать светящиеся глаза в темноте.

Одно из самых популярных утверждений, что кошки и собаки видят мир в черно-белых тонах. Однако на деле это не совсем так. Исследование зрения собак показало, что они хорошо различают красный и синий цвет, но путают зеленый и красный. Этот факт доказывает, цветное зрение у них есть, но не так хорошо развито, как у человека. У собак в сетчатке содержится примерно 20% от всех фоторецепторов, а у человека центральная область сетчатки глаза покрыта ими на 100%, это, примерно, 127 миллионов фоторецепторов. Для сравнения, гигантский кальмар является обладателем 1 миллиарда фоторецепторов, но и глаза у него при этом не маленькие, их диаметр достигает 25 сантиметров. У осьминога глаза снабжены 20 миллиардами фоторецепторов, а зрачок имеет причудливую квадратную форму.

По количеству глаз животные также бьют рекорды. Морской гребешок является обладателем около ста глаз. Четырехглазая аквариумная рыбка использует свои глаза для разных целей: два для того, чтобы видеть на суше, а другие два – для зрения под водой. Некоторые разновидности скорпионов имеют 12 глаз, а пауки - 8.

Глаза животных приспособлены к условиям их обитания. Например, у пингвинов плоская роговица, поэтому они видят в воде без каких-либо искажений. Глаза верблюдов не пропускают никаких соринок: ресницы автоматически сплетаются и полностью защищают око, что просто необходимо, ведь в пустыне бывают пыльные бури, а кости по краям глазниц защищают от палящего солнца.

По остроте зрения человек также проигрывает представителям животного мира. Соколиный глаз обладает способностью рассмотреть жертву с расстояния 1,5 километров, даже если ее размер не превышает 10 сантиметров. Даже острота зрения обезьян, приблизительно, в три раза выше, чем у человека. Но людям такое сверхзрение, просто, ни к чему, мы ведь не хищники.

Человек всегда мечтал обладать суперзрением, что отражено в сказках и фантастической литературе. Однако природа распорядилась иначе и наделила нас только теми способностями, которые нам необходимы для комфортной повседневной жизни. Берегите и заботьтесь о своем 100% зрении!