Борис Сергеев - Жизнь лесных дебрей
Темная ночь создает для зрительных рецепторов самые тяжелые условия. Недаром глаза у ночных животных имеют целый ряд усовершенствований, значительно усиливающих светочувствительность. Самое главное приспособление, облегчающее сумеречное зрение, – светоотражающий экран, подостланный под рецепторные клетки. Он предназначен для того, чтобы свет, попавший в глаз, использовать полностью.
Обычно не все лучи поглощаются светочувствительным пигментом. Часть света просачивается в пространстве между рецепторными клетками. Отразившись от экрана, она возвращается назад к рецепторам. Благодаря этому «зеркалу» глаза ночных животных в темноте светятся красным, как у крокодилов, или зеленым, как у кошек, светом. Возникает полная иллюзия, что внутри горят огоньки. Безусловно, глаза не генерируют световые волны. Мы видим свет луны, звезд, карманного фонарика, отраженный весьма совершенным экраном.
Глаз должен быть большим, тогда на его внутренних стенках сможет разместиться необходимое количество световоспринимающих рецепторов. Кому приходилось разделывать дичь или рыбу, вероятно, обращал внимание на то, какие крупные глаза у курицы или карпа. У птицы они скрыты внутри черепа, а в разрез век видна лишь малая часть глазного яблока. Если курицу ощипать, станет ясно, что голова состоит главным образом из глаз и клюва. По остроте зрения птичьи глаза не знают себе равных. У одних они выполняют роль бинокля, а синичкам, славкам, пищухам служат в качестве микроскопа, позволяя разыскивать крохотные яички насекомых, надежно спрятанные где-нибудь в трещинках коры.
Зрительное восприятие зависит от количества проникающего в глаз света. Дверью для световых лучей служит зрачок. У ночных животных он большой и круглый. Дневным существам такой большой не нужен: излишки света нарушат тонкость анализа. Однако иметь крохотный зрачок невыгодно. Он помешает видеть, чуть только начнет смеркаться. В сумерки двери для света должны распахиваться во всю ширь, а на свету лишь чуть-чуть приоткрываться. Однако большое круглое отверстие трудно стянуть до маленькой дырочки.
У типично дневных животных зрачок имеет щелевидную форму. Жителям верхних ярусов леса, постепенно перемещающимся с этажа на этаж, важно не то, что у них по сторонам, а то, что расположено выше и ниже. Поэтому зрачки у верхолазов, как и у кошек, вертикальные или, как у древесных лягушек, – треугольные, с вершиной, направленной вверх. Интересно, что у некоторых дневных животных вертикальная щель зрачка на ярком свету может в центре затягиваться полностью, оставляя вверху и внизу по крохотной дырочке.
Совсем не безразлично, где находятся у животного глаза. У лягушек располагаются в верхней части головы и выступают над черепом. Благодаря этому глаза имеют широкий обзор. Сидящая квакша хорошо просматривает пространство, находящееся спереди, с боков, сверху и сзади, причем значительная его часть видна ей одновременно двумя глазами. Лишь полоска земли вокруг самой лягушки выпадает из поля зрения.
У птиц глаза расположены по бокам головы. Поэтому они замечают все, что делается вокруг, но любой предмет видят только одним глазом. Лишь узкую часть пространства впереди головы видят одновременно двумя глазами, но плохо, так как его изображение попадает на боковую часть глазной сетчатки, где светочувствительные рецепторы расположены не особенно густо. Кто наблюдал за поведением птиц в неволе, вероятно, заметил, что, если попугаю хочется рассмотреть что-то получше, он делает это одним глазом, смешно поворачивая голову набок.
Глаза птиц, которые много времени проводят на земле и ищут корм на ощупь, вроде киви или вальдшнепа, сдвинуты на затылок и могут разглядеть кое-что находящееся сзади. У сов, наоборот, глаза переместились на «лицо», и взрослые птицы смотрят на все сразу двумя глазами. У них отличное зрение, ведь они охотятся в сумерках. Правда, поле зрения совы, то, что она может видеть, не поворачивая головы, – очень узко, а глаза намертво закреплены в орбитах. Это обстоятельство послужило поводом считать, что совы днем при солнце ничего не видят. Отлично видят, но только то, что прямо перед ними. Все, что сзади, сверху, с боков, внизу, в поле зрения не попадает. Потерю подвижности глаз компенсирует шея, позволяющая поворачивать голову на 180 градусов.
Глаз не воспринимает инфракрасные лучи. Они несут слишком мало энергии и не способны вызвать в зрительных пигментах фотохимическую реакцию. Это, конечно, не означает, что электромагнитные колебания инфракрасного диапазона совершенно недоступны нашему восприятию. В коже человека и большинства позвоночных много тепловых рецепторов. Непосредственно на инфракрасные лучи они не реагируют, но когда они согреют кожу, терморецепторы зарегистрируют это и проинформируют мозг. У большинства животных терморецепторы служат лишь для того, чтобы следить за температурой окружающей среды и собственного тела, и только у очень немногих есть настоящие тепловые «глаза». Они предназначены для ночной охоты, когда зрение помочь уже не может. Их применение основано на том, что теплокровные существа обычно бывают теплее окружающих предметов, особенно ночью, и излучают тепловые лучи.
Термолокаторы не получили широкого распространения. Среди позвоночных животных ими наделены лишь рептилии: питоны, африканские гадюки и ямкоголовые змеи. К последним относятся пользующиеся дурной славой гремучники и щитомордники, обитающие и на территории нашей страны. У ямкоголовых змей термолокаторы помещаются в ямках, расположенных по бокам головы между ноздрей и глазом, у африканских гадюк – позади ноздрей, а у питонов – на верхнегубных щитках. Устройство тепловых «глаз» несложно. В глубине шарообразного углубления находится тонюсенькая мембрана толщиной в 15 микрон, нашпигованная нервными окончаниями. Это и есть терморецепторы. А чтобы перепонка быстро нагревалась и не разбазаривала свое тепло в нижележащих тканях, она отделена от них воздушной полостью. Размещение воспринимающих элементов в глубине ямки помогает прослеживать направление тепловых лучей. Чтобы они достигли чувствительной мембраны, теплый объект должен находиться спереди. Расположенные в углублении терморецепторы экранированы от дуновений ветерка, который мог бы серьезно помешать повышению температуры перепонки, и защищены от механических повреждений.
Биологи еще далеки от понимания всех особенностей работы термолокатора, но, видимо, уже сейчас можно утверждать, что никаких новых изобретений при его конструировании сделано не было. Вероятно, чувствительные элементы термолокатора воспринимают не сами инфракрасные лучи, а реагируют лишь на изменение температуры мембраны. Нервные окончания улавливают повышение ее температуры всего на 0,002—0,003 градуса, которое возникает, если проникающие в ямки тепловые лучи приносят сюда 0,0005 калории в секунду. Теоретически это должно позволить змеям обнаруживать объекты, температура которых всего на 0,1 градуса отличается от окружающих предметов. При такой высокой чувствительности охотник не может не заметить «горячего» мышонка и другую дичь.
Тепловой «глаз» мог возникнуть только у холоднокровных существ. Температура тела млекопитающих и птиц столь велика, что она полностью нарушила бы работу чувствительных терморецепторов. Не мог тепловой «глаз» появиться у рыб и амфибий: вода не пропускает тепловых лучей. Пользоваться тепловым «глазом» можно лишь ночью, когда все объекты остывают до температуры окружающего воздуха и «видимость» становится удовлетворительной, а также в пасмурную погоду или в густой тени лесных дебрей, куда солнечные лучи не проникают.
Благодаря тому, что рецепторные ямки расположены по бокам головы, термолокатор позволяет точно определять направление на цель. Ямкоголовые змеи умеют оценить и расстояние до добычи. Предполагают, что в этом случае работа локатора осуществляется по тому же принципу, с помощью которого насекомые определяют расстояние «на глаз». Чувствительная перепонка, видимо, выполняет функцию сетчатки. О расстоянии до объекта позволяет судить угол, под которым на термочувствительную мембрану падают инфракрасные лучи, и район сетчатки, который они освещают, когда морда змеи точно направлена на теплый объект.
Терморецепторами активно пользуются многие насекомые: пчелы, комары, клопы, сверчки. Воспринимающие устройства для температурных сигналов, идущих издалека, чаще располагаются в антеннах, а для определения температуры почвы – в лапках. Благодаря тому, что антенн две, насекомые могут очень точно определять источник тепла. Почувствовав тепло приближающейся жертвы, комар будет до тех пор изменять положение тела, пока обе крохотные трехмиллиметровые антенны не станут получать одинаковое количество тепла. Кровососущие клопы легко обнаруживают источник тепла даже с помощью одной антенны. Повертев ею в разные стороны, клоп без труда замечает, в каком положении она нагревается быстрее, так как оказывается ближе к источнику тепла, и уверенно ползет в ту сторону. Зрение позволяет кое-что узнать и о своих соплеменниках, членах семьи или стада и обменяться с ними информацией. Для этого используется мимика, позы, специальные движения. Обмен информацией с помощью подобных сигналов возможен, лишь когда животные находятся рядом, то есть при интимных «беседах» между супругами, при брачных церемониях между женихом и невестой, для общения с детьми. Это в первую очередь относится к обитателям леса, где подобные диалоги могут проводиться только накоротке.
