Юрий Симаков - Животные анализируют мир
Рис. 8. Увеличенная схема строения термолокатора — «лицевой ямки» у змеи:
1 — мембрана с рецепторами
Может показаться, что термолокаторы, созданные человеком, лучше и чувствительнее, чем те, что создала природа, — ведь чувствительность их достигает 0,0005 аС. Однако достаточно сравнить размеры творения природы и творения рук человеческих, как становится понятным, насколько искусственный прибор несовершенен. В «железном» термолокаторе зеркало, собирающее тепловые лучи на специальную зачерненную пленку, меняющую сопротивление в зависимости от температуры, достигает в диаметре более метра. В природе этому великану противопоставлены, например, две лицевые ямки на голове змеи, диаметр которых исчисляется миллиметрами. Получается, что «живой прибор» на единицу термолоцирующей площади в несколько тысяч раз более чувствителен, чем- созданный человеком.
Наконец, среди инфракрасных локаторов есть «приборы», способные переводить невидимые лучи в видимое изображение с помощью флуоресценции. Такой механизм найден в глазах ночных бабочек. Инфракрасные лучи проходят через сложную оптическую систему и фокусируются на пигменте, который под действием теплового излучения флуоресцирует и переводит инфракрасное изображение в видимый свет. Однако эти видимые образы строятся непосредственно в глазу ночной бабочки. Благодаря способности воспринимать инфракрасное излучение бабочки без труда находят цветы, которые в темные ночи испускают излучение именно в этой области спектра.
Рассмотрим еще один способ регистрации животными невидимых электромагнитных волн — в области рентгеновских лучей. Рентгеновские лучи могут обнаруживать очень немногие животные. Крысы, например, на это способны. Американский исследователь Б. Федер сообщил, что ряд проведенных им экспериментов позволил установить, что крысы обнаруживают в воздухе рентгеновское излучение в двадцать миллирентген, которое практически безвредно для них. Каким образом? Они «нюхают» высокочастотное электромагнитное поле и по запаху определяют мощность облучения. Вернее, они с помощью обоняния улавливают даже незначительное количество ионов, образовавшихся после воздействия рентгеновских лучей на молекулы воздуха. Видимо, только крысы знают как пахнет электромагнитное поле.
Самые необычные глаза
Все ли живые существа одинаково воспринимают окружающий мир с помощью зрения? Конечно, нет!
Так, например, плащеносная ящерица, живущая в Австралии, умеющая ходить на задних ногах, раскрывающая свой плащ-капюшон для устрашения и сама до смерти боящаяся людей, несмотря на внушительные размеры (может достигать 1,6 метра), видит мир оранжевым.
Ученые исследовали глаза ящериц и нашли, что они снабжены оранжевыми «очками». В их сетчатке много жировых капель, окрашенных в оранжевый цвет. Следовательно, светофильтры находятся прямо в сетчатке этих живых организмов. Значит, ящерицы видят мир не так, как мы. И не только ящерицы. Многим птицам кажется зеленым то, что мы видим в красном цвете. Рыбы тоже несут различные светофильтры в глазах. Например, терпуг может менять цвет роговицы глаза.
Анализаторы видимых электромагнитных волн у животных могут быть разные по цвету и форме — большие, как блюдца, и маленькие, как бусинки, с круглыми, щелевидными и дугообразными зрачками.
У козы зрачок квадратный, а у некоторых копытных похож на сердце. Зато у летучих рыб зрачок принимает вид щели — в виде полукольца. Все эти приспособления помогают животным наблюдать за окружающей обстановкой. Когда, например, летучая рыба стремительно вырывается из воды, она попадает в мир солнца, зрачок за это время не успел бы сократиться, а щель уже сокращена и через нее удобно наблюдать за состоянием водной поверхности.
В природе встречается рыбка, у которой в каждом глазу по два зрачка: один вверху, другой внизу. Эту рыбу, обитающую в южноамериканских реках, так и называют четырехглазкой. Выставит она половину своего выпученного глаза наружу и смотрит, что над поверхностью воды, а нижняя в это время наблюдает, что делается под водой. Но самое интересное, что и сетчатка каждого глаза разделена на две части. Одна улавливает подводное, другая — надводное изображение. Однако рыбы, как установили ученые, не различают эти два раздельных изображения, а видят общую картину.
Как бы ни был замысловато устроен зрачок, острота зрения зависит от сетчатки, от того, сколько зрительных элементов приходится на единицу ее площади, сколько в ней палочек или колбочек. У человека и некоторых животных в сетчатке есть и палочки и колбочки. Такой глаз способен воспринимать свет и днем и ночью. Те же животные, которые ведут ночной образ жизни, вооружены только палочками. Их глаз не обладает острым зрением, зато при самом слабом свете он может улавливать малейшие движения предметов.
У тех, кто видит только днем, в сетчатке глаза одни колбочки. Таким глазом многое различишь, но при хорошем освещении. Так, некоторые суслики выходят из норы, лишь когда солнце заглянет в их жилище. Среди дневных животных можно найти очень остроглазых. Человек давно заметил, что птицы, особенно хищные, различают самые мельчайшие детали на земле с высоты в триста метров.
Загадка свечения глаз у животных в темноте не так уж сложна. Вообще-то, свечения здесь никакого нет, а дело все в отражении света, попавшего в глаз. У ночных животных на дне глаза есть своеобразное зеркальце. Ученые называют его тапетум. Только зеркальце-тапетум не сплошное, а составлено из мелких серебристых кристаллов. Отраженный от них свет различен и по цвету, и по силе. Все зависит от формы, величины и угла поворота кристаллов. Кошка, например, в спокойном состоянии «гасит» свои глаза, но достаточно поскрести по стене пальцами, привлечь ее внимание — глаза так и вспыхивают. Это на определенный угол повернулись кристаллики зеркальца. Форма кристаллов зеркальца определяется генетически, поэтому цвет свечения глазовидовой признак. Глаза медведя в сумерках отливают оранжевым цветом, у енота — ярко-желтым, а глаза тропических лягушек светятся зеленым цветом. Если в быстро надвигающейся южной ночи вспыхнут два рубиновокрасных огня у прибрежной воды — это значит, что на вас смотрит аллигатор.
«Зеркальце» встречается и у паукообразных. В пустыне в свете фар автомобиля водители могут увидеть искорки, как бы рассыпанные по барханам, — это светятся глаза фаланг.
А вот у пауков восемь глаз и светятся они разным цветом: крайние глаза — голубым, а средние — желтым. Однажды маленький паучок забежал в поле зрения моего бинокулярного микроскопа. Я надеялся увидеть разноцветное свечение его глаз. Но вместо этого только восемь маленьких фонариков брызнули на меня своим желтоватым цветом, и пришелец тут же скрылся. Если бы это был паук-скакунчик, то в его глазах можно было бы различить голубой и желтый цвета.
В теплый день паук-скакунчик любит охотиться на деревянном заборе. Его глаза обладают удивительным свойством. Крайние глаза, с голубым отблеском, видят не только впереди себя и сбоку, но и сзади. А два средних — настоящие телескопические трубы. Ими скакунчик рассматривает удаленные от него небольшие области, к которым он проявляет особый интерес. Только сам корпус трубы остается на месте, а сетчатка, принимающая изображение, перемещается в ту или иную сторону. Так что, исследуя окружающее, он даже не вращает глазами.
Очень много существует разновидностей глаз, устроенных по типу фотокамеры, но такой тип глаза занимает только шесть процентов у всех видов животных. Большинство же обладает сложными фасеточными глазами — такими, как у насекомых и ракообразных.
Принцип работы сложного глаза следующий: каждый глазок видит свое изображение, но в мозгу животного создается общая объемная картина окружающего мира. Глазки сложного глаза напоминают трубочки, у которых есть своя фокусирующая система, построенная из двух линз, выпуклой роговицы и хрусталика. У стрекозы, отличного охотника, каждый сложный глаз, занимающий почти половину головы, состоит из двадцати восьми тысяч глазков. А у муравья их так мало, что своими глазами он способен лишь отличить свет от тьмы. Однако волноваться за муравья не стоит, другие «живые приборы», которыми он наделен, помогают ему определять форму предметов в полной темноте, но об этом позже.
Ученые не раз пытались узнать, как видит сложный глаз насекомого или ракообразного. Немецкий физиолог Экснер сфотографировал окно сквозь фасетчатый глаз светляка. На фотографии видны и расплывчатый оконный переплет, и неясные очертания собора, находящегося за окном. Это позволило предположить, насколько неопределенно видят окружающий мир насекомые. Когда же появилась возможность регистрировать с помощью микроэлектродов биотоки, идущие от отдельных клеток, то оказалось, что зрение насекомых куда лучше, чем предполагали ученые. Каждый отдельный глазок различает изображение той или иной части рассматриваемой картины. Правда, пока еще остается загадкой, каким образом эти фрагменты изображения, часто повторяющиеся в нервных клетках насекомого, превращаются в стройную картину окружающего мира. То, что сначала казалось простым, требует еще немало усилий для изучения. Сложные глаза насекомых и ракообразных могут видеть то, что недоступно нашему взору. Во-первых, ультрафиолетовые лучи, а во-вторых, поляризованный свист.
