Меню

Восприятие света глазами животных



Мир глазами животных

Мы видим мир вокруг и, нам кажется, что он именно такой. Сложно даже представить, что кто — то видит его по-другому, в черно — белых тонах, или без синего и красного. Сложно поверить, что для кого — то наш привычный мир совсем другой.

Но это именно так.

Давайте посмотрим на окружающий мир глазами животных, разберемся, как животные видят, в каких цветах они воспринимают мир.

Итак, для начала разберем, что такое зрение и какие функциональные способности оно включает.

Что такое зрение?

Зрение — процесс обработки изображения объектов окружающего мира.

  • осуществляется зрительной системой
  • позволяет получать представление о величине, форме и цвете предметов, их взаимном расположении и расстоянии между ними

Зрительный процесс включает:

  • проникновение светового потока через преломляющие среды глаза
  • фокусировка света на сетчатке
  • трансформация световой энергии в нервный импульс
  • передача нервного импульса от сетчатки в головной мозг
  • обработка информации с формированием увиденного образа
  • светоощущение
  • восприятие движущих объектов
  • поля зрения
  • острота зрения
  • цветовое восприятие

Светоощущение — способность глаза воспринимать свет и определять различную степень его яркости.

В глазу содержатся два типа светочувствительных клеток (рецепторов): высокочувствительные палочки, отвечающие за сумеречное (ночное) зрение, и менее чувствительные колбочки, отвечающие за цветное зрение.

Процесс приспособления глаза к различным условиям освещения называется адаптацией. Различают два вида адаптации:

  • к темноте — при понижении уровня освещенности
  • и к свету — при повышении уровня освещенности

Светоощущение является основой всех форм зрительного ощущения и восприятия, особенно в темноте. На светоощущение глаза также влияют такие факторы как:

  • распределение палочек и колбочек (у животных центральный участок сетчатки в25 ° состоит, преимущественно, из палочек, что улучшает ночное восприятие)
  • концентрация светочувствительных зрительных веществ в палочках (у собак чувствительность к свету палочек 500-510нм, у человека 400нм)
  • наличие тапетума (tapetum lucidum) — особый слой сосудистой оболочки глаза (тапетум направляет назад прошедшие на сетчатку фотоны, заставляя их ещё раз воздействовать на рецепторные клетки, повышая светочувствительность глаза, что в условиях малого освещения такая оказывается весьма ценно) у кошек глаз отражает в 130 раз больше света, чем у человека (Paul E. Miller, DVM, and Christopher J. Murphy DVM, PhD )
  • форма зрачка — форма, размер и положение зрачка у различных животных (зрачок бывает круглый, щелевидный, прямоугольный, вертикальный, горизонтальный)
  • форма зрачка может рассказать относится ли животное к хищникам или жертвам (у хищников зрачок сужается в вертикальную полоску, у жертв в горизонтальную — эту закономерность ученые обнаружили, сравнив формы зрачков у 214 видов животных)

Итак, какие бывают формы зрачков:

    • Щелевидный зрачок — (у хищных животных, таких как домашние кошки, крокодилы, ящерицы гекконы, змеи, акула) позволяет точнее подстроить глаз под количество света вокруг, так, чтобы и в темноте видеть, и на полуденном солнце не ослепнуть

    • Круглый зрачок- (у волков, собак, больших кошек — львов, тигров, гепардов, леопардов, ягуаров; птиц) т.к. они избавлены от необходимости хорошо видеть в темноте

    • Горизонтальный зрачок (травоядные) позволяет глазу хорошо видеть, что происходит у земли и охватывает довольно широкую панораму глаз защищён от прямого попадания солнечных лучей сверху, которые могли бы ослепить животное

Как животные воспринимают движущие объекты?

Восприятие движения имеет жизненно важное значение, т.к. движущиеся объекты являются сигналами либо опасности, либо потенциальной пищи и требуют быстрого соответствующего действия, в то время как неподвижные объекты могут быть игнорированы.

Например, собаки могут распознать движущиеся объекты (благодаря большому количеству палочек) на расстоянии 810 до 900 м, а неподвижные объекты только на расстоянии 585 м.

Как животные реагируют на мелькающий свет (например, в телевизоре)?

Реакция на мелькающий свет дает представление о функции палочек и колбочек.

Человеческий глаз способен улавливать колебания 55 герц, а собачий глаз улавливает колебания на частоте 75 герц. Поэтому, в отличие от нас, собаки, скорее всего, видят лишь мерцание и большая часть из них на изображение в телевизоре не обращают внимание. Изображения предметов в обоих глазах проецируются на сетчатке и передаются в кору головного мозга, где происходит их слияние в одно изображение.

Какие у животных поля зрения?

Поле зрения — пространство, воспринимаемое глазом при неподвижном взгляде. Можно выделить два основных типа зрения:

  • бинокулярное зрение — восприятие окружающих предметов двумя глазами
  • монокулярное зрение — восприятие окружающих предметов одним глазом

Бинокулярное зрение имеется далеко не у всех видов животных и зависит от строения и взаиморасположения глаз на голове. Бинокулярное зрение позволяет совершать тонкие координированные движения передними конечностями, прыжки, легко передвигаться.

Хищникам бинокулярное восприятие объектов охоты помогает правильно оценить расстояние до намеченной жертвы и выбрать оптимальную траекторию нападения. У собак, волков, койотов, лисиц, шакалов угол бинокулярного поля равен 60-75°, у медведей 80-85°. У кошек 140°(зрительные оси обоих глаз почти параллельны).

Монокулярное зрение с большим полем позволяет потенциальным жертвам (сурки, суслики, зайцы, копытные и т. п.) вовремя заметить опасность. достигает у грызунов 360°, у копытных 300-350°, у птиц достигает более 300°. Хамелеоны и морские коньки умеют смотреть сразу в двух направлениях, т.к. их глаза двигаются независимо друг от друга.

Острота зрения

  • способность глаза воспринимать две точки, расположенные на минимальном расстоянии друг от друга, как отдельные
  • минимальное расстояние, при котором две точки будут видны раздельно, зависит от анатомо-физиологических свойств сетчатки
Читайте также:  Как узнать оплачено за свет или нет

От чего зависит острота зрения?

  • от размеров колбочек, рефракции глаза, ширины зрачка, прозрачности роговицы, хрусталика и стекловидного тела (составляют светопреломляющий аппарат), состояния сетчатой оболочки и зрительного нерва, возраста
  • диаметр колбочки определяет величину максимальной остроты зрения (чем меньше диаметр колбочек, тем больше острота зрения)

Угол зрения -универсальная основа для выражения остроты зрения. Предел чувствительности глаза большинства людей в норме равен 1. У человека для определения остроты зрения используют таблицу Головина-Сивцева, содержащую буквы, цифры или знаки различной величины. У животных остроту зрения определяют с помощью (Ofri ., 2012):

  • поведенческого теста
  • электроретинографии

Острота зрения собак оценивается в 20-40% от остроты зрения людей, т.е. собака узнает объект с 6 метров, тогда как человек — с 27 м.

Почему собака не обладает остротой зрения человека?

У собак, как и у всех других млекопитающих, за исключением обезьяны и человека, отсутствует центральная ямка сетчатки (область максимальной остроты зрения). Большинство собак слегка дальнозорки (гиперметропия: +0,5 Д), т.е. они могут различать мелкие предметы или их детали на расстоянии не ближе 50-33 см; все предметы, расположенные ближе, кажутся расплывчатыми, в кругах рассеивания. Кошки близоруки, то есть они не видят дальние объекты также хорошо. Способность хорошо видеть вблизи больше подходит для охоты на добычу. Лошадь имеет невысокую остроту зрения и относительно близорука. Хорьки близоруки, что является, без сомнения, реакцией на их адаптацию к норному образу жизни и поиску добычи по запаху. Близорукое зрение хорьков является таким же острым как и наше и, может быть, даже немного острее.

орел 20/5 Reymond
сокол 20/8 Reymond
человек 20/20 Ravikumar
лошадь 20/30–20/60 Timney
голубь 20/50 Rounsley
собака 20/50–20/140 Odom
кошка 20/100–20/180 Belleville
кролик 20/200 Belleville
корова 20/460 Rehkamper
слон 20/960 Shyan-Norwalt
мышь 20/1200 Gianfranceschi

Таким образом,самое острое зрение у орла, затем в порядке убывания: сокол, человек, лошадь, голубь, собака,кошка,кролик,корова, слон,мышь.

Цветовое зрение

Цветовое зрение — это восприятие цветового многообразия окружающего мира. Вся световая часть электромагнитных волн создает цветовую гамму с постепенным переходом от красного до фиолетового (цветовой спектр). Осуществляется цветовое зрение колбочками. В сетчатке глаза человека есть три вида колбочек:

  • первый воспринимает длинноволновые цвета – красный и оранжевый
  • второй тип лучше воспринимает средневолновые цвета – жёлтый и зелёный
  • третий тип колбочек отвечает за коротковолновые цвета – синий и фиолетовый

Трихромазия — восприятие всех трех цветов
Дихромазия — восприятие только двух цветов
Монохромазия — восприятие только одного цвета

Источник

Цветное зрение у животных

Различают ли животные цвета? Это интересный вопрос, но дать на него точный и исчерпывающий ответ нелегко. Нам, обладающим цветным зрением, трудно представить себе вселенную без красок, и у нас, естественно, возникает предположение, будто все живые существа также воспринимают окружающий мир в виде многокрасочных картин. Однако такое представление не соответствует действительности.

Цвет — понятие довольно произвольное и трудноопределимое. Цветоощущение нелегко исследовать и объяснить; именно поэтому ученые издавна испытывали трудности в объективном и точном толковании этой способности. В сущности, ни один предмет не обладает цветом; он просто поглощает белый дневной свет и отражает при этом лишь одну долю этого света, ту или иную часть солнечного спектра. Так, например, зеленые листья дерева поглощают все части спектра, кроме зеленой, которая ими отражается; именно это и делает их зелеными для наших глаз.

Попробуйте объяснить слепому, не прибегая к сравнениям, что такое красный цвет. Это окажется совершенно невозможным. Даже среди зрячих людей широко распространены различные степени цветовой слепоты. Один и тот же цвет люди зачастую оценивают по-разному; кроме того, наша оценка цветов продолжает совершенствоваться и меняться. Ведь Гомер постоянно называет море винно-красным, а у некоторых древнегреческих авторов встречается упоминание о зеленом цвете человеческого лица.

В конечном счете, все здесь упирается в особенности воспринимающего оптического аппарата — достаточно небольшого дефекта или отклонения от нормы, например отсутствия у человека одного из трех светочувствительных «проводов», ведущих от сетчатой оболочки глаза к мозгу. Каждый из упомянутых проводящих путей обеспечивает восприятие одного из основных цветов: красного, зеленого или синего. У большинства дальтоников нет зеленого «провода»; у других — отсутствует красный «провод», и они слепы к красному цвету. В физическом смысле изменения в организме человека при этом крайне незначительны; они сводятся лишь к особенностям нервной системы. Имеются все основания полагать, что у ряда животных, имеющих глаза, сходные с человеческими, совершенно нет тех небольших деталей, которые обеспечивают цветоощущение.

МИР БЕЛОГО И ЧЕРНОГО

Из сказанного достаточно ясно, как трудно (учитывая также, что и сами мы в какой-то незначительной степени можем страдать дальтонизмом) применять к другим существам наши ограниченные и не вполне точные знания в области цветоощущения. Данной теме посвящено немало исследований, но многие из них недостаточно доказательны. Чрезвычайно трудно установить, различает или нет то или иное животное цвета. Ведь сами животные не в состоянии ответить на этот вопрос. Более того, почти всегда трудно решить, на что реагирует животное — на цвет или на степень яркости и белизны предмета. Поэтому для того, чтобы эксперимент представлял ценность, необходимо применять цвета, равноценные по яркости и степени белизны. В противном случае подопытное животное, особенно если оно относится к высшим животным, может отличить красный цвет от зеленого по относительной яркости, как это имеет место у людей, страдающих дальтонизмом.

Читайте также:  За какое время свет дойдет от солнца до земли

Но, несмотря на очевидные ограничения, мы все же кое-что знаем в этой области. Так, можно с уверенностью сказать, что почти все млекопитающие, за исключением всех видов обезьян, совершенно не различают цветов. Они живут в мире черного и белого со значительным диапазоном промежуточных серых оттенков. Они зачастую отчетливо улавливают разницу в интенсивности черного цвета, в световой насыщенности белых и серых тонов. Последнее обстоятельство нередко приводит людей к выводу, будто определенные животные (например, собаки) различают некоторые цвета.

Как часто восхищенный хозяин готов поклясться, что его собака опознает по цвету платье, даже если оно надето на незнакомом человеке, что она различает миску или подушку исключительно по их окраске! Трудно представить себе, что можно жить в мире, лишенном красок! Между тем большинство млекопитающих по своим повадкам относится к типу ночных или сумеречных животных; они выходят из убежищ только тогда, когда мир начинает погружаться во мрак и терять свои краски, освещенный лишь слабым и неверным светом луны.

Впрочем, и для людей все это не так уж непривычно. Ведь мы легко смотрим одноцветные кинокартины; много газет и журналов до сего времени иллюстрируется однотонными фотоснимками, и мы воспринимаем их как отображение подлинной жизни. Простой рисунок, выполненный черным карандашом, часто кажется нам чрезвычайно естественным и живым. Несмотря на все пристрастие человечества к краскам, мы ощущаем их отсутствие значительно слабее, чем нам порой может показаться.

ТОРЕАДОРУ НЕ НУЖЕН КРАСНЫЙ ПЛАЩ

Собаки, кошки, кролики, крысы, лошади, овцы и даже быки не различают цветов, по крайней мере, в нашем понимании этого слова. В Испании в целях отработки наилучшей техники боя на арене проводилось много опытов по определению цветоощущения у быков. И хотя выяснилось, что ни один бык не в состоянии ясно и определенно выделить красный цвет из других и что быки вообще не чувствительны к красному цвету, классический костюм тореадора с его красным плащом вряд ли будет изменен. Красный цвет боевого плаща — уже установившаяся и прочная традиция, хотя сами тореадоры прекрасно знают, что не цвет плаща, а производимые им движения побуждают быка бросаться в атаку. Разъяренное животное нападает независимо от цвета плаща, которым его дразнят. (А ведь испанская коррида и сегодня привлекает множество туристов со всего мира, вот даже русские покупают недвижимость в Испании все больше и больше).

Множество экспериментов над другими млекопитающими, в частности кошками, лошадьми, крысами и собаками, дали те же результаты. Животных обычно приучали к тому, что один какой-нибудь цвет ассоциируется с кормлением, а другой — нет. После того, как у животного выработается определенная реакция на цвет, яркость не связанного с пищей цвета постепенно изменяют, чтобы убедиться, что выбор животного не определяется степенью яркости.

Если в результате изменения яркости наступает момент, когда реакция животного перестает быть постоянной и оно одинаково реагирует на оба цвета, можно сказать с уверенностью, что данное животное не различает цвета, во всяком случае в нашем понимании этого слова. Если же животное, желая получить пищу, правильно выбирает цвет независимо от его яркости, мы приходим к выводу, что оно способно отличать друг от друга эти два цвета. Правда, это еще не дает ясного ответа на вопрос о цветоощущении в целом; подопытное животное необходимо «проверить» и на другой паре цветов. Естественно, что такие эксперименты, как правило, сложны и длительны; надо тщательно следить за тем, чтобы на опыт не влияли посторонние факторы: запах, шум, положение пищи, время дня, другие цвета или освещение и т. п.

Так или иначе, проведенные до настоящего времени опыты с достаточной убедительностью продемонстрировали как общую неспособность большинства млекопитающих различать цвета, так и факт наличия хорошего цветоощущения у одной из групп млекопитающих — обезьян. Интересно отметить, что для животных упомянутой группы, способных различать цвета, характерна также и яркая окраска. (Можно было бы также предположить, что цветоощущение связано с развитием высшей нервной деятельности, однако это не так: птицы, рыбы, пресмыкающиеся и насекомые часто способны различать цвета.) Вспомним хотя бы о большом значении ярко-синего и розового цвета в половой жизни мандрил и других обезьян.

Для большинства же других млекопитающих характерна неяркая окраска: различные сочетания желтовато-серых, коричневых и черных цветов; нередко встречается и белый цвет, связанный с естественной маскировкой. Более яркие расцветки у некоторых животных — либо результат искусственного скрещивания (это относится к собакам, крупному домашнему скоту), либо естественная цветовая защита, выработанная в условиях прежней окружающей среды. Красноватый цвет самца лисицы, каштановый оттенок белки или желто-коричневая окраска медведя — все эти расцветки превосходно подходят к соответствующему природному окружению. Таким образом, учитывая коррективы на естественную маскировку, можно сказать, что наличие у животных ярких красок на теле является определенным признаком их способности различать цвета.

Читайте также:  Бланки платежных квитанций за свет

РОЛЬ ЦВЕТА В ЖИЗНИ ПТИЦ

Это можно со всей очевидностью проследить на птицах. Как известно, яркое оперение имеет у большинства птиц важное значение в период спаривания; это является прямым доказательством их способности различать яркие краски. Можно соглашаться или спорить с Дарвином, высказавшим предположение о том, что яркая расцветка птиц-самцов помогает продолжению рода, делая их более привлекательными для самок. Так или иначе, яркое оперение играет в жизни птиц значительную роль.

Птицы обычно хорошо различают желтые, красные, зеленые и оранжевые оттенки. Синий цвет они видят хуже — отсюда относительная редкость ярко-синего оперения. Лишь немногие птицы, по-видимому, способны различать фиолетовый цвет. Этот цвет встречается в их оперении весьма редко. Когда же в окраске птиц и бывает синий или фиолетовый цвет (например, у соек, зимородков, попугаев-макао), то он почти всегда очень ярок. Это наводит на мысль, что указанные цвета доступны зрению птиц только при условии их повышенной яркости. Австралийский лирохвост, известный необычной формой и красками оперения, способен различать как синий, так и фиолетовый цвет: он даже подыскивает растения с цветами этих оттенков и приносит их в гнездо. Однако, как правило, птиц привлекает главным образом блеск и яркость, будь то какое-то отличительное пятно в оперении, лепестки цветка, луч маяка, блестящие предметы (известно, что галки и сороки часто похищают и прячут их).

Над птицами производилось меньше опытов, чем над млекопитающими, — возможно, потому, что их способность различать цвета подтверждается самим их видом. Проведенные опыты касались почти исключительно тех птиц, которых без затруднений можно держать в неволе. Серия экспериментов, проведенных с обыкновенными домашними курами, дает возможность понять некоторые специфические трудности, возникающие при исследовании цветоощущения у птиц. Перед курами рассыпали зерно, осветив его лампами разных цветов. Куры склевали все красные, зеленые и желтые зернышки и не тронули освещенных синим светом. Отсюда был сделан довольно естественный вывод о слепоте кур к синему цвету. Лишь при проведении дальнейших опытов было установлено, что при некоторой настойчивости можно добиться, чтобы куры стали клевать и синие зерна. Причина, по которой они первоначально отказывались от синих зерен, заключается в том, что курам обычно не приходится иметь дело с пищей синего цвета.

Некоторые рыбы также различают определенные цвета. Как установлено, окунь, форель, мелкие рыбы — пескарь и колюшка — способны различать широкий диапазон красок. Окуней и некоторых других рыб в течение длительного времени кормили окрашенными в красный цвет личинками; после этого они легко поддавались обману, когда им бросали красную шерсть. Подобные же опыты проводились с пищей, окрашенной в желтый, оранжевый, зеленый и коричневый цвета. Пильчатые и обычные креветки также обладают цветоощущением. Все разновидности рыб, могущие менять окраску в зависимости от окружающей обстановки, как видно, в состоянии различать и соответствующие цвета. Как ни странно, никаких убедительных опытов не было проделано с хамелеонами, известными своей способностью изменять окраску тела; они, видимо, также умеют различать некоторые цвета. Установлено, что способностью цветоощущения обладают черепахи, а также многие виды ящериц. Некоторые ящерицы не выносят соли; поэтому можно приучить их отличать определенный цвет, если на бумагу этого цвета класть пропитанных солью червей.

Насекомые, как правило, обладают цветоощущением, но у различных их представителей оно значительно варьируется. Больше всего опытов по его определению проводилось над пчелами.

Наряду с иными был проведен и следующий несложный эксперимент. Небольшие квадраты серой бумаги (различных оттенков, но одинаковой яркости) располагались в шахматном порядке; в центре размещался синий квадрат. На каждом квадрате устанавливалась кормушка, причем в кормушке, находившейся на синем квадрате, был налит сироп, остальные были пусты. Через некоторое время пчел удалось приучить летать только к синему квадрату, даже если его положение относительно других изменялось.

Когда же синяя бумага была заменена красной (одинаковой яркости), пчелы оказались дезориентированными — они не умели отличить красный квадрат от серых. Пчелы слепы не только к красному цвету; они живут как бы в мире синих, фиолетовых и желтых оттенков; вместе с тем они (как и ряд других насекомых) способны проникнуть дальше человека в ультрафиолетовую часть спектра. Конечно, насекомые, являющиеся переносчиками пыльцы, летят к цветам, руководствуясь не только цветом, но и запахом; об этом свидетельствует, в частности, то, как легко пчелы находят цветы ивы, плюща, липы.

МОСКИТЫ ПРЕДПОЧИТАЮТ ЧЕРНОЕ

Как правило, цветоощущением обладают лишь насекомые с хорошо развитыми, фасеточными глазами. Наилучшим цветоощущением среди насекомых обладают стрекозы; второе место, по-видимому, занимают осовидные мухи, а также некоторые разновидности бабочек и мотыльков. Обыкновенные мухи различают синий цвет; они его, вероятно, не любят, так как сторонятся окон, вымытых синькой, синих стен и занавесок. Москиты, различающие желтый, белый и черный цвет, предпочитают, по-видимому, последний. В одном из изобилующих этими насекомыми районов Орегона (США) был проведен опыт, в котором участвовали семь человек, одетых в платье различных цветов. Было установлено, что наибольшее количество москитов привлекла черная одежда (1499 за полминуты); на втором месте, со значительным отставанием, оказалась белая (520 насекомых за тот же промежуток времени).

Источник