Зрение птиц и человека разница. Самые зоркие глаза в мире. Как развивалось цветовое зрение

Эти таинственные чувства

Зрение птиц

Мы привыкли смотреть на мир двумя глазами сразу, пользоваться бинокулярным, глубинным зрением. У большинства птиц глаза расположены по бокам головы - это расширяет общее поле зрения, но сужает бинокулярное. Зато птицы могут пользоваться глазами независимо. Подобно тому как мы можем взять одной рукой один предмет, а другой рукой - другой и манипулировать ими по отдельности, чайка, патрулирующая водоем, может левым глазом следить за соседкой слева, а правым - за соседкой справа, не забывая время от времени поглядывать вниз двумя глазами сразу. Общее поле зрения, складывающееся из монокулярных и бинокулярного, у чаек, воробьев и голубей немного более 300°, у кур - 320°, а у козодоя - 340°! Бинокулярное зрение - лишь частный случай зрительных восприятий птиц. У человека оно составляет 150°. Из птиц никто не может догнать его в этом. Даже у совы и козодоя оно всего 60°, у голубя - 25-30°, у воробья, снегиря, зяблика - 10-20°, а у кукушки его нет вообще. Своеобразно расположены глаза у лесного кулика вальдшнепа. Они большие, выпуклые и так смещены назад, что бинокулярное поле у них образуется не спереди, а сзади.

Когда вальдшнеп на кормежке втыкает клюв в землю, он прекрасно видит, что творится непосредственно сзади пего. У цапель бинокулярное поле смещено вниз под клюв. Это связано с их манерой затаиваться, подняв клюв вертикально вверх. Глаза при этом слегка поворачиваются вниз, и птица наблюдает за тем, что происходит перед ней, двумя глазами сразу. Использование бинокулярного зрения очень важно для точной оценки расстояния, восприятия глубины пространства и всех движений объектов в нем. Благодаря бинокулярному зрению ласточки, например, успешно ловят в воздухе мелких -насекомых, а сорокопут демонстрирует прицельные броски при охоте на юрких ящериц и мышат. В глазах этих птиц существует вторая боковая область острого зрения с ямкой. Все они охотятся за активной подвижной добычей. Кроме сорокопутов и ласточек, это ястребы, соколы, крачки, щурки, зимородки и некоторые другие. При поисковом полете они используют монокулярное зрение и центральную ямку сетчатки, при погоне и ловле добычи - бинокулярное зрение с фокусировкой на боковые ямки.

Зрение - основной рецептор дальней и ближней ориентации птиц. В отличие от других позвоночных среди них нет ни одного вида с редуцированными глазами. Глаза очень велики по относительным и абсолютным размерам: у крупных хищников и сов по объему они равны глазу взрослого человека. Увеличение абсолютных размеров глаз выгодно потому, что позволяет получить большие размеры изображения на сетчатке и тем самым яснее различить его детали. Относительные размеры глаз, отличающиеся у разных видов, связаны с характером пищевой специализации и способами охоты. У преимущественно растительноядных гусей и куриных глаза по массе примерно равны массе головного мозга и составляют 0,4- 0,6% от массы тела, у ловящих подвижную добычу и высматривающих ее на больших расстояниях хищных птиц масса глаз в 2-3 раза превышает массу мозга и составляет 0,5-3% от массы тела, у активных в сумерках и ночью сов масса глаз равна 1-5% массы тела ( Никитенко М.Ф.).

У разных видов на 1 мм2 сетчатки находится от 50 тыс. до 300 тыс. фоторецепторов - палочек и колбочек, а в области острого зрения - до 500 тыс. - 1 млн. При разном сочетании палочек и колбочек это позволяет либо различать многие детали объекта, либо его контуры при низкой освещенности. Основной анализ зрительных восприятий проводится в зрительных центрах головного мозга; ганглиозные клетки сетчатки реагируют на несколько стимулов: контуры, цветовые пятна, направления перемещений и т. д. У птиц, как и остальных позвоночных, на сетчатке есть участок наиболее острого зрения с углублением (ямкой) в его центре.

У некоторых видов, питающихся преимущественно подвижными объектами, есть две области острого зрения: у дневных хищников, цапель, зимородков, ласточек; у стрижей лишь одна область острого зрения, и поэтому их способы ловли добычи на лету менее разнообразны, чем у ласточек. В колбочках находятся масляные капли - цветные (красные, оранжевые, голубые и др.) или бесцветные. Вероятно, они выполняют роль светофильтров, повышающих контрастность изображения. Очень подвижный зрачок предотвращает излишнюю засветку сетчатки (при быстрых поворотах в полете и т. п.).

Аккомодация (наводка глаза на резкость) осуществляется изменением формы хрусталика и его одновременным перемещением, а также некоторым изменением кривизны роговицы. В области слепого пятна (места вхождения зрительного нерва) расположен гребень - богатое сосудами складчатое образование, вдающееся в стекловидное тело ( рис. 60, 13). Основная его функция - снабжение стекловидного тела и внутренних слоев сетчатки кислородом и удаление продуктов метаболизма Гребень есть и в глазах пресмыкающихся, но у птиц, видимо, в связи с большими размерами глаз, он значительно крупнее и сложнее. Механическая прочность крупных глаз птиц обеспечивается утолщением склеры и появлением в ней костных пластинок. Хорошо развиты подвижные веки, у некоторых птиц несущие ресницы. Развита мигательная перепонка ( третье веко), двигающаяся, непосредственно по поверхности роговицы, очищая ее.

У большинства птиц глаза расположены по бокам головы. Поле зрения каждого глаза составляет 150-170*, но поле бинокулярного зрения невелико и составляет у многих птиц лишь 20-30*. У сов и некоторых хищных птиц глаза смещаются к клюву и поле бинокулярного зрения возрастает. У некоторых видов с выпуклыми глазами и узкой головой (некоторые кулики, утки и др.) общее поле зрения может быть 360*, при этом узкие (5-10*) поля бинокулярного зрения образуются перед клювом (облегчает схватывание добычи) и в области затылка (позволяет оценивать расстояние до приближающегося сзади врага). У птиц с двумя областями острого зрения они обычно расположены так, что одна из них проецируется в область бинокулярного зрения, а другая - в область монокулярного зрения (

Природа одарила птиц наиболее развитыми глазами среди всех живых существ. Глаза хищных птиц могут быть равны по объему или больше, чем у человека. Все птицы обладают отличным зрением. Небольшую птицу, например, воробья или синицу, ястреб, орёл или сокол могут увидеть с расстояния более километра.

Зрение - основной фактор дальней и ближней ориентации птиц. В отличие от других позвоночных, среди птиц нет ни одного вида с редуцированными глазами. По относительным и абсолютным размерам глаза у птиц очень велики: у крупных хищников и сов по объему они равны глазу взрослого человека. Увеличение размеров глаз выгодно потому, что позволяет получить большие размеры изображения на сетчатке и тем самым яснее различить его детали. Относительные размеры глаз, отличающиеся у разных видов, связаны с характером пищевой специализации и способом охоты. У растительноядных гусей и кур глаза по массе примерно равны массе головного мозга и составляют 0,4- 0,6% от массы тела, у хищных птиц масса глаз в 2-3 раза превышает массу мозга и составляет 0,5-3% от массы тела, у активных в сумерках и ночью сов масса глаз равна 1-5% массы тела.

У некоторых видов, которые питаются преимущественно подвижными объектами (дневные хищники, цапли, зимородки, ласточки), присутствуют две области острого зрения. У стрижей лишь одна область острого зрения, поэтому их способы ловли добычи на лету менее разнообразны, чем у ласточек. Очень подвижный зрачок предотвращает излишнюю "засветку" сетчатки (при быстрых поворотах в полете и т.п.).

Строение глаз птиц.

Основные структуры глаза птицы сходны со структурами глаз других позвоночных. Наружный слой глаза спереди состоит из прозрачной роговицы и двух слоёв склеры - жёсткого слоя коллагеновых волокон. Внутри глаз разделён хрусталиком на два основных сегмента: передний и задний. Передняя камера заполнена водянистой влагой, а в задней камере содержится стекловидное тело.

Хрусталик представляет собой прозрачное двояковыпуклое тело с жёстким наружным и мягким внутренним слоями. Он фокусирует свет на сетчатке. Форма хрусталика может быть изменена цилиарными мышцами, которые непосредственно прикреплены к нему посредством зонулярных волокон. Помимо этих мышц, у некоторых птиц есть также дополнительные мышцы Крэмптона, которые могут менять форму роговицы, тем самым обеспечивая более широкий диапазон аккомодации, чем у млекопитающих. Такая аккомодация у ныряющих водоплавающих птиц может быть очень быстрой. Радужная оболочка - это цветная мышечная диафрагма перед хрусталиком, которая регулирует количество света, попадающего в глаз. В центре радужки находится зрачок - изменяющееся круглое отверстие, через которое свет попадает в глаз.

Сетчатка - относительно гладкая изогнутая многослойная структура, содержащая фоточувствительные клетки палочки и колбочки с соответствующими нейронами и кровеносными сосудами. Плотность фоторецепторов имеет важное значение в определении максимально достижимой остроты зрения. У людей имеется около 200 000 рецепторов на мм2, у домового воробья их 400 000, а у обыкновенного канюка (хищной птицы) - 1,000,000. Не все фоторецепторы имеют индивидуальное соединение со зрительномым нервом, зрительное разрешение в большей степени определяется соотношением нервных ганглиев к рецепторам. У птиц этот показатель очень высок: у белой трясогузки приходится от 100 000 ганглиозных клеток на 120 000 фоторецепторов.

Палочки более чувствительны к свету, но не дают информации о цвете, в то время как менее светочувствительные колбочки обеспечивают цветное зрение. У дневных птиц 80% рецепторов могут составлять колбочки (до 90% у некоторых стрижей), тогда как у ночных сов фоторецепторы представлены почти исключительно палочками. У птиц, как и у других позвоночных, за исключением плацентарных млекопитающих, колбочки бывают двойными. У некоторых видов подобные двойные колбочки могут составлять до 50% от всех рецепторов подобного типа.

Анализ зрительного восприятия проводится в зрительных центрах головного мозга. Ганглиозные клетки сетчатки реагируют на несколько стимулов: контуры, цветовые пятна, направления перемещений и т.д. У птиц, как и у остальных позвоночных, на сетчатке есть участок наиболее острого зрения с углублением в его центре (макула).

В области слепого пятна (места вхождения зрительного нерва) расположен гребень - богатое сосудами складчатое образование, вдающееся в стекловидное тело. Основные его функции - снабжение стекловидного тела и внутренних слоев сетчатки кислородом, а также удаление продуктов метаболизма. Гребень есть и в глазах пресмыкающихся, но у птиц он крупнее и устроен сложнее. Механическая прочность глаз птиц обеспечивается утолщением склеры и появлением в ней костных пластинок. У многих птиц хорошо развиты подвижные веки и развита мигательная перепонка (третье веко), двигающаяся непосредственно по поверхности роговицы, очищая ее.

У большинства птиц глаза расположены по бокам головы. Поле зрения каждого из глаз составляет 150-170 градусов. Поле бинокулярного зрения довольно мало и составляет у многих птиц лишь 20-30 градусов. У некоторых хищных птиц (например, сов) глаза смещаются к клюву, что увеличивает поле бинокулярного зрения. У некоторых видов с выпуклыми глазами и узкой головой (некоторые кулики, утки и др.) общее поле зрения может составлять 360 градусов, при этом узкие (5-10 градусов) поля бинокулярного зрения образуются перед клювом (это облегчает схватывание добычи) и в области затылка (это позволяет оценивать расстояние до приближающегося сзади врага). У птиц с двумя областями острого зрения они обычно расположены так, что одна из них проецируется в область бинокулярного зрения, а другая - в область монокулярного зрения.

Углы зрения.

Все птицы обладают прекрасным цветным зрением, распознавая не только основные цвета, но и их оттенки и сочетания. Поэтому в оперении птиц так часто встречаются яркие цветовые пятна, выполняющие функции видовых меток. Птицы различают не только перемещения предметов и их контуры, но и детали формы, окраски, рисунок, фактуры поверхностей. Именно поэтому зрительное восприятие и используется птицами и для получения разнообразной информации об окружающем мире, и как важное средство при внутривидовом и межвидовом общении.

Птицы редко смотрят наверх, т.к. им важнее видеть всё происходящее на земле. Устройство глаз птицы отражает верность данного утверждения. Верхний сегмент сетчатки глаз птиц видит лучше (видит землю), а нижний сегмент видит хуже (хрусталик строит перевёрнутое изображение). Некоторые птицы хорошо видят как в воздухе, так и в воде (например, баклан). Это предполагает возможность аккомодации (изменения преломляющей силы оптической системы глаза). Баклан обладает способностью менять эту характеристику на 4000 диоптрий.

Восприятие контраста.

Контрастность определяется как разница в яркости между двумя цветами, разделенная на сумму их яркости. Контрастная чувствительность представляет собой обратное наименьшему контрасту, который можно обнаружить. Например, контрастная чувствительность, равная 100, означает, что наименьший контраст, который можно увидеть, равен 1%. У птиц сравнительно низкая контрастная чувствительность по сравнению с млекопитающими. Люди могут увидеть контрасты 0,5-1%, в то время как большинству птиц для получения реакции необходимо 10% контраста. Функция контрастной чувствительности описывает способность животных обнаруживать контраст моделей различной пространственной частоты.

Восприятие движения.

Птицы видят быстрые движения лучше людей, для которых мелькание со скоростью больше 50 Гц воспринимается как непрерывное движение. Поэтому человек не может различить отдельные вспышки люминесцентной лампы, колеблющейся с частотой 50 Гц. Ястреб способен стремительно преследовать добычу сквозь лес, избегая ветвей и других препятствий на высокой скорости; для человека такая погоня будет выглядеть как в тумане.

Кроме того, птицы способны обнаружить медленно движущиеся объекты. Движение солнца и звёзд по небу незаметны для человека, но очевидны для птиц. Эта способность позволяет перелётным птицам ориентироваться во время миграций.

Для получения чёткого изображения во время полета птицы удерживают голову в максимально стабильном положении, компенсируя внешние колебания. Эта способность особенно важна для хищных птиц.

Восприятие магнитного поля.

Считается, что восприятие магнитного поля перёлетными птицами зависит от света. Птицы поворачивают голову, чтобы определить направление магнитного поля. На основании исследований нейронных путей было сделано предположение, что птицы способны видеть магнитное поле. Правый глаз перелётной птицы содержит cветочувствительные белки криптохромы. Свет возбуждает эти молекулы, которые выпускают непарные электроны, взаимодействующие с магнитным полем Земли, обеспечивая информацию о направлении.

Глаза птиц относительно общих размеров головы очень велики. По крайней мере у мелких птиц глазные яблоки почти такой же величины, как и головной мозг. Зрительные нервы крупные, а участки мозга, от которых они ответвляются, хорошо развиты. Поскольку мозг состоит из бесчисленного множества мельчайших нервных клеток, соединенных сложной сетью нервных волокон, то невозможно точно установить границы зрительной области. Известно только, что у птиц эта область значительно обширней участков, связанных со слуховой чувствительностью или какими-либо другими видами рецепции. Хотя огромные размеры зрительного аппарата у птиц и позволяют предполагать ведущую роль зрения, все же, изучая проблему навигации, надо осторожно пользоваться этими анатомическими данными. Совершенно ясно, что такая сложная и совершенная оптическая система оправдывает свое существование, даже если она и служит птицам только для того, чтобы отыскивать пищу или спасаться от хищников. Любопытно, что в глазном яблоке птиц находится выпуклое образование, которое на первый взгляд скорее снижает их зрительные способности, чем добавляет к ним что-нибудь. Это образование называется гребешком и выглядит примерно так, как это изображено на рисунке ниже. Гребешок характерен почти исключительно для птиц, хотя многие рептилии и имеют сходное образование значительно меньших размеров. Это большая наполненная кровью вкладка, вдающаяся внутрь глазного яблока. Она находится как раз над входом зрительного нерва. У большинства птиц основание гребешка занимает часть сетчатки. Таким образом, там, где у рыбы или млекопитающего располагались бы тысячи светочувствительных и нервных клеток, у птиц находится большое слепое пятно. Обычно гребешок имеет сложную форму с многочисленными складочками, напоминающими меха аккордеона. Он содержит большое количество пигмента и иногда ярко окрашен, хотя чаще бывает почти черного цвета. У некоторых птиц он располагается узким валиком по внутренней стенке глазного яблока, занимая от 60 до 90° по дуге. Гребешок совершенно лишен нервных клеток и не может реагировать на свет. Почему же птичий глаз, который та‹ велик и наверняка способен отлично видеть, имеет самое большое из известных слепых пятен? На мой взгляд, биологи еще не смогли дать удовлетворительный ответ на этот запутанный вопрос.

Голова птицы с удаленными оперением, кожей и частью глазного яблока. Видны относительные размеры гребешка, расположенного на нижней половине сетчатки. Обратите внимание на величину глаз у птицы.

Итак, будем считать, что птицы отлично видят (даже при больших слепых пятнах, представленных двумя гребешками). Но тогда что же должны видеть перелетные птицы из того, что может помочь им выбрать правильное направление но время перелета? Иногда птицы летят вдоль береговой линии, по речным долинам или по границе горных хребтов. Возможно, подобные особенности ландшафта могут служить естественными ориентирами для отметки пролетных путей. Но большинство перелетов, особенно мелких птиц, происходит ночью, причем нередко птицы летят над океаном, который, конечно, лишен каких бы то ни было топографических особенностей. Но даже в океане определенный рисунок волн или конфигурация облаков, связанных с постоянно дующими пассатами, могут оказаться полезными для ориентации. Кроме того, всегда возможно наличие какого-нибудь другого видимого ориентира, еще не известного людям и подобного, скажем, поляризованному свету. Так или иначе, объяснение навигации птиц только с помощью топографических ориентиров чрезвычайно затрудняется распространенностью ночных перелетов.

Не служат ли небесные тела — Солнце и звезды направляющими маяками перелетным птицам? Эта идея возникла давно, еще на заре биологической науки, но ее никогда не принимали всерьез, потому что все небесные тела, кроме Полярной и нескольких ближайших к ней звезд, в силу вращения Земли постоянно меняют свое положение на небосводе. На первый взгляд кажется абсурдом. что птицы настолько знакомы с расположением звезд, что могут выбрать среди всех остальных Полярную звезду в качестве основного неподвижного ориентира. Не менее легкомысленно также и мнение, что птицы могут уточнять свой маршрут днем по положению Солнца, а ночью по звездам, подобно морякам, делающим это с помощью хронометра и астрономических таблиц. Причем недостаточно тщательно изучить движения небесных тел. Навигация по астрономическим ориентирам стала практически возможной, только когда усовершенствованные хронометры смогли показывать предельно точное время в течение долгого периода. Предположение о том, что в мозгу птиц есть эквиваленты секстанту, хронометру, навигационным таблицам и знаниям, которыми моряк овладевает в течение многих месяцев упорного труда, кажется по меньше мере нелепым.