Найгостріший нічний зір? Ні, не у кішки

Найгостріший нічний зір? Ні, не у кішки

Люди непогано бачать у темряві, але нічні тварини, такі як кішки, не дають нам задерти носа. Так хто ж може похвалитись найбільш чутливими очима?

Людське око — одне з найбільш вражаючих досягнень еволюції. Воно здатне бачити дрібні пилинки і величезні гори, поблизу і вдалині, у повному кольорі. Працюючи на пару з потужним процесором у вигляді головного мозку, очі дозволяють людині розрізняти рух і впізнавати людей за їх обличчям.

Одна з найбільш вражаючих особливостей наших очей так добре розвинена, що ми її навіть не помічаємо. Коли ми входимо з яскравого світла в напівтемне приміщення, рівень освітленості навколишнього оточення різко падає, але очі адаптуються до цього майже миттєво. В результаті еволюції ми пристосувались бачити при поганому світлі.

Але на нашій планеті є живі істоти, які бачать у темряві набагато краще за людину. Спробуйте почитати газету в глибоких сутінках: чорні літери зливаються з білим фоном в розмиту сіру пляму, в якій нічого не можна зрозуміти. А ось кішка в аналогічній ситуації не відчула б жодних проблем — звичайно, якби вона вміла читати.

Але навіть кішки, незважаючи на звичку полювати ночами, бачать у темряві не краще за всіх. У істот з найгострішим нічним зором еволюціонували унікальні зорові органи, які дозволяють їм вловлювати буквально крупиці світла. Деякі з цих істот здатні бачити в умовах, коли, з точки зору нашого розуміння фізики, побачити в принципі нічого не можна.

Для порівняння гостроти нічного зору ми будемо використовувати люкс — в цих одиницях вимірюється кількість світла на квадратний метр. Людське око добре працює при яскравому сонячному світлі, коли освітленість може перевищувати 10 тисяч люксів. Але ми можемо бачити і всього при одному люксі — приблизно стільки світла буває темної ночі.

Домашня кішка (Felis catus): 0,125 люкса

Щоб бачити, кішкам потрібно у вісім разів менше світла, ніж людям. Їх очі в цілому схожі на наші, але в їх будові є кілька особливостей, які дозволяють добре працювати в темряві.

Котячі очі, як і людські, складаються з трьох основних компонентів: зіниці — отвору, через яке проникає світло; кришталика — фокусувальної лінзи; і сітківки — чутливого екрану, на який проектується зображення.

У людини зіниці круглі, а у кішки вони мають форму витягнутого вертикального еліпса. Вдень вони звужуються в щілинки, а вночі розкриваються на максимальну ширину. Людська зіниця теж може змінювати розмір, але не в таких широких межах.

Кришталики у кішки більші, ніж у людини, і здатні зібрати більше світла. А за сітківкою у них розташований відбиваючий шар під назвою tapetum lucidum, також відомий як «дзеркальце». Завдяки йому очі кішок світяться в темряві: світло проходить через сітківку і відбивається назад. Таким чином світло потрапляє на сітківку двічі, даючи рецепторам додатковий шанс його поглинути.

Склад самої сітківки у кішок теж відрізняється від нашого. Є два типи світлочутливих клітин: колбочки, які розрізняють кольори, але працюють тільки при хорошому освітленні; і палички — які не сприймають колір, зате працюють в темряві. У людей багато колбочок, що дає нам багатий повноколірний зір, а у котів набагато більше паличок: 25 на одну колбочку (у людей це співвідношення — один до чотирьох).

На квадратний міліметр сітківки у кішок припадає 350 тисяч паличок, а у людини — лише 80-150 тисяч. До того ж, кожен нейрон, який відходить від котячої сітківки, передає сигнали від приблизно півтора тисячі паличок. Слабкий сигнал таким чином посилюється і перетворюється на детальне зображення.

Такий гострий нічний зір має й зворотну сторону: у денний час кішки бачать приблизно так, як люди з червоно-зеленою колірною сліпотою. Вони можуть відрізняти синій від інших кольорів, але не бачать різниці між червоним, коричневим і зеленим.

Довгоп’ят (Tarsiidae): 0,001 люкса

Довгоп’яти — це примати, які живуть на деревах і зустрічаються у Південно-Східній Азії. Порівняно з іншими пропорціями тіла у них, схоже, найбільші очі серед усіх ссавців. Тіло довгоп’ята, якщо не брати хвіст, зазвичай досягає в довжину 9-16 сантиметрів. Очі ж мають діаметр 1,5-1,8 сантиметра і займають майже весь внутрішньочерепний простір.

Харчуються довгоп’яти переважно комахами. Вони полюють рано вранці і пізно ввечері, при освітленості в 0,001-0,01 люкса. Пересуваючись верхівками дерев, вони повинні майже в повній темряві видивлятись маленьку, добре замасковану здобич і при цьому не падати, перестрибуючи з гілки на гілку.

Допомагають їм у цьому очі, в цілому схожі на людські. Гігантське око довгоп’ята пропускає багато світла, і його кількість регулюється сильними м'язами, які оточують зіницю. Великий кришталик фокусує зображення на сітківці, всіяній паличками: їх у довгоп’ята більше 300 тисяч на квадратний міліметр, як у кішки.

У цих великих очей є недолік: довгоп’яти не здатні ними рухати. В якості компенсації природа наділила їх шиями, які повертаються на 180 градусів.

Гнойовий жук (Onitis): 0,001-0,0001 люкса

Де гній, там зазвичай і гнойові жуки. Вони вибирають найсвіжішу купу гною і починають в ній жити, скачуючи гнойові кульки про запас або викопуючи під купою тунелі, щоб облаштувати собі комору. Гнойові жуки роду Onitis вилітають на пошуки гною в різний час доби.

Їх очі сильно відрізняються від людських. Очі у комах фасеточні, вони складаються з безлічі структурних елементів — оматидіїв.

У жуків, які літають вдень, оматидії мають пігментні оболонки, які поглинають зайве світло, щоб сонце не сліпило комаху. Ця ж оболонка відокремлює кожен оматидій від сусідніх. Однак в очах у жуків, які ведуть нічний спосіб життя, ці пігментні оболонки відсутні. Тому світло, зібране багатьма оматидіями, може передаватись лише до одного рецептора, що значно підвищує його світлочутливість.

Рід Onitis об'єднує кілька різних видів гнойових жуків. В очах у денних видів є ізолюючі пігментні оболонки, очі вечірніх жуків підсумовують сигнали від оматидіїв, а у нічних видів підсумовуються сигнали від кількості рецепторів удвічі більшої, ніж у вечірніх. Очі нічного виду Onitis aygulus, наприклад, у 85 разів чутливіші, ніж очі денного Onitis belial.

Бджола-галиктіда (Megalopta genalis): 0,00063 люкса

Але вище описане правило діє не завжди. Деякі комахи можуть бачити при дуже низькій освітленості, незважаючи на те, що їх зорові органи явно пристосовані до денного світла.

Ерік Воррент та Елмут Келбер з Лундського університету в Швеції з'ясували, що у деяких бджіл в очах є пігментні оболонки, ізолюючі оматидії один від одного, проте вони чудово вміють літати і шукати їжу темної ночі. Приміром, у 2004 році двоє вчених продемонстрували, що бджоли-галиктіди Megalopta genalis здатні орієнтуватись при освітленості, в 20 разів менш інтенсивній, ніж зоряне світло.

З точки зору бджіл, нічний спосіб життя має дві переваги: нічні квіти багаті на нектар і пилок, а також в цей час менше хижаків і паразитів, які загрожують бджолам. При цьому комахи повинні бути в змозі розгледіти квіти і відшукати в темряві дорогу додому.

Але очі бджіл Megalopta genalis влаштовані так, щоб добре бачити при світлі дня, і в ході еволюції бджолам довелось дещо адаптувати органи зору. Після того, як сітківка поглинула світло, ця інформація передається в мозок через нерви. На цьому етапі сигнали можна підсумувати, щоб збільшити яскравість зображення.

У Megalopta genalis є спеціальні нейрони, які з'єднують оматидії в групи. Таким чином сигнали, які надходять від усіх оматидіїв в групі, зливаються разом перед відправкою в мозок. Зображення виходить менш різким, але істотно яскравішим.

Бджола-тесляр (Xylocopa tranquebarica): 0,000063 люкса

Бджоли-теслярі, які зустрічаються в горах під назвою Західні Гати на півдні Індії, бачать у темряві ще краще. Вони можуть літати навіть безмісячної ночі. «Вони здатні літати при зоряному світлі, хмарними ночами і при сильному вітрі», — розповідає Хема Соманатан з Індійського інституту наукової освіти та досліджень у Тируванантапурамі.

Соманатан з’ясувала, що оматидії бджіл-теслярів мають незвично великі кришталики, та й самі очі досить великі в пропорції до інших частин тіла. Все це допомагає вловлювати більше світла.

Однак цього недостатньо, щоб пояснити настільки чудовий нічний зір. Можливо, у бджіл-теслярів оматидії теж об'єднані в групи, як і у їх побратимів Megalopta genalis.

Бджоли-теслярі літають не тільки вночі. «Я бачила, як вони літають вдень, коли їх гнізда розоряють хижаки, — розповідає Соманатан. — Якщо засліпити їх спалахом світла, то вони просто падають, їх зір не в змозі обробити велику кількість світла. Але потім вони приходять до тями і знову злітають».

Схоже, з усіх представників фауни бджоли-теслярі наділені найбільш гострим нічним зором. Але в 2014 році з'явився ще один претендент на чемпіонський титул.

Тарган американський (Periplaneta americana): менше одного фотона на секунду

Напряму порівняти тарганів з іншими живими істотами не вийде, тому що гострота їх зору вимірюється інакше. Однак відомо, що їх очі надзвичайно чутливі.

В серії експериментів, описаних у 2014 році, Матті Векстрем з фінського Університету Оулу та його колеги з'ясовували, як окремі світлочутливі клітини в оматидіях тарганів реагували на дуже низьку освітленість. Вони вставили в ці клітини надтонкі електроди, зроблені зі скла.

Світло складається з фотонів — безмасових елементарних частинок. Людському оку необхідно, щоб в нього потрапили як мінімум 100 фотонів, щоб щось відчути. Однак рецептори в очах таргана реагували на рух, навіть якщо кожна клітина отримувала всього по одному фотону світла кожні 10 секунд.

У таргана в кожному оці є 16-28 тисяч чутливих до зеленого кольору рецепторів. За даними Векстрема, в умовах темряви підсумовуються сигнали із сотень або навіть тисяч цих клітин (нагадаємо, що у кішки працювати разом можуть до 1500 зорових паличок). Ефект цього підсумовування, за словами Векстрема, «грандіозний», і схоже, що аналогів у живій природі він не має.

«Таргани вражають. Менше фотона на секунду! — говорить Келбер. — Це найгостріший нічний зір».

Але бджоли здатні обставити їх принаймні в одному: американські таргани не літають у темряві. «Керувати польотом набагато складніше — комаха рухається швидко, і зіткнення з перешкодами становить небезпеку, — коментує Келбер. — У цьому сенсі бджоли-теслярі найдивовижніші. Вони здатні літати і добувати їжу безмісячними ночами і при цьому розрізняти кольори».

X

Вхід

Завантажую...