Какво виждат животните в инфрачервения диапазон. Инфрачервеното зрение при змиите изисква нелокална обработка на изображения. Змиите удрят плячка сляпо

Въведение

1. Има много начини да видите - всичко зависи от вашите цели

2. Влечуги. Главна информация

3. Органи за инфрачервено зрение на змиите

4. Змии с топлинно виждане

5. Змиите удрят плячката на сляпо

Заключение

Библиография

Въведение

Сигурен ли си, че Светътизглежда точно така, както изглежда в очите ни? Но животните го виждат по съвсем различен начин.

Роговицата и лещата при хората и висшите животни имат еднаква структура. Структурата на ретината е подобна. Съдържа светлочувствителни колбички и пръчици. Конусите са отговорни за цветното зрение, пръчиците за зрението на тъмно.

око - невероятен органчовешко тяло, живо оптично устройство. Благодарение на него виждаме ден и нощ, различаваме цветовете и обема на изображението. Окото е проектирано като камера. Неговата роговица и леща, подобно на леща, пречупват и фокусират светлината. Ретината, покриваща дъното на окото, действа като чувствителен фотографски филм. Състои се от специални светлинни елементи - конуси и пръчици.

Как работят очите на нашите „по-малки братя“? Животните, които ловуват през нощта, имат повече пръчици в ретината си. Тези представители на фауната, които предпочитат да спят през нощта, имат само конуси в ретината. Най-бдителни в природата са дневните животни и птици. Това е разбираемо: без остро зрение те просто няма да оцелеят. Но нощните животни също имат своите предимства: дори при минимално осветление те забелязват най-малките, почти незабележими движения.

Като цяло хората виждат по-ясно и по-добре от повечето животни. Факт е, че в човешкото око има така нареченото жълто петно. Разположен е в центъра на ретината по оптичната ос на окото и съдържа само колбички. Те получават лъчи светлина, които са най-малко изкривени при преминаване през роговицата и лещата.

"Жълто петно" - специфична особеност зрителен апаратхората, всички други видове са лишени от него. Именно поради липсата на това важно устройство кучетата и котките виждат по-зле от нас.

1. Има много начини да видите - всичко зависи от вашите цели

Всеки вид, в резултат на еволюцията, е развил свой собствен визуални способности толкова, колкото е необходимо за неговото местообитание и начин на живот. Ако разберем това, можем да кажем, че всички живи организми имат „идеално“ зрение по свой начин.

Човек вижда лошо под вода, но очите на рибата са устроени по такъв начин, че без да променя позицията си, тя разграничава обекти, които за нас остават „извън“ нашето зрение. Живеещите на дъното риби като писия и сом имат очи, разположени в горната част на главите им, за да виждат врагове и плячка, които обикновено се появяват отгоре. Между другото, очите на рибата могат да се обърнат различни странинезависимо една от друга. Те виждат по-ясно под водата от другите хищни риби, както и обитатели на дълбините, хранещи се с най-малките същества - планктон и дънни организми.

Зрението на животните е адаптирано към познатата им среда. Бенките например са късогледи – виждат само наблизо. Но друго зрение не е необходимо в пълния мрак на техните подземни дупки. Мухите и другите насекоми трудно различават очертанията на предметите, но за една секунда успяват да фиксират голямо числоотделни "снимки". Около 200 в сравнение с 18 при хората! Следователно едно мимолетно движение, което възприемаме като едва забележимо, за мухата се „разлага“ на много отделни изображения - като кадри на филм. Благодарение на това свойство насекомите незабавно намират пътя си, когато трябва да хванат плячката си в полет или да избягат от врагове (включително хора с вестник в ръка).

Очите на насекомите са едно от най-невероятните творения на природата.Те са добре развити и заемат по-голямата част от повърхността на главата на насекомото. Те се състоят от два вида - прости и сложни. Прости очиобикновено три и те са разположени на челото под формата на триъгълник. Те различават светлината от тъмнината и когато насекомото лети, те следват линията на хоризонта.

Сложните очи се състоят от много малки очи (фасети), които приличат на изпъкнали шестоъгълници. Всяко такова око е оборудвано с уникален най-простият обектив. Сложните очи създават мозаечно изображение - всеки фасет „пасва“ само на фрагмент от обект в зрителното поле.

Интересното е, че при много насекоми отделните фасети в сложните очи са уголемени. И тяхното местоположение зависи от начина на живот на насекомото. Ако се „заинтересува“ повече от случващото се над него, най-големите фасети са в горната част на сложното око, а ако е под него – в долната. Учените многократно са се опитвали да разберат какво точно виждат насекомите. Наистина ли светът около тях се появява пред очите им под формата на магическа мозайка? Все още няма ясен отговор на този въпрос.

Особено много експерименти бяха проведени с пчели. По време на експериментите се оказа, че тези насекоми се нуждаят от зрение за ориентация в пространството, разпознаване на врагове и комуникация с други пчели. Пчелите не виждат (или летят) на тъмно. Но много добре различават някои цветове: жълто, синьо, синкаво-зелено, лилаво и специфичен „пчелен“ цвят. Последното е резултат от "смесване" на ултравиолетово, синьо и жълто. Като цяло пчелите могат лесно да се състезават с хората по зрителна острота.

Е, как се разбират съществата, които имат много лошо зрение или тези, които са напълно лишени от него? Как се ориентират в космоса? Някои хора също "виждат" - само не с очите си. Най-простите безгръбначни и медузи, състоящи се от 99 процента вода, имат светлочувствителни клетки, които перфектно заместват обичайните им зрителни органи.

Визията на фауната, която обитава нашата планета, все още крие много невероятни тайни и те чакат своите изследователи. Но едно е ясно: цялото многообразие на очите в живата природа е резултат от дългата еволюция на всеки вид и е тясно свързано с неговия начин на живот и местообитание.

Ние ясно виждаме обектите отблизо и различаваме най-фините нюанси на цветовете. Конусите са разположени в центъра на ретината макулно петно"отговаря за зрителната острота и цветоусещането. Изглед - 115-200 градуса.

На ретината на окото ни изображението се записва обърнато. Но нашият мозък коригира картината и я трансформира в „правилната“.

Широк набор котешки очидават изглед от 240 градуса. Ретината на окото е снабдена главно с пръчици, конусите се събират в центъра на ретината (зоната на остро зрение). Нощното виждане е по-добро от дневното. На тъмно котката вижда 10 пъти по-добре от нас. Зениците й се разширяват, а отразяващият слой под ретината изостря зрението. И котката различава цветовете лошо - само няколко нюанса.

За дълго времеСмятало се, че кучето вижда света в черно и бяло. Въпреки това, кучетата все още могат да различават цветовете. Тази информация просто не е много значима за тях.

Зрението на кучетата е с 20-40% по-лошо от това на хората. Обект, който можем да различим на разстояние от 20 метра, „изчезва“ за кучето, ако е на повече от 5 метра. Но нощното виждане е отлично - три до четири пъти по-добро от нашето. Кучето е нощен ловец: то вижда надалеч в тъмнината. Куче в тъмното пазач породаспособни да различат движещ се обект на разстояние 800-900 метра. Изглед - 250-270 градуса.

Въведение................................................. ......................................................... ............. 3

1. Има много начини да видите - всичко зависи от целите.................................... ..4

2. Влечуги. Главна информация................................................ .........................................8

3. Органи на инфрачервеното зрение на змиите.................................................. ........ .................12

4. Змии с „топлинно виждане“..................................... .........................................................17

5. Змиите удрят плячката на сляпо..................................... ......... 20

Заключение..................................................... ................................................. ......... 22

Библиография.................................................. ............................................24

Въведение

Сигурни ли сте, че светът около нас изглежда точно такъв, какъвто ни се струва? Но животните го виждат по съвсем различен начин.

Окото е удивителен орган на човешкото тяло, живо оптично устройство. Благодарение на него виждаме ден и нощ, различаваме цветовете и обема на изображението. Окото е проектирано като камера. Неговата роговица и леща, подобно на леща, пречупват и фокусират светлината. Ретината, покриваща дъното на окото, действа като чувствителен фотографски филм. Състои се от специални светлинни елементи - конуси и пръчици.

„Жълтото петно“ е специфична черта на човешкия зрителен апарат; Именно поради липсата на това важно устройство кучетата и котките виждат по-зле от нас.

1. Има много начини да видите - всичко зависи от вашите цели

Всеки вид е развил свои собствени зрителни способности.толкова, колкото е необходимо за неговото местообитание и начин на живот. Ако разберем това, можем да кажем, че всички живи организми имат „идеално“ зрение по свой начин.

Човек вижда лошо под вода, но очите на рибата са устроени по такъв начин, че без да променя позицията си, тя разграничава обекти, които за нас остават „извън“ нашето зрение. Живеещите на дъното риби като писия и сом имат очи, разположени в горната част на главите им, за да виждат врагове и плячка, които обикновено се появяват отгоре. Между другото, очите на рибата могат да се въртят в различни посоки независимо една от друга. Хищните риби виждат под водата по-ясно от другите, както и жителите на дълбините, които се хранят с най-малките същества - планктон и дънни организми.

Зрението на животните е адаптирано към познатата им среда. Бенките например са късогледи – виждат само наблизо. Но друго зрение не е необходимо в пълния мрак на техните подземни дупки. Мухите и другите насекоми трудно различават очертанията на обектите, но за една секунда успяват да заснемат голям брой отделни „снимки“. Около 200 в сравнение с 18 при хората! Следователно едно мимолетно движение, което възприемаме като едва забележимо, за мухата се „разлага“ на много отделни изображения - като кадри на филм. Благодарение на това свойство насекомите незабавно намират пътя си, когато трябва да хванат плячката си в полет или да избягат от врагове (включително хора с вестник в ръка).

Очите на насекомите са едно от най-невероятните творения на природата.Те са добре развити и заемат по-голямата част от повърхността на главата на насекомото. Те се състоят от два вида - прости и сложни. Обикновено има три прости очи и те са разположени на челото под формата на триъгълник. Те различават светлината от тъмнината и когато насекомото лети, те следват линията на хоризонта.

Сложните очи се състоят от много малки очи (фасети), които приличат на изпъкнали шестоъгълници. Всяко око е оборудвано с уникална, проста леща. Сложните очи създават мозаечно изображение - всеки фасет „пасва“ само на фрагмент от обект в зрителното поле.

хора

Ние ясно виждаме обектите отблизо и различаваме най-фините нюанси на цветовете. В центъра на ретината са конусите на "макулата", които са отговорни за зрителната острота и цветовото възприятие. Изглед - 115-200 градуса.

Котки

Широко разположените котешки очи осигуряват зрително поле от 240 градуса. Ретината на окото е снабдена главно с пръчици, конусите се събират в центъра на ретината (зоната на остро зрение). Нощното виждане е по-добро от дневното. На тъмно котката вижда 10 пъти по-добре от нас. Зениците й се разширяват, а отразяващият слой под ретината изостря зрението. И котката различава цветовете лошо - само няколко нюанса.

кучета

Дълго време се смяташе, че кучето вижда света в черно и бяло. Въпреки това, кучетата все още могат да различават цветовете. Тази информация просто не е много значима за тях.

Зрението на кучетата е с 20-40% по-лошо от това на хората. Обект, който можем да различим на разстояние от 20 метра, „изчезва“ за кучето, ако е на повече от 5 метра. Но нощното виждане е отлично - три до четири пъти по-добро от нашето. Кучето е нощен ловец: то вижда надалеч в тъмнината. На тъмно кучето пазач може да види движещ се обект на разстояние 800-900 метра. Изглед - 250-270 градуса.

Птици

Птиците са рекордьори по зрителна острота Те различават добре цветовете. Повечето хищни птици имат зрителна острота няколко пъти по-висока от тази на хората. Ястребите и орлите забелязват движеща се плячка от височина два километра. Нито един детайл не убягва от вниманието на ястреб, реещ се на височина от 200 метра. Очите му "увеличават" централната част на изображението 2,5 пъти. U човешко оконяма такава „лупа“: колкото по-високо сме, толкова по-зле виждаме това, което е отдолу.

змии

Змията няма клепачи. Окото й е покрито с прозрачна мембрана, която се заменя с нова при линеене. Змията фокусира погледа си, като променя формата на лещата.

Повечето змии различават цветовете, но очертанията на изображението са замъглени. Змията реагира главно на движещ се обект и то само ако е наблизо. Веднага щом жертвата се движи, влечугото го открива. Ако замръзнеш, змията няма да те види. Но може да атакува. Рецепторите, разположени близо до очите на змията, улавят топлината, излъчвана от живо същество.

Риба

Окото на рибата има сферична леща, която не променя формата си. За да фокусират погледа си, рибите приближават или отдалечават лещата от ретината с помощта на специални мускули.

IN чиста водарибата вижда средно на 10-12 метра, а ясно на разстояние 1,5 метра. Но ъгълът на видимост е необичайно голям. Рибите фиксират обекти в зона от 150 градуса по вертикала и 170 градуса по хоризонтала. Те различават цветовете и възприемат инфрачервеното лъчение.

Пчели

„Пчели с дневно зрение“: какво да гледате през нощта в кошера?

Окото на пчелата открива ултравиолетовото лъчение. Тя вижда друга пчела в лилав цвят и сякаш през оптика, която е „компресирала“ изображението.

Окото на пчелата се състои от 3 прости и 2 сложни сложни оцела. Сложните разграничават движещи се обекти и очертанията на неподвижни обекти по време на полет. Просто - определете степента на интензивност на светлината. Пчелите нямат нощно виждане”: какво да гледате през нощта в кошера?

2. Влечуги. Главна информация

Влечугите имат лоша репутация и малко приятели сред хората. Има много недоразумения, свързани с тяхното тяло и начин на живот, които продължават и до днес. Всъщност самата дума „влечуго“ означава „животно, което пълзи“ и изглежда напомня популярната представа за тях, особено за змиите, като отвратителни същества. Въпреки преобладаващия стереотип, не всички змии са отровни и много влечуги играят важна роля в регулирането на броя на насекомите и гризачите.

Повечето влечуги са хищници с добре развита сетивна система, която им помага да намират плячка и да избягват опасност. Те имат отлично зрение, а змиите освен това имат специфична способност да фокусират погледа си чрез промяна на формата на лещата. Нощните влечуги, като геконите, виждат всичко в черно и бяло, но повечето други имат добро цветно зрение.

Слухът не е особено важен за повечето влечуги и вътрешни структуриушите обикновено са слабо развити. Мнозинството също нямат външно ухо, с изключение на тъпанчето, или „тимпанум“, който усеща вибрациите, предавани по въздуха; от тъпанчете се предават през костите вътрешно ухокъм мозъка. Змиите нямат външно ухо и могат да възприемат само вибрации, които се предават по земята.

Влечугите се характеризират като хладнокръвни животни, но това не е съвсем точно. Тяхната телесна температура се определя главно от околната среда, но в много случаи те могат да я регулират и да я поддържат на по-високо ниво, ако е необходимо. Някои видове са в състояние да генерират и задържат топлина в собствените си телесни тъкани. Студената кръв има някои предимства пред топлата кръв. Бозайниците трябва да поддържат телесната си температура на постоянно ниво в много тесни граници. За да направят това, те постоянно се нуждаят от храна. Влечугите, напротив, много добре понасят понижаването на телесната температура; продължителността на живота им е много по-голяма от тази на птиците и бозайниците. Поради това те могат да обитават места, които не са подходящи за бозайници, например пустини.

Веднъж нахранени, те могат да усвояват храната, докато са в покой. При някои от най-големите видове може да минат няколко месеца между храненията. Големите бозайници не биха оцелели на тази диета.

Очевидно сред влечугите само гущерите имат добре развито зрение, тъй като много от тях ловуват бързо движеща се плячка. Водните влечуги разчитат до голяма степен на сетива като обоняние и слух, за да проследят плячка, да намерят партньор или да открият приближаването на враг. Тяхното зрение играе спомагателна роля и работи само на близко разстояние, визуалните образи са замъглени и не могат да се фокусират върху неподвижни обекти за дълго време. Повечето змии имат доста лошо зрение, обикновено могат да открият само движещи се обекти, които са наблизо. Реакцията на замръзване при жабите, когато се доближи до змия, например, е добър защитен механизъм, тъй като змията няма да осъзнае присъствието на жабата, докато не го направи внезапно движение. Ако това се случи, тогава зрителните рефлекси ще позволят на змията бързо да се справи с нея. Добри са само дървесните змии, които се увиват около клоните и грабват летящи птици и насекоми бинокулярно зрение.

Змиите имат различна сензорна система от другите чуващи влечуги. Очевидно те изобщо не чуват, така че звуците на тръбата на змиеукротителя са недостъпни за тях; те влизат в състояние на транс от движенията на тази тръба от едната към другата страна. Те нямат външно ухо или тъпанче, но може да са в състояние да открият някои много нискочестотни вибрации, използвайки белите дробове като сетивни органи. По принцип змиите откриват плячка или приближаващ хищник чрез вибрации на земята или друга повърхност, върху която се намират. Цялото тяло на змията в контакт със земята действа като един голям детектор на вибрации.

Някои видове змии, включително гърмящи змии и усойници, откриват плячка чрез инфрачервено лъчение от тялото си. Под очите си имат сензорни клетки, определяйки най-малките промени в температурата до части от градуса и по този начин ориентирайки змиите към местоположението на плячката. Някои боа също имат сетивни органи (на устните по протежение на отвора на устата), които могат да открият промени в температурата, но те са по-малко чувствителни от тези на гърмящите змии и ямковите змии.

Сетивата за вкус и мирис са много важни за змиите. Треперещият раздвоен език на змия, който някои хора смятат за "змийско жило", всъщност събира следи, които бързо изчезват във въздуха различни веществаи ги пренася в чувствителни бразди на вътрешната повърхност на устата. В небцето (орган на Якобсон) има специално устройство, което е свързано с мозъка чрез клон на обонятелния нерв. Постоянното отпускане и прибиране на езика е ефективен методвземане на проби от въздух за важни химически компоненти. При прибиране езикът е близо до Якобсоновия орган и неговите нервни окончания откриват тези вещества. При други влечуги обонянието играе важна роля, а частта от мозъка, която отговаря за тази функция, е много добре развита. Вкусовите органи обикновено са по-слабо развити. Подобно на змиите, органът на Якобсон се използва за откриване на частици във въздуха (при някои видове с помощта на езика), които носят обоняние.

Много влечуги живеят на много сухи места, така че поддържането на вода в телата им е много важно за тях. Гущерите и змиите задържат вода по-добре от всеки друг, но не заради люспестата си кожа. Те губят почти толкова влага през кожата си, колкото птиците и бозайниците.

Докато при бозайниците висока честотадишането води до голямо изпарение от повърхността на белите дробове; при влечугите честотата на дишане е много по-ниска и съответно загубата на вода през белодробната тъкан е минимална. Много видове влечуги са оборудвани с жлези, които могат да пречистват солите от кръвта и телесните тъкани, освобождавайки ги под формата на кристали, като по този начин намаляват необходимостта от отделяне на големи обеми урина. Други нежелани соли в кръвта се превръщат в пикочна киселина, които могат да бъдат отстранени от тялото с минимално количествовода.

Яйцата на влечугите съдържат всичко необходимо развиващ се ембрион. Това е доставка на храна под формата на голям жълтък, вода, съдържаща се в протеина, и многослойна защитна обвивка, която не позволява на опасните бактерии да преминават, но позволява на въздуха да диша.

Вътрешната мембрана (амнион), непосредствено заобикаляща ембриона, е подобна на същата мембрана при птици и бозайници. Алантоисът е по-дебела мембрана, която действа като бял дроб и отделителен орган. Осигурява проникването на кислород и отделянето на отпадъчните вещества. Хорионът е мембраната, обграждаща цялото съдържание на яйцето. Външната обвивка на гущерите и змиите е кожеста, но при костенурките и крокодилите е по-твърда и калцирана, напр. яйчена черупкапри птиците.

4. Органи за инфрачервено зрение на змии

Инфрачервено зрениезмията изисква нелокална обработка на изображения

Органите, които позволяват на змиите да „виждат“ топлинно излъчване, осигуряват изключително размазано изображение. Въпреки това змията формира в мозъка си ясна топлинна картина на околния свят. Германски изследователи са разбрали как може да стане това.

Някои видове змии имат уникална способност да улавят топлинното излъчване, което им позволява да гледат света около тях в абсолютна тъмнина, но те „виждат“ топлинното излъчване не с очите си, а със специални чувствителни към топлина органи.

Структурата на такъв орган е много проста. До всяко око има дупка с диаметър около милиметър, която води до малка кухина с приблизително същия размер. По стените на кухината има мембрана, съдържаща матрица от терморецепторни клетки с размери приблизително 40 на 40 клетки. За разлика от пръчиците и конусите на ретината, тези клетки не реагират на „яркостта на светлината“ на топлинните лъчи, а на локалната температура на мембраната.

Този орган работи като камера обскура, прототип на камерите. Малко топлокръвно животно на студен фон излъчва „топлинни лъчи“ във всички посоки - далечна инфрачервена радиация с дължина на вълната приблизително 10 микрона. Преминавайки през отвора, тези лъчи локално нагряват мембраната и създават „термичен образ“. Благодарение на най-висока чувствителнострецепторни клетки (откриват се температурни разлики от хилядни от градуса по Целзий!) и добра ъглова разделителна способност, змията може да забележи мишка в абсолютна тъмнина от доста голямо разстояние.

От гледна точка на физиката, точно добрата ъглова разделителна способност представлява мистерия. Природата е оптимизирала този орган, така че да „вижда“ по-добре дори слаби източници на топлина, тоест просто е увеличила размера на входа - отвора. Но колкото по-голям е отворът, толкова по-размазано е изображението ( ние говорим за, подчертаваме, за най-обикновена дупка, без никакви лещи). В ситуация със змия, където апертурата и дълбочината на камерата са приблизително еднакви, изображението е толкова размазано, че от него не може да се извлече нищо повече от „някъде наблизо има топлокръвно животно“. Експериментите със змии обаче показват, че те могат да определят посоката на точков източник на топлина с точност от около 5 градуса! Как змиите успяват да постигнат толкова висока пространствена разделителна способност с такова ужасно качество на „инфрачервената оптика“?

Неотдавнашна статия на немските физици A. B. Sichert, P. Friedel, J. Leo van Hemmen, Physical Review Letters, 97, 068105 (9 август 2006 г.) беше посветена на изследването на този конкретен въпрос.

Тъй като истинският „топлинен образ“, казват авторите, е много размазан и „пространствената картина“, която се появява в мозъка на животното, е доста ясна, това означава, че има някакъв вид междинен нервен апарат по пътя от рецепторите до мозъка, който, така да се каже, регулира остротата на изображението. Този апарат не трябва да бъде твърде сложен, в противен случай змията ще „обмисля“ всяко получено изображение много дълго време и ще реагира на стимулите със закъснение. Освен това, според авторите, това устройство е малко вероятно да използва многоетапни итеративни съпоставяния, а по-скоро е някакъв вид бърз едностъпков конвертор, който работи според постоянно свързан нервна системапрограма.

В работата си изследователите доказаха, че подобна процедура е възможна и доста реалистична. Те извършиха математическо моделиране на това как се появява „термично изображение“ и разработиха оптимален алгоритъм за многократно подобряване на неговата яснота, наричайки го „виртуална леща“.

Въпреки голямото име подходът, който са използвали, разбира се, не е нещо принципно ново, а просто вид деконволюция - възстановяване на изображение, развалено от несъвършенството на детектора. Това е обратното на размазването на изображението и се използва широко в компютърната обработка на изображения.

В анализа обаче имаше важен нюанс: Законът за деконволюция не трябва да се отгатва; той може да бъде изчислен въз основа на геометрията на чувствителната кухина. С други думи, предварително се знае какво конкретно изображение ще създаде точков източник на светлина във всяка посока. Благодарение на това напълно замъглено изображениемогат да бъдат реконструирани с много добра точност (обикновените графични редактори със стандартен закон за деконволюция не биха могли да се справят с тази задача). Авторите също така предлагат специфично неврофизиологично изпълнение на тази трансформация.

Дали тази работа каза някаква нова дума в теорията за обработка на изображения е спорен въпрос. Със сигурност обаче това доведе до неочаквани открития относно неврофизиологията на „инфрачервеното зрение“ при змиите. Наистина, локалният механизъм на „обикновеното“ зрение (всеки зрителен неврон взема информация от собствената си малка област на ретината) изглежда толкова естествен, че е трудно да си представим нещо много различно. Но ако змиите наистина използват описаната процедура за деконволюция, тогава всеки неврон, който допринася за цялостната картина на околния свят в мозъка, получава данни не от точка изобщо, а от цял пръстен от рецептори, преминаващ през цялата мембрана. Човек може само да се чуди как природата успя да изгради такова „нелокално зрение“, което компенсира дефектите на инфрачервената оптика с нетривиални математически трансформации на сигнала.

Инфрачервените детектори, разбира се, са трудни за разграничаване от терморецепторите, обсъдени по-горе. Термичният детектор за дървеници Triatoma може да бъде обсъден в този раздел. Въпреки това, някои терморецептори са толкова специализирани в откриването на отдалечени източници на топлина и определяне на посоката към тях, че си струва да бъдат разгледани отделно. Най-известните от тях са лицевите и лабиалните ями на някои змии. Първите индикации са, че семейството на псевдоподите Boidae (боа констриктори, питони и др.) и подсемейството на усойниците Crotalinae (гърмящите змии, включително истинската гърмяща змия Crotalus и бушмастерът (или сурукуку) Lachesis) имат инфрачервени сензори, получени от анализ на поведението им при търсене на жертви и определяне посоката на нападение. Инфрачервеното откриване се използва и за защита или бягство, което е причинено от появата на излъчващ топлина хищник. Впоследствие електрофизиологични изследвания тригеминален нерв, който инервира лабиалните ямки на пролегалните змии и лицевите ямки на ямковите змии (между очите и ноздрите), потвърди, че тези ями наистина съдържат инфрачервени рецептори. Инфрачервеното лъчение осигурява адекватен стимул за тези рецептори, въпреки че отговор може да се генерира и чрез измиване на ямката топла вода.

Хистологични изследванияпоказаха, че ямките не съдържат специализирани рецепторни клетки, а немиелинизирани окончания на тригеминалния нерв, образуващи широко, неприпокриващо се разклонение.

В ямите както на псевдоподите, така и на ямковите змии повърхността на дъното на ямката реагира на инфрачервено лъчение и реакцията зависи от местоположението на източника на радиация спрямо ръба на ямката.

Активирането на рецепторите както при псевдоподите, така и при ямковите змии изисква промяна в потока на инфрачервеното лъчение. Това може да се постигне или в резултат на движението на излъчващ топлина обект в "зрителното поле" на относително по-студена среда, или чрез сканиращо движение на главата на змията.

Чувствителността е достатъчна за откриване на радиационния поток от човешка ръка, движеща се в „зрителното поле” на разстояние 40 - 50 cm, което означава, че праговият стимул е по-малък от 8 x 10-5 W/cm2. Въз основа на това повишаването на температурата, установено от рецепторите, е от порядъка на 0,005 °C (т.е. приблизително с порядък по-добро от човешката способност да открива температурни промени).

5. Змии с топлинно виждане

Експерименти, проведени от учени през 30-те години на 20-ти век с гърмящи змии и сродни ямкови змии (кроталиди), показаха, че змиите действително могат да видят топлината, излъчвана от пламък. Влечугите са били в състояние да открият на големи разстояния фината топлина, излъчвана от нагрети предмети, или, с други думи, те са били в състояние да усетят инфрачервеното лъчение, чиито дълги вълни са невидими за хората. Способността на ямковите змии да усещат топлина е толкова голяма, че те могат да усетят топлината, излъчвана от плъх от значително разстояние. Змиите имат сензори за топлина в малки вдлъбнатини на муцуните си, откъдето идва и името им - ямковидни. Всяка малка, обърната напред ямка, разположена между очите и ноздрите, има малка дупка, подобна на убождане. На дъното на тези отвори има мембрана, подобна по структура на ретината на окото, съдържаща най-малките терморецептори в количества от 500-1500 на квадратен милиметър. Терморецептори 7000 нервни окончаниясвързан с клона на тригеминалния нерв, разположен на главата и муцуната. Тъй като сетивните зони на двете ями се припокриват, ямковата змия може да възприема топлината стереоскопично. Стереоскопичното възприемане на топлина позволява на змията, чрез откриване на инфрачервени вълни, не само да намери плячка, но и да оцени разстоянието до нея. Фантастичната термична чувствителност е комбинирана в ямковите змии с Бърз отговор, което позволява на змиите незабавно, за по-малко от 35 милисекунди, да реагират на топлинен сигнал. Не е изненадващо, че змиите с тази реакция са много опасни.

Способността за откриване на инфрачервено лъчение дава на усойницата значителни възможности. Те могат да ловуват през нощта и да дебнат основната си плячка, гризачите, в подземните си дупки. Въпреки че тези змии имат силно развито обоняние, което използват и за намиране на плячка, техният смъртоносен удар се ръководи от чувствителни на топлина ями и допълнителни терморецептори, разположени вътре в устата.

Въпреки че инфрачервеното усещане при други групи змии е по-слабо разбрано, за боите и питоните също е известно, че имат чувствителни към топлина органи. Вместо ями, тези змии имат повече от 13 чифта терморецептори, разположени около устните.

Има тъмнина в дълбините на океана. Светлината на слънцето не достига до там, а там трепти само светлината, излъчвана от дълбоководните обитатели на морето. Подобно на светулките на сушата, тези същества са оборудвани с органи, които генерират светлина.

Притежавайки огромна уста, черният малакост (Malacosteus niger) живее в пълна тъмнина на дълбочини от 915 до 1830 m и е хищник. Как може да ловува в пълен мрак?

Малакост може да види това, което се нарича далечна червена светлина. Светлинните вълни в червената част на така наречения видим спектър имат най-голяма дължина на вълната, около 0,73-0,8 микрометра. Въпреки че тази светлина е невидима за човешкото око, някои риби, включително черната малакоста, могат да я видят.

Отстрани на очите на малакоста има чифт биолуминесцентни органи, които излъчват синьо-зелена светлина. Повечето други биолуминесцентни същества в това царство на мрака също излъчват синкава светлина и имат очи, които са чувствителни към сините дължини на вълните на видимия спектър.

Втората двойка биолуминесцентни органи на черния малакост са разположени под очите му и произвеждат далечна червена светлина, която е невидима за другите, живеещи в дълбините на океана. Тези органи дават на черния малакост предимство пред неговите съперници, тъй като светлината, която излъчва, му помага да вижда плячката и му позволява да общува с други индивиди от своя вид, без да издава присъствието си.

Но как черният малакост вижда далечна червена светлина? Според поговорката „Ти си това, което ядеш“, то всъщност получава тази възможност, като яде малки копеподи, които от своя страна се хранят с бактерии, които абсорбират далечната червена светлина. През 1998 г. екип от учени от Обединеното кралство, включително д-р Джулиан Партридж и д-р Рон Дъглас, откриват, че ретината на очите на черния малакост съдържа модифицирана версия на бактериалния хлорофил, фотопигмент, който може да открива лъчи на далечно червено светлина.

Благодарение на далечната червена светлина някои риби могат да виждат във вода, която на нас би изглеждала черна. Кръвожадната пираня в мътните води на Амазонка, например, възприема водата като тъмночервена, цвят, който е по-прозрачен от черния. Водата изглежда червена поради червени частици растителност, които абсорбират видимата светлина. Само далечните червени светлинни лъчи преминават мътна вода, и пиранията може да ги види. Инфрачервените лъчи му позволяват да види плячка, дори ако ловува в пълна тъмнина, каракудата в естествените си местообитания често има мътна прясна вода, пренаселена с растителност. И те се адаптират към това, като могат да открият далечна червена светлина. Всъщност техният зрителен обхват (ниво) надвишава този на пиранята, тъй като те могат да виждат не само в далечна червена светлина, но и в истинска инфрачервена светлина. Така че любимото ви е домашното златна рибкаможете да видите много повече, отколкото си мислите, включително "невидимите" инфрачервени лъчи, излъчвани от обичайните домакински електронни устройства като дистанционно управление на телевизор и лъчи на алармени системи за сигурност.

5. Змиите удрят плячката на сляпо

Известно е, че много видове змии, дори когато са лишени от зрение, са способни да удрят жертвите си с невероятна точност.

Елементарният характер на техните термични сензори затруднява спора, че способността да се възприема топлинното излъчване на плячката сама може да обясни тези удивителни способности. Проучване на учени от Техническия университет в Мюнхен показва, че вероятно става дума за това, че змиите имат уникална „технология“ за обработка на визуална информация, съобщава Newscientist.

Много змии имат чувствителни детектори инфрачервени лъчи, което им помага да се ориентират в пространството. В лабораторни условия очите на змиите бяха покрити с лепяща лента и се оказа, че те могат да убият плъх с мигновен удар на отровни зъби във врата или зад ушите на жертвата. Подобна точност не може да се обясни единствено със способността на змията да вижда топлинното петно. Очевидно целият смисъл е в способността на змиите по някакъв начин да обработват инфрачервеното изображение и да го „почистят“ от смущения.

Учените са разработили модел, който взема предвид и филтрира както топлинния „шум“, излъчван от движещата се плячка, така и всякакви грешки, свързани с функционирането на самата мембрана на детектора. В модела сигнал от всеки от 2 хиляди топлинни рецептора предизвиква възбуждане на неговия неврон, но интензитетът на това възбуждане зависи от входа към всеки от останалите нервни клетки. Чрез интегриране на сигнали от взаимодействащи рецептори в моделите учените успяха да получат много ясни топлинни изображения дори при високи нива на външен шум. Но дори относително малки грешки, свързани с работата на мембранните детектори, могат напълно да унищожат изображението. За да се сведат до минимум подобни грешки, дебелината на мембраната не трябва да надвишава 15 микрометра. И се оказа, че мембраните на ямковите змии имат точно такава дебелина, съобщава cnews.ru.

Така учените успяха да докажат невероятната способност на змиите да обработват дори изображения, които са много далеч от съвършенството. Сега е въпрос на потвърждаване на модела с изследвания на истински змии.

Заключение

Известно е, че много видове змии (особено от групата на змиите), дори и лишени от зрение, са способни да поразяват жертвите си със свръхестествена „точност“. Елементарният характер на техните термични сензори затруднява спора, че способността да се възприема топлинното излъчване на плячката сама може да обясни тези удивителни способности. Проучване на учени от Техническия университет в Мюнхен показва, че може би всичко се дължи на наличието на уникална „технология“ за обработка на визуална информация при змиите, съобщава Newscientist.

Известно е, че много змии имат чувствителни инфрачервени детектори, които им помагат да се ориентират в пространството и да откриват плячка. В лабораторни условия змиите бяха временно лишени от зрение, като залепиха очите си с пластир и се оказа, че те успяха да ударят плъх с мигновен удар от отровни зъби, насочен към врата на жертвата, зад ушите - там, където плъхът не успя да отвърне на удара с острите си резци. Такава точност не може да се обясни единствено със способността на змията да вижда неясно топлинно петно.

Отстрани на предната част на главата ямковите змии имат вдлъбнатини (които дават името на групата), в които са разположени чувствителни към топлина мембрани. Как термичната мембрана „фокусира“? Предполага се, че този орган работи на принципа на камерата обскура. Диаметърът на дупките обаче е твърде голям, за да се приложи този принцип и в резултат на това може да се получи само много размазано изображение, което не е в състояние да осигури уникалната точност на хвърляне на змия. Очевидно целият смисъл е в способността на змиите по някакъв начин да обработват инфрачервеното изображение и да го „почистят“ от смущения.

Учените са разработили модел, който взема предвид и филтрира както топлинния „шум“, излъчван от движещата се плячка, така и всякакви грешки, свързани с функционирането на самата мембрана на детектора. В модела сигнал от всеки от 2-те хиляди термични рецептора предизвиква възбуждане на неговия неврон, но интензитетът на това възбуждане зависи от входа към всяка от другите нервни клетки. Чрез интегриране на сигнали от взаимодействащи рецептори в моделите учените успяха да получат много ясни топлинни изображения дори при високи нива на външен шум. Но дори относително малки грешки, свързани с работата на мембранните детектори, могат напълно да унищожат изображението. За да се сведат до минимум подобни грешки, дебелината на мембраната не трябва да надвишава 15 микрометра. И се оказа, че мембраните на ямковите змии имат точно такава дебелина.

Така учените успяха да докажат невероятната способност на змиите да обработват дори изображения, които са много далеч от съвършенството. Всичко, което остава, е да потвърдим модела с изследвания на реални, а не на „виртуални“ змии.

Библиография

1. Анфимова M.I. Змии в природата. – М, 2005. – 355 с.

2. Василиев К.Ю. Зрение на влечуги. – М, 2007. – 190 с.

3. Яцков П.П. Змийска порода. – Санкт Петербург, 2006. - 166 с.