Mida loomad infrapunakiirguses näevad. Madude infrapunanägemine nõuab mittekohalikku pilditöötlust. Maod löövad saaki pimesi

Sissejuhatus

1. Nägemiseks on palju võimalusi – kõik oleneb sinu eesmärkidest

2. Roomajad. Üldine informatsioon

3. Madude infrapuna nägemisorganid

4. Soojust nägevad maod

5. Maod löövad saaki pimesi

Järeldus

Bibliograafia

Sissejuhatus

Oled sa selles kindel maailm näeb välja täpselt selline, nagu see meie silmadele paistab? Kuid loomad näevad seda täiesti erinevalt.

Inimeste ja kõrgemate loomade sarvkesta ja läätse struktuur on sama. Võrkkesta struktuur on sarnane. See sisaldab valgustundlikke käbisid ja vardaid. Koonused vastutavad värvinägemise eest, vardad pimedas nägemise eest.

Silm - hämmastav orel inimkeha, elav optiline seade. Tänu sellele näeme päeva ja ööd, eristame värve ja pildi mahtu. Silm on kujundatud nagu kaamera. Selle sarvkest ja lääts, nagu lääts, murravad ja fokusseerivad valgust. Silmapõhja vooderdav võrkkest toimib tundliku fotofilmina. See koosneb spetsiaalsetest valgust vastuvõtvatest elementidest - koonustest ja vardadest.

Kuidas meie „väiksemate vendade” silmad töötavad? Loomadel, kes peavad jahti öösel, on võrkkestas rohkem vardaid. Nendel loomastiku esindajatel, kes eelistavad öösel magada, on võrkkestas ainult käbid. Kõige valvsamad looduses on ööpäevased loomad ja linnud. See on arusaadav: ilma ägeda nägemiseta nad lihtsalt ei ela. Kuid ka ööloomadel on omad eelised: isegi minimaalse valgustusega märkavad nad väikseimaid, peaaegu märkamatuid liigutusi.

Üldiselt näevad inimesed selgemalt ja paremini kui enamik loomi. Fakt on see, et inimese silmas on nn kollane laik. See asub võrkkesta keskel silma optilisel teljel ja sisaldab ainult käbisid. Nad saavad valguskiiri, mis on sarvkesta ja läätse läbimisel kõige vähem moonutatud.

"Kollane laik" - spetsiifiline omadus visuaalne aparaat inimesed, kõik teised liigid jäävad sellest ilma. Just selle olulise seadme puudumise tõttu näevad koerad ja kassid halvemini kui me.

1. Nägemiseks on palju võimalusi – kõik oleneb sinu eesmärkidest

Iga liik on evolutsiooni tulemusena välja kujunenud oma visuaalsed võimed nii palju, kui see on vajalik tema elupaiga ja eluviisi jaoks. Kui me sellest aru saame, võime öelda, et kõigil elusorganismidel on omal moel "ideaalne" nägemine.

Inimene näeb vee all halvasti, kuid kala silmad on kujundatud nii, et ta eristab oma asendit muutmata objekte, mis meie jaoks jäävad meie nägemisest "väljapoole". Põhjas elavatel kaladel, nagu lest ja säga, on silmad pea ülaosas, et näha vaenlasi ja saaki, mis tavaliselt ilmuvad ülalt. Muide, kala silmad võivad sisse keerata erinevad küljedüksteisest sõltumatult. Nad näevad vee all selgemini kui teised röövkalad, samuti sügavuste asukad, kes toituvad kõige väiksematest olenditest - planktonist ja põhjaorganismidest.

Loomade nägemine on kohandatud nende tuttava keskkonnaga. Mutid on näiteks lühinägelikud – näevad vaid lähedalt. Kuid nende maa-aluste urgude täielikus pimeduses pole muud nägemust vaja. Kärbestel ja teistel putukatel on raskusi objektide piirjoonte eristamisega, kuid nad suudavad ühe sekundiga fikseerida suur number eraldi "pildid". Umbes 200 võrreldes 18 inimesega! Seetõttu "laguneb" põgus liikumine, mida me kärbse jaoks vaevumärgatavana tajume, paljudeks üksikuteks kujutisteks - nagu filmikaadrid. Tänu sellele omadusele leiavad putukad kohe tee, kui neil on vaja oma saak lennult kinni püüda või vaenlaste eest põgeneda (sh inimesed, kellel on käes ajaleht).

Putukate silmad on üks hämmastavamaid looduse loominguid. Nad on hästi arenenud ja hõivavad suurema osa putuka pea pinnast. Need koosnevad kahte tüüpi - lihtsast ja keerulisest. Lihtsad silmad tavaliselt kolm ja need asuvad otsmikul kolmnurga kujul. Nad eristavad valgust ja pimedust ning kui putukas lendab, järgivad nad horisondi joont.

Liitsilmad koosnevad paljudest väikestest silmadest (tahkidest), mis näevad välja nagu kumerad kuusnurgad. Iga selline silm on varustatud ainulaadsega kõige lihtsam objektiiv. Liitsilmad loovad mosaiikkujutise - iga tahk "sobib" ainult vaatevälja objekti fragmendiga.

Huvitav on see, et paljudel putukatel on liitsilmade üksikud tahud suurenenud. Ja nende asukoht sõltub putuka elustiilist. Kui ta on rohkem "huvitatud" selle kohal toimuva vastu, on suurimad tahud liitsilma ülaosas ja kui selle all, siis allosas. Teadlased on korduvalt püüdnud mõista, mida putukad täpselt näevad. Kas maailm nende ümber ilmub tõesti nende silme ette maagilise mosaiigi kujul? Sellele küsimusele pole veel selget vastust.

Eriti palju katseid tehti mesilastega. Katsete käigus selgus, et need putukad vajavad nägemist ruumis orienteerumiseks, vaenlaste äratundmiseks ja teiste mesilastega suhtlemiseks. Mesilased ei näe (ega lennata) pimedas. Kuid nad eristavad mõnda värvi väga hästi: kollane, sinine, sinakasroheline, lilla ja konkreetne "mesilase" värv. Viimane on ultraviolettkiirguse, sinise ja kollase "segamise" tulemus. Üldiselt suudavad mesilased oma nägemisteravuses inimestega kergesti võistelda.

No kuidas saavad läbi olendid, kellel on väga halb nägemine või need, kes on sellest täiesti ilma jäänud? Kuidas nad kosmoses navigeerivad? Mõned inimesed ka "näevad" - lihtsalt mitte oma silmadega. Lihtsaimatel selgrootutel ja meduusidel, mis koosnevad 99 protsendi ulatuses veest, on valgustundlikud rakud, mis asendavad suurepäraselt nende tavalisi nägemisorganid.

Meie planeedi loomastiku nägemus sisaldab endiselt palju hämmastavaid saladusi ja nad ootavad oma uurijaid. Üks on aga selge: kogu eluslooduse silmade mitmekesisus on iga liigi pika evolutsiooni tulemus ning on tihedalt seotud tema elustiili ja elupaigaga.

Näeme selgelt objekte lähedalt ja eristame parimaid värvitoone. Koonused asuvad võrkkesta keskosas kollatähni koht"vastutab nägemisteravuse ja värvitaju eest. Vaade - 115-200 kraadi.

Meie silma võrkkestale salvestatakse pilt tagurpidi. Kuid meie aju parandab pilti ja muudab selle "õigeks".

Laia asetusega kassi silmad annab 240-kraadise vaate. Silma võrkkest on peamiselt varustatud varrastega, koonused kogutakse võrkkesta keskele (ägeda nägemise piirkond). Öine nägemine on parem kui päevane nägemine. Pimedas näeb kass 10 korda paremini kui me. Tema pupillid laienevad ja võrkkesta all olev peegeldav kiht teravdab tema nägemist. Ja kass eristab värve halvasti - ainult paar tooni.

Pikka aega Usuti, et koer näeb maailma must-valgelt. Koerad suudavad siiski värve eristada. See teave pole neile lihtsalt väga tähendusrikas.

Koerte nägemine on 20-40% halvem kui inimestel. Objekt, mida suudame eristada 20 meetri kauguselt, “kaob” koera jaoks ära, kui see on kaugemal kui 5 meetrit. Öine nägemine on aga suurepärane – kolm kuni neli korda parem kui meil. Koer on ööjahimees: ta näeb pimeduses kaugele. Koer pimedas valvur tõug suudab eristada liikuvat objekti 800-900 meetri kaugusel. Vaade - 250-270 kraadi.

Sissejuhatus ................................................... ...................................................... ..............................3

1. Nägemisvõimalusi on palju – kõik oleneb eesmärkidest................................... ...4

2. Roomajad. Üldine informatsioon................................................ ..............................................8

3. Madude infrapunanägemise organid................................................... ........................12

4. "Kuumanägevad" maod................................................... ......................................................17

5. Maod löövad saaki pimesi................................................ ......................................20

Järeldus................................................................ ................................................... ...... .......22

Bibliograafia................................................................ ..............................................24

Sissejuhatus

Kas olete kindel, et meid ümbritsev maailm näeb välja täpselt selline, nagu see meile paistab? Kuid loomad näevad seda täiesti erinevalt.

Silm on inimkeha hämmastav organ, elav optiline seade. Tänu sellele näeme päeva ja ööd, eristame värve ja pildi mahtu. Silm on kujundatud nagu kaamera. Selle sarvkest ja lääts, nagu lääts, murravad ja fokusseerivad valgust. Silmapõhja vooderdav võrkkest toimib tundliku fotofilmina. See koosneb spetsiaalsetest valgust vastuvõtvatest elementidest - koonustest ja vardadest.

"Kollane laik" on inimese nägemisaparaadi eripära, kõigil teistel liikidel see puudub. Just selle olulise seadme puudumise tõttu näevad koerad ja kassid halvemini kui me.

1. Nägemiseks on palju võimalusi – kõik oleneb sinu eesmärkidest

Igal liigil on evolutsiooni tulemusena välja kujunenud oma visuaalsed võimed. nii palju, kui see on vajalik tema elupaiga ja eluviisi jaoks. Kui me sellest aru saame, võime öelda, et kõigil elusorganismidel on omal moel "ideaalne" nägemine.

Inimene näeb vee all halvasti, kuid kala silmad on kujundatud nii, et ta eristab oma asendit muutmata objekte, mis meie jaoks jäävad meie nägemisest "väljapoole". Põhjas elavatel kaladel, nagu lest ja säga, on silmad pea ülaosas, et näha vaenlasi ja saaki, mis tavaliselt ilmuvad ülalt. Muide, kala silmad võivad üksteisest sõltumatult pöörata erinevatesse suundadesse. Röövkalad näevad vee all selgemini kui teised, aga ka sügavuste asukad, kes toituvad kõige väiksematest olenditest - planktonist ja põhjaorganismidest.

Loomade nägemine on kohandatud nende tuttava keskkonnaga. Mutid on näiteks lühinägelikud – näevad vaid lähedalt. Kuid nende maa-aluste urgude täielikus pimeduses pole muud nägemust vaja. Kärbestel ja teistel putukatel on raskusi objektide piirjoonte eristamisega, kuid ühe sekundiga suudavad nad jäädvustada suure hulga üksikuid “pilte”. Umbes 200 võrreldes 18 inimesega! Seetõttu "laguneb" põgus liikumine, mida me kärbse jaoks vaevumärgatavana tajume, paljudeks üksikuteks kujutisteks - nagu filmikaadrid. Tänu sellele omadusele leiavad putukad kohe tee, kui neil on vaja oma saak lennult kinni püüda või vaenlaste eest põgeneda (sh inimesed, kellel on käes ajaleht).

Putukate silmad on üks hämmastavamaid looduse loominguid. Nad on hästi arenenud ja hõivavad suurema osa putuka pea pinnast. Need koosnevad kahte tüüpi - lihtsast ja keerulisest. Tavaliselt on kolm lihtsat silma ja need asuvad otsmikul kolmnurga kujul. Nad eristavad valgust ja pimedust ning kui putukas lendab, järgivad nad horisondi joont.

Liitsilmad koosnevad paljudest väikestest silmadest (tahkidest), mis näevad välja nagu kumerad kuusnurgad. Iga silm on varustatud ainulaadse lihtsa läätsega. Liitsilmad loovad mosaiikkujutise - iga tahk "sobib" ainult vaatevälja objekti fragmendiga.

Inimesed

Näeme selgelt objekte lähedalt ja eristame parimaid värvitoone. Võrkkesta keskel on "tähni" koonused, mis vastutavad nägemisteravuse ja värvitaju eest. Vaade - 115-200 kraadi.

Meie silma võrkkestale salvestatakse pilt tagurpidi. Kuid meie aju parandab pilti ja muudab selle "õigeks".

Kassid

Laia asetusega kassi silmad tagavad 240-kraadise vaatevälja. Silma võrkkest on peamiselt varustatud varrastega, koonused kogutakse võrkkesta keskele (ägeda nägemise piirkond). Öine nägemine on parem kui päevane nägemine. Pimedas näeb kass 10 korda paremini kui me. Tema pupillid laienevad ja võrkkesta all olev peegeldav kiht teravdab tema nägemist. Ja kass eristab värve halvasti - ainult paar tooni.

Koerad

Pikka aega usuti, et koer näeb maailma must-valgelt. Koerad suudavad siiski värve eristada. See teave pole neile lihtsalt väga tähendusrikas.

Koerte nägemine on 20-40% halvem kui inimestel. Objekt, mida suudame eristada 20 meetri kauguselt, “kaob” koera jaoks ära, kui see on kaugemal kui 5 meetrit. Öine nägemine on aga suurepärane – kolm kuni neli korda parem kui meil. Koer on ööjahimees: ta näeb pimeduses kaugele. Pimedas näeb valvekoer liikuvat objekti 800-900 meetri kaugusel. Vaade - 250-270 kraadi.

Linnud

Linnud on nägemisteravuse rekordiomanikud, eristavad hästi värve. Enamikul röövlindudel on nägemisteravus mitu korda kõrgem kui inimestel. Kullid ja kotkad märkavad liikuvat saaki kahe kilomeetri kõrguselt. 200 meetri kõrgusel hõljuva kulli tähelepanust ei pääse ükski detail. Tema silmad "suurendavad" pildi keskosa 2,5 korda. U inimese silm sellist “luubi” pole: mida kõrgemal oleme, seda halvemini näeme seda, mis on allpool.

Maod

Maol pole silmalaugusid. Tema silm on kaetud läbipaistva membraaniga, mis sulamisel asendatakse uuega. Madu fokuseerib oma pilgu läätse kuju muutes.

Enamik madusid eristab värve, kuid pildi piirjooned on hägused. Madu reageerib peamiselt liikuvale objektile ja ainult siis, kui see on läheduses. Niipea kui ohver liigub, tuvastab roomaja selle. Kui külmutad, ei näe madu sind. Kuid see võib rünnata. Mao silmade lähedal asuvad retseptorid püüavad kinni elusolendist lähtuva soojuse.

Kala

Kalasilmal on sfääriline lääts, mis ei muuda kuju. Pilgu fokuseerimiseks liigutavad kalad spetsiaalsete lihaste abil läätse võrkkestale lähemale või kaugemale.

IN selge vesi kala näeb keskmiselt 10-12 meetri kaugusele ja selgelt 1,5 meetri kaugusele. Kuid vaatenurk on ebatavaliselt suur. Kalad fikseerivad objekte vertikaalselt 150 kraadi ja horisontaalselt 170 kraadi tsoonis. Nad eristavad värve ja tajuvad infrapunakiirgust.

Mesilased

"Päevanägemise mesilased": mida vaadata tarus öösel?

Mesilassilm tuvastab ultraviolettkiirguse. Ta näeb teist mesilast lillat värvi ja justkui läbi optika, mis on pildi “kokku surunud”.

Mesilassilm koosneb 3 lihtsast ja 2 komplekssest liitsilmast. Komplekssed eristavad liikuvaid objekte ja liikumatute objektide piirjooni lennu ajal. Lihtne - määrake valguse intensiivsuse aste. Mesilastel pole öist nägemist”: mida vaadata öösel tarus?

2. Roomajad. Üldine informatsioon

Roomajatel on halb maine ja neil on inimeste seas vähe sõpru. Nende keha ja elustiiliga on seotud palju arusaamatusi, mis on püsinud tänaseni. Tõepoolest, sõna "roomaja" tähendab "looma, kes roomab" ja tundub, et see tuletab meelde populaarset ideed, et nad, eriti maod, kui vastikud olendid. Vaatamata valitsevale stereotüübile ei ole kõik maod mürgised ning paljud roomajad mängivad olulist rolli putukate ja näriliste arvukuse reguleerimisel.

Enamik roomajaid on röövloomad, kellel on hästi arenenud sensoorne süsteem, mis aitab neil saaki leida ja ohtu vältida. Neil on suurepärane nägemine ja lisaks on madudel spetsiifiline võime fokuseerida oma pilku, muutes objektiivi kuju. Öised roomajad, näiteks gekod, näevad kõike must-valgelt, kuid enamikul teistel on hea värvinägemine.

Enamiku roomajate jaoks pole kuulmine eriti oluline ja sisemised struktuurid kõrvad on tavaliselt halvasti arenenud. Enamikul puudub ka väliskõrv, välja arvatud kuulmekile ehk "tümpanon", mis tajub õhu kaudu levivat vibratsiooni; alates kuulmekile need kanduvad edasi luude kaudu sisekõrv ajule. Madudel ei ole välist kõrva ja nad tajuvad ainult vibratsiooni, mis kandub edasi mööda maapinda.

Roomajaid iseloomustatakse külmavereliste loomadena, kuid see pole päris täpne. Nende kehatemperatuuri määrab peamiselt keskkond, kuid paljudel juhtudel suudavad nad seda reguleerida ja vajadusel kõrgemal tasemel hoida. Mõned liigid on võimelised tootma ja säilitama soojust oma kehakudedes. Külmal verel on sooja vere ees mõned eelised. Imetajad peavad hoidma oma kehatemperatuuri püsival tasemel väga kitsastes piirides. Selleks vajavad nad pidevalt toitu. Roomajad, vastupidi, taluvad kehatemperatuuri langust väga hästi; nende eluiga on palju laiem kui lindudel ja imetajatel. Seetõttu suudavad nad asustada kohtades, mis imetajatele ei sobi, näiteks kõrbetes.

Pärast söötmist saavad nad puhkeolekus toitu seedida. Mõnel suuremal liigil võib söögikordade vahele kuluda mitu kuud. Suured imetajad selle dieediga ellu ei jääks.

Ilmselt on roomajate seas hästi arenenud nägemine ainult sisalikel, kuna paljud neist jahivad kiiresti liikuvat saaki. Veeroomajad toetuvad saagi jälgimiseks, kaaslase leidmiseks või vaenlase lähenemise tuvastamiseks suuresti meeltele, nagu lõhn ja kuulmine. Nende nägemine mängib abistavat rolli ja toimib ainult lähedalt, visuaalsed kujutised on udused ja neil puudub võime pikka aega keskenduda paiksetele objektidele. Enamikul madudel on üsna halb nägemine, tavaliselt suudavad nad tuvastada ainult läheduses olevaid liikuvaid objekte. Näiteks konnade külmumisreaktsioon, kui madu neile läheneb, on hea kaitsemehhanism, kuna madu ei mõista konna olemasolu enne, kui ta seda teeb. äkiline liikumine. Kui see juhtub, võimaldavad visuaalsed refleksid maol sellega kiiresti toime tulla. Hea on ainult puumadudel, kes end ümber okste mässivad ja lendu jäävaid linde ja putukaid ära kisuvad binokulaarne nägemine.

Madudel on erinev sensoorne süsteem kui teistel kuulmisroomajatel. Ilmselt ei kuule nad üldse, nii et maovõluja piibu helid on neile kättesaamatud; nad satuvad transiseisundisse selle toru liikumisest küljelt küljele. Neil ei ole välist kõrva ega kuulmekile, kuid nad võivad tuvastada mõningaid väga madala sagedusega vibratsioone, kasutades kopse meeleelunditena. Põhimõtteliselt tuvastavad maod saaklooma või läheneva kiskja maapinna või muu pinna vibratsiooni abil, millel nad asuvad. Mao kogu keha, mis puutub kokku maapinnaga, toimib ühe suure vibratsioonidetektorina.

Mõned maoliigid, sealhulgas lõgismaod ja rästikud, tuvastavad saaki oma keha infrapunakiirguse abil. Nende silmade all on neil sensoorsed rakud, mis määrab väikseimad temperatuurimuutused kuni kraadide osadeni ja orienteerib seega maod saagi asukoha järgi. Mõnedel boadel on ka meeleelundid (huultel piki suuava), mis suudavad tuvastada temperatuurimuutusi, kuid need on vähem tundlikud kui lõgismadudel ja kaevumadudel.

Maitse- ja lõhnameel on madude jaoks väga oluline. Mao värisev harkjas keel, mida mõned inimesed peavad "ussi nõelaks", kogub tegelikult jälgi, mis kiiresti õhku kaovad. erinevaid aineid ja kannab need suu sisepinna tundlikesse soontesse. Suulaes (Jacobsoni elund) on spetsiaalne seade, mis on ajuga ühendatud haistmisnärvi haruga. Keele pidev vabastamine ja sissetõmbamine on tõhus meetodõhuproovide võtmine oluliste jaoks keemilised komponendid. Sissetõmbamisel on keel Jacobsoni organi lähedal ja selle närvilõpmed tuvastavad need ained. Teiste roomajate puhul mängib olulist rolli haistmismeel ja selle funktsiooni eest vastutav ajuosa on väga hästi arenenud. Maitseelundid on tavaliselt vähem arenenud. Nagu maod, kasutatakse ka Jacobsoni organit õhus leiduvate osakeste tuvastamiseks (mõnedel liikidel keele abil), mis kannavad lõhna.

Paljud roomajad elavad väga kuivades kohtades, mistõttu on vee hoidmine oma kehas nende jaoks väga oluline. Sisalikud ja maod hoiavad vett paremini kui keegi teine, kuid mitte nende ketendava naha tõttu. Nad kaotavad läbi naha peaaegu sama palju niiskust kui linnud ja imetajad.

Imetajatel olles kõrgsagedus hingamine toob kaasa suure aurustumise kopsude pinnalt, roomajatel on hingamissagedus palju madalam ja vastavalt sellele on veekadu kopsukoe kaudu minimaalne. Paljud roomajate liigid on varustatud näärmetega, mis suudavad puhastada sooli verest ja kehakudedest, vabastades need kristallidena, vähendades seeläbi vajadust suurte uriinikoguste eraldamiseks. Muud veres leiduvad soovimatud soolad muundatakse kusihappe, mida saab kehast eemaldada minimaalne kogus vesi.

Roomajate munad sisaldavad kõike, mida vajate arenev embrüo. See on toiduvaru suure munakollase, proteiinis sisalduva vee ja mitmekihilise kaitsekesta kujul, mis ei lase ohtlikel bakteritel läbi minna, kuid laseb õhul hingata.

Embrüot vahetult ümbritsev sisemembraan (amnion) sarnaneb sama membraaniga lindudel ja imetajatel. Allantois on paksem membraan, mis toimib kopsude ja eritusorganina. See tagab hapniku läbitungimise ja jääkainete vabanemise. Koorion on kogu muna sisu ümbritsev membraan. Sisalike ja madude väliskest on nahkjas, kilpkonnadel ja krokodillidel aga kõvem ja lupjunud, nagu munakoor lindudes.

4. Madude infrapuna nägemisorganid

Infrapuna nägemine madu nõuab mittekohalikku pilditöötlust

Elundid, mis võimaldavad madudel soojuskiirgust "näha", annavad äärmiselt uduse pildi. Sellest hoolimata moodustab madu oma ajus ümbritsevast maailmast selge termopildi. Saksa teadlased on aru saanud, kuidas see võib olla.

Mõnel maoliigil on ainulaadne soojuskiirguse püüdmise võime, mis võimaldab neil ümbritsevat maailma absoluutses pimeduses vaadata, kuid soojuskiirgust “näevad” nad mitte silmadega, vaid spetsiaalsete soojustundlike organitega.

Sellise elundi struktuur on väga lihtne. Kummagi silma kõrval on umbes millimeetrise läbimõõduga auk, mis viib väikesesse, ligikaudu sama suurusega õõnsusse. Õõnsuse seintel on membraan, mis sisaldab termoretseptori rakkude maatriksit, mille mõõtmed on ligikaudu 40 x 40 rakku. Erinevalt võrkkesta varrastest ja koonustest ei reageeri need rakud mitte soojuskiirte "valguse eredusele", vaid membraani kohalikule temperatuurile.

See orel töötab nagu camera obscura, kaamerate prototüüp. Väike soojavereline loom külmal taustal kiirgab igas suunas "soojuskiiri" - kaug-infrapunakiirgust lainepikkusega umbes 10 mikronit. Avast läbides soojendavad need kiired lokaalselt membraani ja loovad "termilise pildi". Tänu kõrgeim tundlikkus retseptorrakud (tuvastatakse Celsiuse tuhandikkraadide temperatuuride erinevused!) ja hea nurklahutusvõime, võib madu absoluutses pimeduses hiirt märgata üsna kaugelt.

Füüsika seisukohalt tekitab mõistatuse just hea nurkeraldusvõime. Loodus on selle organi optimeerinud, et paremini "näha" ka nõrku soojusallikaid, see tähendab, et see lihtsalt suurendas sisselaskeava - ava suurust. Kuid mida suurem on ava, seda udusem on pilt ( me räägime, rõhutame, kõige tavalisema augu kohta, ilma läätsedeta). Maduolukorras, kus kaamera ava ja sügavus on ligikaudu võrdsed, on pilt nii udune, et sellest ei saa välja muud kui “kuskil läheduses on soojavereline loom”. Katsed madudega näitavad aga, et nad suudavad määrata punktsoojusallika suuna umbes 5 kraadise täpsusega! Kuidas suudavad maod saavutada nii kõrge ruumilise eraldusvõime nii kohutava kvaliteediga "infrapuna optikaga"?

Saksa füüsikute A. B. Sicherti, P. Friedeli, J. Leo van Hemmeni hiljutine artikkel Physical Review Letters, 97, 068105 (9. august 2006) oli pühendatud selle konkreetse probleemi uurimisele.

Kuna tegelik "soojuspilt" on autorite sõnul väga udune ja looma ajus tekkiv "ruumipilt" on üsna selge, tähendab see, et retseptoritest on teel mingi vahepealne närviaparaat. aju, mis justkui reguleerib pildi teravust. See aparaat ei tohiks olla liiga keeruline, vastasel juhul "mõtleks" madu iga saadud pildi üle väga kaua ja reageeriks stiimulitele viivitusega. Veelgi enam, autorite sõnul ei kasuta see seade tõenäoliselt mitmeastmelist iteratiivset vastendust, vaid on pigem mingi kiire üheastmeline muundur, mis töötab püsivalt ühendatud närvisüsteem programm.

Teadlased tõestasid oma töös, et selline protseduur on võimalik ja üsna realistlik. Nad viisid läbi matemaatilise modelleerimise selle kohta, kuidas "termiline pilt" tekib, ja töötasid välja optimaalse algoritmi selle selguse korduvaks parandamiseks, nimetades selle "virtuaalseks objektiiviks".

Vaatamata suurele nimele ei ole nende kasutatud lähenemine muidugi midagi põhimõtteliselt uut, vaid lihtsalt dekonvolutsiooni tüüp – detektori ebatäiuslikkuse tõttu rikutud pildi taastamine. See on kujutise hägustamise pööre ja seda kasutatakse laialdaselt arvuti pilditöötluses.

Analüüsis aga oli oluline nüanss: Dekonvolutsiooniseadust ei olnud vaja ära arvata, selle sai arvutada tundliku õõnsuse geomeetria põhjal. Teisisõnu oli ette teada, millise konkreetse pildi punktvalgusallikas mis tahes suunas tekitab. Tänu sellele täielikult udune pilt saaks väga hea täpsusega rekonstrueerida (tavalised graafilised redaktorid, millel on standardne dekonvolutsiooniseadus, poleks selle ülesandega hakkama saanud). Autorid pakkusid välja ka selle transformatsiooni spetsiifilise neurofüsioloogilise rakendamise.

Kas see töö ütles pilditöötluse teoorias uut sõna, on vaieldav küsimus. Kuid see tõi kindlasti kaasa ootamatuid leide madude "infrapunanägemise" neurofüsioloogia kohta. Tõepoolest, "tavalise" nägemise lokaalne mehhanism (iga visuaalne neuron võtab teavet oma väikeselt võrkkesta alalt) tundub nii loomulik, et on raske ette kujutada midagi väga erinevat. Aga kui maod tõesti kasutavad kirjeldatud dekonvolutsiooniprotseduuri, siis iga neuron, mis aitab kaasa ümbritseva maailma tervikpildile ajus, ei saa andmeid üldse mitte ühest punktist, vaid tervelt retseptorite ringilt, mis läbivad kogu membraani. Jääb vaid imestada, kuidas loodus suutis konstrueerida sellise “mittekohaliku nägemise”, mis kompenseerib infrapunaoptika defektid signaali mittetriviaalsete matemaatiliste teisendustega.

Infrapunadetektoreid on muidugi raske eespool käsitletud termoretseptoritest eristada. Selles jaotises võiks rääkida Triatoma termilise lutikadetektori kohta. Mõned termoretseptorid on aga niivõrd spetsialiseerunud kaugemate soojusallikate tuvastamisele ja nende poole suuna määramisele, et neid tasub eraldi kaaluda. Tuntuimad neist on mõnede madude näo- ja häbemeaugud. Esimesed märgid näitavad, et pseudopoodide perekond Boidae (boa constrictors, püütonid jt) ja kaevurästikute alamperekond Crotalinae (lõgismadud, sealhulgas tõeline lõgismadu Crotalus ja bushmaster (orsurukuku) Lachesis) on infrapunasensoridega saadud nende käitumise analüüs ohvrite otsimisel ja rünnaku suuna määramisel. Infrapunatuvastust kasutatakse ka kaitseks või põgenemiseks, mis on põhjustatud soojust kiirgava kiskja ilmumisest. Järgnevad elektrofüsioloogilised uuringud kolmiknärv, mis innerveerib prolegaalsete madude labiaalseid süvendeid ja kaevumadude näoauke (silmade ja ninasõõrmete vahel), kinnitas, et need süvendid sisaldavad tõepoolest infrapuna retseptoreid. Infrapunakiirgus annab neile retseptoritele piisava stiimuli, kuigi vastuse võib tekitada ka lohu pesemine soe vesi.

Histoloogilised uuringud näitas, et süvendid ei sisalda spetsiaalseid retseptorrakke, vaid kolmiknärvi müeliniseerimata otsasid, moodustades laia, mittekattuva haru.

Nii pseudopoodide kui ka kaevumadude süvendites reageerib kaevu põhja pind infrapunakiirgusele ning reaktsioon sõltub kiirgusallika asukohast süvendi serva suhtes.

Retseptorite aktiveerumine nii pseudopoodides kui ka pitmadudes nõuab infrapunakiirguse voolu muutmist. Seda on võimalik saavutada kas soojust kiirgava objekti liikumise tulemusena suhteliselt külmema keskkonna "vaateväljas" või mao pea skaneeriva liikumise tulemusena.

Tundlikkus on piisav, et tuvastada “vaateväljas” 40 - 50 cm kaugusel liikuva inimkäe kiirgusvoogu, mis tähendab, et läve stiimul on alla 8 x 10-5 W/cm2. Selle põhjal on retseptorite tuvastatud temperatuuri tõus suurusjärgus 0,005 ° C (st ligikaudu suurusjärgu võrra parem kui inimese võime temperatuurimuutusi tuvastada).

5. Soojust nägevad maod

20. sajandi 30. aastatel teadlaste tehtud katsed lõgismadude ja nendega seotud kaevumadudega (krotaliididega) näitasid, et maod näevad tegelikult leegi poolt eralduvat soojust. Roomajad suutsid suurte vahemaade tagant tuvastada kuumutatud objektide poolt eralduvat peent soojust ehk teisisõnu tajuda infrapunakiirgust, mille pikad lained on inimesele nähtamatud. Kaevude madude võime soojust tajuda on nii suur, et nad suudavad tajuda roti poolt eraldatavat soojust märkimisväärse vahemaa tagant. Madudel on koonul väikestes aukudes soojusandurid, sellest ka nende nimi – pitheads. Igas väikeses ettepoole suunatud süvendis, mis asub silmade ja ninasõõrmete vahel, on pisike nõelatorketaoline auk. Nende aukude põhjas on silma võrkkesta struktuuriga sarnane membraan, mis sisaldab väikseimaid termoretseptoreid koguses 500–1500 ruutmillimeetri kohta. Termoretseptorid 7000 närvilõpmedühendatud peas ja koonul paikneva kolmiknärvi haruga. Kuna mõlema süvendi sensoorsed tsoonid kattuvad, suudab kaevumadu soojust stereoskoopiliselt tajuda. Stereoskoopiline soojustaju võimaldab maol infrapunalaineid tuvastades mitte ainult saaki leida, vaid ka hinnata kaugust selleni. Fantastiline termiline tundlikkus on ühendatud pitmadudes koos kiire vastus, mis võimaldab madudel koheselt reageerida soojussignaalile vähem kui 35 millisekundi jooksul. Pole üllatav, et sellise reaktsiooniga maod on väga ohtlikud.

Infrapunakiirguse tuvastamise võime annab rästikutele märkimisväärseid võimeid. Nad võivad öösel jahti pidada ja oma maa-alustes urgudes varitseda oma peamist saaki, närilisi. Kuigi neil madudel on kõrgelt arenenud haistmismeel, mida nad kasutavad ka saagi leidmiseks, juhivad nende surmavat lööki kuumustundlikud süvendid ja suu sees asuvad täiendavad termoretseptorid.

Kuigi teiste maorühmade infrapunatunnet mõistetakse vähem hästi, on boa-konstriktorite ja püütonitel teadaolevalt ka kuumatundlikud elundid. Süvendite asemel on nendel madudel huulte ümber rohkem kui 13 paari termoretseptoreid.

Ookeani sügavuses on pimedus. Päikesevalgus sinna ei ulatu ja seal väreleb vaid mere süvamereasukate kiirgav valgus. Nagu tulekärbsed maal, on need olendid varustatud valgust genereerivate elunditega.

Hiiglasliku suuga must malakost (Malacosteus niger) elab täielikus pimeduses 915–1830 m sügavusel ja on kiskja. Kuidas saab ta täielikus pimeduses jahti pidada?

Malacost on võimeline nägema seda, mida nimetatakse kaugeks punaseks tuleks. Nn nähtava spektri punases osas asuvad valguslained on pikima lainepikkusega, umbes 0,73-0,8 mikromeetrit. Kuigi see valgus on inimsilmale nähtamatu, näevad mõned kalad, sealhulgas must malakost, seda.

Malacosti silmade külgedel on paar bioluminestseeruvat elundit, mis kiirgavad sinakasrohelist valgust. Enamik teisi bioluminestseeruvaid olendeid selles pimeduses kiirgavad samuti sinakat valgust ja nende silmad on tundlikud nähtava spektri siniste lainepikkuste suhtes.

Musta malakosti teine paar bioluminestseeruvaid elundeid asub tema silmade all ja toodab kauget punast valgust, mis on nähtamatu teistele ookeani sügavustes elavatele inimestele. Need elundid annavad mustale malakostile eelise tema rivaalide ees, kuna selle kiirgav valgus aitab tal näha saaki ja suhelda teiste oma liigi isenditega, ilma et ta oma kohalolekut ära annaks.

Aga kuidas näeb must malacost kaugelt punast valgust? Ütluse "Sa oled see, mida sa sööd" kohaselt saab ta selle võimaluse tegelikult, kui sööb pisikesi koerjalgseid, kes omakorda toituvad bakteritest, mis neelavad kaugelt punast valgust. 1998. aastal avastas Ühendkuningriigi teadlaste meeskond, sealhulgas dr Julian Partridge ja dr Ron Douglas, et musta malakosti silmade võrkkest sisaldab bakteriaalse klorofülli modifitseeritud versiooni, fotopigmenti, mis suudab tuvastada kaugpunaseid kiiri. valgus.

Tänu kaugpunasele valgusele näevad mõned kalad vees, mis näib meile must. Näiteks Amazonase häguses vetes asuv verejanuline piraaja tajub vett tumepunasena, mille värv on läbipaistvam kui must. Vesi näib punast värvi punaste taimeosakeste tõttu, mis neelavad nähtavat valgust. Läbi pääsevad ainult kaugel punased valguskiired mudane vesi ja piraaja näeb neid. Infrapunakiired võimaldavad tal saaki näha isegi siis, kui ta jahtib täielikus pimeduses.Nagu piraaja, on ka ristikarpkala looduslikes elupaikades sageli hägune magevesi, mis on taimestikuga ülerahvastatud. Ja nad kohanduvad sellega, nähes kaugele punast valgust. Tõepoolest, nende nägemisulatus (tase) ületab piraaja oma, kuna nad näevad mitte ainult kaugpunases valguses, vaid ka tõelises infrapunavalguses. Nii et teie lemmik on omatehtud kuldkala näeb palju rohkem, kui arvate, sealhulgas "nähtamatud" infrapunakiired, mida kiirgavad tavalised kodumajapidamises kasutatavad elektroonikaseadmed, nagu teleri kaugjuhtimispult ja valvesignalisatsiooni kiired.

5. Maod löövad saaki pimesi

On teada, et paljud maoliigid suudavad isegi siis, kui neil puudub nägemine, oma ohvreid tabada hämmastava täpsusega.

Nende soojusandurite algeline olemus muudab raskeks väita, et ainuüksi saakloomade soojuskiirguse tajumise võime võib seletada neid hämmastavaid võimeid. Müncheni tehnikaülikooli teadlaste uuring näitab, et tõenäoliselt on asi selles, et madudel on ainulaadne visuaalse teabe töötlemise "tehnoloogia", vahendab Newscientist.

Paljudel madudel on tundlikud detektorid infrapunakiired, mis aitab neil ruumis navigeerida. Laboratoorsetes tingimustes kaeti madude silmad kleeplindiga ja selgus, et nad suutsid roti tappa mürgihammaste hetkelise löögiga ohvri kaela või kõrva taha. Sellist täpsust ei saa seletada ainult mao võimega näha kuumapunkti. Ilmselgelt seisneb kogu asi madude võimes infrapunapilti kuidagi töödelda ja seda häiretest "puhastada".

Teadlased on välja töötanud mudeli, mis võtab arvesse ja filtreerib nii liikuvast saagist lähtuvat termilist "müra" kui ka detektori membraani enda toimimisega seotud vigu. Mudelis põhjustab iga kahe tuhande termilise retseptori signaal oma neuroni ergastamist, kuid selle ergastuse intensiivsus sõltub kõigi teiste sisendist. närvirakud. Integreerides mudelitesse interakteeruvate retseptorite signaalid, suutsid teadlased saada väga selgeid termopilte isegi kõrge kõrvalise müra korral. Kuid isegi suhteliselt väikesed membraanidetektorite tööga seotud vead võivad pildi täielikult hävitada. Selliste vigade minimeerimiseks ei tohiks membraani paksus ületada 15 mikromeetrit. Ja selgus, et kaevumadude membraanid on täpselt sellise paksusega, edastab cnews.ru.

Nii suutsid teadlased tõestada madude hämmastavat võimet töödelda isegi pilte, mis on täiuslikkusest väga kaugel. Nüüd on vaja mudelit tõeliste madude uuringutega kinnitada.

Järeldus

On teada, et paljud maoliigid (eelkõige madude rühmast) suudavad isegi ilma nägemiseta oma ohvreid tabada üleloomuliku "täpsusega". Nende soojusandurite algeline olemus muudab raskeks väita, et ainuüksi saakloomade soojuskiirguse tajumise võime võib seletada neid hämmastavaid võimeid. Müncheni tehnikaülikooli teadlaste uuring näitab, et võib-olla on see kõik madude visuaalse teabe töötlemise ainulaadse "tehnoloogia" olemasolu, vahendab Newscientist.

On teada, et paljudel madudel on tundlikud infrapunadetektorid, mis aitavad neil kosmoses navigeerida ja saaki tuvastada. Laboratoorsetes tingimustes võeti maod ajutiselt nägemise ära, kattes silmad plaastriga ja selgus, et nad suutsid tabada rotti mürgihammaste löögiga, mis oli suunatud ohvri kaela, kõrvade taha – kus rott ei suutnud oma teravate lõikehammastega tagasi lüüa. Sellist täpsust ei saa seletada ainult mao võimega näha ebamäärast kuumusepunkti.

Pea esikülje külgedel on kaevumadudel süvendid (mis annavad rühmale nime), milles paiknevad kuumustundlikud membraanid. Kuidas termomembraan "fookustab"? Eeldati, et see orel töötab camera obscura põhimõttel. Aukude läbimõõt on aga selle põhimõtte elluviimiseks liiga suur ja selle tulemusel saadakse vaid väga udune pilt, mis ei ole võimeline tagama unikaalset ussiviske täpsust. Ilmselgelt seisneb kogu asi madude võimes infrapunapilti kuidagi töödelda ja seda häiretest "puhastada".

Teadlased on välja töötanud mudeli, mis võtab arvesse ja filtreerib nii liikuvast saagist lähtuvat termilist "müra" kui ka detektori membraani enda toimimisega seotud vigu. Mudelis põhjustab iga 2000 termilise retseptori signaal oma neuroni ergastamist, kuid selle ergastuse intensiivsus sõltub kõigi teiste närvirakkude sisendist. Integreerides mudelitesse interakteeruvate retseptorite signaalid, suutsid teadlased saada väga selgeid termopilte isegi kõrge kõrvalise müra korral. Kuid isegi suhteliselt väikesed membraanidetektorite tööga seotud vead võivad pildi täielikult hävitada. Selliste vigade minimeerimiseks ei tohiks membraani paksus ületada 15 mikromeetrit. Ja selgus, et kaevumadude membraanid on täpselt sellise paksusega.

Nii suutsid teadlased tõestada madude hämmastavat võimet töödelda isegi pilte, mis on täiuslikkusest väga kaugel. Jääb vaid mudelit kinnitada tõeliste, mitte "virtuaalsete" madude uuringutega.

Bibliograafia

1. Anfimova M.I. Maod looduses. – M, 2005. – 355 lk.

2. Vassiljev K.Yu. Roomajate nägemine. – M, 2007. – 190 lk.

3. Jatskov P.P. Madu tõug. – Peterburi, 2006. - 166 lk.