Как видят животные. Все о зрении животных

Мы ограниченны нашими собственными представлениями. Восприятие реальности происходит за счет функции различных органов, и лишь не многие понимают, что это довольно-таки ограниченное видение. Может быть мы видим очень тусклую версию истинной реальности, из-за того что органы чувств несовершенны. На самом деле мы не можем видеть мир, глазами других форм жизни. Но благодаря науке мы можем приблизиться к этому. Изучая, можно выявить, как построены глаза других животных и как они функционируют. Например, сравнивая с нашим зрением, выявляя число колбочек и палочек или формы их глаз или зрачков. И это, хоть как то приблизит к тому миру, не опознанному нами.

Как видят птицы

Птицы имеют четыре типа колбочек, или так называемых светочувствительных рецепторов, тогда как у человека только три. А область зрения достигает до 360%, если сравнить с человеком, то его равняется 168%. Это позволяет птицам визуализировать мир с совершенно другой точки зрения и гораздо насыщенней, чем восприятие человеческого зрения. Так же большинство птиц может видеть в ультрафиолетовом спектре. Необходимость в таком зрении возникает, когда они добывают себе пищу. Ягоды и другие плоды имеют восковое покрытие, которое отражает ультрафиолетовый цвет, делая их выделяющимися на фоне зеленой листвы. Некоторые насекомые также отражают ультрафиолетовый свет, давая птицам неоспоримое преимущество.

Слева - так видит наш мир птица, справа - человек.

Как видят насекомые

Насекомые имеют сложное строение глаза, состоящего из тысяч линз, образующих поверхность схожую с футбольным мячом; в котором каждая линза - это один «пиксель». Как и мы, насекомые имеют три светочувствительных рецепторов. Восприятие цвета у всех насекомых разное. Например, некоторые из них, бабочки и пчелы, могут видеть в ультрафиолетовом спектре, где длина световой волны варьируется между 700 hm и 1 мм. Способность видеть ультрафиолетовый цвет позволяет пчелам видеть узор на лепестках, который направляет их к пыльце. Красный - это единственная окраска, которая не воспринимается пчелами как цвет. Поэтому в природе редко встречаются цветы чисто красного цвета. Еще один удивительный факт - пчела не может закрывать глаза, и поэтому спит с открытыми глазами.

Слева - так видит наш мир пчела, справа - человек. А вы знали? У богомолов и стрекоз самое большое количество линз и эта цифра доходит до 30 000.

Как видят собаки

Полагаясь на устаревшие данные многие, до сих пор полагают, что собаки видят мир в черно-белых красках, однако это ошибочное мнение. Совсем недавно ученые обнаружили, что у собак цветное зрение, как и у человека, но оно отличается. Колбочек содержащихся в сетчатке глаза меньше, в сравнение с человеческим глазом. Именно они отвечают за цветовосприятие. Особенностью зрения является отсутствия колбочек распознающих красный цвет, поэтому они не могут различать оттенки между желто-зелеными и оранжево-красными цветами. Это схоже с дальтонизмом у людей. За счет большего количества палочек, собаки способны видеть в темноте в пять раз лучше, чем мы. Еще одной особенностью зрения является возможность определения дистанции, что очень помогает им в охоте. Но в близком расстоянии они видят расплывчато, им необходима дистанция 40 см для того, чтобы увидеть объект.

Сравнение, как видят собака и человек.

Как видят кошки

Кошки не могут сфокусироваться на мелких деталях, поэтому видят мир чуть размытым. Им намного проще воспринимать объект в движении. А вот мнения по поводу того, что кошки способны видеть в абсолютной темноте не нашел подтверждения исследованиями ученых, хотя в темноте они видят гораздо лучше, чем днем. Наличие у кошек третьего века помогает им пробираться сквозь кусты и траву во время охоты, оно смачивает поверхность и защищает от пыли и повреждений. Близко его можно рассмотреть, когда кошка полу дремлет и пленка выглядывает сквозь полузакрытые глаза. Еще одной особенностью кошачьего зрения является особенность различать цвета. Например, главные цвета - это голубой, зеленый, серый, а белый и желтый могут и путать.

Как видят змеи

Остротой зрения, как другие животные змеи не блещут, так как их глаза покрыты тонкой пленкой, из-за которой видимость получается мутной. Когда змея сбрасывает кожу, вместе с ней сходит пленка, что делает зрение змей в этот период особенно отчетливым и острым. Форма зрачка змеи может меняться в зависимости от образа охоты. Например, у ночных змей он вертикальный, а у дневных круглой формы. Самыми необычными глазами обладают плетевидные змеи. Их глаза напоминают чем-то замочную скважину. Из-за такого необычного строения глаз змея умело пользуется своим бинокулярным зрением - то есть каждый глаз формирует цельную картинку мира. Глаза змеи могут воспринимать инфракрасное излучение. Правда, они «видят» тепловое излучение не глазами, а специальными чувствительными к теплу органами.

Как видят ракообразные

Креветки и крабы, у которых тоже сложные глаза, имеют не до конца изученную особенность - они видят очень мелкие детали. Т.е. их зрение довольно грубое, и им тяжело что-либо рассмотреть на расстоянии больше 20 см. Однако они очень хорошо распознают движение.

Неизвестно, зачем раку-богомолу нужно превосходящее остальных ракообразных зрение, однако так оно развилось в процессе эволюции. Считается, что у раков-богомолов наиболее сложное цветовое восприятие - у них есть 12 типов зрительных рецепторов (у людей только 3). Эти зрительные рецепторы располагаются на 6 рядах разнообразных рецепторов-омматидий. Они позволяют раку воспринимать циркулярно-поляризованный свет, а также гиперспектральный цвет.

Как видят обезьяны

Цветовое зрение человекообразных обезьян трихроматическое. У дурукулей, ведущих ночую жизнь, монохроматическое - с таким лучше ориентироваться в темноте. Зрение обезьян определяется образом жизни, питанием. Обезьяны по цвету различают съедобное и несъедобное, узнают степень зрелости плодов и ягод, избегают ядовитых растений.

Как видят лошади и зебры

Лошади крупные животные, поэтому им необходимы широкие возможности органов зрения. У них превосходное периферическое зрение, которое позволяет им видеть почти все, что находиться вокруг. Вот почему их глаза направлены в стороны, а не прямо как у людей. Но это так же означает, что перед носом у них слепое пятно. И они всегда видят все из двух частей. Зебры и лошади видят ночью лучше, чем человек, но видят они в основном в серых оттенках.

Как видят рыбы

Каждый вид рыб видит по-разному. Вот, например акулы. Кажется, что глаз акулы очень похож на человеческий, но действует он совершенно по-другому. Акулы не различают цвета. У акулы есть дополнительный отражающий слой за сетчаткой глаза, благодаря чему она обладает невероятной остротой зрения. Акула видит в 10 раз лучше человека в чистой воде.

Говоря в целом о рыбах. В основном рыбы не способны видеть дальше 12 метров. Различать объекты они начинают на расстоянии двух метров от них. У рыб о отсутствуют веки, но тем не менее, они защищены специальной пленкой. Еще одна из особенностей зрения - способность видеть за пределами воды. Поэтому рыболовам не рекомендуется надевать яркой одежды, которая может вспугнуть.

Четырехглазка

Эти рыбы обитают в Мексике и Центральной Америке. Они совсем небольшие, до 32 см в длину, питаются насекомыми, поэтому большую часть времени проводят возле самой поверхности воды. Несмотря на свое имя, у этих рыбой только 2 глаза. Однако эти глаза разделены прожилкой, и каждая половина имеет свой зрачок. Эта странная адаптация позволяет четырехглазке хорошо видеть как над, так и под водой.

Стебельчатоглазые мухи

Эти маленькие, но необычные создания обитают в джунглях юго-восточной Азии и Африки. Имя свое они получили из-за длинных выступов с обеих сторон головы с глазами и антеннами на конце. У самцов такие стебельки длиннее. По наблюдениям самки предпочитают самцов с более длинными стебельками.

Долгопят

Это маленький ночной примат, обитающий в тропических лесах юго-восточной Азии. Это единственный хищный примат в мире, питается он ящерицами, насекомыми и даже птицами. Но самой его интересной чертой являются огромные глаза, непропорционально большие по отношения ко всему телу. Если эти пропорции применить к человеку, то его глаза должны быть размером с грейпфрут. У долгопята очень острое зрение. Даже предполагалось, что они могут видеть ультрафиолетовый свет. С другой стороны, долгопяты плохо различают цвета, как и многие другие ночные хищники.

Хамелеон

Хамелеоны известны своей способностью к изменению цвета, которая помогает им общаться и выражать свои намерения или настроение (только несколько видов хамелеонов используют изменение цвета как камуфляж). У этих ящериц также очень необычные глаза. Веки полностью соединены, есть только маленькая щелочка для зрачка. Каждый глаз двигается независимо от другого, что позволяет хамелеону следить за добычей и возможной угрозой одновременно.

Стрекоза

Глаза стрекозы такие большие, что покрывают почти всю голову, делая ее похожей на шлем и давая поле зрения на 360 градусов. Эти глаза состоят из 30 000 частей, каждая из которых содержит линзу и несколько светочувствительных клеток. Зрение у стрекоз превосходное. Они могут определять цвета и поляризованный свет, а также стрекозы особенно чувствительны к движениям.

Листохвостый геккон

Листохвостый геккон обладает очень необычными глазами. У него вертикальные зрачки, в которых есть несколько «отверстий». Эти отверстия расширяются ночью, позволяя этим ящерицам лучше видеть. Глаза геккона содержат намного больше светочувствительных клеток, чем глаза человека, давая возможность животному обнаруживать предметы и даже различать цвета ночью. В то время как коты и акулы видят в 6 и 10 раз лучше человека, гекконы - в 350 раз лучше.

Колоссальный кальмар

Это самое большое беспозвоночное, известное науке. У этого кальмара также самые большие глаза в царстве животных. Каждый глаз может быть до 30 см в ширину. Такие большие глаза позволяют кальмару видеть в полумраке, что очень полезно для животного, которое тратит почти все свое время, охотясь на глубине 2000 м под водой.

Опистопрокт

Опистопрокт – глубоководная рыба с одной из самых странных структур глаз. Характерным признаком опистопрокта являются глаза цилиндрической формы, направленные вверх.

Рак-богомол

Эти раки известны своей агрессивностью и своеобразным оружием (у них очень острый и мощный коготь, который может запросто разрезать человеческий палец надвое и выбить стекло в аквариуме). Раки-богомолы располагают самым сложным глазом в животном мире. Они различают 12 основных цветов - в четыре раза больше, чем люди, а также различные виды световой поляризации, то есть направление колебаний световой волны. Светочувствительные клетки глаза вращаются относительно плоскости поляризации света, воспринимая практически весь видимый спектр - от ультрафиолетовой границы до инфракрасной. Сейчас мы можем только догадываться, как же выглядит мир для этого ракообразного.

Паук-огр

У пауков, как известно, много глаз. У паука-огра их 6, но выглядит, будто 2, так как средняя пара глаз очень сильно увеличена. Все это служит для улучшения ночного видения. У пауков-огров отличное ночное зрение не только из-за размера глаз, но и большого количества светочувствительных линз, покрывающих их. Эта мембрана такая чувствительная, что разрушается каждое утро и вырастает ночью.

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

Но это именно так.

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

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

Что такое зрение?

Зрение - процесс обработки изображения объектов окружающего мира.

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

Зрительный процесс включает:

проникновение светового потока через преломляющие среды глаза
фокусировка света на сетчатке
трансформация световой энергии в нервный импульс
передача нервного импульса от сетчатки в головной мозг
обработка информации с формированием увиденного образа

Зрительные функции:

светоощущение
восприятие движущих объектов
поля зрения
острота зрения
цветовое восприятие

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

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

к темноте - при понижении уровня освещенности
и к свету - при повышении уровня освещенности

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

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

Итак, какие бывают формы зрачков:

Как животные воспринимают движущие объекты?

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

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

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

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

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

Какие у животных поля зрения?

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

бинокулярное зрение - восприятие окружающих предметов двумя глазами
монокулярное зрение - восприятие окружающих предметов одним глазом

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

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

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

Острота зрения

способность глаза воспринимать две точки, расположенные на минимальном расстоянии друг от друга, как отдельные
минимальное расстояние, при котором две точки будут видны раздельно, зависит от анатомо-физиологических свойств сетчатки

От чего зависит острота зрения?

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

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

поведенческого теста
электроретинографии

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

Почему собака не обладает остротой зрения человека?

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

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

Цветовое зрение

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

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

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

Как воспринимают цвет животные?

Вид животного	Короткая длина волны, нм	Средняя длина волны,нм	Источник
Собака	454	561	Loop et al. (1987) Guenther &Zrenner (1993)
Кошка	429-435	555	Neitz et al. (1989); Jacobs et al. (1993)
Лошадь	428	539	Carroll et al. (2001); Timney&Macuda (2001)
Свинья	439	556	Neitz&Jacobs (1989) Корова 451 555 Jacobsetal. (1998)

Цветовое зрение собак:

Цветовое зрение кошек:

Цветовое зрение лошади:

Невероятные факты

Веками, люди не имели никакого представления о том, что и как видят животные. Последние научные исследования открыли удивительный мир разнообразия зрения у братьев наших меньших. Многие животные видят мир в нечетких оттенках серого или в размытых и бледных цветах, другие же могут видеть в полной темноте и даже видеть те цвета, которые находятся за пределами видимого человеком спектра.

Вот удивительные факты о том, как видят животные.

Лошади

У лошадей и похожих животных, таких как зебры, глаза расположены по бокам, что наделяет их выдающимся периферийным зрением . Это служит им заблаговременным предупреждением о хищнике, и позволяет им сбежать, если это необходимо. Однако это преимущество имеет и свои изъяны. Так, например, эти животные практически не могут увидеть то, что находится прямо перед ними. Другим недостатком является отсутствие бинокулярного зрения. Из-за этого лошадь всегда видит два изображения и не может объединить их вместе , как человек. И хотя у лошадей лучше развито ночное зрение, чем у людей, их цветное зрение находится на достаточно низком уровне. Они видят оттенки синего и зеленого, но большую часть они видят в оттенках серого.

Обезьяны

Обезьяны Старого Света и приматы в основном видят также как и люди – они трихроматы и могут видеть красный, зеленый и синий цвет. Но многие обезьяны Нового Света не видят все эти цвета.

Не существует какого-то шаблона среди разных видов. На самом деле, в одном семействе обезьян может быть до 6 разных типов дальтонизма и так же как у людей, дальтонизм чаще встречается среди самцов, а не самок.

Птицы

Многие птицы видят по-разному. Так, например, голуби могут практически видеть миллионы разных оттенков , и они одни из лучших способны определять цвета среди всех животных на Земле. У них гораздо больше колбочек в сетчатке глаза, чем у людей, и потому они способны видеть, по крайней мере, пять зон спектра.

Вообще дневные птицы видят гораздо больший диапазон цветов, чем люди, включая ультрафиолетовый свет . Считается, что в зрении птиц цвета гораздо ярче, чем у людей. У охотящихся птиц, таких как орел, пустельга и стервятник, великолепное бинокулярное зрение, что позволяет им легко различать добычу на расстоянии тысяч метров.

Собаки и кошки

У собак и кошек не очень сильное зрение. Для сенсорного обнаружения они в первую очередь полагаются на обоняние и звуки. И у собак и у кошек цветовая слепота , но у кошек особенно слабое зрение. Так, например, собаки могут иногда отличить желтый цвет от синего. Большинство кошек слабо различают цвета и лучше всего узко фокусируются на объекте. Однако, у них более развитое ночное зрение , чем у людей. И у кошек и у собак хорошо развито восприятие перспективы и глубины, и их глаза более чувствительны к движению.

Змеи

Змеи используют свои обычные глаза днем, а ночью они меняются на другую пару "глаз". Эти термолокаторы могут улавливать инфракрасные тепловые сигналы от теплых объектов в своем окружении.

Днем их зрение в большей степени зависит от движения. На самом деле, они игнорируют или не замечают добычу, которая полностью обездвижена.

Насекомые

Из-за сегментированной структуры глаза многие насекомые видят объекты совершенно иначе, чем люди. Они известны своими фасеточными глазами , известными как омматидии или роговичные линзы, имеющие вид выпуклого шестигранника.

Вопреки распространенному мнению, насекомые не видят сотни копий одного изображения. Скорее каждая линза составляет небольшую часть общей картины, как мозаика или пазл.

У некоторых насекомых в глазном яблоке до 30 000 линз. Но наверно самым интересным в отношении зрения насекомым является стрекоза. Мозг стрекозы работает так быстро, что она воспринимает движения в замедленном темпе .

Насекомые воспринимают цвета, но видят не так четко, как другие животные.

Смотреть сразу в двух направлениях могут не только хамелеоны, но и морские коньки. Часто животные видят гораздо лучше, чем человек.

Даже те, кого считают ближайшими генетическими родственниками человека — обезьяны — видят втрое лучше его. И не только они, разумеется. Орел, например, тоже имеет втрое более зоркое зрение, чем человек.

Глубоководные рыбы, как известно, могут видеть в кромешной темноте, а все потому, что плотность размещения палочек в сетчатке у них достигает 25 млн./кв.мм, что в 100 раз больше, чем у человека.

Кошки тоже прекрасно видят во тьме, потому что их зрачок способен расширяться до 14 миллиметров. Да и собаки в темноте втрое лучше видят, чем мы.

У собак обзорность в среднем 240-250 градусов, что на 60-70 единиц превышает аналогичные возможности, присущие людям.

У голубя угол обзора составляет 340 градусов. У лошади с поднятой головой зрение тоже приближается к сферическому. Однако, стоит лошади опустить голову, как она лишается половины обзора. Рекордсменом в панорамном зрении является птица вальдшнеп, у которой зрение практически круговое!

У мухи скорость смены изображений составляет 300 кадров в секунду, т.е. аналогичную способность человека она превосходит в 5-6 раз.

Бабочки-белянки (colias) могут различать элементы изображения в 30 микрон, обгоняя человека более чем в три раза.

Гриф различает мелких грызунов с расстояния до 5 километров.

Сокол способен разглядеть цель величиной в 10 см с расстояния 1,5 км, причем и он даже большой скорости сохраняет четкость изображения объектов.

Таракан замечает движение на величину в 0,0002 мм. Так что, когда вы стоить в кухне и пытаетесь броситься на таракана, чтобы прибить его тапком, у вас нет практически никаких шансов.