Бинокулярное зрение у животных. Что такое стереоскопическое зрение

Зрение жизненно важно для большинства живых организмов. Оно помогает правильно ориентироваться и реагировать на окружающую обстановку. Именно глаза передают в мозг около 90 процентов информации. Но вот строение и размещение глаз у различных представителей живого мира отличается.

Какое зрение бывает

Выделяют следующие типы зрения:

• панорамное (монокулярное);
• стереоскопическое (бинокулярное).

При окружающий мир воспринимается, как правило, одним глазом. Такой характерен в основном для птиц и травоядных животных. Данная особенность позволяет вовремя заметить и отреагировать на надвигающуюся опасность.

Стереоскопическое зрение уступает панорамному меньшей обзорностью. Но оно имеет и ряд преимуществ, одним из которых является трехмерное изображение.

стереоскопического зрения

Стереоскопическое зрение - способность видеть окружающий мир двумя глазами. Другими словами, общая картина складывается из слияния картинок, поступающих в головной мозг от каждого глаза одновременно.

При помощи такого типа зрения можно правильно оценить не только расстояние до видимого объекта, но и его приблизительные размеры и форму.

Помимо этого, стереоскопическое зрение имеет еще одно значительное преимущество - способность видеть сквозь предметы. Так, если перед глазами поместить, например, авторучку в вертикальном положении и попеременно смотреть каждым глазом, то определенная область и в первом, и во втором случае будет закрыта. Но если смотреть двумя глазами одновременно, то ручка прекращает быть помехой. Но такая способность «смотреть сквозь предметы» утрачивает свою силу при условии, когда ширина такого предмета больше, чем расстояние между глазами.

Особенность данного типа зрения у различных представителей земного шара представлена ниже.

Особенности у насекомых

Их зрение имеет уникальную насекомых внешне напоминают мозаику (например, глаза осы). Причем количество этих мозаик (фасеток) у разных представителей данного представителя живого мира отличается и колеблется от 6 до 30 000. Каждая фасетка воспринимает лишь часть информации, но суммарно они предоставляют полную картину окружающего мира.

И цветовую гамму насекомые воспринимают не так, как люди. К примеру, красный цветок, который видит человек, глаза осы воспринимают как черный.

Птицы

Стереоскопическое зрение у птиц - это, скорее, исключение, чем правило. Дело в том, что у большинства птиц глаза расположены по бокам, что обеспечивает более широкий угол обзора.

Данный тип зрения присущ в основном хищным птицам. Это помогает им правильно рассчитать расстояние до движущейся добычи.

Но вот обзорность у птиц значительно меньше, чем, например, у людей. Если человек способен видеть на 150°, то птицы лишь от 10° (воробьи и снегири) до 60° (совы и козодои).

Но не стоит торопиться, утверждая, что пернатые представители живого мира обделены способностью полноценно видеть. Вовсе нет. Дело в том, что у них есть другие уникальные возможности.

Например, у сов глаза расположены ближе к клюву. При этом, как уже отмечалось, их угол обзора составляет лишь 60°. Поэтому совы способны видеть только то, что находится непосредственно перед ними, а не обстановку сбоку и сзади. У этих птиц есть еще одна отличительная особенность - их глаза неподвижны. Но при этом они наделены другой уникальной способностью. Благодаря строению своего способны вертеть головой на 270°.

Рыбы

Как известно, у абсолютного большинства видов рыб глаза расположены по обе стороны головы. Им свойственно монокулярное зрение. Исключением являются хищные рыбы, особенно молотоголовые акулы. В течение многих столетий людей интересовал вопрос о том, зачем этой рыбе такая форма головы. Возможную разгадку нашли американские ученые. Они выдвинули версию, что рыба-молот видит трехмерное изображение, т.е. она наделена стереоскопическим зрением.

Для подтверждения своей теории ученые провели эксперимент. Для этого на головах нескольких видов акул были размещены датчики, при помощи которых измерялась активность деятельности при воздействии яркого света. Затем испытуемых поместили в аквариум. В результате этого опыта и стало известно, что рыба-молот наделена стереоскопическим зрением. Причем точность определения расстояния до объекта тем точнее, чем больше расстояние между глазами этого вида акулы.

Помимо этого, стало известно, что глаза рыбы-молота вращаются, что позволяет ей в полном объеме видеть окружающую обстановку. Это дает ей значительное преимущество перед другими хищниками.

Животные

Животные в зависимости от вида и места обитания наделены как монокулярным, так и стереоскопическим зрением. Например, травоядные, которые живут на открытых пространствах, для сохранности своей жизни и быстрого реагирования на надвигающуюся опасность должны видеть как можно большее пространство вокруг себя. Поэтому они наделены монокулярным зрением.

Стереоскопическое зрение у животных характерно для хищников и обитателей лесов и джунглей. Первым оно помогает правильно рассчитать расстояние до своей жертвы. Вторым такое зрение позволяет лучше фокусировать взгляд среди множества препятствий.

Так, например, волкам такой тип зрения помогает при длительном преследовании добычи. Кошкам - при молниеносной атаке. Кстати, именно у кошек благодаря параллельно расположенным зрительным осям угол обзора достигает 120°. А вот у некоторых пород собак развито и монокулярное, и стереоскопическое зрение. Их глаза расположены по бокам. Поэтому, чтобы рассмотреть предмет на большом расстоянии, они используют фронтальное стереоскопическое зрение. А для обзора близкорасположенных объектов собаки вынуждены поворачивать голову.

Обитателям верхушек деревьев (приматы, белки и др.) стереоскопическое зрение помогает в поисках еды и при расчете траектории прыжка.

Люди

Стереоскопическое зрение у человека развито не с самого появления на свет. При рождении младенцы не могут фокусировать взгляд на определенном предмете. у них начинает формироваться лишь на 2 месяце жизни. Однако в полном объеме дети начинают правильно ориентироваться в пространстве лишь тогда, когда начинают ползать и ходить.

Несмотря на кажущуюся идентичность, глаза человека отличаются. Один из них ведущий, другой - ведомый. Для распознания достаточно провести эксперимент. Расположить лист с небольшим отверстием на расстоянии около 30 см и посмотреть сквозь него на отдаленный предмет. Затем попеременно проделать то же самое, прикрывая то левый, то правый глаз. Положение головы при этом должно оставаться постоянным. Тот глаз, для которого изображение не поменяет положение, и будет ведущим. Такое определение важно для фотографов, видеооператоров, охотников и некоторых других профессий.

Роль бинокулярного зрения для человека

Данный тип зрения возник у человека, как и у некоторых других представителей живого мира, в результате эволюции.

Конечно же, современным людям не нужно охотиться на добычу. Но при этом стереоскопическое зрение играет значительную роль в их жизни. Особенно важно оно для спортсменов. Так, без точного расчета расстояния биатлонисты не попадут в цель, а гимнасты не смогут выступать на бревне.

Данный тип зрения очень важен для профессий, требующих моментальной реакции (водители, охотники, летчики).

И в обыденной жизни без стереоскопического зрения не обойтись. Например, достаточно сложно, видя одним глазом, просунуть нитку в ушко иголки. Частичная потеря зрения очень опасна для человека. Видя лишь одним глазом он не сможет правильно ориентироваться в пространстве. И многогранный мир превратится в плоское изображение.

Очевидно, что стереоскопическое зрение - результат эволюции. И наделены им только избранные.

Как видят наши четвероногие друзья?

До сих пор, мы, владельцы наших четвероногих питомцев, практически ничего не знаем об их зрении. Различают ли наши кошки и собаки цвета? Каким они видят мир вокруг себя? Действительно ли собаки близоруки, а кошки, наоборот, дальнозорки? Правда ли что животные видят вдаль хуже человека? На все эти интересные и занимательные вопросы отвечают Руководитель центра ветеринарной офтальмологии доцент Шилкин Алексей Германович и его коллеги.

Сразу хочу сказать, что человек и животные совершенно по-разному видят окружающий мир и имеют различное строение глаза. Человек более 90% информации об окружающем мире получает посредством зрения. Оно является не только самым важным, но и доминирующим среди остальных органов чувств. Наше зрение имеет прекрасную остроту вдали и вблизи, широчайшую цветовую гамму и это происходит благодаря тому, что в глазу человека имеется функциональный центр сетчатки – жёлтое пятно. Глаз человека посредством преломляющей системы: роговицы, зрачка и хрусталика направляет весь поток света в глаз к желтому пятну.

Зрительная система человека.

Оптическая система человека фокусирует зрительный образ в макулу – центральную часть глаза, где расположено наиболее большое количество света воспринимающих рецепторов колбочек. Это формирует макулярное – центральное зрение человека.

Здесь расположены фоторецепторы – колбочки, с наиболее высокой зрительной активностью. Чем плотнее их концентрация, тем выше острота зрения. Причём каждая колбочка через волокна зрительного нерва имеет своё представительство в центральной нервной системе. Это похоже на матрицу высокого разрешения.

В нашем зрительном нерве проходит просто огромное количество нервных волокон – более 1млн 200тыс. Вся информация от глаза проходит в зрительную область коры головного мозга, где находятся необычайно развитые высшие корковые центры. Кстати, старинная русская пословица о том, что мы видим не глазами, а затылком в свете современных знаний не лишена смысла.

Глазное дно человека

1. Диск зрительного нерва состоящий из 1 млн. 120 тыс. нервных волокон, обеспечивает высокое зрительное разрешение.
2. Макула(maculae), – функциональный центр сетчатки человека, за счет большого количества нервных волокон, обеспечивает высокую остроту зрения и полное восприятие цветов.
3. Сосуды сетчатки – артерии и вены.
4. Периферия сетчатки представлена палочками не плотно прилегающими друг к другу. За счет этого зрение в темноте у человека слабое.

Жёлтое пятно присуще только человеку и ряду высших приматов. У других животных его нет. Несколько лет назад американские учёные сравнивали зрение человека и обезьяны. Исследования показали, что обезьяны видят лучше. Потом аналогичные опыты проводились уже между собакой и волком. Волки, как оказалось, лучше видят, чем наши домашние питомцы. Вероятно, это некоторая расплата за все блага цивилизации.

Как же устроен глаз животных?

Наши четвероногие любимцы воспринимают всё несколько по-другому. Для собак и кошек зрение не является определяющим в восприятии окружающего мира. Они имеют другие хорошо развитые органы чувств: слух, обоняние, осязание и хорошо используют их. Зрительная система животных имеет некоторые интересные особенности. Собаки и кошки одинаково хорошо видят как на свету, так и в темноте. Следует сказать, что размеры глаза животных практически не корелируют с размером тела. Размер глаза зависит от того – дневное это животное или ночное. У ночных животных глаз больше по размеру и выпуклый, в отличие от дневных.

Размер глаз животного не зависит от размера тела. У всех ночных птиц огромные выпуклые глаза, помогающие им прекрасно ориентироваться в темноте.

Так, например, глаз у слона всего в 2,5 раза больше, чем у кошки. Животные не имеют жёлтого пятна – функционального центра зрения. Что же это им даёт? Если человек видит преимущественно жёлтым пятном и имеет центральный тип зрения, то собаки и кошки видят одинаково всей сетчаткой и имеют панорамный тип зрения.

Зрительная система глаза животных.

Оптическая система животных равномерно направляет зрительный образ по всей поверхности сетчатки, тем самым создавая панорамное зрение. Таким образом вся сетчатка животных видит одинаково.

Сетчатка собак и кошек разделена на 2 части. Верхняя «тапетальная» часть блестит, как перламутр и предназначена для зрения в темноте. Её цвет варьирует от зелёного до оранжевого и напрямую зависит от цвета радужки. Когда в темноте мы видим блестящие зелёные глаза кошки, мы как раз и наблюдаем зелёный рефлекс глазного дна. А глаза волков светящиеся ночью зловещим красным цветом не что иное, как окрашенная тапетальная часть сетчатки

Глазное дно собаки.

1. Диск зрительного нерва состоит из 170 тыс. нервных волокон. За счет этого животные имеют более низкое разрешение зрительных образов.
2. Нижняя часть сетчатки - пигментирована. Пигмент защищает сетчатку от ожога ультрафиолетовым излучением (спектром) дневного света.
3. Сосуды сетчатки.
4. У животных имеется светоотражающая блестящая мембрана (tapetum lucidum). За счет ее наличия животные (особенно, ведущие ночной образ жизни) значительно лучше видят в темноте.

Нижняя часть сетчатки пигментированная. Она коричневого цвета и приспособлена для зрения на свету. Пигмент защищает сетчатку от повреждения ультрафиолетовой частью солнечного спектра. Большой выпуклый глаз и разделение сетчатки на две половинки создаёт все условия для жизни при широком диапазоне освещённости. А панорамный тип зрения помогает животным лучше охотиться и опережать добычу.

Какова острота зрения животных?

Выигрывая в панорамном зрении и способности адаптации в широком диапазоне спектра, животные уступают человеку в остроте зрения. По данным литературы, собаки видят 30%, а кошки 10% от остроты зрения человека. Если бы собаки умели читать, на приёме у врача они прочли бы третью строчку сверху (по таблице которую все вы видели), а кошки только первую. Человек с нормальным 100% зрением читает десятую строчку. Это происходит за счёт отсутствия у собак и кошек жёлтого пятна. Кроме того, световоспринимающие фоторецепторы расположены на большом расстоянии друг от друга, а число нервных волокон в зрительном нерве животных составляет 160-170 тыс., что в шесть раз меньше, чем у человека. Зрительный образ, видимый животными, воспринимается ими менее чётко и с низкими детальными разрешениями.

Действительно ли собаки близоруки, а кошки дальнозорки?

Это широко распространённое заблуждение, даже среди ветеринаров. Мы провели специальные исследования у 40 животных по измерению близорукости и дальнозоркости. Для этого собак и кошек усаживали за прибор авторефрактометр (как на приёме у человеческого окулиста) и им автоматически измерялась рефракция глаза. Нами было выявлено, что собаки и кошки близорукостью и дальнозоркостью в отличие от человека не страдают.

Почему собаки и кошки играют с подвижными предметами?

Мы, люди лучше видим неподвижные предметы и обязаны этому колбочкам. Собаки и кошки имеют преимущественно палочковый тип зрения, а палочки лучше воспринимают движущиеся предметы, чем неподвижные. Так, если животные видят движущийся предмет с расстояния 900 метров, то этот же предмет в неподвижном состоянии они видят только с расстояния 600 метров и ближе. Как только бантик на верёвочке или мячик начинают двигаться - охота началась!

Различают ли наши питомцы цвета?

Человек прекрасно различает цвета за счёт колбочек, которые имеют наибольшую плотность в зоне жёлтого пятна. До недавнего времени считалось, что если у животных нет жёлтого пятна, значит, они видят мир чёрно-белым. Дискуссии о возможности животных различать цвета велись более века. Ставились всевозможные опыты опровергающие друг друга. Исследователи светили в глаза фонариками разного цвета и пытались по степени сужения зрачка понять, на какой из цветов происходит большая реакция.

Конец этим спорам был положен в конце 80-х годов американскими исследователями. Результаты их экспериментов показали, что собаки различают цвета, но в отличие от человека их цветовая палитра значительно беднее.

В глазу животных содержится значительно меньше колбочек, чем у людей. Цветовая палитра человека формируется из колбочек трёх типов: 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. У собак колбочки, отвечающие за красный цвет, отсутствуют. Таким образом, собаки в основном воспринимают хорошо сине-фиолетовый и жёлто-зелёный диапазон цветов. Зато животные видят до 40 оттенков серого цвета, что даёт им неоспоримые преимущества при охоте.

Как животные ориентируются в темноте?

Собаки в 4 раза, а кошки в 6 раз лучше видят в темноте, чем человек. Это обусловлено двумя причинами.

Животные имеют большее количество палочек, по сравнению с человеком. Они расположены по оптической оси глаза, и имеют высокую светочувствительность и лучше, чем палочки человека приспособлены для зрения в темноте.

Кроме того, у животных в отличие от человека имеется высокоактивная светоотражающая мембрана tapetum lucidum. Она многократно улучшает зрительные способности животных вдаль в темноте. Её роль можно сравнить с серебряным напылением зеркала или отражениями фары машины. Светоотражающая мембрана у собак представлена кристаллами гуанина, расположенных в верхней части за сетчаткой.

Светоотражающая мембрана собаки (tapetum lucidum).

Светоотражающая мембрана работает следующим образом. В темноте у собак каждый квант света проходя через прозрачную сетчатку доходит до светоотражающей мембраны и отражаясь от неё попадает опять на сетчатку. Таким образом, на сетчатку попадает значительно больший световой поток, а окружающие предметы при недостатке света становятся более различимыми.

Банда кошек со светящимися в темноте глазами. Глаза у кошек светятся зеленым цветом из за наличия светоотражающей мембраны. У волков она имеет красный цвет, и поэтому в темноте у волков глаза светятся «зловещим красным цветом».

У кошек светоотражающие кристаллы ещё и повышают контрастность изображения за счёт изменения длинны волны отражаемого цвета на оптимальную для фото рецепторов.

Ширина полей зрения человека и животных

Ещё одной важной характеристикой является ширина полей зрения. У человека оси глаз параллельны, поэтому лучше всего он видит прямо перед собой.

Таким видит изображение человек.

Глаза собаки расположены так, что их оптические оси расходятся примерно на 20 градусов.

Глаз человека имеет поле зрения в виде круга, а поле зрения собаки «растянуто» в стороны. За счёт расхождения осей глаз и «горизонтального растяжения» суммарное поле зрения собаки увеличивается до 240-250 градусов, что на 60-70 градусов больше, чем у человека.

У собаки поле зрения значительно шире чем у человека.

Но это средние цифры, ширина полей зрения различна у разных пород собак. Влияние оказывают строение черепа, расположение глаз, форма и размер носа. У широкомордых собак с коротким носом (пекинес, мопс, английский бульдог) глаза расходятся под сравнительно малым углом. Поэтому они имеют ограниченное боковое зрение. У узкомордых собак с вытянутым носом (борзые и другие охотничьи породы) оси глаз расходятся под большим углом. Это даёт собаке очень широкое поле зрения. Ясно, что такое качество очень важно для успешной охоты.

Поле зрения лошади значительно превосходит не только человеческое, но и собачье.

Таким образом, наши домашние животные видят мир совсем по-другому. Собаки и кошки значительно лучше нас видят в темноте, имеют более широкое поле зрения, лучше воспринимают движущиеся предметы. Всё это позволяет нашим питомцам прекрасно охотиться и уходить от преследования, видеть не только перед собой, но и по бокам. При этом они проигрывают нам в остроте зрения, способности тонко различать цвета. Но это животным и не нужно, они книжек не читают, пока… Что будет дальше – посмотрим.

Большинство животных обладает глазами, расположенными по разные стороны головы. У человека и приматов глаза эволюционировали и «перешли» на переднюю часть головы. Долгое время считалось, что единственное преимущество такого преобразования – объёмное видение окружающего пространства. Но теперь американские учёные готовы добавить ещё один «движущий фактор» эволюции.

В том, что мы можем видеть окружающее пространство в трёхмерном изображении (пусть для этого придётся изрядно покрутить головой), есть определённое преимущество.

Но плюс не только в этом, считает Марк Чангизи (Mark Changizi) из политехнического института Ренсселеера (Rensselaer Polytechnic Institute — RPI), по сути обнаруживший другое поистине раскрывающее глаза преимущество бинокулярного зрения: «прямосмотрящие» животные также способны видеть сквозь предметы.

Тем, кто не верит, учёный предлагает провести простой эксперимент. Возьмите авторучку и держите её вертикально, посмотрите на панораму прямо за ней. Если вы сначала закроете один глаз, затем второй, то увидите, что ручка в любом случае закрывает какую-то область пространства. Но если посмотреть обоими глазами, то всё, что ранее было «спрятано», теперь вполне обозримо. Так просто! Не правда ли?

Зрение животных столетиями подстраивалось под нужды вида. Так, кошки почти не различают цвета, для их образа жизни куда важнее «ночное зрение», именно поэтому их зрачок способен расширяться до 14 миллиметров (у человека только до 8). Пчёлы не замечают красный цвет и не опыляют красные цветы. Ястребы видят ультрафиолетовый свет, который помогает им выслеживать добычу. К тому же птицы могут одинаково хорошо видеть сразу два объекта, находящихся в стороне друг от друга. Собаки не способны сильно менять преломляющую способность хрусталика, то есть хорошо видят либо в отдалении от себя, либо прямо перед собой, третьего не дано (фото с сайтов wikimedia.org, eyedesignbook.com, headdonhawking.com, flickr.com).

Рыбы, насекомые, рептилии, птицы, кролики и лошади проводят свою жизнь на открытых пространствах (равнины, поля), то есть там, где необходимо видение всего, что происходит вокруг - панорамное зрение. И именно этому способствует их боковое расположение глаз.

Конечно, размеры предметов не могут быть бесконечно большими. До тех пор пока расстояние между нашими глазами больше, чем ширина элементов, закрывающих обзор (как в случае с пальцами или листвой деревьев), мы будем способны видеть сквозь них.

Так мы видим удалённый объект всё за той же листвой, пальцами и прочими мелкими объектами, соизмеримыми по ширине с расстоянием между нашими глазами (иллюстрация Rensselaer/Changizi).

Чтобы выяснить, какие животные обладают «рентгеновским зрением», Марк и его коллега Синсукэ Симодзё (Shinsuke Shimojo) из Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology) исследовали 319 видов 17 отрядов млекопитающих. Учёные узнали, что положение глаз соответствует наличию либо отсутствию в привычной среде обитания мелких предметов, а также их размерам относительно габаритов самих животных.

«Представителям фауны, проживающим на открытых пространствах, такое „рентгеновской зрение“ ни к чему, бинокулярное зрение не даёт им никаких преимуществ», — подводит итог Марк. По его словам, для них куда важнее обозревать все окрестности, чтобы не попасться в лапы к хищнику.

Иллюстрация слева показывает вид портрета Дарвина сквозь препятствие. Справа - линии прямой видимости каждого глаза: два в отличие от одного видят почти всё пространство за листьями (иллюстрация Rensselaer/Changizi).

В то же время животные, живущие в лесах, обладают подчас очень широкой зоной бинокулярного зрения, почти прямо расположенными глазами и возможностью видеть сквозь стену леса. Всё это повышает их шансы на выживание во время ухода от преследования (легче ориентироваться) или, наоборот, охоты на добычу.

«Рентгеновское зрение позволяет этим животным видеть куда больше пространства, чем с монокулярным „боковым“ зрением», — говорит Чангизи. А если учесть, что чем крупнее зверь, тем большие предметы ему по зубам (точнее, «по глазам»), то и вовсе никаких сомнений в выводах американского исследователя не остаётся.

Зрительный анализатор наземных позвоночных имеет разный уровень развития, соответствуя задачам сенсорной или перцептивной психики.

Однако у всех наземных позвоночных строение периферической части анализатора (глаза) и его центрального аппарата отличается более высоким уровнем структурной организации.

Морфологические особенности зрительного анализатора высших позвоночных указывают на то, что зрение в их жизни играет важную роль. У многих птиц и млекопитающих очень острое зрение. Не менее острое зрение и у млекопитающих, живущих на открытых пространствах. Рассмотрим особенности зрения наземных животных на примере домашней кошки.

Все представители семейства кошачьих имеют крупные глаза. За счет выпуклой роговицы глаза кошки как бы несколько выносятся вперед. Это обеспечивает животным широкоугольное зрительное восприятие. Каждый глаз кошки обеспечивает восприятие окружающей среды в пределах 200°. Суммарный угол зрения кошки может существенно варьировать в зависимости от положения глаз на голове. У среднестатистической кошки со строением черепа типа европейского дикого кота (персидские или бирманские кошки) угол зрения составляет примерно 180°. У кошек с вытянутой лицевой частью головы (сиамские, абиссинские кошки) и более раздвинутыми глазами угол зрения шире.

Кошки редко поворачивают голову в стороны, поскольку и в статическом положении головы зрительно контролирует все происходящее вокруг.

Цвет глаз (цвет радужной оболочки) домашней кошки может варьировать от бледно-желтого до медно-красного и зеленого. А у сиамских и бирманских кошек цвет глаз вообще голубой. Изменяется цвет глаз и в процессе онтогенеза. Так, у котят всех пород в первые два месяца жизни глаза голубые. На 10-12-й неделе жизни цвет глаз начинает меняться. Окончательно цвет радужной оболочки стабилизируется только через год.

Зрение кошки адаптировано к восприятию зрительных образов в условиях любой освещенности, исключая полную темноту. У кошки необычный зрачок. Он имеет форму вертикальной щели. В условиях интенсивной освещенности зрачок сужается до узкой полоски.

При плохом освещении зрачок расширяется до предела и приобретает геометрию круга, занимающего большую часть глаза. Таким образом, зрачок дозирует световой поток, попадающий на сетчатку глаза. Особенностью зрительного анализатора кошки является то, что она хорошо видит в сумерках, т. е. в условиях слабой освещенности. Этому благоприятствует ряд морфофункциональных особенностей глаза. Крупный глаз предполагает наличие большой площади светочувствительного слоя - сетчатки. К тому же сетчатка глаза кошки имеет очень высокую плотность светочувствительных клеток - палочек и колбочек. Однако по сравнению с животными, пик активности которых приходится на светлое время суток, у домашней кошки относительно больше палочек, содержащих лишь один фотопигмент - родопсин.

У дневных хищников соотношение колбочки-палочки выше. Известно, что палочки обеспечивают монохромное восприятие зрительных образов, а колбочки - полихромное восприятие света.

Процессу концентрации света при слабом освещении способствует и вышеупомянутая выпуклая форма склеры и необычайно широкий зрачок.

Дополнительно следует указать на то, что у кошки имеется развитый отражающий свет слой - Tapetum lucidum. Особенностью этого образования является очень высокая концентрация в клетках цинка и таурина. Тапетум располагается за инвертированной сетчаткой и потому усиливает воздействие слабого светового потока на светочувствительные клетки за счет своих отражающих свойств. Фактически Tapetum lucidum гарантирует повторное прохождение луча света через сетчатку глаза. Таким образом, в терминах оптической физики, кошачий глаз имеет высокую светосилу.

Естественно, что подобная светорецепция обеспечивает возбуждение светочувствительных клеток глаза кошки световым потоком такой силы, который для глаза других животных (дневных) является допороговым раздражителем. Благодаря эффективной работе фотоотражающего слоя пороговое значение длины световой волны для кошки составляет невероятно малую величину - всего 0,06 нм! Для наглядности укажем, что пороговое значение длины световой волны у человека оценивается в 1 нм. Такая особенность кошачьего зрения обеспечивает животному прежде всего градиентное восприятие разных оттенков серого цвета. При этом кошка в сумерках замечает движения мелких предметов.

Остроту зрения животных в условиях низкой освещенности косвенно обеспечивает и бинокулярность зрения.

Однако основная задача бинокулярного восприятия заключается в том, чтобы детализировать получаемую визуальную картину и определять расстояние до отдельных объектов в окружении.

Как уже отмечалось, общее поле зрения кошки приближается к 200°. В этом секторе на долю бинокулярного восприятия приходится угол в 45° в центральной части поля зрения. Бинокулярное зрение обеспечивает большую глубину резкости, придает объемность и позволяет животному детализировать картину. Для сумеречного хищника это важно. Бинокулярное зрение кошки позволяет животному очень точно определять расстояние, размеры и объем интересующего объекта и с большой точностью дозировать силу своих мышц при локомоциях (например, при броске на обнаруженную мышь).

У лошади глаза расположены таким образом, что животное постоянно имеет широкое поле зрения, приближающееся к 360°. Однако при этом у лошади имеются несколько слепых зон. Узкая полоска слепой зоны создается у нее за затылком, надо лбом и под подбородком. Такая организация зрения позволяет лошади как стадному животному открытых пространств контролировать среду обитания и своевременно фиксировать изменения по всем направлениям. Незамеченным к табуну лошадей на пастбище приблизиться просто невозможно. Но зона бинокулярного зрения у лошади сужена до 55°.

Остроту зрения кошки обеспечивает и своеобразное строение зрительных трактов - нервных пучков, отходящих от левого и правого глаза к зрительной коре (затылочная область больших полушарий головного мозга). Нервные волокна, отходящие от внутренних половин сетчатки правого и левого глаза, на подходе к коре перекрещиваются («зрительный перекрест»). Таким образом, часть афферентного потока с левого глаза уходит в правую область зрительной коры, а с правого глаза - в левую область зрительной коры. С наружных секторов сетчатки афферентация поступает в кору напрямую, т. е. минуя перекрест. Особенностью кошки является то, что зрительный перекрест у нее несимметричен. Левая половина зрительной коры кошки получает большую часть зрительного потока. Подобная нейрофизиологическая асимметрия в работе зрительного анализатора создает трехмерность зрительного образа, т. е. значительно повышает информативность зрительного контроля над средой обитания.

Способность животных к трехмерному восприятию среды при помощи органов зрения доказывают специальные лабораторные опыты. Так, лошади воспринимают объемно даже графическое полотно. В исследованиях лошадей научали выбирать картины с линейной перспективой, и животные успешно справлялись с поставленной задачей. Например, лошадь видит объемность картинки Понзо, и при этом совершает ту же ошибку, что и человек: лошадь, как и человек, воспринимает верхний прямоугольник как более крупный объект по сравнению с нижней фигурой того же размера.

Мелким грызунам детализация зрительных образов не нужна. Для потенциальной жертвы кошки (мелкий грызун) важнее иметь более широкое монокулярное зрение, которое позволяет контролировать окружение (приближение кошки) по крайней мере с трех сторон. Узкий сектор бинокулярного зрения (около 30°) достаточен грызуну для того, чтобы отыскивать пищу (семена, плоды, корешки, насекомые).

Кошка хорошо адаптирована и для восприятия зрительных образов при ослепительно ярком свете. При ярком освещении ее зрачок-щель смыкается, оставляя лишь небольшие отверстия в верхней и нижней части зрачка. Но даже при столь ограниченном проникновении светового потока на сетчатку глаза яркий свет вызывает у кошки дискомфорт.

Экспериментально показано, что в условиях очень яркой освещенности кошки различают неподвижные объекты на расстоянии до 4-6 м, с максимальной четкостью около 1,5-2,0 м. Для сравнения отметим, что наибольшая четкость изображения у лошади обеспечивается на расстоянии до 6-7 м, а у человека - до 10 м.

Специфику зрительного восприятия мира кошки создает и особое строение центральной ямки. В случае пристального изучения объекта, когда важна острота зрения, изображение фокусируется именно в эту часть сетчатки глаза. Интересно, что у кошек, ведущих дневной образ жизни и охотящихся на открытых пространствах (гепард), центральная ямка вытянута по горизонтали. У сумеречных кошек (домашняя кошка) и ночных хищников (пантера) центральная ямка имеет форму диска.

Центральная ямка - это участок сетчатки с наилучшим цветоощущением. В этой части сетчатки глаза находятся исключительно колбочки, т. е. нервные чувствительные клетки, возбуждение которых вызывает свет с определенной длиной волны.

У лошади нет центральной ямки, но есть «центральная линия». Это центральная область на сетчатке, относительно которой перпендикулярно глазному дну выстраиваются в линию рецепторы. Направление светового потока на центральную линию обеспечивает фокусировку изображения у лошади.

Следует подчеркнуть, что в составе сетчатки глаза кошки количество колбочек в сумме невелико. Соотношение палочки-колбочки у кошки составляет 25:1 (у человека 4:1, у лошади 9:1). Да и функционально колбочки домашней кошки своеобразны. Они легко возбуждаются под влиянием света с длиной волны в пределах 450-550 нм (сине-зеленый спектр). Это основная цветовая палитра зрительных образов домашней кошки. В то же время колбочки мало чувствительны к свету с длиной волны менее 400 нм (синий спектр) и нечувствительны к красному диапазону световой волны (600-700 нм), т. е. в обычной жизни зрительные образы, которые формирует зрительный анализатор кошки, не имеют яркой цветовой раскраски.

Однако физиологи сообщают о том, что в процессе специальной продолжительной тренировки кошку можно научить дифференцировать многие оттенки синего, желтого и красного спектра. Очевидно, что детализированное цветовое зрение не входит в перечень необходимых физиологических свойств животного, пик жизненной активности которого не совпадает с наивысшей суточной освещенностью. В сумерках все мыши и воробьи выглядят серыми, так же как и соплеменники домашней кошки (генетические эксперименты человека с изменением окраса кошек здесь в расчет не принимаются).

Таким образом, можно заключить, что кошки распознают цвета, поскольку, кроме палочек, в их сетчатке присутствуют и колбочки, и, следовательно, кошки не являются дальтониками. Но так как афферентный поток зрительного рецепторного аппарата кошки, по большей части, создается посредством активизации палочек и пик активности кошки приходится на сумерки и ночное время, то яркая цветовая картина окружающего мира для них второстепенна. Методом выработки условных рефлексов показано, что домашние кошки хорошо воспринимают монохромные картинки с большой градацией серых полутонов. Из цветового спектра при высокой освещенности им доступен голубой, зеленый и желтый цвета. Специалисты считают, что красный цвет кошка не в состоянии выделить из общего хроматического ряда.

Лошадь по-своему воспринимает цветность окружающего мира. Экспериментально установлено, что этот вид животных хорошо отличает красный цвет от синего. Но неясно, распознает ли лошадь зеленый и желтый цвета. Глаза лошади хорошо адаптированы к работе в сумерках. В сетчатке глаза лошади преобладают палочки. Дополнительно у лошади хороша развит светоотражающий слой - tapetum lucidum. Следовательно, слабый световой поток на сетчатке глаза лошади многократно усиливается.

Особенность кошачьего зрения объясняет суточную динамику активности животного. В средине дня кошки предпочитают отдыхать. Яркий солнечный свет явно создает ощущение дискомфорта у домашней кошки. С наступлением сумерек, когда среда поддается их зрительному контролю в большей мере, животные активизируются. В абсолютной темноте глаз кошки пассивен, поэтому ночью локомоции кошки обслуживает не зрение, а другие сенсорные системы - слух и система тактильной сенсорики.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

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?

Цветовое зрение собак:

Цветовое зрение кошек:

Цветовое зрение лошади: