Автор надеется, что приведенные в книге сведения представят интерес и будут полезны для самого широкого круга читателей — специалистов и работников лесного и сельского хозяйства, охотоведов, учителей-биологов, врачей, студентов вузов и техникумов, школьников, охотников и рыболовов, для всех любителей природы. Насколько это удалось ему, — скажут сами читатели, замечания и пожелания которых будут приняты с искренней признательностью.
Возможность видеть мир — великое благо. Ученые утверждают, что более 80 % впечатлений, которые получает человек из внешнего мира, дают ему зрительные восприятия. Известный немецкий ученый прошлого столетия Г. Гельмгольц, создавший первую научную теорию восприятия света, так охарактеризовал органы зрения: «Из всех органов чувств человека глаз всегда признавался наилучшим даром и чудеснейшим произведением творческой силы природы. Поэты воспевали его, ораторы восхваляли, философы представляли как мерило, указывающее на то, к чему способны органические силы, а физики пытались подражать ему, как недостижимому образцу оптических приборов».
Зрение играет очень важную роль и в жизни животных. Наряду с другими органами чувств органы зрения способствуют связи организма животного с внешней средой. Зрение помогает животным увидеть добычу и схватить ее, заметить врага и скрыться от него, ориентироваться на местности, определять величину, форму и окраску предметов, а также их освещенность и расстояние, на котором они находятся.
Глаз — один из самых нежных и сложных органов чувств. При помощи глаз люди и животные видят все, что происходит вокруг них, познают окружающую природу, знакомятся с великим многообразием предметов, явлений и красок. Это основано на способности глаза воспринимать свет и преобразовывать световые раздражения в нервный процесс — зрение.
У позвоночных животных глаза расположены в глазных впадинах черепа. Каждый глаз состоит из собственно глаза, или глазного яблока, вспомогательного аппарата (веки, глазные мышцы, фасции, жировая подушка, слезный аппарат), а также кровеносных сосудов и нервов. Снаружи глазное яблоко покрыто белочной оболочкой — склерой, которая в передней части глаза переходит в прозрачную роговицу. Под склерой находится сосудистая оболочка, передняя часть которой переходит в радужную оболочку. У животных, как и у человека, радужная оболочка окрашена содержащимся в ней пигментом в самые различные цвета — от светло-голубого или желтого до красного и черного. У льва, например, глаза желтые, у белки-летяги и лошади — черные, у кошки — желто-зеленоватые или голубоватые.
В центре радужной оболочки есть отверстие — зрачок, через который свет проходит внутрь глазного яблока. При ярком свете зрачок суживается, а в темноте или при испуге и боли — расширяется. Форма зрачка у животных различная. У обезьян, собак, волков, свиней он круглый, у лисиц, кошек, гекконов — вертикально-овальный, у травоядных животных — поперечно-овальный. У степной гадюки, гюрзы и других ядовитых змей зрачок вертикальный, но у некоторых видов — у ящеричной змеи, песочной змеи и стрелы-змеи — круглый. У большинства ужей зрачок круглый, иногда вертикальный. У чесночниц— вертикальный, а у жаб и лягушек — круглый. Между роговицей и радужной оболочкой имеется пространство, заполненное прозрачной жидкостью, — передняя камера глаза.
Сразу за зрачком находится прозрачный хрусталик, имеющий форму двояковыпуклой линзы» окруженный особыми связками и ресничной мышцей. Внутренняя полость глазного яблока заполнена абсолютно прозрачной коллоидно-студенистой массой — стекловидным телом, прилежащим к самой внутренней оболочке глаза — сетчатке.
Свет представляет собой электромагнитные колебания, так же, как радиоволны и рентгеновские лучи. Различаются они длиной волн. Если длина радиоволн средневолнового диапазона составляет 200–600 метров, длинных — более 1000 метров, а ультракоротких радиоволн — 3–3,5 метра, то видимый свет имеет длину волн 0,004—0,008 миллиметра (рентгеновские лучи имеют еще меньшую длину волн, порядка миллионных долей миллиметра).
Первый и главный источник света на Земле — Солнце. Его лучи освещают все предметы и обитателей земли. Отражаясь от них, лучи света попадают в глаза и создают в них изображение этих предметов, животных, растений. Лучи, отраженные от предметов, проходят через сложную оптическую систему глаза: роговицу, переднюю камеру, хрусталик, стекловидное тело, преломляются в них и собираются на сетчатке, где имеются особые светочувствительные клетки — палочки и колбочки (в глазу человека насчитывают около 130 миллионов палочек и примерно 7 миллионов колбочек). Попадая в эти клетки, они вызывают в них фотохимический процесс, в результате которого возникает возбуждение (биотоки), передающееся через особые биполярные клетки к ганглиозным нервным клеткам сетчатки. От них отходят нервные волоконца (общее количество их в зрительном нерве человека колеблется от 1 до 8 миллионов), образующие зрительный нерв, по которому возбуждение «дет в зрительные центры затылочной доли коры больших полушарий головного мозга.
В сетчатке, напротив оси хрусталика, находится слепое пятно (место выхода зрительного нерва, на котором нет ни палочек, ни колбочек) и особое желтое пятно (место наилучшего видения сетчатки). У человека в центре желтого пятна есть небольшое углубление — центральная ямка, в. которой находятся только колбочки. Чем дальше от желтого пятна, тем больше палочек и меньше колбочек. По краям светочувствительной зоны сетчатки находятся только палочки. У животных центральной ямке желтого пятна соответствует круглая центральная зона, в которой также преобладают колбочки. Палочки примерно в тысячу раз чувствительнее к свету, чем колбочки. При малой интенсивности света, а также в сумерках и ночью функционируют в основном только палочки. Колбочки лучше выполняют свои функции днем, при ярком освещении, они же ведают и цветовым зрением.
У млекопитающих глаза различаются не только цветом, формой, величиной и особенностями зрения, но также и расположением. У человека и обезьяны глаза располагаются в глазных впадинах черепа так, что зрительные оси каждого из них по отношению друг к другу почти параллельны. У других животных зрительные оси глаз расположены под определенным углом: у льва — под углом 10°, у кошки — 18, у собаки — 50, у оленя — 100, у жирафа — 140, а у зайца — 170°. В связи с этим и поле зрения у человека составляет около 160°, а у собаки 250°. У животных с боковым расположением глаз, например у зайцев, поле зрения больше, чем у животных, глаза которых находятся на передней поверхности головы. Здесь же видны и экологические особенности, связанные с добычей пищи: у хищников поле зрения уже, чем у жертвы. Это связано также и со стереоскопичностью поля зрения, которая возникает при перекрывании левого и правого полей зрения и имеет большое значение для точного определения расстояния при схватывании добычи, прыжках и т. д. У человека стереоскопичность зрения составляет около 120°, у собаки — 90, у лошади — 60°. У лошадей расположение глаз боковое, но это снижает стереоскопичность их. Заметим, что из всех сухопутных животных самые большие глаза у лошадей (диаметр глазного яблока у них достигает 51 мм) и у страусов.
Кролики и зайцы могут видеть буквально все вокруг себя: боковое расположение и выпуклость глаз обеспечивают им большую величину поля зрения — 360°. Но стереоскопичность зрения у кролика составляет 30°, когда он смотрит вперед, и 9°, когда он глядит назад. Вообще зайцы интересны тем, что, имея возможность смотреть вперед и назад, они, спасаясь бегством от преследователя, смотрят в основном назад. Но такая, казалось бы, выгодная особенность зрения часто и подводит зайца: следя за догоняющей его лисицей, он не присматривается к тому, что происходит впереди, и нередко становится добычей другого врага, оказавшегося на его пути. Кроме того, заяц лучше видит движущиеся предметы и хуже — неподвижные. Поэтому он может подбежать совсем близко к неподвижно стоящему человеку даже на открытом месте. Кстати, за способность зайца скашивать глаза и смотреть назад его и прозвали косым.
Среди пресмыкающихся хамелеоны выделяются не только своей способностью быстро менять окраску тела и маскироваться под цвет окружающей среды, но и своими глазами. Большие, навыкате глаза хамелеонов защищены покрытыми чешуей подвижными веками, в центре которых имеется небольшое отверстие для зрачка. Они постоянно смещаются в разные стороны — вверх, вниз, вперед или назад в зависимости от цели. Таким образом, глаза у хамелеона вращаются, причем один двигается независимо от другого, что позволяет ему, не поворачивая головы, наблюдать за всем окружающим. Одним глазом хамелеон смотрит на какое-нибудь насекомое, а другим глядит на дорогу, по которой медленно передвигается. Если его потревожить — он спасается бегством и при этом одним глазом рассматривает путь, а другой не спускает с преследователя. Жители Мадагаскара, хорошо знающие хамелеонов, сложили даже поговорку, отражающую их поведение: «Действуй, как хамелеон: смотри вперед, не забывай оглядываться назад и всегда будь начеку!».
В изучении зрения и структуры глаза у человека и животных наука продвинулась в настоящее время далеко вперед. Этому способствовали разработка различных и очень тонких методик исследования фотохимических и нервных процессов, а также конструирование приборов необычайной точности. Вот один пример. Для изучения процессов, протекающих в глазах насекомых, созданы приборы, отводящие биотоки от самых ничтожных участков глаза. Ученые сейчас имеют возможность прозондировать глаз муравья электродом толщиной всего в один микрон! Это, в свою очередь, позволило изучить способности глаз приспосабливаться к различному освещению и восприятию частоты смены темноты и света — мельканий.
Способность глаз к улавливанию мельканий различна. Человек обычно воспринимает не более 16–18 мельканий в секунду. Мелькания большей частоты сливаются для него в единую картину. Глаза же птиц и насекомых устроены так, что они могут воспринимать 100 и даже 200 изображений в секунду, рассматривая их как самостоятельные, что очень важно при быстром полете.
Шоферам и всем автомобилистам хорошо известно, что такое ближний и дальний свет. А многим птицам часто бывает необходимо дальнее или ближнее зрение. Для этого у них имеется особый механизм, позволяющий лучше видеть предметы на разном расстоянии. У людей и млекопитающих это достигается изменением кривизны хрусталика под влиянием особой связки и ресничной мышцы. Сокращаясь или расслабляясь, ресничные мышцы могут изменять кривизну поверхности хрусталика, делая его более или менее выпуклым. При рассматривании предметов на близком расстоянии хрусталик принимает более выпуклую форму — это укорачивает фокусное расстояние до сетчатки и изображение на ней получается более четким. А когда глаз настраивается на видение далеких предметов, хрусталик растягивается и выпуклость его уменьшается.
Птицам при полете необходимо самое дальнее зрение, но иногда им требуется и ближнее зрение, например, бакланам при ловле рыбы под водой. Однако для них это не проблема: птицы могут произвольно менять кривизну хрусталика. Пингвины, наоборот, в воде видят лучше и дальше, а когда выходят на лед или на сушу — становятся близорукими.
Большинство тюленей одинаково хорошо видит и в воде, и на суше. Такое же зрение и у многих морских змей. У дельфинов зрение также достаточно хорошее: в воде они могут следить за объектом, находящимся от них на расстоянии около 15 метров, и совершать точный бросок к цели. Правда, в этом им помогает еще и эхолокатор. В воздухе дельфины видят различные предметы тоже неплохо, о чем можно судить по точности схватывания рыбы из рук человека, занимающегося их дрессировкой.
У рыб механизм аккомодации иной. У них глаз в состоянии покоя установлен на ясное видение предметов, находящихся вблизи. Иначе говоря, в обычных условиях рыбы близоруки. Но если они смотрят на предмет с далекого расстояния, то в результате сокращения специальной мышцы хрусталик отодвигается назад. А у лягушек, жаб и других земноводных налицо обратное явление: в покое у них глаз установлен на дальнее видение, а при рассматривании предметов, находящихся вблизи, хрусталик передвигается вперед.
В жизни лягушек и жаб зрение играет наиболее важную роль в добывании пищи и в обнаружении врага. Пищей им служат червяки, мухи и другие насекомые, которых они схватывают выбрасывающимся языком. Меткость и быстрота его просто поразительны. У жабы, например, язык выбрасывается изо рта, захватывает жертву и возвращается обратно за 1/15 долю секунды! И все это происходит под контролем зрения.
Жаба обычно ловит только живую и двигающуюся добычу, мертвые насекомые ее не интересуют. Правильно же оценить обстановку помогают ей глаза, напоминающие своеобразный кибернетический аппарат. Они посылают в мозг жабы только важные сигналы. Проносится муха вблизи — жаба мгновенно реагирует. А летит на таком расстоянии, что охотиться бесполезно, — она словно бы и не видит насекомого. Если же глаза зарегистрируют резкое движение тени, информация тотчас передается в мозг, и жаба насторожится, а ползет тень медленно, двигаясь вместе с солнцем, жаба спокойна: она не получает тревожного сигнала. Зрительный аппарат предохраняет ее от волнений по пустякам. Этот аппарат не случайно заинтересовал инженеров. По типу устройства глаз у жабы они создали электронный прибор, который используется в авиации для предупреждения опасных ситуаций в воздухе (система СДЦ — селекции движущейся цели).
Лягушки чутко реагируют на вибрацию и плеск воды, но в то же время способны видеть предметы за несколько метров. Самцы травяной лягушки в период размножения замечают другую лягушку на берегу с расстояния 3–5 метров и подплывают к ней. В это время их можно привлечь любым движущимся по воде предметом, даже бутылочной пробкой, которую тянут с помощью лески. Зрение у лягушек, как и у жаб, передает информацию в мозг только о движущихся предметах, неподвижных предметов они просто не замечают. Этим и объясняется, почему лягушки нередко хватают движущиеся несъедобные предметы, переносимые ветром, — лепестки цветов, кусочки бумаги и прочее. Кстати, при встрече со змеей лягушки хорошо видят ее движущийся раздвоенный язычок, который часто принимают за добычу. Пытаясь схватить его, лягушка сама прыгает навстречу своей судьбе и буквально лезет в рот ужа, которому остается только схватить и проглотить ее. Так что дело вовсе не в гипнотизирующем взгляде ужа, как когда-то считали.