Вертикальный зрачок позволяет различным видам животных видеть одинаково хорошо и ночью, и днем. Но ученые из университета Калифорнии в Беркли считают, что кошкам такие глаза нужны не только для того, чтобы хорошо видеть в темноте.

Мартин Бэнкс и его коллеги из университета Калифорнии в Беркли считают, что узкий вертикальный зрачок выдает экологическую специализацию животного. Он отличительная черта кошек и других засадных хищников. Щелевидный зрачок позволяет животному точно определить расстояние до жертвы и рассчитать силу прыжка.

Также ученые выяснили, что такое заключение справедливо только для мелких хищников ростом до 42 см. Чем выше хищник, тем меньше разница в резкости между целью и окружающей средой.

Это объясняет, почему у манулов и более крупных охотников-«спринтеров» круглый зрачок.

Травоядные парнокопытные и непарнокопытные, в свою очередь, обладают горизонтальными зрачками и могут видеть на 340 градусов. Козы способны держать зрачок перпендикулярно земле, даже когда наклоняют голову вниз. Это позволяет животным видеть не только подбирающегося со спины хищника, но и возможные пути спасения.

Подробнее про то, как видят мир домашние животные.

Кошки

Говоря об отличном зрении, человек подразумевает способность видеть четкие красочные изображения вблизи, вдали и боковым зрением. Многие из знакомых нам параметров оказываются для кошки несущественными. Вертикальный зрачок в глазу хищника защищает его от прямых солнечных лучей, поэтому при ярком освещении сужается до тонкой щелки.

Возле фоторецепторов глаза кошки есть специальные образования – тапетумы, которые «перехватывают» свет и направляют обратно в сетчатку, что позволяет кошке видеть в сумерках как днем, а ночью – как человек видит в сумерках. Благодаря тамепуму и светятся глаза кошки в темноте.

Все кошки воспринимают мир в оттенках серого, зеленого и голубого. Что удивительно, кошки не отличаются остротой зрения в привычном понимании, мелкие детали они видят расплывчато, так как во время охоты ориентируются в основном на звуки и движения. Кроме того, зрение ночного охотника охватывает 270 градусов, причем каждый глаз различает до 45% картинки, благодаря чему кошка способна рассчитать расстояние затяжного прыжка с погрешностью до 3-4 сантиметров.

Долгое время бытовало мнение, что собаки видят мир черно-белым. На самом деле, цвета они различают, но чуть иначе. В человеческой сетчатке содержатся 3 вида колбочек, ответственных за цветовосприятие: первые чувствительны к длинноволновому излучению (красный и оранжевый цвет), вторые - к средневолновому (желтый и зеленый), третьи – к коротковолновому (голубой и фиолетовый).

У собак отсутствует первый вид колбочек, в результате чего они не чувствительны к оранжево-красному цвету и могут воспринимать его аналогично желто-зеленому. При этом цвет, который хозяин идентифицирует как сине-зеленый, для собаки будет белым, но пес больше других существ различает оттенки серого. Поле зрения собак «растянуто», в результате чего в него попадает картинка в 270 градусов (для сравнения – аналогичный параметр для человеческого восприятия составляет на 60-70 градусов меньше).

Собаки, как и кошки, ориентируются на движение, и неподвижный предмет способны воспринимать на расстоянии 600 метров (в то время как движущийся улавливают с 800-900 метров). Интересный факт: для пород собак с висячими ушами главным является зрения, а особи со стоящими ушами доверяют, в первую очередь, слуху.

Эти грызуны давно перешли в разряд одомашненных, но даже если в вашем доме крыса – незваный гость, вы можете быть уверены, что она даже не подозревает о вашем присутствии в другом конце комнаты, если вы не шевелитесь и не зовете на помощь пронзительным криком.

Дело в том, что максимальное расстояние для зрения крысы – всего около 1 метра, всему виной панорамное зрение и латерально размещенные глаза, помогающие крысе различать окружающие объекты. Бинокулярное зрение крысы, в отличие от человеческого, захватывает несколько отдельных изображений под различными углами.

Крысы прекрасно различают расстояние до объекта, но ввиду низкого охвата это актуально только на ограниченной территории. Крысы также испытывают недостаток цветного видения. Как и собаки, они хорошо различают серые цвета, воспринимают голубую и зеленую часть спектра, а вот красный цвет для них равносилен абсолютной темноте. Зато крысы прекрасно видят ультрафиолетовое излучение, и даже различают оттенки ультрафиолета.

У домашних пернатых любимцев очень хорошее зрение. Угол обзора, благодаря расположению глаз, равен 360 градусам, так что от Кеши не скроется ни одна деталь в окружении. Безусловно, попугайчики видят мир цветным, на что указывает яркое оперение, созданное для опознавания особями друг друга.

К сожалению, попугаи плохо видят близкие предметы, поэтому, заметив корм издалека, вблизи они ориентируются посредством кончика клюва. Благодаря сильно развитым глазным мышцам, попугаи могут рассматривать два отдельных предмета одновременно, но к вечеру они «слепнут» и в темноте уже неспособны ориентироваться, поэтому клетку с пернатыми советуют накрывать на ночь.

А вот, например, воробьи видят мир в розовом цвете. Окончания светочувствительных нервов в их клетчатке имеют маслянистые красно-желтые капли, благодаря чему воробушек в прямом смысле слова смотрит на жизнь сквозь розовые очки.

Угол обзора лошади равен 350 градусам, а значит, не видит конь только то, что у него под мордой, надо лбом и прямо перед носом. Вот почему лошадь не подберет лежащий прямо перед ней кусочек яблока – она его просто не видит. Зато лошади прекрасно видят в темноте и способны точно оценивать расстояние до предметов.

Немногие осмеливаются поселить у себя дома такого очаровательного питомца, но если вы все же являетесь счастливым обладателем змеи, то должны знать, как она видит своего хозяина. Глаз змеи покрыт тонкой кожистой пленкой, результатом сросшихся век. К началу линьки глаза змеи становятся мутными, и это затрудняет зрение. В дальнейшем пленка уйдет при смене «одеяния».

Выходит, змеиное зрение несколько раз в течение жизни ухудшается и возвращается к рептилии. Змеям, ведущим дневной образ жизни, присущ круглый зрачок, а ночным – узкий вертикальный. Бинокулярное зрение позволяет змее формировать картинку с сетчатки обоих глаз, но зрение это ориентировано, в первую очередь, на тепловую информацию. Так, змея скорее видит контуры, размеры, расстояние до другого животного, и этот образ позволяет определить теплокровную мышь на прохладной почве или хладнокровную лягушку среди теплых испарений земли. На картинке показан пример того, как змея видит человека.

Сова

Самая известная птица с хорошим ночным зрением – сова. К слову, то что совы плохо видят днем – миф. Онир хорошо видят и днем и ночью. Но ночью их зрение обостряется и видят они в 100 раз лучше человека. Даже в самую темную безлунную ночь сова с легкостью может разглядеть пробирающуюся в траве мышь, скрывающуюся среди листвы птичку или забравшуюся на мохнатую ель белку.

Кошка


Кошки, по мнению ученых, не видят в полногй темноте, но при свете звезд и луны видят в 6 раз лучше, чем люди. В темное время суток их зрачки заметно расширяются, достигая 14-миллиметрого диаметра (для сравнения: у человека максимальный диаметр зрачка не превышает 8 миллиметров). А вот в яркий солнечный день кошачьи зрачки превращаются в тоненькие щелки, чтобы не повредить обилием света чувствительные клетки сетчатки.
У кошек также высокоразвита рефлекторная область глаза, которая встречается и у других животных. Именно благодаря ей глаза животных «горят» в отблеске фар или фонарей. Подробнее о зрении кошек можете прочитать в нашей статье .

Лошадь


Доподлинно известно, что палочек на сетчатке конского глаза гораздо больше, чем колбочек, их соотношение примерно 9:1, а ведь именно палочки отвечают за зрение при слабом освещении. Так что лошадь нормально ориентируется в темноте: пасется, передвигается, обходит препятствия и ямы.

Собака


По словам ветеринаров, собака также отличается хорошим ночным зрением – она видит в темноте в 4 раза лучше, чем человек.

Змея


У змей глаза улавливают ночью инфракрасные сигналы, т.е. тепло, которое излучает тело животных. Вот так змея видит ночью человека.

Человек


Люди плохо ориентируются в темноте, но мир для нас и без этого прекрасен. Человеческий глаз содержит 110-125 миллионов палочек, отвечающих за черно-белое зрение, и 6-7 миллионов колбочек (им мы обязаны цветовым зрением). Благодаря такому обилию цветочувствительных клеток наш глаз способен воспринимать около пяти миллионов цветовых оттенков – тут уж ни одно животное не сравнится с нами.

Ночной европейский бражник Deilephila elpenor - это прекрасное существо, прячущееся в пернатых розовых и зеленых чешуйках, собирающее нектар в глубокой ночи. Несколько лет назад ученые обнаружили, что эта бабочка может различать цвета ночью, первое ночное животное, этим известное.

Недавно эта бабочка раскрыла еще одну из своих тайн: нейронные трюки, которые она использует, чтобы хорошо видеть при очень тусклом свете. Эти трюки, конечно, используются и другими ночными насекомыми, такими как Megalopta. Изучив физиологию нервных цепей в зрительных центрах мозга, ученые обнаружили, что Deilephila может хорошо видеть в тусклом свете, эффективно складывая фотоны, которые собирает в разных точках пространства и времени.

Это немного похоже на увеличение выдержки на камере при слабом освещении. Если позволить затвору оставаться открытым дольше, больше света достигнет датчика изображения и получит более яркое изображение. Недостатком является то, что все, что движется быстро - как проезжающий автомобиль, - не получит разрешения, поэтому насекомое его не увидит.

Нейронное суммирование

Чтобы комбинировать фотоны в пространстве, отдельные пиксели датчика изображения можно объединить в пул, создав меньшие, но большие числом «суперпиксели». Опять же, недостатком этой стратегии будет то, что даже при высокой яркости изображения оно будет размытым и лишенным четких деталей. Но для ночного животного, которое пытается жить в темноте, возможность видеть яркий, но лишенный деталей и медленный мир, будет лучше, чем не видеть вообще ничего (а это единственная альтернатива).

Физиологи показали, что нейронное суммирование фотонов во времени и пространстве чрезвычайно полезно для ночной деилефилы. При любой интенсивности ночного света, от сумерек до звезд, суммирование существенно повышает способность деилефилы хорошо видеть при тусклом свете. Фактически, благодаря этим нервным механизмам, деилефила может видеть при в 100 раз более тусклом свете, чем в противном случае. Преимущества суммирования настолько велики, что другие ночные насекомые тоже, очень вероятно, полагаются на него, чтобы хорошо видеть в ночи.

Мир, наблюдаемый ночными насекомыми, может быть не таким острым или хорошо разрешенным, как тот, что видят их активные дневные родственники. Но суммирование гарантирует, что он будет достаточно ярким, чтобы можно было перехватить добычу, долететь до гнезда и избежать препятствия. Без этой способности они были бы столь же слепыми, как и все мы.

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.

Правообладатель иллюстрации malik CC by 2.0

Люди неплохо видят в темноте, но ночные животные, такие как кошки, дадут нам сто очков вперед. Кто же является обладателем самых чувствительных глаз? В этом попробовал разобраться корреспондент .

Человеческий глаз - одно из самых поразительных достижений эволюции. Он способен видеть мелкие пылинки и огромные горы, вблизи и вдалеке, в полном цвете. Работая в паре с мощным процессором в виде головного мозга, глаза позволяют человеку различать движение и узнавать людей по их лицам.

Одна из наиболее впечатляющих особенностей наших глаз так хорошо развита, что мы ее даже не замечаем. Когда мы входим с яркого света в полутемное помещение, уровень освещенности окружающей обстановки резко падает, но глаза адаптируются к этому почти мгновенно. В результате эволюции мы приспособилось видеть при плохом свете.

Но на нашей планете есть живые существа, которые видят в темноте гораздо лучше человека. Попробуйте почитать газету в глубоких сумерках: черные буквы сливаются с белым фоном в размытое серое пятно, в котором нельзя ничего понять. А вот кошка в аналогичной ситуации не испытывала бы никаких проблем - конечно, если бы она умела читать.

Но даже кошки, несмотря на привычку охотиться по ночам, видят в темноте не лучше всех. У существ с самым острым ночным зрением эволюционировали уникальные зрительные органы, позволяющие им улавливать буквально крупицы света. Некоторые из этих существ способны видеть в условиях, когда, с точки зрения нашего понимания физики, увидеть в принципе ничего нельзя.

Для сравнения остроты ночного зрения мы будем использовать люкс - в этих единицах измеряется количество света на квадратный метр. Человеческий глаз хорошо работает при ярком солнечном свете, когда освещенность может превышать 10 тысяч люксов. Но мы можем видеть и всего при одном люксе - примерно столько света бывает темной ночью.

Домашняя кошка (Felis catus): 0,125 люкса

Чтобы видеть, кошкам нужно в восемь раз меньше света, чем людям. Их глаза в целом похожи на наши, но в их устройстве есть несколько особенностей, позволяющих хорошо работать в темноте.

Кошачьи глаза, как и человеческие, состоят из трех основных компонентов: зрачка - отверстия, через которое проникает свет; хрусталика - фокусирующей линзы; и сетчатки - чувствительного экрана, на который проецируется изображение.

У человека зрачки круглые, а у кошки они имеют форму вытянутого вертикального эллипса. Днем они сужаются в щелочки, а ночью раскрываются на максимальную ширину. Человеческий зрачок тоже может менять размер, но не в таких широких пределах.

Хрусталики у кошки крупнее, чем у человека, и способны собрать больше света. А за сетчаткой у них расположен отражающий слой под названием tapetum lucidum, также известный просто как "зеркальце". Благодаря ему глаза кошек светятся в темноте: свет проходит через сетчатку и отражается обратно. Таким образом свет воздействует на сетчатку дважды, давая рецепторам дополнительный шанс его поглотить.

Состав самой сетчатки у кошек тоже отличается от нашего. Есть два типа светочувствительных клеток: колбочки, различающие цвета, но работающие только при хорошем освещении; и палочки - не воспринимающие цвет, но зато работающие в темноте. У людей много колбочек, дающих нам богатое полноцветное зрение, а у котов гораздо больше палочек: 25 на одну колбочку (у людей это соотношение составляет один к четырем).

На квадратный миллиметр сетчатки у кошек приходится 350 тысяч палочек, а у человека - всего лишь 80-150 тысяч. К тому же, каждый отходящий от кошачьей сетчатки нейрон передает сигналы от примерно полутора тысяч палочек. Слабый сигнал таким образом усиливается и превращается в детальное изображение.

У такого острого ночного зрения есть и обратная сторона: в дневное время кошки видят примерно так, как люди с красно-зеленой цветовой слепотой. Они могут отличать синий от других цветов, но не видят разницы между красным, коричневым и зеленым.

Долгопят (Tarsiidae): 0.001 люкса

Долгопяты - это живущие на деревьях приматы, встречающиеся в Юго-Восточной Азии. В сравнении с остальными пропорциями тела у них, похоже, самые большие глаза из всех млекопитающих. Тело долгопята, если не брать хвост, обычно достигает в длину 9-16 сантиметров. Глаза же имеют диаметр 1,5-1,8 сантиметра и занимают почти все внутричерепное пространство.

Питаются долгопяты в основном насекомыми. Они охотятся рано утром и поздно вечером, при освещенности в 0,001-0,01 люкса. Передвигаясь по верхушкам деревьев, они должны почти в полной темноте высматривать маленькую, хорошо замаскированную добычу и при этом не падать, перепрыгивая с ветки на ветку.

Помогают им в этом глаза, в целом похожие на человеческие. Гигантский глаз долгопята пропускает много света, и его количество регулируется сильными мускулами, окружающими зрачок. Крупный хрусталик фокусирует изображение на сетчатке, усыпанной палочками: их у долгопята более 300 тысяч на квадратный миллиметр, как у кошки.

У этих больших глаз есть недостаток: долгопяты не способны ими двигать. В качестве компенсации природа наделила их шеями, поворачивающимися на 180 градусов.

Навозный жук (Onitis sp.): 0.001-0.0001 люкса

Где навоз, там обычно и навозные жуки. Они выбирают самую свежую кучу навоза и начинают в ней жить, скатывая шарики из навоза про запас или выкапывая под кучей тоннели, чтобы обустроить себе кладовую. Навозные жуки рода Onitis вылетают на поиски навоза в разное время суток.

Их глаза сильно отличаются от человеческих. Глаза у насекомых фасеточные, они состоят из множества структурных элементов - омматидиев.

У жуков, летающих днем, омматидии заключены в пигментные оболочки, поглощающие лишний свет, чтобы солнце не ослепляло насекомое. Эта же оболочка отделяет каждый омматидий от соседних. Однако в глазах у жуков, ведущих ночной образ жизни, эти пигментные оболочки отсутствуют. Поэтому свет, собранный многими омматидиями, может передаваться всего лишь к одному рецептору, что значительно повышает его светочувствительность.

Род Onitis объединяет несколько разных видов навозных жуков. В глазах у дневных видов есть изолирующие пигментные оболочки, глаза вечерних жуков суммируют сигналы от омматидиев, а у ночных видов суммируются сигналы от количества рецепторов в два раза большего, чем у вечерних. Глаза ведущего ночной образ жизни вида Onitis aygulus, к примеру, в 85 раз более чувствительны, чем глаза дневного Onitis belial.

Пчелы-галиктиды Megalopta genalis: 0.00063 люкса

Но описанное выше правило действует не всегда. Некоторые насекомые могут видеть при очень низкой освещенности, несмотря на то, что их зрительные органы явно приспособлены для дневного света.

Эрик Уоррент и Элмут Келбер из Лундского университета в Швеции выяснили, что у некоторых пчел в глаза есть пигментные оболочки, изолирующие омматидии друг от друга, но они тем не менее прекрасно умеют летать и искать пишу темной ночью. К примеру, в 2004 году двое ученых продемонстрировали, что пчелы-галиктиды Megalopta genalis способны ориентироваться при освещенности, в 20 раз менее интенсивной, чем звездный свет.

Но глаза пчел Megalopta genalis устроены так, чтобы хорошо видеть при свете дня, и в ходе эволюции пчелам пришлось несколько адаптировать органы зрения. После того, как сетчатка поглотила свет, эта информация передается в мозг через нервы. На этом этапе сигналы можно суммировать, чтобы увеличить яркость изображения.

У Megalopta genalis есть специальные нейроны, соединяющие омматидии в группы. Таким образом сигналы, поступающие от всех омматидиев в группе, сливаются вместе перед отправкой в мозг. Изображение получается менее резким, но существенно более ярким.

Пчела-плотник (Xylocopa tranquebarica): 0.000063 люкса

Пчелы-плотники, встречающиеся в горах под названием Западные Гаты на юге Индии, видят в темноте еще лучше. Они могут летать даже в безлунные ночи. "Они способны летать при звездном свете, в облачные ночи и при сильном ветре", - рассказывает Хема Соманатан из Индийского института научного образования и исследований в Тируванантапураме.

Соманатан обнаружила, что омматидии пчел-плотников имеют необычно большие хрусталики, да и сами глаза довольно велики в пропорции к другим частям тела. Все это помогает улавливать больше света.

Однако этого недостаточно, чтобы объяснить столь великолепное ночное зрение. Возможно, у пчел-плотников омматидии тоже объединены в группы, как и у их собратьев Megalopta genalis.

Пчелы-плотники летают не только ночью. "Я видела, как они летают днем, когда их гнезда разоряют хищники, - говорит Соманатан. - Если ослепить их вспышкой света, то они попросту падают, их зрение не в состоянии обработать большое количество света. Но потом они приходят в себя и снова взлетают".

Похоже, из всех представителей фауны пчелы-плотники наделены наиболее острым ночным зрением. Но в 2014 году появился и еще один претендент на чемпионский титул.

Таракан американский (Periplaneta americana): менее одного фотона в секунду

Напрямую сравнить тараканов с другими живыми существами не получится, потому что острота их зрения измеряется иначе. Однако известно, что их глаза необычайно чувствительны.

В серии экспериментов, описанных в 2014 году, Матти Вэкстрем из финского Университета Оулу и его коллеги выясняли, как отдельные светочувствительные клетки в омматидиях тараканов реагировали на очень низкую освещенность. Они вставили в эти клетки тончайшие электроды, сделанные из стекла.

Свет состоит из фотонов - безмассовых элементарных частиц. Человеческому глазу необходимо, чтобы в него попали как минимум 100 фотонов, чтобы что-то почувствовать. Однако рецепторы в глазах таракана реагировали на движение, даже если каждая клетка получала всего по одному фотону света каждые 10 секунд.

У таракана в каждом глазу есть 16-28 тысяч чувствительных к зеленому цвету рецепторов. По данным Вэкстрема, в условиях темноты суммируются сигналы из сотен или даже тысяч этих клеток (напомним, что у кошки работать вместе могут до 1500 зрительных палочек). Эффект этого суммирования, по словам Вэкстрема, "грандиозен", и похоже, что аналогов в живой природе он не имеет.

"Тараканы впечатляют. Меньше фотона в секунду! - говорит Келбер. - Это самое острое ночное зрение".

Но пчелы способны обставить их по крайней мере в одном отношении: американские тараканы не летают в темноте. "Управлять полетом гораздо сложнее - насекомое движется быстро, и столкновение с препятствиями представляет опасность, - комментирует Келбер. - В этом смысле пчелы-плотники наиболее удивительны. Они способны летать и добывать пищу в безлунные ночи и при этом различать цвета".