Суперзрение у животных

Поляризованный солнечный свет используют многие животные — от птиц, видящих в поляризованных лучах магнитное поле Земли во время перелетов, до ориентирующихся с помощью этих лучей пчел.

Животные в природе используют способы ориентации, недоступные людям, которые невозможно смоделировать без сложной аппаратуры. Например, одни животные могут видеть свет в ультрафиолетовой части спектра, а другие распознавать электрическую составляющую поляризованного ультрафиолета. Существуют и такие, которые могут даже «видеть» геомагнитное поле Земли.

Чтобы понять, как животные воспринимают свет, нужно выяснить, что такое сам свет. Обычный свет, такой, как солнечный, представляет собой распространяющиеся импульсами правильные электромагнитные колебания. Каждый импульс состоит из образующих пару — электрической и магнитной — составляющей. Когда солнечный свет проходит сквозь атмосферу Земли, он рассеивается молекулами воздуха. Большая часть рассеивающихся лучей приходится на голубую, фиолетовую и ультрафиолетовую части спектра. Именно поэтому небо выглядит для нас голубым. Более того, по сравнению с исходным солнечным излучением это рассеивание приводит к интересному эффекту согласования волн солнечного света в единый поляризованный световой поток.

Структура света в небе

Несмотря на то что мы не можем видеть поляризованный свет, он формирует в небе видимые эффекты, которые выглядят как черные радуги или концентрические кольца в зависимости от видимой части неба и относительного расположения Солнца. Позиция Солнца важна, так как структура поляризации в любой точке неба зависит от ее расположения относительно Солнца. Когда Солнце движется по небу, структура поляризованного света меняется, так же как стрелки часов обходят циферблат в течение дня. Этот эффект используется многими животными, которые обычно воспринимают позицию Солнца как компас. Улавливая электрическую составляющую поляризованного света, они могут успешно ориентироваться даже тогда, когда Солнце закрыто облаками, но еще видна хотя бы часть голубого неба, излучающая поляризованный свет. Эта замечательная система ориентации работает, сравнивая видимый участок неба с закодированной в мозгу картой освещенности всего неба.

Как заставить пчел заблудиться

Пчелы обладают изумительной способностью распознавать и использовать поляризованный свет. Их талант был открыт немецким зоологом профессором Карлом фон Фришем в конце 1940-х годов. Фриш обнаружил, что, если плоскость поляризации света перевернуть с помощью зеркала, пчелы будут ориентированы в противоположную сторону. Используя фильтры, меняющие плоскость поляризации, можно заставить их менять направление полета согласно новой плоскости поляризации. Позже фон Фришем были получены подобные результаты и для других насекомых, включая муху дрозофилу (Drosophila spp.) и серую мясную муху (Sarcophaga spp.).

Видение макушкой

Животные по-разному приспосабливаются видеть поляризованный свет. Структуры, выполняющие эту функцию у пчел, — фасетки, находящиеся в верхней части сложного глаза, образующие область, чувствительную к поляризованным лучам. Серые мясные мухи используют не только верхнюю часть сложных глаз, но и простые глазки — группы фоточувствительных клеток на голове. Личинки мух также видят поляризованный свет. Поскольку у личинок нет сложных фасеточных глаз, то к поляризованному свету чувствительны простые глазки находящиеся у личинок по бокам головы.

Однако насекомые видят только часть ультрафиолетового света. Пчелы, например, наиболее чувствительны к тем лучам ультрафиолета, которые близки к фиолетовым. Поляризованные волны этой длины пчелы видят наилучшим образом.

Эксперименты, проведенные в Цюрихском университете доктором Рюдигером Винером с танзанийским пустынным муравьем-бегунком (Cataglyphis bicolor), показали, что в сложном глазу часть сетчатки чувствительна к поляризованному свету. Из более чем 1000 фасеток, составляющих каждый сложный глаз, 80 отвечают за восприятие поляризованного ультрафиолетового света, причем каждая фасетка принимая лучи от разных точек на небе. Например, одна фасетка воспринимает свет от 270° другая от 180°, и так далее.

Что видит птичий глаз

Многие мигрирующие и обладающие чувством хоминга (тяга к дому) птицы видят поляризованный свет. У голубей специальный участок сетчатки глаза в верхней части поля зрения видит небо в поляризованных лучах. Этот участок сетчатки содержит необычные фоторецепторы, известные как двойные колбочки, функцией которых является обнаружение поляризованного света.

Птицы обладают и еще одним замечательным свойством: они могут непосредственно видеть магнитное поле Земли. Их магнитное видение настолько далеко от наших представлений, что мы не можем даже вообразить, как бы магнитное поле могло выглядеть для птиц.

Ученые предполагают, что ощущение птицами магнитного поля выглядит кодированным двумя цветами, в виде точек, поверх нормального изображения. Эти точки соотносятся с северным и южным полюсами, но могут быть видимыми птицами только в лучах света определенной длины волны. Скорее всего, это дальняя часть видимого фиолетового спектра. В зависимости от вида птиц точки могут полностью исчезать в лучах красной области спектра.

Поддержите проект Мир Знаний, подпишитесь на наш канал в Яндекс Дзен

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *