Сокол-сапсан помощник охотников
Самые зоркие глаза в мире - у представителей животного мира, хищных птиц. Именно они способны видеть с большой высоты, одновременно отслеживая, что происходит спереди и сбоку. По оценкам специалистов самой зоркой хищной птицей является сокол-сапсан. Он способен заметить дичь с высоты до 8 километров. Недаром в старину охотники брали себе в помощники птиц именно из семейства соколиных.
Настоящий сокол
Сапсан (Falco peregrinus) или "настоящий сокол" - крупный представитель семейства соколиных, широко распространенный на всех континентах, кроме Антарктиды. Питается, в основном, пернатой дичью мелкой и средней величины, но не побрезгует и небольшими млекопитающими и насекомыми. Часто сапсаны охотятся в парах, ныряя за жертвой по очереди. Интересно отметить, что сокол-сапсан не только самая зоркая, но и самая быстро пикирующая птица в мире . Во время нападения ее скорость может достигать 90 м/с (свыше 320 км/ч).
Причина острого зрения
Причина острого зрения сокола - в особом строении глазных яблок. Хрусталик хищной птицы окружен особым кольцом из костяной пластинки, позволяющим быстро фокусировать зрение на предметах, расположенных на большом расстоянии. Специальные глазные мышцы сдавливают колечко и, соответственно, изменяют кривизну хрусталика. Благодаря этому сокол может мгновенно сфокусироваться на дичи, находящейся далеко внизу. Кроме того, в глазу хищных птиц расположены целых два "желтых пятна", отвечающих за остроту зрения. К слову, у человека всего одно такое пятно. Второе желтое пятно способно увеличивать предмет, на который смотрит птица, создавая эффект бинокля.
Поскольку сокол-сапсан способен развивать огромную скорость, падая камнем навстречу своей жертве, для него крайне важно не упускать ее из виду ни на мгновение. Возможность зорко видеть на разных расстояниях, а следовательно, быстро среагировать на движения дичи и отрегулировать свой полет, - основное условие выживания хищной птицы.
Елена Озерова, Samogo.Net
Птицы - очень интересные существа, они разительно отличаются от всех остальных животных, и даже друг от друга. Одни птицы практически всю жизнь проводят в воздухе, вторые вообще лишены крыльев и перьев и умеют только бегать по земле, а третьи отдают предпочтение исключительно водной стихии...
Самая большая птица
Это, естественно, . Рост самых крупных особей африканского страуса доходит до 2,80 метров, при весе 170 килограмм.
Самая маленькая птица
Этот рекорд принадлежит . Самый маленький колибри весит всего 1,5 грамма при длине тела около 5 сантиметров.
Самая быстрая летающая птица
Среди летающих птиц равных просто нет. На прямой дистанции сапсан способен разогнаться до 200 км/ч, а в, так называемом, пикирующем падении во время охоты пернатый хищник развивает скорость до 325 км/ч. Кстати, сапсан является не только самой быстрой птицей, но и самым быстрым животным на планете.
Самая быстрая бегающая птица
Наверное ни для кого не секрет, что являются лучшими бегунами среди всех пернатых. Они способны бегать со скоростью 80 км/ч. При таком беге шаг страуса может достигать до 8 метров в длину.
Самая тяжелая летающая птица
Здесь первое место между собой делят большая африканская и дудак . Удивительно, но эти птицы весят 18-20 кг.
Самая долгоживущая птица
Большой желтохохлый какаду в неволе живет около 80 лет. Однако считается, что в естественных условиях продолжительность жизни этого попугая может составлять 100 и более лет.
Самое острое зрение
Второй рекорд . Эта птица обладает настолько хорошим зрением, что способна распознать мышь с расстояния в 8 километров.
Самый большой размах крыльев
У странствующего альбатроса этот показатель составляет 3,6 метра. Немного меньше размах крыльев у андского кондора - хищника семейства соколиных - 3 метра 20 сантиметров.
Самый длинный клюв
Самым длинным клювом относительно размеров тела обладает мечеклювый колибри . Длина клюва этой маленькой птички может достигать 10 см, при общей длине 15 см, т.е. клюв у них в 2 раза длиннее тела.
Самый высокий полет
Тут на самом деле очень трудно определить кто же является настоящим рекордсменом по этому параметру. По подлинно известным случаям первое место принадлежит грифу Рюппеля , эта птица летела на высоте более 11 километров.
Самая прожорливая птица
Кубинский тоди за день съедает несколько тысяч насекомых, общий вес которых составляет около 60-65% от веса самой птицы.
Самая быстрокрылая птица или максимальное количество взмахов в минуту
Синехвостая амазилия - еще одна птица-рекордсмен из семейства колибри, делает 80 взмахов крыльями в секунду.
Лучшая плавающая птица
Пингвины - лучшие плавцы в мире птиц. Сильнее других видов выделяется императорский пингвин - он плавает со скоростью 36 км/ч, и что вообще невероятно может нырнуть на глубину почти 500 метров.
Самая выносливая птица
Полярная утка способна выдержать температуру -110 градусов Цельсия. Это делает ее не только самым выносливым представителем семейства пернатых, но и самым выносливым животным в целом.
Самая громкая птица
Индийский павлин кричит настолько громко (и к тому же безобразно), что его слышно за несколько километров.
Наибольшее количество перьев
У лебедя больше 25 тысяч перьев.
Самая ядовитая птица
Да, птицы также бывают ядовитыми! Самыми опасными являются представители рода питоуи . Все тело и перья пропитаны одним из самых опасных токсинов в мире - гомобатрахотоксином. Этот яд смертельно опасен даже для человека.
Рассмотрим работу некоторых из великого множества сенсорных систем, связанных с «окнами» в мир у птиц.
Из пяти классических органов чувств для большинства видов птиц наиболее жизненно важными являются органы зрения и слуха. Однако благодаря тому, что птицы обладают еще и самыми разными живыми приборами, они получили гораздо больше возможностей для восприятия окружающего их мира.
Птицы имеют чувство равновесия, ощущения тепла и холода, магнитного и электрического поля, способность ориентироваться в пространстве. Все это играет немалую роль в повседневной жизни птиц, а также используется ими при навигации во время перелетов.
Зрительная система
Основную информацию об окружающем мире птицы получают посредством зрения. Птичий сенсорный аппарат сходен с нашим, но у пернатых зрение более острое. Для других животных зрительная система тоже играет большую роль, но в своих действиях они руководствуются главным образом обонянием, осязанием или слухом. Почему же особенно острым зрением наделены именно птицы?
Целесообразность такого решения в том, что с высоты «птичьего полета» точно оценить обстановку с помощью обоняния или осязания невозможно. Только отличное зрение позволяет увидеть оттуда пищу или хищника. Кроме того, зрительное восприятие помогает птицам улавливать даже малые изменения длины светового дня и соответственно им вырабатывать свою линию поведения.
Зрение необходимо птицам и для осуществления брачных ритуалов. При этом одни пернатые при ухаживании демонстрируют самые разнообразные позы, движения, танцы, своеобразные свадебные подарки, а также удивительно красивое оперение. А другие - воспринимая их, соответственно реагируют.
Это связано с тем, что в отличие от рептилий и большинства млекопитающих птицы обладают цветным зрением, то есть видят мир во всем богатстве его цветов и оттенков. Именно поэтому им и дана возможность использовать в брачных ритуалах яркие красочные наряды. Так, например, курица способна различать тончайшие оттенки в наряде ухаживающего за нею петуха.
Интересно, что окраска оперения самцов и самок, как скажем, у синиц некоторых видов, одинакова в видимом свете. Но в ультрафиолетовом свете она различается, и это птицы способны увидеть.
Цветным зрением птицы обладают с рождения. Так, птенцы чаек, выпрашивая корм у родителей, реагируют только на красное пятно клюва взрослой птицы. Такое инстинктивное пищевое поведение птенца включается лишь при получении этого зрительного сигнала. А если закрасить красное пятно или сделать модель клюва без пятна, то птенец погибнет от голода, поскольку не догадается открыть рот.
Каким же образом обеспечивается цветное зрение у птиц? Оказывается, их глаза снабжены миниатюрными и очень сложно устроенными светофильтрами красных, оранжевых, желтых и зеленых цветов.
В то же время ночные и ныряющие птицы в основном лишены таких фильтров. Они для них нецелесообразны. Ведь в темноте или под водой зрительные восприятия ослаблены. Особенно это касается диапазона красной части спектра. Поэтому, наблюдая за жизнью совиного семейства при освещении красным фонарем, можно оставаться незамеченным.
А вот для многих дневных птиц жизненно важный для них красный цвет, наоборот, привлекателен. Если им предложить на выбор шарики разных цветов, то они предпочтут красные.
Особенности птичьих глаз. В связи с важностью зрения глаза птиц очень крупные. У многих видов их объем превышает объем мозга. Например, у канюка, близкого по размеру к вороне, глаза по величине приближаются к человеческим, а у африканского страуса - к глазам слона. Они сравнимы по величине с теннисным мячом! Кажущиеся небольшими голубиные глаза на самом деле размером почти во всю голову - просто они прикрыты оперением и кожей.
Превосходное зрение пернатых обеспечивается главным образом за счет сетчатки - внутренней выстилки глазного яблока. Она имеет особое устройство, которое состоит из множества чувствительных к свету клеток - палочек и колбочек. Так, у канюка только колбочек насчитывается свыше миллиона. Фотолюбителям известно, что, чем мельче «зерно» светочувствительного слоя, тем выше качество изображения на пленке. Поэтому сетчатка птиц, подобная такой мелкозернистой пленке, способна передавать мельчайшие детали изображения.
Кроме того, у большинства птиц в средней части глазного дна существует центральная ямка, стенки которой действуют подобно сильной лупе. Она предназначена для увеличения изображения предметов на сетчатке. Это превосходное устройство также помогает воспринимать самые незначительные движения в поле зрения птицы для успешной охоты или своей защиты.
У голубя, кроме центральной ямки, этой своего рода подзорной трубы для увеличения изображения, рядом находится еще и орган, казалось бы, не имеющий отношения к зрению, так называемый гребешок. Эта налитая кровью складка, похожая на меха гармони, как бы вдавлена большущим слепым пятном в зоркие глаза птицы. Поскольку в организме любого живого существа нет ничего лишнего, то биологи настойчиво стремились понять ее предназначение. И наконец было установлено, что гребешок сродни темным противосолнечным очкам. Благодаря ему дневные птицы не мигая смотрят на Солнце. Это «слепое пятно» помогает перелетным птицам во время миграций, а голубям - в выполнении курьерских заданий.
Кстати, голуби плохо видят в темноте. И попытки вывести ночную породу почтовых птиц, которые «работали» бы во время сна дневных пернатых хищников, ни к чему не привели. Ведь голубь именно дневная птица.
Зоркость птиц. Острота зрения у некоторых пернатых охотников в 5-8 раз выше, чем у человека. Так, сокол-пустельга видит в траве не только мышей, но даже насекомых со стометровой высоты, чеглок замечает стрекозу почти за 200 метров, а сокол-дербник по сигналу охотника возвращается на его руку с расстояния около километра.
Острота зрения у птиц-санитаров грифов такова, что они видят труп копытного животного за 3-4 километра! В тоже время эти парящие в высоте птицы неразличимы для человека, хотя и имеют трехметровый размах крыльев. По зоркости не отстает от них и беркут. Этот самый крупный орел способен заметить зайца с расстояния в 4 километра.
У небольших птиц тоже высокая острота зрения. Они замечают парящего в высоте хищника гораздо раньше человека и выдают его присутствие тревожным поведением. А особенной зоркостью отличаются пернатые, которые используют поисковый полет во время охоты. Та же серебристая чайка различает в траве полевок и сусликов с высоты 100-200 метров. Или же каменный стриж замечает мушку с полукилометровой высоты и точно рассчитывает ее координаты, чтобы настигнуть в стремительном полете и схватить с необычайной ловкостью.
Бинокулярное и монокулярное зрение. Люди смотрят на мир двумя глазами одновременно, то есть используют данное им бинокулярное зрение. Оно составляет 150° и обеспечивает великолепное рельефное видение мира за счет получения единого стереоскопического изображения.
А у птиц эти показатели гораздо хуже - у совы и козодоя всего лишь 60°, у голубя - до 30°, у воробья, снегиря, зяблика - от 10° до 20°, а у кукушки его нет вообще. Но почему же многие птицы не получили своего рода «бинокли»?
Дело в том, что бинокулярное зрение - это лишь частный случай зрительных восприятий птиц. Поскольку глаза у большинства птиц расположены по бокам головы, то, сузив бинокулярное зрение, им значительно расширили общее поле зрения.
Это дает пернатым ряд существенных преимуществ. Они могут пользоваться глазами независимо друг от друга, что позволяет им наблюдать за всем происходящим впереди, по сторонам и даже сзади. И тогда общее поле зрения складывается из монокулярного и бинокулярного. Так, у чаек, кур, воробьев, голубей и многих других птиц оно составляет более 300°. При этом, например, чайка, облетая свою территорию, может одним глазом следить за соседями слева, вторым - за соседями справа и поглядывать время от времени вниз сразу обоими глазами.
Хорошим бинокулярным зрением наделены пернатые хищники, атакующие подвижную добычу, чтобы точно определять расстояние до цели.
Удивительно целесообразно устроены, например, глаза у лесного кулика вальдшнепа. Они большие, выпуклые и так смещены назад, что бинокулярное поле у него образуется не спереди, а сзади. Это очень важно для безопасности птицы, чтобы, манипулируя клювом в земле в поисках питания, ей можно было видеть все, что творится сзади.
А у цапли и выпи свои интересные особенности. В связи с целесообразным способом затаиваться в камышах и осоке с поднятым вертикально вверх клювом, бинокулярное поле у них специально смещено вниз под клюв. И тогда птица наблюдает сразу двумя глазами за тем, что происходит под ногами - за плавающими мелкими рыбками, лягушками и водными насекомыми, составляющими ее повседневную добычу. Цапля охотится, используя и зрение и рецепторы на клюве, определяющие как размеры, так и направление движения добычи. А завершает охоту клюв птицы - профессиональный рыболовный «инструмент», который не выпустит даже скользкой рыбешки.
У сов глаза тоже размещены не по бокам головы, а сильно сдвинуты к основанию клюва, чтобы бинокулярное зрение позволяло птицам точно оценивать расстояние до добычи. Но насколько это целесообразно? Ведь в таком случае обзор у сов невелик, поскольку сзади и сбоку они ничего не увидят. Но оказывается, это им не помеха: совы обеспечены взамен удивительным «крутящим» устройством наподобие шарнира, благодаря которому могут вертеть головой вокруг вертикальной оси на 270°, а вокруг горизонтальной на 180°!
Вблизи и вдали, в воде и в воздухе. Многие птицы имеют и совершенную аккомодацию глаз (от лат. accomodatio - приспособление). То есть их глаза устроены таким образом, чтобы посредством фокусировки изображения на сетчатке (подобно действию изобретенного человеком фотоаппарата) они могли приспосабливаться к рассмотрению объектов на разном расстоянии. У птиц это в основном достигается за счет достаточно быстрого изменения кривизны хрусталика под действием особых мышц.
Так, трясогузка обычно выискивает насекомых на открытой местности. И благодаря аккомодации может мгновенно отреагировать и на возникшую рядом добычу и на пролетающего в вышине хищника.
Замечательны и глаза у бакланов. В воде при ловле рыбы им нужно ближнее зрение, а для полета, как и всем птицам, - дальнее. Поэтому их глаза способны сильно менять кривизну хрусталика, чтобы хорошо видеть и рыбешку, устремляющуюся к водным зарослям, и парящего в небе хищника. А пингвины, которые находят свою добычу в толще вод, выходя из воды, тотчас делаются очень близорукими.
Аккомодация характерна и для глаз других животных. Ею, почти в таком же виде, как у птиц, наделены и млекопитающие. А у головоногих моллюсков глаз в покое установлен на близкое видение, а аккомодацию обеспечивает перемещение шарообразного хрусталика назад. У земноводных и пресмыкающихся, в свою очередь, глаз установлен на дальнее видение, и нужный эффект достигается выдвижением хрусталика вперед.
Пластичность органов зрения ночных охотников. Известно, как хорошо видят совы, филины и сычи в темноте. Для этого их глаза устроены наподобие светосильного телеобъектива.
Используя самое малое количество света, огромный зрачок совы позволяет отчетливо видеть мышь на расстоянии до 600 метров от горящей свечи! Ведь они различают предметы практически в кромешной тьме, при освещении в две миллионных доли люкса. Никто, кроме сов, в таких условиях ничего увидеть не может. Как считают биологи, даже при освещенности в десятки тысяч раз сильнее ни одно другое животное не способно различать даже крупные объекты.
И что интересно - фокусировка совиных глаз устроена так целесообразно, что днем они видят не хуже других птиц! Это идет в разрез с распространенным заблуждением, что ночные охотники днем слепы. А их сильная дальнозоркость, то есть то, что совы не различают мелкие предметы ближе 15-20 сантиметров, совам совсем не страшна. Ведь при манипуляциях с кормом они закрывают глаза, полагаясь главным образом на свою великолепную осязательную чувствительность. Для этого у птиц имеются особые удлиненные щетинковидные перья, расположенные вокруг основания клюва.
А поскольку глаза ночных птиц специально устроены для зрительного восприятия как на очень слабом, так и на ярком свету, то они обеспечены еще и очень важными защитными механизмами, которые оберегают чувствительную сетчатку от повреждения слишком интенсивным дневным светом. Это происходит благодаря тому, что при воздействии яркого света, во-первых, быстро сокращающийся зрачок автоматически превращается в узкую щель. А во-вторых, в действие вступает подвижная «занавеска» пигмента в сетчатке, которая заслоняет фоторецепторы от губительных лучей. Именно поэтому полярная, болотная и ястребиная совы при необходимости могут охотиться и днем, а домовый сыч с удовольствием греется на солнышке.
Прекрасной пластичностью органов зрения наделены и многие другие птицы. И тогда по необходимости при вечерних сумерках или ночью у них включаются «запасные» механизмы, которые не применяются при дневном образе жизни. Благодаря этому, например, глаза обыкновенных чаек в нужный период времени настраиваются так, чтобы при лете майских жуков птицы могли успешно их ловить даже в сумерках. Или же серебристые чайки, которым днем не дают покоя люди, образуют большие стаи из холостых особей, чтобы кормиться ночью.
Восприятие мира с помощью слуха
Зрительное восприятие мира пернатыми успешно дополняется слуховым.
Диапазон частот колебаний воздуха, воспринимаемый в качестве звуков, у птиц примерно такой же, как и у человека. Однако пернатые превосходят нас в умении различать и анализировать сверхкороткие звуковые импульсы и разделяющие их столь же короткие паузы. Серии, составленные такими звуками и паузами, на наш слух звучат слитно, птица же слышит и оценивает каждый из элементов серии в отдельности.
Для жизни птиц особенно важно, что их ухо «настроено» на восприятие таких звуков, как голоса их врагов и добычи. Так, ухо совы прекрасно слышит едва различимое попискивание мышей, недоступное человеческому уху. А лесным воробьиным птицам хорошо известен тревожный крик вороны, сороки и сойки, и они реагируют на этот звук, как на сигнал опасности. Вороны же легко узнают по волчьему вою, когда эти охотники находят добычу. И тогда птицы регулируют направление полета в зависимости от той информации, которую они получили от волков.
Звуковое общение и пение птиц. Слух и голос неразрывно связаны между собой. Поэтому птицы могут не только воспринимать, но и воспроизводить огромное разнообразие звуков. Звуковое общение птиц особенно важно там, где они не видят друг друга, - в чаще леса, кустарнике, густой траве. Причем целесообразно устроенное ухо птицы лучше всего воспринимает те звуки, которые преобладают в голосе ее соплеменников.
Для того чтобы издавать сложные и разнообразные звуки, птицы наделены особым звукопроизводящим аппаратом - нижней гортанью (в отличие от верхней гортани у млекопитающих). И наиболее совершенно она устроена у певчих воробьиных птиц.
Пение птиц - это не только специфичный для каждого вида сложный сигнал, призванный обеспечить успех размножения. Конечно, благодаря песне облегчается встреча самца и самки, а птицы-соседи оповещаются о том, что данная территория уже занята. Причем звучание у каждого вида птиц неповторимое, поэтому представители разных видов не спутают друг друга. Например, пеночки и камышевки по облику очень сходны, но их песни хорошо различимы.
И все же прекрасное пение птиц предназначено и для нас, людей. Никогда не надоест звонкая песнь соловья. Ведь часто и соседи его предупреждены о занятости территории, и самка давно рядом, а птица часами продолжает заливаться, издавая переливчатые трели. Нас очаровывает курлыканье журавлей, песня жаворонка, неповторимые и величественные аккорды певчего дрозда, флейтовые звуки иволги, нежный щебет многих и многих птиц.
Острый слух ночных птиц. Благодаря великолепному слуху ночные птицы, например совы, получают дополнительную информацию об окружающем мире, когда не достает зрительной. Так, они успешно ловят добычу даже с завязанными глазами или в абсолютной темной комнате. По остроте слуха совы превосходят всех других птиц и наземных позвоночных, включая млекопитающих.
Особый слух, которым наделены совы, отличается не только редкостной остротой, но и тем, что обеспечивает довольно точную локацию источника звука. В экспериментальных условиях абсолютной темноты сова способна определить местоположение мыши исключительно на слух и с точностью до одного градуса. Но для этого добыча должна передвигаться по полу, усыпанному опилками или сухими листьями. Если же их убрать, то по твердой поверхности мышь будет передвигаться практически бесшумно, и тогда сова не сможет ее обнаружить.
Это происходит за счет того, что у всех птиц для восприятия звука имеются не ушные раковины, а отверстия, которые полностью скрыты под оперением и снаружи не видны. А совиные уши и тут представляют собой весьма примечательное устройство.
Во-первых, совы имеют некоторое подобие ушных раковин за счет особых складок кожи. По размеру они настолько велики, что смыкаются наверху и внизу головы. Велики у сов и барабанные перепонки.
Во-вторых, у сов вокруг клюва и глаз расположены особые подвижные маленькие перышки, их расположение создает подобие лица. Этот так называемый лицевой диск играет очень важную роль в слуховом восприятии птицы. Он действует подобно современному локатору: улавливает и фокусирует на слуховые отверстия даже самые слабые звуки.
В-третьих, у многих сов положение на голове правого и левого уха асимметрично. Это не дефект их строения, а «специальная конструкция», облегчающая пеленгацию источника звука. Сова постоянно выворачивает голову вбок и вниз, чтобы точно установить, откуда слышен шорох.
Благодаря всем этим целесообразным устройствам слуховая система совы позволяет в десятки раз усиливать звук.
Использование принципа эхолокации. Многим животным, ведущим ночной образ жизни, удобно и привычно использование эха. Это необходимо для ориентации в пространстве и определения своего положения относительно предметов.
Некоторые биологи считают, что принцип эхолокации прост: звуковая волна, воспроизведенная животным, отражается от встретившихся на пути предметов и возвращается обратно к его органам слуха. И по тому, сколько времени потребовалось, звуковой волне на обратный путь животное может судить, как далеко находится объект, а по характеру эха - и о свойствах этого объекта.
Такой комплекс для лоцирования пространства отнюдь не прост:
- для того чтобы издавать эти звуки, птицы (как и летучие мыши, дельфины и другие животные) обеспечены особыми звукопроизводящими «аппаратами»;
- эти живые имеют врожденные знания, какие звуковые частоты для этого нужно использовать, так как для открытого пространства, воды и пещеры они различны;
- им даны и специальные живые «приборы» для восприятия и анализа эха, а также заложенные в памяти знания и эталоны, чтобы мгновенно судить о свойствах лоцируемого объекта.
Среди птиц, которые наделены способностью «видеть ушами», то есть использовать слух для ориентации в пространстве, есть ласточки-саланганы и другие ночные птицы. Наиболее известны среди них гуахаро - обитатели горных тропических лесов Южной Америки. День они проводят в глубине известняковых пещер, где в составе многотысячной колонии вьют свои гнезда на недоступных карнизах. А ночью эти птицы вылетают в поисках плодов тропических пальм, чтобы с рассветом возвратиться обратно.
Поскольку в глубине пещер царит полный мрак и ориентироваться с помощью зрения здесь практически невозможно, то гуахаро постоянно издают характерные высокие звуки частотой около семи тысяч герц. Это позволяет им уверенно проноситься в полной темноте по извилистым подземным коридорам, легко ориентируясь по отражению звука от твердых поверхностей стен, потолка и пола пещеры. Об этих птицах можно сказать, что им хорошо видна освещенная звуком дорога. Когда в эксперименте им плотно затыкали ушные отверстия ватой, птицы полностью теряли способность к правильной ориентации в пространстве и натыкались на стены и выступы.
Из поколения в поколение гуахаро бережно передавали и донесли до организма современных потомков программу создания аппарата эхолокации и наследственные знания о том, как использовать это совершенное устройство.
Живые приборы птиц
Для ориентации и навигации. Инстинкт возвращения животных домой называют хомингом. Он возможен благодаря врожденной способности к ориентации и навигации. Ориентация позволяет им определять свое местонахождение в пространстве и осуществлять целенаправленное передвижение. А навигация - это самая сложная форма пространственной ориентации, которая дана животным, чтобы правильно выбирать направление движения при дальних перемещениях (миграциях).
Все эти процессы обязательно происходят с участием памяти. Навигационные возможности у птиц определяет генетическая память. А конкретные ориентиры им приходится запоминать. При ориентации задействованы самые разные анализаторы, которые воспринимают и обрабатывают информацию из внешней среды.
Ориентирами могут служить очертания населенного пункта, запахи, звуки или же положение Солнца, Луны, звезд. Одни виды ориентиров птицам известны от рождения, а с другими они знакомятся по мере обучения и приобретения опыта. Поэтому для целенаправленого передвижения птицы воспринимают информацию об ориентирах и принимают решение в соответствии со сложившейся ситуацией.
Способность птиц к ориентации можно проследить на примере голубей. В них заложено свойство прекрасно ориентироваться при дальних полетах, что позволяет использовать их в качестве почтальонов. И хотя с развитием современных средств связи голуби утратили это свое назначение, их способности не исчезли. Поэтому развитие получил голубиный спорт.
В процессе обучения птиц сначала выпускают близко от дома, где они знакомятся с окрестностями места старта. Затем отвозят все дальше и дальше, постепенно увеличивая расстояние. Обучение помогает птицам изучить новый маршрут, чтобы на финише направить полет вдоль узкого коридора над хорошо знакомой местностью. В заключение курса голубей увозят далеко от последних границ изученного ими по частям маршрута. Благодаря великолепной способности к ориентации птицы, поднявшись в воздух, целенаправленно летят в сторону уже знакомой трассы. Побеждает голубь, который самостоятельно находит к ней дорогу и первым прилетает к месту старта. Существуют гоночные трассы протяженностью в тысячи километров.
Многолетние исследования, связанные с ориентацией птиц, некоторые вопросы пока оставили без ответа. До сих пор окончательно не выяснено, ориентируются ли голуби по мысленной пространственной карте и насколько в этом процессе участвуют зрение, обоняние и восприятие магнитного поля Земли. Возможно, существуют и другие факторы внешней среды, которые еще не известны или же не принимаются во внимание.
В большинстве своем ученые считают, что здесь задействован целый комплекс самых разнообразных способов ориентации, каждый из которых включается в нужный момент. Так, данные радионаблюдений за голубями, которым на спину помещали миниатюрный передатчик с батарейкой и антенной, свидетельствуют, что голуби возвращаются к дому не по прямой, а довольно часто меняя направление. Однако общая направленность движения птиц остается постоянной. По-видимому, после каждого отклонения срабатывает механизм того или иного способа ориентации (в зависимости от того, день ли это или ночь, светит ли солнце или небо затянуто облаками), благодаря чему происходит постоянная корректировка траектории движения.
Солнечный компас и биологические часы. Для навигации многих животных решающую роль играет солнечное освещение. Особенно для ракообразных и пауков, рыб и жаб, черепах и аллигаторов и, конечно, птиц, особенно голубей, созданных для выполнения функций почтальонов.
Солнечно-компасная ориентация голубей имеет свои особенности.
Во-первых, для того чтобы следить за изменением азимута Солнца птицам необходимо привязаться к системе неподвижных ориентиров на земной поверхности (горы, деревья, местонахождение гнезда). Молодым голубям, уже способным ориентироваться вблизи голубятни по местным приметам, требуется еще около месяца для освоения ориентации по Солнцу.
Для понимания хода этих часов голубям, как, впрочем, и пчелам, достаточно пронаблюдать только половину солнечного пути. Ученые считают, что возможность такой широкой экстраполяции (предугадывания) говорит о существовании какого-то сложного аппарата расчета в их центральной нервной системе. Кроме того, птицы, пересекающие экватор, обеспечены системой корректировки внутреннего солнечного компаса к необходимому направлению движения. Такая удивительная способность приобретать знания о перемещении Солнца у них врожденная.
Во-вторых, для того чтобы ввести определенную поправку на смещение светила в течение суток, голуби пользуются биологическими часами - врожденной способностью их организма ориентироваться во времени.
Так, в ходе эксперимента птиц обучали движению в самых разных компасных направлениях. Например, их перевозили в пункт с другой географической долготой, отчего внутренний отсчет времени суток голубей расходился с местным. Но птицы постоянно меняли курс на угол, близкий к изменению солнечного азимута за тот период, который соответствовал рассогласованию их внутреннего и местного времени. Поскольку астроориентация невозможна без измерения времени, то ученые справедливо говорят об ориентации голубей в пространстве и времени.
И еще важно отметить: когда на голубом небе не видно солнца, птицы используют эффект поляризации света, а в предутреннее время - свет зари. И даже в пасмурную погоду они ориентируются по самому светлому участку небосвода.
Таким образом, птицы, как, впрочем, и многие другие животные, имеют замечательную возможность гибко реагировать на изменение условий освещения, чтобы не сбиваться с намеченного курса.
Оценивают ли птицы высоту? Многие молодые животные боятся высоты, потому что в их генетической памяти в закодированном виде заложены знания об опасности падения. Это подтверждает серия экспериментов.
Так, над полом на определенной высоте укрепили лист толстого стекла и по средине его постелили дорожку. По одну сторону от нее на нижнюю сторону стекла наклеили обои рисунком кверху, чтобы стекло в этом месте выглядело, как опора для дорожки. По другую сторону дорожки обои приклеили на пол, чтобы испытуемым стало ясно - твердая поверхность дорожки нависает над пропастью.
Поведение выпущенных на дорожку манежа цыплят, котят, щенков, слонят и других детенышей оказалось одинаковым. Все они безбоязненно сходили с дорожки, как им казалось, на «мелкую» сторону и избегали «глубокой».
И только утята, так же как и водные черепашки, не боялись высоты. Если этих малышей подталкивали к «опасной» стороне, они не выказывали никакого волнения. А иначе как бы они, едва начав бегать, решались прыгать со сравнительно высокого берега в воду?
Следовательно, падение с высоты, опасное для одних птиц (цыплят), является нормой повседневного поведения для других (утят), иными словами, водоплавающие животные наделены наследственно обусловленной смелостью для прыжков с высоты.
Метеорологические способности. Что заставляет птиц собираться в ранний отлет на юг, если предстоит холодная осень? Почему они заранее делают гнезда на южной или северной стороне деревьев в зависимости от того, какое будет лето? Какие живые приборы обеспечивают пернатых метеорологической информацией на предстоящий сезон?
Например, в районе Барнаула утки устраивают свои гнезда либо по обоим берегам Оби, если предстоящее половодье будет слабым, либо только на высоком левом берегу - когда оно будет сильным. Ведь при значительном половодье низкий правый берег окажется затопленным.
Ответов на эти и многие другие подобные вопросы наука пока не нашла. Но одно неоспоримо - птицы способны оценивать только им ведомые приметы и тщательно анализировать весь комплекс факторов. Это позволяет пернатым в зависимости от длительных прогнозов рационально организовывать свою жизнедеятельность.
Птицы - мастера полета
В большинстве своем птицы - самые совершенные летающие животные. У них все - от особенностей строения организма и физиологических процессов до наследственной программы жизнедеятельности и специфического поведения - рассчитано на полет.
Превосходные летные качества птиц обеспечивают:
- мощные грудные мышцы, составляющие у некоторых из них половину массы тела (в то время как у человека - всего лишь один процент);
- высокое кровяное давление, а также чрезвычайно интенсивный обмен веществ - самый высокий среди всех животных, благодаря чему грудные мышцы и получают мощную энергию, необходимую для полета;
- сочетание в птичьих костях полой и пористой конструкций, отчего их скелет весьма легок. К примеру, у фрегата при размахе крыльев более двух метров масса скелета составляет менее полукилограмма.
Птицы издавна привлекали к себе повышенное внимание человека, а потому изучены гораздо лучше других животных, однако особенности организма и образа жизни пернатых таят в себе еще немало загадок.
Рассмотрим уникальные возможности организма некоторых их представителей, обеспечивающие им целенаправленное передвижение.
Рекордсмены высоты. Регулярные перелеты птиц, миграции, обычно связаны с сезонными изменениями в природе. В это время некоторые птицы покрывают очень большие расстояния. Так, полярные крачки преодолевают 17 тысяч километров, перелетая от Северного Ледовитого океана в Антарктиду. А наш обыкновенный скворец, чтобы оказаться в Бельгии, успевает пролететь свыше тысячи километров всего лишь за сутки.
Гуси, обитающие на севере, мигрируют так же, как и лебеди, в Южную и Юго-Восточную Азию, Иран, Афганистан и, кроме того, в Северную Африку, Индокитай, Индию. Белые гуси могут преодолеть около 3 тысяч километров за 60 часов. Ведь они проходят миграционную трассу с остановками, необходимыми для восполнения запасов жира.
Хотя гусеобразные перемещаются не столь быстро и не так далеко, но они являются рекордсменами высоты. Так, зафиксирован случай, когда утка-кряква столкнулась с самолетом над Невадой на высоте почти 7 тысяч метров над уровнем моря, а на уровне свыше 8 тысяч метров наблюдали стаю лебедей-кликунов. Гуси, направляясь к своим зимовьям на севере Индии и в Бирме, перелетают на высоте свыше 9 тысяч метров самые высокие горные хребты в мире - Гималаи.
Имеются свидетельства о способности нильских гусей забираться в верхние слои атмосферы. Так, их стая была сфотографирована над индийским поселением на высоте почти 18 тысяч метров (!) Для сравнения: рекордная высота для самолета - свыше 36 тысяч метров.
Если сравнить мощность двигателя реактивного самолета и силу крыльев гуся, то возникнет чувство восхищения перед теми необыкновенными возможностями, которыми обладают эти животные.
Обеспеченность гусей для полета. Сложно и целесообразно устроены у гусеобразных тело, органы и комплекс систем, обеспечивающие возможность летать. Согласно общим законам построения тела пернатых гусеобразным даны крылья и обтекаемое тело с черепицеобразно уложенным перьевым покровом. Они, как и все птицы, имеют облегченный скелет с полыми костями, особую систему дыхания, кровообращения, интенсивного пищеварения, управления движением.
Немаловажную роль при перелетах играют не только великолепные летные качества этих птиц, но и их живые приборы. Они позволяют даже молодым и неопытным особям прекрасно ориентироваться в полете и точно прибывать в пункт назначения.
Однако гусеобразные имеют и свои индивидуальные особенности для перемещения в воздухе, полностью соответствующие их заданному образу жизни и поведению. Утке нужно летать так же быстро, как атакующему добычу соколу. А лебедю ни к чему летные качества миниатюрной птички колибри, питающейся нектаром цветов. Все, что имеют эти птицы, предназначено именно для них и несет в себе определенный смысл.
Так, поскольку гусеобразные могут лететь на таких невероятных высотах, которые одолевают лишь турбореактивные самолеты, то они часами вынуждены находиться в разреженном воздухе, где почти втрое меньше кислорода. Каким образом птицы выдерживают это? Ведь любое млекопитающее, сходное с ними размером, попав в такую среду, быстро потеряло бы сознание и, скорее всего, погибло. Да и люди сравнительно недавно стали шаг за шагом осваивать вершины тех гор, высота которых превышает 8 тысяч метров, и то с использованием специальных аппаратов, чтобы компенсировать сильнейшую нехватку кислорода.
А гусеобразным, оказывается, не нужны ни предварительные тренировки, ни дополнительные источники кислорода. Даже впервые летящие гуси довольствуются голодным кислородным пайком и долгое время не теряют дееспособности. Что существует для этого в их организме - биологический феномен, так пока и не понятый наукой.
Организация перелета. А как гуси организуют свой массовый высокогорный перелет?
Как и у многих перелетных птиц, в определенное время в их организме включается программа миграционного поведения. Ведомые знаниями о конкретном месте сбора в южной Сибири, они слетаются туда с разных сторон и разбиваются на несколько отдельных стай под руководством старых и наиболее опытных особей.
Затем гуси отдыхают перед тяжелым полетом и, наконец, в назначенный день на рассвете отправляются в путь. Перелеты у гусей осуществляются днем, когда птицы, наблюдая наземные ориентиры, легко придерживаются общего направления. Гуси пользуются своими традиционными маршрутами, которыми неизменно следуют опытные вожаки стай, показывая их при перелете молодежи. Орнитологи установили, что во время миграций птицы уже при старте выбирают правильное направление пути.
Стаи гусей, как и журавлей, имеют характерную V-образную форму. Она не случайна и воспроизводится у них из века в век. А летящая впереди особь гасит воздушные завихрения, облегчая полет следующим за ней птицам. Лидирующую птицу, которой приходится тяжелее всех, по очереди сменяют другие члены стаи.
Отмечено, что при перелете эти птицы соблюдают значительно больший порядок, чем солдаты на марше. При этом, тесно прижимаясь друг к другу в полете, гуси точно выдерживают расстояние, чтобы сильными крыльями не задеть соседа.
Набрав после взлета максимальную высоту, гуси целенаправленно двигаются к величественным горам. Многими часами птицы размеренно работают крыльями, выдерживая среднюю скорость на 35-градусном морозе!
Наконец, самые высокие пики остаются позади, и горы постепенно становятся ниже - теперь можно и спуститься, где легче дышать и можно реже махать крыльями. Еще два-три часа полета - и становятся видны холмы и леса Северной Индии.
У каждой стаи есть свои закрепленные места для остановки на отдых. Стаи даже могут делать крюк, отклоняясь от прямого маршрута, чтобы провести ночь на привычном месте. День близится к концу, и опытный вожак внимательно высматривает маленький низкий островок уединенного озера. Он дает сигнал, и смертельно уставшая стая опускается на землю.
Жизнь ласточки - в полете.
Ласточки, относящиеся к семейству певчих воробьиных, слывут прекрасными летунами. Известную нам деревенскую ласточку (касатку), как и береговую ласточку, никогда не спутаешь с иными птицами, кроме, может быть, стрижей, на которых они очень похожи.
Значительную часть жизни ласточки проводят в воздухе. Их удлиненные и острые крылья прямо-таки созданы для длительного и стремительного полета. Ведь ласточки питаются исключительно насекомыми, которых ловят в воздухе на лету. Часами они носятся в небе, ловко хватая мух, комаров, мошек, жучков распахнутым, как широкий сачок, клювом. При этом ласточки способны проделывать в небе фигуры «высшего пилотажа» и ловко пролетать сквозь узкие отверстия.
На лету ласточки не только едят, но и пьют, стремительно проносясь с поднятыми крыльями и вытянутой шеей над самой поверхностью воды и зачерпывая ее надклювьем. Кроме того, при желании они могут окунуть в воду ту или иную часть тела и за несколько таких полетов полностью выкупаться.
В телесной организации каждой птицы помимо признаков, связанных со способностью к полету, находит отражение и то, где эта птица живет и чем питается. Если бы ласточки, подобно нашим курам, постоянно расхаживали по земле и греблись в поисках корма, то этому соответствовало бы и строение их ног. А поскольку «работа» ласточек, впрочем, как и стрижей, почти целый день носиться в воздухе, ловя на лету насекомых, то они имеют короткие ноги и ходят по земле с трудом. Эти птицы лишь изредка присаживаются на отдых и для очистки перьев на ветки или провода. На землю же они опускаются, если только собирают материал для строительства гнезд.
Координация движений. Совершая сложные маневры, ласточки, как и многие птицы, должны очень точно координировать свои действия. Для этого они используют широкий диапазон движений - от изгибов и полного поворота крыла до изменения амплитуды взмахов. Ласточки во многом схожи с современным реактивным самолетом с высокой маневренностью. Таким самолетом управляет компьютерная система, которая в доли секунды оценивает обстановку и дает необходимые указания комплексной системе, обеспечивающей передвижение.
Так и ласточка имеет сложнейшую систему управления полетом - свой мозговой компьютер, что позволяет ей точно корректировать действия на довольно большой скорости. А одной из главных исполняющих систем ее организма является великолепная мышечная организация. Самые сильные мышцы птицы рационально расположены вблизи центра тяжести ее тела, что увеличивает устойчивость во время полета. Грудные же мышцы, прикрепленные к килю, являются основными двигателями крыльев.
Особенности телосложения пингвинов
Хотя пингвины имеют крылья и перья, однако они совсем не летают по воздуху. Зато великолепное устройство тела, включая не менее мощную, чем у летающих птиц, мускулатуру, позволяет пингвинам осуществлять быстрый и хорошо маневрируемый «полет» под водой. Они способны развивать на коротких дистанциях скорость до 40 километров в час, погружаться на большую глубину и вообще подолгу плавать в студеной антарктической воде.
Гладкое и обтекаемое тело этой птицы испытывает в воде намного меньшее сопротивление, чем мчащаяся торпеда. Так, стремительно вошедший в воду императорский пингвин способен за считанные мгновения достичь двухсотметровой глубины.
К особенностям телосложения пингвина относится и очень рациональное строение его крыльев, которые не похожи на крылья других птиц. Они имеют форму жестких и тонких весел, ведь кости, образующие скелет пингвиньего крыла, уплощены. Их внутренняя структура лишена тех воздушных полостей, которые для легкости заложены в конструкцию костей летающих птиц. Это увеличивает плотность и надежность всей конструкции при отталкивании от воды во время плавания.
При подводном плавании пингвин очень ловко действует своими «веслами». Помогает ему в этом особо подвижное устройство плечевого сустава. Вращаясь в нем почти винтообразно, крылья пингвина способны делать 2-3 взмаха в секунду! А роль руля при плавании этой хорошо управляемой живой подводной лодки играют хвост и короткие толстые ноги с четырьмя пальцами, соединенными плавательной перепонкой.
Разнообразие способов передвижения. Пингвины движутся в воде тремя способами:
- при погоне за добычей, эти птицы быстро погружаются под воду и словно летят в ее толще, интенсивно гребя крыльями, как веслами. Обычно подводная охота длится минуту, однако описаны случаи даже двадцатиминутного их погружения;
- быстрый способ перемещения на далекие расстояния связан с подпрыгиванием. В этом случае пингвины мчатся в приповерхностном слое воды, периодически выскакивая из нее, как дельфины, чтобы вдохнуть воздуха;
- во время отдыха пингвины медленно плывут у самой поверхности, загребая крыльями и приподняв голову и хвост.
Пингвины, бесспорно, являются лучшими ныряльщиками среди пернатых. Обычно они ныряют на глубину до 60 метров и гребут при этом короткими и узкими крыльями-ластами. А рекордную для птиц глубину погружения императорских пингвинов ученые зафиксировали на уровне 265 метров. При этом один из пингвинов был с передатчиком, регистрирующим максимальное давление воды. В подобных случаях глубоководного погружения пингвины быстро возвращаются на поверхность, чтобы исключить декомпрессию. Значит, им на генетическом уровне даны знания, как избежать кессонной болезни.
Эти птицы рекордсмены и по дальности подводного передвижения. Так, пингвины Адели, ныряя в полыньях, с легкостью проплывают подо льдом 120 метров. А императорские пингвины способны преодолевать от полыньи до полыньи почти 360 метров.
Пингвины не только искусные ныряльщики. Они еще и чемпионы по стремительному выскакиванию из воды, особенно когда их преследуют морские леопарды. Пингвины легко, буквально свечой выпрыгивают на лед или береговой уступ двухметровой высоты. Причем, как бы ни был труден прыжок, он всегда заканчивается точным приземлением на обе лапы.
Скольжение по льду и заимствование бионики. У пингвинов короткие, далеко отнесенные назад ноги, поэтому на суше они держат головы вертикально и неутомимо ходят или стоят, опираясь на жесткие перья хвоста. Зато эти птицы быстро скользят по льду или даже по снегу, лежа на брюшке и отталкиваясь крыльями и лапами.
Для защитного поведения этих, казалось бы, неуклюжих птиц, характерно, что, завидев преследователя, они мгновенно бросаются на живот и, активно действуя лапами, довольно быстро ускользают от него. При этом пингвины проворно лавируют между выступами, впадинами и трещинами. Значит, эти замечательные птицы используют не только врожденные знания о различных способах быстрого перемещения, чтобы уйти от опасности, но и способны мгновенно оценивать ситуацию и выбирать ледяную дорогу, наиболее оптимальную для высокоскоростного движения.
Бионикам пришла мысль создать машину с таким же целесообразным способом перемещения, как у пингвинов. Разрабатываемая машина, должна двигаться по снегу на большой скорости даже со значительным грузом. Широкое днище будет скользить по снежной поверхности, отталкиваясь от нее специальными приспособлениями. Несмотря на то, что такой снегоход будет иметь массу больше тонны, он должен развивать скорость до 50 километров в час, что очень хорошо для подобных непроходимых мест.
Продолжаем нашу . Вот например в Книгу рекордов Гиннеса занесено имя студентки из Германии Вероники Сейдер, девушка обладает самым острым зрением на планете. Вероника распознает лицо человека на расстоянии 1 километра 600 метров, данный показатель примерно в 20 раз превышает норму. Так же люди неплохо видят в темноте, но ночные животные, такие как кошки, дадут нам сто очков вперед.
Кто же является обладателем самых чувствительных глаз?
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
прямую 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».
И еще немного интересного про острое зрение.
Глаза, нос, уши — в дикой природе все органы стоят на службе выживания животного. Глаза играют важнейшую роль в жизни любого живого существа, но не все животные видят одинаково. Острота зрения не зависит ни от размера, ни от количества глаз.
Так, даже самый зоркий среди многоглазых пауков, паук скакун видит жертву только на расстоянии 8 сантиметров, зато в цвете. Надо отметить, что все насекомые имеют плохое зрение.
Животные, которые живут под землей, например, кроты, вообще лишены зрения. Плохое зрение у млекопитающих, которые живут в воде, например, у бобров и выдр.
Животные, за которыми охотятся хищники, имеют панорамное зрение. Крайне трудно подкрасться незамеченным к птице козодою. Её выпуклые большие глаза имеют широкий разрез, который загибается к затылку. В результате, угол зрения достигает трехсот шестидесяти градусов!
Интересно, например, что орлы имеют по два века, а насекомые вообще не имеют век и спят с открытыми глазами. У орла второе веко абсолютно прозрачное, оно защищает глаз хищной птицы от ветра во время стремительной атаки.
Самое острое зрение в животном мире имеют хищные птицы. Кроме того, эти птицы могут моментально переводить фокус зрения с дальних расстояний на ближние объекты.
Пернатые хищники орлы видят свою жертву на расстоянии 3-х километров. Как и все хищники, они имеют бинокулярное зрение, когда оба глаза смотрят на один предмет, так легче рассчитать расстояние до добычи.
Но абсолютными рекордсменами зоркости в животном мире являются представителям семейства соколиных. Самый знаменитый в мире сокол — сапсан или, как его еще называют, пилигрим — может заметить дичь с расстояния в 8 километров.
Сапсан не только самая зоркая, но и самая быстрая птица, и вообще живое существо, в мире. По оценкам специалистов, в стремительном пикирующем полете она способна развивать скорость свыше 322 км/ч, или 90 м/с.
Для сравнения: гепард, самое быстроногое животное из наземных млекопитающих, бегает со скоростью 110 км/час; колючехвостый стриж, живущий на Дальнем Востоке, способен лететь со скоростью 170 км/час. Но, надо отметить, что в горизонтальном полете сапсан все же уступает стрижу.
Сапсан(лат. Falco peregrinus) - хищная птица из семейства соколиных, распространённая на всех континентах, кроме Антарктиды. Во время охоты сапсан планирует в небе, обнаружив добычу, он приподнимается над жертвой и почти под прямым углом стремительно пикирует вниз, нанося когтями лап смертельные удары жертве.
Такие разные глаза.
Серия работ армянского фотографа Сурена Манвеляна (Suren Manvelyan ) «Твои прекрасные глаза» (“Your Beautiful Eyes”) показывает снятые в режиме макросъемки зрачки глаз животных, птиц и рыб. Сурен родился в 1976 году, начал фотографировать когда ему было шестнадцать лет, и стал профессиональным фотографом в 2006 году. Его фотографические интересы от макро до портретов. Сейчас он является главным фотографом журнала «Ереван».
Зрение имеет в жизни птиц исключительно большое значение. Могут быть птицы, лишенные голоса, но птиц, лишенных глаз, слепых, не существует. Нет птиц и с недоразвитыми глазами. И есть много видов птиц, у которых глаза развиты сильнее, чем у других соответствующего размера животных. У сарыча, например, объем глаза примерно равен объему глаза человека, а у беркута глаз значительно больше человеческого. А ведь беркут по весу в 30-40 раз меньше человека. Вес глаз у сов составляет одну треть веса ее головы.
Острота зрения у птиц изумительна. Сапсан видит небольших птиц, величиной с горлицу, с расстояния более чем в один километр. Лишенные обоняния птицы могут разыскивать свою добычу по слуху или с помощью зрения. Гриф примечает в горах свою добычу - павшее копытное иногда с высоты двух-трех километров.
Как известно, у птиц голова свободно поворачивается на шее до 180 и даже 270 градусов. Они этим пользуются. В особенности любят крутить головой и оглядываться совы. Совы не могут поводить глазами направо налево; глазные яблоки у них плотно заклинены в глазницах. А к тому же у них глаза, в отличие от других птиц, направлены вперед. Поэтому в лесу приходится иногда наблюдать такую на первый взгляд странную картину: сова сидит на дереве спиной к наблюдателю, а голова ее перевернута так, что клюв находится прямо на линии середины спины, и взгляд птицы направлен прямо назад. Сове это удобно. Она может, не производя ни малейшего шума и не тратя времени на повороты, спокойно осматривать все, что вокруг нее происходит. Ну, а может ли оглянуться летящая утка, особенно, если сзади опасность? Поворот головы, малейшее отвлечение внимания от полета для нее может означать гибель. Да и бегущей птице оглядываться назад не с руки.
Что же тогда делать?
Прежде чем ответить на этот вопрос, давайте посмотрим, как расположены глаза на голове птицы. За исключением сов, глаза у птиц располагаются не спереди головы, а по бокам, и видят птицы больше вбок, чем вперед. Поэтому общее поле зрения птиц очень велико. Воробьиные птицы и голуби могут, не поводя глазами и не ворочая головой, охватить сразу зрением до 300 градусов, только одна шестая окружности остается за пределами ви-димого. Завидный кругозор! Напомню, что у человека общее поле зрения составляет всего 150 градусов.
Есть и более «счастливые» птицы. У козодоев височный край глаза обращен слегка назад и поле зрения у него составляет 360 градусов. Это значит, что козодой может, не поворачивая го-ловы, совершенно свободно замечать, что происходит впереди него, сбоку и сзади. Выгодное положение для этой птицы! Ведь козодой ловит свою добычу, мелких насекомых, в воздухе. Если он будет гоняться только за тем, что приметил спереди, сыт не будет. Полет у козодоя ловкий, верткий. Что ему стоит, приметив мелькнувшую сбоку или даже сзади добычу, сразу развернуться и схватить ее своей широкой пастью. Для этого и надо прежде всего заметить эту добычу, т. е. видеть во время полета и спереди, и сзади.
Но один козодой такой счастливчик. Видеть, что происходит сзади, может и вальдшнеп. Кормясь, он засовывает свой клюв в мягкий грунт, на ощупь разыскивает себе там пищу, забы-вая, можно сказать, обо всем окружающем. Оглядываться ему совсем некстати. Боковая (и даже чуть-чуть назад) посадка глаз вполне позволяет ему заметить приближающуюся опасность, не поворачивая головы, не вынимая без надобности клюв из кормного участка почвы.
Такое широкое поле зрения нужно не всем птицам. Хищникам оно ни к чему. Хищные птицы, как правило, кормятся довольно крупной добычей, примечают ее заранее и, устремившись к ней, должны все время зорко держать ее в поле своего зрения. Глаза у хищника направлены вперед, общее поле зрения не так уж велико(у пустельги, например, 160 градусов), зато у них бинокулярное зрение развито лучше. Но, конечно, лучше всего бинокулярное зрение развито у сов. Но и совы уступают в этом отношении человеку.
Хищная птица не видит, что происходит сзади нее, да ей это и не нужно. Она нуждается только в переднем и частично в боковом зрении. А если надо рассмотреть, что происходит позади, хищник поворачивает голову, как и сова, назад, нацеливая на ин-тересующий его предмет свое бинокулярное зрение.
Утка в этом отношении - прямая противоположность ястребу. Ей полезно видеть, что происходит сзади, причем видеть, так сказать, мимоходом, не поворачивая головы. Вот она пропускает через клюв жирный ил на берегу водоема. Видеть здесь особенно нечего. Пусть лучше глаза следят за тем, что происходит сзади. Видеть сзади нужно утке и во время полета. А что, если сзади хищник? И утка действительно может заметить его, не поворачивая головы. Вот что значит поле зрения в 360 градусов!
Кроме положения глаз, большое значение имеет у птиц направление наиболее острого зрения каждого глаза. Это направление зависит от анатомического устройства глаз разных видов птиц и никогда не бывает у них одинаковым. Наиболее острое зрительное восприятие у птиц обычно направлено вбок, за пределы бинокулярного зрения, что позволяет летящей птице иметь справа и слева но зависимые друг от друга поля ясного зрения.
Показательно в этом отношении сравнение ласточек и стрижей. И те и другие кормятся в воздухе однородной пищей - воздушным планктоном, а глаза у этих птиц устроены по-разному. Стриж смотрит в основном вперед. Другое дело - ласточка. Острое зрительное восприятие у нее направлено главным образом вбок, и она превосходно замечает каждую мошку, промелькнувшую мимо нее, спереди ли она пролетела или сбоку. Летательный аппарат у ласточки таков, что она может сейчас же сделать поворот и схватить промелькнувшую добычу. Скорость полета ласточки не так уж велика, и она делает развороты на месте очень легко. Стриж делать разворот на месте не может, он слиш-ком стремительно летает. Из-за особенностей своего зрения стриж просто и не заметит мошку, которая находится сзади, он ловит только то, что спереди. Какой способ охоты «выгоднее»? Пока воздушного планктона в воздухе много, это совершенно все равно. Но когда в воздухе пищи становится меньше, первым попадает в трудное положение стриж. Того, что он «пропашет» своим клювом в воздухе по прямой, ему уже недостаточно. Возможная пища справа и слева от него скрыта благодаря особенностям зрения. Ласточка же превосходно выходит из положения, поворачиваясь за каждой промелькнувшей сбоку мошкой. Мало того, она может даже, летая вдоль пригретой солнцем скалы или стены дома, спугивать крылом насекомых и тут же их схватывать. Поэтому стриж не может долго задерживаться у нас до осени, а ласточка может. Птицы мало смотрят вверх. Для них главное то, что происходит на земле. Это сказывается и га устройстве их глаз. В сетчатой обо-лочке дневных птиц, верхний ее сегмент, тот, который воспринимает лучи, идущие от земли, более насыщен так называемыми би-полярными клетками и ганглиями, скажем попросту, лучше видит, тогда как нижний сегмент, отражающий небо, обеднен этими образованьями. Вот и приходится птице, если ей нужно повнима-тельней рассмотреть, что происходит на небе (скажем, не летит ли хищник), закидывать голову на спину и смотреть вверх в таком положении.
Что отражают глаза птицы, имеют ли они «выражение»? У ястреба светло-желтые глаза, они оставляют неприятное впечатление, кажется, что ястреб обладает злым характером. Однако здесь дело вовсе не в характере, просто радужина у этого хищника желтая, а глаза его не выражают ровным счетом ничего. Глаза старых бакланов светятся глубоким зеленым тоном и тоже ничего не выражают. Все это - внешнее оформление глаз, не связанное с тем, как птица себя ведет.
Некоторые виды птиц должны хорошо видеть в разных средах. Крохаль, например, и баклан видят хорошо в воздухе и ни-чуть не хуже в воде. Для этого нужна повышенная способность к аккомодации. И действительно, баклан способен изменять преломляющую силу глаза на 40-50 диоптрий, тогда как человек - всего только на 14-15 диоптрий. Но вот у сов способность к аккомодации совсем незначительна, каких-нибудь 2-4 диоптрии. Вследствие этого они, по-видимому, ничего не могут видеть в непосредственной от себя близости.
Задают иногда вопрос, есть ли у птиц цветное зрение. Ответ на этот вопрос напрашивается сам собою. А для чего же тогда птицам яркие краски, для чего пестрая и часто весьма, оригинальная расцветка? Наблюдения показывают, что многие детали оперения птицы имеют сигнальное значение для них и прекрасно ими воспринимаются. Другое дело - видят ли птицы цвета именно так как видит их человек. Это остается еще неясным. Но, видимо, особых отличий глаза птицы в этом отношении не имеют. Птиц иногда удается, например, дрессировать на цвета.
