Інфрачервоний зір змій

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Зміст
Введення ................................................. .................................................. ............ 3
1. Способів бачити багато - все залежить від цілей .......................................... 4
2. Рептилії. Загальні відомості ................................................ ............................. 8
3. Органи інфрачервоного зору змій .............................................. ............... 12
4. «Тепловідящіе" змії .............................................. ...................................... 17
5. Змії вражають видобуток наосліп .............................................. ..................... 20
Висновок ................................................. .................................................. ....... 22
Список літератури ................................................ ............................................. 24

Введення
Ви впевнені, що навколишній світ виглядає саме так, яким він постає перед нашим поглядом? А ось тварини бачать його зовсім інакше.
Рогівка та кришталик у людини і вищих тварин влаштовані однаково. Схоже і пристрій сітківки. Вона містить чутливі до світла колбочки і палички. Колбочки відповідають за колірний зір, палички - за зір в темряві.
Око - дивовижний орган людського організму, живої оптичний прилад. Завдяки йому ми бачимо вдень і вночі, розрізняємо кольору і об'єм зображення. Око влаштований як фотокамера. Його рогівка і кришталик, як об'єктив, заломлюють і фокусують світло. Вистилає очне дно сітківка виступає в ролі чутливої ​​фотоплівки. Вона складається з особливих световоспрінімающіх елементів - колб і паличок.
А як влаштовані очі наших «братів менших»? У тварин, які полюють вночі, в сітківці більше паличок. У тих представників фауни, які вночі воліють спати, в сітківці одні колбочки. Найбільш гострі в природі - денні тварини і птахи. Це й зрозуміло: без гострого зору вони просто не виживуть. Але і у ведучих нічний спосіб життя тварин є свої переваги: ​​навіть при мінімальному освітленні вони помічають найменші, майже невловимі руху.
Загалом люди бачать чіткіше і краще більшості тварин. Справа в тому, що в оці людини є так зване жовта пляма. Воно розташоване в центрі сітківки на оптичній осі ока і містить лише колбочки. На них потрапляють промені світла, які найменше спотворюються, проходячи через рогівку і кришталик.
«Жовта пляма» - специфічна особливість зорового апарату людини, всі інші види його позбавлені. Саме через відсутність цього важливого пристосування собаки і кішки бачать гірше за нас.
1. Способів бачити багато - все залежить від цілей
Кожен вид в результаті еволюції розвинув свої зорові здібності настільки, наскільки це потрібно для його довкілля і способу життя. Якщо розуміти це, можна сказати, що у всіх живих організмів зір по-своєму «ідеальне».
Людина під водою бачить погано, а у риби очі влаштовані так, що вона, не змінюючи позиції, розрізняє предмети, які для нас залишаються «за бортом» зору. У донних риб, наприклад камбали і сома, очі розташовані у верхній частині голови, щоб бачити ворогів і видобуток, які зазвичай з'являються зверху. До речі, очі риби можуть повертатися в різні боки незалежно одне від одного. Зорче інших бачать під водою хижі риби, а також мешканці глибин, що харчуються дрібними істотами - планктоном і донними організмами.
Зір тварин пристосоване до звичної середовищі. Кроти, наприклад, підсліпуватий - вони бачать тільки поблизу. Але інша зір у повній темряві їх підземних нір і не потрібно. Мухи та інші комахи погано розрізняють обриси предметів, зате за одну секунду здатні зафіксувати велике число окремих «картинок». Близько 200 у порівнянні з 18 у людини! Тому швидкоплинне рух, який ми сприймаємо як ледь вловиме, для мухи «розкладається» на безліч одиничних образів - немов кадри на кіноплівці. Завдяки цій властивості комахи моментально орієнтуються, коли їм потрібно ловити на льоту свою жертву або рятуватися від ворогів (включаючи людей з газетою в руці).
Очі комах - одне з найдивовижніших витворів природи. Вони добре розвинені і займають велику частину поверхні голови комахи. Складаються з двох типів - простих і складних. Простих очей зазвичай три, і розташовані вони на лобі у вигляді трикутника. Вони розрізняють світло і темряву, а коли комаха летить, стежать за лінією горизонту.
Складні очі складаються з безлічі маленьких очок (фасеток), що мають вигляд опуклих шестигранників. Кожен такий очей оснащений своєрідною найпростішої лінзою. Складні очі дають мозаїчне зображення - у кожну фасетки «вміщається» лише фрагмент потрапив у поле зору об'єкта.
Цікаво, що у багатьох комах у складних очах окремі фасетки збільшені. А їх місце розташування залежить від способу життя комахи. Якщо його більше «цікавить», що відбувається над ним, найбільші фасетки знаходяться у верхній частині складного очі, а якщо під ним - у нижній. Учені не раз намагалися зрозуміти, що саме бачать комахи. Чи справді навколишній світ постає перед їхнім поглядом у вигляді чарівної мозаїки? Однозначної відповіді на це питання поки немає.
Особливо багато дослідів проводилося з бджолами. У ході експериментів з'ясувалося, що зір цією комахою потрібно для орієнтації в просторі, розпізнавання ворогів і спілкування з іншими бджолами. У темряві бджоли не бачать (і не літають). Зате вони дуже добре розрізняють деякі кольори: жовтий, синій, блакитнувато-зелений, фіолетовий і ще специфічний «бджолиний». Останній - це результат «змішання» ультрафіолетового, синього і жовтого. У цілому гостротою свого зору бджоли цілком можуть конкурувати з людьми.
Ну а як же обходяться істоти, у яких дуже слабкий зір або ті, хто зовсім їм обділений? Як вони орієнтуються у просторі? Деякі теж «бачать» - тільки не очима. У найпростіших безхребетних і медуз, що складаються на 99 відсотків з води, є чутливі до світла клітини, відмінно замінюють їм звичні зорові органи.
Зір представників фауни, що населяють нашу планету, зберігає ще багато дивних таємниць, і вони чекають своїх дослідників. Але ясно одне: все розмаїття очей в живій природі - результат довгої еволюції кожного виду і тісним чином пов'язане з її способом життя і середовищем проживання.
Люди
Ми чітко бачимо предмети поблизу і розрізняємо найтонші відтінки кольорів. У центрі сітківки розташовані колбочки «жовтої плями», що відповідають за гостроту зору і сприйняття кольорів. Огляд - 115-200 градусів.
На сітківці нашого ока зображення фіксується в перевернутому вигляді. Але наш мозок коригує картинку і перетворює її на «правильну»
Кішки
Широко посаджені котячі очі дають огляд в 240 градусів. Сітківка ока в основному забезпечена паличками, колбочки зібрані в центрі ретини (області гострого зору). Нічне зір краще денного. У темряві кішка бачить у 10 разів краще за нас. Її зіниці розширюються, а що знаходиться під сітківкою відображає шар загострює зір. А кольору кішка розрізняє погано - всього декілька відтінків.
Собаки
Довгий час вважалося, що собака бачить світ чорно-білим. Однак псові все ж розрізняють кольори. Просто ця інформація не дуже значима для них.
Зір у собачих на 20-40% гірше, ніж у людини. Об'єкт, який ми розрізняємо на відстані 20 метрів , Для собаки «зникає», якщо він віддалений більше ніж на 5 метрів . Зате нічний зір відмінне - в три-чотири рази краще, ніж у нас. Собака - нічний мисливець: вона далеко бачить у темряві. У темряві собака сторожової породи здатна розгледіти об'єкт, що рухається на відстані 800 - 900 метрів . Огляд - 250-270 градусів.
Птахи
Пернаті - рекордсмени за гостротою зору Вони добре розрізняють кольори. У більшості хижих птахів гострота зору в кілька разів вище, ніж у людини. Яструби і орли помічають рухому видобуток з висоти двох кілометрів. Від уваги ширяючого на висоті 200 метрів яструба не вислизає жодна деталь. Його очі «збільшують» центральну частину зображення в 2,5 рази. У людського ока немає такого «збільшувача»: чим вище ми знаходимося, тим гірше бачимо те, що внизу.
Змії
У змії немає століття. Її очей покритий прозорою оболонкою, яку при линьки замінює нова. Погляд змія фокусує, змінюючи форму кришталика.
Більшість змій розрізняють кольори, але контури зображення розпливаються. Змія головним чином реагує на об'єкт, що рухається, та й то, якщо він поруч. Варто жертві поворухнутися, і рептилія виявляє її. Якщо ви замре, змія вас не побачить. Але може атакувати. Розташовані біля очей змії рецептори вловлюють тепло, що виходить від живої істоти.
Риби
Око у риби - з кулястим кришталиком, який не змінює форму. Щоб сфокусувати погляд, риба наближає або видаляє кришталик від сітківки ока за допомогою особливих м'язів.
У прозорій воді риба бачить в середньому на 10 - 12 метрів , А чітко - на відстані 1,5 метра . Зате кут зору надзвичайно великий. Риби фіксують предмети в зоні 150 градусів по вертикалі і 170 градусів по горизонталі. Вони розрізняють кольори і сприймають інфрачервоне випромінювання.
Бджоли
«Бджоли денного бачення»: на що дивитися вночі у вулику?
Око бджоли вловлює ультрафіолетове випромінювання. Іншу бджолу вона бачить у бузковому кольорі і ніби через «стиснувшись» зображення оптику.
Око бджоли складається з 3 простих і 2 складних фасеточних очок. Складні під час польоту розрізняють рухомі предмети і обриси нерухомих. Прості - визначають ступінь інтенсивності світла. Нічного зору у бджіл немає »: на що дивитися вночі у вулику?

2. Рептилії. Загальні відомості
У рептилій погана репутація і мало друзів серед людей. Існує безліч непорозумінь, пов'язаних з їх тілом і способом життя і збереглися до наших днів. Дійсно, саме слово "рептилія" означає "тварина, яка плазує" і немов нагадує про поширене уявлення про них, особливо, про зміїв як про огидні створіння. Незважаючи на склався стереотип, не всі змії отруйні і багато рептилій грають істотну роль в регулюванні чисельності комах і гризунів.
Більшість рептилій - хижаки, які мають добре розвиненою сенсорною системою, яка допомагає знаходити здобич і уникати небезпеки. У них відмінний зір, а змії, крім того, мають специфічну здатність фокусувати свій погляд, змінюючи форму кришталика. Рептилії, що ведуть нічний спосіб життя, як, наприклад, гекони, бачать всі чорно-білим, але більшість інших має гарне кольоровий зір.
Слух для більшості рептилій не має особливої ​​важливості, і внутрішні структури вуха звичайно слабо розвинені. У більшості відсутня і зовнішнє вухо, виключаючи барабанну перетинку, або "тімпанум", яка сприймає коливання, що передаються по повітрю; від барабанної перетинки вони передаються через кісточки внутрішнього вуха до мозку. Змії зовнішнього вуха не мають і можуть сприймати тільки ті коливання, які передаються по землі.
Рептилій характеризують як холоднокровних тварин, але це не цілком точно. Температура їх тіла в основному визначається навколишнім середовищем, але в багатьох випадках вони можуть її регулювати і при необхідності підтримувати на більш високому рівні. Деякі види здатні генерувати і утримувати тепло усередині власних тканин тіла. Холодна кров має деякі переваги в порівнянні з теплою. Ссавцям необхідно підтримувати температуру тіла на постійному рівні в дуже вузьких межах. Для цього їм постійно потрібна їжа. Рептилії, навпаки, дуже добре переносять зниження температури тіла; її життєвий інтервал у них набагато ширше, ніж у птахів і ссавців. Тому вони здатні заселяти такі місця, які для ссавців не придатні, наприклад, пустелі.
Одного разу наївшись, вони можуть перетравлювати їжу в стані спокою. У деяких найбільших видів між прийомами їжі може проходити кілька місяців. Великі ссавці не вижили б при такому режимі харчування.
Мабуть, з рептилій тільки у ящірок добре розвинений зір, так як багато хто з них полюють на швидко пересувається здобич. Водні рептилії більшою мірою покладаються на такі органи чуття, як нюх і слух, коли вистежують видобуток, знаходять собі чоловіка або визначають наближення ворога. Зір у них виконує підсобну роль і діє тільки на близькій відстані, зорові образи розпливчасті, відсутня здатність довго фокусуватися на нерухомих предметах. У більшості змій зір досить слабке, здатне зазвичай реєструвати тільки рухомі об'єкти, що знаходяться поблизу. Реакція заціпеніння в жаб, коли до них наближається, наприклад, вже, є гарним захисним механізмом, так як змія не здогадається про присутність жаби, поки та не зробить різкого руху. Якщо ж таке станеться, то зорові рефлекси дозволять змії швидко розправитися з нею. Тільки деревні змії, які обвиваються навколо гілок і хапають птахів і комах на льоту, мають хороше бінокулярний зір.
У змій система органів почуттів інша, ніж у інших мають слух рептилій. Мабуть, вони не чують зовсім, так що звуки дудочки заклинача змій для них недоступні, вони входять у стан трансу від рухів цієї дудочки з боку в бік. Вони не мають зовнішнього вуха і барабанної перетинки, але, можливо, здатні вловлювати деякі дуже низькочастотні вібрації, використовуючи як органів почуттів легені. В основному змії виявляють видобуток або наближається хижака з коливань землі або іншої поверхні, на якій вони знаходяться. Тіло змії, цілком перебуває в контакті із землею, діє як один великий детектор коливань.
Деякі види змій, в тому числі гримучі і ямкоголовие, виявляють видобуток з інфрачервоного випромінювання її тіла. Під очима в них є чутливі клітини, що визначають найменші зміни температури аж до часток градуса і, таким чином, що орієнтують змій на місцезнаходження жертви. Деякі удави також мають чутливі органи (на губах вздовж ротового отвору), здатні фіксувати зміни температури, але вони менш чутливі, ніж у гримучих і ямкоголових змій.
Для змій дуже важливі почуття смаку та нюху. Тремтячий роздвоєний зміїний мову, який деякі люди вважають «зміїним жалом», насправді збирає швидко зникають у повітрі сліди різних речовин і переносить їх до чутливих заглибленням на внутрішній поверхні рота. На небі знаходиться спеціальний пристрій (орган Якобсона), яке пов'язане з мозком відгалуженням нюхового нерва. Постійне випускання і втягування язичка є ефективним методом відбору проб повітря на важливі хімічні компоненти. При втягуванні мова виявляється поруч з органом Якобсона, і його нервові закінчення визначають ці речовини. В інших рептилій велику роль грає почуття нюху, і та частина мозку, яка відповідає за цю функцію, розвинена дуже добре. Органи смаку зазвичай розвинені менше. Як і у змій, орган Якобсона, використовується для виявлення в повітрі (у деяких видів - за допомогою мови) частинок, що несуть відчуття запаху.
Багато рептилії живуть в дуже сухих місцях, так що збереження води в тілі для них дуже важливо. Ящірки і змії зберігають воду краще за всіх, але зовсім не завдяки лускатої шкірі. Через шкіру вони втрачають майже стільки ж вологи, скільки птахи та ссавці.
У той час як у ссавців висока частота дихання призводить до великого випаровування з поверхні легенів, у рептилій частота дихання набагато менше і, відповідно, через тканини легенів втрата води мінімальна. Багато видів рептилій забезпечені залозами, здатними очищати кров і тканини тіла від солей, виділяючи їх у формі кристалів, знижуючи цим потреба відділення великих обсягів сечі. Інші небажані солі в крові перетворюються на сечову кислоту, яка може віддалятися з організму з мінімальною кількістю води.
Яйця рептилій містять все необхідне для зародка. Це запас їжі у вигляді великого жовтка, води, яка міститься в білку, і багатошарова захисна оболонка, яка не пропускає небезпечних бактерій, але пропускає повітря для дихання.
Внутрішня оболонка (амніон), безпосередньо навколишнє ембріон, аналогічна такій самій оболонці у птахів і ссавців. Аллантоис називається більш потужна мембрана, що діє як легкі та орган виділення. Вона забезпечує проникнення кисню і вихід відпрацьованих речовин. Хоріон - оболонка, що оточує весь вміст яйця. Зовнішня шкаралупа у ящірок і змій шкіряста, але в черепах і крокодилів вона твердіша і кальцинована, як яєчна шкаралупа у птахів.
4. Органи інфрачервоного зору змій
Інфрачервоний зір змій вимагає нелокальної обробки зображень
Органи, що дозволяють зміям «бачити» теплове випромінювання, дають вкрай розпливчасте зображення. Тим не менш у змії в мозку формується чітка картина теплова навколишнього світу. Німецькі дослідники з'ясували, як таке може бути.
Деякі види змій мають унікальну здатність вловлювати теплове випромінювання, що дозволяє їм розглядати "навколишній світ в абсолютній темряві. Правда, вони« бачать »теплове випромінювання не очима, а спеціальними чутливими до тепла органами.

Будова такого органу дуже просто. Поруч з кожним оком розташовується отвір діаметром близько міліметра, яке веде до невелику порожнину приблизно такого ж розміру. На стінках порожнини розташована мембрана, яка містить матрицю з клітин-терморецепторів розміром приблизно 40 на 40 клітин. На відміну від паличок і колбочок сітківки ока, ці клітки реагують не на «яскравість світла» теплових променів, а на локальну температуру мембрани.
Цей орган працює як камера-обскура, прототип фотоапаратів. Дрібне теплокровних тварин на холодному тлі випускає в усі боки «теплові промені» - далеке інфрачервоне випромінювання з довжиною хвилі приблизно 10 мікрон. Проходячи через дірочку, ці промені локально нагрівають мембрану і створюють «теплове зображення». Завдяки високій чутливості клітин-рецепторів (детектируется різниця температур в тисячні частки градуса Цельсія!) І непоганому кутовому дозволу, змія може помітити мишу в абсолютній темряві з досить великої відстані.
З точки зору фізики як раз добре кутове дозвіл і являє собою загадку. Природа оптимізувала цей орган так, щоб краще «бачити» навіть слабкі джерела тепла, тобто просто збільшила розмір вхідного отвору - апертури. Але чим більше апертура, тим більше розмите виходить зображення (мова йде, підкреслимо, про найважливіше звичайний отвір, без жодних лінз). У ситуації зі зміями, де апертура і глибина камери приблизно рівні, зображення виявляється настільки розмитим, що з нього нічого, крім «десь поблизу є теплокровні тварини", витягти не можна. Тим не менш досліди зі зміями показують, що вони можуть визначати напрям на точкове джерело тепла з точністю близько 5 градусів! Як же зміям вдається досягти такого високого просторового дозволу при такій жахливій якості «інфрачервоної оптики»?
Вивченню саме цього питання була присвячена недавня стаття німецьких фізиків AB Sichert, P. Friedel, J. Leo van Hemmen, Physical Review Letters, 97, 068105 (9 August 2006).
Раз реальне «теплове зображення», говорять автори, сильно розмито, а «просторова картина», що виникає у тварини в мозку, досить чітка, значить існує якийсь проміжний нейроаппарат на шляху від рецепторів до мозку, який як би налаштовує різкість зображення. Цей апарат не повинен бути надто складним, бо змія дуже довго «обмірковувала» б кожне отримане зображення і реагувала б на стимули з запізненням. Більш того, на думку авторів цей апарат навряд чи використає багатоступінчасті ітеративні відображення, а є, швидше, якимось швидким однокроковим перетворювачем, які працюють за назавжди захистом в нервову систему програмі.
У своїй роботі дослідники довели, що така процедура можлива і цілком реальна. Вони провели математичне моделювання того, як виникає «теплове зображення», і розробили оптимальний алгоритм багаторазового поліпшення його чіткості, охрестивши його «віртуальної лінзою».
Незважаючи на гучну назву, використаний ними підхід, звичайно, не є чимось принципово новим, а всього лише різновид деконволюції - відновлення зображення, зіпсованого неідеальність детектора. Це процедура, зворотна змазування картинки, і вона широко застосовується при комп'ютерній обробці зображень.
У проведеному аналізі, правда, був важливий нюанс: закон деконволюції не було потрібно вгадувати, його можна було вирахувати виходячи з геометрії чутливої ​​порожнини. Іншими словами, було заздалегідь відомо, яке конкретно зображення дасть точкове джерело світла в будь-якому напрямку. Завдяки цьому абсолютно розмите зображення можна було відновити з дуже хорошою точністю (звичайні графічні редактори зі стандартним законом деконволюції з цим завданням б і близько не впоралися). Автори запропонували також конкретну нейрофізіологічної реалізацію цього перетворення.
Сказала ця робота якесь нове слово в теорії обробки зображень - питання спірне. Однак вона, безсумнівно, призвела до несподіваних висновків щодо нейрофізіології «інфрачервоного зору» у змій. Дійсно, локальний механізм «звичайного» зору (кожен зоровий нейрон знімає інформацію зі своєю маленькою області на сітківці) здається настільки природним, що важко уявити щось сильно інше. Але ж якщо змії дійсно використовують описану процедуру деконволюції, то кожен нейрон, що дає свій внесок в цільну картину навколишнього світу в мозку, отримує дані зовсім не з точки, а з цілого кільця рецепторів, що проходить по всій мембрані. Можна тільки дивуватися, як природа примудрилася сконструювати таке «нелокальні зір», яка компенсує дефекти інфрачервоної оптики нетривіальними математичними перетвореннями сигналу.
Інфрачервоні детектори, звичайно, важко відрізнити від терморецепторів, розглянутих вище. Тепловий детектор клопів Triatoma міг би бути розглянутий і в цьому розділі. Тим не менш, деякі терморецептори настільки спеціалізувалися в детектуванні віддалених джерел тепла і визначенні напрямку на них, що варто розглянути їх окремо. Найбільш відомі з них лицьові і губні ямки деяких змій. Перші вказівки на те, що у сімейства Удавові змій Boidae (удави, пітони і т.д.) і підродини ямкоголових змії Crotalinae (гримучі змії, в т.ч. справжні гремучнікі Crotalus і бушмейстер (або сурукуку) Lachesis) є інфрачервоні сенсори, були отримані з аналізу їх поведінки при пошуку жертв і визначенні напрямку атаки. Інфрачервоне детектування використовується також для оборони або втечі, яке викликається появою випромінює тепло хижака. Згодом електрофізіологічні дослідження трійчастого нерва, иннервирующего губні ямки Удавові змій і лицьові ямки ямкоголових змій (між очима і ніздрями), підтвердили, що ці поглиблення дійсно містять інфрачервоні рецептори. Інфрачервоне випромінювання є адекватний стимул для цих рецепторів, хоча відповідь може генеруватися і при омивання ямки теплою водою.
Гістологічні дослідження показали, що ямки містять не спеціалізовані рецепторні клітини, а неміелінізірованние закінчення трійчастого нерва, що утворюють широке не перекриваються розгалуження.
У ямках і Удавові, і ямкоголових змій поверхню дна ямки реагує на інфрачервоне випромінювання, причому реакція залежить від розташування джерела випромінювання по відношенню до краю ямки.
Активація рецепторів і у Удавові, і у ямкоголових змій вимагає зміни потоку інфрачервоного випромінювання. Це може досягатися або в результаті руху випромінює тепло об'єкта в "поле зору" щодо більш холодного оточення, або при скануючому русі голови змії.
Чутливість достатня для виявлення потоку випромінювання від руки людини, яка переміщується в "полі зору" на відстані 40 - 50 см , З чого випливає, що пороговий стимул становить менше 8 х 10-5 Вт/см2. Виходячи з цього, підвищення температури, Детектируемая рецепторами, складає близько 0,005 оС (тобто приблизно на порядок краще, ніж здатність людини до детектування змін температури).
5. "Тепловідящіе" змії
Проведені у 30-х роках XX векаученимі експерименти з гримучими і родинними їм ямкоголовимі зміями (кроталідамі) показали, що змії дійсно можуть як би бачити тепло, котре йде полум'ям. Рептилії виявилися здатними виявляти на великій відстані ледь вловиме тепло, котре йде нагрітими предметами, або, інакше кажучи, вони були здатні відчувати інфрачервоне випромінювання, довгі хвилі якого невидимі для людини. Здатність ямкоголових змій відчувати тепло настільки велика, що вони можуть на значній відстані вловити тепло, випромінюване щуром. Датчики тепла перебувають у змій в невеликих ямках на морді, звідки й їхня назва - ямкоголовие. У кожній невеликий, розташоване між очима і ніздрями, спрямованою вперед ямці є крихітне, як шпилькові уколи, отвір. На дні цих отворів розташована мембрана, подібна будовою з сітківкою ока, що містить найдрібніші терморецептори в кількості 500-1500 на квадратний міліметр. Терморецептори 7000 нервових закінчень з'єднані з гілкою трійчастого нерва, розташованої на голові і морді. Оскільки зони чутливості обох ямок перекриваються, ямкоголовая змія може сприймати тепло стереоскопічної. Стереоскопічне сприйняття тепла дозволяє змії, вловлюючи інфрачервоні хвилі, не тільки знаходити здобич, але й оцінювати відстань до неї. Фантастична теплова чутливість поєднується у ямкоголових змій з швидкою реакцією, що дозволяє зміям моментально, менш ніж за 35 мілісекунд, реагувати на тепловій сигнал. Не дивно, що володіють такою реакцією змії дуже небезпечні.
Здатність вловлювати інфрачервоне випромінювання дає ямкоголовим зміям значні можливості. Вони можуть полювати вночі і переслідувати основну свою здобич - гризунів в їх підземних норах. Хоча у цих змій є високорозвинуте нюх, що вони також використовують для пошуку здобичі, їх смертоносний кидок направляється теплочутливим ямками і додатковими терморецепторів, розташованими всередині пащі.
Хоча інфрачервоне чуття у інших груп змій вивчено гірше, відомо, що удави і пітони також мають термочутливі органи. Замість ямок ці змії мають більше 13 пар терморецепторів, розташованих навколо губ.
У глибинах океану панує морок. Туди не доходить світло сонця, і там мерехтить тільки світло, яке випромінюється глибоководними мешканцями моря. Як світлячки на суші, ці створення забезпечені органами, генеруючими світло.
Володіє величезною пащею чорний малако (Маlасоsteus niger) живе в повній темряві на глибинах від 915 до 1830 м і є хижаком. Як же він може полювати в повній темряві?
Малаков здатний бачити так званий дальній червоне світло. Світлові хвилі в червоній частині так званого видимого спектру мають найбільшу довжину хвилі, близько 0,73-0,8 мікрометра. Хоча це світло невидимий для людського ока, його бачать деякі риби, у тому числі чорний Малаков.
З боків очей малако знаходиться пара біолюмінесцентних органів, що випускають синьо-зелене світло. Більшість інших біолюмінесцірующіх створінь у цьому царстві темряви також випускають блакитне світло і мають очі, чутливі до хвиль блакитній області видимого спектру.
Друга пара біолюмінесцентних органів чорного малако розташована нижче його очей і дає дальній червоне світло, який невидимий іншим, що живуть у глибинах океану. Ці органи дають чорному малако перевагу перед суперниками, так як випускається їм світло допомагає йому побачити здобич і дозволяє підтримувати зв'язок з іншими особинами свого виду, не видаючи своєї присутності.
Але яким же чином чорний малако бачить дальній червоне світло? Згідно приказці "Ти є те, що ти їси", він дійсно отримує цю можливість, поїдаючи крихітних веслоногих рачків - копепод, які, у свою чергу, харчуються бактеріями, поглинаючими дальній червоне світло. У 1998 році групою учених з Великобританії, до складу якої входили доктор Джуліан Партрідж і доктор Рон Дуглас, було виявлено, що сітківка очей чорного малако містить модифікований варіант бактеріального хлорофілу - фотопігмента, здатного вловлювати промені дальнього червоного світла.
Завдяки дальньому червоному світлі деякі риби можуть бачити у воді, яка нам здалася б чорною. Кровожерна піранья в каламутних водах Амазонки, наприклад, сприймає воду як темно-червону, колір більш проникний, ніж чорний. Вода виглядає червоною з-за частинок рослинності червоного кольору, які поглинають промені видимого спектру. Тільки промені дальнього червоного світла проходять крізь каламутну воду, і їх може бачити піранья. Інфрачервоні промені дозволяють їй бачити здобич, навіть якщо вона полює в повній темноте.Так ж як у піраньї, у карасів в їхніх природних місцях проживання прісна вода часто буває каламутною, переповненій рослинністю. І вони адаптуються до цього, маючи здатність розрізняти дальній червоне світло. Дійсно, їх візуальний ряд (рівень) перевищує такий піраньї, так як вони можуть бачити не тільки в далекому червоному, але й у сьогоденні інфрачервоному світлі. Так що ваша улюблена домашня золота рибка може розгледіти набагато більше, ніж ви думаєте, включаючи "невидимі" інфрачервоні промені, що випускаються звичайними побутовими електронними пристроями, такими, як телевізійний пульт і пучок променів охоронної сигнальної системи.
5. Змії вражають видобуток наосліп
Відомо, що багато видів змій навіть будучи позбавленими зору здатні вражати свої жертви з надприродною точністю.
Рудиментарній їх теплових сенсорів не дає підстав стверджувати, що одна тільки здатність сприймати теплове випромінювання жертв може пояснити ці дивовижні здібності. Дослідження вчених з Мюнхенського технічного університету показує, що, ймовірно, вся справа в наявності у змій унікальною «технології» обробки візуальної інформації, повідомляє Newscientist.
Багато змії мають чутливими детекторами інфрачервоних променів, що допомагає їм орієнтуватися в просторі. У лабораторних умовах зміям заклеювали очі пластиром, і виявилося, що вони здатні вразити щура миттєвим ударом отруйних зубів в область шиї жертви або за вухами. Така точність не може пояснюватися тільки здатністю змії бачити теплове пляма. Очевидно, вся справа в здатності змій якимось чином обробляти інфрачервоне зображення і «чистити» його від перешкод.
Вчені розробили модель, в якій враховуються і фільтруються як теплові «шуми», що виходять від рухомої видобутку, так і будь-які помилки, пов'язані з функціонуванням самої мембрани-детектора. У моделі сигнал від кожного з 2 тисяч теплових рецепторів викликає збудження свого нейрона, але інтенсивність цього збудження залежить від входу на кожну з інших нервових клітин. Інтегруючи в моделі сигнали від взаємодіючих рецепторів, вченим вдалося одержати дуже чіткі теплові зображення навіть при високому рівні сторонніх шумів. Але навіть порівняно малі похибки, пов'язані з роботою мембран-детекторів, можуть повністю зруйнувати зображення. Для мінімізації таких похибок товщина мембрани не повинна перевищувати 15 мікрометрів. І виявилося, що мембрани ямкоголових змій мають саме таку товщину, розповідає cnews.ru.
Таким чином, вченим вдалося довести дивовижну здатність змій обробляти навіть зображення, вельми далекі від досконалості. Тепер справа за підтвердженням моделі дослідженнями реальних змій.

Висновок
Відомо, що багато видів змій (зокрема з групи ямкоголових), навіть будучи позбавленими зору, здатні вражати свої жертви з надприродною «точністю». Рудиментарній їх теплових сенсорів не дає підстав стверджувати, що одна тільки здатність сприймати теплове випромінювання жертв може пояснити ці дивовижні здібності. Дослідження вчених з Мюнхенського технічного університету показує, що, можливо, вся справа в наявності у змій унікальною «технології» обробки візуальної інформації, повідомляє Newscientist.
Відомо, що багато змії мають чутливими детекторами інфрачервоних променів, які допомагають їм орієнтуватися в просторі і виявляти здобич. У лабораторних умовах змій тимчасово позбавляли зору, заклеюючи їхні очі пластиром, і виявилося, що вони здатні вразити щура миттєвим ударом отруйних зубів, спрямованим в область шиї жертви, за вухами - там, де щур не здатна дати відсіч за допомогою своїх гострих різців. Така точність не може пояснюватися лише здатністю змії бачити розпливчасте теплове пляма.
З боків передньої частини голови у ямкоголових змій є поглиблення (які й дали назву цій групі), в яких розташовані чутливі до тепла мембрани. Як же «фокусується» теплова мембрана? Передбачалося, що цей орган працює за принципом камери-обскури. Однак для реалізації цього принципу діаметр отворів занадто великий, і в результаті можна отримати тільки дуже розпливчасте зображення, не здатне забезпечити унікальну точність зміїного кидка. Очевидно, вся справа в здатності змій якимось чином обробляти інфрачервоне зображення і «чистити» його від перешкод.
Вчені розробили модель, в якій враховуються і фільтруються як теплові «шуми», що виходять від рухомої видобутку, так і будь-які помилки, пов'язані з функціонуванням самої мембрани-детектора. У моделі сигнал від кожного з 2 тисяч теплових рецепторів викликає збудження свого нейрона, але інтенсивність цього збудження залежить від входу на кожну з інших нервових клітин. Інтегруючи в моделі сигнали від взаємодіючих рецепторів, вченим вдалося одержати дуже чіткі теплові зображення навіть при високому рівні сторонніх шумів. Але навіть порівняно малі похибки, пов'язані з роботою мембран-детекторів, можуть повністю зруйнувати зображення. Для мінімізації таких похибок товщина мембрани не повинна перевищувати 15 мікрометрів. І виявилося, що мембрани ямкоголових змій мають саме таку товщину.
Таким чином, вченим вдалося довести дивовижну здатність змій обробляти навіть зображення, вельми далекі від досконалості. Залишилося тільки підтвердити модель дослідженнями реальних, а не «віртуальних», змій.

Список літератури
1. Анфімова М.І. Змії в природі. - М, 2005. - 355 с.
2. Васильєв К.Ю. Зір рептилій. - М, 2007. - 190 с.
3. Яцков П.П. Зміїна порода. - Спб, 2006. - 166 с.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Біологія | Реферат
66.4кб. | скачати


Схожі роботи:
Найважливіші закономірності у світі зір Еволюція зір
Найважливіші закономірності у світі зір Еволюція зір 2
Інфрачервоний протокол зв`язку IrDa
Укуси змій
Перша допомога при укусах змій
Допомога при укусах бджіл змій
Художні особливості героїчної билини Добриня і Змій
Колірний зір
Виникнення зір
© Усі права захищені
написати до нас