Чувства животных и человека

Мы, как и любой другой вид животных с глазами, используем зрение во многом для того, чтобы распознать предполагаемую пищу. Однако, как указывал философ восемнадцатого столетия Давид Юм, «ни чувства, ни разум ничего не могут сообщить нам о тех качествах, которые делают что-либо пригодным для питания и поддержки человеческого организма». Что же именно в пище, которую мы никогда не пробовали, подсказывает нам, что ее можно съесть без всякого вреда? Исходя из каких признаков даже неопытная щурка, птица-пчелоед ловит насекомое с черно-желтыми поперечными полосками на брюшке и с силой клюет его, так чтобы сразу разрушить все жалящие механизмы, а затем уже использует это насекомое в пищу? Исходя из каких зрительных ощущений жаба узнает, достаточно ли мало насекомое, чтобы служить добычей, или же оно такого размера, что нужно включить механизмы оборонительного поведения?

Весьма специфические зрительные сигналы связаны с ухаживанием, так как только животные с достаточно хорошим зрением ухаживают за своими самками. Однако, число признаков, которые нужно опознавать, должно быть невелико. Иначе как мог бы цветок орхидеи ввести в заблуждение самца паразитической мушки, разыскивающего самку своего вида? Видимо, некоторые орхидеи обладают как раз этими решающими признаками, которые заставляют насекомых осуществлять ложное спаривание с цветком, опыляя его при этом.

Сравнивая, какую роль играет зрение у человека и у других представителей животного царства, можно было бы ожидать значительной разницы между видимым миром человека и других позвоночных животных, с одной стороны, и видимым миром насекомых и ракообразных — с другой. Наши глаза, подобно глазам осьминогов, каракатиц и кальмаров, достаточно мягкие. Поэтому для безопасности они углублены в тело; в них есть всего лишь по одному хрусталику, который обслуживает все светочувствительные клетки. Если бы фотоаппарат уже не был изобретен, почти все принципы его устройства можно было бы вывести из строения глаза этого типа. Однако животные с глазами по типу фотокамеры составляют меньше 6 % всех обитателей животного царства. Огромное же большинство — более 77 % — это насекомые и ракообразные со сложными глазами, как у пчелы. Сложный глаз состоит из выпуклой твердой наружной поверхности; приблизительно на каждую дюжину его светочувствительных клеток приходится по одному хрусталику. Каким же видят мир глаза насекомого?

На голове пчелы длиной всего лишь в 18 миллиметров расположена пара выпуклых сложных глаз, каждый из которых состоит примерно из четырех тысяч слегка сужающихся к одному концу цилиндрических элементов, которые соединены вместе, как семена в шаровидном платановом орехе. Каждый такой элемент, обладающий своим хрусталиком, должен информировать насекомое о любых изменениях в количестве света, приходящего от какого-либо одного маленького участка общего поля зрения. Такого рода глаз очень чувствителен к движению, когда светлые и темные участки в поле зрения воздействуют один за другим на радиально расходящиеся элементы.

Самое лучшее зрение пчелы значительно слабее нашего наихудшего. Чтобы пчела смогла увидеть какой-нибудь предмет, он должен быть относительно большим — в сто раз больше такого, который может разглядеть человек. А если предмет находится на периферии поля зрения пчелы, его размеры должны быть в шесть тысяч раз больше. Это кажется почти невероятным, если вспомнить, какие маленькие цветы могут находить пчелы. Однако парадокс легко объясним. Пчела не может увидеть отдельного цветка, пока не приблизится к нему вплотную. Большую роль здесь играет угол зрения. Поскольку наши глаза без помощи сильной линзы не могут отчетливо рассмотреть предметы, находящиеся на очень близком расстоянии, то мы обычно не замечаем того, что глаза животных увеличивают предметы и хорошо видят их с расстояния в 25 миллиметров и меньше.

Даже если мы знаем, каким образом насекомые видят отдельные цветы, то остается неясным, как же пчелы находят цветущие растения. Это происходит благодаря их способности замечать движение. Мы сами часто улавливаем движущийся предмет «краешком глаза». Если это неподвижный воробей или насекомое, то они слишком малы, чтобы рассмотреть их на краю поля зрения. Когда они двигаются, их изображение начинает перемещаться с одного участка светочувствительной ретины на другой, и наши глаза сообщают о наличии «чего-то», не устанавливая точно, чего именно. Мы поворачиваемся, чтобы взглянуть прямо, и получаем в 60 раз более подробное изображение этого объекта.

Подобным же образом, если в поле зрения пчелы что-то движется, ее крошечный мозг получает сообщение о движении. Неважно, покачивается ли это на ветру цветок или над ним пролетает пчела. Если изображение цветка перемещается с соответствующей скоростью от одной части сложного глаза к другой, то поступает сообщение о движении. Пчела спускается вниз, чтобы рассмотреть предмет с более близкого расстояния.

Яблоню в полном цвету, окруженную зеленой травой или сорняками, пчела может увидеть еще издали. Белый цвет дерева хорошо контрастирует с окружающим фоном. С более близкого расстояния насекомое способно различать, что цветы собраны в соцветия с зелеными или темными участками между ними. Если цветущие ветви колышет ветер, то они привлекают пчел гораздо сильнее, чем деревья, защищенные от ветра зданиями. На колеблющихся ветвях будет больше насекомых: колыхания белых пятен в поле зрения пчел служат для них как бы сигналом к спуску.

Конечно, сами по себе сложные глаза пчелы не более эффективны, чем нервная система, с которой они связаны. Именно взаимодействие мозга и глаз обеспечивает летящему насекомому особую чувствительность к движению. К тому же оно дает насекомому способность определять скорость своего полета относительно земли, приобрести которую человек стремился с тех самых пор, когда была создана авиация. Но пока люди не научились при помощи электронных схем имитировать нервную систему, которая обслуживает сложный глаз, они не могли практически применить этот принцип. Сейчас инженеры разработали для авиации индикатор путевой скорости, копирующий работу глаза насекомого. Один его элемент располагается в передней части самолета, второй в хвосте и оба обращены к земле. Электронная схема измеряет время, в течение которого темный или светлый участок поверхности земли перемещается от одного ограниченного поля зрения до другого. Эта информация автоматически соотносится с высотой самолета над местностью, и затем производится индикация вычисленной скорости в километрах за час в переводе на перемещение по карте.

Совершенно очевидно, что насекомые пользуются своими сложными глазами точно таким же образом. Если встречный ветер относит их назад с той же скоростью, с какой они могут лететь, или даже с большей, то они снижаются и пережидают, пока ветер утихнет. Пилот небольшого самолета, летящего со скоростью 140 километров в час при скорости встречного ветра 140 километров в час, с таким же успехом мог бы приземлиться, поскольку фактически он неподвижно стоит над местностью. Он только тратит бензин, рассекая ветер. Однако, пока ученые не создали индикатора путевой скорости, имитирующего сложный глаз, пилоту нечем было руководствоваться, кроме воздушной скорости, говорящей ему, сколько километров в час проходит его самолет по отношению к воздуху, обтекающему концы его крыльев. Для управления полетом гораздо важнее знать, как движется самолет по отношению к земле.

По-видимому, любое движение является весьма существенным для зрения. Пчела добивается этого движения во время своего полета над землей. Хищник терпеливо ждет, пока его будущая жертва не начнет двигаться и не обнаружит своего местопребывания.

Мы сами создаем такое движение посредством скачкообразных перемещений своего взгляда благодаря тому, что мышцы, контролирующие работу наших глаз, постоянно сокращаются и расслабляются, наши глазные яблоки все время слегка подрагивают, смещаясь вверх, вниз или в стороны. Если прикрепить к ним особые контактные линзы, которые при любом движении глаз делают поле зрения неподвижным, то получим совершенно удивительные результаты. Яркая цветная картинка поблекнет и превратится в однообразное коричнево-серое изображение. Только благодаря незначительному подрагиванию глазного яблока, в результате которого происходит перемещение зрительного изображения на светочувствительных клетках, глаза так и не адаптируются полностью к падающему на них свету, какой бы ни была интенсивность освещения. Не будь этого, они перестали бы посылать сигналы мозгу. Мы очень выигрываем от того, что не можем поддерживать неподвижное состояние глаз.