Как осьминоги видят под водой, несмотря на наличие только одного типа фоторецепторов. Почему зрачки необычной формы позволяют головоногим моллюскам различать цвета. Какие особенности строения глаз осьминогов отличают их от глаз позвоночных животных.
Содержание
Уникальное строение глаз осьминогов
Глаза осьминогов поражают своим необычным устройством. В отличие от глаз позвоночных животных, у осьминогов:
- Сетчатка расположена «наружу» — светочувствительные рецепторы находятся на поверхности нервных волокон
- Отсутствует «слепое пятно» — место схождения нервных волокон
- Глаза образовались в результате прогиба поверхности кожи головы, а не разрастания отростков мозга
Такое строение обеспечивает осьминогам отличное зрение под водой. Но как же они различают цвета, имея только один тип фоторецепторов?
Необычная форма зрачка — ключ к цветовому зрению
Недавнее исследование ученых из Калифорнийского университета в Беркли и Гарвардского университета раскрыло секрет цветового зрения головоногих моллюсков. Оказалось, что ключевую роль играет необычная форма зрачка осьминогов:
- U-образная
- W-образная
- Гантелевидная
Такая форма зрачка позволяет свету попадать на сетчатку под разными углами. Это усиливает эффект хроматической аберрации — явления, при котором свет разных длин волн фокусируется в разных точках.
Как осьминоги используют хроматическую аберрацию?
В отличие от млекопитающих, которые стремятся минимизировать хроматическую аберрацию, головоногие моллюски научились использовать ее для различения цветов:
- Свет разных длин волн фокусируется на разных участках сетчатки
- Меняя глубину глазного яблока и положение зрачка, осьминог может фокусировать волны определенной длины
- По тому, удалось ли сфокусировать волны, определяется цвет объекта
Такой механизм позволяет осьминогам различать цвета, несмотря на наличие только одного типа фоторецепторов.
Особенности цветового зрения головоногих моллюсков
Использование хроматической аберрации для различения цветов имеет свои плюсы и минусы:
Преимущества:
- Возможность различать цвета при наличии одного типа фоторецепторов
- Хорошее различение ярких чистых цветов (синий, желтый)
- Отличное восприятие контраста между темными и светлыми участками
Недостатки:
- Общая нечеткость зрения
- Трудности с фокусировкой на белых объектах
- Сложности с различением промежуточных оттенков
Эти особенности объясняют, почему осьминоги часто проваливают стандартные тесты на различение цветов, но прекрасно справляются с маскировкой в естественной среде.
Зачем осьминогам цветное зрение?
Способность различать цвета крайне важна для головоногих моллюсков по нескольким причинам:
- Маскировка — осьминоги могут быстро менять окраску, подстраиваясь под окружающую среду
- Брачное поведение — самцы используют яркую окраску для привлечения самок
- Коммуникация — изменение цвета и узоров на коже служит для передачи информации
Без способности различать цвета эти важнейшие аспекты жизни осьминогов были бы невозможны.
Другие уникальные способности зрения головоногих
Помимо необычного механизма цветового зрения, осьминоги и другие головоногие обладают рядом других удивительных зрительных способностей:
- Восприятие поляризации света — позволяет лучше видеть в мутной воде
- Быстрая фокусировка — осьминоги могут мгновенно перефокусировать зрение с близких на дальние объекты
- Широкий угол обзора — до 360 градусов
Эти способности делают зрение осьминогов уникально приспособленным к жизни в водной среде.
Эволюция глаз головоногих моллюсков
Глаза осьминогов и других головоногих — прекрасный пример конвергентной эволюции. Они развились независимо от глаз позвоночных, но достигли сходного уровня сложности:
- Появились около 480 млн лет назад
- Прошли путь от простых светочувствительных пятен до сложных камерных глаз
- Развили уникальные адаптации к водной среде
Изучение эволюции глаз головоногих помогает понять общие принципы развития органов зрения у животных.
Применение открытий в технологиях
Исследования необычного зрения осьминогов находят применение в разработке новых технологий:
- Создание камер с улучшенным зрением в мутной воде
- Разработка систем машинного зрения, различающих цвета новыми способами
- Совершенствование оптических приборов для подводных исследований
Природные решения, найденные в ходе эволюции, часто вдохновляют инженеров на создание инновационных технологий.
Дальнейшие исследования зрения головоногих
Несмотря на значительный прогресс, многие аспекты зрения осьминогов остаются неизученными:
- Точные нейронные механизмы обработки визуальной информации
- Связь между зрением и изменением окраски кожи
- Особенности цветового зрения у разных видов головоногих
Дальнейшие исследования в этой области обещают новые удивительные открытия о возможностях зрения в животном мире.
Заключение
Зрение осьминогов и других головоногих моллюсков — яркий пример того, как эволюция может находить неожиданные решения сложных задач. Способность различать цвета при помощи всего одного типа фоторецепторов показывает, насколько гибкими могут быть биологические системы.
Исследования в этой области не только раскрывают тайны подводного мира, но и дают новые идеи для развития технологий. Они напоминают нам о том, как много мы еще можем узнать, изучая удивительное разнообразие жизни на нашей планете.
Глаза осьминога — как видит осьминог в воде
Автор: Природа
Рубрика: Тайны природы
Тайны глубин мирового океана не перестают удивлять человека. Ученые планеты постоянно делают открытия, изучая жителей морей и океанов. Всем известен такой моллюск, как осьминог или спрут. Он просто завораживает своей грациозностью и загадочностью. С человеческими глазами сравним глаза осьминога — как видит осьминог в воде, да и видит он вообще что-нибудь?
Не выдумывать велосипеда — призывает известная поговорка, когда те или иные вещи уже существуют. Однако, этого сказать об эволюции глаз нельзя — большинство ученых считают, что органы зрения, в ходе эволюции, возникали 40-100 раз! Они настолько разнообразны у имеющихся в столь отличных друг от друга существ, что общность их происхождения сомнительна. Однако существует и противоположное мнение — все многообразие глаз имеет единый генетический шаблон, независимо как и у кого они возникли …
Глаза осьминога — как видит осьминог в воде
Классическим примером различия строения глаз у разных групп живых существ является их строение у позвоночных животных, в частности у человека, и головоногих моллюсков, вроде осьминогов.
Глаза осьминога — как видит осьминог в воде
Ученых больше всего удивляет то, что строение нашего глаза и осьминога удивительно похоже, однако, они настолько похожи, насколько и отличны. Разница заключается в тонком строении сетчатки. У нас глаз построен «наизнанку» — сетчатка, которая находится на дне задней камеры глаза, лежит под слоем нервных волокон образованных «ганглийными», «амакриновыми», биполярными и горизонтальными клетками.
Поэтому свет, поступающий через роговицу должен сначала пройти через эти слои клеток прежде, чем достигнет светочувствительных рецепторов — палочек и колбочек. У осьминогов же все наоборот — светорецепторы лежат на поверхности нервных волокон. Но это не вся разница.
У позвоночных животных имеется, так называемое, «слепое пятно» — это место схождения нервных волокон от световых рецепторов, которое не воспринимает ни света, ни изображения, а у головоногих моллюсков, его нет, потому их нервы чувствительные клетки.
Эти различия являются куда более глубокими, чем это кажется на первый взгляд — они свидетельствуют о различных способах формирования глаз у этих групп животных.
У осьминогов глаза эволюционно, а соответственно, и «эмбиронально», образовавшиеся в результате прогиба (инвагинации) поверхности кожи головы, а у позвоночных — вследствие разрастания отростков мозга (нервной трубки).
Если у осьминога строение глаз «наоборот», то как же он видит? Но нам невозможно влезть в его «шкуру» и посмотреть на подводный мир и его обитателей глазами осьминога. Это опять для нас очередная тайна Природы.
Видео — как же осьминог добрался до воды — он чувствует телом или все-таки видит…
[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=jfuOn3rxdy8[/youtube]
Глаза осьминога — как видит осьминог в воде Глаза осьминога — как видит осьминог в воде
Понравилась статья? Поделись с друзьями в соц.сетях:
Секрет цветного зрения осьминогов и каракатиц оказался связан с формой зрачка
Команда ученых, состоящая из отца и сына из Университета Калифорнии в Беркли и Гарвардского университета, описала механизм, позволяющий головоногим моллюскам различать цвета, — вопреки тому, что их глаза содержат только один тип фоторецепторов.
Статья опубликована в журнале PNAS.
Как объясняют авторы, различать цвета головоногим позволяет необычный зрачок, который может иметь U-образную, W-образную или гантелевидную форму. Благодаря такому зрачку свет попадает на сетчатку глаза под множеством разных углов. Неправильная форма зрачка усиливает хроматическую аберрацию, после чего глаз фокусирует световые волны определенной длины на разных участках сетчатки. Такая фокусировка достигается за счет изменения глубины глазного яблока, расстояния между хрусталиком и сетчаткой и перемещения зрачка. Цвет же определяется исходя из того, удалось ли сфокусировать волны определенной длины на сетчатке.
Такой механизм отличается от механизма зрения человека и других млекопитающих, у которых свет более-менее прямо падает на сетчатку через зрачок правильной формы (круглый или вытянутый). Чем уже отверстие зрачка, тем меньше становится хроматическая аберрация — и наоборот, чем сильнее расширен зрачок, тем больше рассеиваются цвета.
По словам авторов, в то время как млекопитающие в ходе эволюции постарались минимизировать эффект хроматической аберрации, головоногие моллюски, напротив, научились использовать его в свою пользу.
За способность различать цвета подобным образом головоногим приходится расплачиваться нечетким зрением. Однако то, насколько оно нечеткое, зависит от того, на объект какого цвета они смотрят. По словам авторов, головоногие с трудом могут сфокусироваться на белых объектах, потому что они отражают все световые волны, однако не испытывают проблем с фокусировкой на объектах ярких чистых цветов, например синих или желтых, которые часто встречаются в коралловых рифах. Это также объясняет, почему головоногие часто проваливают тесты на различение цветов: во многих исследованиях задания были направлены на различение промежуточных цветов или чистых цветов одинаковой яркости без контраста. Лучше всего, отмечают авторы, головоногим удается различать границы между темными и яркими цветами. Это косвенно подтверждается окраской, которую они принимают во время брачных демонстраций: чаще всего она состоит из ярких пятен, разделенных темными полосами.
Работу такого механизма авторы проверили с помощью компьютерного моделирования, симулировав зрительную систему с одним типом фоторецепторов и разными степенями хроматической абберации. Модели, подробности которых приводятся в статье, позволили показать, как хроматическая аберрация может быть использована для извлечения спектральной информации с помощью зрачков неправильной формы.
Традиционно считается, что осьминоги, кальмары, каракатицы и другие головоногие моллюски не способны различать цвета, потому что в их сетчатке есть только один тип фоторецепторов. Однако при этом самцы головоногих моллюсков используют яркие цвета в брачных демонстрациях — что не имело бы никакого смысла, если бы самки и соперники не могли оценить их яркую окраску. Кроме того, головоногие моллюски способны, как хамелеоны, менять цвет кожи в зависимости от окружения — что было бы сложно осуществить, если бы они не имели цветового зрения. Однако сказать с уверенностью, что головоногие умеют (или не умеют) видеть цвета, ученые пока не могут: тесты на различение цветов дают противоречивые результаты.
Зато головоногие моллюски (а также членистоногие: насекомые, ракообразные и пауки), в отличие от млекопитающих, умеют видеть поляризацию света — то есть направление поперечных колебаний световых волн.
Софья Долотовская
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Eye Octopus — Bilder und stockfotos
Bilder
- Bilder
- FOTOS
- Grafiken
- Vektoren
- Видео
Durchstöbern SI 1,899
Durchstöbern SI 1,899
Durchstöbern. Oder starten Sie eine neuesuche, um noch mehr Stock-Photografie und Bilder zu entdecken.
Сортировать по номеру:
Надежно
кракелюра — глаза осьминога фото и изображения
кракеля
0003 nahaufnahme eines gemeinsamen oktopus — глаз осьминога стоковые фото и изображения -fotos und bilder
Oktopus-Eye
Краке и щупальцевые присоски — Глаз осьминога Stock-fotos und Bilder
Краке и щупальцевые присоски
Краке — Глаз осьминога Stock-fotos und bildertintenfisch vektor-illustration von tier unterwasser — Глаз осьминога Stock-grafiken, — клипарт, -мультфильмы и -символ
Tintenfisch Vector-Illustration von Tier Unterwasser
Иллюстрация Октопусвектор.
Мультяшный Осьминог Уровень под Вассером.
Унтервассер-морская жизнь — фото и изображения глаз осьминога
Унтервассер-морская жизнь
Краке — фото и изображения глаз осьминога
Краке
Nahaufnahme eines Октопус у Вассера.
nahaufnahme eines gemeinen oktopus (octopus vulgaris), isoliert auf weißemhintergrund — Глаз осьминога стоковые фото и изображения
Nahaufnahme eines Gemeinen Oktopus (Octopus vulgaris), isoliert…
Nahaufnahme eines Krakens (Octopus vulgaris), isoliert auf weißem Hintergrund
глаз осьминога макрос — глаз осьминога стоковые фотографии и изображения
глаз осьминога макрос
осьминог ist getarnt — глаз осьминога стоковые фотографии и изображения
винтаж 03ntokus 0 getarnt. рука gezeichnet tintenfisch graviert ozean tier. ätzen oktopus векторные иллюстрации — глаз осьминога сток-графики, -клипарт, -мультфильмы и -символ
Vintage Oktopus. Ручной gezeichnet Tintenfisch graviert Ozean Tier.
Краке и щупальцевые присоски — глаз осьминога стоковые фото и фотографии
Краке и щупальцевые присоски
Кракек — глаз осьминога стоковые фотографии и изображения
Кракес
Nahaufnahme eines Oktopus — глаз осьминога сток-график, -клипарт, -мультфильмы и -символ
Niedliche Farbkraken, Meerestiere mit Tentakeln
экстремальный nahaufnahme eines schlafenden oktopus — глаз осьминога сток-фотографии и изображения
Extreme Nahaufnahme eines schlafenden Oktopus
осьминог-помидор — глаз осьминога фото и изображения
Oktopus-Tomate
röntgenaufnahme из свежих и сырых кальмаров ganze, tintenfish, осьминог. творческое искусство абстрактный фон каракатицы meeresfrüchte. vollbild крупным планом фон подводной пищи. — Глаз осьминога: стоковые фото и фотографии
Röntgenaufnahme von Fresh und Raw ganze Calamari, Tintenfisch,…
Краке осьминога в аквариуме meerwasseraquarium tintenfisch im blue meerwasser — Глаз осьминога стоковые фотографии и изображения
Octopus Krake в Einem meerwasseraquarium tintenfisch im blauen .
..
Oktopus in einem meerwasseraquarium tintenfisch im blauen meerwasser
krake und tentacular suicers — octopus eme -fotos und bilder
krake und tentacular hairesers
333333333333333333333333333333333333333333333333333333333н.
octopus vulgaris — стоковые фотографии и изображения глаз осьминога
Octopus Vulgaris
krake — глаз осьминога стоковые изображения, клипарты, карикатуры и символы
Krake
Süßer Oktopus
drei-eyed sea monster — octopus eye Stock-grafiken, -clipart, -cartoons und -symbole
Drei-Eyed Sea Monster
krake — осьминог глаз стоковые фото и изображения
Krake
Mediterraner Oktopus
гигант — Глаз осьминога стоковые фотографии и изображения
гигантский Riesenkrake
Eine gerenderte Illustration eines riesigen Oktopus, der aus dem Pazifischen Ozean, einen Strand an der Küste Washingtons kriecht.
осьминог в камуфляже, умри в логове фельсена — стоковые фотографии и фотографии осьминога
Октопус в камуфляже, умирает в ден-Фельсене
Краке, расположенный на рифе, северо-западная часть Коминотто, Мальта — глаз осьминога фото и изображения — Глаз осьминога стоковые фото и изображения
Gewöhnlicher Oktopus
октопус в камуфляже1 — Глаз осьминога стоковые фото и изображения
Октопус в камуфляже1
и изображение
Traumartig Krake aus der Tiefe (Tintenfisch vulgaris
schwarz / weiß tintenfisch unterwasser nahaufnahme портретная деталь jagd auf den felsen — глаз осьминога stock-fotos und bilder
Schwarz / weiß Tintenfisch Unterwasser Nahaufnahme Portrait… stock
kk tintenfisch Unterwasser Nahaufnahme Portrait… -fotos und bilder
Краке и тентакулярные присоски
cartoon-monsterfiguren, Alien, halloween-bestie — octopus eye stock-grafiken, -clipart, -cartoons und -symbole
Cartoon-Monsterfiguren, Alien, Halloween-Bestie
Cartoon-Monsterfiguren от векторных изображений Aliens, Halloween-Bestien, Tier-, Weltraum- und Geisterwesen mit wütenden und glücklichen Gesichtern, verrücktem Lächeln und hässlichen Zähnen.
Lustige Spielzeuge von Kobolden, Trollen, Gremlins
roter tintenfisch schwimmt auf meerwasser — octopus eye stock-fotos und bilder
Roter Tintenfisch schwimmt auf Meerwasser
oktopus mittelmeer meeresboden — octopus eye stock-fotos und bilder
Oktopus Mittelmeer Meeresboden
niedlich kleines monster — octopus глаз сток-графика,-клипарт,-мультфильмы и-символ
Niedlich kleines Monster
oktopus mit gelben augen — octopus eye stock-fotos und bilder
Oktopus mit gelben Augen
nahaufnahme eines octopus vulgaris — octopus eye stock-fotos und bilder
Nahaufnahme eines Octopus vulgaris
Juveniler gewöhnlicher Oktopus mit Auge im Fokus
oktopusauge — глаз осьминога stock-fotos und bilder
Oktopusauge
nahaufnahme von lustigen, cartoon-monster-oktopus aus reifem, banane mit googly augen und streifen von schale, die zur herstellung von tentakeln verwendet werden, blauer hintergrund, humour vonernärnän konzept — стоковые фото и изображения глаз осьминога
Nahaufnahme von lustigen, Cartoon-Monster-Oktopus aus reifem,.
..
Stockfoto, Das Eine Nahaufnahme reifer Bananen zeigt, die zu Cartoon-Oktopus mit Googly-Augen und Peel-Tentakeln für einen Hauch von Humor verarbeitet wurden. Unterhaltsame Möglichkeit, gesunde Ernährung bei Kindern zu fördern.
cartoon oktopusse meerestiere unterwasser kreaturen — глаз осьминога стоковые изображения, -клипарт, -мультфильмы и символы
Cartoon Oktopusse Meerestiere Unterwasser Kreaturen
Cartoon-Kraken Meerestiere, Unterwasser-Meeresbewohner mit bunter Haut und langen Tentakeln. Wasserkraken, Kopffüßerfiguren mit großen Augen und Fühlern in verschiedenen Posen, isoliertes Vektorset
Хеллоуин хундекостюм. Французский бульдог с изображением осьминога — стоковые фото и фотографии
Хэллоуин Hundekostüm. Französische Bulldogge trägt lustigen…
Hell’s frühstück — изображение осьминога, картинки, мультфильмы и символы
Hell’s Frühstück
handgezeichnetes bild eines oktopus.
— глаз осьминога сток-графика, -клипарт, -мультфильмы и -символ
Handgezeichnetes Bild eines Oktopus.
Handgezeichnetes Bild eines Oktopus auf hellem Hintergrund. Мирестье. Retro-Bild für die Speisekarte von Fischrestaurants, Märkten und Geschäften. Векторная иллюстрация в Vintage-Gravurstil.
ein buch mit gezogenem rand — осьминоговый глаз сток-графика, -клипарт, -мультфильмы и -символ
Ein Buch mit gezogenem Rand
Ein gezeichneter Rahmen auf der linken Seite eines Buches. Mit Platz für den eigenen Text
nahaufnahme des frisch gefangenen oktopus kopf mit großen ösen — octopus eye stock-fotos und bilder
Nahaufnahme des frisch gefangenen Oktopus Kopf mit großen Ösen
ostasiatische gemeinsame oktopus versteckt sich zwischen felsen — octopus eye stock-fotos und bilder
Ostasiatische gemeinsame Oktopus versteckt sich zwischen Felsen
Ostasiatischer Tintenfisch (Octopus sinensis), der sich zwischen Felsen Versteckt.
Ich blase nur Wasser aus dem Hyponom, um zu atmen.
nahaufnahme der anzeige von frischen meeresfrüchten wie fisch, tintenfisch und jakobsmuscheln in muscheln, die auf zerstoßenem eis hinter glasscheibe frisch gehalten werden, fokus auf vordergrund — octopus eye stock-fotos und bilder
Nahaufnahme der Anzeige von frischen Meeresfrüchten wie Fisch,…
Stockfoto Zeigt Nahaufnahme einer Ausstellung von Meeresfrüchten mit ganzen Oktopus und Jakobsmuschelschalen auf zerstoßenem Eis mit Zitronenhälften.
Кракен осьминог дизайн талисмана киберспорта. — Глаз осьминога сток-график, -клипарт, -мультфильмы и -символ
Дизайн талисмана осьминога Kraken для киберспорта.
осьминогов и водная текстура. рука gezeichnet более жизненная иллюстрация. — глаз осьминога сток-графика, -клипарт, -мультфильмы и -символ
Oktopus und Wasser Textur. Рука gezeichnet Meer Leben…
осьминог в ретро-тифтаухеранцуг. auge der vorsehung. — глаз осьминога сток-графика, -клипарт, -мультфильмы и -символ
Осьминог в ретро-Tieftaucheranzug.
Auge der Vorsehung.
Zwei Hände mit Einem kleinen Grau Gefärbten oktopus am hafen, viele schiffe im Hintergrund — Octopus Eye Stock-fotos und Bilder Händen am Hafen, viele Schiffe im Hintergrund, Oktopus bewegt sich von Obernach Unterhand, große Augen, Nahaufnahme
Набор иллюстраций осьминога в разных позах векторных ярких иллюстраций — глаз осьминога фондовая графика, -клипарт, -мультфильмы и -символ
Набор мимимишных люстр Oktopus в различных позах…
Набор иллюстраций мимимишных окон Octopus в различных цветах Вектор. Fröhliche Kinder Wasserkreatur mit Augen und Tentakeln isoliert. Unterwasser-Lebensraum für Wildtiere setzen Natur Meeresfauna
süßer oktopus in bandana und augenklappe als pyrenmeertier, das in binokulare vektorillustration schaut — осьминог глаз сток-графика, -клипарт, -мультфильмы и -символ
Süßer Oktopus in Bandana und Augenklappe als Piratenmeertier,…
Niedlicher Oktopus in Bandana und Augenklappe als Piratenmeerestier, das in die binoculare Vektorillustration schaut.
Lustiges Meeressäugetier, das auf dem Grund des Ozeans schwimmt Konzept
auge des oktopus — octopus eye stock-fotos und bilder
Auge des Oktopus
nahaufnahme der ausstellung von frischen meeresfrüchten, einschließlich oktopus, jakobsmuscheln und muschelschalen, die auf zerstoßenem eis in metallschalen frisch gehalten werden, fokus auf vordergrund — стоковые фото и изображения осьминога
Nahaufnahme der Ausstellung frischen Meeresfrüchten,…
Stockfoto von Meeresfrüchten mit ganzen Tintenfish- und Muschelschalen auf zerstoßenem Eis und Petersilienbüscheln.
frischer tintenfish, осьминог. кальмары ро ганзе. tintenfish meeresfrüchte. — глаз осьминога фото и изображения
Frischer Tintenfisch, Oktopus. Ро Ганзе Кальмары. Tintenfisch…
Vollformat-Nahaufnahme Hintergrund von Unterwassernahrung
von 32
странных учеников позволили осьминогам увидеть свои красочные сады
Осьминоги, кальмары и другие головоногие дальтоники — их глаза видят только черное и белое — но их зрачки странной формы могут позволять им различать цвета и имитировать цвета своего фона, по словам группы исследователей из университета, состоящей из отца и сына.
Калифорнии, Беркли и Гарвардского университета.
Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли и Гарварда нашли объяснение того, как головоногие моллюски, такие как замаскированные осьминоги и спаривающиеся каракатицы, могут различать цвета, несмотря на то, что они «дальтоники» (видео Роксаны Макасджян и Стивена МакНалли, с кадрами Роджера Хэнлона и Хайме Агилеры). )
На протяжении десятилетий биологи ломали голову над тем парадоксом, что, несмотря на их ярко окрашенную кожу и способность быстро менять цвет, чтобы сливаться с фоном, у головоногих есть глаза, содержащие только один тип световых рецепторов, что в основном означает, что они видят только черно-белое изображение. .
Зачем самцу рисковать своим ярким цветом во время брачного танца, если самка даже не может его видеть, но ближайшая рыба может – и быстро проглатывает его? И как эти животные могут сопоставлять цвет своей кожи с окружающей средой в качестве маскировки, если они на самом деле не могут видеть цвета?
По словам аспиранта Калифорнийского университета в Беркли Александра Стаббса, головоногие моллюски могут видеть цвета, но не так, как любые другие животные.
Ключ представляет собой необычный зрачок – U-образный, W-образный или гантелевидный – который позволяет свету проникать в глаз через хрусталик со многих направлений, а не только прямо на сетчатку.
Глаза человека и других млекопитающих имеют круглые зрачки, которые сужаются до крошечных отверстий, чтобы дать нам четкое зрение, при этом все цвета фокусируются в одной и той же точке. Но, как известно любому, кто был у офтальмолога, расширенные зрачки не только делают все размытым, но и создают разноцветные полосы вокруг объектов, что известно как хроматическая аберрация.
Это связано с тем, что прозрачная линза глаза, которая у людей меняет форму, чтобы сфокусировать свет на сетчатке, действует как призма и расщепляет белый свет на составляющие его цвета. Чем больше площадь зрачка, через которую проходит свет, тем шире распространяются цвета. Чем меньше наш зрачок, тем меньше хроматическая аберрация. Объективы камер и телескопов также страдают от хроматических аберраций, поэтому фотографы прикрывают свои объективы, чтобы получить максимально четкое изображение с наименьшим размытием цветов.
Необычные зрачки головоногих (сверху, каракатицы, кальмара и осьминога) пропускают свет в глаза со многих направлений, что рассеивает цвета и позволяет существам определять цвет, хотя технически они дальтоники. (Фотографии Роя Колдуэлла, Клауса Штифеля, Александра Стаббса)
Головоногие, однако, развили широкие зрачки, которые подчеркивают хроматическую аберрацию, сказал Стаббс, и, возможно, они обладают способностью судить о цвете, фокусируя определенные длины волн на сетчатке. как животные, такие как хамелеоны, оценивают расстояние, используя относительный фокус. Они фокусируют эти длины волн, изменяя глубину своего глазного яблока, изменяя расстояние между хрусталиком и сетчаткой и перемещая зрачок, чтобы изменить его положение вне оси и, следовательно, степень хроматического размытия.
«Мы предполагаем, что эти существа могут использовать вездесущий источник ухудшения изображения в глазах животных, превращая ошибку в функцию», — сказал Стаббс. «В то время как большинство организмов вырабатывают способы минимизировать этот эффект, U-образные зрачки осьминогов и их родственников кальмаров и каракатиц фактически максимизируют это несовершенство их зрительной системы, минимизируя другие источники ошибок изображения, размывая их взгляд на мир, но в цвете.
-зависимый путь и открытие для них возможности получения информации о цвете».
U-образные зрачки
Стаббс был очарован парадоксом дальтонизма/камуфляжа с тех пор, как читал об этом в старшей школе, а во время дайвинг-экскурсий в Индонезию и другие места на собственном опыте убедился, насколько красочными каракатицы, кальмары и осьминоги — и их окружение – есть.
Он придумал, что головоногие моллюски могут использовать хроматическую аберрацию, чтобы различать цвета, после фотографирования ящериц, которые отображают изображение в ультрафиолетовом свете, и заметил, что УФ-камеры страдают от хроматической аберрации. Он объединился со своим отцом, гарвардским астрофизиком Кристофером Стаббсом, чтобы разработать компьютерную симуляцию, чтобы смоделировать, как глаза головоногих могут использовать это для восприятия цвета. На этой неделе они опубликуют свою гипотезу онлайн в журнале 9.0219 Труды Национальной академии наук .
Они пришли к выводу, что U-образный зрачок, такой как у кальмаров и каракатиц, позволяет животным определять цвет в зависимости от того, сфокусирован он на сетчатке или нет.
Зрачки в форме гантелей у многих осьминогов работают аналогичным образом, поскольку они обернуты вокруг глазного яблока в форме буквы U и производят аналогичный эффект при взгляде вниз. Это может быть даже основой цветового зрения у дельфинов, у которых зрачки U-образной формы при сужении, и у прыгающих пауков.
«Их зрение размыто, но размытость зависит от цвета», — сказал Стаббс. «Они будут сравнительно плохо различать белые объекты, отражающие все длины волн света. Но они могли довольно точно фокусироваться на объектах более чистых цветов, таких как желтый или синий, которые часто встречаются на коралловых рифах, скалах и водорослях. Кажется, что они платят высокую цену за форму своего зрачка, но могут быть готовы жить с пониженной остротой зрения, чтобы поддерживать размытие, зависящее от цвета, и это может позволить этим организмам различать цвета».
Крупноперый рифовый кальмар Sepioteuthis урокиана ярко меняет цвет, подавая сигналы представителям своего вида. (Фото предоставлено Гэри Беллом/OceanwideImages.
com)
«Мы провели масштабное компьютерное моделирование оптической системы этих животных и были удивлены тем, насколько сильно контраст изображения зависит от цвета», — сказал Стаббс из Гарварда, профессор физики и астрономии. «Было бы обидно, если бы природа не воспользовалась этим».
Младший Стаббс подробно изучил 60 лет исследований цветового зрения у головоногих и обнаружил, что, хотя одни биологи сообщали о способности различать цвета, другие сообщали об обратном. Однако отрицательные исследования часто проверяли способность животного видеть сплошные цвета или границы между двумя цветами одинаковой яркости, что сложно для этого типа глаз, потому что, как и в случае с камерой, трудно сфокусироваться на сплошном цвете без контраста. . Головоногие лучше всего различают границы между темными и яркими цветами, и на самом деле их узоры отображения обычно представляют собой области цвета, разделенные черными полосами.
«Мы считаем, что нашли изящный механизм, который может позволить этим головоногим определять цвет окружающей их среды, несмотря на то, что в их сетчатке имеется единственный зрительный пигмент», — сказал он.
«Это совершенно другая схема, чем многоцветные зрительные пигменты, которые распространены у людей и многих других животных. Мы надеемся, что это исследование подтолкнет сообщество головоногих к дополнительным поведенческим экспериментам».
Согласно новой теории, зрачок каракатицы Sepia bandensis максимально увеличивает хроматическое размытие, позволяя животному различать цвета. (Фото Роя Колдуэлла)
Стаббс отметил, что головоногие моллюски могут не терять большую часть информации о цвете, имея только один тип фоторецепторов, поскольку красные цвета блокируются водой, так что на небольшие глубины, где они живут, на самом деле проникает только уменьшенный диапазон оптического света. Наличие одного фоторецептора, реагирующего на широкий диапазон цветов на такой глубине, позволило бы им видеть в тусклом свете с полностью расширенным зрачком, в то время как внеосевой зрачок сохраняет способность к спектральному различению в условиях яркого освещения.
Любопытно, что использование хроматической аберрации для определения цвета требует больше вычислительных ресурсов, чем другие типы цветового зрения, такие как наше собственное, и, вероятно, требует больших умственных способностей, сказал Стаббс.