Что такое бинокулярное зрение у совы

Зрение и слух сов

Еще в 1773 году английский натуралист Джильберт Уайт писал: «У большинства ночных птиц огромные глаза. Я полагаю, что такие глаза нужны им, чтобы вбирать в себя каждый луч света». [1] [1] Цит. по кн.: Милн Л. Дж., Милн М. Чувства животных и человека. М., «Мир», 1966, с. 266.

Глаза придают сове характерный облик. Именно они прежде всего и притягивают наше внимание: они очень крупные, выразительные и непременно смотрят на вас сразу оба! Совсем не так, как у других птиц. Лишь при пристальном наблюдении удается подметить, что глаза сов направлены все же не совсем вперед, как у человека, а чуточку в стороны.

Объем глазниц у сов почти полностью занят телом глазного яблока. Для мышц, двигающих глаз, места, можно сказать, не остается, и, действительно, совы практически потеряли способность двигать глазами. Поэтому-то взгляд сов и кажется застывшим. Долгое время вообще считалось, что глаза этих птиц абсолютно неподвижны. Последние же исследования М. И. Стейнбаха и К. Е. Мони показали, что, например, у американского филина глаза в орбитах все же способны как к спонтанному, так и преднамеренному движению. Однако эти возможности крайне ограничены.

В экспериментах К. Е. Мони и М. И. Кариа, проведенных на американском филине и полярной сове, удалось показать, что совы способны устойчиво удерживать голову во время резких изменений положения тела. В частности, обнаружена связь функционально-морфологических особенностей их вестибулярного аппарата (который, кстати, относительно много крупнее, нежели у человека) со зрительно-вестибулярным рефлексом и стабилизацией головы, благодаря чему создается максимально устойчивое изображение на сетчатке глаза.

Совы видят только впереди себя, причем зрение у них бинокулярное. Этим они в значительной мере отличаются от большинства птиц, в частности от козодоев, глаза которых скорее способны обратиться назад, нежели вперед. Лишь у некоторых хищных птиц — луней, скопы и змееяда — глаза отчасти направлены вперед. Приближение опасности сзади совы замечают лишь в том случае, если при этом раздается шорох. Иногда со стороны спины к совам удается подкрасться совсем вплотную и даже схватить их руками. Орнитолог А. Ф. Ковшарь, изучавший птиц Таласского Алатау, рассказывает, что во время пролета там существует простой, но оригинальный и, как он убедился, добычливый способ ловли сплюшек, применяемый в основном детьми. Он заключается в следующем: к сидящей спокойно днем сплюшке приближаются с противоположных сторон два человека, один из которых всеми средствами старается привлечь ее внимание — размахивает руками, приплясывает, часто воспроизводит телодвижения самой сплюшки. В это время второй человек подходит к сплюшке сзади я берет ее в тот момент, когда она всецело поглощена созерцанием «танца».

Сова. Фото: Joe

Чтобы изменить направление взгляда, совам необходимо повернуть голову. Надо полагать, что именно с этим связана исключительная подвижность шеи птиц: в обычных жизненных ситуациях совы свободно поворачивают голову, вокруг вертикальной оси на 270 градусов (а могут и на 360!), а вокруг горизонтальной оси — на 180 градусов и даже чуть больше. Интересно наблюдать, как сова следит за двигающимся вокруг нее человеком. Ее глаза все время направлены на него. Голова поворачивается очень плавно. Но когда человек начинает уходить за пределы поворота шеи совы, голова ее почти мгновенно поворачивается обратно и уже с другой стороны, схватив цель обоими глазами, сова вновь следит за ней.

Глаза сов не шарообразные, как кажется. Они имеют телескопическую форму. Это суженные спереди и расширенные кзади цилиндры. Хрусталик совиного глаза располагается не в уплощенном глазном яблоке, как у других птиц, а в глубокой роговой трубке. По существу это светосильный телеобъектив. Огромный зрачок использует сполна самое ничтожное количество света. Поразительные данные приводит на этот счет норвежский натуралист Сверре Фьельстад в своей книге «Летела птица». Оказывается, обыкновенная неясыть замечает мышь на среднем по контрастности фоне при силе света, создаваемой одной стеариновой свечой, удаленной на восемьсот метров, а ушастая сова — в шестистах пятидесяти метрах от свечи. Сходные факты приводит также Роберт Бертон в книге «Чувства животных».

Но не у всех сов так хорошо развито зрение. По-видимому, несколько хуже видят в темноте ястребиная и полярная совы, воробьиный сычик и другие виды, охотящиеся в сумерках и днем. В этом отношении убедительно звучит высказывание того же Сверре Фьельстада, который утверждает, что он видит ночью не хуже воробьиного сычика! И действительно, эта птица в безлунные темные ночи почти не охотится и малоактивна. Удачной ее охота бывает лишь в предрассветных сумерках, вечером, а нередко и днем.

У сов в отличие от дневных животных в сетчатке глаза преобладают палочки, которые ответственны прежде всего за образное зрение. В состоянии ли совы различать цвета — не ясно. Очевидно лишь то, что их способность к этому весьма ограничена и не идет ни в какое сравнение с возможностью распознавания черно-белых предметов.

Глаза сов могут видеть не только в густых сумерках, но и днем. Подолгу, не мигая, сова нередко смотрит на светлое небо. Наблюдая за поведением филина днём, нельзя не удивляться, как далеко замечает он пролетающего дневного хищника или ворону, даже если смотрит против солнца. Объясняется это тем, что сова обладает поразительной способностью к сокращению размера зрачка, как бы к его диафрагмированию. Конечно, если сову внезапно осветить в темноте или днем выпугнуть из темного дупла, она не сразу оказывается в состоянии хорошо видеть вокруг, так как для адаптации ее глаз требуется время. Однако у сов она происходит сравнительно быстро.

Будучи дальнозоркими птицами, все совы, особенно большеглазые формы, вероятно, не видят в непосредственной близости перед собой. Интересный пример того приводят в книге «Птицы средней Европы» Оскар и Магдалена Хайнрот, которые содержали сплюшку у себя дома. Они бросали сплюшке дождевых червей, но птице не всегда удавалось схватить корм сразу и тогда, чтобы увидеть червя вновь, ей приходилось отступать хотя бы на пару шагов. Сходный эксперимент мы неоднократно проделывали с уссурийской совкой, жившей у нас дома. Нетрудно было убедиться, что если совке быстро подносить почти к самым глазам даже любимую пищу, то она никак не реагирует на нее. Однако стоит отодвинуть корм хотя бы на десять сантиметров, как птица тут же замечает его и схватывает. О том, что совы не используют зрение на близких дистанциях, можно судить и по следующему факту. Когда сова подносит пищу ко рту, она всякий раз при этом закрывает глаза. Наклонившись, птица обычно прикасается к жертве клювом и окружающими его щетинками, отыскивает ее голову и, убедившись на ощупь, что добыча мертва, начинает ее поедать.

Цвет радужины глаз сов часто поражает наблюдателя. Он может быть ярко-апельсиновым, почти красным, как, например, у ушастой совы, или лимонно-желтым, как у болотной совы и сычей, или, наконец, темно-бурым, как у большинства неясытей. У подвидов, например, филина окраска радужины глаз может варьировать в значительных пределах — от бледно-желтой до почти апельсиновой. С возрастом цвет радужины обычно меняется, становясь все более и более интенсивным. У птенцов, как правило, радужина светло-бурая.

Похоже, что окраска радужины прямо не связана со зрением. При незначительной освещенности, когда обычно и охотятся совы, радужина у них вообще почти не заметна — весь глаз занимает темный зрачок. Площадь радужины увеличивается и сокращается автономно в каждом из глаз. В этом нетрудно убедиться, наблюдая за совой, частично освещенной солнечным бликом.

Когда смотришь на сову, невольно обращаешь внимание на необычный характер мигания глаз. Большинство птиц, мигая, поднимает нижнее веко вверх, одновременно прикрывая глаз мигательной перепонкой. Но совы поступают иначе, почти как люди: они, мигая, опускают верхнее веко вниз. Учащенное мигание (опускание века) свидетельствует о беспокойстве птицы. Потревоженная сова, перед тем как улететь, обычно начинает «обиженно» мигать. Однако если сова спокойна и, засыпая, прикрывает глаза, она делает это, как все другие птицы: нижнее веко поднимает наверх. Иначе говоря, по характеру мигания можно судить о состоянии совы.

Слух — ведущий анализатор

В ночное время добывают корм многие птицы. Среди них можно назвать уток и некоторых куликов — они отыскивают пищу при помощи осязания, а также киви, обитающих в Новой Зеландии, — у которых, помимо осязания, в значительной мере развито обоняние, и, наконец, козодоев — они при ловле насекомых на лету ночью используют прежде всего, по-видимому, зрение. У сов же немаловажную роль в охоте играет слух.

До недавних пор считалось, что совы охотятся, в основном высматривая добычу. И действительно, многие совы, несомненно, с успехом пользуются зрением в сумерках или при свете луны. Но если бы они, особенно такие сугубо ночные виды, как сипуха, полагались в розыске пищи только на зрение, то в облачные или безлунные ночи оставались бы голодными. У сов обязательно должен был развиться острый слух.

В свое время зоологическую общественность немало удивило сообщение о находке в лесу обыкновенной неясыти, хорошо упитанной и бодрой, но оба глаза которой были поражены катарактой роговицы. Судя по всему, сова потеряла зрение по крайней мере несколько месяцев назад. Позже стали известны и другие случаи встреч в природе слепых сов. Каким же образом эти птицы добывали пищу? Не так давно ответить на этот вопрос было просто невозможно.

Совершенно очевидно, что в условиях скудной освещенности зрение уступает ведущее место слуху. Именно последний начинает выполнять основную функцию при обнаружении добычи. Эксперименты американского орнитолога Роджера Пейна показали, что, например, сипуха в полной темноте, руководствуясь лишь слухом, определяет местоположение жертвы с точностью до одного градуса. Опыты, доказавшие это, проводились в абсолютно затемненной комнате, пол которой был засыпан сухой подстилкой, и поэтому можно было слышать, как специально выпущенная мышь пробегает по полу. И стоило зверьку появиться, как сипуха срывалась со своего насеста и бросалась вниз. Раздавался шум короткой борьбы. Когда зажигали свет, то всякий раз оказывалось, что мышь поймана. Если же зверька выпускали на голый пол, по которому юн двигался практически бесшумно, сова не могла обнаружить его. Чтобы убедиться, что сова ловила мышей, ориентируясь исключительно на слух (ведь зверек в принципе мог быть обнаружен, например, по запаху или излучаемому теплу, как, в частности, находят свою жертву змеи), исследователи через комнату на ниточке протаскивали шуршащий бумажный шарик. Сипуха хватала в темноте и его.

О том, что совы могут отыскивать добычу с помощью лишь слуха, писал в тридцатых годах Эрик Русенберг, наблюдавший, как ушастые совы обнаруживали и ловили полевок под полуметровым снежным покровом. Аналогичные факты известны нам в отношении бородатой и длиннохвостой неясытей.

Способность сов улавливать звуки малой интенсивности и точно определять местоположение жертвы на слух объясняется особым устройством слухового аппарата. Прежде всего у них заметно увеличена барабанная перепонка. Благодаря этому давление звуковой волны, передаваемое слуховым столбиком на сравнительно небольшую площадь овального окна внутреннего уха, усиливается почти в сорок раз (а не в восемнадцать, как у человека). Примечательно и то, что у сов слуховая косточка не опирается на центр барабанной перепонки, как у большинства других птиц, а располагается несколько эксцентрично, и это также обеспечивает дополнительное усиление давления.

По-особенному в сравнении с дневными птицами устроена и звукоулавливающая часть слухового аппарата сов. У многих видов «ушные раковины», образованные специальными складками кожи и перьями, достигают чрезвычайно больших размеров, почти смыкаясь наверху и внизу головы. Эти складки вместе с растущими концентрическими рядами вокруг клюва жесткими перышками образуют так называемый лицевой диск. Перья диска подвижны и позволяют регулировать ширину ушных щелей с целью создания оптимального режима приема звуковых волн.

Одна из самых поразительных особенностей строения органа слуха сов состоит в асимметричном расположении слуховых отверстий. Она выявлена у целой группы видов, в частности у сипухи, обыкновенной неясыти, болотной и ушастой сов и других. Например, у ушастой совы правый и левый слуховые проходы представляют собой как бы две воронки, оси которых расходятся в разных направлениях и под разными углами. У мохноногого сыча асимметрия захватывает даже кости черепа! Эксперименты показали, что таким слуховым аппаратом наиболее точно лоцируются звуки высоких частот. Кроме того, имеется предположение, что асимметрия расположения ушей обеспечивает способность совы к вертикальной локации. Однако вопрос этот далек от окончательного решения. Дело в том, что асимметрия пока не обнаружена у ряда видов сов, хорошо улавливающих звуки и весьма точно определяющих место, откуда они исходят. Например, она отсутствует или выражена крайне слабо у филина, ястребиной и полярной сов, у воробьиного сычика.

Исследования группы московских биологов — В. Д. Ильичева, Л. И. Барсовой, Т. Б. Голубевой, Г. Р. Такса и А. Г. Черного — показали, что острота слуха сов не только определяется специфичностью строения уха этих птиц, но и во многом связана с особенностями структуры слуховых центров головного мозга. По сложности строения этих центров можно судить о степени развития слуха у разных видов сов. Так, например, максимальное число нервных элементов, ответственных за восприятие звука, — 22516 — было обнаружено у болотной совы; у обыкновенной неясыти их оказалось 20431, у мохноногого сыча — 17783, ушастой совы — 16926, полярной совы — 14650, филина — 13 178 и у домового сыча — 9834. Заметим, что наиболее близко к совам в этом отношении стоят дневные хищные птицы, у которых нейроны по форме и размерам подобны таковым сумеречных сов. Это сходство объясняется тем, что некоторые хищные птицы (например, луни) при розыске жертвы, так же как и совы, часто руководствуются слухом.

По сравнению с другими птицами максимум слуховой чувствительности у сов смещен в высокочастотную область. У ушастой совы о» располагается в области четырех-шести килогерц, у домового сыча — трех-четырех килогерц (в то время как, например, у голубя максимум слуховой активности находится в области одного-двух килогерц).

Полагают, что эта особенность слуха сов связана с тем, что грызуны — основные их жертвы — производят звуки высокой частоты. Но наблюдения показывают, что совы, отыскивая мышей, чаще руководствуются всевозможными шорохами, нежели писком, который мыши издают много реже.

Загадка паясничества и лицевого диска. У сов, как мы только что отмечали, в отыскании корма первостепенное значение отводится слуху, для чего имеются различные акустические приспособления. Однако чтобы успешно охотиться ночью, недостаточно обладать лишь острым слухом. Необходимо уметь точно определять место, откуда исходит звук, издаваемый жертвой. Каким же образом это осуществляют совы?

Тот, кто держал сов дома или имел возможность близко наблюдать их в природе, не мог не обратить внимание на любопытнейшее явление — паясничество этих птиц. Без видимой, казалось бы, причины, обратив взор куда-то вдаль, сова, словно индийская танцовщица, временами начинает методично отклонять голову то в одну, то в другую сторону или перемещать ее в вертикальном направлении. Эти движения производятся в основном шеей при почти неподвижном туловище. Облик паясничающей совы, особенно мелких видов и тех, у которых голова украшена перьевыми ушками, весьма комичен. Иногда просто трудно поверить, что перед вами сидит птица, а не какое-то сказочное существо, самозабвенно стремящееся развеселить вас. Каково же значение такого паясничества?

Прежде чем ответить на этот вопрос, укажем, что столь типичные для сов движения у разных видов проявляются в разной степени. Наиболее характерны они для сов с особенно хорошо развитым лицевым диском. Заметим, что игры, имитирующие охоту, которые можно наблюдать у многих птенцов сов, и в основе своей включающие эти же движения, более явственно проявляются лишь после начала формирования перьев лицевого диска. У совят же тех видов, взрослые особи которых имеют недостаточно четко выраженный лицевой диск, паясничество наблюдается сравнительно редко.

Эти загадочные движения сов уже давно привлекали внимание зоологов. Первоначально их связывали исключительно со зрением. Действительно, иногда кажется, что сова при этом к чему-то присматривается. Однако позднее большинство ученых сошлось во мнении, что такие движения способствуют точности локации звуков. Так, после серии экспериментов В. Д. Ильичев и А. Г. Черный пришли к убеждению, что покачивания головой в плоскости лицевого диска в вертикальном и горизонтальном направлениях помогают точнее улавливать звук в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Производные же от этих движений покачивания головы позволяют птице, по-видимому, засекать звуки одновременно в обеих плоскостях, добиваясь ощутимых различий в силе звука, принимаемого одним и другим ухом. При этом смещение головы в сторону на четыре-пять сантиметров равносильно ее повороту на полградуса. Поскольку сова отклоняет голову то в одну, то в другую сторону, можно считать, что угол смещения равняется по крайней мере одному градусу.

У сов наблюдается еще один тип движения головы — наклоны вперед, которые, возможно, ответственны за лоцирование на более или менее значительных расстояниях. Надо сказать, что дистанция, с которой нападают совы на жертву, обычно не превышает четырех-шести метров.

Интересно, что при повышенном общем шуме нередко можно наблюдать описанные выше лоцирующие движения и в отсутствие звукового сигнала, идущего от жертвы. Сова как бы проверяет себя. Тот же факт, что тип движений головы не всегда зависит от степени зашумленности фона и расстояния до жертвы, говорит о несомненном значении этих движений и для зрения. Может быть, рассматривая предмет с разных точек, сова получает о нем и о расстоянии до него более полную информацию, нежели тогда, когда смотрит на него, не двигая головой. Здесь уместно заметить, что лоцирующие движения характерны также для хищной птицы гарпии (Haгрia haгрia). Кстати, у этой ведущей дневную жизнь птицы, как и у сов, имеется лицевой диск, образуемый приподнимающимися перьями с боков головы, на затылке и вверху шеи. Возможно, что в данном случае движения головы связаны и со стремлением птицы хорошенько присмотреться к чему-либо.

Как показали наблюдения Роджера Пейна и Эке Норберга, а затем В. Д. Ильичева и других биологов, изучавших адаптивные механизмы акустической ориентации сов, ушастая сова, сипуха и мохноногий сыч, а также, безусловно, многие другие совы в момент активного лоцирования изменяют не только положение лицевого диска, но и его форму и даже площадь. Последнее становится возможным благодаря подвижности перьев и ушных складок, образующих лицевой диск. Проведенные в темноте съемки на чувствительную к инфракрасным лучам кинопленку полностью подтвердили это. Если одну из ушных складок в эксперименте фиксировали в неподвижном состоянии, то сова начинала промахиваться при броске на мышь. В дальнейшем А. Г. Черному удалось выяснить, что расширение лицевого диска является необходимым условием точной локации в вертикальной плоскости. Не исключено также, что подвижность лицевого диска увеличивает асимметрию всего локационного аппарата.

Следовательно, вполне вероятно, что лицевой диск сов — это своеобразное приспособление, обеспечивающее дополнительную точность при розыске жертвы на слух.

Однако указанным не исчерпывается возможное значение лицевого диска. Так, известно, что это образование у разных видов сов выражено не в одинаковой мере. Например, у сипухи и бородатой неясыти лицевой диск хорошо заметен, а у иглоногой совы и домового сыча он развит очень слабо. Мнение о том, что выраженность лицевого диска находится в прямой зависимости от степени ночной активности этих птиц, не выдерживает критики. Из всех неясытей самый четкий лицевой диск мы находим, у бородатой, а именно она наиболее склонна к сумеречной активности. В то же время иглоногая сова, достаточно деятельная в ночные часы, практически не имеет лицевого диска. И подобных исключений оказывается немало.

Наблюдая в природе разные виды сов, нетрудно убедиться, что охотятся они по-разному. Одни (неясыти, ушастая сова) способны подолгу терпеливо выжидать появления жертвы; другие (полярная и болотная совы, многие сычи) сочетают подкарауливание с поисковым полетом; наконец, третьи (иглоногая сова) добывают пищу преимущественно на лету. При этом лицевой диск максимально развит у первой группы сов, у второй он часто неполный, у третьей же выражен очень слабо. Таким образом, становится очевидным, что лицевой диск в качестве дополнительного устройства, обеспечивающего точность локации жертвы, прежде всего необходим для тех сов, в основе охоты которых лежит не поисковый полет, а подкарауливание, и он нужен совам в первую очередь в момент покоя, а не во время полета.

Эта мысль подтверждается и косвенными данными. Степень выраженности лицевого диска, оказывается, достаточно четко связана с формой крыла и хвоста, зависящей от характера полета. Чем уже и длиннее крылья, тем обычно менее развит лицевой диск. В отдельных случаях прослеживается и другая закономерность: чем явственнее лицевой диск, тем мягче оперение, и, наоборот, у сов с нечетким лицевым диском общее контурное оперение более жесткое, полет быстрый и сравнительно шумный. Для таких видов главное при охоте заключается не в незаметном появлении, а в возможности настичь жертву.

Можно предположить, что хорошо выраженный лицевой диск — исходная черта облика сов и лишь переход от наиболее характерного для них подкарауливания добычи к активному поиску ее привел к исчезновению у части видов приспособлений, полезных в первом случае и малоэффективных во втором. Утрату лицевого диска у быстро летающих сов можно объяснить и иначе: последний мешал стремительному полету чисто аэродинамически.

Таким образом, по внешнему виду совы, в частности по ее лицевому диску, можно с большой долей вероятности определить стиль ее охоты, представить тип полета и даже предположить, характерны ли для ее птенцов игры, имитирующие охоту. Функция и форма всегда взаимосвязаны, хотя вскрыть это сразу порой не удается. Но еще многое в облике сов остается неясным. Трудно ответить, например, на вопрос, почему у одних сов перьевые ушки развиты (ушастые совы, филины, совки), а у других отсутствуют (иглоногие совы, сычи, сычики, неясыти) и почему у одних лицевой диск округлый (неясыти), у других — сердцевидный (сипухи), а у некоторых имеет рогообразные выросты (серая сипуха — Rhodilus prigoginei, обитающая в горах Танзании, или похожая на нее сипуха из Юго-Восточной Азии — R. badius). Когда-нибудь будут найдены ответы и на эти вопросы.

Многих людей еще с детства интересует, для чего нужно два глаза, если можно видеть и одним. Но мало кто из взрослых может сформулировать точный ответ. Весь секрет в том, что два изображения, воспринимаемые глазами, как бы накладываются друг на друга. Мы получаем возможность видеть окружающий мир более полно и объёмно.

Монокулярное и бинокулярное зрение во многом отличается друг от друга.

Бинокулярное или, как его ещё называют, стереоскопическое видение у человека — это одновременное зрение двумя глазами. Картинки, сфокусированные на сетчатках, порождают нервные импульсы, которые поступают в зрительные центры головного мозга. После обработки информации мозгом создаётся цельный трёхмерный образ окружающего мира. Аппарат бинокулярного зрения даёт возможность довольно хорошо ориентироваться в пространстве, рассматривать предметы объемно, а также точно оценивать расстояние до объектов.

Как показывают исследования, из-за отсутствия согласованности движений у органов зрения, новорождённый младенец ещё не способен видеть бинокулярно. Согласованность начинает проявляться лишь на 6−8 неделе жизни.

К полугодовалому возрасту появляется устойчивая фиксация предметов двумя глазами одновременно, и лишь к 10 годам процесс формирования окончательно завершается.

Основы формирования стереоскопичности

Далеко не каждый человек способен к бинокулярному восприятию, для формирования которого необходимо:

• примерно одинаковое зрение в обоих глазных яблоках,
• симметричное строение и расположение зрительных органов,
• совпадение форм роговой оболочки,
• отсутствие патологий элементов зрительного органа,
• нормальная работа центральной и периферической нервной системы,
• согласованная работа зрительных мышц,
• идентичные проекции картинки в оба глаза,
• нормальное состояние оптической среды.

Что такое фузионный рефлекс

Два изображения, полученные на сетчатках глазных яблок, соединяются в один образ благодаря такому свойству нервной системы, как фузионный рефлекс. Для слияния обеих картинок в один объёмный образ требуется, чтобы изображение, полученное на сетчатке одного глаза, совпадало по форме и размеру с изображением из другого и падало на идентичные точки сетчатки. Если изображение попадает на несимметричные участки сетчатки, тогда картинки не сольются в единый образ и мир в глазах будет раздваиваться.

Монокулярное зрение у человека

В отличие от человека, глаза некоторых животных устроены и расположены таким образом, что слияние невозможно. Восприятие при помощи одного глаза, когда картинки не складываются, называется монокулярным зрением. Бинокулярное зрение присуще человеку и многим млекопитающим, а монокулярное — у всех птиц (кроме совы), а также у некоторых видов рыб и других животных.

При различных патологиях монокулярность встречается и у человека. Такие отклонения можно определить, и зачастую они поддаются лечению.

Основные способы проверки

В офтальмологии существует множество тестов для проверки зрительного аппарата на бинокулярность и определения её нарушений.

1. Опыт Соколова или «Дыра в ладони». К глазу пациента прикладывается лист бумаги, свёрнутый в трубку, через которую нужно смотреть вдаль. С открытой стороны трубки приставляется ладонь. В итоге, если обеспечивается правильное наложение изображений, создаётся иллюзия дыры в ладони, сквозь которую можно видеть картинку из трубки.
2. Метод Кальфа или тест на промах. Исследуемый держит в вытянутой руке горизонтально расположенную спицу (ручку, палочку) и пытается попасть ее концом в вертикально расположенную спицу, которую держит ассистент. При нормальном стереоскопическом видении это не представляет труда, тогда как при его отсутствии пациент промахивается.
3. Чтение с карандашом. Перед носом читающего на небольшом расстоянии (около трёх сантиметров) помещается карандаш. Испытуемому предлагается прочесть текст, не изменяя положения головы и листа с текстом. При отсутствии бинокулярности прочесть весь текст не удаётся так, как карандаш частично закрывает его часть.
4. Четырехточечный цветотест. Поля зрения обоих глаз разделяются с помощью цветовых фильтров. Через очки с линзами красного и зелёного цвета человек смотрит на два зелёных, один красный и один белый объекты. Если присутствует нормальное бинокулярное зрение — наблюдаются зелёные и красные объекты, а белый выглядит красно-зелёным. Если присутствует ведущий глаз, бесцветный объект будет либо красным, либо зелёным.

Определение косоглазия

Одной из самых известных патологий бинокулярности является косоглазие. Это постоянное или периодическое отклонение зрительной оси одного или обоих глаз от общей точки фиксации, сопровождающееся нарушением стереоскопичности и значительным снижением остроты зрения у косящего глаза.

Бывает настоящее и мнимое косоглазие. При мнимом стереоскопическое зрение не нарушается и лечение необязательно.

Отсутствие бинокулярного видения может быть вызвано рядом причин. Но при своевременном обращении к офтальмологу эта проблема обычно решается успешно.

На крыльях ночи

Они соперничают с котиками по силе народной любви в социальных сетях. Но давно ли сов стали воспринимать как забавных пушистых обаяшек? Редкая птица вызывала в истории настолько противоречивые чувства. Их либо боялись, считая посланцами смерти, либо видели в них символ мудрости и мифических райских созданий

Из-за странной «нептичьей» внешности, таинственного образа жизни, жутковатого голоса древние египтяне считали сову символом смерти, мрака, зла. У армян и славян сова отождествлялась с дьяволом, в Библии она упоминается как нечистая птица. Совы и филины в легендах и сказках большинства европейских народов были спутниками колдунов и ведьм наряду с летучими мышами и черными кошками. По преданию, в 216 году до н. э. поражение римлян при Каннах было «накликано» совами.

Но при этом в античной Греции сова символизировала мудрость, была посвящена богине мудрости Афине (отсюда научное название домового сыча — Athene noctua — «ночная Афина») и в этой симпатичной ипостаси перекочевала в современную европейскую культуру.

ЗООСПРАВКА
Совы
Strigidae

Класс — птицы
Отряд — совообразные
Семейство — настоящие совы

Ночные хищники. Они появились на Земле около 60 миллионов лет назад. Расселены по всей планете и живут в любых климатических условиях, от лесов и степей до песчаных и ледовых пустынь, от низменностей до гор. Современный состав отряда совообразных — 2 семейства, до 30 родов и примерно 210 видов. В силу скрытного образа жизни совы до сих пор изучены недостаточно. Почти ежегодно обнаруживают новые виды мелких сов, преимущественно во влажных горных лесах тропической Америки. Судя по некоторым особенностям мозга, совы не должны сильно уступать сообразительностью признанным «интеллектуалам» птичьего мира — попугаям и врановым.

На Руси отношение к совам тоже было неоднозначным. Крестьяне верили, что крик сыча приносит беду, что если сова залетит в избу и не сможет вылететь, то это к худу, а если врезалась в окно, то к смерти. Поэтому сов считали вредными птицами и при случае уничтожали. С другой стороны, в русском фольклоре совы часто ассоциировались с мифологическими райскими птицами с человеческой головой — сирином и алконостом.
Необычный облик совы, из-за которой ее воспринимали то с суеверным ужасом, то с почтением, — это визитная карточка грозного хищника. Сильные лапы с острыми когтями и короткий, загнутый крючком клюв есть не только у сов, но и у других пернатых хищников: орлов, ястребов, соколов. Особенность же сов в том, что в результате эволюции они стали ночными охотниками. Предки этих пернатых выработали специфический стиль охоты, главным преимуществом которого было скрытное подкарауливание и внезапное нападение на жертву в темноте, а для этого этим птицам пришлось развить превосходное ночное зрение, острейший слух и способность к бесшумному полету.

Глаз как у орла. Почти

Для определения расстояния до добычи и точной фокусировки на ней сове необходимо объемное бинокулярное зрение. Поэтому глаза у нее мало того что крупные (как у многих ночных животных), так они еще и не посажены по сторонам головы, как у абсолютного большинства птиц, а направлены вперед, практически на человеческий манер. Поле бинокулярного зрения (то, что птица видит одновременно обоими глазами) сов составляет 60–70° — рекорд среди птиц! Но такое положение глаз сужает общее поле зрения всего до 160–180°. И это не единственная проблема — сова не может посмотреть вбок, просто скосив глаза (так делают только совы в мультфильмах). Не может, поскольку ее глазные яблоки не шаровидной, а почти цилиндрической формы; к тому же они заполняют глазницы целиком, и там просто не осталось места для мышц, двигающих глаза. Но совы умеют справляться с этой проблемой, у них необычайно подвижная шея, и любая сова может мгновенно повернуть голову и посмотреть назад, а диапазон вращения головы вокруг оси у нее составляет 270°.

Глаз филина, одной из наиболее крупных сов

Хрусталик глаза расположен в глубине глазной трубки, чувствительная сетчатка способна использовать освещение всего в 0,000002 люкса (человеку понадобилось бы минимальное освещение в сотни раз сильнее). Фактически глаз совы представляет собой мощнейший светосильный объектив. Принято считать, что совы плохо видят днем. Это совсем не так. Но у них все же есть некоторые проблемы со зрением. Как и большинство ночных животных, совы нечувствительны к красному освещению, и вообще возможности цветового зрения у них снижены. К тому же они дальнозорки, и при ближних контактах с добычей первую скрипку начинает играть осязание. Вокруг клюва растут волосовидные и щетинковидные перья, выполняющие функцию чувствительных вибрисс (как усы у кошки). Поднося сопротивляющуюся добычу к клюву или, наоборот, наклоняя к ней голову, сова обычно прикрывает бесполезные на близком расстоянии глаза, чтобы не повредить их. Развитые верхние веки (крайняя редкость в мире птиц!), да еще снабженные густыми ресницами, не только защищают глаза от повреждений, но и придают сове дополнительное сходство с человеком.

Как слышно? Прием!

Если тщательно рассмотреть совиную голову, можно увидеть очень крупные продолговатые ушные отверстия. Они окружены кожным валиком и поэтому похожи на наружные уши млекопитающих. Эти «ушные раковины» бывают настолько велики, что иногда смыкаются наверху головы. Площадь барабанной перепонки куда больше, чем в среднем у птиц, слуховая косточка опирается на нее не в центре, а сбоку, и это усиливает давление звуковой волны почти в 40 раз (а не в 18, как у человека). Любопытно, что уши у совы неодинаковые: правое, как правило, больше левого и расположено выше. Это позволяет лучше определять движущийся источник звука.

Слуховые центры мозга сов развиты сильнее, чем у других птиц, в них больше нервных окончаний. Максимум чувствительности у сов смещен в высокочастотную область — 3–6 кГц (у человека 1–4 кГц). Это объясняется тем, что среди всего разнообразия звуков сове интереснее всего писк мелких млекопитающих, на которых она охотится. Остальные звуки можно и отсекать — пусть они и громкие, но для совы несущественные. Зато шорох мышиных лапок по опавшей листве — то что надо! В опытах исследователя Роджера Пейна в полной темноте совы-сипухи (Tyto alba) находили направление на жертву с точностью до градуса. Сова слышит мышь-полевку даже под полуметровым снежным покровом.

Сипуха летит ночью над разрушенным аббатством

Но уши и слуховой центр в мозге — это еще не все. У совы есть собственная параболическая антенна, роль которой играет лицевой диск из перьев. Благодаря специальным мышцам (аналогам мимических мышц млекопитающих) сова может произвольно менять его кривизну, площадь, очертания, добиваясь наиболее точного приема звука. Со стороны кажется, что птица отчаянно гримасничает, а она просто внимательно слушает.

Есть у сов в механизме эффективного обнаружения добычи и четвертая важная деталь — это та самая необыкновенно подвижная шея: голова может вращаться как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости, совершать забавные кивки, наклоны и маятниковые движения. Порой сова ритмично покачивается из стороны в сторону, словно танцуя бразильский танец. А на самом деле… Да-да, это она просто внимательно слушает.

Тихий ужас

Посмотрели, послушали — и вот добыча обнаружена. Осталось ее поймать. Как незаметно подобраться к добыче в темноте? Не издавать лишних звуков в полете. А для этого совам пришлось обзавестись специальной структурой оперения. На наружных краях маховых перьев у совы есть специальные «глушители» — особый изгиб этих ворсистых опахал ликвидирует шорохи, возникающие от трения перьев друг о друга. Полет получается бесшумным, что важно не только для того, чтобы жертва ничего не услышала, но и чтобы шелест собственного оперения не заглушал сове звуки, издаваемые будущим ужином. Некоторым совам бесшумность не так важна (например, ловящим рыбу в реках), у них и полет более «звучный» (зато и более скоростной), и оперение жестче.

Три птенца кроличьего сыча, или пещерной совы

Вообще, все совы отличные летуны, хотя это мало кому приходит в голову при первом взгляде на них. Мягкое рыхлое оперение и округлый лицевой диск делают стройных и легких сов этакими мешковатыми увальнями с короткими ногами и огромной головой. Забавно, что именно вертикальная осанка позволяет совам прекрасно маскироваться в дневное время. Для этой же цели служат «украшающие» (а на самом деле маскирующие) пучки перьев — «ушки», развитые у некоторых видов сов. Никакого отношения к органам слуха эти «ушки», конечно, не имеют. Вытянувшись, подняв «ушки» и закрыв глаза (так не видно яркую радужку), птица моментально превращается в обломок сухого дерева. А камуфляж оперения, пожалуй, самый совершенный среди пернатых, за исключением козодоев. Большинство сов «носят» неяркие буроватые, серые, охристые тона с темными пестринами, светлым крапом, красивым струйчатым узором под цвет древесной коры, лишайников, лесной подстилки. А белое оперение полярной совы (Nyctea scandiaca) прекрасно маскирует ее в тундре с еще не стаявшим или свежевыпавшим снегом.

Везде неплохо кормят

В рационе большинства сов преобладают мелкие млекопитающие и птицы из семейства воробьиных. Самые крупные совы — филины (род Bubo). Длина их туловища составляет 65–75 см, размах крыльев — 180–190 см, масса — 4–4,2 кг. Эти гиганты способны охотиться на глухарей, гусей, зайцев и даже небольших антилоп. Не уступающие им размерами рыбные филины (род Ketupa) специализируются в охоте на рыбу, лягушек, раков и крабов. А самая мелкая (меньше воробья) сова — мексиканский сычик-эльф (Micrathene whitneyi) — охотится на бабочек, жуков и мелких ящериц.

Три птенца сипухи ждут возвращения родителей с едой

Совы прожорливы, в день могут съесть количество корма, составляющее 7– 19% их массы. Возможно, название одной из групп сов — неясыти (Strix) — в русском языке происходит от слова «ненасытный». Однако крупные совы способны и голодать до трех недель, а вот для мелких сычей характерно настоящее запасание корма на «черный день». В дупле дятла, служащего зимним убежищем воробьиного сычика (Glaucidium passerinum), однажды было найдено 86 мелких млекопитающих общим весом 1,4 килограмма.

Подавляющее большинство сов — лесные птицы, и лишь немногие освоили полностью открытые пространства: степи, пустыни, тундру. В прериях и пампасах Америки кроличий сыч (Athene cunicularia) за неимением дупел селится в норах сусликов и других грызунов. Филин (Bubo bubo) и домовый сыч в Тибете и Гималаях встречаются на высоте до 4500–5000 метров над уровнем моря. Некоторые виды охотно селятся по соседству с человеком, даже в центре городов, гнездятся в постройках, дуплистых деревьях старых парков. Сова — птица оседлая, и только некоторые виды относятся к перелетным (в основном насекомоядные по понятным причинам).

Ребенок и сова-подросток. Совы обычно хорошо уживаются с детьми и домашними животными

Совы населяют все материки, кроме Антарктиды, многие острова и архипелаги. Конечно, в тропиках их больше, в умеренные и высокие широты проникают немногие виды. В России гнездится 17 видов сов: от огромных филинов до маленьких сплюшек и воробьиного сычика. Даже в крупном городе, зайдя в большой парк и хорошенько приглядевшись, вы можете найти ушастую сову, если повезет. Но она вас услышит и увидит раньше, не сомневайтесь.

Фото: Easy Photostock, NPL (x3) / Legion-media, iStock, FLPA / Legion-media, iStoc

nabbla1

— Как все в природе мудро устроено! Заметили? Ведь дырочки на шкурке у кошки именно там, где у кошки глазки!
башорг #397561

Сова способна повернуть голову на 270° жаворонку с перфоратором

Интересная дискуссия у нас возникла с vorona_n и acantharia по поводу больших «анимешных» глаз в природе.

Если спросить астронома, как диаметр объектива влияет на угловое разрешение, он ответит: чем больше — тем лучше! В телескопах стараются добиться того, чтобы все аберрации были малы по сравнению с размытием из-за дифракции.

Спросишь фотографа — он порекомендует для наибольшей четкости прикрыть диафрагму на 1-2 позиции.

А вот человеческий глаз видит наиболее чётко, когда зрачок сужен почти до конца: до 2-3 мм, тогда как в темноте он расширяется обычно до 6-7 мм, у отдельных людей — до 8-9 мм. Проблема в больших аберрациях довольно-таки простой оптической системы глаза: в нём всего одна линза (хрусталик), фокусное расстояние составляет 22 мм (приведённое на «воздух», глазное яблоко заполнено жидкостью, поэтому реальное фокусное расстояние меньше), т.е относительное отверстие изменяется от 1:3 до 1:11. Ясное дело, что на одной линзе «далеко не уедешь», надо её диафрагмировать посильнее, и лишь вблизи 2 мм дальнейшее уменьшение зрачка начинает вредить: дифракция возрастает быстрее, чем уменьшаются аберрации.

(взято из [1])

Вроде бы всё логично — природа много красивых вещей придумала, но многолинзовые объективы, просветлённую оптику, тяжелые флинты и прочие кроны реализовать «в мясе» не очень-то получится.

Но тут возникает один маленький вопрос: а как получается, что у сов диаметр зрачка может достигать 15 мм, и видят они лучше человека, как в плане четкости, так и по чувствительности, при том что голова у них заметно меньше нашей?

(как совам проверяли зрение, см [2])

Предупреждение: после того, как вы заглянете под кат, совы для вас никогда не станут прежними.

Один очевидный способ улучшения всех оптических характеристик — увеличение всех геометрических размеров, простое масштабирование. Дифракция очень быстро становится незначительной, тогда как света начинает приходить больше в k 2 раз (k — линейное увеличение размера) с того же телесного угла. Если на сетчатке будут применяться те же самые палочки и колбочки, то теперь их влезет гораздо больше, что повысит угловое разрешение. Аналог из фотографии — переход от смартфонов и «мыльниц» с маленькими матрицами (и столь же маленькими линзами) к кропнутым зеркалкам, от них — к полноформатным зеркалкам, а потом — вперёд на средний и крупный формат. Крупноформатный объектив с отн. отверстием 1:3.5 и малоформатный (35 мм) с таким же отверстием — вещи ну абсолютно не сопоставимые, хотя казалось бы — оптическая схема та же, линз немного.

Из живущих в наше время животных, самый большой глаз — у гигантского кальмара. Диаметр его глаза составляет 27 см, а диаметр зрачка — 9 см. Это позволяет ему уловить даже самый слабый свет, вызываемый биолюминесценцией живущих на глубине существ.

Типичный подход «судовиков» — для них масса меряется в тоннах, а размеры — в кубометрах, подумаешь, глаз размером в мячик! А вот авионики традиционно бьются за каждый грамм — ну нельзя такие глазки в сову запихивать, её участь от этого станет вдвое печальнее, чем в известной поговорке. Даже глаза человеческого размера в голове совы займут очень приличный объём, а мы уже знаем, что зрачок 15 мм (1:1,5) для них лишён смысла — света мы поймаем много, но одна линза не сможет сформировать из него сколько-нибудь чёткое изображение.

Надо сказать, что глаз животного с одной линзой работает значительно лучше большинства объективов (созданных человеком) на одной линзе за счет нескольких «ноу-хау», которые оптикам ещё только предстоит в полной мере освоить.

На всех иллюстрациях изображают, что в глазу ровно одна линза — хрусталик. Это не так: роговица глаза также работает как линза, пусть с небольшой оптической силой, так что система на самом деле получается двухлинзовой.

Что куда более необычно: показатель преломления хрусталика не является постоянным: он максимален по центру и плавно падает к краям, так что хрусталик является образцом градиентной оптики. Правильный выбор этого градиента позволяет серьёзно уменьшить в первую очередь сферические и хроматические аберрации изображения. Кома (в значении аберрации), астигматизм (в значении аберрации 3-го порядка, т.е проявляющийся лишь в стороне от оптической оси) и дисторсия не так страшны для глаза, поскольку ему вовсе не обязательно захватить всю картинку целиком за один раз. Он наведётся на один объект, разместив его в желтом пятне (области на сетчатке, где разрешение и цветовая чувствительность глаза максимальны), тогда как для периферийного зрения можно позволить себе некоторые искажения. Кривизна поля изображения может быть скомпенсирована кривизной светочувствительной области, но делается ли эта компенсация в реальности (совпадает ли кривизна сетчатки с кривизной поля) — сказать не могу. В [3] попробовали изготовить градиентную линзу, имитирующую хрусталик глаза, с отн. отверстием 1:2,2, и такая линза оказалась гораздо лучше стандартной (из стекла с постоянным показателем преломления), но, конечно, значительно хуже современных многолинзовых объективов. В [4] определяют параметры хрусталика хрюшек (как именно распределён показатель преломления) и приходят к выводу (среди прочего), что без градиента хрусталик имел бы положительную сферическую аберрацию, тогда как с градиентом она становится небольшой отрицательной, компенсирующей положительную сферическую аберрацию роговицы.

Кстати, форма зрачка — это своего рода попытка правильно диафрагмировать градиентный хрусталик. Круглый зрачок хорош с точки зрения дифракции, но он может закрыть целиком крайние области, «превратив» хрусталик в обычную стекляшку. В [5] исследуют этот вопрос, но последовательной картины выстроить, как обычно, не получается. Многое всё-таки определяется волей случая.

Итак, что остаётся бедной сове? Если человеческий глаз имеет диаметр 24 мм и максимальный размер зрачка около 7 мм, то глаз совы должен был бы иметь диаметр вдвое больше (15/7), т.е 48 мм, и таких два — они элементарно всю башку займут, даже у филина, ну не складывается картина.

Оказывается, что глаз совы вовсе не похож на шарик или на яблоко, он вытянут в длину, напоминая скорее фотоаппарат — спереди тубус объектива, а сзади фотоприёмник. Как будто переднюю часть глаза оставили без изменения, а сетчатку отнесли подальше, пропорционально увеличив в размерах, чтобы сохранить поле зрения. Раз увеличилось фокусное расстояние, то теперь можно увеличить и диаметр зрачка, так что всё складывается как надо.

Недостаток этого подхода очевиден — такой глаз не повращаешь особенно — и действительно, у совы глаза закреплены в черепе жестко. На картинке можно видеть, что даже такие глаза занимают очень приличную часть черепа (комментарий к картинке — загляни сове в ухо, а увидишь глаз!), а уж заставь их вращаться — вообще места бы не осталось, да и попробуй их повращай при такой форме! Сова может смотреть только прямо. Надо куда-то посмотреть — крути всю голову, для того совам и нужна такая подвижная шея, допускающая поворот на 270°, иначе просто никак.

[6]William J. Donnelly III and Austin Roorda — Optimal pupil size in the human eye for axial resolution — 2003 — решают обратную задачу — при каком диаметре зрачка лучше всего получится рассмотреть сетчатку. Ясно, что при том же диаметре и сетчатка хорошо рассмотрит мир.

Рекомендую интересные статьи сохранить на диск: они могут в какой-то момент исчезнуть из открытого доступа под давлением Elsevier и прочих фантастических тварей.