Заменители зрения

Животные с очень слабым зрением, живущие при сумеречном свете, должны рассчитывать на другие органы чувств. Так, у придонных кошачьих сомов и ошибневых имеются разные сен­сорные усики, которыми они ощупывают субстрат. Эти усики снабжены многочисленными ося­зательными рецепторами и хеморецепторами. Однако такие органы чувств не могут быть ис­точником информации о величине и положении предметов в окружающей среде. Рыбы с ней­ромастами и органами боковой линии, чувствительными к вибрации, могут обнаруживать дви­жущиеся предметы и получать некоторую информацию о неподвижных предметах по отражен­ным от них движениям воды. Но наилучшей заменой зрения животным служат электромагнит­ная чувствительность и особые слуховые приспособления.

Некоторые виды рыб используют электрическую чувствительность при обычной ориента­ции и коммуникации. Чувствительность к магнитным полям тоже обнаружена у ряда животных. Так, некоторые бактерии ориентируются к северному магнитному полюсу и реагируют на маг­нит в лабораторных условиях. С помощью электронного микроскопа у таких бактерий были об­наружены цепочечные структуры, содержащие кристаллы магнетита, которые также найдены в брюшке медоносных пчел и в сетчатке голубей. В Северном полушарии бактерии следуют на­клонению магнитного поля Земли, и оно направляет их вниз, в анаэробный ил, их естественную среду обитания. В Южном полушарии у бактерий обратная полярность.

Рыбы используют электричество тремя разными способами.

1) Так называемые " сильноэлектрические" рыбы, такие, как электрический скат и электри­ческий угорь, производят электрические разряды, способные оглушить жертву, но лишены электрической чувствительности.

2) Электрочувствительные рыбы, например Scyliorhinus и некоторые другие акулы, не производят электричества. Однако кошачьи акулы способны обнаружить даже зарывшуюся в песок добычу по локальному искажению электрического поля Земли. Для этого служат особые органы чувств - так называемые ампулы Лоренцини, широко распространенные по всей по­верхности тела, особенно вблизи головы.

3) Так называемые " слабоэлектрические" рыбы генерируют свои электрические поля и чувствительны к электрическим изменениям среды. Обычно это ночные рыбы, обитающие в мутной воде. У них два типа электрочувствительных рецепторов: ампульные, которые отвечают на медленно изменяющиеся электрические поля, и клубневые, реагирующие только на быстрые их изменения. У некоторых видов один тип рецепторов, у других - оба. Эти рыбы генерируют слабые электрические поля посредством электрических органов, которые представляют собой видоизмененные мышцы или аксоны. Электрические разряды, как правило, испускаются с час­тотой до 300 импульсов в секунду. Некоторые рыбы способны менять частоту импульса. Когда одна рыба испытывает электрическое воздействие другой, она может изменить частоту своих импульсов, чтобы снизить это вмешательство. Электрорецепторы служат также для локализа­ции предметов в окружающей воде по искажениям, которые эти предметы вызывают в электри­ческом поле. Некоторые рыбы, например Gymnarchus, отличают хорошие проводники от пло­хих, например металлический стержень от пластикового.

Слух заменяет зрение многим видам, и у некоторых из них образовались весьма интерес­ные и специализированные добавления к нормальному слуху. Все эти адаптации способствуют точной локализации источника звука. Сравнение сигналов, приходящих в оба уха, служит глав­ным способом локализации этого источника у позвоночных. Человек с одним ухом может, по­ворачивая голову, искать направление максимальной силы сигнала, потому что голова создает определенную звуковую тень. Два уха делают возможным одновременное сравнение, что по­зволяет локализовать источник гораздо быстрее и точнее. Если уши достаточно далеко отстоят друг от друга, то создается разница во времени прихода, в фазе звуковых волн, имеющих опре­деленное направление, и их интенсивности. Таким образом, мелкие животные сравнивают только интенсивность звуков, а люди пользуются и монауральными, и бинауральными спосо­бами, и долгое время считалось, что они являются видом с наилучшей способностью к обнару­жению источника звука. Но благодаря работе Пэйна, по слуховым способностям сова сипуха далеко превосходит человека. Она может локализовать и поймать свободно движущуюся мышь в полной темноте. Она даже способна определить направление движения животного и благо­даря этому располагает свои когти вдоль длинной оси его тела. Сипуха пользуется низкочастот­ными компонентами звуков для локализации их источника в горизонтальной плоскости, а высо­кочастотными - для определения его положения по вертикали. Она не смешивает эти два типа информации, даже несмотря на то, что оба они основаны на сравнении звуков, приходящих в оба уха.

Самой совершенной заменой зрения является эхолокация, при которой животное испус­кает высокочастотные сигналы и обнаруживает предметы по возникающему от них эху.

Простые формы эхолокации встречаются у землероек, жирных козодоев и гималайских са­ланганов, которые ночуют и гнездятся в пещерах. Более совершенными ее формами обладают дельфины и другие морские млекопитающие, но своей вершины она достигает у летучих мы­шей.

В процессе эхолокации летучие мыши испускают залпы ультразвуковых импульсов малой длительности и высокой частоты. Такие короткие импульсы позволяют точно определять время образования эха, а значит, и расстояние до образующего его предмета. Звуки, производимые другими животными и ветром, обычно бывают низкочастотными, поэтому маловероятно, чтобы на ультразвуковые сигналы летучих мышей накладывались помехи. Однако, искусственные звуки частотой выше 20 кГц дезориентируют полет летучих мышей. Другое преимущество вы­соких частот состоит в возможности точной фокусировки, что делает возможным распознава­ние мелких объектов.

У летучих мышей много также специальных приспособлений, позволяющих им опреде­лять время и локализовать место возникновения эха от их ультразвуковых сигналов. У боль­шинства рукокрылых, хватающих насекомых на лету, большие наружные уши, форма которых повышает дирекциональную чувствительность.