Этот обыкновенный загадочный дельфин
Шрифт:
Чтобы разобраться со строением сетчатки дельфинов, пришлось, конечно, потрудиться. У погибших по разным причинам животных аккуратно извлекали сетчатку глаза — а это тонкий слой нежнейшей ткани. Извлеченную сетчатку нужно аккуратно, не помяв и не порвав ее, расправить на тонком стекле. Но ткань сетчатки и все составляющие ее клетки почти прозрачны, поэтому даже в микроскоп просто так увидеть там ничего нельзя. Чтобы сделать клетки видимыми, сетчатку окрашивают специальными красками. Только этот процесс не имеет ничего общего с тем, что делает маляр или даже художник, нанося краску на поверхность. Краски, которыми пользуются для исследования сетчатки и других тканей, должны проникнуть внутрь исследуемого образца. И не просто проникнуть: краски, используемые для такой работы, имеют химическую близость с веществами, из которых состоят ткани организма.
Что же выяснилось в результате всей этой кропотливой работы? Начну с самого явного отличия дельфинов от других животных: у дельфинов каждый глаз имеет не одну зону наилучшего видения, а две! И расположены они не в центре поля зрения, а довольно далеко от него, по обеим сторонам и приблизительно на одинаковом расстоянии от центра: одна зона — в передней части поля зрения, другая — в задней боковой части. Это действительно самые настоящие зоны наилучшего видения: концентрация нервных клеток в соответствующих участках сетчатки в десятки раз выше, чем в других частях.
Я уже отмечал, что хрусталик (основная светопреломляющая линза) у дельфина практически шарообразный. Но этого мало. Сетчатка глаза тоже образует практически ровную полусферу, и центр ее совпадает как раз с центром хрусталика, то есть все точки сетчатки удалены от хрусталика на одинаковое расстояние. Таким образом, вся оптическая система глаза оказывается симметричной относительно одного общего центра. Значит, свет, попадающий на хрусталик с любого направления, преломляется и фокусируется на сетчатке практически одинаково.
Но обратите внимание: как может попасть свет на удаленные от центра части сетчатки, где расположены зоны наилучшего видения? Чтобы попасть на заднюю зону, свет должен пройти через передний край роговицы и дальше через центр хрусталика на сетчатку. А на переднюю зону свет попадает, пройдя через задний край роговицы.
Однако на краях роговицы ее кривизна совсем не такая, как в центре. Края роговицы прикреплены к значительно более толстой и жесткой белковой оболочке (склере), которая, собственно, и образует глазное яблоко. Около места прикрепления роговица заметно утолщена и вдобавок еще поддерживается более толстой и жесткой склерой. Хотя роговица и здесь выгнута, но значительно меньше, чем в центральной ее части. Это было показано оптическими измерениями.
Так вот в чем фокус! Свет попадает на зоны наилучшего видения (которые как раз и обеспечивают самое острое зрение) не через центр роговицы, а через ее края, которые хотя и не совсем плоские, но имеют очень небольшую кривизну. Но ведь плоская (или хотя бы почти плоская) роговица — это как раз то, что нужно для одинаковой работы глаза и под водой, и в воздухе.
Правда, если разобраться тщательнее, можно подметить, что не так все просто (но тем и интереснее!). Ведь поперечник шарообразного хрусталика довольно велик. Значит, свет на него может попадать через разные части роговицы. Это только центральная часть светового пучка, попадающего на зону наилучшего видения, проходит через уплощенную часть роговицы. Но на ту же часть сетчатки свет может попасть, пройдя через центральную часть роговицы и краевую часть хрусталика: рисунок наглядно показывает и этот путь тоже. А центральная часть роговицы выпуклая, следовательно, на воздухе эта часть светового пучка будет сфокусирована неправильно, и качество изображения заметно ухудшится.
Все это так и могло бы быть, если бы не еще одна занятная особенность дельфиньего глаза: форма его зрачка. Зрачок — это отверстие в специальной непрозрачной — радужной — оболочке глаза (радужке). Она выполняет ту же роль, что и диафрагма в фотоаппарате: меняя размер прозрачного отверстия, она регулирует количество света, попадающего в глаз, и таким образом подстраивает его к условиям более или менее яркого освещения. Как только освещенность окружающей обстановки увеличится,
Форма зрачкового отверстия различна у разных животных. У нас с вами зрачок имеет вид круглого отверстия в центре радужки: чем сильнее освещенность, тем меньше диаметр отверстия. У кошки — всем известно — зрачок имеет вид вертикальной щели: чем сильнее освещенность, тем меньше ширина щели, а ее высота почти не меняется. У других животных встречаются зрачки и прямоугольной, и треугольной формы — все зависит от того, как вмонтированы в радужку мышечные волокна, сужающие отверстие.
Но у дельфина зрачок не похож ни на человеческий, ни на кошачий, ни на чей-либо еще. Когда увеличивается освещенность, то из верхней части радужки выдвигается выступ; его называют оперкулюм (звучит очень неуклюже, потому что слово латинское; но поскольку ничего подобного ни у каких других животных не наблюдали, то даже русского названия для него не придумали). Оперкулюм сужает зрачок таким образом, что он приобретает вид серповидной щели. Чем сильнее освещенность, тем уже щель. И если освещенность достаточно высокая, то нижний край оперкулюма выдвигается настолько, что смыкается с противоположным краем зрачкового отверстия. Щель исчезает, и вместо нее остаются только два отдельных отверстия: в передней и в задней части радужки.
Каждое из двух зрачковых отверстий расположено как раз там, где центральная часть светового пучка должна пройти через уплощенную часть роговицы, чтобы попасть на соответствующую зону наилучшего видения. При этом краевые части светового пучка, проходящие через искривленную часть роговицы, отсекаются. Изображение в зонах наилучшего видения не размывается плохо сфокусированным светом, проходящим через края хрусталика.
Правда, такое сильное сужение зрачка, при котором он распадается на два отдельных отверстия, происходит только при достаточно ярком освещении; в сумерках зрачок расширяется и пропускает весь попадающий на глаз свет. Ну и что же! Ведь сужение зрачка, позволяющее свету попадать в глаз только через краевые части роговицы, необходимо дельфину только для зрения в воздухе, над водой. А именно над водой освещенность высока, и зрачок приобретает вид двух отверстий. Под водой же освещенность резко падает с каждым метром глубины (ведь вода намного менее прозрачна, чем воздух). Там зрачок дельфина сильно расширяется, и свет попадает в глаз через всю роговицу — и через ее уплощенные края, и через центральную, выпуклую часть, чтобы уловить побольше света в подводных сумерках. Но под водой-то это не страшно: там преломления света на роговице почти нет, и какой она формы — совершенно не важно.
Подведем некоторые итоги всему тому, что рассказано об устройстве глаза дельфина. Одинаковая пригодность его глаза для зрения и в воде, и в воздухе обеспечивается не какой-то одной его особенностью, а изящной комбинацией нескольких необычных особенностей строения: наличием в сетчатке двух зон наилучшего видения, шаровидной формой хрусталика, благодаря которой каждая из этих зон «смотрит» сквозь лежащий напротив нее край роговицы; меньшей кривизной этих краевых частей роговицы и наличием двух зрачковых отверстий, которые пропускают только тот свет, который проходит через мало искривленную роговицу. Все это вместе и создает уникальную конструкцию дельфиньего глаза.
Вот что, однако, еще интересно. Если у дельфина две зоны наилучшего видения, то какая из них на самом деле используется, чтобы в деталях рассмотреть какой-либо предмет? Иначе говоря, что считать для этого животного направлением взора: то, в котором «смотрит» передняя зона наилучшего видения, или то, куда «смотрит» задняя? Оказалось, и то и другое. То есть у дельфина могут быть сразу два направления взора, а может использоваться преимущественно одно или другое. Причем эти два направления взора по-разному используются под водой и на воздухе. Если дельфин поднимает голову над поверхностью воды, чтобы рассмотреть какой-то надводный предмет — например, человека, стоящего у края бассейна, то он повернет голову так, чтобы объект его интереса оказался прямо перед ним. При этом человеку, в свою очередь, очень хорошо видно, что на него уставились оба глаза дельфина, от которых линия взора проходит немного ниже рострума. Ясно, что в данном случае рассматриваемый человек оказывается в передней зоне наилучшего видения. А вот если под водой дельфин заинтересовался, например, подплывшим к нему аквалангистом и хочет рассмотреть его получше, то он повернется к человеку боком и будет рассматривать его не двумя, а одним глазом. При этом человек окажется в заднебоковой зоне наилучшего видения.