Глаз - совершенный оптический прибор. Он напоминает фотографический аппарат. Хрусталик глаза подобен объективу, а сетчатка - пленке, на которой получается изображение. У наземных животных хрусталик чечевицеобразный и может изменять свою кривизну. Это дает возможность приспосабливать зрение к расстоянию.
Под водой человек видит очень плохо. Способность преломлять световые лучи у воды и хрусталика глаза наземных животных почти одинакова, поэтому лучи собираются в фокусе далеко позади сетчатой оболочки. На самой же сетчатке получается неясное размытое изображение.
Хрусталик глаза у рыб шарообразен, он лучше преломляет лучи, но не может менять форму. И все же в какой-то степени рыбы могут приспосабливать зрение к расстоянию. Они достигают этого приближением или удалением хрусталика от сетчатой оболочки с помощью особых мышц.
Практически рыба в прозрачной воде видит не далее чем на 10-12 метров, а ясно - только в пределах полутора метров.
Угол зрения у рыб очень велик. Не поворачивая тела, они могут видеть предметы каждым глазом по вертикали в зоне около 150° и по горизонтали до 170°. Объясняется это расположением глаз по обеим сторонам головы и положением хрусталика, сдвинутого к самой роговице.
Совершенно необычным должен казаться рыбе над водный мир. Без искажения рыба видит лишь предметы, находящиеся прямо над ее головой - в зените. Например, облако или парящую чайку. Но чем острее угол входа светового луча в воду и чем ниже расположен надводный предмет, тем более искаженным кажется он рыбе. При падении светового луча под углом 5-10°, особенно если водная поверхность неспокойна, рыба вообще перестает видеть предмет.
Лучи, идущие от глаза рыбы вне конуса в 97,6°, полностью отражаются от водной поверхности, и она представляется рыбе зеркальной. В ней отражаются дно, водные растения, плавающие рыбы.
С другой стороны, особенности преломления лучей позволяют рыбе видеть как бы скрытые предметы. Представим себе водоем с крутым обрывистым берегом. Сидящий на берегу человек не увидит рыбу - она скрыта береговым выступом, а рыба увидит человека.
Фантастически выглядят полупогруженные в воду предметы. Вот как, по словам Л. Я. Перельмана, должен представляться рыбам человек, находящийся по грудь в воде: «Для них мы, идя по мелководью, раздваиваемся, превращаемся в два существа: верхнее - безногое, нижнее- безголовое с четырьмя ногами! Когда мы удаляемся от подводного наблюдателя, верхняя половина нашего тела все сильнее сжимается в нижней части; на некотором расстоянии почти все надводное туловище пропадает,- останется лишь одна свободно реющая голова».
Даже опустившись под воду, человеку трудно проверить, как видят рыбы. Невооруженным глазом он вообще ничего четко не увидит, а наблюдая через застекленную маску или из окна подводной лодки, увидит все в искаженном виде. Ведь в этих случаях между глазом человека и водой будет еще и воздух, который обязательно изменит ход световых лучей.
Как видят рыбы предметы, расположенные вне воды, удалось проверить подводной съемкой. С помощью особой фотоаппаратуры были получены снимки, которые полностью подтвердили высказанные выше соображения. Представление о том, каким кажется надводный мир подводным наблюдателям, можно составить, опустив под воду зеркало. При определенном наклоне мы увидим в нем отражение надводных предметов.
Особенности строения глаза рыб, так же как и других органов, зависят прежде всего от условий обитания и образа их жизни.
Зорче других - дневные хищные рыбы: , . Это и понятно: они обнаруживают добычу, главным образом, зрением. Хорошо видят рыбы, питающиеся планктоном и донными организмами. У них зрение тоже имеет первостепенное значение для отыскивания добычи.
Зрение или способность к рецепции электромагнитного излучения определенного спектра играет важную роль в их жизни. Клетки сетчатки глаз рыбы по составу сходны с человеческими.
- конечно же, глаз, состоящий из шарообразного хрусталика, приближенного к плоской роговице и расположенный сбоку головы. Характерные особенности рыбьего зрения: близорукость; возможность видеть в нескольких направлениях одновременно.
Угол зрения рыб таков: около 150° по вертикали и до 170° по горизонтали.
Зрение рыбы монокулярно: каждый глаз видит самостоятельно. Для того чтобы разглядеть что-либо обеими глазами, рыба быстро поворачивается. Двумя глазами она видит очень узкую конусообразную площадь, находящуюся впереди.
Многие рыбы имеют выступающий из отверстия зрачка хрусталик, что увеличивает поле зрения. Спереди монокулярное зрение каждого глаза перекрывается, и образуется на 15–30° бинокулярное зрение. Основной недостаток монокулярного зрения - неточная оценка расстояния.
Глаз рыбы имеет три оболочки:
1) склера (наружная); 2) сосудистая (средняя); 3) сетчатка, или ретина (внутренняя).
Наружная оболочка склера
защищает глаз от механических повреждений, образуя прозрачную плоскую роговицу.
Сосудистая оболочка
обеспечивает кровоснабжение глаза. В передней части глаза сосудистая оболочка переходит в радужную, в которой в свою очередь располагается зрачок, с входящим в него хрусталиком.
В сетчатке находятся:
1) пигментный слой (пигментные клетки); 2) светочувствительный слой (светочувствительные клетки: палочки и колбочки); 3) два слоя нервных клеток; палочки и колбочки для восприятия света в темноте и цветоразличения.
По количеству этих палочек и колбочек (светочувствительных клеток) в сетчатке рыб делят на дневных и сумеречных.
Еще одна характерная особенность зрения рыбы: оно цветовое. Ученые установили, что некоторые виды рыб различают до 20 цветов. У хищников цветовое зрение развито лучше, чем у травоядных. Многие рыбы воспринимают диапазон световых волн даже шире чем человек. Рыба может частично видеть и ультрафиолетовое излучение. В целом же, спектр видимого излучения света у разных видов рыб различен.
В среднем, рыба хорошо видит в прозрачной, освещенной солнцем воде, однако некоторые виды приспособились видеть в сумерках и в мутной воде. Такие виды рыб имеют особое строение глаз. Однако и в прозрачной воде максимальная видимость у рыбы - 10-14 метров. Наиболее точная видимость - в пределах 2 метров.
Преломление световых волн в воде - достаточно сложная тема, и на разных глубинах преобладают разные волны спектра света, поэтому у рыбы развивается восприимчивость к различным видам спектральных волн света. Но в среднем, диапазон восприятия световых волн рыб составляет 400–750 нм.
В отличие от человека, зрение не играет главную роль среди органов чувств рыбы. Поврежденные или отсутствующие органы зрения рыбы (например, при ) неплохо компенсируются другими органами: боковой линией, органами обоняния, вкуса.
Рыбы, живущие в особых условиях, например, глубоководные виды, часто имеют отличное от большинства рыб строение органов зрения, либо не имеют их вообще. Оказавшись на воздухе, рыба не видит почти ничего.
Долго считалось, что у рыб нет цветового зрения, но уже лет 60 - 70 как доказано, что за исключением немногих донных и глубоководных видов, все остальные рыбы цвета вполне различают, и в некоторых отношениях даже лучше нас. Например, они видят ультрафиолетовые лучи и различают поляризованный свет, а мы - нет. Но есть у рыб и слабые стороны. Если мы хорошо различаем цвета всего видимого солнечного спектра, то рыбы - только его средней части. Края спектра для них представляются в одном цвете. Что это значит? Это значит, что, например, треска, пикша и зубатка не способны увидеть разницу между цветами левой части спектра - фиолетовым, синим, голубым и зеленым. Для них все они - один и тот же цвет. То же самое и с цветами правой части, оранжевым и красным. Фактически цветовое зрение у этих видов есть только для узкого среднего интервала цветов - они различают зеленый, желтый и оранжевый. Все это не означает, конечно, что в той области спектра, где рыбы дальтоники, они вообще не видят разницы между цветами. Они различают их по яркости, Как мы, например, видим разницу между светло-серым и серым. Так что, размышляя о цветовой гамме приманок, нужно понимать, что рыбы будут видеть их иначе, чем мы сами.
Вода часть падающего на ее поверхность света отражает, а что проходит - фильтрует. Это означает, во-первых, что под водой всегда меньше света, чем на воздухе, и, во-вторых, что он другой по своему составу. В результате на определенной глубине света не остается вообще, наступает полный мрак. Но при этом лучи разной длины волны поглощаются по-разному, одни исчезают на меньшей глубине, другие - на большей. В чистой морской воде быстрее всего поглощаются длинноволновые цвета - красный и оранжевый. Они не видны уже на глубине 5-8 метров. Затем исчезают желтый и значительно позже зеленый и синий. Такое выборочное поглощение имеет очень интересные последствия. Как будет выглядеть на глубине 10 метров красная приманка? На суше она отражает волны красного цвета (поэтому мы ее и видим красной), а все остальные поглощает. На 10-метровой глубине, как мы только что выяснили, красных лучей уже нет. Значит, нашей приманке там просто нечего отражать. Как она будет выглядеть? Правильно, она будет черной. Самые неожиданные превращения могут происходить с приманками, в окраске которых имеется белый цвет. Белыми, как говорилось, выглядят предметы, которые отражают сразу все семь цветов спектра. Если же какие-то цвета отсекаются в результате поглощения водой, то они, естественно, не падают и на приманку и, следовательно, не отражаются от нее. В результате из белого «букета» исключается часть лучей, и белое становится цветным.
Но это все для случая чистой и прозрачной морской воды. В пресных водах дело обстоит сложнее. Наши приманки могут самым решительным образом менять свою «боевую раскраску» в зависимости оттого, на каком водоеме мы собираемся ловить на них рыбу. Но и это еще не все. Характер поглощения света может быть разным на разных участках одного и того же водоема и даже на одном и том же участке в разные часы суток.
Выводы: Для очень многих условий ловли цвета приманок вообще не играют никакой роли. Но на самом деле это не совсем так. Есть несколько моментов, которые смягчают этот приговор цвету. Глаза рыб наиболее чувствительны к свету определенной длины волны, то есть, определенного цвета. Для пресноводных рыб это красно-оранжевый цвет при дневной освещенности, и зеленый в сумерках (показано для линя, леща, карася, окуня, налима и басса). Другими словами, при сумеречном освещении зеленые предметы рыбы видят лучше и с большего расстояния, чем предметы других цветов. То же самое справедливо для красно-оранжевых предметов при свете дня.
Подводя итоги всему сказанному, можно сформулировать главный и, на первый взгляд, парадоксальный вывод. Цвет рыболовной приманки не есть что-то заданное и неизменное. На самом деле, то, как его воспринимает рыба, зависит от свойств воды водоема, в который эта приманка забрасывается, и от освещенности, в которую она при этом попадает.
Парные глаза, служащие органом зрения, обычно шаровидной формой и помещаются в глазных впадинах черепа, или орбитах. Снаружи каждый глаз защищен слоем хряща или плотной соединительной ткани, которые образуют толстую наружную оболочку глаза-склеру, или склеротик у (tunica fibrosa oculi; рис., II ). На передней открытой стороне склера заменена тонкой прозрачной оболочкой - роговицей (cornea) (рис., 10). На продольном разрезе глаза можно ясно видеть, что выпуклость роговицы иная, чем у склеры, вследствие чего роговица образует как бы полусферу, заметно выступающую вперед на профиле очертаний склеры. Изнутри склеротику, или склеру, выстилает сосудистая оболочка (tunica vasculosa), образованная соединительной тканью, обильно снабженной кровеносными сосудами.
К внешней стороне сосудистой оболочки иногда прилегает блестящая прослойка-зеркальце (tapetum lucidum), которое обусловливает собой свечение глаза в темноте. Обычно tapeturn lucidum слагается из нескольких клеточных слоев, между которыми залегают небольшие кристаллики, способные отражать световые лучи на лежащую кнутри от сооудистой оболочки сетчатку, или ретину. Такую структуру имеет tapetum lucidum у хищных млекопитающих (например, у кошек, собак), а также у китов и тюленей.
На месте соединения склеры и роговицы расположена кольцевая перепонка- радужина (iris; рис., 9). Соединительнотканный передний слой радужины может содержать пигмент, обусловливающий окраску темных глаз. Если пигмент в переднем слое совершенно отсутствует, но залегает в заднж слоях радужины, получается светлая окраска глаз (например, голубых).
Рис. Глаз щуки в вертикальном продольном разрезе.
1-сетчатка; 2-пигментный эпителий; 3 -сосудистая оболочка; 4- зрительный нерв; 5 - хрусталик; 4-его связка; 7-мышца, оттягиваюшяя хрусталик; 8-ее сухожилие; 9-радужина; 10 -роговица; 11-склеротика; 12-хориоидальная железа. Пунктиром показано положение хрусталика в аккомодированном глазу.
Наконец, если пигмента в радужине не содержится, просвечивающие кровеносные сосуды сообщают глазу красную расцветку, характерную для альбиносов. Радужина ограничивает внутреннее отверстие-зрачок, который может расширяться и сужаться благодаря наличию в слое радужины радиальных и кольцевых мускульных волокон. Непосредственно позади радужины образуется складчатый кольцевой валик-ресничное тело (corpus ciliare), состоящее из мускульных волокон. Это образование у наземных позвоночных имеет большое значение в процессе аккомодации или приспособления глаза к различному зрению (далекому и близкому).
Ресничное тело формируется из передних частей сосудистой оболочки. Кроме того, часть ретины, прилегающая к ресничному телу, образует зону мельчайших зубчиков (оrа serrata). Так, например, у человека имеется 50 подобных зубчиков. По краю ресничного тела прикрепляется с помощью соединительнотканных тяжей (zonula ciliaris zinnii) тонкая, также соединительнотканная сумка хрусталика. Прозрачный хрусталик (lens cristallina), состоящий из слоя тончайших концентрически расположенных волокон, в спокойном состоянии растянут связкой, посредством которой он прикреплен, и имеет относительно уплощенную форму (установка на далекое ); при сокращении ресничной мышцы ослабляется натяжение связки, и хрусталик становится более выпуклым (установка на близкое ).
У рыб аккомодация достигается наличием особого серповидного отростка, отходящего от сосудистой оболочки и прикрепляющегося к стенке хрусталика. Нежная полупрозрачная сетчатка, или ретина (retina; рис., I ), выстилает изнутри сосудистую оболочку. Края ретины доходят спереди до ресничного тела и заканчиваются здесь особыми волнистыми складками (см. выше). Зрительный нерв проходит с тыльной стороны глаза через склеру, сосудистую оболочку и своими волокнами распространяется по внутренней стороне сетчатки (рис., 4).
Строение ретины весьма сложно (рис. 2). Чувствительные клетки распределены на наружной (обращенной от света) стороне и несут каждая на своей наружной части особые воспринимающие элементы-относительно вытянутые палочки или более короткие вздутия-к о л б о ч к и (рис. 2, 9). Эти своеобразные образования погружаются концами в лежащий кнаружи пигментный слой ретины (рис. 2,10). Чувствительные клетки с описанными: воспринимающими элементами (палочками и колбочками) называются наружным клеточным слоем. Кнутри от него расположено несколько слоев нервных клеток, соединяющихся дендритами; к самому внутреннему слою ганглиозных клеток подходят окончания зрительного нерва (рис. 2, 12). Все эти сложные образования поддерживаются опорными клетками (рис. 2, 11).
К описанию сетчатки следует добавить, что в месте вхождения в ретину зрительного нерва имеется лишь слой зрительных нервных волокон и отсутствуют элементы, воспринимающие свет. Участок сетчатки, соответствующий месту хождения зрительного нерва, не способен к восприятию световых раздражений и называется слепым пятном (papilla nervi optici). На линии главной оси глаза располагается желтое пятно (macula lutea; у птиц бывает до трех подобных пятен). На месте упомянутого пятна сетчатка состоит исключительно из слоя палочек и колбочек, т. е. наиболее восприимчива к свету.
Рис. 2. Схематический разрез через сетчатку глаза.
1-внутренняя пограничная перепонка; 2 -спой нервных волокон; 3 -слой ганглиозных клеток; 4 -внутренний сетчатый слой; 5 -слой биполярных клеток; 6 -наружный сетчатый слой; 7 -слой зрительных клеток; 8 -наружная пограничная перепонка; 9 -палочки и колбочки; 10 -пигментный эпителий; 11 -опорная ; 12 - центробежные и центростремительные волокна эрительного тракта; I, II, III -три последовательных пояса нейронов сетчатки.
Пространство между роговицей и зрачком называется передней камерой глаза и заполнено водянистой жидкостью. Небольшая узкая область между радужиной и хрусталиком составляет заднюю глазную камеру. Внутренняя полость глаза (между зрачком и ретиной) выполнена студенистым стекловидным телом (corpus vj treum), одетым тончайшей прозрачной бесструктурной оболочкой (membrana hyaloidea).
Роговица, водянистая жидкость, хрусталик и стекловидное тело составляют оптический аппарат глаза, служащий для проведения световых лучей к воспринимающему слою-сетчатке. При этом радужина служит диафрагмой, регулирующей количество света, поступающего в глаз. Одним из самых существенных отделов глаза является сетчатка, воспринимающая световые раздражения. У многих позвоночных глаз защищен складками кожи-в ерхним и нижним веком (palpebrae), выстланными изнутри многослойным эпителием, образующим конъюнктиву. В веках проходит кольцевая мускулатура, сокращение которой обусловливает сжимание и сближение век. По краям век часто можно видеть волосы в виде оторочек, образующих ресницы. У рыб имеется обычно только одно кольцевое веко. У некоторых млекопитающих, у птиц, у акул, амфибий и рептилий развита мигательная перепонка (membrana nicticans), лежащая глубже век и задергивающая глаза от внутреннего угла к наружному. У человека рудимент мигательной перепонки сохраняется в виде полулунной складки в нижнем внутреннем углу глаза. У многих ящериц и у рыб оба века прозрачны, сращены между собой и образуют постоянное прикрытие роговицы.
У наземных позвоночных в области век развиваются различные железы, смачивающие своими выделениями переднюю стенку глаза. Одна значительная группа желез локализована в области нижнего века у передне-внутреннего угла глаза,-здесь находится гардерова железа, выделяющая жирный секрет. Другая группа желез-так называемых слезных-находится у заднего угла глаза. У млекопитающих слезные железы расположены под верхним веком. Жидкое водянистое содержимое слезных желез стекает по конъюнктиве к передне-внутреннему углу глаза, откуда через слезный канал попадает в носовую полость. У водных млекопитающих, например, у китов, слезные железы хорошо развиты, но секрет их не жидкий, водянистый, а жирный и покрывает тонким слоем поверхность глазного яблока. Слезно-носовые каналы у китов не развиты.
Глаз позвоночных приводится в движение сокращениями шести мускулов. Из них четыре принадлежат к группе прямых мышц (m. recti). Внешний прямой мускул (см. выше) иннервируется n. abducens, три остальных-n. oculomotorius. Косых мышц две; из них верхняя снабжается окончаниями n. trochlearis, нижняя-n. oculomotorius. У многих млекопитающих, за исключением приматов, летучих мышей, слонов и др., развивается мускул, выпячивающий глаз (m. retractor bulbi). Этот мускул снабжается нервами: n. abducens, а в некоторых случаях и n. oculomotorius.
