Н.М. Чернова, А.М. Былова
Общая экология. Учебник
М.: Дрофа, 2004
Глава 3. Важнейшие абиотические факторы и адаптации к ним организмов
3.2. Свет
3.2.3. Свет как условие ориентации животных
Для животных солнечный свет не является таким необходимым фактором, как
для зеленых растений, поскольку все гете-ротрофы в конечном счете существуют за
счет энергии, накопленной растениями. Тем не менее и в жизни животных световая
часть спектра солнечного излучения играет важную роль. Разные виды животных
нуждаются в свете определенного спектрального состава, интенсивности и
длительности освещения. Отклонения от нормы подавляют их жизнедеятельность и
приводят к гибели. Различают виды светолюбивые (фотофилы) и тенелюбивые (фотофобы);
эврифотные, выносящие широкий диапазон освещенности, и стенофотные, переносящие
узкоограниченные условия освещенности.
Свет для животных необходимое условие видения, зрительной ориентации в
пространстве. Рассеянные, отраженные от окружающих предметов лучи,
воспринимаемые органами зрения животных, дают им значительную часть информации
о внешнем мире. Развитие зрения у животных шло параллельно с развитием нервной
системы.
Полнота зрительного восприятия окружающей среды зависит у животных в первую
очередь от степени эволюционного развития. Примитивные глазки многих
беспозвоночных – это просто светочувствительные клетки, окруженные пигментом, а
у одноклеточных – светочувствительный участок цитоплазмы. Процесс восприятия
света начинается с фотохимических изменений молекул зрительных пигментов, после
чего возникает электрический импульс. Органы зрения из отдельных глазков не
дают изображения предметов, а воспринимают только колебания освещенности,
чередование света и тени, свидетельствующие об изменениях в окружающей среде.
Образное видение возможно только при достаточно сложном устройстве глаза.
Пауки, например, могут различать контуры движущихся предметов на расстоянии 1–2
см. Наиболее совершенные органы зрения – глаза позвоночных, головоногих моллюсков
и насекомых. Они позволяют воспринимать форму и размеры предметов, их цвет,
определять расстояние.
Способность к объемному видению зависит от угла расположения глаз и от
степени перекрывания их полей зрения. Объемное зрение, например, характерно для
человека, приматов, ряда птиц – сов, соколов, орлов, грифов. Животные, у
которых глаза расположены по бокам головы, имеют монокулярное, плоскостное
зрение.
Предельная чувствительность высокоразвитого глаза огромна. Привыкший к
темноте человек может различить свет, интенсивность которого определяется
энергией всего пяти квантов, что близко к физически возможному пределу.
Понятие видимого света в некоторой мере условно, так как отдельные виды
животных сильно различаются по способности воспринимать разные лучи солнечного
спектра. Для человека область видимых лучей – от фиолетовых до темно-красных.
Рис. 25. Разная степень редукции глаз у глубоководных
рыб семейства Scopelidae (по Ф. Швердпфегеру, 1963):
1– Chlorophthalmus
productus (с глубины 750 м);
2– Bathypterois
dubius (800-1000 м);
3– Benthosaurus
grallator (3000 м);
4– Dathymicrops regis (5000 м)
Некоторые животные, например гремучие змеи, видят инфракрасную часть
спектра и ловят добычу в темноте, ориентируясь при помощи органов зрения. Для
пчел видимая часть спектра сдвинута в более коротковолновую область. Они
воспринимают как цветовые значительную часть ультрафиолетовых лучей, но не
различают красных.
Кроме эволюционного уровня группы, развитие зрения и его особенности
зависят от экологической обстановки и образа жизни конкретных видов
(рис. 25, 26).
Рис. 26. Глаза жука-вертячки Gyrinus и четырехглазой
рыбки Anableps, плавающих у поверхности воды:
а– верхняя часть глаза, приспособленная к зрению в воздухе;
б– нижняя часть глаза, приспособленная к зрению в воде;
в– место прикрепления усика у вертячки
У постоянных обитателей пещер, куда не проникает солнечный свет, глаза
могут быть полностью или частично редуцированы, как, например, у слепых жуков
жужелиц, протеев среди амфибий и др.
Способность к различению цвета в значительной мере зависит и от того, при
каком спектральном составе излучения существует или активен вид. Большинство
млекопитающих, ведущих происхождение от предков с сумеречной и ночной
активностью, плохо различают цвета и видят все в черно-белом изображении
(собачьи, кошачьи, хомяки и др.). Такое же зрение характерно для ночных птиц
(совы, козодои). Дневные птицы имеют хорошо развитое цветовое зрение.
Жизнь при сумеречном освещении приводит часто к гипертрофии глаз.
Огромные глаза, способные улавливать ничтожные доли света, свойственны ведущим
ночной образ жизни лемурам, обезьянам лори, долгопятам, совам и др.
Рис. 27. Пролет североамериканских полярных крачек на
зимовки (по И. Штейнбахеру, 1956)
Животные ориентируются с помощью зрения во время дальних перелетов и
миграций. Птицы с поразительной точностью выбирают направление полета,
преодолевая иногда тысячи километров от гнездовий до мест зимовок
(рис. 27).
Доказано, что при таких дальних перелетах птицы хотя бы частично
ориентируются по солнцу и звездам, т. е. астрономическим источникам света.
При вынужденном отклонении от курса они способны к навигации, т. е.
к изменению ориентации, чтобы попасть в нужную точку Земли. При неполной
облачности ориентация сохраняется, если видна хотя бы часть неба. В сплошной
туман птицы не летят или, если он застает их в пути, продолжают лететь вслепую
и часто сбиваются с курса.
Способность птиц к навигации доказана многими опытами.
Птицы, сидящие в клетках, в состоянии предмиграционного беспокойства
всегда ориентируются в сторону зимовок, если они могут наблюдать за положением
солнца или звезд. Например, когда чечевиц перевезли с побережья Балтийского
моря в Хабаровск, они изменили свою ориентацию в клетках с юго-восточной на
юго-западную. Зимуют эти птицы в Индии. Таким образом, они способны правильно
выбирать направление полета на зимовку из любой точки Земли. Днем птицы
учитывают не только положение солнца, но и смещение его в связи с широтой
местности и временем суток. Опыты в планетарии показали, что ориентация птиц в
клетках меняется, если менять перед ними картину звездного неба в соответствии
с направлением предполагаемого перелета.
Рис. 28. Ориентация полета пчел по положению солнца
(по W. Jacobs, М. Renner, 1974):
A – ориентация полета за взятком;
Б – танец пчелы-разведчицы на вертикальных сотах:
1– положение оси «восьмерки» в случае, если направление к
месту взятка совпадает с направлением на солнце;
2– отклонение оси «восьмерки» при передвижении солнца
Навигационная способность птиц врожденная. Она не приобретается за счет
жизненного опыта, а создается естественным отбором как система инстинктов.
Точные механизмы такой ориентации еще плохо изучены. Гипотеза ориентации птиц в
перелетах по астрономическим источникам света в настоящее время подкреплена
материалами опытов и наблюдений.
Способность к подобного рода ориентации свойственна и другим группам
животных. Среди насекомых она особенно развита у пчел. Пчелы, нашедшие нектар,
передают другим информацию о том, куда лететь за взятком, используя в качестве
ориентира положение солнца. Пчела-разведчица, открывшая источник корма,
возвращается в улей и начинает на сотах танец, совершая быстрые повороты. При
этом она описывает фигуру в виде восьмерки, поперечная ось которой наклонена по
отношению к вертикали. Угол наклона соответствует углу между направлениями на
солнце и на источник корма (рис. 28). Когда медосбор очень обилен,
разведчицы сильно возбуждены и могут танцевать долго, в течение многих часов,
указывая сборщицам путь к нектару. За время их танца угол наклона восьмерки
постепенно смещается в соответствии с движением солнца по небу, хотя пчелы в
темном улье и не видят его. Если солнце скрывается за облаками, пчелы
ориентируются на поляризованный свет свободного участка неба. Плоскость
поляризации света зависит от положения солнца.
|