какие животные видят в инфракрасном свете

Инфракрасное зрение и ночное видение у животных, насекомых и птиц

Если проанализировать спектр звука, света, обоняния и других органов чувств, позволяющих нам воспринимать мир, то окажется, что человек видит через очень узкое «окошко», а в отличие от животных и насекомых.
Мы не видим инфракрасное излучение, не слышим ультразвук (в отличие от грызунов, и некоторых птиц), а наш нюх в сотни раз уступает по чувствительности собакам.
С другой стороны, возможности нашего разума, позволили разработать измерительные приборы, способные обойти указанные ограничения. Пример – тот же тепловизор, позволяющий выявлять места утечек тепла в домах и зданиях.
Сегодня речь пойдет об инфракрасных лучах. Да, мы их не можем увидеть, но кстати отлично чувствуем, ведь это обычное тепло.
Но ряд представителей животного мира обходятся без вспомогательных приспособлений, воспринимая недоступные нам диапазоны, напрямую, для целей безопасности и охоты.
И одно из основных условий – чтобы то или иное существо не относилось к теплокровным. Отличная аналогия, чтобы объяснить этот факт – это орбитальные телескопы, работающие в инфракрасном спектре, чтобы исследовать тепло от далеких галактик, в частности так называемое реликтовое излучение, сохранившееся еще со временем Большого взрыва, который, как считают ученые и породил нашу Вселенную. Так вот датчики телескопов, охлаждаются жидким азотом до рекордных значений порядка всего лишь 4-х градусов Кельвина.

Здесь поиск людей, которых можно укусить и попить кровь, ведется сразу по двум каналам.

Также инфракрасные лучи могут видеть ряд разновидностей рыб – лосось, пиранья и цихлида. Причина понятна – под водой, особенно на глубине в десятки метров, очень темно, а в сочетании с мутной водой, инфракрасное ориентирование служит хорошим подспорьем.

В качестве сенсоров выступают особые ферменты, которые активируются при необходимости в режиме охоты.
Более того, золотые рыбки (не из сказки, а самые настоящие – такие существуют) относятся к уникальным и пожалуй единственным существам, которые могут видеть помимо инфракрасного излучения, еще и ультрафиолетовый свет.

Если обратиться к области охоты, а именно прицелам, и другим оптическим приспособлениям, то они укрупненно разделяются на 2 большие группы: инфракрасные, и ночного видения. Последние «видят» в обычным для нас спектре, но улавливают буквально кванты света, т.е. являются сверхчувствительными приборами.

Подобные «инструменты» в виде больших глаз имеют и животные. Причина та же – охота.

Еще один классический пример – совы, использующие свои огромные глаза для охоты на мелких грызунов и крупных насекомых (сверчков, кузнечиков). Интересно, что несмотря на то, что совы редко охотятся на птиц (разве что спящих), их искусственные образы в виде пластмассовых подвесок используются в качестве искусственных устройств для отпугивания птиц от садов и огородов.

У сов бинокулярное зрение, что позволяет им формировать трехмерное изображение, принимать быстрое решение в заданный момент и делать рывок к добыче, сорвавшись вниз с ветки дерева.
Также увеличенные глаза помогают при поиске еды ночным обезьянам, енотам и опоссумам. А у долгопятов глаза столько велики, что превышают по размеру мозг, что позволяет им хватать мелких животных практически в полной темноте.

Источник

Вампировые летучие мыши и змеи воспринимают инфракрасное излучение по-разному

Вампировые летучие мыши, наравне с удавами, питонами и гремучими змеями, — единственные известные позвоночные, способные воспринимать инфракрасное излучение. Именно эта способность помогает им эффективно находить теплокровную добычу. У всех этих животных инфракрасное излучение воспринимается термочувствительными ямками на голове, которые иннервируются волокнами тройничного нерва. Ученые из США и Венесуэлы исследовали молекулярные механизмы работы инфракрасных рецепторов. Они показали, что летучие мыши и змеи используют в качестве инфракрасного детектора совершенно разные типы ионных каналов. Летучие мыши используют каналы, которые у других животных также чувствительны к повышению температуры. Однако у летучих мышей порог активации этих каналов снижен почти до 30°C за счет альтернативного сплайсинга.

Способность ощущать тепло или холод жизненно необходима, так как эта способность позволяет организму определять критичные для него температуры, а следовательно, избегать их. Однако терморецепция может служить и для других целей. Елена Грачева и Хулио Кордеро-Моралес, работающие в Калифорнийском университете в Сан-Франциско, совместно с коллегами из университетов США и Венесуэлы, показали, каким образом модификация рецепторов тройничного нерва позволяет вампировым летучим мышам воспринимать инфракрасное излучение.

Среди позвоночных животных известно не очень много организмов, способных воспринимать инфракрасное излучение. Кроме летучих мышей еще только змеи (питоны, удавы и гремучие змеи) обладают этим чувством. В прошлом году был исследован механизм восприятия инфракрасного излучения у змей (см. Gracheva et al. Molecular basis of infrared detection by snakes // Nature. 2010. V. 464. P. 1006–1011). У змей, как и у летучих мышей, окончания волокон тройничного нерва подходят к ямковым органам, расположенным между глазами и ноздрями. Нервные окончания в ямковых органах змей богаты ионными каналами определенного типа, а именно TRPA1. У других животных этот тип рецепторов активируется определенным набором химических веществ, в частности горчицей, хреном, васаби, формалином и никотином. Змеи модифицировали этот тип рецепторов таким образом, что он активируется при повышении температуры, начиная с 30ºС.

Как оказалось, вампировые мыши воспринимают инфракрасное излучение с помощью другого типа ионных каналов, TRPV1. У нас с вами, равно как и у других млекопитающих, этот тип каналов также активируется высокими температурами, но такими, которые могут быть опасны для здоровья организма (>43°C). Кроме того, он также начинает работать при воздействии некоторых химических веществ, например капсаицина — одного из компонентов перца чили. Поэтому он даже иногда называется «капсаициновый рецептор». У вампировых мышей порог активации TRPV1 снижен до 30ºC благодаря альтернативному сплайсингу генных транскриптов, в результате чего образуется более короткая изоформа рецептора.

Каким же образом биологи исследовали этот феномен? Вначале они сравнили гистологию тройничного ганглия, куда приходят афферентные волокна от ямковых органов вампиров (на примере Desmodus rotundus) и от тех же областей вокруг носа у фруктоядных мышей (на примере Carollia brevicauda). Распределение нейронов разного размера у фруктоядных мышей оказалось типичным для млекопитающих, но иным у вампиров (рис. 1). У последних в тройничном ганглии (ТГ) доминировали крупные нейроны, тогда как у фруктоядных — мелкие. Напротив, когда сравнили состав другого сенсорного ганглия той же системы — дорсального корневого ганглия (ДКГ), — у фруктоядных мышей и вампиров размеры нейронов оказались сходны.

Далее авторы задались вопросом, имеются ли различия в экспрессии генов в сенсорных ганглиях у фруктоядных мышей и вампиров. Секвенирование комплементарных ДНК из обоих сенсорных ганглиев (ТГ и ДКГ) выявило новую короткую изоформу капсаицинового рецептора, в которой отсутствуют 62 аминокислоты (рис. 2). Эта изоформа экспрессируется в большом количестве в ТГ вампиров, она составляет там 35–46% всех транскриптов TRPV1. В то же время, она составляет всего 3% всех транскриптов в ДКГ тех же вампиров. У фруктоядных мышей эта изоформа экспрессируется в следовых количествах в ТГ и отсутствует в ДКГ (рис. 2).

Если короткая изоформа TRPV1 участвует в восприятии инфракрасного излучения у вампиров, то она должна иметь соответствующую температурную чувствительность. Авторы экспрессировали короткую и длинную изоформы в эмбриональных клетках почек (HEK293) и исследовали эти изоформы с помощью метода calcium imaging (метод, при котором молекулы меняют свои спектральные свойства по мере связывания с ионами кальция в ткани). Действительно, короткая изоформа TRPV1 активировалась при более низкой температуре (30,5°C), чем длинная изоформа (39,6°C); см. рис. 3.

Выравнивание последовательностей комплементарной ДНК короткой и длинной изоформ TRPV1 у вампиров показало наличие короткой вставки из 23 пар нуклеотидов, содержащей стоп-кодон. Секвенирование участков, фланкирующих эту инсерцию (вставку), выявило структуру локуса TRPV1 у вампиров. Экзон, состоящий из 23 пар нуклеотидов (14a), фланкируется двумя интронами, которые, в свою очередь, имеют донорные и акцепторные сайты, необходимые для альтернативного сплайсинга. Таким образом, возможно образование двух сплайс-вариантов, включающих экзон 14a (и в таком случае образуется короткая изоформа) или минующих экзон 14a (и тогда образуется длинная изоформа).

Авторы попытались выяснить, насколько уникально строение локуса капсаицинового рецептора у мышей вампиров. Для этого они провели анализ транскриптомов у других представителей надотряда Laurasiatheria: коров, свиней, собак и кротов, а также у нескольких видов летучих мышей, относящихся к подотрядам Micrоchiroptera и Megachiroptera. Оказалось, что два типа сплайсинга TRPV1 возможны в обоих подотрядах летучих мышей, а также у кротов: у них экзон 14a содержит преждевременный стоп-кодон, который может экспрессировать короткую изоформу (рис. 4). У коров, свиней и собак экзон 14a образует так называемую ‘in-frame‘ инсерцию; в результате получается очень длинная изоформа. Таким образом, хотя разные представители надотряда лавразиотерий используют один и тот же регион для модификации капсаицинового рецептора, в разных случаях экзон 14a занимает разные позиции. Кроме того, архитектура сплайс-сайтов различается у Micrоchiroptera и у других представителей лавразиотерий (рис. 4а). Всё это свидетельствует о независимой эволюции, приводящей к модификации этого региона. Судя по рисунку, можно предположить, что кроты также могут продуцировать разные изоформы в зависимости от температуры. Однако авторы нашли

Чрезвычайно интересно, спасибо.

Только написано чуть более сложно, чем хотелось бы. Читателю, не прошедшему курс молекулярной биологии, будет очень сложно разобратся.

И еще. Вот здесь ошибка или я чего-то не понимаю? «Таким образом, возможно образование двух сплайс-вариантов, включающих экзон 14а (и в таком случае образуется короткая изоформа) или минующих экзон 14а (и тогда образуется длинная изоформа).» Все же кажется должно быть наоборот, если экзон 14а включается, значит должна получаться длинная форма.

>А как это у них отображается в интерфейсе?

Ваш вопрос во многом аналогичен вопросам «как выглядит четвертый цвет для рептилий и птиц?» или «видят ли все люди зеленый так же как я?», которые относятся более к сфере философии, чем физиологии, поскольку понятие «интерфейс» имеет смысл только при передаче, и скорее даже переводе данных между автоматами разной архитектуры.

Впрочем, про разрешающую способность этого анализатора, частотный диапазон и локализацию коркового конца ответы возможны.

>А вот локализация коркового конца очень интересна. Узнав, какой отдел мозга коннектится с датчиком мы сможем определить и интерфейс.

Источник

Какие живые существа способны воспринимать ультрафиолетовый и инфракрасный свет

Несмотря на то, что человеческий глаз способен воспринимать десятки тысяч цветов и оттенков, человек видит окружающий мир далеко не во всех его красках и тонах, поскольку кроме видимого света, солнечный свет также содержит невидимые ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Однако некоторые живые существа в ходе эволюции приобрели способность видеть в коротко- (УФ) и длинноволновом (ИК) электромагнитном излучении.

Кто видит в ультрафиолете

На сегодняшний день учеными усыновлено, что видит ультрафиолетовые лучи способны:

Также видеть в УФ излучении способны и некоторые позвоночные обитатели Земли, включая млекопитающих. Например, способностью видеть в ультрафиолетовом спектре электромагнитного излучения обладают собаки и кошки, северные олени, а также многие разновидности грызунов.

При всем этом, важно отметить, что способность видеть ультрафиолет – это не прихоть эволюции, а инструмент выживания живых организмов. Например, летающие насекомые используют ее для поиска открытого для полетов пространства, ракообразные – для поиска убежищ, а рептилии и позвоночные – для поиска пищи. Пчелы же используют свою способность видеть УФ лучи для сбора нектара с цветков.

Кто видит инфракрасный свет

Нас сегодняшний день науке не известно ни одного животного, способного видеть инфракрасный свет, поскольку для фокусирования такого света на сетчатке глаза необходима совершенно иная нежели видимого света линза. И даже наоборот, глаза животных, в том числе человека, способных видеть красный свет, развили защиту от ИК лучей, поскольку они размывали бы изображение на сетчатке.

Иногда инфракрасным зрением называют способность некоторых животных чествовать тепловое излучение, что происходит за счет расположенных на поверхности верхних покровов сенсоров. Такая способность свойственна некоторым видам змей и летучих мышей. Считается, что поступающая от тепловатых сенсоров информация обрабатывается вместе в мозге вместе со зрительной, поэтому имеющие тепловые сенсоры живые существа могут видеть несфокусированное изображение теплых объектов.

Человек же может увидеть мир в ИК свете только с помощью специальных приборов – тепловизоров.

Источник

Инфракрасное зрение

Разные животные различно видят при отсутствии света. Некоторые из них с помощью инфракрасного зрения прекрасно видят в темноте.

Как выяснили в 1892 году ученые, гремучих змей привлекает пламя зажженных спичек. Но поначалу ученые думали, что змеи реагируют на мерцание пламени. Теперь мы знаем, что определенные разновидности змей и некоторые другие животные могут воспринимать тепло, излучаемое телом других животных.

«Тепловидящие» змеи

Проведенные в 30-х годах XX века учеными эксперименты с гремучими и родственными им ямкоголовыми змеями (кроталидами) показали, что змеи действительно могут как бы видеть тепло, испускаемое пламенем. Рептилии оказались способными обнаруживать на большом расстоянии едва уловимое тепло, испускаемое нагретыми предметами, или, иначе говоря, они были способны чувствовать инфракрасное излучение, длинные волны которого невидимы для человека.

Способность ямкоголовых змей чувствовать тепло настолько велика, что они могут на значительном расстоянии уловить тепло, излучаемое крысой. Датчики тепла находятся у змей в небольших ямках на морде, откуда и их название — ямкоголовые. В каждой небольшой, расположенной между глазами и ноздрями, направленной вперед ямке имеется крошечное, как булавочный укол, отверстие. На дне этих отверстий расположена мембрана, сходная строением с сетчаткой глаза, содержащая мельчайшие терморецепторы в количестве 500-1500 на квадратный миллиметр. Терморецепторы 7000 нервных окончаний соединены с ветвью тройничного нерва, расположенной на голове и морде. Поскольку зоны чувствительности обеих ямок перекрываются, ямкоголовая змея может воспринимать тепло стереоскопически. Стереоскопическое восприятие тепла позволяет змее, улавливая инфракрасные волны, не только находить добычу, но и оценивать расстояние до нее. Фантастическая тепловая чувствительность сочетается у ямкоголовых змей с быстрой реакцией, позволяющей шеям моментально, менее чем за 35 миллисекунд, реагировать на тепловой сигнал. Не удивительно, что обладающие такой реакцией змеи очень опасны.

Движение ради убийства

Способность улавливать инфракрасное излучение дает ямкоголовым змеям значительные возможности. Они могут охотиться ночью и преследовать основную свою добычу — грызунов в их подземных норах. Хотя у этих змей имеется высокоразвитое обоняние, которое они также используют для поиска добычи, их смертоносный бросок направляется теплочувствительными ямками и дополнительными терморецепторами, расположенными внутри пасти.

Хотя инфракрасное чутье у других групп змей изучено хуже, известно, что удавы и питоны также имеют термочувствительные органы. Вместо ямок эти змеи имеют более 13 пар терморецепторов, расположенных вокруг губ.

Видение в красном свете

В глубинах океана царит мрак. Туда не доходит свет солнца, и там мерцает только свет, испускаемый глубоководными обитателями моря. Как светлячки на суше, эти создания снабжены органами, генерирующими свет.

Обладающий огромной пастью черный малакост (Malacosteus niger) живет в полной темноте на глубинах от 915 до 1830 м и является хищником. Как же он может охотиться в полной темноте? Малакост способен видеть так называемый дальний красный свет. Световые волны в красной части так называемого видимого спектра имеют наибольшую длину волны, около 0,73-0,8 микрометра. Хотя этот свет невидим для человеческого глаза, его видят некоторые рыбы, в том числе черный малакост. По бокам глаз малакоста находится пара биолюминесцентных органов, испускающих сине-зеленый свет.

Большинство других биолюминесцируюших создании в этом царстве тьмы также испускают голубоватый свет и имеют глаза, чувствительные к волнам голубой области видимого спектра.

Вторая пара биолюминесцентных органов черного малакоста расположена ниже его глаз и дает дальний красный свет, который невидим остальным, живущим в глубинах океана. Эти органы дают черному малакосту преимущество перед соперниками, так как испускаемый им свет помогает ему увидеть добычу и позволяет поддерживать связь с другими особями своего вида, не выдавая своего присутствия.

Есть, чтобы видеть

Но каким же образом черный малакост видит дальний красный свет? Согласно поговорке «Ты есть то, что ты ешь», он действительно получает эту возможность, поедая крошечных веслоногих рачков — копеиод, которые, в свою очередь, питаются бактериями, поглощающими дальний красный свет. В 1998 году группой ученых из Великобритании, в состав которой входили доктор Джулиан Партридж и доктор Рои Дуглас, было обнаружено, что сетчатка глаз черного малакоста содержит модифицированный вариант бактериального хлорофилла — фотопигмента, способного улавливать лучи дальнего красного света.

Зрение в темноте

Благодаря дальнему красному свету некоторые рыбы могут видеть в воде, которая нам показалась бы мерной. Кровожадная пиранья в мутных водах Амазонки, например, воспринимает воду как темно-красную, цвет более проницаемый, чем черный. Вода выглядит красной из-за частиц растительности красного цвета, которые поглощают лучи видимою спектра. Только лучи дальнего красного света проходят сквозь мутную воду, и их может видеть пиранья. Инфракрасные лучи позволяют ей видеть добычу, даже если она охотится в полной темноте.

Так же как у пираньи, у карасей в их естественных местах обитания пресная вода часто бывает мутной, переполненной растительностью. И они адаптируются к этому, имея способность различать дальний красный свет. Действительно, их визуальный ряд (уровень) превышает таковой пираньи, так как они могут видеть не только в дальнем красном, но и в настоящем инфракрасном свете. Так что ваша любимая домашняя золотая рыбка может разглядеть гораздо больше, чем вы думаете, включая «невидимые» инфракрасные лучи, испускаемые обычными бытовыми электронными приспособлениями, такими, как телевизионный пульт и пучок лучей охранной сигнальной системы.

Источник

Поразительные возможности цветового зрения у животных (7 фото)

Мир природы утопает в оттенках – ослепительное оперение попугаев, бескрайние поля диких цветов, но люди видят лишь малую часть всей палитры.

Мы воспринимаем цвет при помощи специальных клеток нашей сетчатки — фоторецепторов, подразделяющихся на палочки и колбочки, где последние и отвечают за цветное зрение.

Большинство людей имеют три типа колбочек – воспринимающие красный, зелёный или синий цвета, которые в сочетании дают миллионы оттенков. Некоторые люди не могут отличать все оттенки, т.к. им недостаёт одного из типов колбочек – обычно красного.

А у других, наоборот, есть четвёртый тип колбочек. Эти тетрахроматы имеют дополнительные колбочки, которые находятся где-то между красным и зелёным, позволяя своим владельцам различать оттенки там, где остальные видят один и тот же цвет.

Мы привыкли считать человеческое зрение более совершенным, чем у животных, однако отдельные представители животного мира далеко обогнали человека в способности различать цвета. Только посмотрите на эти примеры невероятного диапазона цветового зрения у животных!

Бабочка Graphium sarpedon имеет 15 типов фоторецепторов

У бабочек вида Graphium sarpedon в пять раз больше фоторецепторов, чем у человека
У бабочек вида Graphium sarpedon один тип колбочек воспринимает ультрафиолетовый, один фиолетовый, три – различные оттенки синего, один сине-зелёный, четыре — зелёный и пять – красный цвет. Итого выходит 15, что впятеро больше, чем у людей.

Зачем ей так много? Многие другие насекомые обходятся тремя.

Исследователи полагают, что бабочки в повседневной жизни используют только четыре типа своих фоторецепторов, тогда как остальные 11 используются для узких задач, например, чтобы различать соперников на фоне пышной зелени и голубого неба. Похожая система зрения обнаружена у 6-фоторецепторной бабочки, Papilio xuthus.

Источник