Ночью все кошки серы… Или это для кошек все вокруг серое? И как они спокойно прогуливаются в темноте, когда нам за окном не видно ни зги? Да еще и умудряются пугать прохожих «демонически» светящимися глазами? Хотите знать? Давайте разбираться.
Главное про видимый свет и цвет
Начнем несколько издалека – со зрения. Основное предназначение визуальной системы – обеспечить взаимодействие с окружающей средой. То есть с ее помощью и мы, и кошки определяем, что находится вокруг и как на это реагировать. Глаза в такой системе играют роль приемника внешнего сигнала, а уж его анализом и интерпретацией занимается мозг. И до сих пор никто точно не в курсе, как он это проделывает.
Про сами же глаза известно намного больше. Еще со времен средней школы почти всем хорошо знаком упрощенный схематический рисунок этих органов. Причем их строение и принцип функционирования у кошек и у нас в основном одинаковы. Также многие помнят про сетчатку с фоторецепторами – колбочками и палочками, реагирующими на попадающий свет. Все собственно так и есть. Только уточним некоторые нюансы, которые мало у кого остаются в памяти.
Итак, колбочки. Они ответственны за цвет. Сетчатка людей имеет три вида таких фоторецепторов, улавливающих свет в определенном диапазоне длин волн. В свою очередь, длина волны фактически и есть воспринимаемый нами цвет.
У каждого из трех видов колбочек свой максимум чувствительности: к красному (R), зеленому (G) или синему (B). Недаром же у экранов телевизоров и гаджетов RGB-палитра излучения. «Смешивая» получаемые от матрицы колбочек разной интенсивности сигналы мозг формирует миллионы цветов и оттенков.
Довольно долго бытовало убеждение, что наши пушистые любимцы цвета не различают. И по сей день большинство убеждено, что их взгляд на мир сер и уныл. Однако это не так. Кошки, как и люди, трихроматы. Только диапазон чувствительности их цветовых фоторецепторов несколько иной.
Полагают, что они не воспринимают красного и видят окружающее подобно людям с определенной формой дальтонизма. Хотя как в действительности их мозг «рисует» картинку известно достоверно только кошкам.
Теперь о палочках, чье поприще – сумеречное зрение. Световое излучение состоит из фотонов, про которые в учебниках физики написано, что это одновременно и волна и частица. Во всяком случае, другого внятного объяснения их поведению ученые пока не придумали.
Когда интенсивность света низкая, то есть на сетчатку попадает мало частиц, колбочки не в состоянии нормально функционировать. Вот тогда-то бразды правления берут палочки, и окружающая действительность предстает во всех оттенках серого.
Нам, людям, важно дневное зрение. Кошки же типичные ночные охотники, которым требуется хорошо видеть в сумерках. И они в этом преуспели – по оценкам исследователей мурлыки без проблем ориентируются при освещенности в 6-7 раз ниже, чем пороговая для человека.
Теперь вам будет понятно искреннее возмущение мирно отдыхающего на полу пушистика, когда поздно вечером наткнетесь на него в темной комнате. Сам-то он вас прекрасно видит! То, что нам кромешная тьма, мурлыкам вполне комфортная обстановка. Правда в полной темноте и они тоже ничего не увидят.
За счет чего же кошки лучше видят в сумерках? Первое, что приход на ум, - у них больше палочек. Так оно и есть. Причем отличие раз эдак в семь! А вот колбочек на порядок меньше. Поэтому четко разглядеть предметы они могут не далее 6 метров, тогда как для людей не проблема сделать это на расстоянии до 60 метров.
К тому же у мурлык нет мышц, позволяющих изменять кривизну хрусталика. Так что они и близко плохо видят. Но, тем не менее, и днем мышей кошки успешно ловят. Да еще могут похвастаться более широким периферическим и полем зрения (200° против 180° у человека).
При падении светового потока на сетчатку фоторецепторами улавливаются далеко не все фотоны. Так что еще один способ – дать пролетевшим второй шанс, направив их снова к палочкам. Для этого у кошек, как и у многих других сумеречных животных, за сетчаткой имеется особый отражающий слой – Tapetum lucidum. Этот оригинальный «девайс» заслуживает более подробного рассмотрения.
Инженерный гений Природы
Внешне тапетум схож с перламутром. Его основным элементом являются кристаллы гуанина. Того самого органического вещества, которое вместе с тремя коллегами «строит» спираль ДНК всего живого на нашей планете. В свободное же от такой сверхважной работы время оно занимается иным «творчеством». В частности, образует плоские кристаллы, чьи оптические свойства взяли на «вооружение» многие существа.
Именно благодаря гуанину хамелеоны меняют свою окраску; блестит серебристым металлом чешуя сардин, кильки, сельди и иных рыб; фокусируют изображение глаза морских гребешков; хорошо видят в сумерках ночные животные. А мы любуемся перламутровыми переливами шампуней, лаков, красок и разного рода декора.
Вернемся опять к зрению. Приемником этой сложной системы служит глаз. Но какое излучение до него дойдет в немалой степени зависит от рассматриваемого предмета. Таким образом, то, что будет в результате увиденным, определяется как особенностями смотрящего, так и того объекта, на который он смотрит.
В ситуации с цветом нам привычен следующий сценарий. На какой-то объект падает поток света с волнами разной длины. Это любое не монохромное освещение. Но вот объект отражает не все излучение – часть с определенной длиной волны он поглощает. В результате у него появляется свой цвет. Вещества, молекулы которых обладают такими свойствами, именуют пигментами. А способ формирования цвета – химическим.
Однако кроме поглощения характеристики отраженного света могут меняться за счет эффектов дифракции или интерференции. Не будем вдаваться в тонкости геометрической оптики, лишь заметим, что результат зависит от свойств поверхности разглядываемого предмета. В этом случае имеем структурный способ формирования цвета.
Каждых из нас лицезрел радужные переливы на мыльных пузырях. Это и есть интерференция на тонких пленках, когда взаимодействуют отраженные от внешней и внутренней поверхности световые волны. Так вот если собрать стопку из таких тончайших пленок, отличающихся способностью отражать, пропускать и преломлять световые лучи, то в итоге получим перламутровость, блеск и зеркальность. Причем их выраженность и оттенки предмета зависят от угла, под которым на него смотрят.
Подобный способ применяют для смены камуфляжа хамелеоны. У них в верхнем слое кожи имеются специальные клетки, в цитоплазме которых расположены светоотражающие нанокристаллы гуанина. Варьируя месторасположение и расстояние между такими клетками, ящерица быстро меняет свой окрас.
Кошки же используют такую систему нанокристаллов гуанина для создания уже упоминаемого нами отражающего свет слоя – тапетума. Помимо эффективного улучшения сумеречного зрения он еще и причина «свечения» их глаз в ночи. Не все отражаемые тапетумом фотоны поглощаются сетчаткой. Часть из них движется дальше и улавливается уже нашими глазами как «дьявольский» блеск.
Как видим, сами по себе глаза пушистиков отнюдь не светятся. Для этого им непременно требуется хоть и слабый, но падающий свет. Так что в кромешной тьме два «фонарика» никак не зажгутся.
Цвет отблеска зависит от присутствующих в сетчатке пигментов. Обычно они придают ему оттенки от зеленого до желтого. Реже встречаются иные цвета. Так синие глаза мурлык сиамского окраса (колор-пойнтов) отблескивают малиновым. А у разноглазых пушистиков и отражение разноцветное.
Кстати, еще в далеком 1934 году англичанин Перси Шоу (Percy Shaw), вдохновленный принципом «свечения» кошачьих глаз, запатентовал катафот, то бишь светоотражатель. Его сегодня в разных модификациях повсеместно используют на автотранспорте, при изготовлении светоотражающей спецодежды, крепят на велосипедах и т.д. Причем по-английски он так и именуется cat’s eye reflector.
