Секреты кошачьего зрения: как работает уникальная технология 'кошачий глаз'

Секреты кошачьего зрения: как работает уникальная технология 'кошачий глаз'

В большинстве своём глаза кошек светятся зелёным, жёлтым светом. Интенсивность, оттенок определяются количеством цинка, рибофлавина в слое тапетума. Есть и редкие цвета свечения. К примеру, глаза сиамских кошек излучают в темноте красный, малиновый свет. Снижение яркости эффекта приходит с возрастом. У пожилых котов повышается плотность хрусталика, снижающая способность отражать фотоны. Причиной тусклости свечения у молодых кошек могут быть глаукома, катаракта.

У кошачьих глаз есть несколько уникальных особенностей:

1. Острота зрения у этих питомцев почти в 10 раз выше, чем у людей.
2. Угол обзора у котов больше, чем у человека на 20°. Наш радиус составляет 180°, у питомцев – 200°.
3. По цветовосприятию кошачьи глаза уступают человеческим. Животные различают лишь несколько оттенков. Они хорошо видят тона зелёной, чёрной, синей, белой, серой гаммы. Остальные сектора цветового спектра они не воспринимают. Ранее считалось, что кошки видят мир в чёрно-белом цвете, но последние исследования опровергают это утверждение. Не нужно думать, что ограниченное цветовосприятие доставляет кошкам неудобства. Питомцы не переживают по поводу того, что они не могут различать жёлтый, красный цвет, им это ни к чему.

По достоинству оценить качество зрения этих животных можно по двум фактам. Кошка может видеть предметы на расстоянии полукилометра и больше. Чётко увидеть мельчайшие детали объекта она может при отдалении в 60 метров. У самого зоркого человека таких качеств нет.

Есть некоторые отличия в восприятии статичных и движущихся предметов. Животные лучше могут рассмотреть объект, совершающий перемещения. Причём наиболее чётко они видят предметы, движущиеся по горизонтали. Вертикально перемещающиеся объекты кошка видит хуже.

Известно, что собаки лучше видят близкорасположенные предметы, при отдалении зоркость снижается. У котов органы зрения устроены иначе. Эти питомцы отличаются дальнозоркостью. Они плохо видят объекты, расположенные рядом, но отлично рассматривают отдалённую цель.

Связанные вопросы и ответы:

Чем отличается зрение кошек от зрения людей

Кошачье зрение отличается от человеческого глаза строением, количеством колбочек и трубочек. В целом же, у человека и кошек строение глаза имеет и немало общих черт. Верхним слоем является роговица – светопреломляющий барьер. Под ним находится сосудистая оболочка, которая спереди формирует радужку и зрачок. Радужка – это мышечное кольцо, а зрачок является отверстием в ней. За радужкой располагается минеральная стекловидная линза. Внутренняя оболочка представлена светочувствительной сетчаткой, состоящей из клеток-палочек, воспринимающих движение, а также колбочек, отвечающих за восприятие цвета. С задней стороны к внутренней оболочке глаза подходят нервные окончания. Внутри глаза находится прозрачная густоватая жидкость.

Тип зрения у кошек бинокулярный, за счет чего животные способны давать оценку расстояния до предмета. Местоположение конкретного объекта они определяют посредством разницы расположения картинки на сетчатках левого и правого глаз. Однако строение кошачьих глаз имеет следующие особенности:

• роговица в кошачьем глазу крупнее и занимает практически всю поверхность открытой части;
• форма кошачьего зрачка вытянута; эта особенность объясняет возможность сужения и ограничения объема поступающего света;
• между сетчаткой и сосудистой оболочкой располагается тапетум (отражательная оболочка, схожая с рыбьей чешуей), за счет которого часть лучей отражается на сетчатку;
• глаз кота не имеет слепой зоны, на этом месте находится особый диск с колбочками;
• палочек у глаза гораздо больше, благодаря чему и объясняется способность животного видеть в темноте.

Интересной особенностью строения кошачьего глаза является многократность светового отражения. Именно за счет этого глаза кошек светятся в темноте, также как и в случаях, когда на животных наводят, например, фонарный свет. Однако кто бы мог подумать, что коты при дневном свете видят хуже. Объясняется данный факт большой светочувствительностью. Чтобы лучше увидеть объект, кошка сужает зрачки, фокусируясь на определенном предмете, при этом вертикальный зрачок помогает ей защищать глаза от ультрафиолета.

Картинки, получаемые каждым глазом, сливаются в одну, но четкость видения на свету хуже, чем в темноте.

Какие особенности анатомии и физиологии глаз у кошек делают их зрение особенным

Зрение у кошек замечательное: оно в 6 раз острее человеческого, но вот телевизор они смотреть не могут, так как видят смену отдельных кадров – кино им нужно крутить со скоростью 100 кадров в секунду. Но это уже не проблема, ведь создали же в Америке компьютерную игру для кошек – может быть, скоро начнут снимать кошачье кино. Глаза у кошки больше, чем у любого млекопитающего, по отношению к размерам ее тела, что прибавляет ей привлекательности, а поле зрения ее – около 185 градусов. К тому же кошачьи глаза имеют отражающий слой, который увеличивает количество света, попадающего на сетчатку. Поэтому кошки лучше видят в темноте, а сам зеленый кошачий глаз можно разглядеть на расстоянии до 80-ти метров. На самом деле в полной темноте кошки тоже не видят, а ориентируются с помощью слуха.

Совсем недавно считалось, что кошки совсем не обладают цветным зрением и все окружающие предметы выглядят для них черно-белыми, примерно так же, как мы видим их на экране телевизора. Однако в настоящее время установлено, что кошки все же способны различать, хотя и хуже, чем мы, несколько цветов. Но что они различают значительно лучше нас, так это оттенки серого цвета, аж до 25 оттенков.

Такую особенность зрения можно объяснить окраской их жертв - мышей и полевок, цвет меха которых варьирует от светло-серого до темно-серого и буровато-серого. Приматы же, включая человека, никогда не нуждались в таком различении оттенков серого цвета, и поэтому эволюция не подарила им этой особенности.

Наблюдая за кошкой или котенком, бегающим за шариком на нитке, легко установить, что они гораздо более остро реагируют на горизонтальное перемещение игрушки. Так, шарик, который катается по полу, всегда вызывает у кошки активную реакцию преследования, тогда как на шарик, который двигается перед ней вверх-вниз, она реагирует более вяло. Это отражение не только ее охотничьих инстинктов, поскольку мыши и полевки перемещаются только в горизонтальной плоскости, но и особенностей зрения. Установлено, что горизонтальное перемещение предметов кошка отслеживает детальнее и острее, чем смещение тех же предметов в вертикальной плоскости.

Поскольку главный охотничий прием, которым пользуется кошка, ожидание жертвы в засаде, а затем мгновенный и точный бросок с раскрытыми когтистыми лапами, а не ее преследование, то особенности зрения кошки хорошо обеспечивают выполнение и этой задачи. Кошки хорошо просматривают ближнее пространство, а в отдалении контуры предметов выглядят для нее слегка размытыми. Оба глаза кошки располагаются недалеко друг от друга и направлены вперед, образуя перекрывающееся поле зрения. Возникающий благодаря этому стереоскопических эффект бинокулярного зрения как бы накладывает изображения одно на другое, создавая трехмерное представление об окружающем пространстве. Стереоскопическое зрение позволяет кошке более точно оценивать местоположение жертвы в сопоставлении со своими действиями. Характерно при этом, что у грызунов, за которыми охотятся кошки, глаза располагаются по обе стороны головы и видят две самостоятельные картины. При этом они не обладают стереоскопическим зрением, но зато просматриваемое ими пространство увеличивается по сравнению с кошкой вдвое. Благодаря такой направленности глаз грызуны легче обнаружить своего главного врага - кошку.

В чем заключается преимущество ночного зрения у кошек

Строение кошачьих глаз способствует аккумулированию световых потоков: благодаря округлой форме, роговица собирает и удерживает свет, расположение глазных яблок обеспечивает 200-процентное поле зрения; также у животных отсутствует необходимость моргания для смачивания оболочки. Однако, главные факторы, дающие питомцу преимущество в ночном видении, – это наличие на сетчатке тапетума люцидума и определенный состав фоторецепторов.

Рецепторы сетчатки состоят из палочек и колбочек. Первые отвечают за изменение светового уровня (черный или белый), в то время как вторые реагируют на цветовую гамму. У человеческого глаза 80 % клеток фоторецепторов – палочки; у кошачьего – 96 %. Так как данные виды рецепторов обновляются быстрее, кошки обладают лучшей зрительной реакцией по сравнению с людьми.

Тапетум люцидум представляет собой отражающий слой, расположенный позади сетчатки глаза у кошек, собак и других млекопитающих . Проходя через внутреннюю глазную оболочку, свет отражается от тапетума и возвращается к фоторецепторам. Результатом этого процесса становится сверкающий зеленый или желтый взгляд животного. Подобное происходит, когда во время фотографирования свет от глаз человека возвращается к камере, вызывая «эффект красных глаз».

Интересно, что сиамские и другие голубоглазые кошки также обладают тапетумом люцидумом, но его клетки имеют отличие. Их отражательная способность функционирует слабо, делая ночное зрение не таким совершенным, как у обычных кошек. К тому же, в темноте сверкающий взгляд представителей данных пород приобретает красный оттенок.

Строение кошачьих глаз позволяет им получать преимущества в ночном видении. Роговица, имеющая округлую форму, собирает и удерживает свет, а расположение глазных яблок обеспечивает 200-процентное поле зрения.

Кроме того, у кошек отсутствует необходимость моргания для смачивания оболочки. Главные факторы, дающие преимущество в ночном видении, – это наличие на сетчатке тапетума люцидума и определенный состав фоторецепторов.

Фоторецепторы

Рецепторы сетчатки состоят из палочек и колбочек. Первые отвечают за изменение светового уровня (черный или белый), в то время как вторые реагируют на цветовую гамму. У человеческого глаза 80 % клеток фоторецепторов – палочки; у кошачьего – 96 %.

Так как данные виды рецепторов обновляются быстрее, кошки обладают лучшей зрительной реакцией по сравнению с людьми.

Тапетум люцидум

Тапетум люцидум – это отражающий слой, расположенный позади сетчатки глаза у кошек, собак и других млекопитающих. Проводя через внутреннюю глазную оболочку, свет отражается от тапетума и возвращается к фоторецепторам.

Результатом этого процесса становится сверкающий зеленый или желтый взгляд животного. Подобное происходит, когда во время фотографирования свет от глаз человека возвращается к камере, вызывая «эффект красных глаз».

Интересные факты

Сиамские и другие голубоглазые кошки также обладают тапетумом люцидумом, но его клетки имеют отличие. Их отражательная способность функционирует слабо, делая ночное зрение не таким совершенным, как у обычных кошек.

Кроме того, в темноте сверкающий взгляд представителей данных пород приобретает красный оттенок.

Каким образом кошачьи глаза адаптированы к охоте и выживанию

1. Глаза кошки отражают свет

Первая и самая важная причина, почему кошачьи глаза светятся, заключается в том, что они отражают свет. У кошек за сетчаткой есть слой ткани, называемый «tapetum lucidum», который отражает свет обратно через сетчатку, давая ей еще один шанс зарегистрировать изображение. Эта ткань отвечает за отражающую способность кошачьих глаз. Когда свет попадает в глаз, он проходит через хрусталик и попадает на сетчатку, где формируются изображения. Однако любой свет, не попадающий в сетчатку, будет потерян навсегда, но тапетум отражает его обратно, давая сетчатке второй шанс запечатлеть изображение.

Отражающая природа тапетума люцидума позволяет кошкам лучше видеть в условиях низкой освещенности, чем люди. Это также улучшает их зрение, увеличивая чувствительность глаз даже к малейшему количеству света. Эта особенность распространена среди ночных животных, которым приходится полагаться на минимальный свет, чтобы четко видеть свое окружение.

2. Tapetum lucidum придает кошачьим глазам цвет.

Tapetum lucidum не только отражает свет, но и придает кошачьим глазам красочный и яркий вид. Цвет глаз кошки зависит от распределения пигментных клеток в радужной оболочке, но тапетум люцидум усиливает цвета. Например, кошка с голубыми глазами будет иметь более яркий оттенок синего цвета из-за отражающих свойств тапетума люцидума. Интенсивность отражения определяет яркость или яркость глаз кошки, благодаря чему они кажутся светящимися в темноте.

3. Цвет глаз кошки меняется с возрастом

Глаза кошек меняют цвет с возрастом, и наблюдать за этим может быть весьма увлекательно. Котята обычно рождаются с голубыми глазами, но по мере взросления их цвет может измениться на зеленый, золотой, желтый или даже коричневый. Это изменение происходит из-за количества и типа пигмента в радужной оболочке. По мере того, как котята растут, пигменты в их глазах развиваются и образуют новые узоры, в результате чего цвет становится другим, чем их первоначальный синий цвет. Светоотражающие свойства Tapetum lucidum делают новый цвет глаз более ярким и насыщенным, создавая впечатление сияющих глаз.

4. У разных пород кошек разный цвет глаз

Не все кошки имеют одинаковый цвет глаз; на самом деле, разные породы кошек могут иметь совершенно разный цвет глаз. Например, сиамские кошки известны своими яркими голубыми глазами, а у персов обычно глаза золотого или медного цвета. Порода кошки играет важную роль в определении цвета ее глаз, а также генетика и другие факторы.

Какие технологии в настоящее время используют принципы кошачьего зрения

Начнем с небольшого экскурса в анатомию человека. Заодно попытаемся представить, как воспринимают мир другие существа.

Мы, люди, видим мир благодаря специальным клеткам сетчатки глаза, которые нам проще называть палочками и колбочками – так они выглядят под микроскопом (см. картинку). Когда на эти клетки попадает свет, отраженный от любой поверхности – будь то травинка, ручей или новые шторы – они его обрабатывают и преобразуют в сигнал, понятный мозгу. А длину волны отраженного света мы уже привыкли называть словом «цвет» и даже придаем ей оттенки, отличая белоснежный от оттенка яичной скорлупы.

Как же работают зрительные рецепторы?

• Так называемые колбочки позволяют увидеть мир при свете солнца и дают остроту зрения в течение светового дня. С их помощью человек видит мир цветным.
• Рецепторы-палочки позволяют видеть при свете луны. Однако с помощью палочек человек может различать предметы лишь в черно-белом изображении, зато четко воспринимать их очертания в любой, даже незнакомой обстановке.

По такому же принципу устроено зрение и других млекопитающих, только с некоторыми отличиями. Сейчас нас интересуют кошки. И видят они в целом ничуть не лучше людей, а по-другому. Потому что все отличительные особенности кошачьего зрения – оружие ночного охотника, которое ковалось веками.

Это самое интересное, и тут я опираюсь на научные данные.

1. На сетчатке кошачьего глаза почти в 9 раз больше палочек, чем у человека, поэтому они лучше видят ночью.
2. Колбочек, наоборот, почти в 9 раз меньше. Ученые предполагают, что кошки видят мир, как на выцветшей фотографии. И если люди запоминают 7 цветов радуги благодаря поговорке Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан (Красный-Оранжевый-Желтый-Зеленый-Голубой-Синий-Фиолетовый), то кошки этого не поймут. Они просто не видят радугу.

Кошки отлично различают оттенки синего и зеленого, видят желтый, но не воспринимают красный цвет. А фиолетовый для них сливается с синим. У людей в этом смысле возможности шире: помимо 7 отдельных цветов, они различают до 150 цветовых оттенков.

Зато кошки воспринимают более 25 оттенков серого (нужно же как-то различать мышей в темноте), а человек от 6 до 12. И совсем не 50, как в названии эпатажного романа и его экранизации. «Пятьдесят оттенков серого» – это просто художественное преувеличение с точки зрения офтальмолога.

Да-да, все это благодаря количеству колбочек и их распределению на сетчатке.

Какие применения может найти технология "кошачий глаз" в медицине и науке

За движением земной коры сейсмологи смогут наблюдать при помощи стеклянного шара размером с футбольный мяч. Задача устройства: с высоты в 600 километров прогнозировать землетрясение за 10 часов до его начала.

За движением земной коры сейсмологи смогут наблюдать при помощи стеклянного шара размером с футбольный мяч. Задача устройства: с высоты в 600 километров прогнозировать землетрясение за 10 часов до его начала .

Самый маленький в мире спутник весит семь килограммов, его размер – чуть меньше футбольного мяча. У него нет ни приборов, ни солнечных батарей, только многослойное стекло. Это настоящий шедевр российских оптиков.

"Центральная часть шара представляет собой объектив, такой же, как в камере. Вот если выделить два сантиметра в центре, то лучи, которые попадают в кружочек, фокусируются ровно на задней стенке шара. У кошки глаз блестит в темноте, и устройство примерно также работает. Свет отражается от сетчатки и возвращается. Поэтому глаза блестящие", – говорит Владимир Бурмистров, начальник отдела наземных комплексов НПК "Системы прецизионного приборостроения".

Установка наземная, но в космосе все работает так же. С Земли на спутник направляется лазерный луч, отражается и возвращается обратно. По лучу измеряют расстояние до космических аппаратов. Благодаря этому шарику точность измерений довели до десятых миллиметра.

"Революционная идея создания такого спутника в том, что с какого бы направления луч ни пришел, он всегда проходит расстояние, равное диаметру, оно всегда постоянно", – объясняет Владимир Бурмистров.

Особую ценность этот стеклянный шар представляет для сейсмологов. Со спутником будет работать сеть лазерных станций, расположенных в наиболее сейсмоопасных участках Земли. Высота орбиты мини-спутника замеряется с точностью до миллиметра. Малейшее изменение расстояния – сигнал того, что тектонические плиты, на поверхности которых находятся станции, начали движение.

"Различные процессы, изменение климата, погода – все это сказывается на форме Земли. И все это проявляется в движении точек земной поверхности", – говорит Михаил Садовников, начальник отделения НПК "Системы прецизионного приборостроения".

Уголковые отражатели – другое чудо оптики. Именно с них и началась когда-то наука "лазерная дальнометрия". Первые уголковые отражатели применили в космонавтике на аппарате "Луноход – 1". Так специалисты отслеживали передвижение планетохода. Но главное – впервые вычислили расстояние до Луны с точностью в несколько сантиметров. Недавно "Луноход-1", который долгое время считался потерянным, нашли с помощью уголкового отражателя.

"Была большая сенсация. Американцы смогли мощным лазером поймать сигнал от уголкового отражателя. Вокруг этого много спекуляций, потому что оказалось, что луноход довольно сильно отъехал от того места, где его ожидали увидеть", – рассказывает Лев Зеленый, директор Института космических исследований РАН.

Оптическая загадка – из какой точки ни посмотришь на призму, всегда видишь отражение своего глаза. Именно этот эффект лежит в основе лазерной дальнометрии. Специалисты в шутку добавляют: и в основе магии тоже.

"Если кто-то подошел и начал излучать отрицательную энергию, то часть энергии, попадая в этот отражатель, вернется ему обратно. Таким образом, он себя сглазит", – говорит Владимир Бурмистров.

Сегодня почти все космические аппараты оснащают такими призмами. По ним определяют точность орбиты спутников. Особенно это важно в космической навигации.

Какие особенности светочувствительных клеток в сетчатке глаза у кошек делают их зрение более чувствительным

Говорят, что у кошек зрение просто супер. Однако это не совсем так, ведь их глаза имеют некоторые недостатки по сравнению с человеческими органами. Также будет интересно разобраться с тем, откуда берутся мифы, что кошки способны видеть «потусторонний мир».

В целом строение глаза схоже с человеческим. Напомним, что глаз состоит из трёх оболочек: белков (склеры), сосудистой и внутренней (сетчатки). Верхний слой снаружи образует роговицу – первый светопреломляющий барьер. Вторая оболочка – сосудистая – спереди формирует радужку и зрачок, первая является мышечным кольцом, а второй – всего лишь отверстие с ней.

Сразу за радужкой лежит линза – минеральное стекловидное образование. Внутри глаз заполнен прозрачной густой жидкостью. Внутренний слой представлен в первую очередь сетчаткой – светочувствительной оболочкой, состоящей из клеток, которые называются палочки (воспринимают движение) и колбочки (отвечают за цвет). Сзади к глазу подходит нерв с сосудами.

У кошек, как и у людей, зрение бинокулярное, то есть глаза расположены впереди, чтобы питомец мог оценивать расстояние до предмета. Местоположение объекта определяется с помощью разницы в положении изображения на сетчатке левого и правого глаза. Такое свойство зрения очень нужно хищникам для оценки расстояния до жертвы.

1. У кошек роговица гораздо больше, чем у человека. У данного животного она занимает почти всю поверхность видимой части глаза, в то время как у людей она занимает лишь 30-50% (в зависимости от разреза глаз). К тому же роговица у кошек очень выпуклая. Благодаря такому строению кошачий глаз захватывает не 180, а 200 градусов.
2. Кошка по-другому воспринимает спектр света. Она не различные красные и голубые оттенки, хуже чувствует жёлтые, из-за чего картинка по цветам становится более скудной. Однако в целом изображение по спектру вполне различимо и довольно схоже.
3. Зрачок имеет другую форму – вытянутую, зерновидную. У человека тем временем он круглый. Благодаря такому строению зрачок может сужаться и ограничивать поступление света сильнее. Это нужно кошкам из-за того, что их глаза чувствительнее к освещённости.
4. Задняя оболочка внутренней части глаза имеет ещё один слой – тапетум. Это глянцевый слой, отражающий часть лучей на сетчатку, которые в противном случае были бы просто рассеяны или поглощены задними тканями. Поэтому глаза у кошки чувствительнее к свету.
5. У человека на задней стороне внутренней части глаза есть слепое пятно – область, где нет светочувствительных клеток (здесь входит нерв). У кошек такая зона отсутствует, в месте входа нерва имеется специальный диск, в котором находятся колбочки.
6. Палочек у кошки в 25 раз больше, из-за чего она способна видеть в темноте, так как именно эти клетки отвечают за чувствительность к свету.