Сетивни органи на змии. Как змиите компенсират лошото развитие на зрението и слуха Имат ли змии зрение?

Влечуги. Главна информация

Влечугите имат лоша репутация и малко приятели сред хората. Има много недоразумения, свързани с тяхното тяло и начин на живот, които продължават и до днес. Всъщност самата дума „влечуго“ означава „животно, което пълзи“ и изглежда напомня популярната представа за тях, особено за змиите, като отвратителни същества. Въпреки преобладаващия стереотип, не всички змии са отровни и много влечуги играят значителна роля в регулирането на броя на насекомите и гризачите.

Повечето влечуги са хищници с добре развита сетивна система, която им помага да намират плячка и да избягват опасност. Те имат отлично зрение, а змиите освен това имат специфична способност да фокусират погледа си чрез промяна на формата на лещата. Водещи влечуги нощен погледживота, като геконите, виждат всичко в черно и бяло, но повечето други имат добро цветно зрение.

Слухът не е особено важен за повечето влечуги, а вътрешните структури на ухото обикновено са слабо развити. Мнозинството също нямат външно ухо, с изключение на тъпанчето, или „тимпанум“, който усеща вибрациите, предавани по въздуха; От тъпанчето те се предават през костите на вътрешното ухо към мозъка. Змиите нямат външно ухо и могат да възприемат само вибрации, които се предават по земята.

Влечугите се характеризират като хладнокръвни животни, но това не е съвсем точно. Тяхната телесна температура се определя главно от околната среда, но в много случаи те могат да я регулират и, ако е необходимо, да я поддържат на по-висока температура. високо ниво. Някои видове са в състояние да генерират и задържат топлина в собствените си телесни тъкани. Студената кръв има някои предимства пред топлата кръв. Бозайниците трябва да поддържат телесната си температура на постоянно ниво в много тесни граници. За да направят това, те постоянно се нуждаят от храна. Влечугите, напротив, понасят много добре понижаването на телесната температура; техният живот е много по-дълъг от този на птиците и бозайниците. Поради това те могат да обитават места, които не са подходящи за бозайници, например пустини.

Веднъж нахранени, те могат да усвояват храната, докато са в покой. При някои от най-големите видове може да минат няколко месеца между храненията. Големи бозайнициняма да оцелеят с тази диета.

Очевидно сред влечугите само гущерите имат добре развито зрение, тъй като много от тях ловуват бързо движеща се плячка. Водните влечуги разчитат до голяма степен на сетива като обоняние и слух, за да проследят плячка, да намерят партньор или да открият приближаването на враг. Зрението им играе спомагателна роля и действа само върху в близост, визуалните образи са замъглени, няма възможност за дълго време да се фокусира върху неподвижни обекти. Повечето змии имат доста лошо зрение, обикновено могат да открият само движещи се обекти, които са наблизо. Реакцията на вцепенение при жабите, когато например змия се приближи към тях, е добър защитен механизъм, тъй като змията няма да осъзнае присъствието на жабата, докато не направи внезапно движение. Ако това се случи, тогава зрителните рефлекси ще позволят на змията бързо да се справи с нея. само дървесни змии, които се увиват около клоните и хващат птици и насекоми в полет, имат добро бинокулярно зрение.

Змиите имат различна сензорна система от другите чуващи влечуги. Очевидно те изобщо не чуват, така че звуците на тръбата на змиеукротителя са недостъпни за тях; те влизат в състояние на транс от движенията на тази тръба от едната към другата страна. Те нямат външно ухо или тъпанче, но може да са в състояние да открият някои много нискочестотни вибрации, използвайки белите дробове като сетивни органи. По принцип змиите откриват плячка или приближаващ хищник чрез вибрации на земята или друга повърхност, върху която се намират. Цялото тяло на змията, в контакт със земята, действа като един голям детектор на вибрации.

Някои видове змии, включително гърмящи змии и усойници, откриват плячка чрез инфрачервено лъчение от тялото си. Под очите им има чувствителни клетки, които отчитат и най-малките промени в температурата до части от градуса и по този начин ориентират змиите към местоположението на плячката. Някои боа също имат сетивни органи (на устните по протежение на отвора на устата), които могат да открият промени в температурата, но те са по-малко чувствителни от тези на гърмящите змии и ямковите змии.

Сетивата за вкус и мирис са много важни за змиите. Треперещият раздвоен език на змията, който някои хора смятат за „змийско жило“, всъщност събира следи от различни вещества, които бързо изчезват във въздуха и ги пренася до чувствителните вдлъбнатини от вътрешната страна на устата. В небцето има специално устройство (орган на Якобсон), което е свързано с мозъка чрез клон на обонятелния нерв. Постоянното отпускане и прибиране на езика е ефективен методвземане на проби от въздуха за важни химически компоненти. При прибиране езикът е близо до Якобсоновия орган и неговите нервни окончания откриват тези вещества. При други влечуги обонянието играе важна роля, а частта от мозъка, която отговаря за тази функция, е много добре развита. Вкусовите органи обикновено са по-слабо развити. Подобно на змиите, органът на Якобсон се използва за откриване на частици във въздуха (при някои видове с помощта на езика), които носят обоняние.

Много влечуги живеят на много сухи места, така че поддържането на вода в телата им е много важно за тях. Гущерите и змиите задържат вода по-добре от всеки друг, но не заради люспестата си кожа. Те губят почти толкова влага през кожата си, колкото птиците и бозайниците.

Докато при бозайниците високата дихателна честота води до високо изпарение от повърхността на белите дробове, при влечугите дихателната честота е много по-ниска и съответно загубата на вода през белодробната тъкан е минимална. Много видове влечуги са оборудвани с жлези, които могат да пречистват солите от кръвта и телесните тъкани, освобождавайки ги под формата на кристали, като по този начин намаляват необходимостта от отделяне на големи обеми урина. Други нежелани соли в кръвта се превръщат в пикочна киселина, която може да бъде елиминирана от тялото с минимални количества вода.

Яйцата на влечугите съдържат всичко необходимо развиващ се ембрион. Това е доставка на храна под формата на голям жълтък, вода, съдържаща се в протеина, и многослойна защитна обвивка, която не позволява на опасните бактерии да преминават, но позволява на въздуха да диша.

Вътрешната мембрана (амнион), непосредствено заобикаляща ембриона, е подобна на същата мембрана при птици и бозайници. Алантоисът е по-дебела мембрана, която действа като бели дробове и отделителен орган. Осигурява проникването на кислород и отделянето на отпадъчните вещества. Хорионът е мембраната, обграждаща цялото съдържание на яйцето. Външната обвивка на гущерите и змиите е кожена, но при костенурките и крокодилите е по-твърда и калцирана, като черупката на яйцата на птиците.

Органи за инфрачервено зрение на змии

Инфрачервеното зрение на змиите изисква нелокална обработка на изображения

Органите, които позволяват на змиите да „виждат“ топлинно излъчване, осигуряват изключително размазано изображение. Въпреки това змията формира в мозъка си ясна топлинна картина на околния свят. Германски изследователи са разбрали как може да стане това.

Някои видове змии имат уникална способност да усещат топлинно излъчване, което им позволява да виждат." Светътв абсолютна тъмнина. Вярно е, че те „виждат“ топлинното излъчване не с очите си, а със специални чувствителни към топлина органи.

Структурата на такъв орган е много проста. До всяко око има дупка с диаметър около милиметър, която води до малка кухина с приблизително същия размер. По стените на кухината има мембрана, съдържаща матрица от терморецепторни клетки с размери приблизително 40 на 40 клетки. За разлика от пръчиците и конусите на ретината, тези клетки не реагират на „яркостта на светлината“ на топлинните лъчи, а на локалната температура на мембраната.

Този орган работи като камера обскура, прототип на камерите. Малко топлокръвно животно на студен фон излъчва „топлинни лъчи“ във всички посоки - далечна инфрачервена радиация с дължина на вълната приблизително 10 микрона. Преминавайки през дупката, тези лъчи локално нагряват мембраната и създават „термичен образ“. Благодарение на най-високата чувствителност на рецепторните клетки (откриват се температурни разлики от хилядни от градуса по Целзий!) И добрата ъглова разделителна способност, змията може да забележи мишка в абсолютна тъмнина от доста голямо разстояние.

От гледна точка на физиката, точно добрата ъглова разделителна способност представлява мистерия. Природата е оптимизирала този орган, така че да „вижда“ по-добре дори слаби източници на топлина, тоест просто е увеличила размера на входа - отвора. Но колкото по-голям е отворът, толкова по-размазано е изображението (говорим, подчертаваме, за най-обикновена дупка, без никакви лещи). В ситуация със змия, където апертурата и дълбочината на камерата са приблизително еднакви, изображението е толкова размазано, че от него не може да се извлече нищо повече от „някъде наблизо има топлокръвно животно“. Експериментите със змии обаче показват, че те могат да определят посоката на точков източник на топлина с точност от около 5 градуса! Как змиите успяват да постигнат толкова висока пространствена разделителна способност с такова ужасно качество на „инфрачервената оптика“?

Неотдавнашна статия от немските физици A. B. Sichert, P. Friedel, J. Leo van Hemmen, Physical Review Letters, 97, 068105 (9 август 2006 г.) беше посветена на изследването на този конкретен въпрос.

Тъй като истинският „топлинен образ“, казват авторите, е много размазан и „пространствената картина“, която възниква в мозъка на животното, е доста ясна, това означава, че има някакъв междинен нервен апарат по пътя от рецепторите до мозъка, който, така да се каже, регулира остротата на изображението. Този апарат не трябва да бъде твърде сложен, в противен случай змията ще „обмисля“ всяко получено изображение много дълго време и ще реагира на стимулите със закъснение. Освен това, според авторите, това устройство е малко вероятно да използва многоетапни итеративни съпоставяния, а по-скоро е някакъв вид бърз едностъпков конвертор, който работи според постоянно свързан нервна системапрограма.

В работата си изследователите доказаха, че подобна процедура е възможна и доста реалистична. Те извършиха математическо моделиране на това как се появява „термично изображение“ и разработиха оптимален алгоритъм за многократно подобряване на неговата яснота, наричайки го „виртуална леща“.

Въпреки голямото име, подходът, който използваха, разбира се, не е нещо принципно ново, а просто вид деконволюция - възстановяване на изображение, развалено от несъвършенството на детектора. Това е обратното на размазването на изображението и се използва широко в компютърната обработка на изображения.

Имаше обаче важен нюанс в анализа: законът за деконволюция не трябваше да се отгатва; той можеше да бъде изчислен въз основа на геометрията на чувствителната кухина. С други думи, предварително се знае какво конкретно изображение ще създаде точков източник на светлина във всяка посока. Благодарение на това, напълно замъглено изображение може да бъде възстановено с много добра точност (обикновените графични редактори със стандартен закон за деконволюция не биха могли да се справят дори близо до тази задача). Авторите също така предлагат специфично неврофизиологично изпълнение на тази трансформация.

Дали тази работа каза някаква нова дума в теорията за обработка на изображения е спорен въпрос. Със сигурност обаче това доведе до неочаквани открития относно неврофизиологията на „инфрачервеното зрение“ при змиите. Наистина, локалният механизъм на „обикновеното“ зрение (всеки зрителен неврон взема информация от собствената си малка област на ретината) изглежда толкова естествен, че е трудно да си представим нещо много различно. Но ако змиите наистина използват описаната процедура за деконволюция, тогава всеки неврон, който допринася за цялостната картина на околния свят в мозъка, получава данни не от точка изобщо, а от цял пръстен от рецептори, преминаващ през цялата мембрана. Човек може само да се чуди как природата е успяла да изгради такъв “ нелокално зрение“, компенсирайки дефектите в инфрачервената оптика с нетривиални математически трансформации на сигнала.

Инфрачервените детектори, разбира се, са трудни за разграничаване от терморецепторите, обсъдени по-горе. Термичният детектор за дървеници Triatoma може да бъде обсъден в този раздел. Въпреки това, някои терморецептори са толкова специализирани в откриването на отдалечени източници на топлина и определяне на посоката към тях, че си струва да бъдат разгледани отделно. Най-известните от тях са лицевите и устните ями на някои змии. Първите индикации са, че семейството на псевдоподните змии Boidae (боа, питони и др.) и подсемейството ямкови змии Crotalinae ( гърмящи змии, включително истинската гърмяща змия Crotalus и Bushmaster (или surukuku) Lachesis) имат инфрачервени сензори, са получени от анализ на тяхното поведение при търсене на жертви и определяне на посоката на атака. Инфрачервеното откриване се използва и за защита или бягство, което е причинено от появата на излъчващ топлина хищник. Впоследствие електрофизиологичните изследвания на тригеминалния нерв, инервиращ лабиалните ямки на пропоподите и лицевите ямки на ямковите змии (между очите и ноздрите), потвърдиха, че тези вдлъбнатини наистина съдържат инфрачервени рецептори. Инфрачервеното лъчение осигурява подходящ стимул за тези рецептори, въпреки че отговор може да се генерира и чрез измиване на ямката с топла вода.

Хистологичните изследвания показват, че ямките не съдържат специализирани рецепторни клетки, а немиелинизирани окончания на тригеминалния нерв, образуващи широко разклонение без припокриване.

В ямите както на псевдоподите, така и на ямковите змии повърхността на дъното на ямката реагира на инфрачервено лъчение и реакцията зависи от местоположението на източника на радиация спрямо ръба на ямката.

Активирането на рецепторите както при псевдоподите, така и при ямковите змии изисква промяна в потока на инфрачервеното лъчение. Това може да се постигне или в резултат на движението на излъчващ топлина обект в "зрителното поле" спрямо по-студената среда, или чрез сканиращо движение на главата на змията.

Чувствителността е достатъчна за откриване на радиационния поток от човешка ръка, движеща се в "зрителното поле" на разстояние 40 - 50 cm, което означава, че праговият стимул е по-малък от 8 x 10-5 W/cm 2. Въз основа на това повишаването на температурата, установено от рецепторите, е от порядъка на 0,005 °C (т.е. приблизително с порядък по-добро от човешката способност да открива температурни промени).

Змии с "топлинно виждане".

Експерименти, проведени от учени през 30-те години на 20-ти век с гърмящи змии и сродни ямкови змии (кроталиди), показаха, че змиите действително могат да видят топлината, излъчвана от пламък. Влечугите са били в състояние да открият на големи разстояния фината топлина, излъчвана от нагрети предмети, или, с други думи, те са били в състояние да усетят инфрачервеното лъчение, чиито дълги вълни са невидими за хората. Способността на ямковите змии да усещат топлина е толкова голяма, че те могат да усетят топлината, излъчвана от плъх от значително разстояние. Змиите имат сензори за топлина в малки вдлъбнатини на муцуните си, откъдето идва и името им - ямковидни. Всяка малка, обърната напред ямка, разположена между очите и ноздрите, има малка дупка, подобна на убождане. На дъното на тези отвори има мембрана, подобна по структура на ретината на окото, съдържаща най-малките терморецептори в количества от 500-1500 на квадратен милиметър. Терморецепторите имат 7000 нервни окончания, свързани с клон на тригеминалния нерв, разположен на главата и муцуната. Тъй като сетивните зони на двете ями се припокриват, ямковата змия може да възприема топлината стереоскопично. Стереоскопичното възприемане на топлина позволява на змията, чрез откриване на инфрачервени вълни, не само да намери плячка, но и да оцени разстоянието до нея. Фантастичната термична чувствителност е комбинирана в ямковите змии с бърза реакция, което позволява на змиите незабавно да реагират на термичен сигнал за по-малко от 35 милисекунди. Не е изненадващо, че змиите с тази реакция са много опасни.

Способността за откриване на инфрачервено лъчение дава на усойницата значителни възможности. Те могат да ловуват през нощта и да дебнат основната си плячка, гризачите, в подземните си дупки. Въпреки че тези змии имат силно развито обоняние, което използват и за намиране на плячка, техният смъртоносен удар се ръководи от чувствителни на топлина ями и допълнителни терморецептори, разположени вътре в устата.

Въпреки че инфрачервеното усещане при други групи змии е по-слабо разбрано, за боите и питоните също е известно, че имат чувствителни към топлина органи. Вместо ями, тези змии имат повече от 13 чифта терморецептори, разположени около устните.

Има тъмнина в дълбините на океана. Светлината на слънцето не достига до там, а там трепти само светлината, излъчвана от дълбоководните обитатели на морето. Подобно на светулките на сушата, тези същества са оборудвани с органи, които генерират светлина.

Притежавайки огромна уста, черният малакост (Malacosteus niger) живее в пълна тъмнина на дълбочини от 915 до 1830 m и е хищник. Как може да ловува в пълен мрак?

Малакост може да види това, което се нарича далечна червена светлина. Светлинни вълнив червената част на така наречения видим спектър те имат най-голяма дължина на вълната, около 0,73-0,8 микрометра. Въпреки че тази светлина е невидима за човешкото око, някои риби, включително черната малакоста, могат да я видят.

Отстрани на очите на малакоста има чифт биолуминесцентни органи, които излъчват синьо-зелена светлина. Повечето други биолуминесцентни същества в това царство на мрака също излъчват синкава светлина и имат очи, които са чувствителни към сините дължини на вълните на видимия спектър.

Втората двойка биолуминесцентни органи на черния малакост са разположени под очите му и произвеждат далечна червена светлина, която е невидима за другите, живеещи в дълбините на океана. Тези органи дават на черния малакост предимство пред неговите съперници, тъй като светлината, която излъчва, му помага да вижда плячката и му позволява да общува с други индивиди от своя вид, без да издава присъствието си.

Но как черният малакост вижда далечна червена светлина? Според поговорката „Ти си това, което ядеш“, то всъщност получава тази възможност, като яде малки копеподи, които от своя страна се хранят с бактерии, които абсорбират далечната червена светлина. През 1998 г. екип от учени от Обединеното кралство, включително д-р Джулиан Партридж и д-р Рон Дъглас, откриват, че ретината на очите на черния малакост съдържа модифицирана версия на бактериалния хлорофил, фотопигмент, който може да открива лъчи на далечно червено светлина.

Благодарение на далечната червена светлина някои риби могат да виждат във вода, която на нас би изглеждала черна. Кръвожадната пираня в мътните води на Амазонка, например, възприема водата като тъмночервена, цвят, който е по-прозрачен от черния. Водата изглежда червена поради червени частици растителност, които абсорбират видимата светлина. Само далечните червени светлинни лъчи преминават мътна вода, и пиранията може да ги види. Инфрачервените лъчи й позволяват да вижда плячка, дори ако ловува в пълна тъмнина. Точно като пирани, каракуди в техните природни местаместообитания, прясната вода често е мътна и пренаселена с растителност. И те се адаптират към това, като могат да виждат далечна червена светлина. Всъщност техният зрителен обхват (ниво) надвишава този на пиранята, тъй като те могат да виждат не само в далечна червена светлина, но и в истинска инфрачервена светлина. Така че любимото ви е домашното златна рибкаможете да видите много повече, отколкото си мислите, включително "невидимите" инфрачервени лъчи, излъчвани от обичайните домакински електронни устройства като дистанционно управление на телевизор и лъчи на алармена система за сигурност.

Змиите удрят плячка сляпо

Известно е, че много видове змии, дори когато са лишени от зрение, са способни да удрят жертвите си с невероятна точност.

Елементарният характер на техните термични сензори затруднява спора, че способността да се възприема топлинното излъчване на плячката сама може да обясни тези удивителни способности. Проучване на учени от Техническия университет в Мюнхен показва, че вероятно става дума за това, че змиите имат уникална „технология“ за обработка на визуална информация, съобщава Newscientist.

Много змии имат чувствителни инфрачервени детектори, които им помагат да се ориентират в пространството. В лабораторни условия очите на змиите бяха залепени с лепяща лента и се оказа, че те могат да заразят плъх. моментален ударотровни зъби във врата на жертвата или зад ушите. Подобна точност не може да се обясни единствено със способността на змията да вижда топлинното петно. Очевидно целият смисъл е в способността на змиите по някакъв начин да обработват инфрачервеното изображение и да го „почистят“ от смущения.

Учените са разработили модел, който взема предвид и филтрира както топлинния „шум“, излъчван от движещата се плячка, така и всякакви грешки, свързани с функционирането на самата мембрана на детектора. В модела сигнал от всеки от 2-те хиляди термични рецептора предизвиква възбуждане на неговия неврон, но интензитетът на това възбуждане зависи от входа към всяка от другите нервни клетки. Чрез интегриране на сигнали от взаимодействащи рецептори в моделите учените успяха да получат много ясни топлинни изображения дори при високи нива на външен шум. Но дори относително малки грешки, свързани с работата на мембранните детектори, могат напълно да унищожат изображението. За да се сведат до минимум подобни грешки, дебелината на мембраната не трябва да надвишава 15 микрометра. И се оказа, че мембраните на ямковите змии имат точно такава дебелина, съобщава cnews. ru.

Така учените успяха да докажат невероятната способност на змиите да обработват дори изображения, които са много далеч от съвършенството. Сега е въпрос на потвърждаване на модела с изследвания на истински змии.

Известно е, че много видове змии (особено от групата на змиите), дори и лишени от зрение, са способни да удрят жертвите си със свръхестествена „точност“. Елементарният характер на техните термични сензори затруднява спора, че способността да се възприема топлинното излъчване на плячката сама може да обясни тези удивителни способности. Проучване на учени от Техническия университет в Мюнхен показва, че това може да се дължи на факта, че змиите имат уникална „технология“ за обработка на визуална информация, съобщава Newscientist.

Известно е, че много змии имат чувствителни инфрачервени детектори, които им помагат да се ориентират в пространството и да откриват плячка. В лабораторни условия змиите бяха временно лишени от зрение, като залепиха очите си с пластир и се оказа, че те успяха да ударят плъх с мигновен удар от отровни зъби, насочени към врата на жертвата, зад ушите - там, където плъхът не успя да отвърне на удара с острите си резци. Такава точност не може да се обясни единствено със способността на змията да вижда неясно топлинно петно.

Отстрани на предната част на главата ямковите змии имат вдлъбнатини (които дават името на групата), в които са разположени чувствителни към топлина мембрани. Как термичната мембрана „фокусира“? Предполага се, че този орган работи на принципа на камерата обскура. Диаметърът на дупките обаче е твърде голям, за да се приложи този принцип и в резултат на това може да се получи само много размазано изображение, което не е в състояние да осигури уникалната точност на хвърляне на змия. Очевидно целият смисъл е в способността на змиите по някакъв начин да обработват инфрачервеното изображение и да го „почистят“ от смущения.

Така учените успяха да докажат невероятната способност на змиите да обработват дори изображения, които са много далеч от съвършенството. Всичко, което остава, е да потвърдим модела с изследвания на реални, а не на „виртуални“ змии.

От всички много различни животни, живеещи на Земята, очите на змията са способни да различават цветове и нюанси. Визията за змия играе голяма роля в живота, въпреки че не е основният смисъл за опознаване външен свят. Змиите на нашата планета са около. Както много хора знаят от училище, змиите принадлежат към разреда на люспестите. Местообитанието им е райони с топли или умерен климат. .

Как работят змийските очи?

Змийското око, за разлика от другите животни, няма зрителна острота. Това е така, защото очите им са покрити с тънък кожен филм, те са много мътни и това значително влияе върху видимостта. По време на линеене змията изхвърля старата си кожа, а заедно с нея и филма. Следователно, след линеене, змиите са особено „с големи очи“. Зрението им става по-остро и ясно за няколко месеца. Поради филма върху очите, хората от древни времена са придали на змийския поглед специална студенина и хипнотична сила.

Повечето змии, живеещи близо до хората, са безобидни и не представляват опасност за хората. Но има и отровни. Змийската отрова се използва за лов и защита.

В зависимост от начина на лов - през деня или през нощта, формата на зеницата на змиите се променя. Например, зеницата е кръгла, а змиите, които се занимават с лов в здрач, са придобили вертикални и удължени очи с дълги цепки.

Но най-необичайни очи имат видовете камшични змии. Окото им е много подобно на ключалка, разположена хоризонтално. Поради тази необичайна структура на очите, змията умело използва своето бинокулярно зрение - тоест всяко око формира цялостна картина на света.

Но основният сетивен орган на змиите все още е обонянието. Този орган е основният за термолокация на усойниците и питоните. Обонянието ви позволява да усетите топлината на жертвите си в пълна тъмнина и доста точно да определите местоположението им. Змии, които не са отровни, удушават или увиват телата си около плячката си, а има и такива, които поглъщат плячката си жива. В по-голямата си част змиите имат малки размери, не повече от един метър. По време на лов очите на змията се фокусират в една точка, а раздвоеният им език, благодарение на органа на Якобсон, проследява най-фините миризми във въздуха.

Въведение................................................. ......................................................... ............. 3

1. Има много начини да видите - всичко зависи от целите.................................... ..4

2. Влечуги. Главна информация................................................ .........................................8

3. Органи на инфрачервеното зрение на змиите.................................................. ........ .................12

4. Змии с „топлинно виждане“..................................... .........................................................17

5. Змиите удрят плячката на сляпо..................................... ......... 20

Заключение..................................................... ................................................. ......... 22

Библиография.................................................. ............................................24

Въведение

Сигурни ли сте, че светът около нас изглежда точно такъв, какъвто ни се струва? Но животните го виждат по съвсем различен начин.

Роговицата и лещата при хората и висшите животни имат еднаква структура. Структурата на ретината е подобна. Съдържа светлочувствителни колбички и пръчици. Конусите са отговорни за цветното зрение, пръчиците за зрението на тъмно.

Окото е удивителен орган на човешкото тяло, живо оптично устройство. Благодарение на него виждаме ден и нощ, различаваме цветовете и обема на изображението. Окото е проектирано като камера. Неговата роговица и леща, подобно на леща, пречупват и фокусират светлината. Ретината, покриваща дъното на окото, действа като чувствителен фотографски филм. Състои се от специални светлинни елементи - конуси и пръчици.

Как работят очите на нашите „по-малки братя“? Животните, които ловуват през нощта, имат повече пръчици в ретината си. Тези представители на фауната, които предпочитат да спят през нощта, имат само конуси в ретината. Най-бдителни в природата са дневните животни и птици. Това е разбираемо: без остро зрение те просто няма да оцелеят. Но нощните животни също имат своите предимства: дори при минимално осветление те забелязват най-малките, почти незабележими движения.

Като цяло хората виждат по-ясно и по-добре от повечето животни. Факт е, че в човешкото око има така нареченото жълто петно. Намира се в центъра на ретината по оптичната ос на окото и съдържа само колбички. Те получават лъчи светлина, които са най-малко изкривени при преминаване през роговицата и лещата.

"Жълто петно" - специфична особеностчовешки зрителен апарат, всички останали видове са лишени от него. Именно поради липсата на това важно устройство кучетата и котките виждат по-зле от нас.

1. Има много начини да видите - всичко зависи от вашите цели

Всеки вид е развил свои собствени зрителни способности в резултат на еволюцията.толкова, колкото е необходимо за неговото местообитание и начин на живот. Ако разберем това, можем да кажем, че всички живи организми имат „идеално“ зрение по свой начин.

Човек вижда лошо под вода, но очите на рибата са устроени по такъв начин, че без да променя позицията си, тя разграничава обекти, които за нас остават „извън“ нашето зрение. Живеещите на дъното риби като писия и сом имат очи, разположени в горната част на главите им, за да виждат врагове и плячка, които обикновено се появяват отгоре. Между другото, очите на рибата могат да се въртят в различни посоки независимо една от друга. Те виждат по-ясно под водата от другите хищни риби, както и обитатели на дълбините, хранещи се с най-малките същества - планктон и дънни организми.

Зрението на животните е адаптирано към познатата им среда. Бенките например са късогледи – виждат само наблизо. Но друго зрение не е необходимо в пълния мрак на техните подземни дупки. Мухите и другите насекоми трудно различават очертанията на предметите, но за една секунда успяват да фиксират голямо числоотделни "снимки". Около 200 в сравнение с 18 при хората! Следователно едно мимолетно движение, което възприемаме като едва забележимо, за мухата се „разлага“ на много отделни изображения - като кадри на филм. Благодарение на това свойство насекомите незабавно намират пътя си, когато трябва да хванат плячката си в полет или да избягат от врагове (включително хора с вестник в ръка).

Очите на насекомите са едни от най невероятни творенияприрода.Те са добре развити и заемат повечетоповърхността на главата на насекомото. Те се състоят от два вида - прости и сложни. Обикновено има три прости очи и те са разположени на челото под формата на триъгълник. Те различават светлината от тъмнината и когато насекомото лети, те следват линията на хоризонта.

Сложните очи се състоят от много малки очи (фасети), които приличат на изпъкнали шестоъгълници. Всяко око е оборудвано с уникална, проста леща. Сложните очи създават мозаечно изображение - всеки фасет „пасва“ само на фрагмент от обект в зрителното поле.

Интересното е, че при много насекоми отделните фасети в сложните очи са уголемени. И тяхното местоположение зависи от начина на живот на насекомото. Ако се „заинтересува” повече от случващото се над него, най-големите фасети са в горната част на сложното око, а ако е под него, в долната част. Учените многократно са се опитвали да разберат какво точно виждат насекомите. Наистина ли светът около тях се появява пред очите им под формата на магическа мозайка? Все още няма ясен отговор на този въпрос.

Особено много експерименти бяха проведени с пчели. По време на експериментите се оказа, че тези насекоми се нуждаят от зрение за ориентация в пространството, разпознаване на врагове и комуникация с други пчели. Пчелите не виждат (или летят) на тъмно. Но много добре различават някои цветове: жълто, синьо, синкаво-зелено, лилаво и специфичен „пчелен“ цвят. Последното е резултат от "смесване" на ултравиолетово, синьо и жълто. Като цяло пчелите могат лесно да се състезават с хората по зрителна острота.

Е, как се разбират съществата, които имат много лошо зрение или тези, които са напълно лишени от него? Как се ориентират в космоса? Някои хора също "виждат" - само не с очите си. Най-простите безгръбначни и медузи, състоящи се от 99 процента вода, имат светлочувствителни клетки, които перфектно заместват обичайните им зрителни органи.

Визията на фауната, която обитава нашата планета, все още крие много невероятни тайни и те чакат своите изследователи. Но едно е ясно: цялото многообразие на очите в живата природа е резултат от дългата еволюция на всеки вид и е тясно свързано с неговия начин на живот и местообитание.

хора

Ние ясно виждаме обектите отблизо и различаваме най-фините нюанси на цветовете. В центъра на ретината са конусите на "макулата", които са отговорни за зрителната острота и цветовото възприятие. Изглед - 115-200 градуса.

На ретината на окото ни изображението се записва обърнато. Но нашият мозък коригира картината и я трансформира в „правилната“.

Котки

Широк набор котешки очидават изглед от 240 градуса. Ретината на окото е снабдена главно с пръчици, конусите се събират в центъра на ретината (зоната на остро зрение). Нощното виждане е по-добро от дневното. На тъмно котката вижда 10 пъти по-добре от нас. Зениците й се разширяват, а отразяващият слой под ретината изостря зрението. И котката различава цветовете лошо - само няколко нюанса.

кучета

Дълго време се смяташе, че кучето вижда света в черно и бяло. Въпреки това, кучетата все още могат да различават цветовете. Тази информация просто не е много значима за тях.

Зрението на кучетата е с 20-40% по-лошо от това на хората. Обект, който можем да различим на разстояние от 20 метра, „изчезва“ за кучето, ако е на повече от 5 метра. Но нощното виждане е отлично - три до четири пъти по-добро от нашето. куче - нощен ловец: тя вижда далеч в тъмнината. На тъмно кучето пазач може да види движещ се обект на разстояние 800-900 метра. Изглед - 250-270 градуса.

Птици

Птиците държат рекорда по острота на зрението Те различават добре цветовете. Повечето хищни птици имат зрителна острота няколко пъти по-висока от тази на хората. Ястребите и орлите забелязват движеща се плячка от височина два километра. Нито една подробност не убягва от вниманието на ястреб, реещ се на височина от 200 метра. Очите му „увеличават“ централната част на изображението 2,5 пъти. Човешкото око няма такава „лупа“: колкото по-високо сме, толкова по-зле виждаме това, което е отдолу.

змии

Змията няма клепачи. Окото й е покрито с прозрачна мембрана, която се заменя с нова при линеене. Змията фокусира погледа си, като променя формата на лещата.

Повечето змии различават цветовете, но очертанията на изображението са замъглени. Змията реагира главно на движещ се обект и то само ако е наблизо. Веднага щом жертвата се движи, влечугото го открива. Ако замръзнеш, змията няма да те види. Но може да атакува. Рецепторите, разположени близо до очите на змията, улавят топлината, излъчвана от живо същество.

Риба

Окото на рибата има сферична леща, която не променя формата си. За да фокусират погледа си, рибите приближават или отдалечават лещата от ретината с помощта на специални мускули.

В чиста вода рибата вижда средно 10-12 метра, а ясно - на разстояние 1,5 метра. Но зрителният ъгъл е необичайно голям. Рибите фиксират обекти в зона от 150 градуса по вертикала и 170 градуса по хоризонтала. Те различават цветовете и възприемат инфрачервеното лъчение.

Пчели

„Пчели с дневно зрение“: какво да гледате през нощта в кошера?

Окото на пчелата открива ултравиолетовото лъчение. Тя вижда друга пчела в лилав цвят и сякаш през оптика, която е „компресирала“ изображението.

Окото на пчелата се състои от 3 прости и 2 сложни сложни оцела. Сложните разграничават движещи се обекти и очертанията на неподвижни обекти по време на полет. Просто - определете степента на интензивност на светлината. Пчелите нямат нощно виждане”: какво да гледате през нощта в кошера?

2. Влечуги. Главна информация

Повечето влечуги са хищници с добре развита сетивна система, която им помага да намират плячка и да избягват опасност. Те имат отлично зрение, а змиите освен това имат специфична способност да фокусират погледа си чрез промяна на формата на лещата. Нощните влечуги, като геконите, виждат всичко в черно и бяло, но повечето други имат добро цветно зрение.

Влечугите се характеризират като хладнокръвни животни, но това не е съвсем точно. Тяхната телесна температура се определя главно от околната среда, но в много случаи те могат да я регулират и да я поддържат на по-високо ниво, ако е необходимо. Някои видове са в състояние да генерират и задържат топлина в собствените си телесни тъкани. Студената кръв има някои предимства пред топлата кръв. Бозайниците трябва да поддържат телесната си температура на постоянно ниво в много тесни граници. За да направят това, те постоянно се нуждаят от храна. Влечугите, напротив, понасят много добре понижаването на телесната температура; техният живот е много по-дълъг от този на птиците и бозайниците. Поради това те могат да обитават места, които не са подходящи за бозайници, например пустини.

Веднъж нахранени, те могат да усвояват храната, докато са в покой. При някои от най-големите видове може да минат няколко месеца между храненията. Големите бозайници не биха оцелели на тази диета.

Очевидно сред влечугите само гущерите имат добре развито зрение, тъй като много от тях ловуват бързо движеща се плячка. Водните влечуги разчитат до голяма степен на сетива като обоняние и слух, за да проследят плячка, да намерят партньор или да открият приближаването на враг. Тяхното зрение играе спомагателна роля и работи само на близко разстояние, визуалните образи са замъглени и не могат да се фокусират върху неподвижни обекти за дълго време. Повечето змии имат доста лошо зрение, обикновено могат да открият само движещи се обекти, които са наблизо. Реакцията на вцепенение при жабите, когато например змия се приближи към тях, е добър защитен механизъм, тъй като змията няма да осъзнае присъствието на жабата, докато не направи внезапно движение. Ако това се случи, тогава зрителните рефлекси ще позволят на змията бързо да се справи с нея. Само дървесните змии, които се увиват около клоните и хващат птици и насекоми в полет, имат добро бинокулярно зрение.

Сетивата за вкус и мирис са много важни за змиите. Треперещият раздвоен език на змията, който някои хора смятат за „змийско жило“, всъщност събира следи от различни вещества, които бързо изчезват във въздуха и ги пренася до чувствителните вдлъбнатини от вътрешната страна на устата. В небцето има специално устройство (орган на Якобсон), което е свързано с мозъка чрез клон на обонятелния нерв. Постоянното изпъване и прибиране на езика е ефективен метод за вземане на проби от въздуха за важни химически компоненти. При прибиране езикът е близо до Якобсоновия орган и неговите нервни окончания откриват тези вещества. При други влечуги обонянието играе важна роля, а частта от мозъка, която отговаря за тази функция, е много добре развита. Вкусовите органи обикновено са по-слабо развити. Подобно на змиите, органът на Якобсон се използва за откриване на частици във въздуха (при някои видове с помощта на езика), които носят обоняние.

Яйцата на влечугите съдържат всичко необходимо за развиващия се ембрион. Това е доставка на храна под формата на голям жълтък, вода, съдържаща се в протеина, и многослойна защитна обвивка, която не позволява на опасните бактерии да преминават, но позволява на въздуха да диша.

4. Органи за инфрачервено зрение на змии

Инфрачервеното зрение на змиите изисква нелокална обработка на изображения

Някои видове змии имат уникална способност да улавят топлинно излъчване, което им позволява да гледат света около себе си в абсолютна тъмнина, но „виждат“ топлинното излъчване не с очите си, а със специални чувствителни към топлина органи.

Тъй като истинският „топлинен образ“, казват авторите, е много размазан и „пространствената картина“, която възниква в мозъка на животното, е доста ясна, това означава, че има някакъв междинен нервен апарат по пътя от рецепторите до мозъка, който, така да се каже, регулира остротата на изображението. Този апарат не трябва да бъде твърде сложен, в противен случай змията ще „обмисля“ всяко получено изображение много дълго време и ще реагира на стимулите със закъснение. Освен това, според авторите, това устройство почти не използва многоетапни итеративни съпоставяния, а по-скоро е някакъв вид бърз едностъпков преобразувател, който работи според програма, постоянно свързана с нервната система.

Дали тази работа каза някаква нова дума в теорията за обработка на изображения е спорен въпрос. Със сигурност обаче това доведе до неочаквани открития относно неврофизиологията на „инфрачервеното зрение“ при змиите. Наистина, локалният механизъм на „обикновеното“ зрение (всеки зрителен неврон взема информация от собствената си малка област на ретината) изглежда толкова естествен, че е трудно да си представим нещо много различно. Но ако змиите наистина използват описаната процедура за деконволюция, тогава всеки неврон, който допринася за цялостната картина на околния свят в мозъка, получава данни не от точка изобщо, а от цял пръстен от рецептори, преминаващ през цялата мембрана. Човек може само да се чуди как природата успя да изгради такова „нелокално зрение“, което компенсира дефектите на инфрачервената оптика с нетривиални математически трансформации на сигнала.

Инфрачервените детектори, разбира се, са трудни за разграничаване от терморецепторите, обсъдени по-горе. Термичният детектор за дървеници Triatoma може да бъде обсъден в този раздел. Въпреки това, някои терморецептори са толкова специализирани в откриването на отдалечени източници на топлина и определяне на посоката към тях, че си струва да бъдат разгледани отделно. Най-известните от тях са лицевите и устните ями на някои змии. Първите индикации са, че семейството на псевдоподите Boidae (боа констриктори, питони и др.) и подсемейството на усойниците Crotalinae (гърмящите змии, включително истинската гърмяща змия Crotalus и бушмастерът (или сурукуку) Lachesis) имат инфрачервени сензори, получени от анализ на поведението им при търсене на жертви и определяне посоката на нападение. Инфрачервеното откриване се използва и за защита или бягство, което е причинено от появата на излъчващ топлина хищник. Впоследствие електрофизиологичните изследвания на тригеминалния нерв, инервиращ лабиалните ямки на пропоподите и лицевите ямки на ямковите змии (между очите и ноздрите), потвърдиха, че тези вдлъбнатини наистина съдържат инфрачервени рецептори. Инфрачервеното лъчение осигурява подходящ стимул за тези рецептори, въпреки че отговор може да се генерира и чрез измиване на ямката с топла вода.

Чувствителността е достатъчна за откриване на радиационния поток от човешка ръка, движеща се в „зрителното поле” на разстояние 40 - 50 cm, което означава, че праговият стимул е по-малък от 8 x 10-5 W/cm2. Въз основа на това повишаването на температурата, установено от рецепторите, е от порядъка на 0,005 °C (т.е. приблизително с порядък по-добро от човешката способност да открива температурни промени).

5. Змии с топлинно виждане

Малакост може да види това, което се нарича далечна червена светлина. Светлинните вълни в червената част на така наречения видим спектър имат най-голяма дължина на вълната, около 0,73-0,8 микрометра. Въпреки че тази светлина е невидима за човешкото око, някои риби, включително черната малакоста, могат да я видят.

Благодарение на далечната червена светлина някои риби могат да виждат във вода, която на нас би изглеждала черна. Кръвожадната пираня в мътните води на Амазонка, например, възприема водата като тъмночервена, цвят, който е по-прозрачен от черния. Водата изглежда червена поради червени частици растителност, които абсорбират видимата светлина. Само далечните червени светлинни лъчи преминават през мътната вода и могат да се видят от пиранята. Инфрачервените лъчи му позволяват да вижда плячка, дори ако ловува в пълна тъмнина.Подобно на пирана, каракудата в естествените си местообитания често има мътна прясна вода, пренаселена с растителност. И те се адаптират към това, като могат да виждат далечна червена светлина. Всъщност техният зрителен обхват (ниво) надвишава този на пиранята, тъй като те могат да виждат не само в далечна червена светлина, но и в истинска инфрачервена светлина. Така че вашите домашни златни рибки могат да виждат много повече, отколкото си мислите, включително „невидимите“ инфрачервени лъчи, излъчвани от обичайната домакинска електроника като дистанционното управление на телевизора и лъчите на алармената система за сигурност.

5. Змиите удрят плячката на сляпо

Много змии имат чувствителни инфрачервени детектори, които им помагат да се ориентират в пространството. В лабораторни условия очите на змиите бяха покрити с лепяща лента и се оказа, че те могат да убият плъх с мигновен удар на отровни зъби във врата или зад ушите на жертвата. Подобна точност не може да се обясни единствено със способността на змията да вижда топлинното петно. Очевидно целият смисъл е в способността на змиите по някакъв начин да обработват инфрачервеното изображение и да го „почистят“ от смущения.

Заключение

Библиография

1. Анфимова M.I. Змии в природата. - М, 2005. - 355 с.

2. Василиев К.Ю. Зрение на влечуги. - М, 2007. - 190 с.

3. Яцков П.П. Змийска порода. - Санкт Петербург, 2006. - 166 с.

Очи на влечуги посочат техния начин на живот. U различни видовеНаблюдаваме особена структура на органите на зрението. За да предпазят очите си, някои „плачат“, други имат клепачи, а трети „носят очила“.
Зрение на влечуги , подобно на разнообразието от видове, е много различно. Разположението на очите на главата на влечугото до голяма степен определя колко много вижда животното. Когато очите са разположени от двете страни на главата, зрителните полета на очите не се пресичат. Такива животни виждат добре всичко, което се случва от двете им страни, но тяхното пространствено зрение е много ограничено (те не могат да видят един и същ обект с двете очи). Когато очите на влечугото са поставени в предната част на главата, животното може да види един и същ обект и с двете очи. Тази позиция на очите помага на влечугите по-точно да определят местоположението на плячката и разстоянието до нея. IN сухоземни костенуркии много гущери имат очи, разположени от двете страни на главите си, така че могат ясно да виждат всичко, което ги заобикаля. Щракащата костенурка има отлично пространствено зрение, защото очите й са поставени в предната част на главата. Очите на хамелеоните, подобно на оръдия в отбранителни кули, могат да се въртят независимо на 180° хоризонтално и на 90° вертикално – те могат да виждат зад тях.

Как змиите показват своя източник на топлина?.
Най-важният сетивен орган на змията е езикът в комбинация с органа на Якобсон. Влечугите обаче имат и други адаптации, необходими за успешен лов. За да идентифицират плячката, змиите се нуждаят от нещо повече от очите си. Някои змии могат да усетят топлината, излъчвана от тялото на животното.
Ямкоглавите змии, които включват истинските ямкови змии, са получили името си поради факта, че имат сдвоен сетивен орган под формата на лицеви ями, разположени между ноздрите и окото. С помощта на този орган змиите усещат топлокръвните животни по разликата в телесната температура и външна средас точност до 0,2 ° C. Размерът на този орган е само няколко милиметра, но той може да открива инфрачервени лъчи, излъчвани от потенциална плячка, и да предава получената информация чрез нервни окончания към мозъка. Мозъкът възприема тази информация и я анализира, така че змията има ясна представа каква плячка е срещнала по пътя си и къде точно се намира. Различните видове влечуги виждат и възприемат света около тях много различно. Зрителното поле, неговата изразителност и способността да се различават цветовете зависят от това как са разположени очите на животното, от формата на зениците, както и от броя и вида на светлочувствителните клетки. При влечугите зрението е свързано и с начина им на живот.
Цветно зрение
Много от гущерите могат перфектно да различават цветовете, което е важно средство за комуникация за тях. Някои от тях разпознават алени отровни насекоми на черен фон. В ретината на очите на дневните гущери има специални елементи на цветното зрение - луковици. Гигантските костенурки са чувствителни към цветовете и някои реагират особено добре на червена светлина. Дори се смята, че могат да виждат инфрачервена светлина, която човешкото око не може да различи. Крокодилите и змиите са далтонисти.
Американските нощни гущери реагират не само на форма, но и на цвят. Въпреки това, тяхната ретина все още съдържа повече пръчици, отколкото конуси.
Зрение на влечуги
Класът на влечугите или влечугите включва крокодили, алигатори, костенурки, змии, гекони и гущери като hatteria. Влечугото трябва да получи точна информация за размера и цвета на потенциалната си жертва. Освен това влечугото трябва да засича и бързо да реагира при приближаване на други животни и да определя кой е – потенциален партньор, младо животно от същия вид или враг, който може да го нападне. Влечугите, които живеят под земята или във вода, имат доста малки очи. Тези от тях, които живеят на земята, зависят повече от зрителната острота. Очите на тези животни са устроени по същия начин като човешките. Тяхната част е очната ябълка със зрителния нерв. Пред него е роговицата, която позволява преминаването на светлината. Роговицата е ирисът. В центъра му е зеницата, която се свива или разширява, позволявайки на известно количество светлина да премине върху ретината. Под зеницата има леща, през която лъчите попадат на светлочувствителната задна стена на очната ябълка - ретината. Ретината се състои от слоеве чувствителни към светлина и цвят клетки, свързани чрез зрителните нерви с мозъка, където се изпращат всички сигнали и където се създава изображение на обект.
Защита на очите
Някои видове влечуги използват клепачи, за да защитят очите си, точно както бозайниците. Клепачите на влечугите обаче се различават от клепачите на бозайниците по това, че долният клепач е по-голям и по-подвижен от горния.
Погледът на змията изглежда стъклен, защото очите й са покрити с прозрачен филм, образуван от слети горни и долни клепачи. Това защитно покритие е вид "очила". По време на линеене този филм се отделя заедно с кожата. Гущерите също носят „очила“, но само някои. Геконите нямат клепачи. За да почистят очите си, те използват езика си, изваждат го от устата си и облизват черупката на очите. Други влечуги имат "теменно око". Това е светлинно петно върху главата на влечуго; като обикновено око, то може да възприема определени светлинни стимули и да предава сигнали към мозъка. Някои влечуги предпазват очите си от замърсяване с помощта на слъзни жлези. Когато пясък или други отпадъци попаднат в очите на такива влечуги, слъзните жлези секретират голям бройтечност, която почиства очите на животното, карайки влечугото да изглежда "плачещо". Супените костенурки използват този метод.
Структура на зеницата

Зениците на влечугите показват начина им на живот. Някои от тях, например крокодили, питони, гекони, хатерии, змии, водят нощен или здрачен начин на живот и правят слънчеви бани през деня. Те имат вертикални зеници, които се разширяват на тъмно и се свиват на светлина. При геконите се виждат точковидни дупки върху свитите зеници, всяка от които фокусира независимо изображение върху ретината. Заедно те създават необходимата острота и животното вижда ясен образ.

Интересни неща за пингвините можете да прочетете на сайта kvn201.com.ua.

Някои видове змии имат уникална способност да улавят топлинна радиация, което им позволява да „виждат“ света около тях в пълна тъмнина. Вярно е, че те „виждат“ топлинното излъчване не с очите си, а със специални чувствителни към топлина органи (виж фигурата).

Структурата на такъв орган е много проста. До всяко око има дупка с диаметър около милиметър, която води до малка кухина с приблизително същия размер. По стените на кухината има мембрана, съдържаща матрица от терморецепторни клетки с размери приблизително 40 на 40 клетки. За разлика от пръчиците и колбичките на ретината, тези клетки реагират не на „яркостта на светлината“ на топлинните лъчи, а на локална температурамембрани.

Тъй като истинският „топлинен образ“, казват авторите, е много размазан и „пространствената картина“, която възниква в мозъка на животното, е доста ясна, това означава, че има някакъв междинен нервен апарат по пътя от рецепторите до мозъка, който, така да се каже, регулира остротата на изображението. Този апарат не трябва да бъде твърде сложен, в противен случай змията ще „обмисля“ всяко получено изображение много дълго време и ще реагира на стимулите със закъснение. Освен това, според авторите, това устройство почти не използва многоетапни итеративни съпоставяния, а по-скоро е някакъв вид бърз едностъпков преобразувател, който работи според програма, постоянно свързана с нервната система.

Дали тази работа каза някаква нова дума в теорията за обработка на изображения е спорен въпрос. Със сигурност обаче това доведе до неочаквани открития относно неврофизиологията на „инфрачервеното зрение“ при змиите. Наистина, локалният механизъм на „обикновеното“ зрение (всеки зрителен неврон взема информация от собствената си малка област на ретината) изглежда толкова естествен, че е трудно да си представим нещо много различно. Но ако змиите наистина използват описаната процедура за деконволюция, тогава всеки неврон, който допринася за цялостната картина на околния свят в мозъка, получава данни не от точка изобщо, а от цял пръстен от рецептори, преминаващ през цялата мембрана. Човек може само да се чуди как природата успя да изгради такова „нелокално зрение“, което компенсира дефектите на инфрачервената оптика с нетривиални математически трансформации на сигнала.

Покажи коментари (30)

Свиване на коментари (30)

По някаква причина ми се струва, че обратната трансформация на размазано изображение, при условие че има само двуизмерен масив от пиксели, е математически невъзможна. Доколкото разбирам, компютърните алгоритми за изостряне просто създават субективната илюзия за по-рязко изображение, но не могат да разкрият какво е замъглено в изображението.

Не е ли?

Освен това логиката, от която следва, че сложен алгоритъм би принудил змията да мисли, е неразбираема. Доколкото знам, мозъкът е паралелен компютър. Сложният алгоритъм в него не води непременно до увеличаване на разходите за време.

Струва ми се, че процесът на усъвършенстване трябва да бъде различен. Как се определя точността на инфрачервените очи? Вероятно поради някакво действие на змията. Но всяко действие е дълготрайно и позволява корекция в своя процес. Според мен една змия може да "вижда" с очакваната точност и да започне да се движи въз основа на тази информация. Но след това, в процеса на движение, непрекъснато го усъвършенствайте и стигнете до края, сякаш общата точност е по-висока.

Отговор

Отговарям точка по точка.
1. Обратната трансформация е създаването на рязко изображение (както би създал обект с леща като око) въз основа на съществуващото размазано изображение. Освен това и двете снимки са двуизмерни, няма проблеми с това. Ако няма необратими изкривявания по време на размазването (като напълно непрозрачен екран или насищане на сигнала в някой пиксел), тогава размазването може да се разглежда като обратим оператор, работещ в пространството на двуизмерни изображения.
Има технически затруднения с отчитането на шума, така че операторът за деконволюция изглежда малко по-сложен от описаното по-горе, но въпреки това се извежда недвусмислено.
2. Компютърните алгоритми подобряват остротата, като се приеме, че размазването е било Гаусово. Те не знаят в детайли аберациите и т.н., които е имала камерата, която е снимала. Специалните програми обаче са способни на повече. Например, ако при анализиране на изображения на звездното небе
Ако звезда влезе в рамката, тогава с нейна помощ можете да възстановите остротата по-добре, отколкото със стандартните методи.
3. Сложен алгоритъм на обработка - това означава многоетапност. По принцип изображенията могат да се обработват итеративно, пускайки изображението по същата проста верига отново и отново. Асимптотично, тогава може да се сближи към някакво „идеално“ изображение. И така, авторите показват, че такава обработка поне не е необходима.
4. Не знам подробности за експериментите със змии, ще трябва да го прочета.

Отговор
- 1. Не знаех това. Струваше ми се, че размазването (недостатъчната острота) е необратима трансформация. Да кажем, че обективно има някакъв размазан облак в изображението. Как системата разбира, че този облак не трябва да се изостри и че това е истинското му състояние?
  3. Според мен итеративната трансформация може да се осъществи чрез просто създаване на няколко последователно свързани слоя от неврони и след това трансформацията ще се извърши в една стъпка, но ще бъде итеративна. Колко итерации са необходими, толкова много слоеве да направите.
  
  Отговор
  - Ето прост пример за размазване. Даден е набор от стойности (x1,x2,x3,x4).
    Окото вижда не това множество, а множеството (y1,y2,y3,y4), което води до следния начин:
    y1 = x1 + x2
    y2 = x1 + x2 + x3
    y3 = x2 + x3 + x4
    y4 = x3 + x4
    Очевидно, ако знаете закона за размазване предварително, т.е. линеен оператор (матрица) на преход от X към Y, тогава можете да изчислите обратната матрица на прехода (закон за деконволюция) и да възстановите X от дадените Y. Ако, разбира се, матрицата е обратима, т.е. няма необратими изкривявания.
    За няколко слоя - разбира се, тази опция не може да бъде отхвърлена, но изглежда толкова неикономична и толкова лесно разбиваема, че едва ли може да се очаква, че еволюцията ще избере този път.
    
    Отговор
    
    „Очевидно е, че ако знаете предварително закона за размиването, т.е. линейния оператор (матрица) на преход от X към Y, тогава можете да изчислите обратната матрица на прехода (закон за деконволюция) и да възстановите X от дадените Y. Ако, разбира се, матрицата е обратима, т.е. няма необратими изкривявания." Не бъркайте математиката с измерванията. Маскирането на най-ниския заряд с грешки е достатъчно нелинейно, за да развали резултата от обратната операция.
    
    Отговор

"3. По мое мнение една итеративна трансформация може да се осъществи чрез просто създаване на няколко последователно свързани слоя от неврони и след това трансформацията ще се извърши в една стъпка, но да бъде итеративна. Колко итерации са необходими, толкова много слоеве могат да бъдат направени .” Не. Следващ слойзапочва обработка СЛЕД предишната. Конвейерът не позволява ускоряване на обработката на конкретна информация, освен в случаите, когато се използва за поверяване на всяка операция на специализиран изпълнител. Позволява ви да започнете обработката на СЛЕДВАЩИЯ КАДЪР, преди да бъде обработен предишният.

Отговор

"1. Обратната трансформация е рязкото създаване на картина (която би била създадена от обект с леща като око) въз основа на съществуващата замъглена. Освен това и двете картини са двуизмерни, няма проблеми с това. Ако няма необратими изкривявания по време на размазването (като напълно непрозрачен екран или насищане на сигнала в някой пиксел), тогава размазването може да се разглежда като обратим оператор, работещ в пространството на двуизмерни картини. Не. Замъгляването е намаляване на количеството информация, невъзможно е да се създаде отново. Можете да увеличите контраста, но ако това не се свежда до регулиране на гамата, тогава само за сметка на шума. При замъгляване всеки пиксел се осреднява спрямо своите съседи. ОТ ВСИЧКИ СТРАНИ. След това не се знае къде точно е добавено нещо към яркостта му. Или отляво, или отдясно, или отгоре, или отдолу, или по диагонал. Да, посоката на градиента ни казва откъде идва основната добавка. В това има точно толкова информация, колкото и в най-размазаната снимка. Тоест резолюцията е ниска. И малките неща са по-добре маскирани от шум.

Отговор

Струва ми се, че авторите на експеримента просто „създадоха ненужни обекти“. Има ли абсолютна тъмнина в истинското местообитание на змиите? - доколкото знам, не. И ако няма абсолютна тъмнина, тогава дори и най-размазаната „инфрачервена картина“ е повече от достатъчна, цялата й „функция“ е да даде команда за започване на лов „приблизително в такава и такава посока“, а след това най-обикновената визията влиза в действие. Авторите на експеримента се позовават на твърде високата точност на избора на посока - 5 градуса. Но това наистина ли е голяма точност? Според мен при никакви условия - нито в реална среда, нито в лаборатория - ловът няма да бъде успешен с такава "прецизност" (ако змията е ориентирана само по този начин). Ако говорим за невъзможността дори за такава „точност“ поради твърде примитивното устройство за обработка на инфрачервено лъчение, тогава, очевидно, човек може да не се съгласи с германците: змията има две такива „устройства“ и това й дава възможност да „в движение“ „дефинирайте „надясно“, „наляво“ и „направо“ с по-нататъшна постоянна корекция на посоката до момента на „визуален контакт“. Но дори ако змията има само едно такова „устройство“, тогава дори и в този случай тя лесно ще определи посоката - чрез температурната разлика от различни области„мембрана“ (не напразно улавя промени в хилядни от градуса по Целзий, необходима е за нещо!) Очевидно обектът, разположен „директно“, ще бъде „показан“ от картина с повече или по-малко еднаква интензивност, и разположеният „вляво” ще бъде картина с по-голям интензитет на дясната „част”, а разположеният „вдясно” - с картина с по-висок интензитет на лявата част. Това е всичко. И няма нужда от някакви сложни германски нововъведения в змийската природа, която се е развивала в продължение на милиони години :)

Отговор

"Струва ми се, че процесът на прецизност трябва да е различен. Как беше установена точността на инфрачервените очи? Разбира се, чрез някакво действие на змията. Но всяко действие е дълготрайно и позволява корекция в процеса. Според мен , змията може да „вижда инфра“ с тази точност, която се очаква, и да започне да се движи въз основа на тази информация. Но след това, в процеса на движение, непрекъснато я усъвършенствайте и стигнете до края, сякаш общата точност е по-висока.“ Но сместа от балометър с матрица за запис на светлина вече е много инерционна и топлината на мишката откровено я забавя. И хвърлянето на змията е толкова бързо, че зрението на конуса и пръчката не може да се справи. Е, може би не са виновни самите конуси, където настаняването на лещата се забавя и обработката. Но дори цялата система работи по-бързо и все още не може да се справи. Единственото нещо Възможно решениес такива сензори всички решения се вземат предварително, като се използва фактът, че има достатъчно време преди хвърлянето.

Отговор

"Освен това логиката, от която следва, че сложен алгоритъм би накарал змия да мисли, е неразбираема. Доколкото знам, мозъкът е паралелен компютър. Сложен алгоритъм в него не води непременно до увеличаване на разходите за време .” За да паралелизирате сложен алгоритъм, имате нужда от много възли; те са с приличен размер и се забавят поради бавното преминаване на сигналите. Да, това не е причина да изоставим паралелизма, но ако изискванията са много строги, тогава единственият начин да се спази крайният срок при паралелна обработка на големи масиви е да се използват възли, които са толкова прости, че не могат да обменят междинни резултати помежду си . И това изисква втвърдяване на целия алгоритъм, тъй като те вече няма да могат да вземат решения. Освен това ще бъде възможно да се обработва много информация последователно в единствения случай - ако единственият процесор работи бързо. И това също изисква втвърдяване на алгоритъма. Нивото на изпълнение е трудно и т.н.

Отговор

>Германски изследователи са разбрали как може да стане това.

но количката, изглежда, все още е там.
Можете веднага да предложите няколко алгоритма, които могат да решат проблема. Но дали ще имат отношение към реалността?

Отговор

> Искам поне косвено потвърждение, че е точно така, а не иначе.
Разбира се, авторите са внимателни в твърденията си и не казват, че са доказали, че точно така функционира инфравизията при змиите. Те само доказаха, че разрешаването на „инфравизионния парадокс“ не изисква твърде много компютърни ресурси. Те само се надяват, че органът на змиите работи по подобен начин. Дали това е вярно или не трябва да докажат физиолозите.

Отговор

> Има т.нар обвързващ проблем, който е как човек и животно разбират, че усещанията в различни модалности (зрение, слух, топлина и т.н.) се отнасят до един и същ източник.
Според мен в мозъка има холистичен модел на реалния свят, а не отделни модални фрагменти. Например в мозъка на бухал има обект „мишка“, който има, така да се каже, съответните полета, които съхраняват информация за това как изглежда мишката, как звучи, как мирише и т.н. По време на възприятието стимулите се преобразуват в условия на този модел, т.е. създава се обект „мишка“, полетата му се изпълват със скърцане и външен вид.
Тоест въпросът се поставя не как бухалът разбира, че и скърцането, и миризмата са от един източник, а как бухалът ПРАВИЛНО разбира отделните сигнали?
Метод на разпознаване. Дори сигнали от една и съща модалност не са толкова лесни за присвояване на един и същ обект. Например, опашката на мишка и ушите на мишка лесно могат да бъдат отделни обекти. Но бухалът не ги вижда отделно, а като части от една цяла мишка. Работата е там, че тя има прототип на мишка в главата си, с която съпоставя частите. Ако частите „пасват“ на прототипа, тогава те съставляват цялото; ако не пасват, значи не пасват.
Това е лесно да се разбере със собствения ви пример. Помислете за думата "ПРИЗНАВАНЕ". Нека го разгледаме внимателно. Всъщност това е просто колекция от писма. Дори само колекция от пиксели. Но ние не можем да го видим. Думата ни е позната и затова комбинацията от букви неизбежно предизвиква в мозъка ни солиден образ, от който просто е невъзможно да се отървем.
Така е и совата. Тя вижда опашката, вижда ушите, приблизително в определена посока. Вижда характерни движения. Чува шумолене и скърцане приблизително от същата посока. Усеща се специална миризма от тази страна. И тази позната комбинация от стимули, също като позната комбинация от букви за нас, предизвиква образа на мишка в нейния мозък. Образът е интегрален, разположен в интегралния образ на околното пространство. Изображението съществува независимо и, както отбелязва совата, може да бъде значително усъвършенствано.
Мисля, че същото се случва и със змия. И как в такава ситуация е възможно да се изчисли точността само на визуален или инфрасензорен анализатор, не ми е ясно.

Отговор
- Струва ми се, че разпознаването на изображение е различен процес. Не става въпрос за реакцията на змията към изображението на мишка, а за трансформацията на петна в инфраокото в образа на мишка. Теоретично може да си представим ситуация, в която змия изобщо не вижда мишката в инфрачервения лъч, но веднага се втурва в определена посока, ако нейното инфраоко вижда пръстени с определена форма. Но това изглежда малко вероятно. Все пак с ОБИКНОВЕНИТЕ очи земята вижда точно профила на мишката!
  
  Отговор
  - Струва ми се, че може да се случи следното. На инфраретината се появява лошо изображение. Трансформира се в неясен образ на мишка, достатъчен за змията да разпознае мишката. Но в това изображение няма нищо "чудотворно", то е адекватно на възможностите на инфраокото. Змията започва приблизителен удар. По време на хвърлянето главата й се движи, инфраокото й се движи спрямо целта и като цяло се приближава до нея. Образът в главата непрекъснато се допълва и се изяснява пространственото му положение. И движението непрекъснато се коригира. В резултат на това последното хвърляне изглежда така, сякаш хвърлянето се основава на невероятно точна информация за позицията на целта.
    Това ми напомня да се наблюдавам, когато понякога мога да хвана паднала чаша точно като нинджа :) И тайната е, че мога да хвана само чашата, която сам съм изпуснал. Тоест знам със сигурност, че стъклото ще трябва да се хване и започвам движението предварително, като го коригирам в процеса.
    Четох също, че подобни заключения са направени от наблюдения на човек в нулева гравитация. Когато човек натисне бутон при нулева гравитация, той трябва да пропусне нагоре, тъй като силите, обичайни за ръка за теглене, са неправилни за безтегловност. Но човек не пропуска (ако е внимателен), именно защото възможността за корекция „в движение“ е постоянно вградена в нашите движения.
    
    Отговор

„Съществува така нареченият проблем на свързване, който е как човек и животно разбират, че усещанията в различни модалности (зрение, слух, топлина и т.н.) се отнасят до един и същ източник.
Има много хипотези http://www.dartmouth.edu/~adinar/publications/binding.pdf
но количката, изглежда, все още е там.
Можете веднага да предложите няколко алгоритма, които могат да решат проблема. Но ще бъдат ли свързани с реалността?" Но това е подобно. Не реагирайте на студени листа, независимо как се движат или изглеждат, но ако някъде там има топла мишка, атакувайте нещо, което изглежда като мишка в оптиката и това попада в зоната.Или е необходима някаква много дива обработка.Не в смисъл на дълъг последователен алгоритъм, а в смисъл на способността да рисувате шарки върху ноктите с портиерска метла.Някои азиатци дори знаят как да втвърдят това толкова много, че успяват да направят милиарди транзистори.И този сензор също.

Отговор

>в мозъка има холистичен модел на реалния свят, а не отделни фрагменти-модалности.
Ето още една хипотеза.
Е, какво ще кажете без модел? Няма как без модел.Разбира се, възможно е и просто разпознаване в позната ситуация. Но, например, при първото влизане в работилница, където работят хиляди машини, човек може да различи звука на една конкретна машина.
Проблемът може да е, че различните хора използват различни алгоритми. И дори един човек може да използва различни алгоритми в различни ситуации. Със змиите, между другото, това също е възможно. Вярно е, че тази бунтовна мисъл може да стане надгробен камък за статистическите методи на изследване. Това, което психологията не може да търпи.

Според мен такива спекулативни статии имат право на съществуване, но е необходимо поне да се доведе до планирането на експеримент за проверка на хипотезата. Например, въз основа на модела, изчислете възможните траектории на змията. Нека физиолозите ги сравнят с реалните. Ако разбират за какво говорим.
В противен случай има проблем със завързването. Когато прочета поредната неподкрепена хипотеза, това само ме кара да се усмихвам.

Отговор

> Ето още една хипотеза.
Странно, не мислех, че тази хипотеза е нова.
Във всеки случай тя има потвърждение. Например хората с ампутирани крайници често твърдят, че продължават да ги усещат. Например добрите шофьори твърдят, че „усещат“ ръбовете на колата си, разположението на колелата и т.н.
Това предполага, че няма разлика между двата случая. В първия случай има вроден модел на вашето тяло и усещанията само го изпълват със съдържание. Когато крайник бъде отстранен, моделът на крайника все още съществува известно време и предизвиква усещане. Във втория случай има закупен модел автомобил. Тялото не получава директни сигнали от колата, а индиректни сигнали. Но резултатът е един и същ: моделът съществува, изпълнен е със съдържание и се усеща.
Ето, между другото, един добър пример. Нека помолим шофьора да прегази камъче. Той ще ви удари много точно и дори ще ви каже дали ви е ударил или не. Това означава, че той усеща колелото чрез вибрации. Следва ли от това, че има някакъв вид алгоритъм на „виртуална вибрираща леща“, който възстановява изображението на колелото въз основа на вибрации?

Отговор

Доста любопитно е, че ако има само един източник на светлина, и то доста силен, тогава посоката към него е лесно да се определи дори със затворени очи - трябва да завъртите главата си, докато светлината започне да свети еднакво в двете очи и тогава светлината е отпред. Няма нужда да измисляте някакви супер-дупер невронни мрежи при възстановяването на изображения - всичко е просто ужасно просто и можете да го проверите сами.

Отговор

Напиши коментар

$моб_инфо$