Еще одним удивительным приспособлением, помогающим ориентироваться в окружающем пространстве, обладают насекомые: они способны определять плоскость поляризации света. Световые волны всегда перпендикулярны световому лучу. Разница между неполяризованным и поляризованным светом заключается в том, что в первом случае световые волны направлены в разные стороны от оси луча, а во втором — все без исключения лежат в одной плоскости. Уменье обнаружить плоскость поляризации солнечный лучей позволяет определять, откуда они идут, и понять, где в данный момент находится солнце. Насекомым достаточно клочка голубого неба, чтобы разобраться в направлении световых лучей и установить положение нашего дневного светила. Само солнце может быть при этом скрыто облаками, заслонено листвой. Жителям первого этажа густых лесов, куда прямые солнечные лучи заглядывают нечасто, поляризованный свет позволяет ориентироваться, находить дорогу в самых непроходимых дебрях.
В число главных функций зрительного анализатора входит задача снабжать мозг достаточной информацией, которая помогала бы установить, что за объект рассматривает глаз и где он находится. Способность правильно ответить на первый вопрос зависит главным образом от степени развития мозга. Ответить на второй вопрос помогает конструкция глаза. Благодаря строгой прямолинейности распространения световых лучей установить точное направление на рассматриваемый объект не представляет особых трудностей. Значительно сложнее определить, на каком он находится расстоянии.
Млекопитающие, когда приглядываются к какому-нибудь предмету, сближают зрачки, сводя на нем зрительные оси своих глаз. Оценка конвергенции, то есть степени сведения глаз, позволяет определить расстояние до рассматриваемого объекта. Сложные глаза насекомых неподвижны, но и здесь используется сходный механизм, так как изображение рассматриваемого объекта, если он находится точно спереди, попадает на определенные, симметрично расположенные глазки. Таким образом, показателем расстояния является не степень сведения глаз, а местоположение «увидевших» объект глазков на топографическом плане сложного глаза.
Здесь нет возможности подробно остановиться на самом процессе восприятия. Напомню лишь, что свет должен поглотиться светочувствительным пигментом. Только в этом случае зрительный рецептор возбудится. Камерный глаз позвоночных содержит два типа светочувствительных клеток: палочки, одинаково реагирующие на свет с разной длиной волны, и колбочки, снабженные тремя типами пигментов, каждый из которых поглощает световые лучи лишь определенной длины волны. Палочки создают черно-белое изображение окружающего мира, а информация, поставляемая колбочками, обеспечивает цветное зрение.
В зависимости от образа жизни животных глаза позвоночных имеют индивидуальный набор рецепторных клеток. Чувствительность палочек очень высока, к тому же их в глазу обычно гораздо больше, чем ганглиозных (нервных) клеток, которым они адресуют полученную информацию. Поэтому каждый нейрон соединен со множеством палочек, что в еще большей степени усиливает чувствительность глаза. Если в условиях слабого освещения одна-единственная светочувствительная клетка не в состоянии возбудить ганглиозную клетку, дружные усилия группы палочек с этим легко справляются. Однако при такой системе соединения рецепторных элементов с нервными разрешающая способность глаза, или, попросту говоря, острота зрения, не может быть велика и не позволяет рассмотреть слишком мелкие детали изучаемого объекта. Палочки предназначены для сумеречного зрения, когда необходимо увидеть хотя бы самое главное.
Чувствительность колбочек значительно ниже. Однако благодаря тому, что каждая ганглиозная клетка получает информацию от одной или небольшого числа рецепторных клеток, то есть собирает информацию с меньшей площади сетчатки глаза, они обеспечивают высокую остроту зрения. Колбочки предназначены для дневного зрения и в сумерках работать не в состоянии, для этого их чувствительность недостаточна. Глаза человека примерно в равной степени приспособлены к полумраку и для работы на ярком свету, а поэтому снабжены светочувствительными элементами обоих типов, правда, колбочек у нас в 20 раз меньше, чем палочек. У настоящих ночных животных колбочек нет вообще, зато в глазу дневных обитателей леса, особенно у жителей верхних этажей, мало палочек, а многие птицы, ящерицы и змеи вообще обходятся одними колбочками.
Темная ночь создает для зрительных рецепторов самые тяжелые условия. Недаром глаза у ночных животных имеют целый ряд усовершенствований, значительно усиливающих светочувствительность. Самое главное приспособление, облегчающее сумеречное зрение, — светоотражающий экран, подостланный под рецепторные клетки. Он предназначен для того, чтобы свет, попавший в глаз, использовать полностью.
Обычно не все лучи поглощаются светочувствительным пигментом. Часть света просачивается в пространстве между рецепторными клетками. Отразившись от экрана, она возвращается назад к рецепторам. Благодаря этому «зеркалу» глаза ночных животных в темноте светятся красным, как у крокодилов, или зеленым, как у кошек, светом. Возникает полная иллюзия, что внутри горят огоньки. Безусловно, глаза не генерируют световые волны. Мы видим свет луны, звезд, карманного фонарика, отраженный весьма совершенным экраном.
Глаз должен быть большим, тогда на его внутренних стенках сможет разместиться необходимое количество световоспринимающих рецепторов. Кому приходилось разделывать дичь или рыбу, вероятно, обращал внимание на то, какие крупные глаза у курицы или карпа. У птицы они скрыты внутри черепа, а в разрез век видна лишь малая часть глазного яблока. Если курицу ощипать, станет ясно, что голова состоит главным образом из глаз и клюва. По остроте зрения птичьи глаза не знают себе равных. У одних они выполняют роль бинокля, а синичкам, славкам, пищухам служат в качестве микроскопа, позволяя разыскивать крохотные яички насекомых, надежно спрятанные где-нибудь в трещинках коры.
Зрительное восприятие зависит от количества проникающего в глаз света. Дверью для световых лучей служит зрачок. У ночных животных он большой и круглый. Дневным существам такой большой не нужен: излишки света нарушат тонкость анализа. Однако иметь крохотный зрачок невыгодно. Он помешает видеть, чуть только начнет смеркаться. В сумерки двери для света должны распахиваться во всю ширь, а на свету лишь чуть-чуть приоткрываться. Однако большое круглое отверстие трудно стянуть до маленькой дырочки.
У типично дневных животных зрачок имеет щелевидную форму. Жителям верхних ярусов леса, постепенно перемещающимся с этажа на этаж, важно не то, что у них по сторонам, а то, что расположено выше и ниже. Поэтому зрачки у верхолазов, как и у кошек, вертикальные или, как у древесных лягушек, — треугольные, с вершиной, направленной вверх. Интересно, что у некоторых дневных животных вертикальная щель зрачка на ярком свету может в центре затягиваться полностью, оставляя вверху и внизу по крохотной дырочке.
Совсем не безразлично, где находятся у животного глаза. У лягушек располагаются в верхней части головы и выступают над черепом. Благодаря этому глаза имеют широкий обзор. Сидящая квакша хорошо просматривает пространство, находящееся спереди, с боков, сверху и сзади, причем значительная его часть видна ей одновременно двумя глазами. Лишь полоска земли вокруг самой лягушки выпадает из поля зрения.
У птиц глаза расположены по бокам головы. Поэтому они замечают все, что делается вокруг, но любой предмет видят только одним глазом. Лишь узкую часть пространства впереди головы видят одновременно двумя глазами, но плохо, так как его изображение попадает на боковую часть глазной сетчатки, где светочувствительные рецепторы расположены не особенно густо. Кто наблюдал за поведением птиц в неволе, вероятно, заметил, что, если попугаю хочется рассмотреть что-то получше, он делает это одним глазом, смешно поворачивая голову набок.