Глаза у змей называется. Зрение змей
Органы чувств у змей
Чтобы успешно обнаруживать, настигать и убивать животных, в распоряжении змей имеется богатый арсенал различных приспособлений, позволяющих охотиться в зависимости от складывающихся обстоятельств.
На одном из первых мест по значению у змей стоит обоняние. Змеи обладают удивительно тонким нюхом, способным улавливать запах самых незначительных следов тех или иных веществ. В обонянии змеи участвует раздвоенный подвижный язык. Мелькающий язык змеи - такой же привычный штрих к портрету, как и отсутствие конечностей. Через трепещущие прикосновения языка змея «трогает» - осязает. Если животное нервничает либо находится в непривычной обстановке, то частота мелькания языка увеличивается. Быстрыми движениями «наружу - в рот» она как бы берет пробу воздуха, получая развернутую химическую информацию об окружающей среде. Раздвоенный кончик языка, изгибаясь, прижимается к двум маленьким ямкам на нёбе - органу Якобсона, состоящему из химически чувствительных клеток, или хеморецепторов. Вибрируя языком, змея захватывает микроскопические частички пахучих веществ и подносит их для анализа к этому своеобразному органу вкуса и обоняния.
У змей отсутствуют слуховые отверстия и барабанные перепонки, отчего они глухие в обычном смысле. Змеи не воспринимают звуков, которые передаются по воздуху, зато они тонко улавливают колебания, идущие через почву. Эти колебания они воспринимают брюшной поверхностью. Так что змея абсолютно безразлична к крикам, но топотом ее можно испугать.
Зрение у змей также довольно слабое и не имеет для них большого значения. Существует мнение о том, что змеи обладают каким-то особым гипнотическим змеиным взглядом и могут гипнотизировать свою жертву. На самом деле ничего подобного нет, просто в отличие от многих других животных змеи не имеют век, а их глаза прикрыты прозрачной кожицей, поэтому змея не моргает, и ее взгляд кажется пристальным. А расположенные над глазами щитки придают взгляду змеи мрачное, злое выражение.
Три группы змей - удавы, питоны и ямкоголовые гадюки - имеют
уникальный дополнительный орган чувств, которого нет больше ни у одного
животного.
Это орган термолокации, представленный в виде термолокационных ямок на морде
змеи. Каждая ямка глубокая и затянута чувствительной мембраной, которая
и воспринимает температурные колебания. С его помощью змеи могут засечь
местонахождение теплокровного животного, т.е. свою основную добычу, даже
в полной темноте. Более того, сравнивая сигналы, полученные от ямок с противоположных
сторон головы, т.е. используя стереоскопический эффект, они могут точно
определить расстояние до своей жертвы и затем нанести удар. Удавы и питоны
имеют целую серию таких ямок, расположенных в губных щитках, окаймляющих
верхнюю и нижнюю челюсти. Ямкоголовые гадюки имеют только по одной ямке
на каждой стороне головы.
Органы, позволяющие змеям «видеть» тепловое излучение, дают крайне расплывчатое изображение. Тем не менее у змеи в мозгу формируется четкая тепловая картина окружающего мира. Немецкие исследователи выяснили, как такое может быть.
Некоторые виды змей обладают уникальной способностью улавливать тепловое излучение, позволяющей им «разглядывать» окружающий мир в абсолютной темноте. Правда, они «видят» тепловое излучение не глазами, а специальными чувствительными к теплу органами (см. рисунок).
Строение такого органа очень просто. Рядом с каждым глазом располагается отверстие диаметром около миллиметра, которое ведет в небольшую полость примерно такого же размера. На стенках полости расположена мембрана, содержащая матрицу из клеток-терморецепторов размером примерно 40 на 40 клеток. В отличие от палочек и колбочек сетчатки глаза, эти клетки реагируют не на «яркость света» тепловых лучей, а на локальную температуру мембраны.
Этот орган работает как камера-обскура, прототип фотоаппаратов. Мелкое теплокровное животное на холодном фоне испускает во все стороны «тепловые лучи» — далекое инфракрасное излучение с длиной волны примерно 10 микрон. Проходя через дырочку, эти лучи локально нагревают мембрану и создают «тепловое изображение». Благодаря высочайшей чувствительности клеток-рецепторов (детектируется разница температур в тысячные доли градуса Цельсия!) и неплохому угловому разрешению, змея может заметить мышь в абсолютной темноте с довольно большого расстояния.
С точки зрения физики как раз хорошее угловое разрешение и представляет собой загадку. Природа оптимизировала этот орган так, чтобы лучше «видеть» даже слабые источники тепла, то есть попросту увеличила размер входного отверстия — апертуры. Но чем больше апертура, тем более размытое получается изображение (речь идет, подчеркнем, про самое обычное отверстие, безо всяких линз). В ситуации со змеями, где апертура и глубина камеры примерно равны, изображение оказывается настолько размытым, что из него ничего, кроме «где-то поблизости есть теплокровное животное», извлечь нельзя. Тем не менее опыты со змеями показывают, что они могут определять направление на точечный источник тепла с точностью около 5 градусов! Как же змеям удается достичь столь высокого пространственного разрешения при таком ужасном качестве «инфракрасной оптики»?
Раз реальное «тепловое изображение», говорят авторы, сильно размыто, а «пространственная картина», возникающая у животного в мозгу, довольно четкая, значит существует некий промежуточный нейроаппарат на пути от рецепторов к мозгу, который как бы настраивает резкость изображения. Этот аппарат не должен быть слишком сложным, иначе змея очень долго «обдумывала» бы каждое полученное изображение и реагировала бы на стимулы с запаздыванием. Более того, по мнению авторов этот аппарат вряд ли использует многоступенчатые итеративные отображения, а является, скорее, каким-то быстрым одношаговым преобразователем, работающим по навсегда зашитой в нервную систему программе.
В своей работе исследователи доказали, что такая процедура возможна и вполне реальна. Они провели математическое моделирование того, как возникает «тепловое изображение», и разработали оптимальный алгоритм многократного улучшения его четкости, окрестив его «виртуальной линзой».
Несмотря на громкое название, использованный ими подход, конечно, не является чем-то принципиально новым, а всего лишь разновидность деконволюции — восстановления изображения, испорченного неидеальностью детектора. Это процедура, обратная смазыванию картинки, и она широко применяется при компьютерной обработке изображений.
В проведенном анализе, правда, был важный нюанс: закон деконволюции не требовалось угадывать, его можно было вычислить исходя из геометрии чувствительной полости. Иными словами, было заранее известно, какое конкретно изображение даст точечный источник света в любом направлении. Благодаря этому совершенно размытое изображение можно было восстановить с очень хорошей точностью (обычные графические редакторы со стандартным законом деконволюции с этой задачей бы и близко не справились). Авторы предложили также конкретную нейрофизиологическую реализацию этого преобразования.
Сказала ли эта работа какое-то новое слово в теории обработки изображений — вопрос спорный. Однако она, несомненно, привела к неожиданным выводам касательно нейрофизиологии «инфракрасного зрения» у змей. Действительно, локальный механизм «обычного» зрения (каждый зрительный нейрон снимает информацию со своей маленькой области на сетчатке) кажется столь естественным, что трудно представить что-то сильно иное. А ведь если змеи действительно используют описанную процедуру деконволюции, то каждый нейрон, дающий свой вклад в цельную картину окружающего мира в мозгу, получает данные вовсе не из точки, а из целого кольца рецепторов, проходящего по всей мембране. Можно только удивляться, как природа умудрилась сконструировать такое «нелокальное зрение», компенсирующее дефекты инфракрасной оптики нетривиальными математическими преобразованиями сигнала.
Показать комментарии (30)
Свернуть комментарии (30)
Отвечаю по пунктам.
1. Обратное преобразование -- это резкой получение картинки (какую создавал бы объект с линзой типа глаза), исходя из имеющейся размытой. При этом обе картинки -- двумерные, проблем с этим никаких нет. Если нет никаких необратимых искажений при размытии (типа совершенно непрозрачный заслон или насыщение сигнала в каком-то пикселе), то размытие можно представить себе как обратимый оператор, действующий в пространстве двумерных картинок.
Там есть технические трудности с учетом шумов, так что оператор деконволюции выглядит чуть сложнее, чем описано выше, но тем не менее выводится однозначно.
2. Компьютерные алгоритмы улучшают резкость, предполагая что размытие было по гауссиане. Они ведь не знают детально тех аберраций и т.п., котрые были у снимавшей камеры. Специальные программы, правда, способны на большее. Например если при анализе снимков звездного неба
в кадр попадает звезда, то с ее помощью можно восстановить резкость лучше, чем стандатрными методами.3. Сложный алгоритм обработки -- это имелось в виду многоэтапный. В принципе, обрабатывать изображения можно итеративно, пуская по одной и той же простой цепочке изображение снова и снова. Асимптотически оно тогда может стретиться к какому-то "идеальному" изображению. Так вот, авторы показывают, что такая обработка, по меньшей мере, не является необходимой.
4. Деталей экспериментов со змеями я не знаю, надо будет почитать.
Ответить
1. Я этого не знал. Мне казалось, что размытие (недостаточная резкозть) -- это необратимое преобразование. Допустим, на изображении объективно присутствует некое размытое облако. Как система узнает, что это облако не надо делать резким и что это его истинное состояние?
3. На мой взгляд, итеративное преобразование можно реализовать сделав просто несколько последовательно подключённых слоёв нейронов и тогда преобразование будет проходить за один шаг, но быть итеративным. Сколько нужно итераций, столько и сделать слоёв.
Ответить
Вот простой пример размытия. Дан набор значений (x1,x2,x3,x4).
Глаз видит не этот набор, а набор (y1,y2,y3,y4), получающийся таким образом:
y1 = x1 + x2
y2 = x1 + x2 + x3
y3 = x2 + x3 + x4
y4 = x3 + x4Очевидно, если вы заранее знаете закон размытия, т.е. линейный оператор (матрицу) перехода от иксов к игрекам, то вы можете сосчитать обратную матрицу перехода (закон деконволюции) и по заданным игрекам восстановить иксы. Если, конечно, матрица обратима, т.е. нет необратимых искажений.
Про несколько слоев -- конечно, отмести такой вариант нельзя, но это кажется так неэкономно и так легко нарушимо, что вряд ли стоит ожидать, что эволюция выберет этот путь.
Ответить
"Очевидно, если вы заранее знаете закон размытия, т.е. линейный оператор (матрицу) перехода от иксов к игрекам, то вы можете сосчитать обратную матрицу перехода (закон деконволюции) и по заданным игрекам восстановить иксы. Если, конечно, матрица обратима, т.е. нет необратимых искажений." Не путайте математику с измерениями. Маскировка младшего заряда погрешностями достаточно не линейна, чтоб испортить результат обратной операции.
Ответить
Почему-то мне кажется, что обратное преобразование размытой картинки, при условии, что есть лишь двумерный массив пикселей, математически невозможно. Насколько я понимаю, компьютерные алгоритмы повышения резкости просто создают субъективную иллюзию более резкого изображения, но они не могут раскрыть того, что замыто на изображении.
Разве не так?
Кроме того, непонятна логика, из которой следует, что сложный алгоритм заставлял бы змею задумываться. Насколько мне известно, мозг -- это параллельный компьютер. Сложный алгоритм в нём не обязательно приводит к увеличеню временнЫх затрат.
Мне кажется, что процесс точнения должен быть иным. Как была установлена точность работы инфракрасных глаз? Наверняка, по какому-либо действию змеи. Но любое действие продолжительно и допускает коррекцию в своём процессе. На мой взгляд, змея может "инфравидеть" с той точностью, которая и ожидается и начинать движение, исходя из этой информации. Но потом, в процессе движения, постоянно её уточнять и приходить к финалу так, словно общая точность была выше.
Ответить
"3. На мой взгляд, итеративное преобразование можно реализовать сделав просто несколько последовательно подключённых слоёв нейронов и тогда преобразование будет проходить за один шаг, но быть итеративным. Сколько нужно итераций, столько и сделать слоёв." Нет. Следующий слой начинает обработку ПОСЛЕ предыдущего. Конвейер не позволяет ускорить обработку конкретной порции информации, кроме случаев, когда применяется ради того, чтоб каждую операцию поручить специализированному исполнителю. Он позволяет начинать обработку СЛЕДУЮЩЕГО КАДРА до того, как обработан предыдущий.
Ответить
"1. Обратное преобразование -- это резкой получение картинки (какую создавал бы объект с линзой типа глаза), исходя из имеющейся размытой. При этом обе картинки -- двумерные, проблем с этим никаких нет. Если нет никаких необратимых искажений при размытии (типа совершенно непрозрачный заслон или насыщение сигнала в каком-то пикселе), то размытие можно представить себе как обратимый оператор, действующий в пространстве двумерных картинок." Нет. Размытие - это уменьшение количества информации, создать её заново невозможно. Можно увеличить контраст, но если это не сводится к настройке гаммы, то только ценой шума. При размытии любой пиксел усредняется по соседним. СО ВСЕХ СТОРОН. После этого не известно, откуда именно в его яркость что то добавилось. То ли слева, то ли справа, то ли сверху, то ли снизу, то ли по диагонали. Да, направление градиента говорит о том, откуда шла основная добавка. Ни инфы в этом ровно столько же, как в самой размытой картинке. То есть разрешение низкое. А мелочи только ещё лучше маскируются шумом.
Ответить
Мне кажется, что авторы эксперимента просто "наплодили лишние сущности". Разве в реальной среде обитания змей бывает абсолютная темнота? - насколько мне известно, нет. А если абсолютной темноты нет, то даже самой размытой "инфракрасной картинки" более чем достаточно, вся ее "функция" - дать команду начать охоту "приблизительно в таком-то направлении", а дальше в дело вступает самое обычное зрение. Авторы эксперимента ссылаются на слишком большую точность выбора направления - 5 градусов. Но разве это действительно большая точность? По-моему, ни в каких условиях - ни в реальной среде, ни в лабораторных - с такой "точностью" охота не увенчается успехом (если змея будет ориентироваться только так). Если же говорить о невозможности даже такой "точности" из-за слишком примитивного устройства обработки инфракрасного излучения, то и тут, по-видимому, можно не согласиться с немцами: у змеи два таких "устройства", а это дает ей возможность "с ходу" определить "право", "лево" и "прямо" с дальнейшей постоянной коррекцией направления вплоть до момента "визуального контакта". Но даже если у змеи только одно такое "устройство", то и в этом случае она с легкостью будет определять направление - по разности температуры на разных участках "мембраны" (не даром ведь она улавливает изменения в тысячные доли градуса по Цельсию, для чего-то это нужно!) Очевидно, находящийся "прямо" объект будет "отображаться" картинкой более или менее равной интенсивности, находящийся "слева" - картинкой с большей интенсивностью правой "части", находящийся "справа" - картинкой с большей интенсивностью левой части. Только и всего. И не нужно никаких сложных немецких нововведений в выработавшуюся за миллионы лет змеиную природу:)
Ответить
"Мне кажется, что процесс точнения должен быть иным. Как была установлена точность работы инфракрасных глаз? Наверняка, по какому-либо действию змеи. Но любое действие продолжительно и допускает коррекцию в своём процессе. На мой взгляд, змея может "инфравидеть" с той точностью, которая и ожидается и начинать движение, исходя из этой информации. Но потом, в процессе движения, постоянно её уточнять и приходить к финалу так, словно общая точность была выше." Вот только помесь балометра со светорегистрирующей матрицей и так то очень инерционна, а от тепла мыши откровенно тормозит. А бросок змеи на столько стремителен, что и зрение на колбочках с палочками не успевает. Ну может и не по вине непосредственно колбочек, там и аккомодация хрусталика тормозит, и обработка. Но даже вся система работает быстрей и всё равно не успевает. Единственное возможное решение при таких датчиках - все решения принять заранее, используя тот факт, что до броска времени достаточно.
Ответить
"Кроме того, непонятна логика, из которой следует, что сложный алгоритм заставлял бы змею задумываться. Насколько мне известно, мозг -- это параллельный компьютер. Сложный алгоритм в нём не обязательно приводит к увеличеню временнЫх затрат." Для распараллелизации сложного алгоритма нужно много узлов, они имеют приличные размеры и тормозят уже из-за медленного прохождения сигналов. Да, это не повод отказываться от параллелизма, но если требования совсем уж жёсткие, то единственный способ уложиться по времени при параллельной обработке больших массивов - юзать на столько простые узлы, что обмениваться промежуточными результатами между собой они не могут. А это требует захардить весь алгоритм, так как принимать решения они уже не смогут. И последовательно тоже получится обработать много информации в единственном случае - если единственный процессор работает быстро. А это тоже требует хардить алгоритм. Уровень реализации хардовый так и так.
Ответить
>Немецкие исследователи выяснили, как такое может быть.
но воз, кажется, и ныне там.
Можно сходу предложить пару алгоритмов, которые, возможно, будут решать вопрос. Но будут ли они иметь отношение к реальности?
Ответить
> Хотелось бы хотя бы косвенных подтверждений, что оно именно так, а не иначе.
Конечно, авторы осторожны в высказываниях и не говорят, что они доказали, что именно так и функционирует инфразрение у змей. Они лишь доказали, что для разрешения "парадокса инфразрения" не требуется слишком больших вычислительных ресурсов. Они лишь надеются, что похожим образом работает орган змей. Так это или нет на самом деле, должны доказать физиологи.
Ответить
> Есть т.н. байндинг проблема, которая заключается в том каким образом человек и животное понимают, что ощущения в различных модальностях (зрение, слух, тепло и пр.) относятся к одному и тому же источнику.
На мой взгляд, в мозгу существует целостная модель реального мира, а не отдельные осколки-модальности. Например, в мозгу совы существует объект "мышь", в котором есть как бы соответствующие поля, в которых хранится информация о том, как мышь выглядит, как она слышна, как пахнет и так далее. Во время восприятия происходит конвертация стимулов в термины этой модели, то есть, создаётся объект "мышь", его поля заполняются писком и обликом.
То есть, вопрос ставится не так, как сова понимает, что и писк и запах относятся к одному источнику, а как сова ПРАВИЛЬНО понимает отдельные сигналы?
Методом узнавания. Даже сигналы одной и той же модальности не так-то легко отнести к одному объекту. Например, мышиный хвост и мышиные уши вполне могли бы быть отдельными предметами. Но сова видит их не отдельно, а как части целой мыши. Всё дело в том, что у неё в голове есть прообраз мыши, с которым она сопоставляет части. Если части "ложатся" на прообраз, то они составляют целое, если не ложатся, то не составляют.
Это легко понять на собственном примере. Рассмотрим слово "УЗНАВАНИЕ". Посмотрим на него внимательно. Фактически, это просто совокупность букв. Даже просто совокупность пикселей. Но мы не можем этого увидеть. Слово нам знакомо и потому сочетание букв неизбежно вызывает у нас в мозгу цельный образ, от которого прямо-таки невозможно отделаться.
Так же и сова. Она видит хвостик, видит ушки, примерно в некотором направлении. Видит характерные движения. Слышит шуршание и писк примерно из этого же направления. Чувствует особый запах с той стороны. И это знакомое сочетание стимулов, точно так же как для нас знакомое сочетание букв, вызывает у неё в мозгу образ мыши. Образ цельный, расположенный в цельном образе окружающего пространства. Образ существует независимо и, по мере совиных наблюдений, может очень сильно уточняться.
Думаю, тоже самое происходит и со змеёй. И как в такой ситуации можно вычислить точность одного только зрительного или инфразрительного анализатора, мне непонятно.
Ответить
Как мне кажется, узнавание образа -- это уже иной процесс. Речь идет не про реакцию змеи на образ мышки, а о превращении пятен в инфраглазу в образ мышки. Теоретически, можно представить ситуацию, что змея вообще не инфравидит мышку, а сразу кидается в определенном направлении, если ее инфраглаз увидит кольцевые круги определенной формы. Но это кажется маловероятным. Ведь ОБЫЧНЫМИ-то глазами земя видит именно профиль мышки!
Ответить
Мне кажется, что может происходить следующее. Возникает плохое изображение на инфрасетчатке. Оно преобразуется в расплывчатый образ мышки, достаточный для того, чтобы змея мышку опознала. Но в этом образе нет ничего "чудесного", он адекватен способностям инфраглаза. Змея начинает приблизительный бросок. В процессе броска её голова движется, инфраглаз смещается относительно цели и в общем приближается к ней. Образ в голове постоянно дополняется и его пространственное положение уточняется. А движение постоянно корректируется. В итоге финал броска выглядит так, словно бросок был основан на невероятно точной информации о положении цели.
Это мне напоминает наблюдение за собой, когда я иногда могу поймать упавший стакан прям как нидзя:) А секрет в том, что так поймать я могу только тот стакан, который я сам и уронил. То есть, я точно знаю, что стакан надо будет ловить и начинаю движение заранее, корректируя его в самом процессе.
Я читал также, что аналогичные выводы были сделаны из наблюдений за человеком в невесомости. Когда человек нажимает кнопку в невесомости, он должен промахнуться вверх, так как привычные для весящей руки усилия некорректны для невесомости. Но человек не промахивается (если он внимателен), именно из-за того, что в наши движения постоянное втроена возможность коррекции "на лету".
Ответить
"Есть т.н. байндинг проблема, которая заключается в том каким образом человек и животное понимают, что ощущения в различных модальностях (зрение, слух, тепло и пр.) относятся к одному и тому же источнику.
Есть множество гипотез http://www.dartmouth.edu/~adinar/publications/binding.pdf
но воз, кажется, и ныне там.
Можно сходу предложить пару алгоритмов, которые, возможно, будут решать вопрос. Но будут ли они иметь отношение к реальности?" А вот это похоже. Не реагировать на холодные листья, как бы они ни двигались и ни выглядели, но при наличии тёплой мыши где то там атаковать то, что и в оптике похоже на мышь и при этом попадает в область. Или же нужна какая то очень уж дикая обработка. Не в смысле длинного последовательного алгоритма, а в смысле умения нарисовать узоры на ногтях дворницкой метлой. Некоторые азиаты даже это умеют хардить так, что успевают миллиарды транзисторов делать. И тот ещё датчик.
Ответить
>в мозгу существует целостная модель реального мира, а не отдельные осколки-модальности.
Вот и еще одна гипотеза.
Ну как же без модели? Без модели никак.Конечно, возможно и простое узнавание в знакомой ситуации. Но, например, впервые попав в цех, где работают тысячи станков человек способен выделить звук одного конкретного станка.
Неприятность может заключаться в том, что разные люди используют разные алгоритмы. И даже один человек может пользоваться разными алгоритмами в разных ситуациях. Со змеями, кстати, такое тоже не исключено. Правда, эта крамольная мысль может стать надгробным камнем статистическим медодам исследования. Чего психология не перенесет.
По моему, такие умозрительные статьи имеют право на существование, но нужно хотябы довести до схемы эксперимента по проверке гипотезы. Например, исходя из модели расчитать возможные траектории движения змеи. А физиологи пусть сравнивают их с реальными. Если поймут о чем речь.
Иначе, как с байндинг проблемой. Когда я читаю очередную ничем не подкрепленную гипотезу, это вызывает только улыбку.
Ответить
> Вот и еще одна гипотеза.
Странно, не думал, что эта гипотеза нова.В слюбом случае, она имеет подтверждения. Например, люди с ампутированными конечностями, часто утверждают, что продолжают их чувствовать. Ещё например, хорошие автомобилисты утверждают, что "чувствуют" края своей машины, расположение колёс и т.д.
Это наводит на мысль, что никакой разницы между двумя случаями нет. В первом случае есть врождённая модель своего тела, а ощущения лишь наполняют её содержанием. Когда конечность удаляют, модель конечности ещё некоторое время существует и вызывает ощущения. Во втором случае есть приобретённая модель автомобиля. От автомобиля непосредственно сигналов в организм не поступает, а поступают косвенные сигналы. Но итог тот же: модель существует, наполняется содержанием и ощущается.
Вот, кстати, хороший пример. Попросим автомобилиста наехать на камешек. Он наедет очень точно и даже скажет, наехал, или нет. Это значит, что он по вибрациям чувствует колесо. Следует ли из этого, что существует какой-то алгоритм "виртуальной вибролинзы", которая по вибрациям восстанавливает изображение колеса?
Ответить
Довольно любопытно, что если источник света 1, и довольно сильный, то направление на него несложно определить даже с закрытыми глазами - надо поворачивать голову, пока свет не начнёт светить одинаково в оба глаза, и тогда свет спереди. Тут не надо придумывать некакие супер-пупер нейронные сети во восстановлению изображения - всё просто до ужаса, и вы можете это проверить сами.
Ответить
Написать комментарий
Мои корлевский питон или питон-шар или питон региус (Python regius)
Помните фильм "Пестрая лента"? Там свистом подзывали змею, и потом шел разговор, что мол змеи глухи и так далее. Так вот - спешу сообщить, что змеи ни фига не глухие! Но, слышат они немного не так, точнее совсем не так как мы.
Вспоминаем курс биологии: орган слуха состоит из наружного уха, барабанной перепонки, к которой подсоединены косточки от одной до трех (зависит от вида животного) они передают сигнал в улитку, трехмерный закрученный спиралью орган, в котором есть ресничные клеточки, которые собственно и считывают звуковые колебания, за счет жидкости, улитку наполняющей. Ну вот как-то так. В чем же проблема змей? А у них нет барабанной перепонки, как и наружного органа слуха.
А вот улитка (голубая) и слуховая косточка (зеленая) - есть. И мало того, слуховая косточка (зеленая) присоединена к большой квадратной кости (синяя) Ну и зачем? Ааа... вот тут начинается самое интересное! Кость квадратная вместе с челюстью заменяет барабанную перепонку. Получается эдакий резонатор за счет системы рычагов, который воспринимает вибрацию от земли и волны низкой частоты. Змея вас слышит за несколько метров, даже если идти вы будете аккуратно и тихо. Но вот свистеть змее как в кино и правда без толку. А вот все низкие звуки которые слышим мы - они прекрасно различают. Скажем по своим змейсам я вижу как они вздрагивают от низкого гавка моих собак, и как чуют едущую тяжелую машину на улице, а сами мы на пятом этаже.
Что еще интересного у змей есть. А есть у них терморецепция. Это термоямки у гадюковых, питонов, удавов, некоторых странных африканских ужеобразных.
Вот вам термоямки хорошо видны у моего питона региуса (Python regius) на верхней челюсти
Самый совершенный термоаппарат, скажем так, это у ямкоголовых гадюк (Crotalinae ). Там внутри каждой ямки с несоклькими слоями мембран и кучй разных терморецепторов. Все они ужасно чувствительны! Нет, они не видят как тепловизор! Не верьте фильмам ВВС - никакого контура ничего там змея не разглядывает. В термоямках нет белка радопсина, там происходит считывание информации за счет ионных каналов в мембранах рецепторов! они показывают силу теплоизлучения объекта и направление к нему. Все.
Вообще, что ни говори: но по количеству органов чувств и их сложности, змея переплюнет почти любое наземное животное. В следующий раз расскажу вам как змеи видят и зачем высовывают язык.
Ну, а про иэволюцию их ядовитого аппарата - это вообще отдельная песня!
Справедливо говоря, змеи не так слепы, как принято считать. Их зрение сильно варьируется. Например, древесные змеи обладают достаточно острым зрением, а ведущие подземный образ жизни способны лишь отличить свет от тьмы. Но в массе своей они действительно подслеповаты. А в период линьки вообще могут во время охоты промахнуться. Это объясняется тем, что поверхность глаза у змеи покрыта прозрачной роговой оболочкой и в момент линьки также отделяется, и глаза мутнеют.
Однако недостаток зоркости змеи компенсируют органом тепловой чувствительности, позволяющим им отслеживать тепло, излучаемое добычей. А некоторые представители пресмыкающихся даже способны отследить направление источника тепла. Этот орган назвали термолокатором. По сути он позволяет змее «видеть» добычу в инфракрасном спектре и успешно охотиться даже ночью.
Слух змеи
В отношении слуха утверждение, что змеи глухих, справедливо. У них отсутствуют наружнее и среднее ухо и только внутреннее развито почти полностью.
Вместо органа слуха природа подарила змеям высокую вибрационную чувствительность. Поскольку они всем телом соприкасаются с землей, то очень остро ощущают малейшие вибрации. Впрочем, звуки змеи все-таки воспринимают, но в очень низком диапозоне частот.
Обоняние змеи
Главным органом чувств змей является их удивительно тонкое обоняние. Интересный нюанс: при погружении в воду или при зарывании в песок обе ноздри плотно закрываются. А что еще интересней - в процессе обоняния непосредственное участие принимает длинный раздвоенный на конце язык.
При сомкнутом рте он высовывается наружу через полукруглую вырезку в верхней челюсти, а во время глотания прячется в специальное мускульное влагалище. Частыми вибрациями языка змея захватывает микроскопические частицы пахучих веществ, словно берет пробу, и отправляет их в рот. Там она прижимает язык к двум ямкам на верхнем небе - органу Якобсона, который состоит из химически активных клеток. Именно этот орган сообщает змее химическую информацию о происходящем вокруг, помогая ей найти добычу или вовремя заметить хищника.
Необходимо отметить, что у змей, живущих в воде, язык столь же эффективно работает под водой.
Таким образом, змеи не используют язык для определения вкуса в прямом смысле. Он используется ими как дополнение к органу для определения запаха.
Достаточно давно ученые наблюдают за поведением змей. Главными органами для считывания информации являются тепловая чувствительность и обоняние.
Обоняние – основной орган. Змея постоянно работает раздвоенным языком, беря пробы воздуха, грунта, воды и окружающих змею предметов.
Тепловая чувствительность. Уникальный орган чувств, которым обладают змеи. позволяет «видеть» млекопитающих на охоте даже в полной темноте. У гадюки – это сенсоры-рецепторы, расположенные в глубоких канавках на морде. У такой змеи, как гремучая, — это два больших пятна на голове. Гремучая змея не просто видит теплокровную добычу, она знает расстояние до нее и направление движения.
Глаза змеи покрыты полностью сросшимися прозрачными веками. Зрение у разных видов змей может различаться, но служит главным образом для отслеживания перемещения добычи.
Все это интересно, а что же все-таки со слухом?
Абсолютно точно известно, что у змей нет органов слуха в привычном для нас понимании. Барабанная перепонка, слуховые косточки и улитка, передающие звук через нервные волокна в мозг, полностью отсутствуют.
Однако слышать, вернее, чувствовать, присутствие других животных, змеи умеют. Ощущение передаются через колебания почвы. Так пресмыкающиеся охотятся и прячутся от опасности. Эта способность воспринимать опасность называется вибрационной чувствительностью. Вибрацию змеи ощущают всем телом. Через вибрацию передаются змее даже очень низкие звуковые частоты.
Совсем недавно появилась нашумевшая статья зоологов из датского Университета Орхуса (Aarhus University, Denmark) которые исследовали воздействие на нейроны головного мозга питона от включенного в воздухе динамика. Выяснилось, что основы слуха у подопытного питона присутствуют: есть внутреннее и внешнее ухо, но барабанной перепонки нет -передача сигнала идет прямо в череп. Удалось зафиксировать даже частоты «услышанные» костями питона: 80-160 Гц. Это крайне узкий низкочастотный диапазон. Человек, как известно, слышит 16-20000 Гц. Впрочем, обладают ли подобными способностями остальные змеи, пока не известно.
