3.2.3. Светлината като условие за ориентация на животните

За животните слънчевата светлина не е толкова необходим фактор, колкото за зелените растения, тъй като всички хетеротрофи в крайна сметка съществуват благодарение на енергията, натрупана от растенията. Въпреки това, светлата част от спектъра на слънчевата радиация играе важна роля в живота на животните. Различните видове животни се нуждаят от светлина с определен спектрален състав, интензитет и продължителност на осветяване. Отклоненията от нормата потискат жизнената им дейност и водят до смърт. Има видове светлолюбиви (фотофили) и сенколюбиви (фотофоби); еврифотичен, понасящ широк диапазон на осветеност, и стенофотичен, понасящ тясно ограничени условия на осветяване.

Светлината за животните е необходимо условие за зрение, визуална ориентация в пространството. Разсеяните лъчи, отразени от околните обекти, възприемани от органите на зрението на животните, им дават значителна част от информацията за външния свят. Развитието на зрението при животните протича успоредно с развитието на нервната система.

Пълнотата на визуалното възприятие на околната среда при животните зависи преди всичко от степента на еволюционно развитие. Примитивните очи на много безгръбначни са просто светлочувствителни клетки, заобиколени от пигмент, докато при едноклетъчните те са светлочувствителна област на цитоплазмата. Процесът на възприятие на светлината започва с фотохимични промени в молекулите на зрителните пигменти, след което възниква електрически импулс. Органите на зрението от отделните очи не дават изображение на обекти, а възприемат само колебания в осветеността, редуване на светлина и сянка, което показва промени в околната среда. Фигуративното зрение е възможно само при достатъчно сложна структура на окото. Паяците например могат да различават контурите на движещи се обекти на разстояние 1–2виж Най-съвършените органи на зрението са очите на гръбначните животни, главоногите и насекомите. Те ви позволяват да възприемате формата и размера на обектите, техния цвят, да определяте разстоянието.

Способността за триизмерно виждане зависи от ъгъла на очите и от степента на припокриване на техните зрителни полета. Триизмерното зрение например е характерно за хората, приматите, редица птици - сови, соколи, орли, лешояди. Животните с очи, разположени отстрани на главите им, имат монокулярно, плоско зрение.

Ограничителната чувствителност на силно развитото око е огромна. Човек, свикнал с тъмнината, може да различи светлината, чийто интензитет се определя от енергията само на пет фотона, което е близо до физически възможната граница.

Концепцията за видима светлина е донякъде произволна, тъй като отделните животински видове се различават значително в способността си да възприемат различни лъчи от слънчевия спектър. За хората областта на видимите лъчи е от лилаво до тъмночервено.

Фиг. 25. Различни степени на намаляване на очите при дълбоководни риби от семейство Scopelidae (според F. Schwerdpfeger, 1963):

1 – Chlorophthalmus productus (от дълбочина 750 m);

2 – Bathypterois dubius (800-1000 m);

3 – Benthosaurus grallator (3000 m);

4– Dathymicrops regis (5000 m)

Някои животни, като гърмящите змии, виждат инфрачервената част на спектъра и хващат плячка в тъмното, като се ориентират с помощта на очите си. За пчелите видимата част от спектъра е изместена към област с по-къса дължина на вълната. Те възприемат като цвят значителна част от ултравиолетовите лъчи, но не правят разлика между червените.

В допълнение към еволюционното ниво на групата, развитието на зрението и неговите характеристики зависят от екологичната ситуация и начина на живот на конкретни видове (фиг. 25, 26).

Фиг. 26. Очибръмбар Gyrinus и четириока риба Anableps, плаващи близо до повърхността на водата:

а - горната част на окото, адаптирана за зрение във въздуха;

b - долната част на окото, пригодена за зрение във вода;

в - мястото на закрепване на антените към вертикулата

При постоянните обитатели на пещери, където слънчевата светлина не прониква, очите могат да бъдат напълно или частично намалени, както например при слепи бръмбари на земни бръмбари, протеи сред земноводните и др.

Способността за различаване на цветовете зависи до голяма степен и от спектралния състав на радиацията, при която съществува или е активен видът. Повечето бозайници, произлезли от предци със здрач и нощна активност, не различават добре цветовете и виждат всичко в черно и бяло (кучета, котки, хамстери и др.). Същата визия е характерна за нощните птици (бухали, нощници). Дневните птици имат добре развито цветно зрение.

Животът при здрачно осветление често води до хипертрофия на очите. Огромни очи, способни да улавят незначителна част от светлината, са характерни за нощните лемури, маймуни лорис, дългопяти, сови и др.

Фиг. 27. Полет на северноамерикански арктически рибарки за зимуване (според I. Steinbacher, 1956)

Животните се ориентират с помощта на зрението по време на полети на дълги разстояния и миграции. Птиците избират посоката на полета с невероятна точност, понякога изминавайки хиляди километри от местата за гнездене до местата за зимуване (фиг. 27).

Доказано е, че по време на такива полети на дълги разстояния птиците поне частично се ориентират по слънцето и звездите, т.е. астрономически източници на светлина. Когато са принудени да се отклонят от курса, те са способни на навигация, т.е. да променят ориентацията, за да стигнат до желаната точка на Земята. При частична облачност ориентацията се запазва, ако е видимапоне част от небето. Птиците не летят в плътна мъгла или, ако ги хване по пътя, продължават да летят сляпо и често се заблуждават.

Способността на птиците да се ориентират е доказана от много експерименти.

Птиците, които седят в клетки, в състояние на тревога преди миграцията, винаги се ориентират към местата за зимуване, ако могат да наблюдават позицията на слънцето или звездите. Например, когато лещата беше транспортирана от брега на Балтийско море до Хабаровск, тя промени ориентацията си в клетките от югоизток на югозапад. Тези птици зимуват в Индия. Така те са в състояние правилно да изберат посоката на полет за зимуване от всяка точка на света. През деня птиците вземат предвид не само позицията на слънцето, но и неговото изместване поради географската ширина на района и времето на деня. Експериментите в планетариума показват, че ориентацията на птиците в клетките се променя, ако картината на звездното небе пред тях се промени в съответствие с посоката на предполагаемия полет.

Фиг. 28. Ориентация на полета на пчелите според положението на слънцето (според W. Jacobs, M. Renner, 1974):

A - ориентация на полета за подкуп;

B - танц на пчелата разузнавач върху вертикални пчелни пити:

1 - позицията на оста на "осмицата", ако посоката към мястото на подкупа съвпада с посоката към слънцето;

2 - отклонение на оста "осем" по време на движението на слънцето

Навигационните способности на птиците са вродени. Тя не се придобива чрез житейски опит, а се създава от естествения подбор като система от инстинкти. Точните механизми на тази ориентация все още са слабо разбрани. Хипотезата за ориентация на птиците при полети над астрономически светлинни източници в момента се подкрепя от експериментални и наблюдателни данни.

Способността за този вид ориентация е характерна и за други групи животни. Сред насекомите е особено развит при пчелите.Пчелите, които намират нектара, предават информация на другите за това къде да летят за нектар, използвайки позицията на слънцето като ориентир. Пчелата разузнавач, след като е открила източника на храна, се връща в кошера и започва танц върху питите, като прави бързи завои. В същото време тя описва фигура под формата на осмица, чиято напречна ос е наклонена спрямо вертикалата. Ъгълът на наклона съответства на ъгъла между посоките на слънцето и източника на храна (фиг. 28). Когато реколтата от мед е много изобилна, скаутите са много развълнувани и могат да танцуват дълго време, в продължение на много часове, показвайки на събирачите пътя към нектара. По време на техния танц ъгълът на осмицата постепенно се измества в съответствие с движението на слънцето по небето, въпреки че пчелите в тъмния кошер не го виждат. Ако слънцето е скрито зад облаците, пчелите се ръководят от поляризираната светлина на свободна част от небето. Равнината на поляризация на светлината зависи от позицията на слънцето.