Így látják a világot az állatok

Az élőlények jelentős része elsősorban a látás révén tájékozódik környezetében. Az, hogy látunk, és ahogy látunk, több jelenségnek köszönhető: a fénytörésnek, visszaverődésnek, a fény színének. Az élőlények látása sok mindenben különbözik: alakfelismerésben, a színek érzékelésében, felbontásban és a térlátás képességében. Az utóbbi évek folyamán a kutatók egyre többet tudnak meg az állatok látásáról, és így sok tévhitet is sikerül eloszlatniuk. Kiderült például, hogy a kutyák és a macskák nem teljesen színvakok, mint korábban gondolták, valamint az is, hogy egyes rákok még a madarak látóképességét is túlszárnyalják. Nézzük meg a világot az állatok szemével!

A fény érzékelésére szolgáló szervek legegyszerűbb formái a látósejtek. Az alacsonyabb fejlettségű állatoknál, például a gyűrűsférgeknél ezek a fényérzékeny sejtek szétszórva helyezkednek el az állat bőrében. A legegyszerűbb esetben még csak a világosság érzékeléséről beszélhetünk. A látószervet akkor nevezhetjük szemnek, ha a látósejtek mellett megjelennek az úgynevezett segédszervek (a lencsék, a szemmozgató izmok, stb.) is. Az ilyen szemek már iránylátásra, a még fejlettebbek pedig képlátásra is alkalmasak.

A fejlettebb szervezetek látószervét három fő típusba sorolhatjuk: a pontszem, a mozaikszem (összetett szem) és a hólyagszem. A pontszem és a mozaikszem az ízeltlábúak látását szolgálja. A hólyagszem pedig a lábasfejűek és a gerincesek legfejlettebb képlátását teszi lehetővé. A következőkben a világot mozaikszemmel, illetve hólyagszemmel néző állatok közül mutatjuk be a legérdekesebbeket.

Az ízeltlábúak látása

A mozaikszem sok önálló szemecskéből, úgynevezett ommatídiumból tevődik össze. Minden szemecskében található egy lencséből és egy kristálykúpból álló fénytörő rész, és a hosszúkás ommatídium belsejében fényérzékeny idegsejtek helyezkednek el. Minél több ommatídiumból áll egy összetett szem, annál élesebb képet lát a gazdája. Például a hatalmas, kidülledő szemű szitakötők (amelyek szemét akár 20 000 ommatídium alkotja) vagy az ájtatos manók által látott kép felbontása már megközelíti egyes gerincesek hólyagszeméét.

Az összetett szemek több szempontból túl is szárnyalják a gerincesek szemét. A legtöbb rovar képes érzékelni az ultraibolya fényt valamint a polarizált fényt is. Előbbinek azért van jelentősége, mert a számunkra egyöntetűen sárgának vagy fehérnek látszó virágok a rovarok szemében különleges mintákkal tarkítottak. Ezek az ultraibolya fényt visszaverő mintázatok szinte leszállópályaként irányítják a virágot beporzó rovarokat a virág bibéje és porzói felé.

Adrian Dyer

Egy virág a háziméh szemével. (A) Így látjuk mi a virágot. (B) A virág ultraibolya fényben. (C) A virág a méh szemével (bejelölve a szemecskék határvonalát). (D) A méh agya valószínűleg "eltünteti" a facetták határvonalait

A rovarok látásfeldolgozásának másik érdekessége, hogy jóval több egymást gyorsan követő képet tud elkülöníteni, mint a gerincesek, így az ember. A szitakötő másodpercenként 300 képet tud önálló képként érzékelni, így az emberi moziban, ahol 24 kocka/másodperc sebességgel vetítik a filmeket, csak unalmas diavetítést látna. Ez a hatalmas képfeldolgozási sebesség a gyors repülésükhöz és a zsákmányszerzéshez nélkülözhetetlen.

Sáskarákok: az összetett szem csúcsa

Bármilyen kiváló is a szitakötő szeme az ízeltlábúak között, egy állatcsoporté még ezt is túlszárnyalja. A sáskarákok (Stomatopoda) látása több kutató szerint felülmúlja még a kitűnő látású madarakét is. Kezdjük azon, hogy a testükhöz mérten hatalmas méretű a szemük - hasonló arányokkal a miénk akkora lenne, mint egy futball-labda. A szemükben ezen kívül több mint tízféle színérzékelő receptor található (a miénkben csak három). Ez azt jelenti, hogy sokkal több színt különböztetnek meg, mint mi, és a számunkra láthatatlan hullámhosszakból is rengeteg információt szereznek. A polarizált fényt is érzékelik, amely rendkívül hasznos a víz alatti világukban. Ez a képességük nem csak a kontrasztot növeli meg, de a sáskarákok látják az átlátszó, szinte láthatatlan élőlényeket is, valamint észlelik a halak pikkelyeiről visszaverődő fényt is. A polarizált fény érzékelése azt is lehetővé teszi számukra, hogy "lássák" a holdfázisokat, és előre "kiszámítsák" az apály és a dagály időpontját.

www.ucmp.berkeley.edu

Egy sáskarák szeme közelről

A szem felépítése is különleges. Minden szem három részre különül, amely lehetővé teszi a sáskarákok számára, hogy ugyanazt a tárgyat egyszerre háromféleképpen lássák, és mindezt csupán egy szem használatával. A gerinceseknek "csak" binokuláris (két szemmel való) látásuk van. Mi, emberek el sem tudjuk képzelni, milyen térélményt nyújthat a sáskarákok szemenkénti trinokuláris látása (a térlátás alapfeltétele a látómezők részbeni átfedése). A két összetett szem ráadásul egymástól függetlenül mozgatható nyélen ül. Ez lehetővé teszi, hogy gyors, irányított ugrásokkal követhessenek bármilyen mozgást.

Hólyagszem

A legfejlettebb szem a lábasfejűeknél és a gerinceseknél megtalálható hólyagszem. Alapfelépítése minden állatnál azonos. Megtalálható benne a szembe jutó fényerősséget szabályozó szivárványhártya (melynek nyílása a pupilla), az eltérő távolságra fókuszálást lehetővé tevő lencse, valamint a fényérzékelő sejtekből álló retina, amelyre a környezet fordított képe vetül. A szemgolyóban található érhártya teszi lehetővé a szerv vérellátását. Az ideghártyában (retinában) helyezkednek el a jelfogók (receptorok): a csapok és a pálcikák. A pálcikák a fényt és a sötétséget különböztetik meg, míg a csapok színérzékenyek. A hólyagszem - elvben - tökéletes képalkotásra képes, ennek ellenére a különböző állatcsoportok között, sőt még a csoportokon belül is jelentős különbségek lehetnek például a képalkotás élessége vagy a színlátás között.

A halak zöme például erősen rövidlátó. A pontyalkatúak csak a tőlük 1-5 centiméterre lévő tárgyakat látják élesen, míg a porcos halaknak (cápák, ráják) nincs színlátásuk. A csontos halaknál változatos a helyzet. Egyes porcos halak színvakok, míg mások, például a korallszirti halak színlátása még az emberén is túltesz. A közelmúltban állapították meg a kutatók, hogy a korallszirti halak vagy korallsügérek az ultraibolya mintázat alapján ismerik fel fajtársaikat.

A halaknál jelenik meg az ideghártya mögött elhelyezkedő ezüstös fényvisszaverő réteg, az úgynevezett tapetum lucidum. Ez segíti a gyenge fényben való látást, ezért sok más - főként éjszakai életmódú - gerinces szemében is megtalálható. (Ez okozza például a macska vagy a kutya szemének zöldes fölvillanását.) Az oldalt elhelyezkedő szemek miatt a halaknak nincs térlátásuk, cserébe viszont meglehetősen nagy a látómezejük. A legérdekesebb látásuk a mélytengeri teleszkópszemű halaknak van. Erről részletesebben itt olvashat.

Hőlátás

A kétéltűek látása a mozgás érzékelésére specializálódott. Több kísérlet is bizonyítja, hogy csak a mozgó, repülő zsákmányra csapnak le, a már elpusztult, nem mozgó zsákmányállatot figyelemre se méltatják.

A hüllők között a legérdekesebb szemük - és egyben a legérdekesebb látásuk - talán a kaméleonoknak van, hiszen szemgolyóikat kúp alakú védőburok takarja, és egymástól függetlenül is tudják forgatni. Így egyidejűleg előre és hátra is figyelhetnek. Amikor azonban zsákmányt észlelnek, mindkét szemüket ráirányítják, így pontosan be tudják mérni az áldozat távolságát. Térlátásuk ilyenkor annyira jó, hogy a prédát csak akkor tévesztik el hosszú nyelvükkel, ha az éppen a nyelvkicsapódás pillanatában röppen el. Szemükben egy különleges csapocskatípus is van, amellyel az ultraibolya sugarakat is képesek érzékelni.

Wikimedia Commons

Egeret elkapó kígyó hőfényképe. Így "láthatja" áldozatát a kígyó a gödörszervével

A kígyók egy része nem csak a szemével, de hőérzékelő gödörszerveivel is "lát". Néhány tized Celsius-foknyi hőmérséklet-eltérést is képes elkülöníteni. A hőkép alapján könnyedén tudja követni a zsákmányát éjszaka is a hűvösebb környezetben.

A legélesebb szemek

A madaraknak - különösen a ragadozó madaraknak - legendás az éleslátásuk. Mi az anatómiai háttere ennek az emberénél mintegy nyolcszor élesebb látásnak? Először is a ragadozó madarak szeme nagyon nagy, a koponya jelentős részét elfoglalja, így a lehető legtöbb fény jut a retinára. Ott sokkal több fényreceptorra vetül a kép, mint az emberi szemben, ezért jóval nagyobb a felbontása is. A ragadozók szemének fókuszáló képessége is jobb, mint az emberé, így mindig a lehető legélesebben látják a prédát.

A ragadozó madarak szemének különleges tulajdonságai is vannak. Ezek közül a legfontosabb, hogy az emberrel ellentétben két sárgafoltjuk (pontosabban látógödrük, foveájuk) van, amely az éleslátás helye. Így retinájuk jóval nagyobb felületén kapnak éles képet. A vándorsólyomnak a sárgafoltban négyzetmilliméterenként 1,3 millió érzéksejtje van, míg a lónak csupán 12 500. Ennek köszönhetően a sólyom egy fecskét körülbelül másfél kilométeres távolságból, míg a szitakötőt 800 méterről képes felismerni. Ez olyan, mintha az ember 30 méter távolságból el tudna olvasni egy könyvet.

Wikimedia/USFWS

A vándorsólyom tépi zsákmányát egy hajó fedélzetén

A madárszem egyik legkülönösebb alkotórésze az úgynevezett fésű (pecten). Ez a retinától a szemlencséig húzódó, vékony, erősen hullámos hártya, amely a szem üvegtestén keresztül látja el tápanyaggal és oxigénnel a szemet, ezért a retinában kevesebb ér húzódik, mint más állatoknál. A fésű a ragadozó madarak szemében a legnagyobb és a legfejlettebb.

A madarak színlátása is legalább olyan jó, mint az emberé, sőt sok madár érzékeli az ultraibolya sugarakat és a polarizált fényt is. Nem véletlen, hogy olyan színpompás a madárvilág. A színek nagy szerepet kapnak többek közt a párválasztásban és a területvédésben is.

Piros-zöld színvakok

Az emlősök zöme nagyjából hasonlóan látja a világot, mint mi. A legfőbb különbségek a színérzékelésben és a rossz fényviszonyok közti látásban figyelhetők meg. Az éjszakai állatok fényérzékelő képessége sokkal jobb, mint az emberé. Ez köszönhető a fényérzékelő pálcikák túlsúlyának a színérzékelő csapokkal szemben, valamint a már említett fényvisszaverő tapetum lucidumnak. Korábban azt gondolták, hogy az emberszabású majmokon és az emberen kívül a legtöbb emlős színvak. Az újabb kutatásokból azonban kiderült, hogy ez nem egészen igaz.

A kutatók kimutatták, hogy a kutyák (és a macskák) szemében kétféle csapsejt található, tehát látásuk dikromatikus (azaz kétszínlátók). Az emberi szem csapsejtjei a 445 nanométeres, az 535 nanométeres és az 570 nanométeres hullámhosszra a legérzékenyebbek. (Érdekes, hogy az 570 nanométeres hullámhosszt, azaz a sárgászöld színt érzékelő csap jeleit értelmezi agyunk "piros" színnek.) A kutyák két csapsejtje a 429 nanométeres és az 555 nanométeres hullámhosszra (azaz a kékes és a sárgás színekre) a legérzékenyebb.

cas.bellarmine.edu

A kutya (középső ábrán fent és jobbra) és az ember (balra és középső ábrán lent) látása

Ezekből a mérésekből azonban még nem lehet tökéletes biztonsággal megmondani, milyen színeket "állít elő" a beérkező jelekből az agy (lásd az emberi agy átértelmező képességét is), azaz milyen színeket lát a kutya. Ennek megállapításához ezért viselkedésvizsgálatokat végeztek.

Az egyik kísérletben három színes négyzetet (két azonos, egy eltérő színűt) helyeztek a kutyák elé. Az állatokat megtanították, hogy - jutalom ellenében - bökjenek rá orrukkal az eltérő színű négyzetre. Azt, hogy tényleg a szín és nem a fényességi érték alapján választottak a kutyák, hátulról megvilágított, különböző fényességű, de azonos színű négyzetekkel ellenőrizték.

A vizsgálatokból az derült ki, hogy a kutyák ugyanúgy látnak, mint az emberi piros-zöld színvakok, vagyis a kutyák világa sárga, kék és szürke színekből áll. Amikor egy ember pirosnak lát egy tárgyat, a kutyának ez sárgának tűnik, a zöld tárgyak pedig fehérnek (azaz a szürke egyik árnyalatának). Tehát a kutyák nem színvakok, de nem is látják olyan színesnek a világot, mint az emberek. A kísérlet arra is rávilágít, mennyire nehéz meghatározni, hogyan működnek más állatok érzékszervei. Valószínűleg érik még meglepetések az állatok látásával foglalkozó kutatókat is.

* * *

Rovatunk mostantól a Facebookon és a Twitteren keresztül is elérhető, ahol extra tartalmakat is kínálunk.

KAPCSOLÓDÓ CIKK