Глаза пчел и их способность видеть

Если читателю приходилось когда-нибудь за завтраком в деревне, на воздухе, есть мед, то, вероятно, к столу являлись и пчелы, привлеченные медовым запахом. В таком случае всегда можно провести простой опыт, для которого потребуются лист красной и два одинаковых листа синей бумаги, а также немного терпения.

Уберем со стола баночку с медом, но оставим на нем лист синей бумаги с несколькими каплями меда. Пройдет немного времени, и пчелы, обнаружив капли меда, начнут наполнять свои медовые зобики. Доставив мед в родной улей, они через несколько минут прилетят снова, чтобы еще раз использовать богатый источник взятка.

Рис.43. Пчелы которых перед этим кормили на синем листе (место кормления обозначено звездочкой (*), ищут корм на чистом синем листе(слева), оставляя без внимания красный лист бумаги (справа).

Позволим им несколько раз слетать туда и обратно, затем положим на стол справа и слева от прежнего места кормления красный и синий листы бумаги, но без меда, а бумагу с медом уберем. Пчелы совсем не интересуются

красным листом, а над синим они кружатся и даже опускаются на него, хотя на этот раз ничего не могут там обнаружить: отсутствует даже запах привлекавшего их меда (рис. 43). Следовательно, они приметили, что корм был на синем листе, и в состоянии отличить синий цвет от красного.

Из этого опыта следует вывод, что пчелы различают цвета. Но дело обстоит совсем не так просто, и вывод этот чересчур поспешен.

Нередко встречаются люди, восприятие цвета у которых более или менее ограничено по сравнению с нормальным. Есть люди (правда, такие случаи довольно редки), которые вообще не различают цвета. Такой «цветовой слепец» видит богатый красками ландшафт таким, каким человек с нормальным зрением может увидеть его только на обычной черно-белой фотографии.

Не различающий цвета человек видит многообразие форм предметов, но все представляется ему серым на сером фоне и отдельные краски кажутся лишь серым цветом различной степени яркости. Если мы предложим такому совершенно цвето невосприимчивому человеку листы синей и красной бумаги, то он сможет отличить их один от другого и никогда не спутает. Но он различает их не по цвету, которого для него не существует, а по степени яркости, так как красное кажется ему очень темным, почти черным, а синее — светло-серым. Его впечатления можно сравнить с теми, которые мы получаем, рассматривая черно-белую фотографию (см. рис. 43). Таким образом, для него каждому цвету соответствует определенная степень яркости.

Понятно, что на основании нашего опыта невозможно решить, различают пчелы красный и синий листы по их цвету или, как совершенно цветослепые существа, по степени их яркости. Поэтому, если мы хотим сделать правильный вывод, нам придется поставить опыт несколько иначе.

Возникает вопрос, кажется ли пчеле синяя бумага окрашенной или ей, как и человеку, страдающему цветовой слепотой, представляется, что она серого тона определенной яркости. Так как мы не можем знать, насколько ярким казался бы синий цвет совершенно лишенным цветового восприятия глазам пчелы, нам придется проверить, могут ли пчелы различать все тональности серого цвета. Для этой цели используем набор листов серой бумаги различных степеней яркости, от совершенно белого до глубокого черного. Предложим пчелам, получавшим корм на синем листе, выбрать чистый синий лист без корма среди набора серых листов различной степени яркости, расположенных в произвольном порядке.

Рис.44. На синем листе бумаги, так же как и на разложенных вокруг него серых листах различной густоты окраски, стоят пустые чашки для корма. Дрессированные на синий цвет пчелы собрались на синем листе бумаги(на рисунке заштрихован), доказав тем самым, что они отличают эту окраску от всех оттенков серого.

Пчелы и теперь уверенно летят к синему листу и опускаются на него (рис. 44). Следовательно, они могут различать синий цвет среди всевозможных оттенков серого, и только теперь они доказали нам, что видят синий цвет именно как цвет или окраску.

В этих опытах, так же как и при проведении дрессировки на запах, целесообразнее вместо ароматного меда использовать для кормления не имеющий запаха сахарный сироп, а для того, чтобы избежать дрессировки пчел на определенное место, необходимо часто изменять взаимное расположение цветных листов бумаги. Через один – два дня дрессировка налаживается так хорошо, что пчелы посещают синий лист и в том случае, когда все листы бумаги накрыты стеклом. Пчелы, таким образом, сообщают нам, что решающим для них действительно является внешний вид синего листа, а не какой-нибудь невоспринимаемый нашим носом запах, который, безусловно, невозможно ощутить через стекло.

Точно такой же опыт с желтым листом бумаги удается также хорошо. Но если мы возьмем лист бумаги ярко-красного цвета, то результат опыта окажется поразительным. Пчелы, надрессированные на красный цвет, посещают не только красный лист, но и расположенные в шахматном порядке листы черной и темно-серой бумаги. Тщательная и более продолжительная дрессировка ничего не меняет. Пчелы путают красный и черный цвета. Красный цвет для них не существует. Подобно цвето слепому человеку, они воспринимают его как темно-серый.

Но в другом отношении пчелиные глаза превосходят нормальные человеческие. Они отлично воспринимают невидимые для нас ультрафиолетовые лучи, то есть лучи, «расположенные в спектре за фиолетовыми». Дело заключается в следующем.

Рис. 45. Возникновение спектра при пропускании световых лучей через призму.

Белый солнечный луч представляет собой смесь световых лучей различной длины волны. Если его пропустить через призму, составляющие его лучи будут преломляться различно и в зависимости от длины волны каждого из них возникнет цветная полоса спектра (рис. 45). В природе такое явление можно увидеть при образовании радуги. Лучи с самой длинной волной мы видим красными. В абсолютных величинах, конечно, и эти «большие» световые волны все же настолько малы, что они измеряются в миллимикронах (миллимикрон — миллионная часть миллиметра). От красных лучей с длиной волны от 800 ммк цветная полоса спектра доходит до фиолетового, у которого видимая для нас часть заканчивается волнами длиной 400 ммк. Однако солнечный луч содержит еще более коротковолновые, а именно ультрафиолетовые лучи. Для пчелиного глаза свет становится невидимым только при длине волны 300 ммк. Ультрафиолет представляется пчелам особым цветовым тоном и, более того, самым светлым и ярким цветом спектра.

Если цветовые лучи, полученные в результате разложения белого луча, вновь собрать вместе, то мы воспримем снова белый луч. Подобное впечатление белого цвета можно получить, выделив из спектра только три «основных» цветовых луча — красный, зеленый, синий — и смешав их в правильном соотношении или если проделать такой же опыт с определенными парами цветовых лучей (дополнительными цветами, например красным и голубовато-зеленым).

Мягко, почти незаметно цвета спектра переходят один в другой, начиная от красного, через желтый, зеленый, сине-зеленый, синий и фиолетовый. Конечные цвета, красный и фиолетовый, можно также связать между собой переходными ступенями, если смешать в различной пропорции красные и фиолетовые лучи. При этом возникнут пурпурные тона, которые не содержатся в самом спектре, но которыми можно замкнуть цветовой круг (рис. 46, а).

Рис. 46. Цветовой круг человека (а) и пчелы (б) (схематически). Три основных цвета подчеркнуты. Смешивая их, можно создавать промежуточные цвета. Дополнительные цвета на рисунке помещены один против другого.

Опыты последних лет показали, что соответствующие законы смешивания цветов подходят также и для пчел, хотя их глаза устроены совсем по-другому, чем глаза человека. Для пчел также существует «белый» цвет который образуется при смешивании как всех видимых пчелами цветов спектра, так и трех основных для пчел цветов — желтого, синего и ультрафиолетового (или из двух дополнительных для пчел цветов) и не похож ни на какой другой цвет. Для них возникают также и новые, не содержащиеся в самом спектре цветовые тона, если световые лучи конечных частей пчелиного спектра (желтый и ультрафиолетовый) смешать один о другим; в смысле человеческого представления о цвете можно говорить о существовании «пчелиного пурпурного» цвета (рис. 46, б). Оранжевый, желтый и зеленый цвета для пчел более сходны между собой, чем для нас. То же самое можно сказать относительно синего и фиолетового. Что касается ультрафиолетовых лучей, то на границе ультрафиолетового цвета для пчел возникает новый, незнакомый нам резко обособленный цветовой тон («пчелиный фиолетовый»).

Вообще цветовое зрение этих насекомых имеет гораздо большее сходство с нашим, чем обычно думают. Главное отличие заключается в их невосприимчивости к красному и чрезвычайной восприимчивости к ультрафиолетовому. Какими в действительности кажутся пчелам цвета, об этом мы, конечно, не имеем никакого представления. Ведь мы никогда не сможем узнать внутреннего ощущения даже своего ближнего, когда он называет цвета так же, как и мы.

Глаза пчел и окраска цветков.

Пусть тот, кто считает, что все великолепие цветов Земли создано для услады человеческого взора, займется изучением особенностей окраски цветочных венчиков и восприятия ее крылатыми посетителями — и он сразу станет гораздо скромнее.

Прежде всего бросается в глаза, что отнюдь не все цвет-то растения дают собственно цветы. Многие из них, например травы и злаки, хвойные деревья, вяз, тополь и другие имеют очень мелкие, незаметные цветки без запаха не выделяющие нектара. Насекомые не посещают такие цветки. Цветочную пыльцу переносит по воле случая ветер и опыление обеспечивается только благодаря тому, что в цветках имеются чрезмерные запасы сухой, легко рассыпающейся пыльцы. Этим «ветроопыляемым» растениям можно противопоставить «насекомо опыляемые».

Их цветки выделяют нектар и привлекают к себе летающих гостей, переносящих пыльцу кратчайшим и надежнейшим способом. Эти цветки сразу обращают на себя внимание благодаря либо аромату, который они издают, либо пестрой окраске венчиков, либо, наконец, сочетанию того и другого, — это цветы в полном смысле слова.

Возникает мысль о более глубокой взаимозависимости между цветками и насекомыми. Подобно хозяину закусочной, который пользуется яркой вывеской, чтобы привлечь внимание прохожего, пестрые флажки цветов еще издали указывают пчелам место, где их ждет нектар и куда им следовало бы заглянуть для обоюдной пользы хозяина и гостя. Но если окраска цветков оказывает определенное влияние на глаза опылителей, то можно предположить зависимость между особенностями окраски цветков и цветным зрением насекомых. Такая зависимость действительно существует и проявляется весьма отчетливо.

Еще задолго до того, как было изучено цветное зрение пчел, ботаники заметили и не раз высказывали по этому поводу удивление, что в нашей флоре очень редко встречаются красные цветы. Но это как раз та единственная окраска, которая не воспринимается пчелами как цвет; такие цветки неприметны для насекомых-опылителей. Большинство так называемых «красных» цветков нашей флоры — вереск, альпийская роза, красный клевер, цикламен и другие — имеют не чисто красную окраску, о которой здесь идет речь, а с примесью синей — пурпурно-красную. Но, может быть, цветкам вообще трудно вырабатывать ярко-красную краску? Нет, это не так. У тропических растений, часть которых благодаря необычной окраске их цветков охотно разводят в садах и теплицах в качестве Декоративных, очень часто встречается именно ярко-красная окраска венчиков. Нет оснований считать, что пчелы в тропиках видят иначе, чем наши.

Однако — и это было тоже давно известно ботаникам — как раз эти яркие красные цветы тропиков опыляются не пчелами и вообще не насекомыми, а маленькими птицами — колибри и нектарницами, которые, паря в воздухе перед цветком, погружают в него свои длинные клювы и высасывают обильно выделяющийся нектар, которым и питаются (рис. 47).

Установлено, что именно тот красный цвет, который не воспринимают пчелы, представляется особенно ярким глазам птиц.

Давно известна и многократно обсуждалась (прежде чем нашла объяснение благодаря опытам, проведенным в последние годы) еще одна взаимосвязь между окраской цветков и их посетителями: немногие из цветков нашей местной флоры, окраска которых приближается к чистому гласному цвету, как, например, гвоздики, горицветы, смолевки опыляются большей частью не пчелами, а также не духами и не жуками, а преимущественно дневными бабочками, которые длинными хоботками достают нектар со дна особенно глубоких цветочных трубочек. Эти цветки как будто специально приспособлены к опылению бабочками которые в противоположность пчелам и другим насекомым воспринимают красный цвет.

Требовать большего действительно не приходится. В окраске цветов как бы отражается способность их посетителей воспринимать или не воспринимать красный цвет. Следовало ожидать — и это подтвердилось, — что восприимчивость глаза пчелы к ультрафиолету также найдет ответ в окраске цветов. Однако эту взаимозависимость обнаружить труднее из-за неспособности наших собственных глаз воспринимать ультрафиолетовые лучи.

Первый сюрприз преподнесли нам цветки мака, принадлежащие к немногим цветкам, окраска которых приближается к чистому красному цвету. Тем не менее они усердно посещаются пчелами. Дело в том, что лепестки этих цветков, кроме красных световых лучей, не имеющих для пчел никакого значения, отражают также ультрафиолетовые лучи. Таким образом, мак для нас красный, а для пчел «ультрафиолетовый» цветок. То же можно сказать и о красных цветках бобов. Рассуждения о том, что эти цветы имеют окраску, которая не воспринимается посещающими их насекомыми, оказались, таким образом, безосновательными. Белые цветы также кажутся пчелам окрашенными.

Вторым удивительным открытием в этой области как раз и было то, что все белые цветы — незаметно для нашего глаза — отфильтровывают из солнечного луча коротковолновые ультрафиолетовые лучи. Мы не замечаем, содержит ли белый в нашем восприятии световой луч ультрафиолет или нет. Но чувствительному к ультрафиолету пчелиному глазу «белый» цвет, из которого отнят ультрафиолет, по законам смешения цветов покажется дополнительным к ультрафиолету «голубовато-зеленым» цветом, имеет большое значение, потому что «белый» световой луч, образовавшийся в результате смешивания всех воспринимаемых пчелой цветных лучей (включая и ультрафиолетовый), для пчел является менее запоминающимся, чем цветной световой луч.

Дрессировка на такой белый цвет представляет известные трудности — и мы напрасно искали бы такой цвет в растительном мире. Белые звездочки маргариток, которые мы видим на лугу, пчелам кажутся сияющими голубовато-зелеными звездочками. Белые цветки яблонь, белые колокольчики, белые вьюнки, белые розы – все они имеют цветные «вывески» для разбирающихся в них «посетителей».

Если в одном случае лепестки цветков обязаны своей пестрой одеждой отсутствию ультрафиолета, то в других случаях причина их чарующей окраски, которая остается скрытой от нас, — в его добавлении. Таковы, например, желтые цветки желтушника, рапса и посевной горчицы, которые для нас едва отличаются один от другого по окраске и форме. Пчелы могли бы посмеяться над нами! «Желтый» для них только желтушник. Цветы рапса также отражают немного ультрафиолета и имеют поэтому легкий пурпурный оттенок. Посевная горчица, лепестки цветков которой отражают много ультрафиолета, вследствие этого приобретает густой «пурпурно-красный» цвет для пчелиного глаза, способность которого различать все три вида окраски легко доказуема.

Рис. 48. Цветки: а — желтушника, б — рапса и в — горчицы посевной, сфотографированные в желтом свете (слева) и в ультрафиолетовом (справа). Различная степень отражения ультрафиолета создает для пчелиного глаза различную окраску цветков, которые мы видим одинаково желтыми.

На рис. 48 показаны все три названных выше цветка, сфотографированные через светофильтры, пропускающие только желтый свет (слева) и только ультрафиолетовый (оправа). Мы видим, что желтый свет одинаково отражается всеми тремя цветками, тогда как ультрафиолет, не воспринимаемый нашим глазом, они отражают с различной силой. Это относится и ко многим другим цветкам, которые кажутся нам одинаково желтыми или голубыми.

Место, где можно найти нектар, на цветке нередко выделяется бросающейся в глаза цветной меткой — «нектарным пятном». Каждому знакомо желтое кольцо в голубом цветке незабудки, в центр которого пчела, чтобы достать нектар, должна ввести свой хоботок.

У примулы (рис. 49) светло-желтые цветки имеют темно-желтые нектарные пятна, и таких примеров можно обнаружить множество. Если окраска всего цветка играет роль «вывески», издали привлекающей «посетителя», то нектарные пятна направляют его к «ресторану» более приятным способом, чем наш прозаический указатель.

Цветная метка очень красноречива благодаря тому, что нектарные пятна почти всегда имеют более сильный, а часто даже совершенно другой запах, чем окружающие их части цветка. Оптическое нектарное пятно является для пчел одновременно и ароматическим пятном. Мы не замечаем этого потому, что при втягивании воздуха носом все ароматические вещества перемешиваются. Для пчелы которая своими усиками воспринимает запахи «пластически», такие ароматические отметины имеют особое значение.

Тот, кто смог бы увидеть мир глазами пчелы, был бы поражен, открыв вдвое больше цветков с великолепными нектарными пятнами, чем это в состоянии обнаружить наш глаз, не воспринимающий ультрафиолета. Зрелище, которое представляется пчелиному глазу, мы можем сделать для себя видимым, сфотографировав цветки через три цветных фильтра, светопроницаемость которых соответствует частям спектра трех основных воспринимаемых пчелами цветов.

Рис. 50. Цветки и листья стелющейся лапчатки, сфотографированные: а — в желтом, б — в синем, в — в ультрафиолетовом свете.

Цветки, которые кажутся нам ярко-желтыми, сильно отражают лучи в желтом свете, не отражают их в синем, и только крайние части лепестков сильно отражают в ультрафиолетовом свете. Так возникает невидимое для нас нектарное пятно, ярко-желтое в пурпурном» обрамлении. Вследствие слабого равномерного отражения лучей, расположенных в трех основных для пчел частях спектра, листья кажутся пчелам бесцветными. Помещенная внизу шкала градаций серого цвета служит для фотометрического определения степени отражения.

На рис. 50 изображены одинаково желтые для нас цветки стелющейся лапчатки; светлая окраска лепестков на снимке, сделанном через желтый фильтр, показывает, что желтые лучи отражаются сильно и равномерно. Их темная окраска на рисунке вверху справа (синий фильтр) позволяет заключить, что синие световые лучи поглощаются. Фотографирование через ультрафиолетовый фильтр (внизу) открывает поразительное явление — невидимое нам нектарное пятно. Крайние участки лепестков отражают ультрафиолет, следовательно, они имеют окраску, состоящую из смеси желтого и фиолетового цветов, — «пчелиный пурпурный» цвет. Внутренняя часть цветка поглощает ультрафиолет, так что для пчелиного глаза чисто желтое нектарное пятно предстает окруженным пурпурной каймой. Влияние этих скрытых от нас нектарных пятен можно уяснить, проведя опыты с пчелами.

Глядя на рис. 50, можно сделать еще один вывод, который, в сущности, и придает глубокий смысл всему великолепию цветов. Вместе с цветами были сфотографированы и зеленые листья. Они отражают световые лучи трех основных для пчел частей спектра довольно равномерно, и только в районе желтого — несколько больше. Этот вывод справедлив и в отношении другой листвы и означает, что листья, кажущиеся нам зелеными, пчелы видят почти бесцветно-серыми с бледно-желтым оттенком. Но тем сильнее на этом блеклом фоне выделяются пестрые цветы.

Любитель природы, конечно, не перестанет радоваться цветам, даже если узнает, что они предназначены вовсе не для его глаз.

О строении глаз.

Два человека могут обладать одинаковым и совершенно нормальным цветным зрением, но иметь различную остроту зрения. Один из них, возможно, не хуже индейца может рассмотреть во всех подробностях находящиеся на далеком расстоянии предметы, а другой, в высшей степени близорукий, становится без очков до смешного беспомощным. Способность глаза различать цвета мы не установим даже при самом тщательном анатомическом вскрытии, потому что она основана на тончайших особенностях внутреннего строения, лежащих за пределами даже микроскопического исследования. Но отчетливое или расплывчатое восприятие глазом формы предметов теснейшим образом связано с более «грубыми» особенностями его строения: анатомы уже по внешнему строению глаза могут судить, что он принадлежит, например, близорукому человеку.

Но если мы вскроем глаз пчелы или какого-нибудь другого насекомого, стремясь по строению определить его работоспособность, то все наши познания, приобретенные на основании изучения человеческого глаза, уже не смогут помочь нам. Для естествоиспытателя особенно заманчиво проследить пути и средства, при помощи которых природа достигает одной и той же цели у таких различных в самой своей основе существ, как человек и пчела.

Тонкости строения глаза насекомого гораздо многограннее, чем человеческого глаза. Понять их до конца можно только при серьезном изучении, и как предпосылку для этого приходится привлечь некоторые рассуждения ив области физики. Вместе с тем основное различие в строении глаза человека и насекомых можно объяснить и в нескольких словах.

Глаз человека можно сравнить с фотоаппаратом. Отверстию в передней стенке камеры соответствует зрительное отверстие в человеческом глазу — зрачок. Так же как фотограф при яркой освещенности уменьшает диафрагму, чтобы ослабить силу освещения, так и радужная оболочка (диафрагма), сжимаясь, уменьшает зрачок и защищает внутренность глаза от чрезмерно яркого света. Линза фотоаппарата соответствует хрусталику человеческого глаза. Оба они имеют одинаковую форму и одно и то же назначение. Когда мы смотрим на отдаленную светящуюся точку А (рис. 51), которая излучает во все стороны свет, то хрусталик собирает падающие на него через зрачок лучи и соединяет их в одну точку на дне глаза (а).

Рис. 51. Глаз человека. С — сетчатка; Зн — зрительный нерв.

Если представить себе над А еще одну светящуюся точку В, то хрусталик соберет исходящие от нее лучи на глазное дно в месте, расположенном несколько ниже (b), а лучи, идущие от третьей точки (С), расположенной ниже первой (А), соберутся в точке (с) на задней стенке глаза выше первой точки (а). Вместо трех светящихся точек читатель может представить себе три звезды на небе или три зажженные свечи, поставленные одна над другой.

Эти соображения остаются в силе для любой точки, которая сама не излучает, а освещается дневным или искусственным источником света. Тогда она отбрасывает во все стороны падающий на нее свет так же, как если бы она сама его излучала. Всякий предмет, находящийся в поле нашего зрения, мы можем себе представить состоящим из множества отдельных точек, и для каждой из них применимо все то, что мы вывели выше для наших трех точек А, В и С. Таким образом, хрусталик отбрасывает на глазное дно маленькое, перевернутое, но точное изображение Рассматриваемого предмета, совершенно так же как линза фотоаппарата — на матовое стекло или на вставленную на его место фотопластинку.

Существенная разница между камерой и нашим глазом заключается в использовании полученного изображения. В камере на пластинке запечатлевается и, так сказать консервируется изображение, полученное в данный момент времени. В нашем глазу место фотографической пластинки занимает сетчатая оболочка, которая воспринимает изображение со всеми распределениями света и теней на нем, причем оно возникает вновь каждое мгновение и непрерывно меняется.

Основная часть сетчатой оболочки состоит из тончайшей мозаики палочковидных элементов (они настолько малы, что, для того чтобы заполнить расстояние в 1 миллиметр, потребовались бы многие сотни их), и все они тончайшим нервным волокном связаны с головным мозгом. Каждая светящаяся точка, изображение которой падает на сетчатую оболочку, посредством соответствующих нервных волокон передается в головной мозг, и только там, а не на самой сетчатой оболочке возникает известное восприятие — от каждой отдельной точки, вспыхнувшей в ночной темноте, и от бесконечной массы отдельных точек, которые при свете дня заполняют все поле нашего зрения и сливаются друг с другом в единый зрительный образ.

Иногда возникал вопрос: почему мир не представляется нам вверх ногами, если на нашей сетчатке все отражается в перевернутом виде? Этот вопрос лишен смысла уже потому, что образ видимого осознается у нас не сетчаткой, а головным мозгом, в котором все частицы изображения уже давно успели расположиться по-другому, так, как донесли его туда ведущие к мозгу нервные волокна.

Глаз пчелы, а также глаза других насекомых не имеют ни зрачка, ни радужной оболочки, ни хрусталика. Сетчатую оболочку на дне глаза можно сравнить с сетчатой оболочкой глаза человека. Но изображение на этой сетчатой оболочке возникает по-иному. У пчелы очень выпуклые глаза расположены по бокам головы. Если рассматривать их поверхность через сильную лупу, то она кажется изящнейшим образом разделенной на мелкие участки, фасетки, и поэтому такой орган зрения называется фасеточным глазом (рис. 52).

Рис.52. Глаз пчелы (схема). Ро – роговая оболочка; Кк – кристаллический конус; Пс – палочки сетчатки; Зн – зрительный нерв. Пункты А, В, и С в поле зрения соответствуют возникающим на сетчатке изображениям точек а, b и с. Изображение прямое.

Таким образом, уже внешний вид глаза пчелы говорит о несходстве его по внутреннему строению с человеческим.

Разделенная на участки глазная поверхность состоит из хитина и является внешним защитным слоем, соответствующим роговой оболочке нашего глаза. Хитин, как панцирь покрывает и все тело пчелы. К каждому участку роговицы примыкает кристально прозрачное кеглевидное образование — кристаллический конус (Кк, рис. 52, 53). Он собирает прямо направленные на него световые лучи и передает их к палочкам сетчатки (Пс), которые, тесно собранные вместе, образуют сетчатую оболочку. Каждый такой участочек вместе с примыкающей к нему трубочкой и относящейся к ней палочкой сетчатки образует глазной клин.

Рис. 53. Разрез через глаз пчелы. Ро – роговая оболочка; Кк – кристаллический конус; Пс – палочки сетчатки. В верхнем участке глаза при консервировании роговая оболочка несколько отслоилась от кристаллического конуса.

Таким образом, сложный глаз рабочей пчелы состоит примерно из 5000 плотно прилегающих один к другому глазных клиньев, причем все они — и это очень важно — расположены в продольном направлении с небольшим наклоном внутрь по отношению один к другому, так что ни один из них не смотрит в том же направлении, что и другой. Каждая трубочка одета в черную светонепроницаемую оболочку, как нога в чулок.

Еще раз вообразим в поле зрения глаза светящуюся точку (А), которая испускает лучи во всех направлениях. Эти лучи попадают на всю поверхность глаза. Но только 3 том глазном клине, в направлении зрения которого лежит светящаяся точка, прямолинейно идущие лучи попадут через трубочку на палочку (а) сетчатки. Остальные глазные клинья, на которые свет падает несколько косо, поглотят его своими черными оболочками, прежде чем он достигнет их светочувствительной сетчатки. Другая точка (В), расположенная выше, лежит в направлении зрения глазного клина, расположенного выше, а расположенная ниже точка (С) будет соответственно воспринята глазным клином, расположенным ниже, который передаст ее на сетчатку (см. рис. 52).

Это относится также и к бесчисленным точкам, из которых, как мы можем себе представить, состоит предмет. Каждый глазной клин как бы выхватывает из всего поля зрения маленькую частицу, расположенную в направлении его зрения. Таким образом, как следует непосредственно из рисунка, на сетчатке возникает изображение, но не перевернутое, как в глазу с хрусталиком. Порядок расположения точек изображения на сетчатке соответствует действительному их расположению, поэтому изображение на сетчатке оказывается прямым.

Это обстоятельство много раз обсуждалось. Но само по себе оно не имеет существенного значения и является естественным следствием различий в процессе возникновения изображения на сетчатке. У пчелы уже на поверхности глаза картина всего поля зрения распадается на мозаику из мельчайших частичек изображения, передающихся через отдельные глазные клинья палочкам сетчатки и отсюда—в мозг. В нашем глазу хрусталик отбрасывает на сетчатку единое перевернутое изображение, которое разлагается палочками сетчатки на мозаику и передается в мозг. Соединить отдельные «камешки» мозаичного изображения в единый воображаемый образ — это уже задача мозга.

На рис. 52 этот процесс возникновения изображения показан в увеличенном и упрощенном виде. Как изящно и равномерно в действительности примыкают один к другому глазные клинья и насколько они многочисленны, дает представление микрофотография разреза через глаз пчелы (см. рис. 53).

Острота зрения пчелы и восприятие ею формы предметов.

Теперь было бы, конечно, интересно узнать, насколько остро глаз насекомого может видеть предметы окружающей среды. Ведь по своему строению он значительно отличается от наших органов зрения. Существуют различные пути для того, чтобы отыскать некоторые отправные точки для этого исследования.

Рис. 54. Микрофотография изображения, возникающего на сетчатке глаза светлячка (120-кратное увеличение). Через оконные стекла видна церковь, на одном оконном стекле — наклеенная на него буква R из черной бумаги.

Нагляднее всего было бы непосредственное рассмотрение. Нам удалось получить изображение предмета таким, каким оно возникает в глазном клине светлячка, на его сетчатой оболочке, и, увеличив его под микроскопом, зафиксировать на фотопластинке (рис. 54). На снимке представлен вид из окна: нетрудно узнать переплеты окна, наклеенную на стекло букву R и даже колокольню вдали — все это мы видим глазами светлячка.

Мы взяли для опыта именно это маленькое насекомое, потому что его расположенные спереди глазные клинья укреплены на хитине и вследствие этого не разваливаются, если глаз срезать очень тонким скальпелем. Так удается отделить от сетчатой оболочки всю совокупность глазных клиньев, рассмотреть отбрасываемое ими изображение через микроскоп и сфотографировать его. По сравнению с восприятием нормального человеческого глаза оно кажется очень расплывчатым.

Такой же вывод дает и анатомическое исследование. Сетчатая оболочка глаза насекомого отмечает тем больше подробностей, то есть зрение может быть тем острее, чем больше имеется глазных клиньев. Это можно сравнить с мозаичной картиной, которая будет иметь тем большее сходство с изображенным на ней предметом во всех его подробностях, чем больше мозаичных камешков применяется для ее создания.

На рис. 55 глаз а не может воспринимать раздельно три точки, так как они попадают в район зрения одного и того же глазного клина, который соответствует одной и той же палочке сетчатки. Глаз б
может воспринимать их раздельно, так как в этом случае они отображаются в различных глазных клиньях. Понятно, что чем меньше угол зрения каждого отдельного глаза, тем лучше его способность к пространственному разложению предмета.

Величина этого угла у пчелиного глаза приближается к одному градусу. Поэтому две точки, которые появляются в поле зрения под каким-то меньшим углом, не могут быть рассмотрены отдельно одна от другой. Зоркий человеческий глаз может воспринимать раздельно две точки, расположенные одна от другой на расстоянии всего одной минуты дуги (1/60 градуса). Острота зрения пчелы должна быть, следовательно, во много раз ниже, чем острота зрения человека.

Другу пчел придется примириться с тем, что от его любимиц остаются скрытыми многие подробности многообразной и прекрасной природы. Конечно, было бы интересно иметь об этом более точное представление пчел можно «расспросить», применив способ дрессировки. При помощи этого способа их легко научить с большой уверенностью различать формы цветков, изображенные на рис. 56.

Однако при дальнейшем исследовании выяснилось что пчелы, очевидно, ориентируются при этом по другим основным признакам, чем мы. Отчетливее всего это видно при применении простых геометрических фигур. Несмотря на продолжительные попытки, не удается заставить пчел различать такие совершенно несхожие для нас фигуры, как треугольник, круг, квадрат и прямоугольник (рис. 57, верхний ряд).

Но еще удивительнее, что пчелы путают одну с другой нее фигуры нижнего ряда и, напротив, каждую фигуру нижнего ряда они могут быстро и уверенно отличить от любой фигуры верхнего ряда. Из этого (а также на основании других опытов, многократно повторенных) можно заключить, что для пчелиного глаза решающее значение имеет второстепенный для нас признак фигур, а именно степень их расчленения. Фигуры каждой из этих двух групп — расчлененные с разнообразным контуром или нерасчлененные с простым контуром—кажутся пчелам очень похожими или даже одинаковыми. Это приводит к тому, что в опытах по дрессировке для исследования чувства формы они оказываются совершенно не в состоянии решить совсем простые для нас задачи.

Иное восприятие формы предметов пчелами связано с тем, что их органы зрения неподвижны. Пчела не может вращать глазами и направлять взгляд на заинтересовавший ее предмет. Все ее 10 000 глазков прочно укреплены на голове справа и слева и установлены на все направления. В полете она видит ими одновременно всю панораму под собой и вокруг, причем впечатления, которые отдельные глазки получают от мелькающих мимо предметов, меняются непрерывно и очень быстро.

Если в темном помещении в быстрой последовательности производить вспышки света, то создается впечатление мерцающего света. Когда в течение одной секунды друг за другом следуют более 20 вспышек, наш глаз уже не воспринимает их раздельно и создается впечатление непрерывной освещенности. Именно это явление широко используется в кинематографе, где эффект непрерывного движения создается в результате ежесекундной смены 99—25 кадров киноленты. Мы не замечаем, что через определенные доли секунды наступает затемнение, во время которого происходит смена изображения.

Если бы в пчелином государстве существовало кино.

проектор пришлось бы делать совершенно по-иному. За то же время перед пчелами пришлось бы пропускать более 200 отдельных изображений, чтобы они не жаловались на «мелькание». Глаз пчелы в течение секунды может воспринимать раздельно в 10 раз больше самостоятельных впечатлений, чем наш глаз. Поэтому пчелиный глаз блестяще приспособлен к восприятию движения и схватыванию быстро меняющихся впечатлений, когда во время полета перед пчелой мелькают неподвижные сами по себе предметы.

Незначительная способность к пространственному разложению восполняется исключительной способностью к анализу событий во времени. Поэтому понятно, что пчелы обращают гораздо большее внимание на изменения, возникающие в поле зрения, чем на спокойные формы и замкнутые поверхности, и что в их памяти прежде всего запечатлеваются сильно расчлененные световые и цветовые образы. Вот как все это можно себе представить. Конечно, узнать истину и хоть на миг увидеть мир таким, каким его видит пчела,— заветное желание всякого любознательного естествоиспытателя.

Восприятие поляризованного света.

Большинство людей ничего не знает о «поляризованном свете». Они им даже не интересуются. Ведь для того, чтобы понять, как часто мы, даже не подозревая об этом, видим такой свет, нужно воспользоваться специальной аппаратурой. В школе мы учили, что свет — это электромагнитные волны определенной длины, которые с чудовищной быстротой распространяются в пространстве. При этом происходят колебания, перпендикулярные к направлению светового луча (поперечные колебания). В естественном солнечном свете ориентация плоскости этих колебаний может быть любой, в частности может беспрестанно быстро меняться.

Рис. 58.Схема, объясняющая отличия обычного света (а) от поляризованного (б).

На рис. 58, а устремленный прямо на нас луч света изображен условно в виде точки, пунктирные линии указывают некоторые сменяющие друг друга направления колебаний. У поляризованного света (например, у плоско – поляризованного луча) все колебания происходят в одной плоскости (рис.58.б).

В природе поляризованный свет совсем не редкость. Солнечный свет, отраженный зеркалом, водной поверхностью или мокрым уличным асфальтом, частично (а при некоторых обстоятельствах полностью) поляризован. Голубое небо богато поляризованным светом; мы этого не замечаем, потому что для нашего глаза не существует разницы между обычным и поляризованным светом. Но для глаз насекомых и других членистоногих поляризованный свет представляет собой нечто особое. Они могут даже распознавать направление его колебаний и использовать их для ориентировки в пространстве. Это относится также и к нашим пчелам. Такая способность была открыта у них несколько лет назад.

Поляризованный свет можно создавать и искусственно, например с помощью призмы Николя. Недавно была изготовлены также большие прозрачные поляризаторы, которые полностью поляризуют проходящие сквозь них лучи. Благодаря этим вспомогательным средствам нетрудно установить, является ли свет, о свойствах которого мы ничего не знаем, поляризованным и каково будет при соответствующих условиях направление его колебаний.

Это можно наглядно продемонстрировать следующим образом (рис. 59). Из поляризатора вырезаются продолговатые пластины так, чтобы направление колебаний проходящего сквозь них света было параллельно длинной стороне прямоугольника. Мы не можем путем непосредственного восприятия определить, что свет поляризован. Таким способом или что он вообще является поляризованным. Мы не заметим также ничего необычного, если перед первым фильтром поместим в том же положении второй, потому что при таком размещении поляризованный в первом поляризаторе свет сможет беспрепятственно проходить через второй фильтр. Перекрытые места покажутся несколько менее прозрачными вследствие того, что фильтры имеют слабую окраску и два фильтра, естественно, поглощают больше света, чем один.

Если мы будем постепенно поворачивать один фильтр в направлении, обратном положению другого, свет будет все более затемняться и наконец, когда фильтры окажутся перпендикулярными один к другому, полностью исчезнет. Перекрещиваясь под прямым углом с первым, второй поляризатор становится совершенно непроницаемым для световых колебаний, которые возникают в первом: при наклонном положении второго поляризатора через него будет проходить только часть света. Интенсивность такого света будет снижаться тем больше, чем сильнее направления колебаний света, проходящего сквозь оба поляризатора, будут отклоняться одно от другого.

Несколько иное расположение поляризаторов приближается к условиям, возникающим в глазу насекомого мы вырезаем из поляризатора такие равнобедренные треугольники, чтобы направление колебаний проходящего через них света шло параллельно основанию каждого треугольника, и располагаем их в форме звезды (рис. 60).

Если посмотреть сквозь этот звездообразный поляризатор на светлую поверхность, испускающую естественный свет, то все треугольники покажутся одинаково светлыми и мы не узнаем, что видим свет, поляризованный в различных направлениях (рис. 61, а). Но если посмотреть сквозь тот же поляризатор на поверхность, от которой идет поляризованный свет, то в зависимости от изменения плоскости колебаний падающего на них света освещенность треугольников (рис. 61,б) изменится так, как показано на рисунке 59.

Рис. 62. а — отдельный глаз сложного глаза пчелы (см. рис. 52), очень сильно увеличенный; б — поперечный разрез через отдельный глаз, сделанный по линии а — а (еще большее увеличение); Зк — зрительная клетка; Язк — ядро зрительной клетки; Зп — зрительная палочка (внутренняя, как предполагают, светочувствительная часть зрительной клетки); Кк — кристаллический конус; Р — роговица (хитиновая оболочка).

Подобное явление, позволяющее распознавать направления колебаний поляризованного света, происходит в фасеточном глазу. При сильном увеличении и тщательном рассмотрении оказывается, что палочки сетчатки образуются группой из восьми чувствительных клеток и соответственно этому состоят из восьми частей, как и наш звездообразный поляризатор (рис. 62). Сходство это не только внешнее — подобным образом выравниваются и колебания света. Очевидно, имеется аппарат, который дает фасеточному глазу преимущество перед нашим и делает его способным воспринимать поляризованный свет.