Бинокулярное зрение позволяет видеть сквозь предметы

Глаза некоторых млекопитающих эволюционировали так, чтобы смотреть в одну сторону. История появления и сближения двух глаз длинная и запутанная, и биологи до сих пор пытаются в ней разобраться, выстраивая на пути к истине самые разные теории (фото Rensselaer/Changizi).

Большинство животных обладает глазами, расположенными по разные стороны головы. У человека и приматов глаза эволюционировали и "перешли" на переднюю часть головы. Долгое время считалось, что единственное преимущество такого преобразования – объёмное видение окружающего пространства. Но теперь американские учёные готовы добавить ещё один "движущий фактор" эволюции.

В том, что мы можем видеть окружающее пространство в трёхмерном изображении (пусть для этого придётся изрядно покрутить головой), есть определённое преимущество.

Но плюс не только в этом, считает Марк Чангизи (Mark Changizi) из политехнического института Ренсселеера (Rensselaer Polytechnic Institute — RPI), по сути обнаруживший другое поистине раскрывающее глаза преимущество бинокулярного зрения: "прямосмотрящие" животные также способны видеть сквозь предметы.

Тем, кто не верит, учёный предлагает провести простой эксперимент. Возьмите авторучку и держите её вертикально, посмотрите на панораму прямо за ней. Если вы сначала закроете один глаз, затем второй, то увидите, что ручка в любом случае закрывает какую-то область пространства. Но если посмотреть обоими глазами, то всё, что ранее было "спрятано", теперь вполне обозримо. Так просто! Не правда ли?

Зрение животных столетиями подстраивалось под нужды вида. Так, кошки почти не различают цвета, для их образа жизни куда важнее "ночное зрение", именно поэтому их зрачок способен расширяться до 14 миллиметров (у человека только до 8). Пчёлы не замечают красный цвет и не опыляют красные цветы. Ястребы видят ультрафиолетовый свет, который помогает им выслеживать добычу. К тому же птицы могут одинаково хорошо видеть сразу два объекта, находящихся в стороне друг от друга. Собаки не способны сильно менять преломляющую способность хрусталика, то есть хорошо видят либо в отдалении от себя, либо прямо перед собой, третьего не дано (фото с сайтов wikimedia.org, eyedesignbook.com, headdonhawking.com, flickr.com).

Рыбы, насекомые, рептилии, птицы, кролики и лошади проводят свою жизнь на открытых пространствах (равнины, поля), то есть там, где необходимо видение всего, что происходит вокруг — панорамное зрение. И именно этому способствует их боковое расположение глаз.

Впрочем, существуют необычные представители животного мира, которые, несмотря на те же условия обитания, отличаются от остальных своих сородичей.

Глаза очень многих животных расположены по бокам головы, что позволяет им видеть всё как впереди, так и сзади себя (фото Rensselaer/Changizi).

Люди и крупные млекопитающие (приматы, тигры, медведи) подчас проживают в среде, загромождённой мелкими предметами, перегруженной мелкими деталями и препятствиями (леса, джунгли).

Их глаза устремились к передней части головы и стали смотреть вперёд прямо перед собой. И хотя "прямосмотрящие" животные утратили возможность видеть то, что происходит у них за спиной, они заполучили способность смотреть, например, сквозь листву, что находится перед ними.

Поясним и это утверждение с помощью ещё одного небольшого эксперимента: поднимите прямо перед лицом раскрытую ладонь. Предположим, что пальцы – это листья. Закройте один глаз, затем другой, посмотрите обоими глазами на пространство за вашей рукой. И снова одним глазом видно немного (рука закрывает значительную часть обзора), а оба глаза вполне позволяют читать этот текст.

В этом смысле монокулярное зрение (одним глазом) никак не может сравниться с бинокулярным, даже если к первому варианту добавить вертлявую шею и мощные мышцы, позволяющие довольно быстро менять положение тела в пространстве.

Впрочем, у всех животных есть так называемая зона бинокулярного зрения или перекрытия, где разные глаза видят один и тот же участок пространства одинаково хорошо. Если можно так выразиться, чем прямее смотрят глаза, тем зона шире, тем лучше животное видит "сквозь" предметы.

Слева для сравнения показаны зоны бинокулярного зрения (там, где два оранжевых полукруга перекрываются) для животных, глаза которых расположены по бокам головы либо смотрят вперёд. Справа: обзор животных, способных к "рентгеновскому зрению" вглубь среды, при разном положении глаз (иллюстрация Rensselaer/Changizi).

"Наш регион бинокулярного зрения позволяет нам видеть то, что находится за нагромождением мелких предметов", — поясняет Чангизи в пресс-релизе RPI.

Конечно, размеры предметов не могут быть бесконечно большими. До тех пор пока расстояние между нашими глазами больше, чем ширина элементов, закрывающих обзор (как в случае с пальцами или листвой деревьев), мы будем способны видеть сквозь них.

Так мы видим удалённый объект всё за той же листвой, пальцами и прочими мелкими объектами, соизмеримыми по ширине с расстоянием между нашими глазами (иллюстрация Rensselaer/Changizi).

Чтобы выяснить, какие животные обладают "рентгеновским зрением", Марк и его коллега Синсукэ Симодзё (Shinsuke Shimojo) из Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology) исследовали 319 видов 17 отрядов млекопитающих. Учёные узнали, что положение глаз соответствует наличию либо отсутствию в привычной среде обитания мелких предметов, а также их размерам относительно габаритов самих животных.

Авторы работы пишут, что у зверей, которые живут в "не лиственном окружении" или в среде, где внешние объекты значительно больше расстояния между глазами животного, глаза обычно смотрят в стороны.

"Представителям фауны, проживающим на открытых пространствах, такое "рентгеновской зрение" ни к чему, бинокулярное зрение не даёт им никаких преимуществ", — подводит итог Марк. По его словам, для них куда важнее обозревать все окрестности, чтобы не попасться в лапы к хищнику.

Иллюстрация слева показывает вид портрета Дарвина сквозь препятствие. Справа — линии прямой видимости каждого глаза: два в отличие от одного видят почти всё пространство за листьями (иллюстрация Rensselaer/Changizi).

В то же время животные, живущие в лесах, обладают подчас очень широкой зоной бинокулярного зрения, почти прямо расположенными глазами и возможностью видеть сквозь стену леса. Всё это повышает их шансы на выживание во время ухода от преследования (легче ориентироваться) или, наоборот, охоты на добычу.

"Рентгеновское зрение позволяет этим животным видеть куда больше пространства, чем с монокулярным "боковым" зрением", — говорит Чангизи. А если учесть, что чем крупнее зверь, тем большие предметы ему по зубам (точнее, "по глазам"), то и вовсе никаких сомнений в выводах американского исследователя не остаётся.

Стало быть, вполне возможно, что основным "двигателем" эволюции глаз, смотрящих в одном направлении, была именно соответствующая среда обитания.

Таблица влияния различных факторов на появление "рентгеновского зрения" у различных животных (иллюстрация Rensselaer/Changizi).

Чангизи также отмечает, что в современном мире человеку "прямовидение" помогает мало, так как мы в основном живём в не слишком загромождённом деталями пространстве.

"Человек сегодня чувствует себя в огромном мегаполисе скорее как мышь в лесу, а не как крупный хищник в джунглях. Мы не можем использовать свое зрение для "заглядывания" за небоскрёбы и машины", — пишет Марк в статье, опубликованной в журнале Theoretical Biology (препринт здесь , PDF-документ, 1,11 мегабайта).

"Если мы заморозим себя и проснёмся через миллион лет, то, пожалуй, нам будет сложно заглянуть в глаза проходящим мимо людям, так как они, скорее всего, будут обладать боковым зрением", — делает не слишком радостный прогноз Марк.

Время покажет, был ли прав учёный с революционной точкой зрения. Жаль только, что мы с вами этого уже не увидим. Во всех смыслах.