Александр Супин - Этот обыкновенный загадочный дельфин

Что ж, рецепт универсального водно-воздушного зрения ясен. Дело за малым: можно ли этим рецептом воспользоваться? Может ли природа создать глаз с плоской поверхностью, через которую проникает свет? Оказывается, это совсем не так просто.

Дело в том, что округлая, выпуклая форма глаза, в том: числе выпуклая форма его передней прозрачной оболочки — роговицы, — совсем не случайность, не прихоть природы. Она необходима для поддержания нужной формы глаза.

Глаз высокоорганизованного животного, в том числе человека или дельфина, — точнейшее оптическое устройство. Его размеры, взаимное положение разных частей его оптической системы должны удерживаться постоянными с очень высокой точностью. Только так можно получить четко сфокусированное изображение на светочувствительной сетчатой оболочке глаза. Стоит расстоянию между роговицей и хрусталиком, хрусталиком и сетчаткой измениться на доли миллиметра — и фокусировка будет нарушена, качество изображения пострадает.

Но как обеспечить постоянство формы и размеров глаза? Нельзя же вмонтировать внутрь глаза скелет. Те отделы глаза, через которые проходит свет, должны быть максимально прозрачными, а значит, не могут содержать не только твердых, но и просто достаточно плотных тканей. И действительно, содержимое полостей глаза по консистенции мало отличается от воды. Содержимое камеры между роговицей и хрусталиком (так называемой передней камеры) — это и есть жидкость, основу которой составляет вода. Между хрусталиком и сетчаткой находится, правда, не жидкость, а студенистая ткань, называемая стекловидным телом (стекловидное — отнюдь не потому, что прочное, как стекло, а потому, что прозрачное). Но это студенистое вещество все равно почти целиком состоит из воды, оно очень мягкое, не способное сохранять форму. Оболочки глаза также не жесткие, а эластичные, в особенности передняя оболочка — роговица, которая должна быть совершенно прозрачной. Так что ткани глаза совершенно не способны самостоятельно удерживать форму.

Правда, глаз спрятан в специальную полость черепа костную глазницу, которая неплохо защищает его не только от возможных повреждений, но и от грубых внешних воздействий, которые могли бы деформировать глаз. Но все равно это не решает проблему сохранения формы глаза полностью. Ведь и внутри глазницы он постоянно подвержен усилиям мышц, которые поворачивают глаз в разные стороны, толчкам кровотока, а передняя его часть и вовсе слабо защищена. Так что все равно природа должна была позаботиться о том, чтобы форма глаза каким-то способом строго поддерживалась, несмотря на то что глаз построен только из мягких, эластичных тканей.

И такой способ найден, простой и остроумный. Это принцип надутого воздушного шарика. Тонкая оболочка шарика мягка и бесформенна — но только до тех пор, пока шарик не надут. Стоит лишь создать внутри шарика небольшое избыточное давление, и тонкая оболочка, натянувшись, приобретает жесткость, а шарик — определенную форму и стойко ее удерживает. Можно изменить его форму, нажав на него пальцем, но как только палец убрали — шарик опять точно такой же, как и был.

Так же поддерживается и форма глаза. Внутри глаза создается избыточное давление -небольшое, но до статочное, чтобы его наружные оболочки натянулись и глаз приобрел упругость, способность строго сохранять свою форму и размеры. Правильное внутриглазное давление — очень важный показатель здоровья глаза, и если требуется более или менее серьезное обследование, врач-окулист обязательно измерит его специальным прибором.

Но какое отношение способ поддержания формы глаза имеет к проблеме универсального зрения дельфина?' Да самое прямое. Надутый шарик не может иметь плоских поверхностей. Пока его упругая оболочка не надута, можно растянуть ее в виде плоскости. Но как только с одной из сторон оболочки появится избыточное давление, она немедленно прогнется, станет выпуклой. Так же становится выпуклой и роговица глаза под влиянием внутриглазного давления, которое удерживает форму глаза. Так что выпуклая форма роговицы глаза — вовсе не случайность. Это неизбежное следствие того способа, которым поддерживается форма глаза.

Что же получается? С одной стороны, мы выяснили, чтобы глаз одинаково хорошо работал и в воде, и в воздухе—а именно так работает глаз дельфина, — его роговица должна быть плоской. С другой стороны, из-за наличия внутриглазного давления роговица не может быть плоской. Получается чепуха какая-то! Какова же на самом деле форма роговицы у дельфина — плоская она или выпуклая?

Весь фокус в том, какая часть роговицы. Когда выше вы читали, что, зная кривизну роговицы, оптики подсчитали, насколько близоруким должен быть на воздухе дельфин, скорее всего, и не обратили внимания на одну маленькую хитрость. Я написал: «При той кривизне, которую имеет центральная часть роговицы». Но в чем же тут хитрость? Конечно же так и нужно было делать: принять во внимание прежде всего центральную, то есть самую важную часть того окошка, через которое свет попа дает в глаз животного. И люди, и животные, рассматривая какой-нибудь предмет, обязательно направляют свои глаза на этот предмет, то есть ориентируют глаза так, что бы свет, отраженный от этого предмета, падал на глаз не сбоку, а именно спереди, на центр роговицы — прозрачного окна глаза, а не на его краешек. Взглянув на глаза своего собеседника или домашней кошки, вы также убедитесь, что именно в центре прозрачной роговицы находится зрачок — отверстие, через которое свет проникает в глубь глаза. Так что, казалось бы, вполне резонно оценивать свойства глаза, имея в виду форму и особенности прежде всего центральной, то есть самой важной части роговицы. Никакой хитрости тут вроде бы нет.

Все это действительно совершенно справедливо и для человека, и для кошки, и для большинства других животных: центральная часть — самая важная часть роговицы, именно от ее свойств и состояния в очень большой степени зависит нормальная работа глаза. Но все же это справедливо не для всех животных. И одно из немногих исключений, как вы, наверное, уже догадываетесь, дельфины.

Но чтобы разобраться, как именно дельфины используют свойства различных частей роговицы глаза, нам придется на время оставить в стороне все вопросы, касающиеся оптики дельфиньего глаза, и заняться другой наиважнейшей частью глаза — его светочувствительной сетчатой оболочкой, или сетчаткой. Оказывается, ее строение у дельфинов тоже имеет самое прямое отношение к универсальности их зрения.

Но прежде чем говорить об особенностях сетчатки дельфинов, нужно сначала сказать несколько слов о не которых особенностях зрения всех животных и человека, связанных со строением сетчатки. Иначе будет не очень ясно, о чем пойдет речь.