Северных оленей любят во всём мире за их тёмные выразительные глаза, величественные рога и волшебную связь с Санта-Клаусом. Но невзирая на то, что момент, когда вы узнали холодную, суровую правду о том, как на самом деле рождественские подарки попадают под ёлку, является мучительным и омрачает детство многих людей, на самом деле северные олени куда более особенные, чем то, во что заставил вас поверить ваш циничный старший брат или одноклассники.

Как глаза северных оленей трансформируются зимой, придавая им сумеречное зрение.Изображение: Unsplash/Hans-Jurgen Mager

Арктический северный олень, как и его главный хищник волк, невероятно хорошо приспособлен к своему снежному дому, где в зимних условиях температура не только может опускаться до -50 °C, но и бывают деньки с совсем небольшими промежутками дневного света. У северных оленей есть второй слой меха и широкие копыта в форме полумесяца, которые поддерживают их устойчивость и позволяют им зарываться в снег. И, как показывает новое исследование специалистов из Университетского колледжа Лондона, их глаза со сменой времён года претерпевают физических изменений, что позволяет им ясно видеть во время долгих зимних сумерек.

Середина зимы в Арктике — это либо темнота, либо сумерки, когда солнце весь день находится за горизонтом. В этот период северным оленям необходимо находить и добывать свой зимний корм — лишайник, прочёсывая заснеженную землю копытами, рогами и мордами. В Арктике много лишайника — идеальный источник пищи, который северные олени могут найти, куда бы они ни отправились.

Как глаза северных оленей трансформируются зимой, придавая им сумеречное зрение.
Северный лишайник. Изображение: Shutterstock

Сумерки — это нечто особенное

Олени добывают себе пропитание в сумерках, тогда же, когда охотятся волки. Однако у сумерек есть уникальное свойство, отличающее их от дня или ночи: они очень синие, в них очень мало зелёного, жёлтого и оранжевого цветов.

Это связано с тем, что озоновый слой Земли, освещённый солнцем ниже горизонта, действует как фильтр, охватывающий небо, который в сумерках поглощает почти весь свет, кроме синего. Солнечный свет преодолевает большее расстояние через атмосферу, проходя горизонтально через озоновый слой. Этот озоново-синий свет отличается от ясного дневного небесно-синего, который вызван рассеянием солнечного света молекулами воздуха.

И хотя художники это время после захода солнца называют «режимным временем», мы, как правило, его не замечаем, так как наши глаза адаптируются к медленно меняющемуся цвету. С приближением темноты наше зрение переключается с использования колбочковых рецепторов, дающих нам цветовое зрение, на использование более чувствительных стержней, которые не различают цвета. Зимой в полярных местообитаниях сумерки могут длиться более трети суток.

Волки и северные олени улучшают свою чувствительность к арктическим сумеркам с помощью «зеркала» за сетчаткой. Когда свет попадает в глаз и проходит через сетчатку, он обнаруживается не весь и поглощается специализированными нейронами, называемыми фоторецепторами. Вместо этого зеркало отражает его обратно через сетчатку во второй раз, когда будет обнаружено больше света. Олени видят более яркое, но немного размытое изображение, потому что зеркало рассеивает часть света вбок, как запотевшее стекло.

Это преимущество при тусклом свете, потому что животное больше полагается на визуальный контраст и движение, чем на визуальную резкость. Зеркало, называемое тапетум, развилось независимо у многих животных. Исключениями являются люди и хищники, которым нужны чёткие изображения.

Глаза, которые меняются в зависимости от времени года

В своём исследовании британские учёные глаза северных оленей, погибших летом, сравнили с образцами глаз северных оленей, погибших зимой.

Было выявлено, что глаза северного оленя претерпевают уникальных сезонных изменений в своём тапетуме и меняют цвет, отражая золотисто-бирюзовый свет летом и тёмно-синий — зимой. И лишайник, и волчий мех отражают меньше синего, чем другие цвета, поэтому на фоне заснеженного ландшафта они кажутся тёмными.

Как глаза северных оленей трансформируются зимой, придавая им сумеречное зрение.Изображение: Shutterstock

Тапетум северного оленя использует ту же структуру, что и переливающиеся перья павлина, блестящие синие крылья бабочки Морфо и вспышки цвета опала. Это называется структурной окраской.

В тапетуме северного оленя эти структуры представляют собой очень тонкие волокна коллагена, слишком маленькие, чтобы их можно было увидеть в световой микроскоп, похожие на структуру мышц, но более тонкие, чем они. Представьте себе эти волокна как большое количество карандашей, аккуратно сложенных в прозрачную коробку в виде шестиугольника.

После налейте достаточно воды, чтобы заполнить промежутки, уменьшите масштаб примерно в 40 тысяч раз, и коробка будет отражать синий свет. Именно это представляет собой тапетум в зимний период. Чтобы превратиться в летний тапетум, увеличьте количество воды в десять раз и удвойте глубину коробки. В таком крошечном масштабе волокна примерно сохранят свой шестиугольный рисунок, но между ними будет больше промежутков.

Учёные считают, что эта трансформация вызвана изменением давления в глазах северного оленя, которое происходит летом и зимой.

Как глаза северных оленей трансформируются зимой, придавая им сумеречное зрение.Изображение: Unsplash/Federico Di Dio photography

По-другому это можно представить как глаза оленя с летними и зимними шинами. В очень холодных условиях вы выпускаете немного воздуха из шин, чтобы увеличить сцепление со льдом. Северный олень же выпускает жидкость из тапетума, чтобы лучше видеть обстановку вокруг.

Это открытие может помочь инженерам создавать продукты, которые меняют отражённый свет. Возможности безграничны. Если вместо краски на пигментной основе использовать поверхность, покрытую отражающей наноструктурой, подобной структуре тапетума северного оленя, можно изменить цвет, изменив расстояние между уменьшенными «карандашами», отражающих свет. Например, вы можете изменить цвет своего автомобиля, настроив расстояние. В отличие от многих пигментов, такие структурные краски не должны тускнеть со временем.

Поэтому, невзирая на то, что северные олени уже давно вдохновляют рождественские традиции, теперь они также ещё и могут вдохновлять технологии и науку.

Правописание уведомления вебмастера


Понравилось? Поделитесь с друзьями!

Комментарии

- комментариев

EnglishРусскийУкраїнська
Включить уведомления    Да Спасибо, не надо