چشم‌ها اندام بینایی هستند. آن‌ها نور را دریافت می‌کنند و به پیام عصبی تبدیل می‌کنند. ساده‌ترین گیرنده‌های نور، نور را به حرکت به سمت آن معنی می‌کنند. اما همین گیرنده‌نور در موجودات پیچیده‌تر ساختار کامل‌تری دارد که می‌تواند نوری که از محیط دریافت می‌کند را به تصویر دقیق معنی کند. در گذشته مطالبی در خصوص بینایی انسان منتشر شده است به همین خاطر در این مطلب به توضیح بینایی حیوانات می‌پردازیم.

فهرست مطالب این نوشته

بینایی حیوانات

توانایی پاسخ به نور تقریبا در هر شکلی از حیات دیده می‌شود اما ساختار پیچیده چشم تنها در جانوران دیده می‌شود. بینایی حیوانات با توجه به ساختاری که چشمشان دارد تعریف می‌شود و با زیستگاه آن‌ها سازگاری پیدا کرده است. در ادامه مطلب بینایی حیواناتی مانند ماهی‌ها، پرندگان، خزندگان و حشرات بررسی می‌شود.

بینایی در ماهی

در بیشتر گونه‌های ماهی بینایی یکی از مهم‌ترین سیستم‌های حسی است. چشمان ماهی‌ها مشابه چشم‌های مهره‌داران خاکی مانند پستانداران و پرنده‌ها است با این تفاوت که عدسی چشم در اغلب ماهی‌ها کروی است. پرندگان و پستانداران با تغییر قطر عدسی چشم خود روی یک نقطه متمرکز می‌شوند، اما ماهی‌ها با دور یا نزدیک کردن عدسی نسبت به شبکیه چشم خود این کار را انجام می‌دهند.

بینایی حیوانات
مکنده‌ماهی در تصویر سمت راست و بی‌فک ماهی در تصویر سمت چپ.

شبکیه چشم ماهی‌ها به طور عمده دارای گیرنده‌های نور مخروطی و استوانه‌ای است و برای آن‌ها دید «اسکوتوپیک» (Scotopic) و «فتوپیک» (Photopic) فراهم می‌کند. دید اسکوتوپیک به بینایی در نور کم که تصویر سیاه و سفید ایجاد می‌کند گفته می‌شود و دیدی فوتوپیک مربوط به بینایی حیوانات در نور زیاد است که دید رنگی ایجاد می‌کند. بعضی از ماهی‌ها علاوه بر طول‌موج مرئی توانایی درک امواج فرابنفش و نورهای پلاریزه نیز دارند.

در میان ماهی‌های بدون آرواره، «مکنده‌ماهی» (Lamprey) پیچیده‌ترین چشم و «بی‌فک‌ماهی» (Hagfish) ابتدایی‌ترین چشم را دارد که به آن «خال‌چشمی» (Eyespot) می‌گویند. به نظر می‌رسد که اجداد مکنده‌ماهی مهره‌داران اولیه‌ای بودند که به سمت آب‌های خیلی عمیق و تاریک حرکت کردند تا از چشم شکارچی‌های بینا دور بمانند. در نقاط کم‌نور داشتن خال‌چشمی محدب بهتر از چشمان مقعر یا صاف بود چون نور بیشتری را جمع می‌کند. در کل بینایی در ماهی‌ها با توجه به زیستگاهشان تکامل پیدا کرده است. برای مثال ماهی‌هایی که در نقاط تاریک دریا زندگی می‌کنند چشمانی دارند که مناسب محیط تاریک است.

طیف نور مرئی
هر رنگ از نور مرئی طول موج مخصوص به خود بین 400 تا 700 نانومتر دارد. این رنگ‌ها همگی با هم نور سفید را تشکیل می‌دهند. کوتاه‌ترین طول‌موج طیف رنگی مربوط به بنفش و بلندترین آن مربوط به قرمز است.

بینایی حیوانات در محیط آبی

ماهی‌ها و سایر ساکنین دریا در محیط نوری متفاوتی نسبت به جانداران روی خشکی زندگی می‌کنند. در محیط آبی، نور توسط آب جذب می‌شود و با افزایش عمق آن از شدت نور کاسته می‌شود. همچنین ویژگی‌‌های اپتیکی آب نیز باعث جذب طول‌موج‌های نور در درجات متفاوتی می‌شود. برای مثال طول‌موج‌های بلند نور مرئی (مانند قرمز و نارنجی) بیشتر از طول‌موج‌های کوتاه نور مرئی (سبز و آبی) در آب جذب می‌شوند و امواج فرابنفش بیشتر از طول‌موج مرئی در آب نفوذ می‌کنند.

علاوه بر ویژگی‌های اپتیکی آب، میزان املاح و مواد حل‌شده در آب نیز در نفوذ نور به آب تاثیر می‌گذارد. در نقاط شفاف اقیانوس در هر یک متر عمق فقط 45٪ از انرژی خورشیدی برخوردی به سطح اقیانوس باقی می‌ماند. در عمق 10 متری تنها 16٪ و در عمق 100 متری 1٪ از نور باقی می‌ماند. هیچ نوری بیش‌از عمق 1000 متری نفوذ نمی‌کند.

آب دریا طول‌موج‌های متفاوت نور را به میزان متفاوتی جذب می‌کند. اقیانوس ابتدا طول موج‌های بلند که انرژی کمتری دارند سپس طول‌موج‌های کوتاه که انرژی بیشتری دارند را جذب می‌کند. رنگ قرمز در عمق 10 متری، رنگ نارنجی در عمق 40 متری و زرد در 100 متری جذب می‌شود. رنگ‌های آبی و سبز طول‌موج کوتاه‌تری دارند و بیشتر در دریا نفوذ می‌کنند. به همین دلیل است که در زیر آب همه‌ چیز را به رنگ سبز و آبی می‌بینیم.

مطلب پیشنهادی:
نور چیست؟ — به زبان ساده
شروع مطالعه

ساختار وعملکرد چشم ماهی‌ها

چشمان ماهی‌ها مشابه چشم‌های سایر مهره‌داران است به ویژه «چهار‌اندامی‌هایی» (Tetrapods) که از ماهی‌ها تکامل یافته‌اند. نور از طریق قرنیه وارد چشم ماهی‌ها می‌شود از مردمک عبور می‌کند و به عدسی می‌رسد. بیشتر گونه‌های ماهی‌ها دارای مردمکی با اندازه ثابت هستند ولی «نرم‌آبشش‌داران» (Elasmobranches) مانند کوسه، عنبیه‌ای ماهیچه‌ای دارند که قطر مردمک را تنظیم می‌کند. شکل مردمک نیز در ماهی‌ها متفاوت است و می‌تواند به صورت کروی یا «شکاف‌مانند» (Slit-like) باشد.

عدسی چشم ماهی‌ها معمولا به صورت کروی است اما بعضی از گونه‌ها عدسی بیضی دارند. در مقایسه با حیوانات خاکی، عدسی ماهی‌ها متراکم‌تر و کروی‌تر است. در محیط آبی تفاوت زیادی در ضریب شکست قرنیه و آب اطراف آن وجود ندارد، به همین خاطر عدسی چشم ماهی‌ها وظیفه شکست نور را انجام می‌دهد.

نور پس از عبور از عدسی چشم از زجاجیه عبور می‌کند و به شبکیه می‌رسد. جایی که در آن گیرنده‌های نوری وجود دارد. مانند سایر مهره‌داران گیرنده‌های نور در لایه داخلی شبکیه وجود دارند. اکثر ماهی‌ها سلول‌های مخروطی و استوانه‌ای در شبکیه خود دارند که به آن‌ها به ترتیب دید رنگی و سیاه و سفید می‌دهد.

بعضی از ماهی‌ها در چشمان خود «پرده درخشان» (Tapetum) دارند. پرده درخشان در پشت یا داخل شبکیه قرار گرفته و نوری که به آن می‌تابد را به شبکیه بازتاب می‌کند و قدرت بینایی را در نور کم افزایش می‌دهد. در واقع این پرده احتمال دریافت نور گیرنده‌های نوری شبکیه را افزایش می‌دهد.

ساختار چشم ماهی
ساختار چشم ماهی

نحوه متمرکز کردن تصویر در ماهی‌ها

ماهی‌ها و دوزیستان بر خلاف پرندگان و پستانداران به جای این‌که قطر لنز چشم خود را تغییر دهند، عدسی چشم خود را به شبکیه نزدیک یا از آن دور می‌کنند. این فرایند توسط ماهیچه‌ ویژه‌ای در چشم ماهی‌ها صورت می‌گیرد. در «ماهی‌های استخوانی» (Bony Fishes) این عضله «رترکتور لنتیس» (Retractor Lentis) نام دارد و هنگامی که ماهی به نزدیک خود نگاه می‌کند، در حالت استراحت است.

در «ماهی‌های غضروفی» (Cartilaginous Fishes) این عضله «پروترکتور لنتیس» (Protractor Lentis) نام دارد و وقتی ماهی به دور نگاه می‌کند، در حالت استراحت است. ماهی‌های استخوانی با نزدیک کردن عدسی خود به شبکیه تصاویر دور را متمرکز می‌کنند در صورتی که ماهی‌های غضروفی با دور کردن عدسی از شبکیه تصاویر نزدیک به خود را واضع می‌کنند.

توانایی دیدن امواج فرابنفش در ماهی‌ها

ماهی‌ها 4 رنگ‌دانه برای جذب طول‌موج‌های مختلف نور در چشم‌های خود دارند. هر رنگ‌دانه از «کروموفور» (Chromophore) و پرو‌تئین گذرنده از غشا به نام «اپسین» (Opsin) تشکیل شده است. جهشی که در رنگ‌دانه SWS-1 اپسین در برخی مهره‌داران ایجاد شده به آن‌ها توانایی دیدن امواج فرابنفش (360 نانومتر) را می‌دهد. بیشتر گونه‌های ماهی‌ها نیز این ویژگی را در رنگ‌دانه خود دارند و می‌توانند امواج فرابنفش را تشخیص دهند.

توانایی درک امواج فرابنفش در بعضی ماهی‌ها فقط در مقطع کوتاهی از زندگی‌های وجود دارد. برای مثال ماهی جوان «قزل‌آلای خال‌سرخ» (Brown Trout) در آب‌های کم‌عمق زندگی می‌کند و از توانایی دیدن فرابنفش برای تشخیص زوپلانگتون‌ها و شکار آن‌ها استفاده می‌کند. اما همین ماهی وقتی بزرگ می‌شود به نواحی عمیق‌تر دریا می‌رود که هیچ امواج فرابنفشی وجود ندارد.

بینایی حیوانات
تصویر سمت راست زوپلانگتون‌ها را نشان می‌دهد و تصویر سمت چپ ماهی قزل‌آلای خال‌سرخ است.

گیرنده های مخروطی دوقلو در ماهی‌ها

در بیشتر ماهی‌ها سلول‌های مخروطی به صورت جفت به یکدیگر متصل شده‌اند. هر یک از این سلول‌های مخروطی می‌تواند طول‌موج متفاوتی را درک کند و به مغز بفرستد.

سازگاری چشمان ماهی‌ها با زیستگاه

ماهی‌هایی که نزدیک به سطح آب تا عمق 200 متری زندگی می‌کنند، در منطقه‌ای هستند که نور خورشید به آن‌ها می‌تابد و توسط چشم شکارچی‌ها دیده می‌شوند. به همین خاطر چشم‌های این ماهی‌ها سازگاری متفاوتی با این شرایط پیدا کرده است برای مثال چشم‌های ماهی‌های «چهار‌چشم» (Four-eyed Fish) که در بالای سر آن‌ها قرار گرفته است و می‌تواند همزمان هم بالای سطح آب و هم پایین آن را ببینند. البته این ماهی‌ها بر خلاف نامشان تنها دو چشم دارند که به دو قسمت تقسیم شده است. نیمه بالایی چشم قادر به دیدن در هوا و نیمه پایین چشم آب را می‌بیند.

در آب‌های عمیق‌تر (200 تا 1000 متری) نور خورشید به اندازه کافی وجود ندارد. ماهی‌های این قسمت برای سازگار شدن با این شرایط معمولا چشمان بزرگ لوله‌ای شکل با عدسی بزرگ دارند. همچنین شبکیه آن‌ها تنها سلول‌های گیرنده نور استوانه‌ای را در خود جای داده‌اند. این ویژگی باعث دید سیاه‌ و سفیدی می‌شود که حساسیت زیادی به نور کم دارد.

برخی از ماهی‌های موجود در این منطقه در پشت شبکیه خود «پس‌بازتابگر» (Retroreflector) دارند. برخی هم مانند ماهی «چشم چراغی» (Flashlight Fish) در چشم خود «فتوفور» (Photophores) دارند که به آن‌ها قدرت بیشتری در دیدن اجسام در تاریکی می‌دهد.

ماهی‌هایی که در عمق بیش‌تر از 1000 متری زندگی می‌کنند به دلیل این‌که نوری در این مناطق وجود ندارد به سایر حواس خود تکیه می‌کنند و معمولا چشمان کوچک بدون عملکرد دارند.

ماهی چهار چشم
تصویر بالا ماهی چشم تلسکوپی و تصویر پایین ماهی چهار‌چشم است.

بینایی در پرندگان

بینایی مهم‌ترین حواس در میان پرندگان است. از آن جایی که بینایی خوب در نحوه پرواز پرندگان نقش دارد، قدرت بینایی بیشتری نسبت به سایر مهره‌داران پیدا کرده‌اند.

چشم پرندگان بسیار شبیه چشم خزندگان است و نسبت به اندازه بدن آن‌ها بسیار بزرگ است. اگرچه بیشتر حجم چشم در پرندگان در جمجمه آن‌ها پنهان شده است. شترمرغ در میان مهره‌دارن خشکی بزرگ‌ترین چشم را دارد. مزیتی که چشم پرندگان نسبت به خزندگان دارد، جلو آمدن عدسی است که تصویر بزرگ‌تری روی شبکیه می‌اندازد.

ماهیچه‌های مژگانی چشم پرندگان در مقایسه با پستانداران با سرعت و میزان بیشتری عدسی چشم را تغییر دهد. برخلاف چشمان کروی پستانداران، چشم پرندگان نسبتا صاف‌تر است تا میدان دید بیشتری در اختیار آن‌ها قرار دهد.

ساختار چشم پرندگان
ساختار چشم پرندگان

«حلقه اسکلروتیک» (Sclerotic Ring) که یک دایره استخوانی است در اطراف چشم پرندگان قرار گرفته است که از چشم آن‌ها محافظت می‌کند. همچنین ساختار شانه‌ای شکل «پکتن» (Pecten Oculi) که از مشیمیه ریشه گرفته است، فقط در داخل چشم پرندگان دیده می‌شود. به نظر می‌رسد که پکتن وظیفه غذا رسانی به شبکیه و تنظیم pH زجاجیه را به عهده دارد.

چشمان بیشتر پرندگان بزرگ است ولی چون کاملا کروی نیست معمولا 10 تا 20 درجه گردش دارد. به همین دلیل حرکات سر در پرندگان این کمبود را جبران می‌کند. هر چشم پرندگان معمولا به صورت مستقل حرکت می‌کند و جهت حرکت آن نیز می‌تواند متفاوت باشد.

پرندگانی که چشمانشان در دو طرف سر آن‌ها قرار گرفته است میدان دید گسترده‌تری دارند که به آن‌ها کمک می‌کند از شکارچی‌ها فرار کنند. درصورتی که چشمان پرندگان شکارچی مثل جغد در جلوی سر آن‌ها قرار گرفته است. چشمان جلوی سر به جغد دید دوچشمی می‌دهد که امکان دیدن شکار در دوردست را برای آن‌ها فراهم می‌کند. «ابیا امریکایی» ( American Woodcock) در میان پرندگان با 360 درجه در محور افقی و 180 درجه در محور عمودی بیشترین میدان دید را دارد.

بینایی حیوانات
الف) سارگپه ب) دم‌جنبانک سفید ج) ادخورک‌

شبکیه در چشم پرندگان

شبکیه پرندگان دارای سلول‌های گیرنده نور استوانه‌ای و مخروطی است و به آن‌ها دید رنگی و سیاه و سفید می‌دهد. تراکم گیرنده‌های نور دقت بینایی را مشخص می‌کند در انسان 200 هزار گیرنده نور در هر میلی‌متر مربع وجود دارد اما میزان گیرنده‌های نوری در «گنجشک» (House Sparrow) 400 هزار و در «سارگپه» (Common Buzzard) یک میلیون است.

نسبت اندازه سلول‌های گانگلیون به گیرنده‌های نوری در چشم نشان‌دهنده قدرت تفکیک است. این نسبت در پرندگان بسیار بالا است. برای مثال «دم‌جنبانک سفید» (White Wagtail)، 100 هزار سلول گانگلیون به ازای 120 هزار گیرنده نوری شبکیه دارد.

80٪ از گیرنده‌های نوری شبکیه چشم پرندگانی که در روز و نور زیاد فعالیت می‌کنند را سلول‌های گیرنده نور مخروطی تشکیل می‌دهد. در بعضی از «بادخورک‌ها» (Swift) این میزان به 90٪ هم می‌رسد. اما پرندگانی که در شب و نور کم فعالیت می‌کنند سلول‌های استوانه‌ای بیشتری دارند. گیرنده‌های نوری شبکیه چشم جغد را تنها سلول‌های استوانه‌ای تشکیل می‌دهند.

نقش پلک سوم در بینایی حیوانات

پلک در پرندگان برای پلک‌زدن استفاده نمی‌شود در عوض «غشای پلکی» ( Nictitating Membrane) یا «پلک سوم» (Haw) به جای پلک چشم را مرطوب نگه می‌دارد. پلک سوم غشایی شفاف یا نیمه شفاف است که به صورت افقی باز و بسته می‌شود. غشای پلکی در برخی پرندگان که در آب شیرجه می‌زنند به عنوان لنز تماسی عمل می‌کند و نور را بهتر برای ان‌ها روی یک نقطه متمرکز می‌کند.

پلک سوم
غشای پلکی بر خلاف پلک اصلی پرندگان به صورت افقی باز و بسته می‌شود.

درک نور

چشم پرندگان دارای گیرنده‌های نور مخروطی و استوانه‌ای است. گیرنده‌های نور استوانه‌ای که دارای رنگدانه رودوپسین هستند در نور شب بهتر فعالیت می‌کنند و گیرنده‌های نور مخروطی نیز نور باشدت زیاد را درک می‌کنند. گیرنده‌های نور مخروطی به پرندگان دید رنگی می‌دهد. این گیرنده‌ها در پرندگان بر خلاف انسان‌ها «تتراکروماتیک» (Tetrachromatic) هستند یعنی به جای سه نوع گیرنده مخروطی چهار نوع گیرنده دارند.

یکی از این گیرنده‌ها در بعضی از پرندگان توانایی درک امواج فرابنفش را دارد. علاوه بر این رنگدانه‌های مخروطی در شبکیه پرندگان به صورت «یکنواخت» (Hyperuniform Distribution) قرار گرفته است که باعث جذب حدکثری نور و رنگ‌ها می‌شود.

رنگدانه‌ای که به مقدار زیاد در سلول‌های مخروطی پرندگان دیده می‌شود، «یدوپسین» (Iodopsin) نام دارد که طول موج نزدیک به 570 نانومتر را جذب می‌کند. این رنگ‌دانه محدوده‌ای بین رنگ قرمز و سبز را تشخیص می‌دهد. در پنگوئن‌ها به دلیل سازگاری با رنگ آبی دریا، این رنگ‌دانه طول‌موج 543 نانومتر را جذب می‌کند.

پرندگان آوازخوان مهاجر از میدان مغناطیسی زمین، خورشید و ستاره‌ها برای یافتن مسیر مهاجرت خود استفاده می‌کنند. مطالعات نشان داده است که نوعی پرنده به نام «گنجشک ساوانا» (Savannah Sparrows) از نور پلاریزه افق برای تنظیم کردن سیستم درک میدان مغناطیسی خود در غروب و طلوع خورشید استفاده می‌کنند.

مطلب پیشنهادی:
تکامل چشم، بینایی و دید رنگی در جانوران مختلف — بخش اول
شروع مطالعه

نقش قطره‌های روغنی در بینایی حیوانات

گیرنده‌های مخروطی در پرندگان و خزندگان دارای قطره رنگی روغن است که در گیرنده‌های نوری پستانداران وجود ندارد. این قطره حاوی مقادیر بالایی از کاروتینوئید است و به گونه‌ای در سلول‌های گیرنده نور قرار گرفته که نور ابتدا از آن می‌گذرد، سپس به رنگدانه نوری می‌رسد. این قطره‌ها به صورت فیلتر عمل می‌کنند بعضی از طول‌موج‌ها را حذف می‌کنند و محدوده طیف جذبی رنگدانه‌ها را محدود می‌کنند. این ویژگی هم‌پوشانی طول‌موج‌های دریافتی توسط رنگ‌دانه را کاهش می‌دهد و پرنده رنگ‌های بیشتری را تشخیص می‌دهد.

تا‌کنون 6 مدل قطره روغنی در سلول‌های مخروطی شناخته شده است. 5 نوع آن ترکیب‌های متفاوتی از کاراتینوئید دارند که باعث جذب طول‌موج‌ها و شدت‌‌های متفاوت می‌شود. نوع ششم قطرات روغنی هیچ رنگدانه‌ای ندارد و شفاف است. نوع ششم کمترین میزان جذب نور را دارد و معمولا در گیرنده‌های مخروطی دیده می‌شوند که طول‌موج فرابنفش را دریافت می‌کنند.

رنگ و توزیع قطره‌های روغنی در گیرنده‌های نوری چشمان پرندگان از گونه‌ای به گونه دیگر متفاوت است و بیشتر به نوع زیستگاه (در مقایسه با ژنتیک) آن‌ها بستگی دارد. برای مثال پرندگانی که در روز شکار می‌کنند مانند «پرستوی خانگی» (Barn Swallow)، تعداد قطره‌های روغنی کمی در چشم دارند. ولی پرندگان ماهی‌گیر مثل «پرستوی دریایی» (Common Tern) تعداد زیادی قطره روغنی قرمز و زرد در شبکیه خود دارند.

قطره روغنی در چشم پرندگان
ساختار گیرنده نوری مخروطی در چشم پرندگان.

حساسیت به اشعه فرابنفش

بیشتر گونه‌های پرندگان تتراکروماتیک هستند و یکی از انواع سلول های مخروطی خود را به درک امواج در محدوده فرابنفش و رنگ بنفش طیف مرئی اختصاص داده‌اند. این گیرنده‌های مخروطی از اپسین‌های «حساس به طول‌موج کوتاه» (Short Wave Sensitive | SWS1) و رنگدانه‌های کاروتینوئیدی فیلتر کننده طول‌موج بلند تشکیل شده‌اند که می‌توانند به طور اختصاصی نور با طول موج بین 300 تا 400 نانومتر را دریافت کنند.

دو نوع بینایی برای طول‌موج‌های کوتاه در پرندگان وجود دارد.

  1. «حساس به رنگ بنفش» (Violet Sensitive | VS)
  2. «حساس به اشعه فرابنفش» (Ultraviolet Sensitive | UVS)

شاخه‌ای از پرندگان که توانایی درک امواج فرابنفش را دارند شامل موارد زیر هستند.

  • «دیرین‌آروارگان» (Palaeognathae) مانند شترمرغ
  • «لانه‌کن‌ها» (Trogoniformes)
  • «طوطی‌سانان» (Psittaciformes): مانند طوطی
  • «آبچلیک‌سانان» (Charadriiformes)
  • «گنجشک‌سانان» (Passeriformes)

دیدن امواج فرابنفش در پرندگان معمولا برای پیدا کردن جفت استفاده می‌شود. معمولا پرندگانی که نر و ماده آن‌ها از طریق رنگ برای انسان قابل تشخیص نیستند،‌ الگوهایی از امواج فرابنفش در پرهای خود ایجاد می‌کنند که برای جفت آن‌ها قابل دیدن است.

در بعضی از میوه‌ها و توت‌ها نیز لایه‌ای براق وجود دارد که اشعه فرابنفش را بازتاب می‌کند. پرندگان این بازتاب را دوست دارند و از آن به عنوان روشی برای یافتن غذا استفاده می‌کنند.

بینایی پرنده
تفاوت بازه طول موج تشخیصی انسان و پرنده

بینایی در پرندگان شکارچی روز

توانایی دیدن پرندگان شکاری مثال‌زدنی است و قدرت بینایی آن‌ها به عوامل مختلفی بستگی دارد. این پرندگان معمولا چشمان بزرگی نسبت به جثه بدن خود دارند (1٫۴ برابر بزرگتر از میانگین پرندگان با جثه مشابه خود). همچنین چشمان آن‌ها معمولا حالت لوله‌ای دارد که تصویر بزرگتری به شبکیه می‌دهد. برخی از پرندگان شکاری با چشمان بزرگ مانند عقاب و کرکس قدرت تفکیک فضایی 2 برابر بیشتر از انسان دارند.

بینایی در پرندگان شکارچی شب

سازگاری با نور شب شامل ایجاد چشم‌های بزرگ، لوله‌ای شکل، سلول‌های گیرنده نور استوانه‌ای متراکم و عدم وجود سلول‌های گیرنده نور مخروطی است. سلول‌های گیرنده نور مخروطی به نور کم حساسیتی نشان نمی‌دهند در نتیجه در شب کاربرد ندارند. در شبکیه این پرنده‌ها لایه‌‌ای برای انعکاس نور به نام «پرده درخشان» (Tapetum Lucidum) وجود دارد که میزان نور دریافتی سلول‌های گیرنده نور را بالا می‌برد.

جغد چشمان بسیار بزرگی نسبت به جثه خود دارد (2٫۲ مرتبه بزرگتر میانگین اندازه چشمان پرندگان با جثه نزدیک به خود). همچنین این چشم‌ها در جلوی سر آن قرار گرفته‌اند. تصویری که چشم‌های جغد می‌بیند 50 تا 70 درصد همپوشانی دارد که «دید دوچشمی» (Binocular Vision) بهتری نسبت به پرندگان شکارچی روز (30 تا 50٪ هم‌پوشانی) ایجاد می‌کند. شبکیه چشمان نوعی جغد به نام «Tawny Owl» حدود 56000 گیرنده نوری استوانه‌ای در هر میلی‌متر دارد. پرندگانی که در غارهای تاریک زندگی می‌کنند نیز به جای بینایی از سیستم «پزواک‌یابی» (Echolocation) استفاده می‌کنند.

پرندگان دریایی

پرندگان دریایی مانند «پرستو دریایی» (Terns) و «مرغ دریایی» (Gulls) که غذای خود را در سطح دریا یا در داخل آن پیدا می‌کنند،‌ قطره‌های روغنی قرمز در گیرنده‌های مخروطی چشم خود دارند. این ویژگی وضوح و قدرت دید در فواصل دور را به ویژه در شرایط آب‌وهوایی مه‌آلود افزایش می‌دهد. در کل پرندگانی که از هوا داخل آب را میبینند، رنگدانه‌های کاروتینوئیدی بیشتری در قطرات روغنی چشم خود دارند.

پرندگانی مثل «ماهی‌گیرک» (Auks) و «غواص» (Divers) که در زیر آب به دنبال ماهی برای شکار می‌گردند، قطره‌های روغنی قرمز کمتری در چشم‌های خود دارند. این پرنده‌ها عدسی‌های انعطاف‌پذیر ویژه‌ای برای این کار دارند همچنین از غشای پلکی خود به عنوان عدسی اضافی استفاده می‌کنند.

«کبوترهای دریایی» (Tubenosed) که بیشتر عمر خود را در سطح آب می‌گذراند و به ندرت به روی خشکی می‌آیند، دارای ناحیه باریک و بلندی روی شبکیه خود هستند که به آن «Giganto Cellularis» گفته می‌شود. در این نقاط سلول‌های گانگلیونی بیشتر و بزرگتری نسبت به سایر بخش‌های شبکیه وجود دارد. این ناحیه به این پرندگان کمک می‌کند تا دید دوچشمی کوچکی در زیر منقار خود داشته باشند و طعمه‌هایی که در نزدیک سطح دریا هستند را تشخیص دهند.

بینایی حیوانات
پرنده غواص در سمت راست تصویر و پرنده ماهی‌گیرک در سمت چپ تصویر مشخص شده‌ است.

بینایی در خزندگان

ساختار چشم خزندگان شباهت زیادی به سایر مهره‌داران دارد با این تفاوت که در برخی از آن‌ها مانند مار پلک وجود ندارد و به جای آن «Spectacle» دارند. این محافظ شفاف مانند پلک عمل می‌کند و در هر بار پوست‌اندازی دوباره ساخته می‌شود.

شبکیه خزندگانی که در شب فعالیت می‌کنند تعداد بیشتری گیرنده نور استوانه‌ای دارد. همچنین در گیرنده‌های مخروطی خزندگان قطرات رنگی روغنی وجود دارد که مانند یک عدسی کوچک عمل کرده و نور را در یک طول‌موج خاص فیلتر می‌کند.

عدسی در چشم‌های خزندگان از گونه‌ای به گونه دیگر متفاوت است. برای مثال مار برای این که روی یک نقطه از تصویر تمرکز کند عدسی خود را به شبکیه نزدیک یا دور می‌کند (مانند فوکوس کردن لنز در دوربین عکاسی) ولی مارمولک‌ها با تغییر قطر عدسی این کار را انجام می‌دهند.

شکل مردمک در خزندگان

مردمک در بیشتر خزندگان حالت کروی یا عمودی دارد اما حالت افقی هم در بعضی خزندگان دیده می‌شود. به طور کلی خزندگانی که در نور روز فعالیت می‌کنند مثل مارمولک‌ها و لاک‌پشت معمولا مردمک کروی دارند ولی خزندگانی که در شب فعالیت می‌کنند مثل کروکودیل‌ها، مردمک عمودی دارند.

شکل مردمک در بینایی حیوانات
مردمک عمودی و کروی در بینایی حیوانات

نقش چشم جداری در بینایی حیوانات

بعضی از خزندگان مثل مارمولک‌ها سه چشم دارند که به چشم سوم آن‌ها چشم جداری گفته می‌شود. این چشم در بالای سر و در میان دو چشم دیگر قرار گرفته است. چشم جداری یک چشم ساده است که لنز و شبکیه دارد و با اجسام پینه‌آل در مغز ارتباط دارد. این چشم نمی‌تواند تصویری ایجاد کند یا رنگ‌ها را تشخیص دهد تنها تاریکی و روشنایی را تشخیص می‌دهد. همچنین چشم جداری مدت زمانی که مارمولک می‌تواند در زیر آفتاب باشد، دما و تولید هورمون‌ها را تنظیم می‌کند.

نقش چشم جداری در بینایی حیوانات
چشم جداری در بینایی حیوانات

نقش اندام پیت در بینایی حیوانات

بعضی از مارها مثل مار افعی، بوآ و پیتون در سر خود «اندام پیت» (Pit Organ) دارند که به آن‌ها توانایی تشخیص امواج فروسرخ را می‌دهد. اندام پیت در مار افعی بین سوراخ بینی و چشمان قرار گرفته است در صورتی که در مار بوآ و پیتون این اندام در لب قرار گرفته است. شواهد نشان می‌دهد که مارهایی که اندام پیت ندارند هم می‌توانند امواج فروسرخ را درک کنند.

خزندگان چه رنگ‌هایی را تشخیص می‌دهند؟

خزندگان توانایی دیدن رنگ‌ها را دارند. بیشتر خزندگان دارای 4 نوع سلول مخروطی هستند و به آن‌ها «تتراکرومات» (Tetrachromat) می‌گویند (انسان تنها 3 نوع گیرنده مخروطی دارد). این به این معنی است که علاوه بر رنگ‌هایی که ما می‌بینیم توانایی دیدن امواج فرابنفش را نیز دارند. البته برخی از خزندگان مانند «گکو» (Geckos) گیرنده‌های نوری مخروطی قرمز را ندارد و کوررنگی رنگ سبز قرمز دارد.

بینایی در حشرات

حشرات ساختارهای حسی متنوعی دارند و به انواع تحریک‌های حسی پاسخ می‌دهند. بینایی در آن‌ها می‌تواند توسط چشم‌های ساده (تک اتاقکی) و مرکب (چندوجهی) انجام شود. چشمان مرکب معمولا در حشرات بالغ وجود دارد و چشم‌های ساده معمولا در حشرات نابالغ دیده می‌شود.

چشم‌های مرکب و نقش آن در بینایی حیوانات

چشم‌های مرکب به دلیل وجود چندین ساختار مشابه و یک‌شکل به نام «اماتیدا» (Ommatidia) مرکب خوانده می‌شود. اماتیدا واحد اصلی تشکیل‌دهنده این نوع چشم است که می‌توانند در گونه‌های مختلف اندازه و تعداد متفاوتی داشته باشند. برای مثال در زنبورهای عسل، چشم ملکه 4900 و زنبورهای کارگر 6300 اماتیدا دارد. نوعی حشره به نام «Pomerapunctatissima» نیز وجود دارد که تنها یک اماتیدا در هر چشم دارد. قطر اماتیدا در گونه‌های مختلف متفاوت است و در حدود 5 تا 40 میکرون است.

ساختار چشم مرکب در حشرات

هر یک از واحدهای اماتیدا از یک قرنیه، مخروط کریستالی، گیرنده نور و سلول‌های رنگی تشکیل شده است که در ادامه هر یک را توضیح خواهیم داد.

  • قرنیه: سطح بیرونی هر اماتیدا محدب است و توسط کوتیکول شفاف پوشیده می‌شود. این بخش هم نقش قرنیه و هم نقش عدسی را ایفا می‌کند. بخش خارجی قرنیه معمولا ساختاری 6 گوشه دارد ولی ساختارهای مربعی هم دیده می‌شود. قرنیه که ساختار کوتیکولی دارد در هر بار پوست‌اندازی حشره از بین می‌رود و قرنیه جدید توسط سلول‌های «Corneagen» موجود در زیر قرنیه ساخته می‌شود.
  • مخروط کریستالی: در زیر سلول‌های Corneagen ساختار مخروطی یا استوانه‌ای شکل شفاف به نام مخروط کریستالی وجود دارد. در اطراف این مخروط کریستالی 4 تا 6 سلول مخروطی بلند قرار می‌گیرند که به آن‌ها «ویترلا» (Vitrellae) گفته می‌شود. مخروط کریستالی مانند لنز دوم عمل می‌کند و نور را در یک نقطه متمرکز می‌کند.
  • گیرنده نور: انتهای سلول‌های مخروطی روی یک استوانه نیمه‌شفاف به نام «رابدوم» (Rhabdome) قرار می‌گیرد. رابدوم نور را دریافت می‌کند و مانند سلول‌های گیرنده نور عمل می‌کند. در اطراف رابدوم 7 تا 8 سلول گیرنده نور قرار می‌گیرد که به آن‌ها «سلول‌های شبکیه‌ای» (Retinular) گفته می‌شود. این سلول‌ها نور را به پیام عصبی تبدیل می‌کنند و به مغز می‌فرستند تا تصویر تشکیل شود.
  • سلول های رنگی: در مرز بین واحدهای اماتیدا سلول‌های رنگی وجود دارند. این سلول‌ها به دو دسته اولیه (عنبیه بالایی) و ثانویه (عنبیه پایینی) تقسیم می‌شوند. سلول رنگی اولیه دور انتهای سلول‌های مخروطی را احاطه می‌کند و سلول رنگی ثانویه دور سلول‌های شبکیه‌ای را احاطه می‌کند.
ساختار اماتیدا
ساختار اماتیدا در چشم مرکب

انواع چشم‌های مرکب

چشم‌های مرکب در حشرات خود به دو دسته چشم‌های «مخالف» (Apposition) و «منطبق» (Superposition) تقسیم می‌شوند.

  • چشم مرکب مخالف: در این مدل چشم هر گروه از گیرنده‌های نور عدسی مخصوص به خود را دارند. این نوع چشم بیشتر در حشراتی فعال در روشنایی دیده می‌شود. در نور زیاد رنگدانه‌های اولیه و ثانویه کاملا به عنوان عایق عمل می‌کنند و نمی‌گذارند نور از یک اماتیدا به اماتیدای کناری برود. در نتیجه نوری که از هر اماتیدا عبور می‌کند نقطه‌ای از تصویر را نشان می‌دهد و معمولا نورهای عبوری از هر اماتیدا با یکدیگر همپوشانی ندارند. تصویر نهایی از کنار هم قرار دادن هر یک از این نقطه‌ها به وجود می‌آید و تصویر «موزائیکی» (Mosaic Vision) را ایجاد می‌کند.
  • چشم مرکب منطبق: در این چشم نوری که در شبکیه متمرکز می‌شود از چندین عدسی عبور کرده است و بیشتر در حشرات فعال در شب، دیده می‌شود. در نور کم رنگدانه‌های اولیه و ثانویه عقب کشیده می‌شوند و به همین جهت نور می‌تواند از یک اماتیدا به اماتیدای کناری نفوذ کند. در نتیجه هم نور‌های عمود و هم نورهای مایل از رابدوم‌ها عبور می‌کنند و بر اساس نورهای که با هم همپوشانی دارند، تصویر ساخته می‌شود.

چشم‌های ساده در حشرات

نام دیگر چشم‌های ساده، «اوسلی» (Ocelli) است که از واژه‌ای لاتین به معنای چشم‌های کوچک گرفته شده است. این چشم‌های ساده از یک عدسی تشکیل شده‌اند که می‌تواند نور را دریافت و متمرکز کند. دو نوع چشم ساده در حشرات وجود دارد.

  • اوسلی پشتی: این چشم‌های ساده در جلو یا پشت سر دیده می‌شوند. اوسلی‌های پشتی به چشم‌های مرکبی که در کنار سر قرار دارند متصل می‌شوند. این چشم‌ها در بندپایانی که چشم مرکب ندارند دیده نمی‌شود.
    اوسلی پشتی از یک عدسی قرنیه‌ای تشکیل شده است که تعداد زیادی ساختار مشابه با گیرنده‌های سلولی استوانه‌ای به نام رابدوم را می‌پوشاند. لنز این چشم‌ها می‌تواند خمیده باشد (زنبور) یا مسطح باشد (سوسک). این چشم‌ها به طول‌موج‌ گسترده‌ای حساس هستند و به تغییرات در شدت نور پاسخ می‌دهند. اوسلی‌های پشتی توانایی تشکیل تصویر ندارند.
  • اوسلی کناری یا «استماتا» (Stemmata): این نوع چشم در اطراف سر حشرات دیده می‌شود و در لارو «Holometabolous» و در حشرات بالغی مثل دم‌فنری و کنه وجود دارند. این چشم‌ها می‌توانند به تعداد 1 تا 6 عدد در هر سمت سر وجود داشته باشند.
    از نظر ساختاری مشابه اوسلی‌های پشتی هستند با این تفاوت که عدسی آن‌ها از دو طرف محدب است و یک مخروط کریستالی هم در زیر قرنیه آن‌ها وجود دارد. این چشم‌ها شدت نور و تحرک اجسام نزدیک را تشخیص می‌دهند.
چشم مرکب
ساختار انواع چشم مرکب و ساده در حشرات

تشخیص رنگ در حشرات

حشراتی که دو رنگ را تشخیص می‌دهند، یک رنگ‌دانه برای تشخیص نور سبز و زرد دارند (550 نانومتر) و یک رنگدانه نیز برای تشخیص رنگ آبی و فرابنفش (کمتر از 480 نانومتر). حشراتی که سه رنگ را تشخیص می‌دهند رنگدانه‌های برای جذب طول‌موج 360 نانومتر (فرابنفش)، 480 نانومتر (آبی-بنفش) و 588 نانومتر (زرد) دارند.

بینایی در پستانداران

پستانداران معمولا دو عدد چشم دارند. بینایی چشم پستانداران به خوبی چشم پرندگان نیست. بیشتر آن‌ها دو نوع سلول گیرنده نور (دی‌کروماتیک) دارند و تعداد کمی از آن‌ها مثل انسان‌ها نیز 3 نوع گیرنده نوری چشم (تری‌کروماتیک) دارند. در ادامه متن بینایی در سگ و گربه به عنوان مثالی از پستانداران توضیح داده می‌شود.

لایه‌های چشم پستانداران

چشم پستانداران از سه لایه تونیک فیبروزی،‌ عروقی و عصبی تشکیل شده است.

تونیک فیبری: خارجی‌ترین لایه چشم است که از قرنیه و صلبیه تشکیل شده است. رنگ سفید چشم به دلیل وجود صلبیه است. صلبیه از بافت همبند متراکم مملو از پروتئین کلاژن تشکیل شده است که باعث شکل دادن به چشم و محافظت از ساختارهای درونی آن می‌شود.

تونیک عروقی: لایه میانی چشم است که عنبیه، اجسام مژگانی و مشیمیه را تشکیل می‌دهد. مشیمیه عروق خونی چشم را فراهم می‌کند که مواد مغذی را به سلول‌های آن می‌رساند و مواد زائد را با خود می‌برد. مشیمیه به داخل چشم رنگ تیره می‌دهد که از بازتاب مخرب نور در چشم جلوگیری می‌کند.

تونیک عصبی: داخلی‌ترین لایه چشم یعنی شبکیه را تشکیل می‌دهد. شبکیه از سلول‌های گیرنده نور استوانه‌ای و مخروطی تشکیل شده است که نور را به پیام عصبی تبدیل می‌کنند و از طریق سلول‌های عصبی دیگر مثل گانگلیون به مغز می‌فرستند.

بینایی در سگ

مانند بیشتر پستانداران، چشم سگ‌ها تنها دو نوع گیرنده نوری مخروطی دارد و آن‌ها دی‌کرومات هستند. گیرنده‌های نوری مخروطی در سگ‌ها طول موج بین 429 و 555 نانومتر را تشخیص می‌دهند. مطالعات رفتارشناسی نشان داده است که دنیای سگ‌ها از رنگ زرد، آبی و خاکستری تشکیل شده است.

سگ‌ها در تشخیص رنگ قرمز و سبز مشکل دارند و بینایی آن‌ها مشابه انسان‌هایی با کوررنگی سبز قرمز است. چیزی که به رنگ قرمز برای انسان نمایش داده می‌شود برای سگ به رنگ زرد است و رنگ سبز هم به صورت یکی از تناژهای خاکستری دیده می‌شود.

بینایی سگ
تفاوت بازه تشخیص رنگ سگ و انسان

حدت بینایی در سگ‌ها چگونه است ؟

حدت بینایی در سگ‌ها نسبتا پایین است برای مثال پودل‌ها بینایی 75\20 دارند. ولی در تشخیص اجسام متحرک بسیار دقیق عمل می‌کنند. سگ‌ها می‌توانند تغییر حرکت اجسام موجود در یک «دیوپتر» (Diopter) فضای داخل چشم تشخیص دهند ولی انسان برای تشخیص حرکت نیاز به تغییر بین 10 تا 20 دیوپتر دارد.

چه سازگاری در چشم سگ‌ها برای نور کم وجود دارد

سگ‌هایی که در نور کم شکار می‌کنند معمولا مردمک بزرگی دارند که نور بیشتری به داخل چشم وارد کند. همچنین تراکم سلول‌های استوانه‌ای در فووآ آن‌ها بیشتر است. در چشم آن‌ها پرده درخشان هم دیده می‌شود که نور را درون چشم بازتاب می‌دهد تا گیرنده نوری فوتون‌های نور را دریافت کند.

تفاوت چشم سگ‌ها

چشم گونه‌های مختلف سگ در شکل، ابعاد و شبکیه متفاوت است. برای مثال  بیشتر گونه‌های «بینی‌بلند» (Long-nosed) در شبکیه خود «رگه بینایین (Visual Streak) دارند. رگه بینایی فووایی وسیع است که عرض شبکیه را در برگرفته و میدان دید عالی به سگ‌ها می‌دهد. بعضی از سگ‌های «پوزه‌بلندن (Long-muzzled) به ویژه سگ «Sighthounds» نیز میدان دیدی 270 درجه دارند. میدان دید انسان تنها 180 درجه است.

در مقابل، سگ‌های «بینی‌کوتاه» (Short-nosed) در شبکیه خود «ناحیه مرکزی» (Area Centralis) دارند. ناحیه مرکزی تراکم بالایی از سلول‌های عصبی در مقایسه با رگه بینایی دارد و به آن‌ها تصویری با جزئیات و دقیق می‌دهد.

بعضی از گونه‌ها مثل «روتوایلر» (Rottweiler) به صورت ژنتیکی نزدیک‌بین هستند. از هر دو روتوایلر یکی نزدیک‌بین است. چشم سگ‌ها واگرایی بیشتری نسبت به چشم انسان دارد و به آن‌ها این قدرت را می‌دهد که مردمک چشم خود را در هر جهتی بچرخوانند.

میدان دید
تصویر راست میدان دید در سگ و تصویر چپ میدان دید درگربه را نشان می‌دهد که شامل دید دوچشمی و دید تک‌چشمی راست و چپ است.

بینایی در گربه‌ها

گربه‌ها در پشت شبکیه چشم‌های خود پرده درخشان دارند که نور عبوری از شبکیه را دوباره به آن‌ بازتاب می‌دهد. پرده درخشان امکان دیدن اجسام در نور کم را برای گربه فراهم می‌کند به صورتی که گربه برای دیدن اجسام به یک ششم نور مورد نیاز برای انسان احتیاج دارد.

حدت بینایی گربه‌ها بین 20٫100 تا 20٫200 است یعنی گربه در 6 متری خود می‌تواند اجسامی را ببیند که انسان قادر به دیدن آن در 20 یا 30 متری است. در نور زیاد مردمک شکاف‌مانند چشم گربه‌ها بسیار باریک می‌شود و میزان نوری که به شبکیه حساس آن‌ها وارد می‌کند را به حداقل می‌رساند و عمق میدان دید را بهتر می‌کند.

میدان دید گربه‌ها در حدود 200 درجه است (در انسان 180 درجه است) اما دید دوچشمی آن‌ها نسبت به انسان باریک‌تر است. علاوه بر فووآ که که به انسان تصویر مرکزی دقیق می‌دهد،‌ گربه‌ها یک باند مرکزی به نام رگه بینایی نیز در چشم خود دارند.

گربه‌ها دی‌کرومات هستند و دو نوع اپسین در سلول‌های مخروطی خود دارند که شامل LWS و SWS1 می‌شود. مطالعه‌ای که در سال 2014 روی گربه‌ها انجام شد نشان داد که عدسی چشم آن‌ها مقدار قابل توجهی از اشعه فرابنفش (315 تا 400 نانومتر) را به داخل چشم عبور می‌دهد و ممکن است قادر به تشخیص این طول‌موج باشند. گربه‌ها پلک سوم دارندکه می‌تواند وقتی پلک اصلی آن‌ها باز است چشم را مرطوب نگه دارد.

بینایی حیوانات
درخشش چشم گربه به دلیل وجود پرده درخشان

چرا درخشش چشم گربه‌ها در شب رنگ متفاوتی دارد ؟

درخشش چشم گربه‌ها در نور کم معمولا به رنگ‌های سبز، زرد و آبی دیده می‌شود. مولکول‌های ربوفلاوین و روی در چشم گربه‌ها وجود دارد و میزان روی تعیین کننده رنگ درخشش چشم آن‌ها است.

آیا حیوانات رنگ‌ها را تشخیص می‌دهند؟

پاسخ این سوال ساده است. اگر چشم حیوانات دارای گیرنده‌های مخروطی باشد، توانایی دیدن رنگ‌ها را دارند. آن‌چه پاسخ به این سوال را دشوار می‌کند، این است که حیوانات چه رنگ‌هایی را تشخیص می‌دهند و چقدر در تشخیص آن‌ها قوی هستند.

دانشمندان می‌توانند چشم جانوران را مطالعه کنند و بر اساس تعداد و محل قرارگیری سلول‌های مخروطی متوجه ضعیف یا قوی بودن تشخیص رنگ جانوران شوند. اما تشخیص این‌که چه رنگی را تشخیص می‌دهند با مطالعه مغز آن‌ها میسر می‌شود.

تشخیص اشعه فرابنفش در یافتن غذا به کمک پرندگان می‌آید. سطح مومی برخی از میوه‌ها و توت‌ها برای جذب پرندگان امواج فرابنفش از خود منتشر می‌کنند.

آیا بینایی انسان بهتر از بینایی حیوانات است؟

این درست است که انسان می‌تواند بهتر از بعضی جانوران رنگ‌ها را تشخیص دهد. برای مثال سگ یا گربه رنگ‌های کمتری نسبت به انسان تشخیص می‌دهند و دنیا را با رنگ‌های پاستلی می‌بینند. در حالی که بعضی از جانوران مثل عنکبوت‌ها توانایی دیدن اشعه فرابنفش را دارند درحالی که دید ما در محدوده طیف رنگی است. همچنین مارها توانایی دیدن و تشخیص امواج فروسرخ را دارند که برای ما ناپیدا است. در جدول زیر محدوده تشخیص رنگ برخی از حیوانات نوشته شده است. همچنین در بخش‌های بعد تفاوت دید انسان و بینایی حیوانات با تصاویر مشخص شده است.

جانور رنگ قابل تشخیص مقایسه با انسان
عنکبوت فرابنفش و سبز متفاوت
حشرات (زنبور) فرابنفش، آبی و زرد متفاوت
سرپایان (اختاپوس و ماهی مرکب) فقط آبی کم
سخت‌پوستان (خرچنگ) آبی و قرمز کم
ماهی اکثرا فقط دو رنگ تشخیص می‌دهند. کم
دوزیستان (قورباغه) بعضی از رنگ‌ها کم
خزندگان بعضی از رنگ‌ها و فروسرخ متفاوت
پرنده 5 تا 7 رنگ کم
گربه و سگ دو رنگ ولی ضعیف کم
میمون افریقایی مانند انسان مشابه
سنجاب آبی و زرد کم

مقایسه بینایی حیوانات و انسان

با توجه به توانایی تشخیص طول‌موج‌های مختلف نور در حیوانات مختلف،‌ بینایی حیوانات با انسان متفاوت است. در این بخش نحوه دید انسان با بینایی حیوانات دیگر با استفاده از تصاویر نشان داده شده است.

تفاوت دید انسان و پرنده

پرنده‌ها علاوه بر تشخیص طیف نور مرئی قادر به تشخیص امواج فرابنفش نیز هستند. همچنین نقطه کور آن‌ها کوچک‌تر از انسان است که محدوده دید آن‌ها را افزایش می‌دهد. علاوه بر این به دلیل وجود قطره‌های روغنی در چشمان خود تشخیص رنگ بهتری نسبت به انسان دارند.

بینایی حیوانات
تفاوت دید انسان (تصویر سمت چپ) و دید پرنده (تصویر سمت راست)

تفاوت دید انسان و پروانه

پروانه‌ها می‌توانند امواج ماورابنفش و برخی از رنگ‌های مرئی را تشخیص دهند. علاوه بر این بینایی آن‌ها به اندازه انسان خوب نیست و نمی‌توانند تصاویر را به صورت دقیق و با جزئیات ببینند. تصویر زیر تفاوت دید انسان و پروانه را نشان می‌دهد.

بینایی پروانه
تفاوت بینایی حیوانات و انسان

تفاوت دید مار و انسان

تفاوت دید مار و انسان مارها توانایی دیدن امواج فروسرخ را دارند به همین خاطر می‌توانند گرما را ببینند. تصویر زیر تفاوت دید انسان و مار را نشان می‌دهد. همانطور که می‌بینید مار می‌تواند گرمای دستی که در پشت کیسه قرار داده شده را تشخیص دهد.

بینایی مار و انسان
تفاوت بینایی حیوانات و انسان

چرا مردمک چشم حیوانات متفاوت است؟

مردمک چشم حیوانات انواع مختلفی دارد. مردمک قسمت سیاه مرکز چشم ما است که نور از آن عبور کرده و به داخل چشم می رود. مطالعاتی که روی مردمک چشم جانوران انجام شد، علت این تفاوت را به تفاوت محیط زندگی آن‌ها مرتبط می‌دانند. شکل‌های مختلفی از مردمک در حیوانات وجود دارند که شامل موارد زیر هستند.

  • کروی
  • افقی
  • عمودی
  • Wشکل
  • هلالی

مردمک‌های افقی معمولا در حیواناتی که شکار می‌شوند مانند اسب و گوسفند دیده می‌شود در حالی که مردمک عمودی معمولا در حیوانات شکارچی کوچک مثل گربه، روباه و مار دیده می‌شود. مردمک wشکل مختص نوعی ماهی به نام «کاسه‌ماهی» (Cuttlefish) است و مردمک هلالی نیز بیشتر در حیوانات آبزی مثل گربه‌ماهی، «لقمه‌ماهی» (Stingrays) و «کفشک‌ماهی» (Flatfish) دیده می‌شود.

چگونه شیوه شکار بر نوع مردمک و بینایی حیوانات اثر می‌گذارد ؟

مسیر تکاملی حیوانات، شیوه غذا پیدا کردن و محافظت از خود در برابر شکارچیان تاثیر زیادی روی شکل مردمک آن‌ها داشته است. به طور کلی، حیواناتی که طعمه هستند معمولا مردمک‌های افقی دارند. مردمک افقی میدان دید وسیعی به حیوانات می‌دهد و آن‌ها را قادر می‌سازد در صورت نزدیک شدن شکارچی فرار کنند. اگر چه میدان دید وسیع‌ از دقیق بودن تصویر می‌کاهد ولی این مسئله تکاملی باعث بقای ان‌ها شده است و در بعضی از حیوانات مثل بز و قورباغه دیده می‌شود.

در مقابل، حیوانات شکارچی معمولا مردمک عمودی دارند. این نوع مردمک در بیشتر حیوانات شکارچی کوچک که در نزدیک سطح زمین به دنبال شکار می‌گردند مثل روباه و گربه بیشتر دیده می‌شود. مردمک‌های عمودی دید متمرکزتری به شکارچی می‌دهد تا بتواند در زمان لازم به شکار خود حمله کند. این نوع شکارچی‌ها معمولا در شب فعالیت می‌کنند و در طول روز مردمک‌های باریک‌تری دارند تا از شدت نور ورودی به چشم خود بکاهند.

حیوانات بزرگ و شکارچی‌های قدرتمند مثل شیر، و حتی انسان مردمک کروی دارند. این نوع مردمک در حیواناتی دیده می‌شود که در ارتفاع بیشتری نسبت به زمین شکار می‌کنند، در گروه زندگی می‌کنند یا باهوش هستند. تمام این ویژگی‌ها در انسان وجود دارد.

مردمک های هلالی بیشتر در حیوانات آبزی دیده می‌شود. این نوع مردمک میدان دید وسیعی فراهم می کند که در جستجوی شکار و شکارچی به کمک آبزیان می‌آید. اثر اعوجاج نور توسط آب را کاهش می‌دهد.

مردمک wشکل که تنها در کاسه‌ماهی دیده می‌شود، نور را در جهات مختلف به چشم وارد می‌کند که میدان دید وسیعی به ماهی می‌دهد همچنین مشابه مردمک هلالی اثرات اعوجاج نور توسط آب را کاهش می‌دهد.

بینایی حیوانات
انواع مردمک و نقش آن در بینایی حیوانات

بهترین حدت بینایی برای کدام حیوان است ؟

پرندگان شکاری مانند «عقاب» (Eagle)، «باز» (Hawk) و «شاهین» (Falcon) می‌توانند اجسام در نقاط بسیار دور را در نور روز ببینند و از این جهت در بالاترین جایگاه نسبت به سایر حیوانات قرار می‌گیرند. عقاب و باز تیزترین بینایی را در فرمانرو حیوانات دارند. حدت بینایی در بعضی از گونه‌های آن‌ها به اندازه 20/2٫۵ است. به این معنی که جزئیات ریز تصویر را تا فاصله‌ای 8 برابر نسبت به انسان تشخیص می‌دهند. این پرنده‌ها قدرت تشخیص امواج فرابنفش را نیز دارند.

بهترین بینایی در نور شب برای کدام حیوان است ؟

اکثر افراد فکر می‌کنند که بینایی جغد و گربه در نور شب بهتر است. اما بینایی آن‌ها در مقایسه با حیواناتی که در ادامه معرفی می‌شوند چندان هم قوی نیست. برای مقایسه بهتر بین بینایی حیوانات در شب بهتر از که از واحد لوکس استفاده کنیم. لوکس یکای شدت روشنایی در هر مترمربع است.

نور خورشید بالای 10 هزار لوکس شدت دارد اما انسان‌ها در میزان نور 1 لوکس هم می‌توانند اجسام را ببینند. این میزان برای گربه 0٫125 لوکس و برای جغد 10 بابر بهتر از گربه است. «شبگردان هندی» (Tarsiers) فقط به 0٫001 لوکس و «سرگین غلتانک» (Dung Beetles) به 0٫0001 لوکس نیاز دارد. اما بهترین بینایی در شب در حیوانات زیر وجود دارد.

نوعی زنبور به نام «Xylocopa Tranquebarica» در نور خیلی کم شب به راحتی پرواز می‌کند و به دنبال غذا می‌گردد. حتی می‌تواند در شب‌هایی که نور ماه در آسمان وجود ندارد به راحتی رنگ‌ها را تشخیص دهد. این زنبور تنها به 0٫000063 لوکس نور برای دیدن احتیاج دارد.

سوسک آمریکایی از این زنبور نیز بینایی قوی‌تری در نور شب دارد. چشم‌های این سوسک‌ها به نور دریافتی کمتر از 1 فوتون در هر ثانیه پاسخ می‌دهند.

پیچیده ترین چشم برای کدام حیوان است ؟

چشم‌های «میگوی مانتیس» (Mantis Shrimp) این مقام را برای خود می‌کند. آن‌ها دارای چشم‌هایی هستند که در جهت‌های مختلف و مخالف هم حرکت می‌کنند. سه مردمک در هر چشم آن‌ها وجود دارد که به هر چشم به طور مستقل توانایی درک عمق تصویر می‌دهد. همچنین آن‌ها قادر به دیدن امواج فرابنفش، فروسرخ،‌ نور پلاریزه و مرئی هستند. در مقایسه با چشم انسان که سه نوع گیرنده مخروطی دارد، میگوهای مانتیس 12 تا 16 گیرنده‌نور مخروطی مختلف در چشم‌های خود دارند.

جمع‌بندی

در این مقاله انواع ساختار چشم و تاثیر آن در بینایی حیوانات پوشش داده شد. به طور خلاصه چشم‌های بعضی از حیوانات توانایی تشخیص امواج فرابنفش و فروسرخ را دارند. ساختار چشم و بینایی حیوانات با توجه به محل زندگی آن‌ها متفاوت است و با زیستگاه خود سازگاری دارند. به طور کلی ساختار چشم در اغلب حیوانات شبیه هم است ولی در حشرات نوع متفاوتی از چشم به نام چشم مرکب وجود دارد که به آن‌ها دید موزائیکی می‌دهد.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌ها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

بر اساس رای ۱۶ نفر
آیا این مطلب برای شما مفید بود؟
شما قبلا رای داده‌اید!
اگر بازخوردی درباره این مطلب دارید یا پرسشی دارید که بدون پاسخ مانده است، آن را از طریق بخش نظرات مطرح کنید.

شبنم شهریوری فارغ التحصیل کارشناس ارشد بیوتکنولوژی پزشکی از دانشگاه ایران است. در حال حاضر مطالب زیست‌شناسی و سلامت مجله فرادرس را می‌نویسد.

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *