Из жизни пчел (К. Фриш) - часть 13

9.

 пчел и их способность видеть

9.

 и их способность видеть

101

Рис. 60. Схема, поясняю-

щая отличие обычного

света (а) от поляризован-

ного (о) (см. текст).

зован. В значительной части поляризован и свет голубо-

го неба. Мы этого не замечаем, так как для нашего гла-

за нет 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 колеба-

ний и использовать это для ориентировки в простран-

стве (см. стр. 121). Это относится и к пчелам; именно

у них и была впервые открыта такая способность.

Поляризованный свет можно создавать и искус-

ственно, например с помощью призмы Николя.

Изготовляются также большие прозрачные пластины,

которые полностью поляризуют проходящие сквозь

них лучи. Благодаря этим вспомогательным средствам

нетрудно установить, поляризован ли интересующий

нас свет и каково направление его колебаний. Это мож-

но наглядно продемонстрировать

 61). Из поляри-

 61. Поляризаторы (направление пропускаемых колебаний ука-

зано двойными стрелками) постепенно поворачивают по отношению

к покрывающей их пластинке. Хорошо заметно постепенное угасание

зующего материала вырезаются удлиненные пластины

(фильтры, или поляризаторы) так, чтобы направление

колебаний проходящего сквозь них света было парал-

лельно длинной стороне прямоугольника. Мы не мо-

жем непосредственно увидеть, в каком направлении по-

ляризован свет и поляризован ли он вообще. Мы не

заметим ничего необычного и тогда, когда перед первой

пластиной поместим в том же положении вторую, так

как в этом случае свет, поляризованный первым филь-

тром, сможет беспрепятственно проходить через вто-

рой. Область взаимного наложения двух пластин пока-

жется только несколько менее прозрачной, поскольку

фильтры слегка окрашены и два фильтра, естественно,

поглощают больше света, чем один. Если мы теперь бу-

дем постепенно поворачивать один фильтр, свет будет

все больше затемняться, и когда, наконец, фильтры бу-

дут лежать перпендикулярно друг другу, он полностью

исчезнет. Перекрещиваясь под прямым углом с первым,

второй фильтр становится совершенно непроницаемым

для световых колебаний, прошедших через первый

фильтр, а при наклонном положении второго фильтра

через него будет проходить только часть света. При

этом доля проходящего света будет тем меньше, чем

больше будет различие в направлении колебаний, про-

пускаемых двумя фильтрами.

Расположив поляризаторы несколько по-иному,

можно приближенно воспроизвести условия, суще-

ствующие в глазу насекомого. Вырежем из поляризато-

ра равнобедренные треугольники таким образом, чтобы

направление колебаний проходящего через них света

 62. Слева — способ вырезания

 для устройства

звездообразного поляризатора. Справа — звездообразный поляриза-

тор. Двойными стрелками показано направление колебаний поля-

ризованного света.

102

9. Глаза пчел  их способность видеть

Рис. 63. Вид сквозь поляризатор на освещенную поверхность, отра-

жающую естественный свет

 и на поверхность, отражающую по-

ляризованный свет (б), направление колебаний которого показано

двойными стрелками.

было параллельно основанию каждого треугольника,

и расположим их в форме звезды (рис. 62). Если посмо-

треть сквозь такой звездообразный поляризатор на по-

верхность, испускающую естественный свет, то все

треугольники покажутся нам одинаково светлыми

 Но если мы посмотрим сквозь тот же фильтр на

поверхность, от которой идет поляризованный свет, то

мы увидим характерную фигуру (рис. 63,6), которая бу-

дет изменяться при изменении плоскости колебаний све-

та, падающего на треугольники: возникновение этой

фигуры понятно из рис. 61. С помощью такой модели

можно определить направление колебаний поляризо-

ванного света.

Мы уже говорили (стр. 94) о том, как проводится

к сетчатке свет, воспринимаемый отдельным оммати-

дием. При очень сильном увеличении в каждом оммати-

дии пчелы можно видеть восемь чувствительных клеток

(рис. 64). Каждая из них имеет свою палочку, что схема-

тически показано на рис. 65. Наш звездообразный поля-

ризатор (рис. 62) устроен по

 этого поперечного

разреза. На нем можно хорошо смоделировать вос-

приятие поляризованного света. С помощью электрон-

ного микроскопа при 25 000-кратном увеличении в зри-

тельных палочках насекомых обнаруживается тонкая

структура из трубочек, строго параллельных друг другу

и перпендикулярных к направлению падающего света

9. Глаза пчел  их способность видеть

103

Рис. 64. а. Отдельный омматидий сложного глаза пчелы (см.

рис. 55), очень сильно

 б. Поперечный разрез через ом-

матидий, сделанный по линии

 (еще большее увеличение).

зрительная клетка; Я — ядро зрительной

 Я — зрительная па-

лочка (внутренняя светочувствительная часть зрительной клетки);

 — кристаллический конус; Р — роговица (хитиновая оболочка).

 65). В этих трубочках лежат определенным обра-

зом ориентированные молекулы светочувствительного

пигмента. Именно их специфическое расположение по-

зволяет глазу воспринимать направление колебаний по-

ляризованного света. Наиболее эффективно зрительная

клетка поглощает такой поляризованный свет, у кото-

рого плоскость колебаний параллельна направлению

трубочки, так что при звездообразном расположении

 vV

 * *

,\\

 *

\\\  *

А

 I»

 V

 65. а. Поперечный срез зрительной клетки, соответствующий

рис. 64,

 показана тонкая структура зрительных палочек; одна из

зрительных клеток удалена вплоть до ее зрительной

 б. Уча-

сток палочки при еще большем увеличении (схема, по Голдсмиту

и Филпотту.)

104

9. Глаза пчел и их способность видеть

зрительных клеток может возникать типичная фигура,

изображенная на рис.

 и может осуществляться ана-

лиз направления колебаний.

Но в состоянии ли пчелы использовать эту способ-

ность? Находясь в темном улье, конечно, нет. Но при

полете на воле, когда они видят над собой голубое небо,

для их глаз, воспринимающих поляризацию света, дол-

жен возникать своеобразный, весьма упорядоченный

рисунок. Ведь свет голубого неба в большей своей части

поляризован. Процент поляризованного света и напра-

вление колебаний в разных участках неба различны

(рис. 66), и даже в одном и том же месте они изменяются

 66. Направление колебаний поляризованного света (двойные

стрелки) голубого неба. Солнце стоит на юго-востоке на высоте 30

над горизонтом. Цифрами указана степень поляризации света в про-

центах. Пунктирными линиями соединены места с одинаковой сте-

пенью поляризации. (По Штокхаммеру.)

9.

 пчел и их способность видеть

105

в течение дня, так как находятся в определенной зависи-

мости от положения солнца над горизонтом. Если звез-

дообразный поляризатор (рис. 62) смонтировать так,

чтобы можно было вращать его и наклонять под разны-

ми углами

 67), то, рассматривая через него голу-

бое небо, можно увидеть, как изменяется характер на-

блюдаемых фигур, соответствующих различным участ-

кам неба в данное время (рис. 68).

Здесь перед нами встают два вопроса. Во-первых:

действительно ли насекомые воспринимают поляризо-

ванный свет и используют его для ориентировки? Сле-

дует

 да, доказать это нетрудно, но чтобы это

объяснить, нужно познакомиться с «танцами» пчел,

о которых речь пойдет позже (стр. 148). Во-вторых:

пригодна ли для объяснения механизма восприятия по-

ляризованного света наша модель с восьмиконечным

звездообразным поляризатором, с помощью которого

наш глаз так быстро и уверенно определяет направление

световых колебаний в разных участках неба? На этот

вопрос приходится ответить отрицательно.

Хотя наша модель дает в принципе верное объясне-

ние, на самом деле все происходит несколько иначе.

Дальнейшие исследования показали, что у пчел в ка-

ждой паре соседних зрительных клеток тонкие трубоч-

ки, содержащие зрительный пигмент, расположены

в одном направлении (рис. 69). Следовательно, чтобы

служить верной моделью, наш звездообразный поляри-

затор должен состоять не из восьми, а из четырех тре-

угольников. Так как в противолежащих зрительных

клетках направление трубочек одинаково, в модели

с восемью треугольниками в анализе участвуют четыре

группы трубочек, а при четырех треугольниках только

две взаимно перпендикулярные. Мы не будем обсуж-

дать вытекающие из этого следствия, так как в дальней-

шем, к общему удивлению, выяснилось, что решающую

роль в анализе поляризованного света играют совсем не

восемь длинных клеток каждого омматидия, как мы ду-

мали раньше. Гораздо большее значение имеет девятая,

более скрытая и потому нередко остающаяся незаме-

ченной зрительная клетка. В глубине она начинается

вместе с остальными нервными клетками, но очень ко-

Рис. 67. Поляризатор, с устройством, позволяющим поворачивать

его в любую сторону и устанавливать под любым углом к горизонту.

20° к В от С 40° к В от С 60° к В от С

80° к В от С 10° к Ю от В 30° к

 от В 50° к

 от В

Рис. 68. Фотоснимки голубого неба, сделанные через звездо-

образный поляризатор (высота над горизонтом

 с поворота-

ми по

 с севера до 50 на юго-восток. Снимки сделаны под Мюнхе-

ном

 сентября

 года в период с

 ч 03 мин до

 ч

 мин. (Фото

М. Реннера.)

9.

 их способность

1/1000 мм

Рис. 69. Поперечный срез через один из омматидиев пчелы. У восьми

зрительных клеток (1 — 8) видны только внутренние части со зри-

тельными палочками. Каждые две соседние палочки слиты одна

с другой, их тонкие трубочки (воспринимаемые как штрихи) имеют

одно направление. Снимок сделан под электронным микроскопом

при

 увеличении. (По Голдсмиту.)

ротка и кончается гораздо раньше других. Все трубочки

этой девятой клетки расположены, конечно, в одном на-

правлении. Но в соседних омматидиях их направление

изменяется строго определенным образом, а именно

так, что между ними образуется угол около 40°. Благо-

даря взаимодействию девятых нервных клеток соседних

омматидиев становится возможным более точный ана-

лиз направления световых колебаний, чем при помощи

взаимно перпендикулярных трубочек. Во всяком случае

для того, чтобы объяснить все способности пчел, прихо-

дится предположить, что у них есть и другие, вспомога-

тельные способы ориентировки. Сейчас ведутся весьма

перспективные исследования по этому вопросу, однако

рашающих данных

 не получено.