Занимательная физиология - Борис Сергеев

История глаз позвоночных началась иначе. В прибрежной зоне многих морей и океанов живут небольшие интересные животные — ланцетники, формой тела слегка напоминающие маленьких рыбок или лезвие скальпеля, точнее, ланцета, как раньше назывался этот хирургический инструмент (отсюда и ланцетник). У них видит сам мозг. Вдоль всей нервной трубки ланцетника разбросаны светочувствительные клеточки, а так как тело у него прозрачное, то животное прекрасно отличает свет от темноты. Большего ему для жизни и не нужно.

Видимо, предки позвоночных были похожи на ланцетников, и у них тоже видел мозг. Когда же их тело перестало быть прозрачным, комочкам нервных светочувствительных клеток пришлось покинуть мозг и вылезти наружу. С тех пор так поступают глаза всех позвоночных животных: на определенной стадии развития эмбриона два кусочка его мозга отделяются от остальной части и постепенно превращаются в глаза. Таким образом, наши глаза не что иное, как вылезший из орбит наружу мозг.

Дальнейшее развитие глаз позвоночных шло по уже проторенной дорожке: приобретение преломляющих систем, аккомодационных аппаратов, глазодвигательных мышц. Так, постепенно усложняясь, формировались наши глаза, способные разобраться в запутанном кружеве неразборчивого человеческого почерка и уловить тончайшие оттенки цвета. Одновременно с совершенствованием глаз усложнялся и мозг животных. Ведь глаз — это просто световоспринимающее устройство, вроде фотоаппарата, «видит» же только наш мозг. Это он складывает информацию, полученную от миллионов светочувствительных клеточек нашего глаза в замысловатые картины. Именно здесь, в мозгу, проявляются снимки, сделанные глазом.

Звуковой анализатор, или, попросту говоря, слух, в ходе эволюции животных возник относительно поздно. Поэтому было бы бесполезно искать его у низших беспозвоночных. У позвоночных орган слуха появляется, начиная с рыб. У них от лабиринта, органа равновесия, отделяется небольшая часть, которая позже у высших животных станет улиткой с хорошо развитым кортиевым органом, самой важной частью слухового прибора.

Кортиев орган, по существу, является рецептором, способным следить за быстрыми, очень незначительными изменениями давления окружающей среды. Быстрые сжатия среды и последующие мгновенные падения давления, возникающие в рупоре нашего наружного уха, воздействуют на барабанную перепонку. Ее колебания через цепь слуховых косточек передаются на овальное окно и лабиринтную жидкость, доходя таким образом до кортиева органа, волокна которого испытывают острый резонанс, раздражая при этом соответствующие рецепторы слухового нерва.

Чувствительность слухового аппарата поистине удивительна. Человеческое ухо уже может воспринимать звук, создающий давление, равное 0,0001 бара на квадратный сантиметр, которое способно переместить мембрану улитки всего лишь на стомиллиардную часть сантиметра! Это расстояние в тысячу раз меньше диаметра самого крохотного атома — атома водорода!

Кстати, человек не является чемпионом в области слуха. Многие животные способны слышать гораздо более слабые звуки. Не следует считать это нашим недостатком. Человек — очень шумное существо, и ему, пожалуй, выгоднее слышать меньше, чем больше. Гораздо важнее, что он способен без особого вреда переносить довольно сильные звуки, возникающие при звуковом давлении до 2000 бар. У некоторых пород белых крыс и ряда других животных сильные звуки вызывают судорожные припадки и смерть.

Что было бы с человечеством, если бы наше ухо не смогло приспособиться к сильным звукам! Только в одном мы бы выиграли: для нас оказались бы невозможны кровопролитные войны, ведь солдаты с таким чувствительным слухом умирали бы не от пуль противника, а от звуков выстрела собственных винтовок, и до создания артиллерии дело бы просто не дошло.

Все же, хотя сильные звуки для нас не смертельны, длительное шумовое воздействие может привести к серьезным заболеваниям органов слуха и центральной нервной системы. Поэтому нужно всячески приветствовать борьбу за тишину в рабочих и жилых помещениях. В городах и поселках главными союзниками в этой борьбе могут стать зеленые насаждения. Раскидистые лапы кленов, курчавые кроны липок, густая зелень тополей удивительно легко гасят звуковые колебания.

Слух человека не только по остроте, но и по другим показателям отстает от слуха животных. Во-первых, мы слышим лишь очень узкую полосу звуковых колебаний. Звук не воспринимается как непрерывный, когда частота колебаний давления составляет 16–18 в секунду, и исчезает, когда колебания достигают частоты 20 тысяч в секунду. Ухо, неспособное уследить за такой быстрой сменой давлений, перестает информировать о его колебаниях, и нам кажется, что вокруг воцарилась полная тишина.

20 тысяч колебаний в секунду очень немного. Наши верные друзья — собаки способны улавливать 38 тысяч колебаний давления в секунду. Это тоже ничтожная цифра. Киты и дельфины могут следить за изменениями давления, совершающимися с частотой 100–125, а летучие мыши даже до 300 тысяч в секунду. Животные, ухо которых способно воспринимать такие ультравысокие звуки, могут и сами их воспроизводить, но мы, к сожалению, лишены удовольствия это слышать. Только поэтому появилась нелепая, с точки зрения современной науки, поговорка: нем как рыба. Если бы рыбы были способны так же придирчиво разбирать наши достоинства, у них неизбежно возникла бы поговорка: глух как человек. Впрочем, природа поступила очень разумно, лишив нас способности слышать очень высокие звуки. Кроме возможности слышать писк вылетевших на охоту летучих мышей или участвовать в задушевных рыбьих разговорах, мы ничего не потеряли. В нашей собственной речи мы легко обходимся звуковыми колебаниями, лежащими в диапазоне между 500 и 2000 колебаний в секунду.

Человек и высшие животные обладают бинауральным слухом, то есть, попросту говоря, пользуются двумя ушами. Это очень помогает в определении источника звука. Звуковые волны в воздушной среде, как известно, распространяются со скоростью 340 метров в секунду, поэтому звук в большинстве случаев не одновременно достигает правого и левого уха. Только когда мы повернемся лицом к звуку, он будет приходить к обоим ушам в одно и то же время. Человек способен замечать, что звук до одного из наших ушей дошел с опозданием всего лишь на 0,0001 секунды.

Вдумайтесь, какую ничтожную разницу во времени прихода звука может уловить мозг. У лисицы, которая гораздо точнее человека способна локализовать местоположение источника звука, расстояние между ушами около 10 сантиметров, то есть приход звука в одно ухо по отношению к другому может опаздывать самое большее на 0,0003 секунды. Обычно этот интервал значительно короче. Чтобы определить источник звука, лисица поворачивает голову до тех пор, пока звук не станет приходить в оба уха совершенно одновременно.

Животные вообще могут очень точно измерять и запоминать величину интервалов между приходом отдельных звуков. Собака легко отличает звучание метронома, производящего 100 ударов в минуту, от того же метронома, дающего только 98 ударов. Даже для изощренных ушей музыкантов-профессионалов звучание обоих метрономов совершенно одинаково.

По многим показателям слух человека значительно отстает от животных. В одном мы стоим на недосягаемой высоте. Никто из животных не способен анализировать поток быстро следующих друг за другом звуков. Необходимость такого анализа понятна: без него была бы невозможна наша речь.

Третий глаз

К перрону вокзала медленно подходил детский туристский поезд. Огромный красный электровоз, поскрипывая тормозами, замедлил ход. Следом за ним, медленно извиваясь, пересекая стрелки и переходя с одного пути на другой, тянулась дюжина больших красивых темно-зеленых вагонов с широкими, чисто вымытыми окнами, а за ними белые сплюснутые носы и глаза, глаза, все парами, в три, четыре этажа, черные, серые, голубые, зеленые. Словно фантастический чудовищный зверь, приближающийся состав смотрел на город тысячью внимательных глаз.

— Тысячеглазка, — сказал кто-то в толпе встречающих. И это была правда. Поезд очень напоминал червячков турбеллярий, передняя часть тела которых окаймлена вереницей крохотных, почти микроскопических глаз. И полз он тоже как червяк, медленно и плавно извиваясь.

Глаза — очень важные органы чувств. Не удивительно, что у многих животных их десятки, а то и сотни. Чем примитивнее глаза, тем больше их должно иметь животное. Иначе не проживешь. Но чем совершеннее становились зрительные рецепторы, тем меньше их требовалось. Существуют одноглазые животные. Это веслоногие рачки, названные в честь мифических одноглазых великанов Древней Греции циклопами. Они вполне обходятся одним-единственным лобным глазом.