Почему у кошек и собак разное зрение: цвет или движение?

Как устроена сетчатка хищников

Глаз любого млекопитающего улавливает свет благодаря фоторецепторам сетчатки. Эти рецепторы делятся на два типа. Колбочки отвечают за чёткость картинки, восприятие мелких деталей и распознавание цветов при ярком освещении. Палочки обладают колоссальной светочувствительностью, фиксируют малейшие колебания освещённости и регистрируют быстрое перемещение объектов в пространстве.

У человека в центральной ямке сетчатки сосредоточено огромное количество колбочек, поэтому наше зрение дневное и детализированное. У кошачьих и псовых эволюция пошла по пути ночной охоты. Их сетчатка перенасыщена палочками. У кошек соотношение палочек к колбочкам достигает примерно 25 к 1, а на периферии доходит до 100 к 1. У собак плотность палочек также преобладает над колбочками в разы. Из-за такого строения оба вида мгновенно реагируют на шевеление травинки или взмах хвоста мыши, расплачиваясь за это сниженной резкостью статических предметов.

Цветовая палитра: синий и жёлтый спектр

Человеческое зрение называют трихроматическим. У нас есть три типа колбочек, чувствительных к красному, зелёному и синему спектрам. Собаки и кошки сохранили дихроматическое зрение, характерное для большинства млекопитающих со времён мезозойской эры.

У них функционируют только два типа колбочек. Первый тип улавливает коротковолновое излучение в сине-фиолетовой области с пиком около 430 нанометров. Второй тип воспринимает средневолновой свет в жёлто-зелёном диапазоне около 555 нанометров. Длинноволновые красные лучи их сетчатка почти не регистрирует. Красные, оранжевые и ярко-зелёные предметы кажутся хищникам сероватыми, бежевыми или тускло-жёлтыми.

Движение и частота слияния кадров

Способность замечать перемещение объектов напрямую связана с показателем критической частоты слияния мельканий. Это скорость, с которой зрительная система обновляет картинку за одну секунду. Человеческий глаз перестаёт замечать мерцание при частоте около 50–60 герц. По этой причине старые телевизоры и мониторы казались нам передающими сплошное непрерывное видео.

У кошек и собак этот порог заметно выше. Собачий глаз фиксирует отдельные вспышки вплоть до 70–80 герц, а зрительная система кошки способна обрабатывать до 70–100 кадров в секунду. Мир вокруг них обновляется быстрее, чем у человека. Быстро бегущий грызун или летящая птица для кошки выглядят замедленными, что позволяет хищнику рассчитать траекторию прыжка с ювелирной точностью.

Разница между кошкой и собакой: засада против погони

Хотя оба вида охотятся за движущейся добычей, их охотничьи модели принципиально отличаются. Эти различия сформировали уникальные оптические системы.

Кошка ведёт скрытную охоту из засады. Ей критически важно рассчитать дистанцию до жертвы перед единственным точным рывком. Глаза кошки направлены вперёд, обеспечивая бинокулярное перекрытие поля зрения около 130–140 градусов при общем угле обзора примерно 200 градусов. Глубокое бинокулярное зрение создаёт стереоскопический эффект, нужный для измерения глубины пространства.

Собака сформировалась как стайный преследователь на открытых равнинах. Псовым требуется контролировать пространство вокруг себя, высматривать перемещение стаи и добычи на горизонте. Угол обзора у собак с вытянутой мордой достигает 240–250 градусов. Их бинокулярная зона уже, но панорамный охват существенно шире.

• Вертикальный щелевидный зрачок кошки позволяет изменять площадь просвета в сотни раз, плавно адаптируя глаз к яркому солнцу и кромешной тьме за доли секунды.
• Круглый зрачок собаки более стабилен при динамичном беге и обеспечивает равномерную фокусировку на объектах при дневной погоне.
• У собак с удлинённым черепом на сетчатке сформирован горизонтальный зрительный пояс из плотно расположенных нервных клеток, помогающий контролировать линию горизонта.
• У кошек нервные клетки сосредоточены в центральной зоне сетчатки, что облегчает удержание взгляда на единичной близкой цели.

Ночное зрение и тапетум

За сетчаткой обоих животных расположен особый анатомический слой, называемый тапетумом. Он состоит из кристаллов гуанина или специфических белков, работая по принципу зеркала. Свет, прошедший сквозь сетчатку и не успевший возбудить рецепторы, отражается от тапетума обратно на палочки. Фоторецепторы получают второй шанс поглотить кванты света.

Благодаря тапетуму кошке требуется в шесть раз меньше света для ориентации в сумерках по сравнению с человеком. Собаке достаточно освещения примерно в четыре раза слабее человеческого минимума. Отражение света от тапетума создаёт знакомый эффект зеленоватого или золотистого свечения глаз в темноте при попадании на них луча фонарика. Обратная сторона зеркального слоя выражается в небольшом размытии контуров, так как отражённые фотоны слегка рассеиваются.

Острота зрения при дневном свете

Человеческий глаз за счёт высокой концентрации колбочек в фовеа обладает выдающейся пространственной разрешающей способностью. Мы видим чёткие контуры неподвижного листа на дереве с расстояния в десятки метров. У хищников фовеа отсутствует, а колбочек мало. Нормальное зрение собаки оценивают приблизительно как 20/75. Человек с нормальным зрением видит предмет с расстояния 75 футов, а собаке требуется подойти на расстояние 20 футов, чтобы разглядеть аналогичные очертания.

У кошек резкость ещё ниже, около 20/100 или 20/150. Неподвижный объект для них выглядит размытым силуэтом. Однако стоит объекту сместиться даже на пару миллиметров, миллионы палочек на сетчатке мгновенно регистрируют сдвиг светотени, запуская безусловный охотничий рефлекс.