Почему у кошек глаза светятся в темноте

Как устроен кошачий глаз и что такое тапетум

Чтобы понять природу загадочного блеска, нужно заглянуть внутрь кошачьего глаза. Зрительный аппарат кошки устроен похоже на наш, но имеет несколько важных доработок для ночной охоты. Свет проходит через роговицу, попадает в зрачок, фокусируется хрусталиком и падает на сетчатку. Сетчатка — это тонкая оболочка, выстланная фоторецепторами двух типов, палочками и колбочками. Колбочки отвечают за дневное зрение и распознавание цветов, а палочки улавливают минимальное освещение и фиксируют движение.

У кошек соотношение этих рецепторов резко сдвинуто в сторону палочек. На одну колбочку у них приходится примерно 25 палочек, тогда как у человека это соотношение составляет около одного к четырем. Но главный секрет скрывается прямо за сетчаткой. Там находится слой серебристых клеток, который в анатомии называют tapetum lucidum, что на латыни означает «светящийся ковер».

Тапетум состоит из плотно упакованных кристалликов гуанина — того самого азотистого основания, которое входит в состав молекул ДНК. У кошачьих эти кристаллы организованы параллельными слоями, разделенными цитоплазмой клеток, и содержат большое количество соли цинка с аминокислотой цистеином. Такое строение превращает тапетум в настоящее биологическое зеркало с очень высоким коэффициентом отражения.

Механизм двойного улавливания света

В человеческом глазу свет проходит сквозь сетчатку, стимулирует рецепторы, а его излишки поглощаются темным пигментным слоем, чтобы лучи не блуждали и картинка оставалась четкой. Из-за этого мы теряем часть световой энергии, которая пролетела мимо палочек и колбочек.

У кошки этот процесс происходит с удвоенной эффективностью. Луч света проникает сквозь фоторецепторы сетчатки, возбуждая их лишь частично. Оставшаяся часть фотонов ударяется о микрокристаллы тапетума и отражается обратно, точно по той же траектории. Возвращаясь наружу, луч повторно проходит сквозь те же самые палочки. Глаз получает второй шанс зарегистрировать сигнал. Именно этот отраженный свет, выходящий обратно через зрачок, мы и замечаем со стороны в виде ярких светящихся огоньков.

Почему глаза кошек светятся разными цветами

Многие замечали, что у разных кошек отблеск глаз отличается оттенком. В темноте можно увидеть зеленое, золотисто-желтое, медное или даже рубиново-красное свечение. Оттенок этого сияния зависит сразу от трех факторов.

• Точный химический состав кристаллических пластинок и концентрация солей цинка в тапетуме каждого конкретного животного.
• Цвет радужной оболочки, через толщу которой свет проходит перед попаданием на зеркальный слой и при выходе наружу.
• Угол падения светового луча и длина волны внешнего источника освещения.

У большинства домашних кошек с зелеными или желтыми глазами тапетум отсвечивает ярким желто-зеленым цветом. Но у сиамских кошек и белых кошек с голубыми глазами все устроено иначе. Из-за генетических особенностей их тапетум развит слабо или вовсе лишен отражающих кристаллов гуанина. Свет у таких кошек отражается не от зеркального слоя, а от кровеносных капилляров сосудистой оболочки глазного дна, поэтому их глаза светятся рубиновым или розовым светом. Точно такой же эффект красных глаз возникает у людей на фотографиях со вспышкой.

У каких еще животных есть тапетум

Эволюция создала зеркальный слой задолго до появления кошачьих. Тапетум присутствует у огромного количества видов, чья жизнь и охота тесно связаны с сумерками, глубокими водами или ночным временем.

Среди хищных млекопитающих отражающий слой имеют волки, собаки, лисы, барсуки и хорьки. У псовых свечение чаще всего имеет золотистый или зеленоватый оттенок. Травоядные животные тоже пользуются этой оптической системой. Лошади, коровы, олени и овцы нуждаются в хорошем ночном зрении, чтобы вовремя заметить крадущегося хищника. У копытных тапетум волокнистый, он состоит из плотных пучков коллагеновых нитей и дает красивый голубовато-зеленый отблеск.

Зеркальный слой сетчатки обнаружен у акул, китообразных и многих глубоководных рыб. В морских глубинах свет почти отсутствует, и способность уловить редкие фотоны спасает жизнь. Даже среди членистоногих есть обладатели светящихся глаз. Пауки-волки, ведущие ночной образ жизни, обладают крошечными зеркальцами внутри своих основных глаз. Если ночью посветить в траву налобным фонарем, можно увидеть сотни крошечных изумрудных точек, принадлежащих этим паукам.

Плата за способность видеть в темноте

Каждое эволюционное приобретение имеет свою цену. Наличие зеркального слоя позади сетчатки дает феноменальное ночное зрение, но ухудшает другие оптические характеристики. Отражаясь от кристаллов тапетума, лучи неизбежно рассеиваются под микроскопическими углами. В результате изображение на сетчатке слегка двоится и размывается. Из-за этого кошки видят контуры предметов менее резко, чем люди при хорошем дневном освещении.

Чтобы защитить сверхчувствительную сетчатку от ослепления ярким солнцем, у кошек выработался особый вертикальный зрачок. Круглый зрачок человека сжимается при свете лишь до определенных пределов. Вертикальный щелевидный зрачок кошки за счет слаженной работы двух специальных мышц смыкается практически в микроскопическую полоску, пропуская внутрь глаза строго дозированное количество фотонов. Ночью же этот зрачок раскрывается почти на всю ширину глаза, превращаясь в огромный круглый объектив.