دنیا از چشم حیوانات چگونگی حس بینایی در انواع جانوران

بدون تردید حس بینایی یکی از مهمترین حس های بدن نسبت به سایرحس ها می باشد. توسط نور می توان تصویر جامعی از محیط دور و یا نزدیک را به وسیله ساختمان های کمکی مناسب ( ازجمله کره چشم) به وجود آورد.

اطلاعات حاصل از نور به اختلافات شدت (Intensity) آن بستگی دارد، زیرا محیط روشن و یکنواخت اطلاعات جالب توجهی را انتقال نمی دهد. اختلاف های طول موج ( Wavelength ) یا رنگ ( Color) دارای اطلاعات بیشتری می باشند. سرانجام ، برای جانورانی که دارای اندام کمکی مناسب هستند، سطح پلاریزاسیون (plane of polarization) نور نیز اطلاعات زیادی را فراهم می کند. انتقال نور از نظر جانداران آنچنان سریع است(۳۰۰۰۰۰ km/s) که درآن هیچ گونه تاخیری وجود ندارد . این بدان معنی است که تغییرات محیط به طور آنی دریافت می شوند، به استثنای زمانی که حرف تولید و انتقال علائم به سیستم عصبی می شود. برای مثال مطلب بالا را می توان با کندی دریافت علائم بویایی مقایسه کرد.

حساسیت به نور در بین جانوران به طور گسترده ای وجود دارد و حتی بسیاری از جانوران تک سلولی نیز نسبت به نور حساس هستند. جانوران پر سلولی معمولا حس تشخیص نور را در نقاطی موسوم به لکه های چشمی (Eye spots) متمرکز و محدود نموده اند و چنانچه روی این لکه های چشمی را از یک طرف بپوشانیم این جانوران نسبت به جهت نور نیز حساس می گردند. جانوران عالی تر ساختمان های پیچیده تری دارند که به نور حساس می باشند و این ساختمان ها در نهایت به چشم های تصویر ساز بسیار خوبی ختم می شوند.

در پنج شاخه از جانوران چشم های تصویر ساز کاملا پیشرفته ای یافت می شود: مرجانیان، کرم های حلقوی ، نرم تنان ، بندپایان و مهره داران. طرح و چگونگی رشد چشم ها در گروه های مزبور با یکدیگر تفاوت دارد و باید فرض نمود که چشمها در این جانوران مستقل از یکدیگر توسعه یافته اند.

آنچه انسان به صورت نور مشاهده می کند، طول موج بسیار محدودی ، بین ۳۸۰ تا ۷۶۰ نانومتر ، از طیف وسیع اشعه الکترو مغناطیسی است که از اشعه بسیار کوتاه تا امواج بلند رادیویی را در بر می گیرد .حساسیت بینایی اکثر جانوران دیگر در همان حدود طول موج مرئی برای انسان یا بسیار نزدیک به آن می باشد. حقیقت جالب توجه این است که نه تنها جانوران ، بلکه گیاهان نیز تحت تاثیر همین طول موج نسبت به نور واکنش نشان می دهند. این امر شامل گیاهانی است که از طریق فتوسنتز و فتوتروپیسم رشد می کنند.

همان طور که ذکر شد ، طول موج مزبور در بالا برای جانوران به طور کامل یکسان نیست . برای مثال بینایی حشرات از نزدیکی اشعه فرا بنفش تا نزدیک به طول موجهای کمی کوتاه تر از نور مرئی برای چشم مهره داران گسترش یافته است. این مطلب از توانایی زنبور عسل در تشخیص هر رنگ طبیعی بین ۳۱۳ و۶۵۰ نانومتر از نور سفید آشکار گردید.

این توانایی به شدت نور بستگی ندارد بلکه مربوط به اختلاف طول موج ها می باشد؛ یعنی بینایی رنگ. شبکه چشم پستانداران نسبت به نور فرابنفش حساس است ، اما این طول موج اصولاَ به علت زردی جزئی عدسی چشم که به صورت یک صافی عمل می کند ، به شبکیه نمی رسد. افرادی که عدسی آنها به علت آب مروارید (Cataract ) برداشته شده است ، می توانند نور نزدیک به فرا بنفش را که پیش از این برای آنها قابل رویت نبود احساس کنند.

همه حیوانات نمی توانند مانند انسان ببینند، خیلی از حیوانات دنیا را در هاله ای از رنگ خاکستری یا بسیار کمرنگ می بینند اما بعضی از آنها می توانند در تاریکی مطلق ببینند و بعضی دیگر رنگ هایی که در دامنه دید انسان نیستند را نیز تشخیص می دهند، رنگ هایی که هیچ وقت انسان ندیده است، حتی تعدادی چشم هایی دارند که به آنها در شکار موجودات از صدها متر فاصله کمک می کند.

در این مقاله نوع دید چند گونه از حیوانات مورد مطالعه قرار گرفته است اما قبل از آن لازم است نگاهی اجمالی به تکامل چشم در جانداران داشته باشیم. نخستین و ساده ترین نوع چشم که به آن Pigment spot می گویند از چند رشته عصبی تشکیل شده که فقط به نور مرئی پاسخ می دهد و حالت کامل یافته تر آن Pigment pit است که علاوه بر تشخیص نور به خاطر وجود حفره چشمی می تواند سمت آن را تشخیص دهد. در مسیر تکامل به حالت Pin honeeye و سپس Lens eye و در نهایت چشم پیچیده انسان Complex eye می رسیم.

● دید حشرات

بسیاری از حشرات چشم مرکب Lens eye دارند که از صدها یا هزاران لنز کوچک تشکیل شده که به شکل کندوی عسل در کنار هم قرار گرفته اند. برخلاف تصور عوام که حشرات در یک زمان، صدها کپی از یک تصویر را نمی بینند بلکه هر لنز قسمت کوچکی از تصویر کلی را می گیرد و الگو و شکلی شبیه موزاییک درست می کند، یک چشم مرکب ( Praying Mantise ) می تواند از ده تا سی هزار قسمت تشکیل شده باشد که بسته به نوع حشره متفاوت است. برای مثال چشم ( dragon Fly ) سنجاقک و آخوندک بیشترین تعداد قسمت ها (بالای سی هزار تا) را دارد. آنها دید موزاییکی دارند و آنچه را که ما به وضوح می بینیم آن ها به صورت شطرنجی می بینند.

● دید زنبور

زنبورها هم از چشم مرکب استفاده می کنند اما آنها توانایی تشخیص رنگ قرمز را ندارند. دنیای زنبورها بیشتر از رنگ های زرد، سبز و آبی تشکیل شده است. گلی که ما به رنگ قرمز می بینیم آنها به رنگ آبی می بینند، همچنین زنبورها می توانند دامنه فرابنفش را ببینند با بسامد بیشتر از نور مرئی و طول موج کمتر (امواج الکترومغناطیس از رادیویی تا گاما قرار دارند که نور مرئی در میانه آن قرار دارد، فرابنفش بالاتر و فرو سرخ کمتر). میگو و خرچنگ کمترین تکامل دید را دارند. آنها نیز از چشم مرکب Compound eye مانند حشرات استفاده می کنند با این تفاوت که جزئیات کمتری می بینند. خوشبختانه میگوها و خرچنگ ها در گرفتن سیگنال ها از حرکت های ناگهانی بسیار قوی هستند و این یک راه دفاعی بسیار خوب برای آنها به شمار می رود.

● دید پرندگان

پرندگانی که در روز پرواز می کنند گستره رنگی وسیع تری نسبت به انسان دارند که شامل نور فرابنفش نیز می شود و باید گفت که ما انسان ها هیچ وقت نمی توانیم این طیف رنگ ها را ببینیم. به خاطر همین است که ارزیابی دید این پرندگان و تقلید از آنها بسیار مشکل است. پرندگان شکاری مانند عقاب، کرکس، شاهین و قرقی به خاطر داشتن دید و چشمی تیزبین که آنها را قادر به دیدن شکار از فاصله چند صد متری می کند که حتی می توانند یک نقطه را بزرگ تر از محل های دیگر و دقیق تر ببینند، شناخته شده هستند.

● دید مارها

مارها از چشمان عادی خود در طول روز استفاده می کنند اما در شب از جفت دیگر چشمانشان که در زیر چشم اصلی آنها قرار دارد و Pitorgan گفته می شود بهره می برند. این چشمان فرعی می توانند سیگنال هایی را از اجسام گرم پیرامون خود بگیرند. مکانیسم عمل اینها به صورت دریافت infrared Heat است که با توجه به این امواج حتی می توانند جهت قرارگیری جسم را تعیین کنند. در طول روز دید مارها وابستگی زیادی به حرکت دارد و در واقع اگر شکار آنها کاملاً بی حرکت باشد آنها نمی توانند آن را ببینند و از آن صرفنظرمی کنند.

● دید تک سمیان

اسب ها و حیوانات مشابه آن مانند گورخر و الاغ دارای چشمانی هستند که در برجسته کردن محیط دوطرف سر به آنها کمک می کند، این امتیاز آنها را قادر می سازد تا در مواقع لزوم از دست شکارچیان فرار کنند. ایراد دید آنها این است که آنها دید دو چشمی ندارند

( Binocular vision ). اسب ها همیشه دو تصویر می بینند ولی نمی توانند این تصاویر را به یکدیگر وصل کنند، با وجود اینکه دید محیطی و دید شبی اسب ها نسبت به انسان بهتر است ولی تشخیص رنگ آنها ضعیف است، آنها می توانند رنگ سبز و آبی را تشخیص دهند اما بیشتر دید آنها از طیف هایی از خاکستری تشکیل شده است.

● دید سگ و گربه

به طور کلی پذیرفته شده است که سگ ها و گربه ها کوررنگ هستند. آنها فقط سایه کمرنگی از رنگ ها را می بینند و بعضی از آنها دیدی مشابه انسان های کور رنگ دارند که با آنها قابل مقایسه است. انسان های کوررنگ غالباً قادر به تشخیص رنگ قرمز و سبز نیستند. همچنین سگ ها و گربه ها نیز دید محیطی و شبانه بهتری نسبت به ما دارند با چشمانی که بسیار حساس به حرکت است. این ویژگی به آنها کمک می کند تا برای بقای خود هر چه بهتر شکار کنند.

● دید کوسه ها

با وجود اینکه دید کوسه ها بسیار شبیه ماست یعنی هر دو شامل شبکیه، لنز، عنبیه، قرنیه و مردمک هستند ولی توانایی دید ما اندکی متفاوت است زیرا کوسه ها سلول های مخروطی شبکیه را ندارند در نتیجه قادر به تشخیص رنگ ها نیستند. به علاوه چشمان کوسه ها طوری طراحی شده که قادر به دریافت حداکثر نور تا حد ممکن هستند تا بتوانند اعماق آب های تیره را ببینند، با وجود اینکه آنها می توانند در این نور اجسام تا فاصله ۱۸ متری را هم ببینند ولی هنوز هم دید آنها به تیزی دید ما نیست. در پایان قابل ذکر است غالب حیوانات قادر به دیدن تصاویر سه بعدی نیستند زیرا بیشتر آنها چشمانشان در دو طرف سرشان قرار گرفته است. در این میان استثناهایی هم وجود دارد که می توان به دید سه بعدی در میمون ها (بهترین دید سه بعدی در حیوانات) شیر، جغد (در بین پرندگان) و ماهی اشاره کرد.