Как воспринимают мир самые умные океанические создания

Разглядывая кита, трудно обнаружить сходство с человеком. Они также дышат воздухом, как и мы. У них, как и у нас, рождаются детеныши. Но на этом сходство, пожалуй, и завершается. Их размеры, структура тела и среда обитания совершенно отличаются.

Однако есть то, что нас роднит – это глаза. Люди и киты – млекопитающие, и наши глаза имеют общего предка. Мы не только можем посмотреть на кита и увидеть его ответный взгляд, но зная достаточно об оптике, можем по анатомии его глаза судить о его возможностях. Глаз животного – это своеобразная технологическая система, сформировавшаяся из биоматериалов.

«Позволим себе сделать достаточно смелое заявление о том, что вполне разумно изучать глаз точно так же, как специалист по оптике оценивает новую видеокамеру», — пишут Майкл Лэнд (Michael Land) и Дэн-Эрик Нильссон (Dan-Eric Nilsson), авторы труда «Глаза животных» (Animal Eyes, Oxford University Press), о котором и пойдет речь.

Мы понимаем, как их глаза улавливают свет. Еще, что у них есть фокусное расстояние. Им также присуща максимальная разрешающая способность.

Так каким же предстает мир, если глядеть на него глазами кита?

И вот что подвигло меня заняться этим основательно. Фотограф Брайан Остин (Bryant Austin) делает составные фото китов в натуральную величину: горбачей, кашалотов, малых полосатиков. То, что вы видите – потрясает. Каждый плавник, каждую складку кожи хочется долго рассматривать. Особенно зациклился Остин на фотографировании их глаз, и на то есть причина.

Перед тем, как заняться съемками, Остин долго выбирал оптическую систему, чтобы как можно лучше передать ощущение от нахождения с рядом плывущим гигантом. Большинство снимающих китов используют широкоугольную оптику, чтобы поймать в объектив с дальнего расстояния по возможности всего кита. А он понял, что широкоугольником не сделаешь фото кита в натуральную величину с высоким разрешением.

И Остин установил на очень затейливую камеру Hasselblad H3DII-50 портретный 80-мм объектив с узким полем обзора. Результат получился фантастический! Для съемок пришлось приблизиться к киту на 3 метра и сделать массу фотографий, чтобы из них сложить изображение кита в натуральную величину. На практике он снова и снова оказывался буквально с глазу на глаз с этими многотонными животными.

Описывая весь этот процесс в своей новой книге «Красавец кит» (Beautiful Whale), которая выходит на следующей неделе, он рассказывает о том мгновении, когда встретился взглядом с кашалотом по имени Scar. «Я опустил камеру, чтобы наши взгляды снова встретились, и заметил, как он осмотрел меня с ног до головы, а потом опять мне в глаза, — пишет Остин. – Вспоминая этот момент и в который раз задаваясь вопросом – что я почувствовал [от такой близости к киту], я нахожу лишь одно подходящее слово – волнение.

Почему именно волнение? Потому что, как выразился Остин, кит призывает его «переоценить наше восприятие разумной, сознательной жизни на этой планете». Глаз этого млекопитающего – хрусталик, роговица, зрачок, сетчатка, зрительные рецепторы и узел нейронов — это прямой путь к его мозгу. И глядя в него, Остин не мог отделаться от ощущения, что он видит там разум, ту связь с мозгом, которая работает, вероятно, как и у нас, в результате чего мы понимаем друг друга.

Разглядывая в упор кита, мы понимаем, что мы видим. И понимаем механизм процесса. Свет попадает в глаз через роговую оболочку, которая проводит основную фокусировку. Потом через внутриглазную жидкость – на хрусталик, завершающий концентрацию света на сетчатке. Сетчатка – это скопление фоторецепторов: колбочек, различающих цвета, и палочек, которые не воспринимают цвета, но более чувствительны при слабом освещении. Специальный нейронный центр принимает возбуждение от светочувствительных клеток и фильтрует его по контрастности (серьезно, это как нажать кнопку «enhance» в инстаграме). Это очень интересная операция. Лео Пайхль (Leo Peichl) из института изучения мозга имени Макса Планка дает замечательную иллюстрацию того, насколько важна такая обработка в нейронном центре. 

«Нейронный центр как бы отбрасывает информацию об абсолютной интенсивности света, — рассказывает мне Пайхль. – Поэтому мы можем читать книгу и газету при ярком солнце и при свечке, хотя при солнечном освещении черный цвет букв излучает больше света, чем белая бумага при свече». В обеих ситуациях вы видите черные буквы на белой бумаге, хотя нефильтрованная световая информация абсолютно разная. (При этом вы осознаете, что на улице в полдень ярче, чем при свете свечи.)

Зрение лучше в том случае, когда плотность данных зрительных клеток наивысшая. У человека это центральная ямка. Наш глаз может служить своеобразной точкой отсчета при изучении органов зрения других живых существ, так как у нас чрезвычайно острое зрение – самое острое среди млекопитающих. Только глаз орла и ястреба превосходит наш по способности распознания объектов. Мы можем мечтать о том, чтобы видеть ночью как кошки, но по остроте зрения (при нормальном свете) мы их превосходим в несколько раз. А пчелы, если брать не из мира млекопитающих, проигрывают нам по остроте зрения в 100 раз.

В сравнении с большинством млекопитающих (уверяю, через мгновенье мы вернемся к китам) человек также имеет прекрасное цветовое зрение. Мы можем различать большое количество цветов в зеленом, красном и синем частях спектра. Конечно, не такое значительное число, как в некоторых зрительных системах, способных различать другие зоны электромагнитного спектра, но если вести речь о млекопитающих, то человек и некоторые виды приматов – это живое воплощение мечты компании Technicolor.

Хроматическое зрение сложнее, чем поначалу может показаться. Это не то, что мы воспринимаем синий с помощью зрительного рецептора, отвечающего за синий, а красный с помощью «красного» рецептора. «Чувствительность к цвету обеспечивает наша способность сравнивать, сколько света улавливает каждый класс рецепторов», — сказал мне Зонке Йонсен (Sonke Johnsen), автор книги «Оптика для Биологов»). Листья винограда отражают больше зеленого цвета в нашем глазу, чем красный кирпич, по которому они вьются. Так что наши зеленые зрительные рецепторы воспринимают больше света там, где листья, а красные – там где кирпичи. 

У большинства млекопитающих двухцветное зрение. Они могут видеть цвет, но они не способны различать по шкале «красный — зеленый». Люди с таким относительно редким типом цветовой слепоты с трудом различают красный и зеленый, а также близкие к ним цвета, скажем, оранжевые и коричневые, и зависят от того, как уточнил один блогер, насколько сочный и яркий этот цвет.

Как правило, у млекопитающих не лучшее цветовое зрение. Отчасти это потому, что наши предки развивали способность видеть в темноте, а не при ярком солнечном свете. «В былые времена понятие млекопитающее относилось к маленькому, ночному грызуну», — говорит Зонке Йонсен. И у человека, и у кита сохранились черты эволюционного пути. «Наше цветовое видение – это как ошибка в компьютерной программе, — продолжает Йонсен. – Вот цветовое зрение у птиц, рептилий и рыб. Тут все хорошо подобрано, замечательно оптимизировано. Посмотрите на наше трихромное зрение — оно будто собрано по частям». 

Киты, в отличие от нас или ночных грызунов, видят мир одноцветным. Лео Пайхль из института исследования мозга имени Макса Планка выступил одним из соавторов доклада с почти трагическим заголовком – «Для китов и тюленей океан не синий». На самом деле, первое из того, что мы знаем наверняка о том, каким киты видят мир, это то, что он существует для них в серой цветовой линейке. Вода, которую мы видим синей, для них черная. «Им нужно видеть фон, им надо видеть животных на заднем плане. И эти живые существа отражают цвет, который не синий», — объясняет Йонсен. Если мы попробуем представить, как это может выглядеть, говорит он, вероятно, мы могли бы увидеть черно-белое фото человека, одетого в светящиеся одежды в окружении тьмы.

Что до оптики китового глаза, то первое отличие в том, что роговая оболочка – самый верхний слой глаза – не помогает ему так, как наша помогает нам. Мы живем на воздухе, у которого уровень рефракции отличается от роговицы. Когда свет попадает на нее, он искривляется внутрь. Вы ведь знаете, как выглядит карандаш, погруженный в стакан с водой. Это рефракция, наш глаз использует ее, чтобы помочь сфокусировать фотоны на центральной части нашей сетчатки. Йонсен сказал, что 70% работы по фокусировке света в нашем глазу выполняется сетчаткой еще до того, как свет попадает на хрусталик. Но это умный трюк обитателя земли. В воде индекс рефракции роговицы и воды примерно одинаковый, а это означает, что морским млекопитающим не требуется помощь эффекта искривления карандаша в воде. «Все делает хрусталик в глазу кита», — сказал Пайхль. У нас он почти плоский, а у них почти круглый, чтобы обеспечить достаточный фокус.

Теперь, дойдя до разрешающей способности, с которой киты видят мир, стоит снова вспомнить о метафоре с видеокамерой. Киты, как и другие млекопитающие, стремятся сбалансировать резкость глаза с помощью чувствительности. Острое зрение требует много-много зрительных рецепторов. Но в условиях слабой освещенности им сложно уловить достаточно фотонов. Изображение «плывет».

Фотографы тоже постоянно сталкиваются с этой проблемой. Что вы делаете при низкой освещенности? Первое – устанавливаете объектив с максимально открываемой диафрагмой, чтобы в камеру проникало больше света. То же и с глазом: у кита крупная роговица и большое отверстие зрачка означают максимальное открытие, куда поступает множество фотонов. 

А еще у него есть биологическое зеркало в задней части глаза — отражательная оболочка, которая помогает улавливать еще больше света, чем способен на это наш глаз.

Но зрение, это не просто оптика. Другие возможности также имеют значение, как, например, размер сенсора, который принимает весь этот свет. В фотокамере есть светочувствительная матрица, которая данный показатель оценивает в пикселях. Точно такой же принцип используется в биологическом аппарате глаза. Если организму требуется лучшее зрение, ему понадобится больше зрительных рецепторов – то же самое, что и больше пикселей. Главное отличие в том, что светочувствительная матрица адекватно воспринимает тот световой поток, который на нее попадает. На сетчатке есть зоны с большей или меньшей концентрацией колбочек и палочек, что, как правило, совпадает с местом световой фокусировки. В этом есть свой смысл: эволюция поместила больше всего сенсоров там, куда попадает больше света.

Система обнаружения света, однако, более сложная, чем в любой цифровой камере. Зрительные рецепторы посылают информацию на узел нервных клеток, в котором они объединены так, что динамично увеличивается размер зрительного рецептора. Чувствительность увеличивается, что сводит к минимуму проблему размытости изображения, но и снижает остроту зрения, поскольку каждый «пиксель» становится больше, т.е. он должен представлять больший объем физического мира. 

Поразительно, что разглядывая клетки нервного узла, исследователи могут рассчитать максимальное разрешение для глаза, делая вывод о возможностях, исходя только из его анатомии. Это помогает оценить такие виды животных, как китов, когда обычно невозможно проведение поведенческих тестов.

Человек обычно делает замеры в соотношении радиана и клеточного цикла, определяя, насколько хорошо данный глаз различает две близлежащие линии. У орла этот показатель равняется 8 тысячам на радиан. Показатель человеческого глаза впечатляет – 4175. У кошки около 570. Исследования на малых полосатиках определили, что данный показатель у них еще ниже – около 230, как у кроликов и слонов.

Хотя, вероятно, не следовало бы пытаться переводить понятие остроты зрения на более понятный язык кабинета оптики, я все же так и поступлю. Если нормальным зрением для человека считается показатель 20/20, то у кита он оценивается примерно 20/240. Довольно плохо, но если у вас, как и у меня, очки —5, то острота зрения в таком случае хуже, чему у обычного кита-полосатика. (Конечно же, вы различаете цвета, так что радуйтесь.)

Однако не так-то легко провести сравнение зрения человека и кита. Оно определенно причудливее. Есть удивительный аспект анатомии глаза семейства китообразных – оказывается, у китов нет единой центральной зоны получения оптического изображения высокой разрешающей способности. Оказывается, как отмечает доклад Анатомического обозрения (Anatomical Review) за 2007 год, у них две плотные зоны скопления клеток. Это соответствует странному качеству зрачка китообразных – он закрывается так, что напоминает улыбку, и даже при очень плотном сжатии остаются открытыми два круглых участка.

Сравните это с тем, как работают наши глаза. Когда они закрываются, большой круг отверстия значка просто становится меньше, оставаясь сфокусированным на центральной ямке. В случае кита, в фокусе остаются две точки. Не могу себе представить, как бы у меня было два центра зрения.

Попытка представить себе, что видит кит, оказывается еще более сложной, если учесть расположение глаза на теле животного. У кита глаза находятся по бокам головы. Это почти противоположность того, что у человека. У нас вперед смотрят два глаза, поля зрения обоих в основном накладываются. Или, как писал Герман Мелвилл (Herman Melville) в книге Moby Dick, «Ибо где, в конечном счете, у человека перёд? Там, разумеется, где у него глаза». Рассказчик смотрит на голову кашалота, безжизненную версию существа, с которым встретился фотограф Остин.

Глядя на глаза, расположенные по разные стороны головы, Измаил удивляется уму кита, сравнивая со своим: 

«Ну, а у кита как получается? Сами по себе оба его глаза, разумеется, действуют одновременно; но неужели же мозг его настолько вместительнее, разностороннее и тоньше, чем человеческий, что он в одно и то же время может тщательно рассматривать два отдельных предмета, один с одного бока, а другой — с другого? И если это так, то он достоин не меньшего восхищения, чем человек, способный одновременно доказывать две теоремы Эвклида. Право же, если разобраться хорошенько, такое сопоставление вполне оправданно».

Неудивительно, что мы используем одно слово для преломления светового потока на необходимом участке, а также концентрации нашего сознания на определенной идее или объекте – это слово «фокус». Мы фокусируем наше внимание. А если точек фокусировки несколько – не два глаза, а две точки на сетчатке. В продолжение вопроса Мелвилла: как организм ориентируется не по визуально наблюдаемым объектам, а по собственному ощущению согласованности действий или целостности сознания? (Вспоминаю ситком 90-х «Голова Германа», в котором четыре отдельных персонажа живут в сознании одного парня.)

Совершенно другое дело пытаться переходить на представления человека. 

Я спросил Пайхля и Йонсена поразмышлять о том, что значит иметь глаза по разные стороны головы, то есть о двойном монокулярном зрении.

«Возможно, каждый глаз получает картину разных частей поля обозрения и окружения. Не знаю, как это соединяется, — сказал Пайхль. – Обычно в мозге… есть высокая взаимосвязанность, объединяющая оба полушария, и складывается единство восприятия одного неразрывного зрительного поля. Что-то подобное происходит также у китов, потому что они вынуждены обладать какой-то возможностью единства восприятия окружающей среды, объединенным умственным образом среды».

И мнение Йонсена: «У них два совершенно разных поля зрения. Бог знает, как они с этим живут. А внутреннее восприятие – как у них это происходит? Как будто два экрана в голове? Они их соединяют? Мы этим не занимаемся, потому что у нас нет зоны подобного поля обозрения. Насколько нам известно, для них звуковая информация – это зрение. Мы думаем, они слышат пучок щелчков, но, как нам известно, он представляется в их голове в пространственно-визуальной форме. 

А затем он сказал то, что может быть ключом к пониманию возможности нашего знания о зрении и, возможно, разуме китов: «Все, что мы действительно знаем, это то, чего они не могут». У них не бинокулярное зрение. Они не смогут прочитать букву Е на таблице в кабинете офтальмолога. Их океан не синего цвета.

Но когда дело касается вопроса, а что там «внутри» этих больших голов, мы не ушли дальше Мелвилла с его предположениями 150-летней давности. 

«Благодаря этому кит имеет ясную картину справа и не менее ясную картину слева; а все, что заключено посередине, должно представляться ему полным мраком и небытием. Иначе говоря, человек глядит на мир из своей сторожки через одно двустворчатое окно. А вот у кита эти две створки вставлены порознь, окна-то получается два, да вид через них выходит искаженный».

На этой грани ума и разума хотелось бы знать как можно больше и предполагать как можно меньше. Я склонен верить, что мы можем слепо пересечь пробел восприятия между разумными существами.

Джон Салливан (John Jeremiah Sullivan) затронул этот мотив в последнем выпуске Lapham's Quarterly. Он тоже обратился к тому времени, когда нейробиология еще не предложила теорию мышления в отношении сознания животных. Декарт считал животных механическим устройством, а Барух Спиноза – похожими на нас, и наша неспособность представить, что происходит в их мозге, еще не является доказательством того, что дом пуст, когда включают свет.

«Если принимать, что два сознания никогда не будут проницаемы или в любом случае по этому поводу не появится какая-то определенность, то на каком-то уровне мы обречены на космическое одиночество, — пишет Салливан. – Спиноза оценивает понятие с расстояния. Он более склонен сказать: Знаете, без сомнения иногда мы понимаем друг друга».

Маловероятно, но если наши глаза встретятся в океане в момент монохромного или трехцветного удивления, человек и кит вполне могут вместе подумать: «Привет, разумное создание, плывущее в море. Не убивай меня».

В книге «Красавец кит» Остин описывает встречу с Эллой, любознательным малым полосатиком, у берегов Австралии. Он снимал плавающую вокруг Эллу. Самке кита нравилось рассматривать его лицом к лицу, и Остин использовал это для того, чтобы повернуть ее к свету. Ее желание видеть его лицо было столь велико, что когда он поворачивался к ней спиной, она заплывала с другой стороны.

«Требовалась определенная выдержка и вера в кита. Иногда Элла начинала внимательно рассматривать меня со спины, где освещение естественной среды было слабым. Взглянув через плечо, я увидел ее тело, проплывающее менее чем в двух метрах. Я отвернулся и смотрел перед собой, доверяя ей в том, что она случайно не заденет меня, — пишет Остин. – Из собственного опыта подобной работы с китами, я почувствовал взаимное притяжение наших глаз».

В тот день он провел с китом шесть часов. В какой-то момент он выскочил из воды, чтобы поменять батареи и карты памяти. Когда он был на палубе, один из китов стал свечкой и высунулся из воды, как бы подглядывая.

Животное смотрело прямо на Остина, и, взглянув на него, он увидел знакомую отметку – это была Элла. Она присматривала за ним. 

Источник:  https://inosmi.ru/