Органы, позволяющие змеям «видеть» тепловое излучение, дают крайне расплывчатое изображение. Тем не менее у змеи в мозгу формируется четкая тепловая картина окружающего мира. Немецкие исследователи выяснили, как такое может быть.

Некоторые виды змей обладают уникальной способностью улавливать тепловое излучение, позволяющей им «разглядывать» окружающий мир в абсолютной темноте. Правда, они «видят» тепловое излучение не глазами, а специальными чувствительными к теплу органами (см. рисунок).

Строение такого органа очень просто. Рядом с каждым глазом располагается отверстие диаметром около миллиметра, которое ведет в небольшую полость примерно такого же размера. На стенках полости расположена мембрана, содержащая матрицу из клеток-терморецепторов размером примерно 40 на 40 клеток. В отличие от палочек и колбочек сетчатки глаза, эти клетки реагируют не на «яркость света» тепловых лучей, а на локальную температуру мембраны.

Этот орган работает как камера-обскура, прототип фотоаппаратов. Мелкое теплокровное животное на холодном фоне испускает во все стороны «тепловые лучи» — далекое инфракрасное излучение с длиной волны примерно 10 микрон. Проходя через дырочку, эти лучи локально нагревают мембрану и создают «тепловое изображение». Благодаря высочайшей чувствительности клеток-рецепторов (детектируется разница температур в тысячные доли градуса Цельсия!) и неплохому угловому разрешению, змея может заметить мышь в абсолютной темноте с довольно большого расстояния.

С точки зрения физики как раз хорошее угловое разрешение и представляет собой загадку. Природа оптимизировала этот орган так, чтобы лучше «видеть» даже слабые источники тепла, то есть попросту увеличила размер входного отверстия — апертуры. Но чем больше апертура, тем более размытое получается изображение (речь идет, подчеркнем, про самое обычное отверстие, безо всяких линз). В ситуации со змеями, где апертура и глубина камеры примерно равны, изображение оказывается настолько размытым, что из него ничего, кроме «где-то поблизости есть теплокровное животное», извлечь нельзя. Тем не менее опыты со змеями показывают, что они могут определять направление на точечный источник тепла с точностью около 5 градусов! Как же змеям удается достичь столь высокого пространственного разрешения при таком ужасном качестве «инфракрасной оптики»?

Раз реальное «тепловое изображение», говорят авторы, сильно размыто, а «пространственная картина», возникающая у животного в мозгу, довольно четкая, значит существует некий промежуточный нейроаппарат на пути от рецепторов к мозгу, который как бы настраивает резкость изображения. Этот аппарат не должен быть слишком сложным, иначе змея очень долго «обдумывала» бы каждое полученное изображение и реагировала бы на стимулы с запаздыванием. Более того, по мнению авторов этот аппарат вряд ли использует многоступенчатые итеративные отображения, а является, скорее, каким-то быстрым одношаговым преобразователем, работающим по навсегда зашитой в нервную систему программе.

В своей работе исследователи доказали, что такая процедура возможна и вполне реальна. Они провели математическое моделирование того, как возникает «тепловое изображение», и разработали оптимальный алгоритм многократного улучшения его четкости, окрестив его «виртуальной линзой».

Несмотря на громкое название, использованный ими подход, конечно, не является чем-то принципиально новым, а всего лишь разновидность деконволюции — восстановления изображения, испорченного неидеальностью детектора. Это процедура, обратная смазыванию картинки, и она широко применяется при компьютерной обработке изображений.

В проведенном анализе, правда, был важный нюанс: закон деконволюции не требовалось угадывать, его можно было вычислить исходя из геометрии чувствительной полости. Иными словами, было заранее известно, какое конкретно изображение даст точечный источник света в любом направлении. Благодаря этому совершенно размытое изображение можно было восстановить с очень хорошей точностью (обычные графические редакторы со стандартным законом деконволюции с этой задачей бы и близко не справились). Авторы предложили также конкретную нейрофизиологическую реализацию этого преобразования.

Сказала ли эта работа какое-то новое слово в теории обработки изображений — вопрос спорный. Однако она, несомненно, привела к неожиданным выводам касательно нейрофизиологии «инфракрасного зрения» у змей. Действительно, локальный механизм «обычного» зрения (каждый зрительный нейрон снимает информацию со своей маленькой области на сетчатке) кажется столь естественным, что трудно представить что-то сильно иное. А ведь если змеи действительно используют описанную процедуру деконволюции, то каждый нейрон, дающий свой вклад в цельную картину окружающего мира в мозгу, получает данные вовсе не из точки, а из целого кольца рецепторов, проходящего по всей мембране. Можно только удивляться, как природа умудрилась сконструировать такое «нелокальное зрение», компенсирующее дефекты инфракрасной оптики нетривиальными математическими преобразованиями сигнала.

Показать комментарии (30)

Свернуть комментарии (30)

Почему-то мне кажется, что обратное преобразование размытой картинки, при условии, что есть лишь двумерный массив пикселей, математически невозможно. Насколько я понимаю, компьютерные алгоритмы повышения резкости просто создают субъективную иллюзию более резкого изображения, но они не могут раскрыть того, что замыто на изображении.

Разве не так?

Кроме того, непонятна логика, из которой следует, что сложный алгоритм заставлял бы змею задумываться. Насколько мне известно, мозг -- это параллельный компьютер. Сложный алгоритм в нём не обязательно приводит к увеличеню временнЫх затрат.

Мне кажется, что процесс точнения должен быть иным. Как была установлена точность работы инфракрасных глаз? Наверняка, по какому-либо действию змеи. Но любое действие продолжительно и допускает коррекцию в своём процессе. На мой взгляд, змея может "инфравидеть" с той точностью, которая и ожидается и начинать движение, исходя из этой информации. Но потом, в процессе движения, постоянно её уточнять и приходить к финалу так, словно общая точность была выше.

Ответить

• Отвечаю по пунктам.

  1. Обратное преобразование -- это резкой получение картинки (какую создавал бы объект с линзой типа глаза), исходя из имеющейся размытой. При этом обе картинки -- двумерные, проблем с этим никаких нет. Если нет никаких необратимых искажений при размытии (типа совершенно непрозрачный заслон или насыщение сигнала в каком-то пикселе), то размытие можно представить себе как обратимый оператор, действующий в пространстве двумерных картинок.

  Там есть технические трудности с учетом шумов, так что оператор деконволюции выглядит чуть сложнее, чем описано выше, но тем не менее выводится однозначно.

  2. Компьютерные алгоритмы улучшают резкость, предполагая что размытие было по гауссиане. Они ведь не знают детально тех аберраций и т.п., котрые были у снимавшей камеры. Специальные программы, правда, способны на большее. Например если при анализе снимков звездного неба
  в кадр попадает звезда, то с ее помощью можно восстановить резкость лучше, чем стандатрными методами.

  3. Сложный алгоритм обработки -- это имелось в виду многоэтапный. В принципе, обрабатывать изображения можно итеративно, пуская по одной и той же простой цепочке изображение снова и снова. Асимптотически оно тогда может стретиться к какому-то "идеальному" изображению. Так вот, авторы показывают, что такая обработка, по меньшей мере, не является необходимой.

  4. Деталей экспериментов со змеями я не знаю, надо будет почитать.

  Ответить

  • 1. Я этого не знал. Мне казалось, что размытие (недостаточная резкозть) -- это необратимое преобразование. Допустим, на изображении объективно присутствует некое размытое облако. Как система узнает, что это облако не надо делать резким и что это его истинное состояние?

    3. На мой взгляд, итеративное преобразование можно реализовать сделав просто несколько последовательно подключённых слоёв нейронов и тогда преобразование будет проходить за один шаг, но быть итеративным. Сколько нужно итераций, столько и сделать слоёв.

    Ответить

    • Вот простой пример размытия. Дан набор значений (x1,x2,x3,x4).
      Глаз видит не этот набор, а набор (y1,y2,y3,y4), получающийся таким образом:
      y1 = x1 + x2
      y2 = x1 + x2 + x3
      y3 = x2 + x3 + x4
      y4 = x3 + x4

      Очевидно, если вы заранее знаете закон размытия, т.е. линейный оператор (матрицу) перехода от иксов к игрекам, то вы можете сосчитать обратную матрицу перехода (закон деконволюции) и по заданным игрекам восстановить иксы. Если, конечно, матрица обратима, т.е. нет необратимых искажений.

      Про несколько слоев -- конечно, отмести такой вариант нельзя, но это кажется так неэкономно и так легко нарушимо, что вряд ли стоит ожидать, что эволюция выберет этот путь.

      Ответить

      "Очевидно, если вы заранее знаете закон размытия, т.е. линейный оператор (матрицу) перехода от иксов к игрекам, то вы можете сосчитать обратную матрицу перехода (закон деконволюции) и по заданным игрекам восстановить иксы. Если, конечно, матрица обратима, т.е. нет необратимых искажений." Не путайте математику с измерениями. Маскировка младшего заряда погрешностями достаточно не линейна, чтоб испортить результат обратной операции.

      Ответить

"3. На мой взгляд, итеративное преобразование можно реализовать сделав просто несколько последовательно подключённых слоёв нейронов и тогда преобразование будет проходить за один шаг, но быть итеративным. Сколько нужно итераций, столько и сделать слоёв." Нет. Следующий слой начинает обработку ПОСЛЕ предыдущего. Конвейер не позволяет ускорить обработку конкретной порции информации, кроме случаев, когда применяется ради того, чтоб каждую операцию поручить специализированному исполнителю. Он позволяет начинать обработку СЛЕДУЮЩЕГО КАДРА до того, как обработан предыдущий.

Ответить

"1. Обратное преобразование -- это резкой получение картинки (какую создавал бы объект с линзой типа глаза), исходя из имеющейся размытой. При этом обе картинки -- двумерные, проблем с этим никаких нет. Если нет никаких необратимых искажений при размытии (типа совершенно непрозрачный заслон или насыщение сигнала в каком-то пикселе), то размытие можно представить себе как обратимый оператор, действующий в пространстве двумерных картинок." Нет. Размытие - это уменьшение количества информации, создать её заново невозможно. Можно увеличить контраст, но если это не сводится к настройке гаммы, то только ценой шума. При размытии любой пиксел усредняется по соседним. СО ВСЕХ СТОРОН. После этого не известно, откуда именно в его яркость что то добавилось. То ли слева, то ли справа, то ли сверху, то ли снизу, то ли по диагонали. Да, направление градиента говорит о том, откуда шла основная добавка. Ни инфы в этом ровно столько же, как в самой размытой картинке. То есть разрешение низкое. А мелочи только ещё лучше маскируются шумом.

Ответить

Мне кажется, что авторы эксперимента просто "наплодили лишние сущности". Разве в реальной среде обитания змей бывает абсолютная темнота? - насколько мне известно, нет. А если абсолютной темноты нет, то даже самой размытой "инфракрасной картинки" более чем достаточно, вся ее "функция" - дать команду начать охоту "приблизительно в таком-то направлении", а дальше в дело вступает самое обычное зрение. Авторы эксперимента ссылаются на слишком большую точность выбора направления - 5 градусов. Но разве это действительно большая точность? По-моему, ни в каких условиях - ни в реальной среде, ни в лабораторных - с такой "точностью" охота не увенчается успехом (если змея будет ориентироваться только так). Если же говорить о невозможности даже такой "точности" из-за слишком примитивного устройства обработки инфракрасного излучения, то и тут, по-видимому, можно не согласиться с немцами: у змеи два таких "устройства", а это дает ей возможность "с ходу" определить "право", "лево" и "прямо" с дальнейшей постоянной коррекцией направления вплоть до момента "визуального контакта". Но даже если у змеи только одно такое "устройство", то и в этом случае она с легкостью будет определять направление - по разности температуры на разных участках "мембраны" (не даром ведь она улавливает изменения в тысячные доли градуса по Цельсию, для чего-то это нужно!) Очевидно, находящийся "прямо" объект будет "отображаться" картинкой более или менее равной интенсивности, находящийся "слева" - картинкой с большей интенсивностью правой "части", находящийся "справа" - картинкой с большей интенсивностью левой части. Только и всего. И не нужно никаких сложных немецких нововведений в выработавшуюся за миллионы лет змеиную природу:)

Ответить

"Мне кажется, что процесс точнения должен быть иным. Как была установлена точность работы инфракрасных глаз? Наверняка, по какому-либо действию змеи. Но любое действие продолжительно и допускает коррекцию в своём процессе. На мой взгляд, змея может "инфравидеть" с той точностью, которая и ожидается и начинать движение, исходя из этой информации. Но потом, в процессе движения, постоянно её уточнять и приходить к финалу так, словно общая точность была выше." Вот только помесь балометра со светорегистрирующей матрицей и так то очень инерционна, а от тепла мыши откровенно тормозит. А бросок змеи на столько стремителен, что и зрение на колбочках с палочками не успевает. Ну может и не по вине непосредственно колбочек, там и аккомодация хрусталика тормозит, и обработка. Но даже вся система работает быстрей и всё равно не успевает. Единственное возможное решение при таких датчиках - все решения принять заранее, используя тот факт, что до броска времени достаточно.

Ответить

"Кроме того, непонятна логика, из которой следует, что сложный алгоритм заставлял бы змею задумываться. Насколько мне известно, мозг -- это параллельный компьютер. Сложный алгоритм в нём не обязательно приводит к увеличеню временнЫх затрат." Для распараллелизации сложного алгоритма нужно много узлов, они имеют приличные размеры и тормозят уже из-за медленного прохождения сигналов. Да, это не повод отказываться от параллелизма, но если требования совсем уж жёсткие, то единственный способ уложиться по времени при параллельной обработке больших массивов - юзать на столько простые узлы, что обмениваться промежуточными результатами между собой они не могут. А это требует захардить весь алгоритм, так как принимать решения они уже не смогут. И последовательно тоже получится обработать много информации в единственном случае - если единственный процессор работает быстро. А это тоже требует хардить алгоритм. Уровень реализации хардовый так и так.

Ответить

>Немецкие исследователи выяснили, как такое может быть.

но воз, кажется, и ныне там.
Можно сходу предложить пару алгоритмов, которые, возможно, будут решать вопрос. Но будут ли они иметь отношение к реальности?

Ответить

• > Хотелось бы хотя бы косвенных подтверждений, что оно именно так, а не иначе.

  Конечно, авторы осторожны в высказываниях и не говорят, что они доказали, что именно так и функционирует инфразрение у змей. Они лишь доказали, что для разрешения "парадокса инфразрения" не требуется слишком больших вычислительных ресурсов. Они лишь надеются, что похожим образом работает орган змей. Так это или нет на самом деле, должны доказать физиологи.

  Ответить

  > Есть т.н. байндинг проблема, которая заключается в том каким образом человек и животное понимают, что ощущения в различных модальностях (зрение, слух, тепло и пр.) относятся к одному и тому же источнику.

  На мой взгляд, в мозгу существует целостная модель реального мира, а не отдельные осколки-модальности. Например, в мозгу совы существует объект "мышь", в котором есть как бы соответствующие поля, в которых хранится информация о том, как мышь выглядит, как она слышна, как пахнет и так далее. Во время восприятия происходит конвертация стимулов в термины этой модели, то есть, создаётся объект "мышь", его поля заполняются писком и обликом.

  То есть, вопрос ставится не так, как сова понимает, что и писк и запах относятся к одному источнику, а как сова ПРАВИЛЬНО понимает отдельные сигналы?

  Методом узнавания. Даже сигналы одной и той же модальности не так-то легко отнести к одному объекту. Например, мышиный хвост и мышиные уши вполне могли бы быть отдельными предметами. Но сова видит их не отдельно, а как части целой мыши. Всё дело в том, что у неё в голове есть прообраз мыши, с которым она сопоставляет части. Если части "ложатся" на прообраз, то они составляют целое, если не ложатся, то не составляют.

  Это легко понять на собственном примере. Рассмотрим слово "УЗНАВАНИЕ". Посмотрим на него внимательно. Фактически, это просто совокупность букв. Даже просто совокупность пикселей. Но мы не можем этого увидеть. Слово нам знакомо и потому сочетание букв неизбежно вызывает у нас в мозгу цельный образ, от которого прямо-таки невозможно отделаться.

  Так же и сова. Она видит хвостик, видит ушки, примерно в некотором направлении. Видит характерные движения. Слышит шуршание и писк примерно из этого же направления. Чувствует особый запах с той стороны. И это знакомое сочетание стимулов, точно так же как для нас знакомое сочетание букв, вызывает у неё в мозгу образ мыши. Образ цельный, расположенный в цельном образе окружающего пространства. Образ существует независимо и, по мере совиных наблюдений, может очень сильно уточняться.

  Думаю, тоже самое происходит и со змеёй. И как в такой ситуации можно вычислить точность одного только зрительного или инфразрительного анализатора, мне непонятно.

  Ответить

  • Как мне кажется, узнавание образа -- это уже иной процесс. Речь идет не про реакцию змеи на образ мышки, а о превращении пятен в инфраглазу в образ мышки. Теоретически, можно представить ситуацию, что змея вообще не инфравидит мышку, а сразу кидается в определенном направлении, если ее инфраглаз увидит кольцевые круги определенной формы. Но это кажется маловероятным. Ведь ОБЫЧНЫМИ-то глазами земя видит именно профиль мышки!

    Ответить

    • Мне кажется, что может происходить следующее. Возникает плохое изображение на инфрасетчатке. Оно преобразуется в расплывчатый образ мышки, достаточный для того, чтобы змея мышку опознала. Но в этом образе нет ничего "чудесного", он адекватен способностям инфраглаза. Змея начинает приблизительный бросок. В процессе броска её голова движется, инфраглаз смещается относительно цели и в общем приближается к ней. Образ в голове постоянно дополняется и его пространственное положение уточняется. А движение постоянно корректируется. В итоге финал броска выглядит так, словно бросок был основан на невероятно точной информации о положении цели.

      Это мне напоминает наблюдение за собой, когда я иногда могу поймать упавший стакан прям как нидзя:) А секрет в том, что так поймать я могу только тот стакан, который я сам и уронил. То есть, я точно знаю, что стакан надо будет ловить и начинаю движение заранее, корректируя его в самом процессе.

      Я читал также, что аналогичные выводы были сделаны из наблюдений за человеком в невесомости. Когда человек нажимает кнопку в невесомости, он должен промахнуться вверх, так как привычные для весящей руки усилия некорректны для невесомости. Но человек не промахивается (если он внимателен), именно из-за того, что в наши движения постоянное втроена возможность коррекции "на лету".

      Ответить

"Есть т.н. байндинг проблема, которая заключается в том каким образом человек и животное понимают, что ощущения в различных модальностях (зрение, слух, тепло и пр.) относятся к одному и тому же источнику.
Есть множество гипотез http://www.dartmouth.edu/~adinar/publications/binding.pdf
но воз, кажется, и ныне там.
Можно сходу предложить пару алгоритмов, которые, возможно, будут решать вопрос. Но будут ли они иметь отношение к реальности?" А вот это похоже. Не реагировать на холодные листья, как бы они ни двигались и ни выглядели, но при наличии тёплой мыши где то там атаковать то, что и в оптике похоже на мышь и при этом попадает в область. Или же нужна какая то очень уж дикая обработка. Не в смысле длинного последовательного алгоритма, а в смысле умения нарисовать узоры на ногтях дворницкой метлой. Некоторые азиаты даже это умеют хардить так, что успевают миллиарды транзисторов делать. И тот ещё датчик.

Ответить

>в мозгу существует целостная модель реального мира, а не отдельные осколки-модальности.
Вот и еще одна гипотеза.
Ну как же без модели? Без модели никак.Конечно, возможно и простое узнавание в знакомой ситуации. Но, например, впервые попав в цех, где работают тысячи станков человек способен выделить звук одного конкретного станка.
Неприятность может заключаться в том, что разные люди используют разные алгоритмы. И даже один человек может пользоваться разными алгоритмами в разных ситуациях. Со змеями, кстати, такое тоже не исключено. Правда, эта крамольная мысль может стать надгробным камнем статистическим медодам исследования. Чего психология не перенесет.

По моему, такие умозрительные статьи имеют право на существование, но нужно хотябы довести до схемы эксперимента по проверке гипотезы. Например, исходя из модели расчитать возможные траектории движения змеи. А физиологи пусть сравнивают их с реальными. Если поймут о чем речь.
Иначе, как с байндинг проблемой. Когда я читаю очередную ничем не подкрепленную гипотезу, это вызывает только улыбку.

Ответить

• > Вот и еще одна гипотеза.
  Странно, не думал, что эта гипотеза нова.

  В слюбом случае, она имеет подтверждения. Например, люди с ампутированными конечностями, часто утверждают, что продолжают их чувствовать. Ещё например, хорошие автомобилисты утверждают, что "чувствуют" края своей машины, расположение колёс и т.д.

  Это наводит на мысль, что никакой разницы между двумя случаями нет. В первом случае есть врождённая модель своего тела, а ощущения лишь наполняют её содержанием. Когда конечность удаляют, модель конечности ещё некоторое время существует и вызывает ощущения. Во втором случае есть приобретённая модель автомобиля. От автомобиля непосредственно сигналов в организм не поступает, а поступают косвенные сигналы. Но итог тот же: модель существует, наполняется содержанием и ощущается.

  Вот, кстати, хороший пример. Попросим автомобилиста наехать на камешек. Он наедет очень точно и даже скажет, наехал, или нет. Это значит, что он по вибрациям чувствует колесо. Следует ли из этого, что существует какой-то алгоритм "виртуальной вибролинзы", которая по вибрациям восстанавливает изображение колеса?

  Ответить

Довольно любопытно, что если источник света 1, и довольно сильный, то направление на него несложно определить даже с закрытыми глазами - надо поворачивать голову, пока свет не начнёт светить одинаково в оба глаза, и тогда свет спереди. Тут не надо придумывать некакие супер-пупер нейронные сети во восстановлению изображения - всё просто до ужаса, и вы можете это проверить сами.

Ответить

Написать комментарий

Змея — животное типа хордовые, класса пресмыкающиеся, отряда чешуйчатые, подотряда змеи (Serpentes). Как и все рептилии, они являются холоднокровными животными, поэтому их существование зависит от температуры окружающего воздуха.

Змея — описание, характеристика, строение. Как выглядит змея?

Тело змеи имеет вытянутую форму и может достигать в длину от 10 сантиметров до 9 метров, а вес змеи колеблется от 10 грамм до более 100 килограмм. Самцы меньше самок, но обладают более длинным хвостом. Форма тела этих рептилий разнообразна: оно может быть коротким и толстым, длинным и тонким, а морские змеи имеют сплюснутое тело, напоминающее ленту. Поэтому внутренние органы этих чешуйчатых тоже имеют вытянутое строение.

Внутренние органы поддерживаются более чем 300 парами ребер, подвижно соединенных со скелетом.

Треугольная голова змеи имеет челюсти с эластичными связками, что дает возможность заглатывать пищу большого размера.

Многие змеи являются ядовитыми и используют яд как способ охоты и средство самообороны. Так как змеи глухие, то для ориентации в пространстве они помимо зрения используют способность улавливать вибрационные волны и тепловое излучение.

Главным информационным датчиком является раздвоенный язык змеи, позволяющий при помощи особых рецепторов внутри неба «собирать информацию» об окружающей среде. Змеиные веки – это сросшиеся прозрачные пленки, чешуйки, покрывающие глаза, поэтому змеи не моргают и даже спят с открытыми глазами.

Кожа змей покрыта чешуйками, количество и форма которых зависит от вида рептилии. Раз в полгода змея сбрасывает старую кожу – этот процесс называется линькой.

Кстати, окраска змеи бывает как однотонной у видов, обитающих в умеренном поясе, так и пестрой у представителей тропиков. Рисунок может быть продольный, поперечно-кольцевой или пятнистый.

Виды змей, названия и фотографии

Сегодня ученым известно более 3460 видов змей, проживающих на планете, среди которых наиболее известными являются аспиды, гадюки , морские змеи, ужи (не представляющие для человека опасности), ямкоголовые змеи, ложноногие змеи, имеющие оба легких, а также рудиментарные остатки тазовых костей и задних конечностей.

Рассмотрим несколько представителей подотряда змеи:

• Королевская кобра (гамадриад) (Ophiophagus hannah )
  

Самая гигантская ядовитая змея на земле. Отдельные представители вырастают до 5,5 м, хотя средние размеры взрослых особей обычно не превышают 3-4 м. Яд королевской кобры - смертельный нейротоксин, приводящий к летальному исходу за 15 минут. Научное название королевской кобры дословно означает «поедатель змей», ведь это единственный вид, представители которого питаются себе подобными змеями. Самки обладают исключительным материнским инстинктом, неотлучно охраняя кладку яиц и полностью обходясь без пищи до 3 месяцев. Королевская кобра обитает в тропических лесах Индии, Филиппин и на островах Индонезии. Продолжительность жизни составляет более 30 лет.

• Черная мамба (Dendroaspis polylepis )

Африканская ядовитая змея, вырастающая до 3 м, является одной из самых быстрых змей, способных передвигаться со скоростью 11 км/ч. Высокотоксичный змеиный яд приводит к смерти за считанные минуты, хотя черная мамба не агрессивна и нападает на человека только в целях самозащиты. Свое название представители вида черная мамба получили благодаря черной окраске полости рта. Кожа змеи, как правило, имеет оливковый, зеленый или коричневый окрас с металлическим блеском. В пищу употребляет мелких грызунов, птиц и летучих мышей.

• Жестокая змея (пустынный тайпан) (Oxyuranus microlepidotus )

Наиболее ядовитая из сухопутных змей, яд которой в 180 раз сильнее яда кобры. Этот вид змей распространен в пустынях и на сухих равнинах Австралии. Представители вида достигают в длину 2,5 м. Окрас кожи меняется в зависимости от сезона: в сильную жару - соломенный, при похолодании становится темно-коричневым.

• Габонская гадюка (кассава) (Bitis gabonica )

Ядовитая змея, обитающая в африканских саваннах, является одной из самых больших и толстых гадюк длиной до 2 м и обхватом тела почти в 0,5 м. Все особи, принадлежащие данному виду, имеют голову характерной, треугольной формы с небольшими рожками, расположенными между ноздрями. Габонская гадюка отличается спокойным характером, редко нападая на людей. Относится к типу живородящих змей, размножается раз в 2-3 года, принося от 24 до 60 особей потомства.

• Анаконда (Eunectes murinus )

Гигантская (обыкновенная, зеленая) анаконда относится к подсемейству удавов, в прежние времена змею так и называли - водяной удав. Массивное туловище длиной от 5 до 11 м может иметь вес свыше 100 кг. Неядовитая рептилия водится в малопроточных реках, озерах и заводях тропической части Южной Америки, от Венесуэлы до острова Тринидад. Питается игуанами, кайманами, водоплавающей птицей и рыбой.

• Питон (Pythonidae )

Представитель семейства неядовитых змей отличается гигантскими размерами от 1 до 7,5 м в длину, причем самки питона гораздо крупнее и мощнее самцов. Ареал распространяется по всему восточному полушарию: тропические леса, болота и саванны африканского континента, Австралии и Азии. Рацион питонов состоит из мелких и средних млекопитающих. Взрослые особи целиком заглатывают леопардов, шакалов и дикобразов, а потом долго переваривают. Самки питонов откладывают яйца и насиживают кладку, путем сокращения мышц повышая температуру в гнезде на 15 -17 градусов.

• Африканские яичные змеи (яйцееды) (Dasypeltis scabra )

Представители семейства ужовых, питающиеся исключительно птичьими яйцами. Обитают в саваннах и редколесьях экваториальной части африканского континента. Особи обоих полов вырастают длиной не более 1 метра. Подвижные кости черепа змеи дают возможность широко раскрывать рот и глотать очень крупные яйца. При этом удлиненные шейные позвонки проходят сквозь пищевод и подобно консервному ножу вспарывают яичную скорлупу, после чего содержимое перетекает в желудок, а скорлупа отхаркивается.

• Лучистая змея (Xenopeltis unicolor )

Неядовитые змеи, длина которых в редких случаях достигает 1 м. Свое название рептилия получила за радужный отлив чешуи, имеющей темно-коричневый цвет. Роющие змеи обитают в рыхлых почвах лесов, возделанных полей и садов Индонезии, Борнео, Филиппин, Лаоса, Таиланда, Вьетнама и Китая. В качестве кормовых объектов используют мелких грызунов и ящериц.

• Червеобразная слепозмейка (Typhlops vermicularis )

Небольшие змейки, длиной до 38 см, внешне напоминают дождевых червей. Абсолютно безвредных представителей можно встретить под камнями, дынями и арбузами, а также в зарослях кустарников и на сухих каменистых склонах. Питаются жуками, гусеницами, муравьями и их личинками. Зона распространения простирается от Балканского полуострова до Кавказа, Средней Азии и Афганистана. Российские представители этого вида змей обитают в Дагестане.

Где обитают змеи?

Ареал распространения змей не включает в себя только Антарктиду, Новую Зеландию и острова Ирландии. Многие из них живут в тропических широтах. В природе змеи обитают в лесу, степях, на болотах, в знойных пустынях и даже в океане. Активный образ жизни рептилии ведут как днем, так и ночью. Виды, проживающие в умеренных широтах, в зимнее время впадают в спячку.

Чем питаются змеи в природе?

Почти все змеи являются хищниками, исключение составляет мексиканская травоядная змея. Рептилии могут употреблять пищу всего несколько раз в год. Одни змеи питаются крупными и мелкими грызунами или земноводными, а другие предпочитают птичьи яйца. В рацион морских змей входит рыба. Существует даже змея, питающаяся змеями: королевская кобра может поедать представителей своего семейства. Все змеи легко перемещаются по любым поверхностям, волнообразно изгибая тело, могут плавать и «перелетать» с дерева на дерево, сокращая мускулатуру.

Размножение змей. Как размножаются змеи?

Несмотря на тот факт, что по образу жизни змеи являются одиночными особями, в период спаривания они становятся довольно общительными и «любвеобильными». Брачный танец двух разнополых змей порой настолько удивителен и интересен, что однозначно завораживает внимание. Змей самец готов часами увиваться вокруг своей «избранницы», добиваясь ее согласия на оплодотворение. Пресмыкающиеся отряда змей являются яйцекладущими, а некоторые змеи способны рожать живых детенышей. Величина змеиной кладки варьируется от 10 до 120 000 яиц в зависимости от вида змеи и среды ее обитания.

Достигая половой зрелости к двум годам, змеи начинают спариваться. Самец ищет свою «даму» по запаху, обвивает шею самки своим телом, высоко поднимаясь над поверхностью земли. Кстати, в это время даже неядовитые особи бывают очень агрессивны из-за волнения и возбужденности.

Спаривание змей происходит в клубке, но сразу же после этого пара расползается и больше никогда не встречается. К новорожденным детенышам родители змеи не проявляют никакого интереса.

Свою кладку змея старается сделать в максимально укромном месте: корни растений, расщелины в камнях, трухлявые пни – будущей «мамочке» важен каждый тихий уголок. Отложенные яйца развиваются довольно быстро – всего за полтора-два месяца. Появившиеся на свет змейки и змееныши абсолютно самостоятельны, ядовитые особи имеют яд, но вот охотиться эти малыши могут лишь на мелких насекомых. Половой зрелости пресмыкающиеся достигают на второй год жизни. Средняя продолжительность жизни змеи достигает 30 лет.

Что такое змеиный яд? Это слюна, вырабатываемая слюнными железами ядовитых особей. Ее целебные свойства известны сотни лет: с добавлением яда змей фармацевты изготавливают гомеопатические препараты, кремы, мази и бальзамы. Эти средства помогают при ревматических заболевания суставов и при остеохондрозах. Тем не менее, столкнуться с ядовитым укусом этого пресмыкающегося в природе может быть не только неприятно и очень болезненно, но и смертельно опасно.

Что делать, если укусила змея? Первая помощь

• Если вас укусила змея, и при этом вы не знаете, была она ядовитая или неядовитая, в любом случае следует удалить из микро-ранки слюну змеи! Можно отсосать и быстро сплюнуть яд, можно выдавить его, но все эти манипуляции будут эффективны лишь первые одну-полторы минуты после укуса.
• Однозначно укушенного нужно срочно доставить в медучреждение (в больницу).
• При этом желательно визуально запомнить, как выглядела змея, ведь ее принадлежность к определенному виду максимально важна для медиков, которые будут назначать пострадавшему противозмеиную сыворотку.
• Если укушена конечность (рука, нога), то ее не нужно перетягивать: данная манипуляция не локализует распространение яда змеи, но вполне может привести к токсической асфиксии пораженных тканей.
• Никогда не паникуйте! Учащенное от волнения сердцебиение быстрее разгоняет кровь по организму, тем самым способствуя распространению змеиного яда по организму.
• Обеспечьте укушенному абсолютный покой, теплое питье и как можно скорее доставьте его к профессиональным медикам.

Справедливо говоря, змеи не так слепы, как принято считать. Их зрение сильно варьируется. Например, древесные змеи обладают достаточно острым зрением, а ведущие подземный образ жизни способны лишь отличить свет от тьмы. Но в массе своей они действительно подслеповаты. А в период линьки вообще могут во время охоты промахнуться. Это объясняется тем, что поверхность глаза у змеи покрыта прозрачной роговой оболочкой и в момент линьки также отделяется, и глаза мутнеют.

Однако недостаток зоркости змеи компенсируют органом тепловой чувствительности, позволяющим им отслеживать тепло, излучаемое добычей. А некоторые представители пресмыкающихся даже способны отследить направление источника тепла. Этот орган назвали термолокатором. По сути он позволяет змее «видеть» добычу в инфракрасном спектре и успешно охотиться даже ночью.

Слух змеи

В отношении слуха утверждение, что змеи глухих, справедливо. У них отсутствуют наружнее и среднее ухо и только внутреннее развито почти полностью.

Вместо органа слуха природа подарила змеям высокую вибрационную чувствительность. Поскольку они всем телом соприкасаются с землей, то очень остро ощущают малейшие вибрации. Впрочем, звуки змеи все-таки воспринимают, но в очень низком диапозоне частот.

Обоняние змеи

Главным органом чувств змей является их удивительно тонкое обоняние. Интересный нюанс: при погружении в воду или при зарывании в песок обе ноздри плотно закрываются. А что еще интересней - в процессе обоняния непосредственное участие принимает длинный раздвоенный на конце язык.

При сомкнутом рте он высовывается наружу через полукруглую вырезку в верхней челюсти, а во время глотания прячется в специальное мускульное влагалище. Частыми вибрациями языка змея захватывает микроскопические частицы пахучих веществ, словно берет пробу, и отправляет их в рот. Там она прижимает язык к двум ямкам на верхнем небе - органу Якобсона, который состоит из химически активных клеток. Именно этот орган сообщает змее химическую информацию о происходящем вокруг, помогая ей найти добычу или вовремя заметить хищника.

Необходимо отметить, что у змей, живущих в воде, язык столь же эффективно работает под водой.

Таким образом, змеи не используют язык для определения вкуса в прямом смысле. Он используется ими как дополнение к органу для определения запаха.

На земле существует около трех тысяч змей. Они относятся к чешуйчатому отряду и любят обитать в местах теплым климатом. Многие, гуляя по лесу в зоне, где могут обитать змеи, задаются вопросом, а видят ли они нас? Или это мы должны смотреть себе под ноги, чтобы не потревожить рептилию? Дело в том, что среди разнообразия в мире животных, только глаза змеи способны определять оттенки и цвета, но острота зрения у них слабая. Для змеи зрение, конечно, важно, но не так, как обоняние. В давние времена люди обращали внимание на змеиный глаз, считая его холодным и гипнотическим.

Как устроен глаз змеи

У рептилий очень мутные глаза. Все потому, что они покрыты пленкой, которая меняется во время линьки вместе со всей кожей. Из-за этого змеи имеют плохую остроту зрения. Как только рептилии сбрасывают кожу, у них сразу же повышается острота зрения. В этот период они видят лучше всего. Так они себя чувствуют в течение нескольких месяцев.

Большинство людей считают, что все без исключения змеи ядовиты. Это не так. Большее количество видов совершенно неопасны. Ядовитые рептилии используют яд только в случае опасности и при охоте. Она происходит как в дневное, так и в ночное время года. В зависимости от этого зрачок меняет свою форму. Так, днем он круглый, а ночью вытянут в щель. Существуют плетевидные змеи со зрачком в виде перевернутой замочной скважины. Каждый глаз способен сформировать целую картинку мира.

Для змей является главным органом все же обоняние. Они его используют в качестве термолокации. Так, в полной тишине они чувствуют выделяемое тепло возможной жертвы и обозначают ее месторасположение. Не ядовитые виды набрасываются на добычу и душат ее, некоторые из них начинают заглатывать прямо живьем. Все зависит от размеров самой рептилии и ее жертвы. В среднем туловище змеи бывает около одного метра. Встречаются как мелкие виды, так и крупные. Направляя свой взгляд на жертву, они фокусируют его. В это время их язык улавливает малейшие запахи в пространстве.

Глаза рептилий свидетельствуют об их образе жизни. У разных видов мы наблюдаем своеобразное строение органов зрения. Чтобы защитить глаза, одни " плачут", другие - имеют веки, а третьи - " носят очки ".
Зрение рептилий , как и разнообразие видов, очень разное. От того, как расположены глаза на голове рептилии, в наибольшей степени зависит, сколько животное видит. Когда глаза посажены по обеим сторонам головы, поля зрения глаз не пересекаются. Такие животные хорошо видят все, что происходит по обе стороны от них, однако пространственное зрение у них сильно ограничен (они не могут видеть один и тот же предмет обоими глазами). Когда глаза рептилии посажены спереди головы, животное может видеть один и тот же предмет обоими глазами. Такое положение глаз помогает пресмыкающимся точнее определить местонахождение добычи и расстояние до нее. В сухопутных черепах и многих ящериц глаза посажены по обеим сторонам головы, поэтому они хорошо видят все, что их окружает. В Каймановы черепахи отличное пространственное зрение, поскольку ее глаза посажены спереди головы. Глаза хамелеонов, как пушки в защитных башнях, могут вращаться независимо на 180 ° в горизонтальной плоскости и на 90 ° по вертикали - они видят позади себя.

Как змеи проявляют источник тепла .
Важнейший орган чувств змеи - язык в сочетании с органом Якобсона. Однако пресмыкающиеся имеют и другие приспособления, необходимые для успешной охоты. Для того чтобы выявить добычу, змеям нужны не только глаза. Некоторые змеи могут воспринимать тепло, излучаемое телом животного.
Ямкоголовые змеи, к которым относится настоящие гримучника, получили свое название благодаря тому, что они имеют парный орган чувств, в виде лицевых ямок, расположенных между ноздрями и глазом. С помощью этого органа змеи могут почувствовать теплокровных животных по разнице температур его тела и внешней среды с точностью до 0,2 ° С. Размер этого органа - всего несколько миллиметров, однако он может улавливать инфракрасные лучи, излучаемые потенциальной добычей, и передавать полученную информацию через нервные окончания в мозг. Мозг воспринимает эту информацию, анализирует ее, поэтому змея имеет четкое представление о том, какая добыча встретилась ей на пути и где именно она находится. Различные виды рептилий очень по - разному видят и воспринимают окружающий мир. Поле зрения, его выразительность и способность различать цвета зависят от того, как у животного посаженные глаза, от формы зрачков, а также от количества и разновидности светочувствительных клеток. У пресмыкающихся зрение связан и с образом жизни.
Цветное зрение
Многие из ящериц могут прекрасно различать цвета, которые для них является важным средством общения. Некоторые из них на черном фоне распознают алых ядовитых насекомых. В сетчатке глаз дневных ящериц есть специальные элементы цветного зрения - колбы. Гигантские черепахи различают цвета, некоторые из них особенно хорошо реагируют на красный свет. Думают, что они даже способны видеть инфракрасный свет, которое человеческий глаз не различает. Крокодилы и змеи не различают цвета.
Американские ночные ящерицы реагируют не только на форму, но и на цвет. Однако их сетчатка содержит все же больше палочек, чем колбочек.
Зрение рептилии
К классу рептилий, или пресмыкающихся , относятся крокодилы , аллигаторы, черепахи , змеи, гекконы и ящерицы, такие, как гаттерия. Пресмыкающемуся необходимо получить точную информацию о том, каких размеров и какого цвета его потенциальная добыча. Кроме того, рептилия должна фиксировать и быстро реагировать, когда приближаются другие животные и определить, кто это - потенциальный партнер, молодое животное того же вида или враг, может на нее напасть. У пресмыкающихся, живущих под землей или в воде, глаза довольно небольшие. Те из них, которые живут на земле, в большей степени зависят от остроты зрения. Глаза у этих животных устроены так же, как и глаза человека. Самая их часть - глазное яблоко со зрительным нервом. Перед ним находится роговица, которая пропускает свет. По роговицей - радужная оболочка. В ее центре находится зрачок, который сужается или расширяется, пропуская на сетчатку определенное количество света. Под зрачком расположен хрусталик, через который лучи попадают на светочувствительную заднюю стенку глазного яблока - сетчатку. Сетчатка состоит из слоев чувствительных к свету и цвету клеток, соединенных зрительными нервами с мозгом, куда направляются все сигналы и где создается изображение объекта.
Защита глаз
У некоторых видов рептилий для защиты глаз, как и у млекопитающих, являются веки. Однако веки рептилий отличаются от век млекопитающих тем, что нижнее веко больше и подвижнее, чем верхнее.
Взгляд змеи кажется стеклянным, поскольку ее глаза прикрыты прозрачной пленкой, которую образуют сросшиеся верхние и нижние веки. Это защитное покрытие являются своеобразными "очками ". Во время линьки эта пленка сходит вместе с кожей. " Очки " носят и ящерицы, но только некоторые. У гекконов века отсутствуют. Для очищения глаз они пользуются языком, высовывая его изо рта и облизывая глазную оболочку. Другие рептилии имеют " теменной глаз ". Это светлое пятно на голове пресмыкающегося, оно, как и обычный глаз, может воспринимать определенные световые раздражители и передавать сигналы в мозг. Некоторые рептилии защищают глаза от загрязнения с помощью слезных желез. Когда в глаза таким пресмыкающимся попадает песок или другой мусор, слезные железы выделяют большое количество жидкости, которая очищает глаза животного, при этом кажется, будто рептилия " плачет". Таким способом пользуются суповые черепахи.
Строение зрачка

Зрачки рептилий свидетельствуют об их образе жизни. Некоторые из них, например, крокодилы, питоны, гекконы, гаттерия, змеи, ведут ночной или сумеречный образ жизни, а днем принимают солнечные ванны. У них есть вертикальные зрачк, расширяются в темноте и сужаются при свете. У гекконов на суженных зрачках видны точечные отверстия, каждый из которых фокусирует самостоятельное изображение на сетчатку. Вместе они создают необходимую резкость, и животное видит четкое изображение.

Интересно про пингвины можно прочитать насайте kvn201.com.ua.