Революция в зрении. Что, как и почему мы видим на самом деле - Марк Чангизи

Итак, один глаз по эффективности инспектирования окрестностей будет примерно равен двум в случаях, когда местообитание животного безлиственно и /или когда невелико расстояние между глазами животного в сравнении с обычными для его окружения листьями. При соблюдении одного из этих условий или их обоих я называю окружающую среду животного “беспреградной” — см. верхний ряд и левый столбец рис. 16 (три квадрата из четырех, за исключением нижнего правого). В беспреградной среде бинокулярное зрение — то есть такое зрительное восприятие, которое возникает, когда оба глаза смотрят в одном и том же направлении, — не дает особых преимуществ, и поэтому на любую конкретную точку окружающего мира животному достаточно смотреть одним глазом. А значит, если среда животного лишена листьев и /или животное мелкое, то можно ожидать, что оно будет отличаться маленькой бинокулярной областью (глаза расставлены сильнее) и, следовательно, панорамным зрением.

Дело принимает интересный оборот, когда в паре условий не соблюдается ни “и”, ни “или”: то есть когда вокруг полно листьев, а расстояние между глазами животного превышает ширину листа. Такую комбинацию факторов я называю блокирующей средой (см. нижний правый квадрат на рис. 16). В блокирующей среде второй глаз может значительно, даже вдвое, повысить шансы успешно проинспектировать ту или иную точку окружающего мира, и именно в этих условиях бинокулярное зрение приобретает рентгеновские свойства, которые дают возможность смотреть сквозь помехи и видеть за деревьями лес. Иными словами, бинокулярное зрение превращается в рентген, позволяющий животному видеть сквозь хаос окружающего мира, только в том случае если мир этот покрыт листвой, а само животное — крупное.

Если вам нужно приглядывать за некоей точкой окружающего пространства, то теперь мы знаем, в каких случаях на нее стоит смотреть в оба, а когда хватит и одного глаза. То есть теперь нам известны условия, при которых два глаза, глядящие в одном направлении, работают как рентген. Но мы все еще не можем объяснить, в чем состоит преимущество того, чтобы глаза были направлены вперед, а не в стороны, потому что нам пока не известны соотношения выгод и издержек для каждого варианта.

Цена задней слепоты

В повседневной жизни мы внимательно следим за расходами. Конечно, я мог бы раскошелиться и купить нужный мне удлинительный шнур прямо сейчас, но, взглянув на цену, решаю подождать и подарить его жене на Рождество, убив таким образом сразу двух зайцев. Мы, ученые, смотрим на цены ничуть не меньше других, однако когда дело доходит до теорий, объясняющих, почему в ходе эволюции у животного выработался тот или иной признак, мы можем так быть увлечены своей блестящей догадкой насчет его функции, что забываем учесть расходы. В конце концов, нашего кошелька эти расходы не касаются, а потому не привлекают к себе особого внимания.

Особенно это справедливо для такого признака, как глаза, направленные вперед. Гипотезы, объясняющие, для чего нам нужна подобная посадка глаз, зачастую упускают из виду то, чем мы жертвуем ради нее: способностью видеть позади себя. Например, если, как считается, естественный отбор благоприятствовал глазам, направленным вперед, из-за обеспечиваемой ими широкой области стереоскопического зрения, то следует задуматься, чем это преимущество настолько ценно, что ради него стоило пожертвовать прекрасным задним обзором. Однако сопоставить достоинства стереоскопического восприятия того, что спереди, и способности видеть то, что сзади, — теоретическая задача не из легких: слишком уж о разных вещах речь. И все же любой ученый, взявшийся объяснять преимущества того, чтобы смотреть обоими глазами прямо перед собой, должен придумать подходящий способ сравнения. А это, увы, непросто: вполне можно понять, почему предыдущие попытки потерпели неудачу. Из этих неудач, тем не менее, следует, что прежние объяснения того, зачем в ходе эволюции наши глаза переместились вперед, вполне могут быть неудовлетворительными (и, я думаю, являются таковыми).

Однако если предположить, что функция направленных вперед глаз — смотреть сквозь гущу зарослей, — будет проще уяснить, почему ради этого стоило лишиться заднего обзора. В густых зарослях животное, глаза которого направлены вперед, может инспектировать перед собой вдвое большее пространство, чем животное с глазами, глядящими в стороны. Но зато животное с направленными в стороны глазами может одинаково успешно инспектировать то, что находится перед ним, и то, что сзади. То есть глаза, глядящие вперед, и глаза, направленные в стороны, обеспечивают зрительный контроль примерно одного и того же объема пространства. Однако есть и отличие. Как правило, при распознавании объектов имеет место пороговый эффект: видя некоторую небольшую часть предмета, вы еще не можете его узнать, но, увидев хотя бы чуть-чуть больше, уже можете. Во многих ситуациях, возникающих в блокирующей среде, животное с глазами, направленными вперед, будет способно инспектировать практически все, что есть за зарослями, в то время как животное с глазами, посаженными по бокам, только половину. Животное, чьи глаза смотрят вперед, будет без труда распознавать предметы сквозь помехи, а у животного с глазами, направленными в стороны, возникнут с этим проблемы. Во многих случаях, благодаря способности животного с фронтальной посадкой глаз видеть перед собой вдвое больше, размер видимой ему части объекта будет выше порогового значения, тогда как у животного с боковой посадкой глаз он будет ниже порогового значения, и объект не будет распознан вообще. А информативные зрительные данные о том, что находится только прямо перед тобой, лучше, чем неинформативные обо всем вокруг. Впрочем, последняя антитеза реализуется не всегда: порой заросли могут быть настолько густы, что никакому животному ничего сквозь них не разглядеть. Но и в этом случае от глаз, направленных в стороны, будет лишь немногим больше толку, чем от глаз, направленных вперед.

Еще один способ сравнить преимущества двух этих типов посадки глаз: сопоставить тот объем окружающего пространства, в пределах которого животное способно распознавать объекты. Представим, что перед нами два слоя помех. Напоминаю, что если два глаза позволяют хорошо видеть сквозь один загораживающий слой, то все, что мы видим за этим слоем, мы обычно видим только одним глазом (рис. 15). Следовательно, сквозь второй слой помех два глаза видят примерно так же, как единственный глаз видел бы сквозь один слой. И если мы будем исходить из предположения, будто помехи значительны (например, заросли густы) до такой степени, что одним глазом мало что можно увидеть, то проникнуть за пределы второго слоя бинокулярное зрение будет фактически неспособно. И если второй слой расположен в непосредственной близости от первого, то глаза, направленные вперед, принесут своему обладателю незначительное преимущество, поскольку обеспечиваемая ими способность видеть сквозь слой помех будет ограничиваться узкой областью между первым и вторым слоями. Когда же, напротив, второй слой отсутствует или расположен достаточно далеко, глаза, направленные вперед, приносят животному практически неисчислимый выигрыш, позволяя распознавать предметы повсюду вплоть до горизонта или до второго, дальнего, слоя помех, в то время как зрение животного с глазами, глядящими в стороны, будет воспринимать лишь предметы, находящиеся по соседству — в пределах первого слоя.