Глаза северного оленя меняют цвет вместе с наступлением зимы

Большинство млекопитающих сохраняет один цвет глаз на протяжении всей взрослой жизни. У северного оленя зрительная система работает иначе: летом его глаза отражают золотистый свет, а зимой приобретают глубокий синий оттенок.

Меняется не радужная оболочка, определяющая привычный цвет глаз. Преображение происходит в особом отражающем слое за сетчаткой — тапетуме. Он помогает использовать слабое освещение и встречается у многих животных, ведущих ночной или сумеречный образ жизни.

Северный олень считается единственным известным млекопитающим, у которого свойства этого слоя настолько заметно меняются в зависимости от времени года.

Жизнь при постоянном свете и долгой темноте

Северные олени обитают в арктических и субарктических районах Европы, Азии и Северной Америки. Освещение в этих регионах резко меняется на протяжении года.

Летом солнце может не заходить за горизонт неделями. Снег, вода и светлая поверхность земли дополнительно отражают солнечные лучи, поэтому глаза животного работают в условиях продолжительного яркого освещения.

Зимой наступает полярная ночь. Солнце либо совсем не поднимается над горизонтом, либо появляется лишь ненадолго. Основным источником освещения становятся сумеречный свет, Луна, звёзды и сияние неба.

Несмотря на темноту, оленю необходимо искать пищу, передвигаться по неровной поверхности и замечать хищников. Для этого его зрение перестраивается к началу зимнего сезона.

Зеркало за сетчаткой

Свет, попадающий в глаз, проходит через зрачок и достигает сетчатки. На ней находятся чувствительные клетки, преобразующие свет в нервные сигналы.

Часть лучей проходит между этими клетками и могла бы потеряться. Тапетум отражает их обратно через сетчатку, предоставляя фоторецепторам ещё одну возможность уловить свет.

Именно этот слой заставляет глаза кошек, собак, оленей и некоторых других животных ярко светиться в темноте при попадании на них луча фонаря или света автомобильных фар.

У большинства видов свойства тапетума остаются постоянными. У северного оленя отражающий слой перестраивается два раза в год.

Летом глаза отражают золотистый свет

В летнее время волокна тапетума расположены сравнительно свободно. Между ними находится больше жидкости, а отражённый от слоя свет выглядит золотистым или жёлто-зелёным.

Такое строение возвращает значительную часть света по более прямому пути. Изображение сохраняет хорошую чёткость, что важно при ярком дневном освещении.

Слишком высокая чувствительность летом могла бы мешать зрению. Продолжительный солнечный свет и сильное отражение от снега создавали бы избыточную нагрузку на сетчатку.

Золотистый летний тапетум помогает глазу работать при большом количестве света, не усиливая его настолько, насколько это требуется во время полярной ночи.

Зимой отражающий слой становится синим

С наступлением зимы промежутки между волокнами отражающего слоя уменьшаются. Структура тапетума уплотняется, поэтому он начинает отражать свет иначе и приобретает насыщенный синий оттенок.

Считается, что перестройка связана с продолжительным расширением зрачков. В темноте они остаются открытыми в течение многих часов, из-за чего изменяется движение жидкости и давление внутри глаза.

Повышенное давление воздействует на тапетум и сближает находящиеся в нём коллагеновые волокна. Изменившееся расстояние между ними определяет, какие световые волны отражаются сильнее.

Процесс развивается постепенно. Когда весной освещение снова становится ярким, внутренние условия глаза меняются, а тапетум возвращается к летнему состоянию.

Синий цвет усиливает слабое освещение

Зимний тапетум не просто окрашивает отражение в другой цвет. Его уплотнённая структура заставляет свет сильнее рассеиваться внутри глаза.

Лучи могут несколько раз взаимодействовать с сетчаткой, повышая вероятность того, что их обнаружат чувствительные клетки. Благодаря этому зрение становится эффективнее при очень слабом освещении.

У такой способности есть недостаток. Многократное рассеивание света способно уменьшать чёткость изображения. Летом оленю выгоднее видеть детали, а зимой важнее заметить хотя бы слабое движение или контур предмета.

Сезонное изменение позволяет зрительной системе выбирать подходящий баланс между точностью и чувствительностью.

Северные олени видят ультрафиолет

Зрение северного оленя отличается ещё одной необычной особенностью. Его глаза воспринимают часть ультрафиолетового излучения, невидимого для человека.

Снег хорошо отражает ультрафиолет. Некоторые важные объекты, напротив, поглощают его и поэтому выглядят тёмными на светлом фоне.

Так могут выделяться:

• лишайники, которыми питаются олени;
• шерсть хищников;
• следы и участки нарушенного снега;
• моча животных;
• отдельные растения и ветви.

В обычном видимом свете белая шерсть волка может сливаться со снежным пейзажем. В ультрафиолетовом диапазоне контраст способен становиться заметнее.

Исследователи также предполагают, что ультрафиолетовое зрение помогает находить лишайники под снегом. Эти организмы поглощают значительную часть ультрафиолетовых лучей и выглядят тёмными относительно окружающей поверхности.

Цвет глаз нельзя увидеть при обычном взгляде

Фраза «глаза оленя становятся синими» может создать впечатление, что зимой меняется цвет радужки. В действительности внешне глаза животного обычно остаются тёмными.

Золотистый или синий оттенок хорошо заметен, когда свет отражается от тапетума. Для его наблюдения требуется подходящий угол освещения — примерно так же, как при фотографировании светящихся глаз домашней кошки.

Учёные изучали сезонное изменение на образцах глаз оленей, живших в разные времена года. Измерения отражённого света позволили подтвердить, что летний и зимний тапетум действительно обладают разными оптическими свойствами.

Поэтому речь идёт не о временном изменении пигмента радужной оболочки, а о перестройке внутренней отражающей структуры.

Приспособление к суровой Арктике

Северный олень обладает целым набором особенностей, позволяющих переживать холодный сезон. Плотная шерсть удерживает тепло, широкие копыта помогают перемещаться по снегу, а развитое обоняние позволяет искать корм под его поверхностью.

Сезонное изменение глаз дополняет эти приспособления. Летом зрение работает при почти непрерывном солнечном свете, а зимой становится чувствительнее к слабому голубоватому освещению полярных сумерек.

Вместо одного неизменного режима зрительная система дважды в год перестраивает собственное отражающее «зеркало». Золотистый летний тапетум обеспечивает более точное отражение, а синий зимний помогает использовать небольшое количество доступного света.

Такая способность показывает, насколько глубоко животные могут приспосабливаться к окружающей среде. У северного оленя к смене сезонов меняются не только шерсть и поведение, но даже оптические свойства глаз.