Как глаза северных оленей меняются зимой, давая им сумеречное зрение

Арктический северный олень невероятно хорошо приспособлен к своей снежной среде обитания, где зимние температуры могут опускаться до -50°C, а световой день очень короткий. Как показало новое исследование, опубликованное в Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, их глаза претерпевают физические изменения при смене сезонов, что позволяет им ясно видеть в долгих зимних сумерках.

Особенность полярных сумерек

Середина зимы в Арктике — это постоянные сумерки, когда солнце весь день находится за горизонтом. Оленям нужно находить и добывать свой зимний корм — лишайник, разгребая снег копытами, рогами и мордой.

Сумерки, когда олени кормятся, а волки охотятся, имеют уникальное свойство: они чрезвычайно синие, содержа очень мало зелёного, жёлтого и оранжевого света. Это происходит потому, что озоновый слой Земли действует как фильтр, поглощающий почти весь свет, кроме синего, когда солнце находится ниже горизонта.

«Зеркало» за сетчаткой

И волки, и олени повышают чувствительность к арктическим сумеркам с помощью зеркала (tapetum lucidum) позади сетчатки. Оно отражает свет, прошедший через сетчатку, обратно, давая фоторецепторам второй шанс его уловить. Это делает изображение ярче, но немного размытее, что является преимуществом в условиях слабого освещения, где важнее контраст и движение, чем резкость.

Сезонные изменения глаз

Исследование, сравнившее глаза оленей, погибших летом и зимой, показало, что их tapetum lucidum меняет цвет:

• Летом он отражает золотисто-бирюзовый свет.
• Зимой он становится глубокого синего цвета, как зеркало.

Этот эффект достигается за счёт структурной окраски, аналогичной той, что создаёт переливы павлиньих перьев или крыльев бабочки Morpho. В основе лежат мельчайшие коллагеновые волокна, упакованные в гексагональную структуру, как карандаши в коробке.

Учёные предполагают, что зимой давление в глазу оленя снижается, «выпуская жидкость» из этой структуры. Это уменьшает расстояние между «карандашами» (волокнами), и система начинает эффективно отражать именно синий свет, преобладающий в сумерках. Летом, с увеличением давления и количества жидкости, расстояние между волокнами увеличивается, что смещает отражённый цвет в золотисто-бирюзовую часть спектра.

Это можно сравнить со сменой зимней и летней резины: в холодных условиях вы спускаете немного воздуха из шин для лучшего сцепления со льдом. Олень «спускает жидкость» со своего tapetum, чтобы получить лучшее обозрение окружающей среды зимой.

Потенциал для технологий

Это открытие может помочь инженерам создавать продукты с изменяемым цветом на основе структурной окраски (аналогичной оленьему tapetum), а не пигментов. Такие «краски» не выцветают со временем и могут менять цвет, например, при регулировке расстояния между наночастицами.