Головна
Медицина || Психологія
Патологічна фізіологія / Оториноларингологія / Організація системи охорони здоров'я / Онкологія / Неврологія та нейрохірургія / Спадкові, генні хвороби / Шкірні та венеричні хвороби / Історія медицини / Інфекційні захворювання / Імунологія та алергологія / Гематологія / Валеологія / Інтенсивна терапія, анестезіологія та реанімація, перша допомога / Гігієна та санепідконтроль / Кардіологія / Ветеринарія / Вірусологія / Внутрішні хвороби / Акушерство та гінекологія
ГоловнаМедицинаНеврологія та нейрохірургія
« Попередня Наступна »
Азімов Айзек. Людський мозок. Від аксона до нейрона, 2003 - перейти до змісту підручника

СВІТЛО

Земля буквально купається в сонячному світлі, і не можна придумати більш важливого одиничного факту, ніж цей. Випромінювання Сонця (важливою, ноне єдиною складовою частиною якого є видиме світло) підтримує на поверхні землі температуру, яка робить можливим життя в тому вигляді, в якому ми її знаємо. Енергія сонячного світла на зорі історії Землі, ймовірно, створила умови для протікання хімічних реакцій, які закінчилися появою перших живих істот. Можна без перебільшення сказати, що світло продовжує творити життя і в наші дні. Сонце - той невичерпне джерело енергії, завдяки якому зелені рослини можуть перетворювати двоокис вуглецю повітря в вуглеводи та інші складові частини тканин. Так як всі тварини на землі, включаючи і пас, людей, прямо або побічно харчуються зеленими рослинами, то можна сказати, що і наше життя підтримує все той же сонячне світло. Крім того, всі представники тваринного царства, а особливо люди, навчилися сприймати сонячне світло. Це сприйняття настільки важливо для інтерпретації навколишньої середовища, що втрата зору вважається найтяжчим каліцтвом, і навіть нечіткість зору розцінюється як серйозний недолік.

Світло надав також сильний вплив па розвиток сучасної науки. Протягом останніх трьох століть не кінчалися суперечки щодо природи світла і значення його властивостей. Погляди па природу світла були висунуті фізиками ще в XVII столітті. Англієць Ісаак Ньютон вважав, що світло складається з летять з великою швидкістю частинок, а голландець Християн Гюйгенс вважав, що світло має хвильову природу. Центральним у суперечці представлявся той факт, що світло поширюється по прямій лінії і відкидає від непрозорих предметів чіткі тіні. Летять з великою швидкістю частки, якщо на них не діє сила тяжіння, дійсно будуть рухатися по прямій, тоді як досвід людства вчить пас, що хвилі (будь це хвилі на поверхні води або звукові хвилі) огинають що зустрілися па їх шляху перешкоди. На півтора століття в науці здобула верх корпускулярна теорія світла.

У 1801 році англійський фізик Томас Янг показав, що світло має властивість інтерференції. У своєму досвіді він показав, що якщо два промені світла направити па екран, то в тому місці, де промені зустрічаються, падаючи на його поверхню, утворюються ділянки затемнення. Ніякі частки не могли б вести себе подібним чином, а хвилі - могли. Справа в тому, що якщо хвилі одного променя в якийсь фазі були спрямовані вгору, а хвилі другого променя в тій же фазі - вниз, то при перетині цих променів в одній точці ці протилежно спрямовані хвилі повинні були погасити один одного.

Хвильову теорію вдалося вельми швидко узгодити з тим фактом, що світло поширюється по прямій лінії, так як Лігу вдалося також визначити довжину світлової хвилі. Як я вже говорив

в попередньому розділі, чим менше довжина хвилі, тим менш вона здатна огинати перешкоди, і тим більше схильна вона поширюватися по прямій лінії і відкидати тіні. Найкоротші хвилі звуку мають довжину близько половини дюйма, і вже вони виявляють тенденцію до прямолінійного поширенню. Уявіть собі, як повинен вести себе в цьому відношенні світло, якщо довжина його хвилі в середньому дорівнює. Однієї п'ятидесятитисячному частці дюйма. Для ехолокації світло придатний більше, ніж самий ультразвукової з ультразвуково, який використовується для цієї мети в природі. Ми можемо визначити місце розташування предмета по звуку, який він видає, але це визначення завжди відносно. Але якщо ми бачимо щось, то точно знаємо, де знаходиться видимий нами предмет. «Бачити - означає вірити». Верхи скептицизму є фраза: «Не вірити своїм очам».

Світлові хвилі несуть набагато більшу енергію, ніж звук, з яким ми стикаємося в житті. Цією світлової енергії дійсно вистачає навіть на те, щоб викликати в деяких речовинах певні хімічні зміни. Живому організму цілком під силу відчути присутність світла по присутності або відсутності будь-яких хімічних змін, на які організм може відповідним чином реагувати. Для цієї мети не обов'язково отримати в своє розпорядження складно влаштований световоспрінімающій орган. Наприклад, рослини тягнуться до світла або згинаються йому назустріч, не маючи навіть натяку па такий орган.
Реакція па світло корисна - в цьому не може бути жодного сумніву. Всі зелені рослини повинні рости назустріч світлу, оскільки вони використовують для зростання його енергію. Водяні тварини знаходять поверхневий шар води, рухаючись назустріч світлу. На суші світло означає тепло, і тварини можуть або шукати освітлені сонцем місця, або уникати їх, залежно від пори року, часу доби та інших факторів.

Сприйняття світла за допомогою хімічного механізму може бути як корисним, так і вельми небезпечним. У живих тканинах з їх тонким балансом складних і ламких з'єднань випадковий вплив світла може стати руйнівним. В еволюційному плані виявилося корисним зосередити світлочутливі елементи, що містять певні хімічні речовини, в одній ділянці. Оскільки хімічні сполуки, складові це пляма або ділянка, повинні володіти підвищеною чутливістю до світла, то вони будуть реагувати на слабке світло, який не здатний заподіяти руйнування тканин. Більш того, розташування світлочутливого ділянки в певній галузі організму дозволило б захистити від світла інші ділянки поверхні тіла.

(Для того щоб світло могло впливати на яку-небудь речовину так, щоб в ньому відбулися хімічні зміни, це речовина повинна в першу чергу поглинати світло. Взагалі будь-яка речовина поглинає світло певної довжини хвилі більшою мірою , ніж світлові хвилі іншої довжини. Але ми здатні сприймати різні довжини хвиль, відчуваючи їх як різні кольори, як я поясню нижче в цьому ж розділі. Тому, коли ми бачимо світлочутливе речовина, сприймаючи світло, який воно або пропускає, або відображає, ми бачимо це речовина пофарбованим в якій-небудь колір. З цієї причини світлочутливі з'єднання в організмі зазвичай називають пігментами, тобто забарвленими речовинами, особливо докладаючи цей термін до зорових пигментам.)

Навіть у одноклітинних організмів є світлочутливі ділянки, але спеціальні світочу ветвітельние структури розвиваються, звичайно, тільки в багатоклітинних тварин, у яких розвивається спеціальний орган - око, призначений для фоторецепції, що в перекладі з греко-латинської означає «сприйняття світла».

Найпростіший фоторецептор здатний лише вказати наявність або відсутність світла. Проте, якщо навіть організм має в своєму розпорядженні таку примітивну рецепцію, він вже має досить корисним інструментом. Така тварина може рухатися до світла або віддалятися від нього. Більш того, якщо яскравість світла раптом зменшилася, то це можна сприйняти як певний стимул: щось сталося між фоторецептором і джерелом світла. Природним наслідком такого повороту подій може стати втеча, так як це «щось», цілком імовірно, може виявитися ворогом.

Більш чутливий фоторецептор може мати кращу конструкцію, і одним із способів збільшення чутливості є збільшення кількості світла, що падає на світлочутливий пігмент. Цього можна досягти кількома шляхами, оскільки світло не завжди поширюється строго по прямій лінії. Коли світло переходить з одного середовища в іншу, він, як правило, заломлюється, тобто змінює напрямок свого руху. Якщо поверхня розділу середовищ плоска, то весь світло, що падає на цю поверхню, заломлюється ніби єдиним блоком. (Це так тільки в тому випадку, якщо всі промені мають однакову довжину хвилі. Якщо ні, виявляється інший важливий ефект.) Якщо ж поверхня розділу викривлена, то все відбувається набагато складніше. Якщо, наприклад, промені світла проходять з повітря у воду через сферичну поверхню, то вони збираються в точці, що збігається приблизно з центром сфери, що не важливо, звідки вони падають. Промені збираються разом в точці, званої фокусом («вогнище», лат.).

Для того щоб концентрувати промені у фокусі, організми використовують не воду, як таку, а прозоре речовина, яка, правда, здебільшого все ж складається з води. У наземних тварин ця структура схожа на чечевичное зерно, яке по-латині називається lens, що означає «кришталик». Кришталик - це сплощена сфера, яка, добре справляючись зі своєю справою, вельми економна за формою, зберігаючи для ока дефіцитний об'єм.
Кришталик служить для фокусування променів світла. Весь світ, який падає на його поверхню, концентрується в одному вузькому плямі. Відомо, що будь-яка дитина може за допомогою лінзи, що збирає промені, запалити газету, але не сфокусований сонячне світло такого робити не в змозі. Точно так же одиночний фоторецептор може відреагувати на слабке світло, який за відсутності збирає лінзи - кришталика - не може створити па светочувствительном пігменті ніякого зображення.

Оскільки світло, наданий себе, поширюється переважно по прямій лінії, то фоторецептор - не важливо, забезпечений він кришталиком чи ні, може сприймати світ тільки з того напрямку, з якого він падає па рецептор. Для того щоб сприйняти світло з інших напрямків, тварина повинна повернутися, або розвинути такі фоторецептори, щоб вони могли сприймати світ з різних напрямків. Остання альтернатива переважно, оскільки дозволяє економити час на поворотах тулубом, а у вічній боротьбі за існування і джерела їжі дорога буває кожна частка секунди.

Фоторецептори досягають свого розквіту і вершини у комах. Очі мухи - це аж ніяк не єдиний орган. Кожен складний очей складений з тисяч окремих фоторецепторів, кожен з яких повернутий на невеликий кут щодо сусідніх рецепторів.

Муха, не рухаючись з місця, може бачити зміни освітленості практично під будь-яким кутом. Саме тому так важко впіймати муху зненацька і несподівано прихлопнуть її мухобойкой. Кожен фоторецептор може реєструвати тільки «світло» або «темряву», але всі разом вони роблять щось більше. Якщо об'єкт знаходиться між складним оком і джерелом світла, то комаха може скласти собі грубе уявлення про розміри і форму предмета за кількістю і розташування фоторецепторів, реєструючих «темряву». Виходить досить грубе мозаїчне зображення предмета. Більш того, якщо об'єкт рухається, індивідуальні рецептори по черзі реєструють появу темряви в напрямку руху предмета, а інші рецептори реєструють такий же рух світлих елементів згаданої мозаїки. Таким чином, комаха може скласти уявлення про швидкість і напрям руху об'єкту.

У хребетних розвинулася інша система зору. У цих тварин розвинулися великі індивідуальні очі, які концентрують світло, тобто фокусують його промені на область світлочутливих клітин. Кожна клітина здатна реєструвати темряву або світло. Індивідуальні фоторецептори мають розміри клітин, тобто мікроскопічну величину, а не такі, як у комах, у яких кожен фоторецептор можна побачити неозброєним оком. Мозаїка хребетних відрізняється набагато великою витонченістю і тонким пристроєм.

Припустимо, що ви вирішили намалювати портрет людини на аркуші паперу, використовуючи для цього чорні точки, як в газетних фотографіях (візьміть збільшувальне скло, подивіться па таку фотографію, і ви зрозумієте, що я маю на увазі). Якщо точки будуть великими, то зображення буде позбавлене деталей. Чим дрібніше точки при тому ж розмірі малюнка, тим більш докладним і детальним буде намальоване вами зображення.

Точки, які використовують комахи, мають розмір фасеток їх складних очей. Точки наших з вами очей мають розміри клітин. Таким чином, ми можемо розгледіти набагато більше деталей, ніж комаха. У нас, отже, більш гострий зір. На тому просторі, який медоносна бджола може покрити однієї фасеткою, яка буде або темною, або світлою, ми можемо вмістити десять тисяч точок і скласти малюнок замість одного плями, яка на цьому місці бачить бджола, і зібрати з цієї ділянки набагато більше інформації.

Використання очі з фоторецепторами розміром з клітину надає його носієві такі переваги, що такий очей розвинувся у багатьох не споріднених між собою груп тварин. Незалежно від хребетних очі такий же «конструкції» розвинулися у багатьох молюсків. Наприклад, очей кальмара, незважаючи на те що це тварина має зовсім іншу історію розвитку, ніж людина, майже в точності повторює будову нашого ока.
« Попередня Наступна »
= Перейти до змісту підручника =
Інформація, релевантна "СВІТЛО"
  1. СІСГЕМНАЯ ЧЕРВОНА ВІВЧАК
    світло. У багатьох хворих є анамнестичні вказівки на підвищену чутливість шкіри до сонячного світла протягом усього життя. При розвилася хвороби тривала інсоляція може привести не тільки до появи шкірних проявів, а й до генерализованному загострення ВКВ. Ця тенденція справедлива тільки по відношенню до білошкірим пацієнтам і майже не поширюється на представників кольорових
  2. КЛАСИФІКАЦІЯ
    світло зіниці. Якщо дефібриляція серця не проводилась або виявилася неефективною, клінічна смерть через кілька хвилин переходить в біологічну. Наступною формою ІХС, на якій ми зупинимося більш детально, є СТЕНОКАРДИЯ. Її прийнято розглядати як клінічний синдром, найбільш характерним проявом якого є напад болю за грудиною, викликаний скороминущої
  3. Цироз печінки
      світлого пива міцністю 4%, 150г вина міцністю 10%, 40г бренді, коньяку, горілки міцністю 40% або 30г 50% напою. У більшості хворих алкогольний цироз розвивається при щоденному прийомі алкоголю чоловіками в дозі 60 мл етанолу, жінками - 20мл. Наступна етіологічна група - це генетично обумовлені порушення обміну речовин. Недостатність? 1-антитрипсину.
  4. Імунологічна несумісність між матір'ю і плодом (на прикладі Rh-сенсибілізації та Rh-конфлікту
      світло на деякі особливості патофізіології водянки. Дійсно, у уражених плодів часто виявляють гіпопротеїнемію і гипоальбуминемию, а у плодів з водянкою це - обов'язкова знахідка. Ці дані доводять, що гіпопротеїнемія грає головну роль у генезі водянки плоду. Виявлено, що водянка не розвивається до тих пір, поки рівень Hb у плода не знижується менше 40 г / л. Середній рівень Ht
  5. Гігієна дівчинки дошкільного віку
      світло, сухий і чисте повітря є ворогами мікробів, прискорюють їх загибель. Тому приміщення, в якому живе дитина, має бути завжди добре провітреним, чистим, сухим, сонячним. Кімнату, в якій перебуває дитина, слід ретельно прибирати вологим способом. Паркетні підлоги найкраще також мити і регулярно витирати вологою ганчіркою, оскільки сухе натирання підлог викликає утворення
  6. Реферат. В очікуванні дива або рекомендації майбутнім мамам, 2010
      світ малюка. У ній розкрито прості і дуже важливі теми: планування сім'ї (рекомендовані вікові рамки), харчування і спосіб життя вагітної жінки, спілкування з малюком перед його народженням, аутотренінги першого етапу пологів, рекомендації правильного дихання і багато, багато
  7. II Мовою любові
      світло? "Моя Женя всю вагітність лежала ніжками вниз. Ми довго домовлялися з нею про те, як вона може перекинутися і лягти вниз голівкою. Я вмовляла малятко, уявляла собі, яким чином вона перевертається. І ось рівно за два дні до пологів дочка дійсно перекинулася! Лікарі довго не могли повірити, що це сталося ". Звичайно, не все буває в житті гладко і безхмарно, в тому
  8. V Питання про резус-факторі крові
      світ дитини. Не можна допустити, щоб пологи відбулися занадто рано або занадто пізно. І хоча все дуже індивідуально, найбільш оптимальним терміном вважається 35-37 тижнів. Щоб зрозуміти, чи не загрожує плоду гемолітична хвороба, лікарям необхідно зібрати найбільшу кількість відомостей. У першу чергу вивчається анамнез вагітної, вся інформація про колишні пологи і викидні, про захворювання,
  9. VI П'ять міфів про пологи з чоловіком
      світячись від гордості, приймають поздоровлення, подарунки. Міф другий: Пологи - неестетично видовище Народження дитини - грандіозна подія, в тому числі і по емоційному напруженню. Що вже говорити про свого малюка, поява якого тато чекав нарівні з дружиною! Народження - зовсім не потворне видовище: це таїнство появи нового життя, чудо природи. Втім, спільні пологи - це справжнє
  10. VII Періоди пологів
      світло знає лише дитина. Адже для благополучних пологів необхідно, щоб малюк досяг фізіологічної зрілості. Тому важливо дочекатися природного початку пологів, сигналу від дитини, що він готовий з'явитися на світ. Протягом пологів виділяють три періоди: розкриття шийки матки (період сутичок), народження дитини (потуги) і народження посліду або дитячого місця (плаценти). У первісток тривалість
© 2014-2022  medbib.in.ua - Медична Бібліотека