ДЕНЬ ОТКРЫТЫХ ДВЕРЕЙ

КАФЕДРА ЗООЛОГИИ ПОЗВОНОЧНЫХ

О.Ю.Орлов - Зрение животных

Орлов Олег Юрьевич

доцент, к.б.н., старший научный сотрудник

Лаборатории сенсорных систем

Института проблем передачи информации РАН


Область интересов – зрение в жизни животных, структуры и физиология глаз.

Все позвоночные (включая рыб!) имеют высоко совершенные глаза, и зрение играет в их биологии важную роль, участвуя во многих формах поведения. Но остаются открытые вопросы, участие в решении которых дает желающим место для выполнения самостоятельных работ – курсовой, дипломной и т. д.

Предлагаемые темы разнообразны по своему характеру, и дают большой выбор сообразно склонностям или пристрастиям каждого. Это и экспериментальное лабораторное исследование цветоразличения, и микроскопическое изучение сетчатки методами иммуно-гистохимии, и компьютерный анализ видеоматериала, в том числе доступного по Интернету. Практически все темы имеют достаточную новизну (научную актуальность), что позволяет говорить о перспективах публикации ожидаемых результатов.

«Зрительная экология». Строение глаз несет много адаптивных черт, отражающих образ жизни животного. Очень интересны особенности, связанные с жизнью в открытых ландшафтах. Их обитатели, принадлежащие к разным систематическим группам, приобретают сходные черты, например, так называемую зрительную полоску в сетчатке глаза – область повышенной остроты зрения, необходимую для зрительного контроля окружения (и прежде всего – линии горизонта). Исследователей давно привлекают дневные грызуны вроде сусликов, но неожиданно обнаружилось, что есть основания обратить внимание на тушканчиков – типично ночных животных. Другая группа особого интереса – сеноставки (пищухи). Можно напомнить, что фауна нашей России, а тем более прежнего Советского Союза, содержит немало эндемиков, до сего времени недоступных для зарубежных ученых.

Конкретные задачи (возможны темы):

В сетчатке глаза с помощью несложных методов выкрашиваются рецепторы, чувствительные к синей либо к красной области спектра, и под микроскопом изучается их распределение по сетчатке. Главный интерес – нет ли выделенных областей сетчатки, специализированных ради лучшего восприятия? Для этого надо помимо рецепторов красить и ганглиозные клетки, посылающие свои аксоны в мозг, и смотреть уже их распределение: от их плотности зависит острота зрения.

Помимо этого, у ряда грызунов обнаружились неизвестные раньше, то есть не привлекавшие внимания исследователей, особенности окраски пигментного эпителия сетчатки. Сравнительное изучение этой стороны дела возможно на том материале, который есть в мокрых коллекциях кафедры, Зоомузея, других институтов.

Практически существенная часть материала уже собрана, можно воспользоваться уже готовыми препаратами, и с помощью микроскопа и компьютерных средств обработки цифровых изображений получать конечный продукт. Но при этом можно заодно и научиться методам, которые могут пригодиться в дальнейшем.

Зрение и поведение птиц. Есть задачи, касающиеся именно птиц. Одна из них связана с цветным зрением птиц, точнее, с проблемой цветовосприятия окрасок. Дело в том, что работами В.В.Максимова в опытах с мухоловкой и синицами в естественной среде показано, что птицы лишены привычной нам способности стабильно узнавать окраску предметов при изменении цвета освещения. Поскольку такой способностью обладают многие животные (насекомые, рыбы и т. д.), то было бы очень интересно выполнить это исследование в строго контролируемых условиях, т.е.  в лаборатории, на видах, легко доступных для содержания в неволе.

Другая задача касается свойственной птицам манеры движения головой при перемещении на ногах. Этот так называемый «боббинг» (англ. bobbing) изучен гл. обр. на голубе, но среди птиц это не единственный вид координации шага и головы (несущей глаза). Помимо собственного видеоматериала, который можно получить хотя бы в зоопарке, есть открытый доступ к обширной базе фото и видеоматериалов по бесчисленным представителям всех групп птиц на сайте http://ibc.lynxeds.com/ (Internet Bird Collection) где, кстати, можно разместить и свой материал. Эта тема предполагает компьютерную обработку видеоматериалов – покадровый анализ фаз движений, построение графиков и др. – это занятие для любителей компьютерии, или для тех, кто по каким-либо обстоятельствам (декретный отпуск, уход а ребенком) вынужден работать дома.

Зрение и эволюция. Для тех, кто склонен к теоретическим построениям, и готов взять на себя нелегкую задачу серьезного анализа моря доступной ныне, благодаря интернету, литературы (разумеется, на английском), – зрительная тематика  представляет интереснейшую и благодатнейшую площадку.

Начнем с того, что именно сравнительная морфология позвоночных служила важнейшим источником материала для построения теории эволюции вообще. Это была преимущественно макроморфология: анатомия, палеонтология, эмбриология – классические дисциплины. Но за последние десятилетия вырос огромный корпус данных по «сравнительной морфологии» на молекулярном уровне: сведения о биохимии, геномике и т. д. множества компонентов всех тканей и обменных процессов в них. Зрительные световоспринимающие пигменты, белки всех тканей глаза, ферментативный аппарат – все это изучено на множестве видов изо всех групп позвоночных, и для каждого предмета предложены объяснительные построения (кладограммы) – отражающие предполагаемый ход дивергенции в процессе эволюции.

Другая сторона – соотношение регресса и прогресса в ходе эволюции – богато представлена именно на зрительной фактуре. Дело в том, что ряд групп, сообразно образу жизни, претерпел разного уровня деградацию глаз и зрения, вплоть до полной слепоты (что встречается во всех классах, за исключением птиц). Среди грызунов есть десятки видов и несколько семейств, перешедших к подземному (роющему) образу жизни, что связано с наличием богатой кормовой базы – питательных луковиц и корневищ растений, характерных для засушливых географических зон. Как и кроты среди насекомоядных, роющие виды есть и среди сумчатых млекопитающих. Деградация зрения и регресс глазных структур у всех этих млекопитающих – классический пример параллелизма, появления сходных адаптивных черт в сходных условиях обитания.  Однако особенно интересно то, что некоторые животные, некогда претерпевшие значительный регресс структур глаза, позже вновь вернулись к активному зрению, и были вынуждены «изобретать» некоторые структуры наново, но при этом пошли «своим путём» –это, в частности, и мы с вами (млекопитающие, а также змеи) – мы принадлежим к их числу!

Совсем другое и новое. Странно, но некоторые очевидные вещи до сих пор не попадались на глаза морфологам, занимающимся адаптивными особенностями пищеварительной системы грызунов (см. монографии Н.Н.Воронцова и Е.И.Наумовой). Речь идет о своеобразной щетине на внутренней поверхности щек, несомненно имеющей назначение помогать поступлению пережеванной растительной массы в пищевод и дальше. Эта щетина расположена выделенными островками, и отличается у разных видов, по-видимому, сообразно характеру пищи, т. е. может быть связана с зеленоядностью (например, в противоположность зерноядности). Мною уже собран большой материал в виде цифровых изображений, полученных на многих видах. Как широко распространен этот феномен? Какова реально его связь с характером питания? Прекрасный шанс для амбициозных студентов, мечтающих к окончанию иметь пару публикаций в международно признанных изданиях.

Другая, тоже не зрительная тема. Многие грызуны (в отличие, например, от морской свинки и ее родичей, а также от зайцеобразных) держат при еде лапами свой корм. Так, белка держит орех, зажав его между двумя лапками. Но некоторые зеленоядные способны держать травинку в одной лапке, несмотря на отсутствие у них привычного нам большого пальца, противопоставленного остальным: у них развит соответствующий бугорок на «ладони». Но заслуживает специального внимания способность некоторых видов манипулировать кормом независимо, поочередно, разными передними лапами, «как руками». С одной стороны, это связано с видоспецифическими позами, вроде сидения, или стояния столбиком. С другой, самая способность независимого манипулирования двумя лапами предполагает наличия своего нервного обеспечения – своеобразных черт, известных зоологу как составляющие видоспецифических этограмм. Было бы желательно изучить это на ряде представителей из разных, систематически не близко родственных групп.


Независимо от наличия/отсутствия планов предпринимать самостоятельную работу в контакте со мной, приглашаю посетить нашу Лабораторию сенсорных систем ИППИ на Ленинском пр., д. 33 (в здании Ин-та проблем эволюции и экологии им. А.Н.Северцова) в удобное взаимно согласованное время.

Контактные координаты:

331-29-13 – тел. дом.

952-33-03 – тел. лаб.

8–916–136-91-11 моб.

graf@iitp.ru

*Темы курсовых работ, предлагаемые другими институтами

На сайт Биологического ф-та МГУ
На сайт МГУ

Дизайн сайта: Сергей В. Огурцов, 2005-2010

E-mail: compclass7@yandex.ru

На начальную страницу