Приведенные примеры наглядно демонстрируют универсальность устройства глаз земноводных, а также уникальность происходящих в них процессов. Во-первых, они обеспечены достаточно сложными технологиями производства пигментов на оба случая жизни, а, во-вторых, – автоматизированной системой включения производства того или иного светочувствительного элемента. Эта зрительная система, работающая под руководством генетической программы, обеспечивает подачу в рабочую зону необходимого в данное время пигмента и утилизацию уже ненужного. И она же решает всю совокупность проблем по организации и управлению производством.

Роль зрительной системы в управлении движением

Зрительная система земноводных, так же как и многих других животных, играет важную роль в осуществлении целенаправленного движения особей. Например, она помогает виртуозно прыгать по деревьям квакшам-древолазам. Зрительный анализатор, подобно электронной машине, обеспечивает расчет траектории полета квакши и топографические характеристики места ее приземления. Определив перед прыжком форму листа или ветки, он готовит программу точного «приземления» амфибии и мгновенного прикрепления с помощью присосок.

Живые управляющие системы удивительно целесообразны и непостижимо сложны. Создавая веками «умные рукотворные» машины и механизмы, люди лишь недавно стали сознавать, что делают некое упрощенное, приблизительное подобие того, чем обладают животные. Примером такой технической системы, способной к целенаправленным действиям, может служить зенитное орудие, управляемое радаром. Можно проследить определенное сходство в действиях орудия и живой системы – лягушки. Когда цель оказывается в радиусе действия орудия, происходит наведение на нее и выпуск снаряда для поражения. Также и лягушка поворачивается или прыгает в сторону летящего насекомого, с большой точностью выбрасывает язык и настигает добычу. Обе эти системы специально предназначены для конкретной цели и поражают ее независимо от положения и скорости, которые могут варьировать в определенных пределах.

В обоих случаях механизмы, которые обеспечивают попадание, имеют некоторые общие главные элементы: во-первых, это движущаяся или неподвижная мишень; во-вторых, – воспринимающее устройство – сенсорный орган (радар в случае зенитного орудия и глаз у лягушки). Такое устройство необходимо, чтобы установить положение мишени и составляющих ее движения в трехмерном пространстве в определенный момент времени. Мишень как бы передает информацию о себе и своем местонахождении через воспринимающее устройство; в-третьих, – систему обработки информации, или вычислительное устройство. Такая система анализирует полученную информацию и предсказывает положение мишени в последующие моменты. У лягушки для этого служит мозговой отдел системы зрительных анализаторов, а у зенитного орудия – специальное устройство. Они обеспечивают вычисление направленности движения ствола орудия и языка лягушки для поражения мишени. Все расчеты основываются на информации, поступающей от сенсорного органа – в одном случае радара и в другом – глаза амфибии; в-четвертых, обе системы имеют орган действия – так называемый эффекторный орган, непосредственно осуществляющий управляемое действие. В случае орудия – это ствол со снарядом, который при выстреле пересечет траекторию мишени в рассчитанный момент. У лягушки им является липкий язык, выбрасываемый изо рта для контакта с добычей точно в расчетное время и с заданной скоростью.

Вычислительное устройство, обрабатывающее информацию является центром этих управляющих систем. Работа устройства управления зенитным огнем вполне известна, а механизмы обработки информации в мозгу лягушки пока таят в себе много неясного. А ведь это пример только одного поведенческого акта из целого комплекса целенаправленных действий лягушки при пищевом поведении. Не менее точный расчет сопровождает молниеносный прыжок этого животного в сторону добычи. И если случается, что он оказался недостаточно точным, то система управления позволяет скорректировать полет. Лягушка успевает развернуться в нужном направлении, орудуя растянутыми перепонками на широко расставленных пальцах лап. И делает она это в последний момент, так как во время прыжка ее глаза закрыты и втянуты внутрь орбит во избежание возможных травм. Лишь вблизи добычи в рассчитанный момент лягушка выставляет вперед лапы, открывает глаза, с высокой точностью корректирует движение тела и только потом осуществляет выброс своего липкого языка.

Какими же удивительно сложными управляющими системами наделена «обыкновенная» лягушка. Как устройство для преследования цели могло стать результатом последовательного самосовершенствования амфибий? Могли ли постепенно возникнуть и сенсорный орган – глаз, и вычислительное устройство – мозговой отдел системы анализаторов, и эффекторный орган – подвижный липкий язык особой конструкции с целесообразным способом крепления во рту, чтобы образовать замкнутую цепь для осуществления серии целесообразных поведенческих актов? По аналогии, могли ли даже за миллиарды лет положенные рядом все необходимые части сенсорного органа зенитной установки (радара), вычислительного устройства и самого орудия со стволом и снарядом, способны постепенно самособраться и самоорганизоваться для целенаправленного поражения мишеней?

Чему может научить людей обычная лягушка?

Исследование зрительных органов лягушки позволило выяснить, что она обладает интересной особенностью – практически видит только движущиеся предметы. То есть глаз лягушки преимущественно отсеивает информацию о неподвижных предметах и настраивается на движущиеся объекты. И таким образом она концентрирует свое внимание на добыче или приближающемся хищнике, сопернике и т.д. Это свойство очень помогает лягушке быстро и адекватно реагировать на возникшую ситуацию. Изучение биониками таких особенностей глаза лягушки позволило построить электронную модель ее зрительного анализатора, которая может узнавать движущиеся предметы и классифицировать их на полезные, вредные и безразличные объекты. В результате был создан прибор ретинатрон, который не реагирует на неподвижные предметы, находящиеся в поле зрения, и обеспечивает наблюдение за движущимися, например самолетами. Рукотворная модель человека по сравнению с миниатюрной системой глаза лягушки представляет собой сравнительно громоздкое сооружение. Модель создана для непрерывного анализа обстановки над аэродромом и фиксирования появление самолетов, идущих на посадку, чтобы избежать их столкновения.