Почему человек и большинство позвоночных не видят ближний инфракрасный свет (720–1500 нм)? [закрыто]

Мой предыдущий ответ был не по теме, потому что, как говорится в комментарии, речь шла о дальнем инфракрасном диапазоне, а не о ближнем, как вы просили. Я все еще оставляю это для тех, кто заинтересован, в конце этого нового отредактированного ответа. Проблема в том, что водяной пар имеет сильное поглощение в ближнем инфракрасном диапазоне, поэтому фактический свет, исходящий от солнца, имеет гораздо меньшую мощность, чем в видимом спектре. Таким образом, с точки зрения эволюции, разработка фоторецептора ближнего инфракрасного диапазона не принесет многого: это дорого и не приведет к значительному улучшению по сравнению с видимым светом (по той же причине, по которой у большинства из нас не более трех фоторецепторы, хотя у некоторых женщин они есть). Несколько ночных животных, обладающих ночным зрением в ближнем инфракрасном диапазоне, имеют другую структуру сетчатки: У многих животных есть тканевый слой, называемый тапетум лусидум, в задней части глаза, который отражает свет обратно через сетчатку, увеличивая количество света, доступного для захвата, но снижая резкость фокуса изображения. Это встречается у многих ночных животных и некоторых глубоководных животных и является причиной блеска глаз. Tapetum lucidum отсутствует у людей и обезьян. Таким образом, развитие зрения в ближней инфракрасной области имеет свои проблемы и применяется только к животным, которым действительно нужно его использовать.

С другой стороны, проблема с тепловым инфракрасным светом заключается в том, что его излучает весь мир. Все теплое видно в инфракрасном диапазоне. Некоторые животные теплее, чем окружающая их среда (птицы и млекопитающие), но не более того. Для эффективного использования инфракрасного зрения потребуется довольно тонкое различение.

Для нетеплокровных животных различия еще меньше. У хладнокровных животных по-прежнему будут метаболические горячие точки, но они не намного теплее, чем фон. Фрукты и овощи имеют именно фоновую температуру и совершенно не выделяются в ИК-диапазоне. Таким образом, даже если бы у животного развился дополнительный набор пигментов, чувствительных к инфракрасному излучению, это не принесло бы особой пользы.

Если вы теплокровное животное, ИК-датчики также улавливают тепло вашего тела. Можно было бы, скажем, посадить их на ножки, но это слишком много лишнего механизма.

На земле (по крайней мере, в природе) свет излучает только одно — солнце; пока ты не смотришь на это, ты в порядке. Любая горячая вещь будет излучать ИК-излучение, и если вокруг вас есть что-то очень горячее, вы рискуете перенасытить свой ИК-датчик, ослепив до тех пор, пока пигменты не восстановятся.

У некоторых змей есть очень примитивный набор ИК-датчиков на кончике носа, подальше от глаз. Им не нужна такая фокусировка, какая есть у глаз; им просто нужно приблизительное представление о том, где находится теплая закуска для млекопитающих. Затем они могут использовать свои другие чувства, чтобы точно определить, где он находится.

Один из ответов заключается в полезности и эволюционном происхождении нашего зрения. Наш глаз в основном такой же, как у рыбы. Вода поглощает красный свет. Он еще сильнее поглощает ближний инфракрасный свет. У рыб не развилась способность видеть в ближнем инфракрасном диапазоне, потому что сильное поглощение сделало бы эту способность довольно бесполезной. Ближний инфракрасный диапазон также был бы бесполезен для высадки животных, живущих во влажных, облачных районах или местах с густой растительностью.

Другой ответ заключается в тепловом шуме. Несмотря на то, что тепловое инфракрасное излучение хорошо удалено от ближнего инфракрасного, тепло может вызвать реакцию фоторецепторов. В некоторой степени это происходит с фоторецепторами видимого диапазона в наших глазах. Иногда мы видим вспышки света, которых нет, некоторые из которых являются шумом, создаваемым теплом нашего собственного тела. Этот шум будет еще сильнее с фотодетектором ближнего инфракрасного диапазона, что сильно снизит полезность наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне. См. Luo, et al. (2011), «Активация зрительных пигментов светом и теплом», Science 332.6035:1307-1312 .