Scisne?

Зачем кошкам вертикальные зрачки

# 11 Авг 2015 11:31:42
Louiza

Форма зрачков у млекопитающих тесно связана с образом жизни: вертикальные зрачки позволяют мелким хищникам точно оценить расстояние до добычи, горизонтальные помогают травоядным копытным вовремя заметить опасность.

Все знают, что у кошки зрачки узкие и вертикальные. Многие замечали, что у коз зрачки, как у кошек, щелевидные, но при этом горизонтальные. И, возможно, кто-то задавался вопросом, имеет ли форма зрачков какой-то биологический смысл.

Вертикальные зрачки позволяют мелким хищникам не только регулировать количество света, попадающее в глаза, но и правильно оценивать расстояние до добычи. (Фото Aaron Horowitz / CORBIS.)
Вертикальные зрачки позволяют мелким хищникам не только регулировать количество света, попадающее в глаза, но и правильно оценивать расстояние до добычи. (Фото Aaron Horowitz / CORBIS.)

В статье, опубликованной в Science Advances, группа исследователей из Калифорнийского университета в Беркли утверждает, что смысл тут есть. Сравнив строение зрачков у 214 видов зверей, авторы работы обнаружили, что вертикальные зрачки свойственны хищникам, охотящимся из засады и активным днём и ночью, а горизонтальные можно найти преимущественно у травоядных, у которых глаза к тому же расположены по бокам головы. Что же до круглых зрачков, то они чаще всего встречаются у тех, кто в поисках еды преодолевает большие расстояния, а также у тех, кто гоняется за добычей.

Нельзя сказать, что биологи только сейчас заинтересовались формой зрачков у млекопитающих: ещё в 1942 году профессор Гордон Уоллс из того же Калифорнийского университета в Беркли выпустил работу «The Vertebrate Eye and Its Adaptive Radiation», в которой среди прочего объяснял, что за выгода может быть некоторым хищникам от щелевидного зрачка. Поскольку кошки и, к примеру, гекконы охотятся и ночью, и днём, им нужно хорошо видеть и в светлое, и в тёмное время суток. Щелевидный зрачок позволяет точнее подстроить глаз под количество света вокруг, так, чтобы и в темноте видеть, и на полуденном солнце не ослепнуть. Сужение зрачка в щель позволяет изменять его площадь от 135 до 300 раз, тогда как круглый зрачок может менять размер своего отверстия только лишь в 15-кратном диапазоне.

Но почему есть зрачки вертикальные и есть горизонтальные? И почему нет диагональных? Ответить на эти вопросы помогла модель, созданная Мартином Бэнксом (Martin Banks) и его коллегами – с её помощью они смогли оценить, что и как может видеть животное с щелевидным зрачком. Когда его щель располагается параллельно земле, то есть горизонтально, в глаз попадает больше света, так спереди, так и сзади (ну и, разумеется, с боков). Одновременно глаз защищён от прямого попадания солнечных лучей сверху, которые могли бы ослепить животное, если бы зрачки стояли под углом к земле. То есть, проще говоря, овцы, козы, лошади и прочие очень хорошо видят своими горизонтальными зрачками то, что происходит у земли, охватывая довольно широкую панораму. Действительно, крупным травоядным важно вовремя заметить хищника, который может появиться спереди, сбоку или сзади, но всегда придёт по земле, а не спустится с воздуха. Им важно не только заметить опасность, но ещё и понять, куда самому-то от неё бежать, и здесь очень кстати оказывается горизонтальный зрачок, дающий широкую панораму местности.

Горизонтальные зрачки помогают травоядным копытным вовремя заметить хищника.
Горизонтальные зрачки помогают травоядным копытным вовремя заметить хищника.

Но тут можно заметить, что копытные травоядные то и дело опускают голову, чтобы пощипать траву. В этом случае горизонтальный зрачок должен неизбежно вместе с головой наклоняться к поверхности земли, и все его преимущества, о которых мы только что рассказали, просто исчезнут. На самом деле, как показали наблюдения за антилопами, овцами, козами и лошадьми, они удерживают зрачок в горизонтальной позиции, поворачивая глаза – пасущиеся животные могут поворачивать их на 50 градусов, что в 10 раз больше, чем в случае человеческих глаз.

Если вернутся к хищникам, которые охотятся, нападая из засады, то им вертикальный зрачок помогает не только дозировать свет в разное время суток, но и фокусироваться на добыче, правильно оценить дистанцию до неё, и, соответственно, правильно рассчитать прыжок. Тут, впрочем, есть одна особенность: такие зрачки есть у тех хищников, которые сами по себе невелики – высота в холке у большинства из них не превышает 42 см. (Здесь можно вспомнить, что у крупных кошек, львов, тигров и т.д., зрачки круглые.) По словам авторов работы, эффект вертикальных зрачков, помогающий точнее нацелиться на добычу, лучше всего срабатывает именно у небольших животных. Есть ли похожие взаимосвязи между строением глаза и образом жизни у тех, кто летает, плавает в воде или лазает по деревьям? Наверно, есть, но точно узнать это можно будет только после дополнительных исследований.


Журнал "Наука и жизнь"
# 11 Авг 2015 23:55:25
Louiza

Согласно легендам, у пророка Мухаммеда была любимая кошка — Муизза. Когда однажды она уснула на
рукаве сложенного рядом халата, Мухаммед отрезал от него кусок, чтобы не потревожить сон кошки


Почему кошачьи зрачки — вертикальные

Помимо своего основного предназначения — видеть — глаза кошки выполняют ещё множество функций, как и её хвост. Как работает кошачий "дальномер" и почему зрачки у кота могут быть только вертикальными?


Кошачий глаз — идеальный дальномер

Засадные охотники, такие как многие змеи и представители семейства кошачьих, имели вертикальный зрачок, особенно те из них, которые были активны по ночам.

Для того, кто охотится из засады, крайне важна точность прыжка. Ведь в случае ошибки, второго шанса на обед жертва уже не предоставит. Между тем, существует не так много способов оценить расстояние, сохраняя полную неподвижность.

Один из них — стереопсис — оценка удаленности объекта на основании горизонтальной диспаратности. Например, если сфокусировать взгляд на вытянутом пальце и рассматривать его левым и правым глазом попеременно, картинка будет смещаться по горизонтали, в зависимости от того, какой глаз у вас закрыт. Это и есть диспаратность.

Второй способ это нечеткость образа — оценка удаленности объектов, находящихся за или перед точкой фокуса, по их размытию.

Так вот, для эффективного стереопсиса вертикальные линии подходят лучше, чем горизонтальные. Что и делает кошачьи глаза идеальным дальномером. А вот определить удаленность горизонтальных объектов проще по размытию. А для максимального размытия зрачок должен иметь максимально возможный вертикальный размер. Таким образом, щелевидный вертикальный зрачок в этом случае оказывается оптимальным выбором.

Панорамное видение

На другом конце спектра находятся странные горизонтальные зрачки овец, коз, лошадей и некоторых жаб. Из 42 травоядных в списке Бэнкса горизонтальные зрачки были у 36. Чтобы выяснить почему, исследователи создали компьютерную модель овечьего глаза и занялись изучением его оптических свойств.

Оказалось, что горизонтальные прямоугольные зрачки создают своего рода панорамный вид окрестностей и, кроме того, защищают глаза от ярких солнечных бликов. Но еще более интересно то, что овечий глаз сводит к минимуму размытие горизонтальных линий, создавая четкое резкое изображение окрестного ландшафта. А это очень важно для животного, которое в любой момент может стать лакомым обедом для незамеченного вовремя хищника.

Однако в процессе разработки этой увлекательной теории ученые столкнулись с одной проблемой. Овечий зрачок работает только тогда, когда расположен строго параллельно линии горизонта. Что же делают овцы, когда им приходится наклонять голову, чтобы пощипать травы?

Чтобы разрешить эту неразрешимую загадку, Бэнкс отправился в ближайший зоопарк, а один из его английских коллег — на ферму. Там загадка рассосалась сама собой — зрачки травоядных всегда оставались строго горизонтальными вне зависимости от положения головы. Когда животные паслись, их глаза просто поворачивались вокруг своей оси на нужный угол. Удивительным образом до сих пор никто не замечал это забавное явление. Или по крайней мере не удосуживался упоминать о нем в научной литературе.

Итак мы знаем, что вертикальные зрачки предназначены для охоты, а горизонтальные — для бегства. Но где же в таком случае место обычных заурядных круглых зрачков? Чаще ими обладают дневные охотники или те животные, которые могут быть активны и в дневное, и в ночное время суток. Но корреляция в данном случае не настолько четкая как с вертикальными и горизонтальными зрачками.

Кроме того, одними только круглыми зрачками список вопросов не ограничивается. Ведь существуют и другие, гораздо более причудливые формы. К примеру, W-образный зрачок каракатиц, треугольный — у жерлянок, зрачок в форме полумесяца у некоторых скатов, а также зрачок некоторых ящериц, который сокращается до нескольких вертикально расположенных отверстий. Интересно, как видят мир обладатели столь необычных глаз и почему эволюция сделала их именно такими?

Why Cats Have Vertical Pupils
Только зарегистрированные пользователи могут создавать сообщения.
Вход, Регистрация.