Форма зрачка зависит от образа жизни • Юлия Кондратенко • Новости науки на «Элементах» • Зоология, Эволюция
У наземных хищников, нападающих из засады, чаще всего встречается вертикальная щель зрачка, а у их жертв, травоядных животных, щель зрачка чаще ориентирована горизонтально. Ученые объясняют эту закономерность различными целями животных двух групп. Вертикальный зрачок позволяет хищникам резче видеть вертикально ориентированные объекты, такие, как их жертвы, а травоядным животным, наоборот, нужно обозревать широкие горизонты, чтобы вовремя заметить хищника, поэтому их зрачки часто приспособлены к тому, чтобы резче видеть горизонтальные линии.
Зрачок регулирует количество света, падающее на сетчатку. Помимо круглых зрачков, просвет которых определяется круговой мышцей — сфинктером зрачка, в природе часто встречаются щелевидные зрачки, снабженные дополнительной парой мышц. Диапазон просвета щелевидного зрачка шире, чем у круглого: площадь вертикального зрачка кошки может меняться в 135 раз, а круглого зрачка человека — только в 15.
Поэтому щелевидные зрачки полезны для животных, которые активны и днем, и ночью, в широком диапазоне освещенности. Ведь днем, когда светло, зрачок не должен пропускать слишком много света, а ночью он, наоборот, должен быть как можно шире, чтобы на сетчатку попадало побольше из и так небольшого количества фотонов.
Но щель зрачка может быть ориентирована по-разному — вертикально или горизонтально. Ученые из Калифорнийского и Даремского университетов недавно предположили, что ориентация зрачка не случайна и зависит от образа жизни животного и объектов в зрительном поле, которые для него особенно важны. Они сопоставили данные о форме зрачков 214 наземных видов животных с их образом жизни (рис. 1). Оказалось, что у травоядных животных зрачки в основном ориентированы горизонтально, у активных хищников чаще всего встречается круглая форма зрачка, а у хищников, поджидающих жертв в засаде, чаще всего зрачки ориентированы вертикально. Форма зрачка зависела и от периода суточной активности: у ночных животных зрачки чаще были щелевидными, чем круглыми.
Когда глаз или камера фокусируется на какой-то точке, остальная часть картинки становится размытой. Диаметр размытого круга вокруг определенной точки зрительного поля зависит от разницы расстояний до нее и до точки, на которой сфокусирован глаз, а также от диаметра зрачка. Если зрачок не круглый, глубина резко видимого пространства будет отличаться для разных направлений. Например, животное с вертикальным зрачком будет достаточно резко видеть не только вертикальную линию, на которой оно сфокусировалось, но и вертикальные линии, расположенные чуть дальше или ближе фокусного расстояния. А вот к горизонтальным контурам такой зрачок приспособлен хуже, и горизонтальные линии, на которых животное непосредственно не сфокусировалось, будут сильно размыты (рис. 2). У животных с горизонтально ориентированными щелевидными зрачками картина противоположная: они резко видят горизонтальные контуры, а к восприятию вертикальных объектов приспособлены не так хорошо.
Выгода от определенной формы зрачка зависит и от высоты, на которой располагаются глаза животного. Это легко понять, рассматривая фотографии, сделанные с разного расстояния от объекта съемки: чем ближе к поверхности находится камера, тем выше градиент размытости того, что не находится в фокусе (рис. 3). Поэтому если сравнивать, к примеру, кошку и человека, то кошке намного важнее корректировать размытость изображения, потому что она находится «ближе к земле», чем человек. Из этих соображений ученые предположили, что у животных меньшего роста щелевидные зрачки встречаются чаще, и это предположение подтвердилось, когда исследователи проанализировали данные о размерах животных из своей выборки. Интересно, что у птиц зрачки почти всегда круглые, за единственным исключением — у водорезов вертикальные щелевидные зрачки. Такое исключение подходит под теоретические выкладки исследователей, потому что по образу жизни водорез напоминает наземного хищника маленького роста. Эта птица летает очень низко у поверхности воды, охотясь на рыбу, так что все соображения о расплывчатости изображения, на которое смотрят с близкого расстояния, верны и для водореза.
Почему глаза хищников, нападающих из засады, лучше приспособлены, чтобы видеть вертикальные линии, а глаза их травоядных жертв, наоборот, настроены на горизонтальные контуры? Можно только предположить, что хищникам важнее видеть жертву (которая скорее похожа на вертикально ориентированный объект), а жертве, наоборот, нужно обозревать широкие горизонты, которые должны быть ей четко видны, чтобы вовремя заметить угрозу. Кроме того, жертве нужно определять направление, куда бежать, а хищнику нужно только гнаться за жертвой, и окружающие просторы его при этом не очень интересуют.
Разные формы зрачка по нескольку раз независимо друг от друга возникали в ходе эволюции. Получается, что определенная форма зрачка у животных с разным образом жизни — это пример конвергентной эволюции, когда полезный для жизни признак параллельно развивается у организмов, не относящихся к близким группам.
Источник: Martin S. Banks, William W. Sprague, Jürgen Schmoll, Jared A. Q. Parnell and Gordon D.
Love. Why do Animals have Pupils of Different Shapes? // Science Advances. 2015. V. 1. P. e1500391. DOI: 10.1126/sciadv.1500391.
См. также:
Видео Predator or prey? The eyes have it.
Почему форма зрачков у животных бывает разной
Вы наверняка замечали, что зрачки у животных могут быть совершенно разных форм: от узких и вертикальных до горизонтальных и щелевидных. С чем же это связано?
Валерия Скрипко
Unsplash
Форма и вид зрачков животных напрямую связаны с тем, как они питаются, где живут и, если они хищники, как охотятся. Многое также зависит от эволюционного прошлого конкретного зверя.
Содержание статьи
Вертикальные зрачки
Согласно научным исследованиям, удлиненные зрачки помогают животным подстроить глаза под количество света вокруг. Например, сужение зрачка в щель позволяет изменять его площадь в 135 раз, в то время как круглый зрачок может менять размер своего отверстия лишь в 15-кратном диапазоне.
Таким образом, щелевидные зрачки необходимы животным, которые активны и днем и ночью, так как эта особенность позволяет им намного лучше видеть в условиях низкой освещенности.
Вертикальные щелевидные зрачки, как правило, характерны для мелких хищников, которые охотятся, нападая из засады. К ним относятся небольшие кошки, лисы, крокодилы и другие животные. Такая форма зрачка также помогает сфокусировать взгляд на добыче, не двигать головой, выдавая свое присутствие, и очень точно оценить короткое расстояние до жертвы, чтобы правильно рассчитать прыжок.
Круглые зрачки
Вертикальные зрачки – привилегия хищников, но далеко не всех из них. К примеру, у кошек, лис и змей вертикальные зрачки, в то время как у волков, львов и собак они круглые. Почему? Все дело в разных способах охоты.
Более крупным хищникам, которые преследуют жертву в основном днем и охотятся стаями, не нужно ждать добычу в засаде, они нападают практически сразу.
Круглая форма зрачков обычно характерна для тех хищников, чьи глаза располагаются высоко над землей.
Круглые зрачки не гарантируют такого точного зрения, как некоторые другие формы зрачков, но это компенсируется размером и силой их владельцев, возможностью охотиться стаями или интеллектом животных, что помогает им преодолеть любые ограничения из-за круглых зрачков.
Горизонтальные зрачки
У пасущихся или травоядных животных, к примеру, у антилоп, овец, коз и лошадей, зрачки горизонтальные и прямоугольные. Такая форма позволяет им получать максимум света спереди и сзади и обеспечивает панорамное зрение, благодаря чему они могут вовремя обнаружить потенциальных хищников. Кроме того, глаза у них расположены по бокам головы.
Ученые выявили еще один интересный факт — когда пасущиеся животные с горизонтальными зрачками наклоняют голову вниз, их глаза поворачиваются почти на 50°, так что зрачок остается параллельным земле.
Расположение глаз и форма зрачка позволяют животным видеть как спереди, так и сзади своего тела. Эти особенности также обеспечивают им хорошее фронтальное зрение, благодаря чему они могут заметить какие-либо препятствия при бегстве от хищников.
youtube
Нажми и смотри
А вы замечали, что у животных бывают разные зрачки?
Почему у разных животных разная форма зрачков?
01 июля 2021
Автор: Кейт Грин
Если вы в свое время внимательно смотрели в глаза своему любимому котенку или смотрели пару документальных фильмов о животных, вы, вероятно, замечали, что существует множество различных форма зрачка в животном мире. Зрачок представляет собой черный центр глаза и у человека круглый. Это часть глаза, которая пропускает свет к сетчатке и контролирует уровень света, попадающего в глаз. При ярком освещении зрачок обычно сужается, пропуская меньше света, а в темных условиях он расширяется, пропуская больше света, оптимизируя наше зрение и защищая наши глаза.
Какие существуют формы зрачков?
У разных животных зрачки разной формы по причинам, которые мы рассмотрим далее в этой статье. Различные формы зрачков, встречающиеся в животном мире, включают:
- Круглый
- Горизонтальные прорези
- Вертикальные прорези
- W-образный
- Полумесяц
Примеры животных с круглыми зрачками включают людей, собак и крупных диких кошек, таких как львы и тигры. Зрачки с горизонтальной щелью обычно встречаются у животных-жертв, таких как лошади и овцы, тогда как зрачки с вертикальной щелью типичны для более мелких охотничьих существ, таких как кошки, лисы и змеи. W-образные зрачки есть только у каракатиц, а зрачки в форме полумесяца встречаются у морских обитателей, таких как скаты, сомы и камбалы.
Как стиль охоты животного влияет на форму зрачка?
Эволюционный путь животного и то, как оно охотится за пищей или защищается от хищников, оказывает огромное влияние на форму зрачка, к которой оно эволюционировало за эти годы.
Как правило, животные-жертвы, как правило, имеют горизонтальные щели зрачков , что обеспечивает более широкое поле зрения и дает им преимущество в обнаружении приближающихся к ним хищников. Это можно найти у таких существ, как козы или антилопы, которые должны четко осознавать свое окружение и быть готовыми к бегу в любое время. Хотя более широкое поле зрения означает, что их зрение не такое острое, компромисс, безусловно, того стоит, когда дело доходит до обнаружения хищников, тем самым сохраняя их жизни. Некоторые рептилии и амфибии, такие как лягушки и змеи, также имеют горизонтальные щели зрачков, что особенно полезно для них, поскольку они проводят время на земле, высматривая хищников вверх.
На противоположной стороне животного царства хищных животных обычно имеют вертикальные узкие зрачки . Это особенно характерно для мелких хищных животных, которые охотятся близко к земле, например, домашние кошки, ищущие мышей, или лисы, преследующие кроликов и грызунов.
Вертикальные зрачки дают четко сфокусированное зрение и обеспечивают точное зрение вдаль, помогая хищнику точно знать, когда атаковать свою добычу. Эти типы более мелких хищных животных также обычно охотятся ночью, а это означает, что у них развился дополнительный набор мышц, чтобы днем стягивать зрачок в узкую щель. Это делается для того, чтобы предотвратить повреждение или поражение глаза ярким светом, сохранить зрение и защитить глаз.
Крупные животные и сильные хищники , такие как львы, волки и даже люди, обычно имеют круглых зрачков . Круглый зрачок характерен для животных, которые охотятся высоко над землей, передвигаются стаями и обладают интеллектом — все эти атрибуты применимы и к людям! Мы и другие хищники, такие как собаки и дикие кошки, не можем сжимать наши зрачки так сильно, как животные с щелевидными зрачками, поэтому мы не так хорошо справляемся с внезапными изменениями освещения. Тем не менее, у нас есть даже фокусировка по всему полю зрения, что помогает при осмотре нашего окружения.
Зрачки в форме полумесяца — еще один удивительный пример того, как животные эволюционировали, чтобы лучше приспосабливаться к окружающей среде. Зрачки в форме полумесяца обычно встречаются у морских существ, таких как стручки , сомы и камбалы . Форма зрачка обеспечивает широкое поле зрения, помогая при поиске как хищников, так и добычи. Однако наиболее примечательной особенностью формы полумесяца является то, что она уменьшает эффекты искажения света водой, предоставляя рыбе и скатам-скатам, которые извлекают выгоду из зрачков в форме полумесяца, с огромным преимуществом.
Подобно серповидным зрачкам, еще одним явлением, когда речь идет о форме зрачков морских существ, является W-образный зрачок каракатицы ( см. изображение заголовка этого сообщения в блоге для примера! ). Предполагается, что они могли развиться из зрачков горизонтальной формы, но могут открываться в более темных условиях, например, когда рыба находится глубже в воде или в ночное время.
Зрачок такой уникальной формы позволяет свету проникать в глаз под разными углами и обеспечивает отличное зрение под водой. Подобно преимуществам зрачков в форме полумесяца, о которых говорилось выше, зрачки в форме буквы W уменьшают эффекты любых визуальных искажений, вызванных водой, а также повышают контрастность изображения и зрение вдаль.
Если вас интересует зрение животных и его сравнение с нашим зрением, вам также могут быть интересны следующие сообщения в блоге Optimax:
Насколько глаза человека отличаются от глаз животных?
Орлиные глаза: Откуда пошло выражение?
Слеп как летучая мышь: Сколько правды на самом деле в поговорке?
Почему у кошек глаза светятся в темноте?
Вернуться к блогу
Почему у животных зрачки разной формы в глазах?
Почему у кошек зрачки вертикальные, а у людей круглые? Давай выясним.
У каких животных самое лучшее зрение?
Есть много животных, которые могут похвастаться лучшим зрением в мире.
Но это уместный термин, так как он зависит от того, для чего животному нужно его зрение.
По данным India Today, одними из лучших глаз животных в мире являются следующие:
- Орлы и соколы (широко признанные лучшими)
- Хищные птицы
- Совы
- Кошки
- Просимианцы
- Стрекозы
- Козы
- Хамелеоны
- Креветка-богомол
У каких животных странные глаза?
В животном мире можно найти много странных глаз. Но это, конечно, очень человекоцентричная концепция.
В конце концов, для змеи (если у них есть понятие о сверхъестественном) человеческий глаз выглядел бы странно. Однако, с нашей точки зрения, по всему миру можно найти несколько очень странных глаз.
Возьмем в качестве примера хамелеона:
«У хамелеонов очень уникальные глаза – одни из самых уникальных во всем животном мире.
их, чтобы видеть сквозь них. Глаза хамелеона могут двигаться независимо друг от друга, и каждый глаз может двигаться на 360 градусов». — Исследователь науки.
Почему у животных зрачки разной формы?
Форма и форма зрачков в глазах животных напрямую связаны с тем, как они едят, где проводят время и, если они хищники, как они охотятся. Виды-жертвы будут склонны отдавать предпочтение периферическому зрению, а не восприятию глубины, а зрачки водных животных будут сильно отличаться от зрачков наземных животных.
Это также зависит от эволюционного прошлого рассматриваемого животного. Мы рассмотрим это более подробно далее в статье.
«Домашние кошки имеют удлиненные зрачки, в то время как их более высокие двоюродные братья львы имеют круглые зрачки. Для хищных видов с горизонтально удлиненными зрачками форма позволяет им получать максимально возможное количество света спереди и сзади, давая им панорамный вид на мир.
это помогает им обнаруживать хищников». — mnn.com.
Могут ли у людей быть щелевидные зрачки?
В подавляющем большинстве случаев нет. Мы эволюционировали как активные охотники, склонные охотиться днем, и мы стоим прямо.
Самые популярные
По этой причине наши зрачки круглые, как и у других крупных хищных млекопитающих, таких как львы и волки.
Однако существуют некоторые редкие генетические заболевания, при которых у людей могут развиваться псевдоузкие зрачки. Зрачок, называемый колобомой , неправильно формируется, когда ребенок находится в утробе матери.
В крайних случаях это может привести к некруглому зрачку.
Какие бывают зрачки глаз животных?
Царство животных — невероятно разнообразное и интересное место, где мы можем увидеть множество различных эволюционных приспособлений к разнообразным условиям. Одним из особенно интересных различий между животными является форма их зрачков.
Ниже мы выделили 8 основных типов учеников, которые можно найти по всему миру. Этот список не является исчерпывающим и не имеет определенного порядка.
1. Крупные хищники, охотящиеся днем, обычно имеют круглые зрачки
Источник: madaise/FlickrКруглые зрачки, как и у людей, также распространены у других хищников, таких как собаки и крупные кошки. Животные с такими зрачками, как правило, являются активными охотниками, преследующими добычу в основном днем (дневными).
Они также характерны для хищников, глаза которых обычно подняты высоко над землей.
Однако это не всегда так. Крупные кошки и собаки, такие как львы или волки, также могут охотиться и охотятся ночью. Они могут сделать это за счет комбинации адаптаций сетчатки (tapetum lucidum) , которые дают им повышенную скрытность при слабом освещении.
Если у животного зрачки круглые, это, как правило, означает, что его поле зрения не особенно широкое.
Поскольку хищникам, как правило, требуется лучшее восприятие глубины, это своего рода компромисс.
Тем не менее, животные с такими зрачками, как правило, являются высшими хищниками, которые сами почти не сталкиваются с хищниками. По этой причине хорошее периферийное зрение не является эволюционной необходимостью — по очевидным причинам.
Круглые зрачки не обеспечивают точного зрения, которое есть у некоторых других форм зрачков, но это компенсируется размером и силой их владельцев, склонностью охотиться стаями или интеллектом животных, которые помогают преодолеть любые ограничения от круглых зрачков.
Другими словами, они могут вносить коррективы в последнюю минуту во время охоты или, в нашем случае, убивать на расстоянии.
2. Зрачки с вертикальным разрезом, как правило, принадлежат хищникам из засады
Источник: Dany Sternfeld/Flickr Зрачки с вертикальной щелью, как правило, принадлежат более мелким хищникам из засады, которые охотятся относительно близко к земле.
К ним относятся такие животные, как маленькие кошки, лисы и крокодилы, среди прочих.
Форма зрачка обеспечивает большее расширение, чтобы при необходимости пропускать больше света. Это приспособление для хищников, склонных охотиться в различных условиях освещения, в том числе в ночное время. Эта форма зрачка также помогает очень точно оценивать короткие расстояния.
Для ночных охотников первостепенное значение имеет попадание в глаза как можно большего количества света. Этот тип формы глаз также используется хищниками из засады (которые, как правило, меньше по размеру или имеют более медленный метаболизм), которым нужно ждать свою добычу и быть невероятно точным, когда они наносят удар, чтобы совершить успешное убийство.
3. Горизонтальные зрачки, как правило, принадлежат хищным животным
Источник: Hans De Bisschop/Flickr Горизонтальные зрачки, как правило, продолговатой формы (иногда называемые прямоугольными), как правило, характерны для таких хищных животных, как овцы, козы и лошади.
. Эти любопытные зрачки обеспечивают отличное широкое поле зрения.
Это, в том числе их физическое расположение сбоку головы, дает животным отличный способ сканирования своего окружения на наличие потенциальных угроз и хищников. Эти виды зрачков также отлично подходят для того, чтобы держать землю в фокусе, чтобы помочь животному-жертве во время полета.
«Прямоугольный зрачок дает лошадям и жвачным животным горизонтальное панорамное видение того, что происходит на земле — именно там потенциально могут быть хищники, — позволяя им иметь прозрачное зрение от передней до задней части визуального.» — Хуан Паскуаль.
Их расположение глаз и форма зрачка позволяют животным-жертвам видеть как спереди, так и сзади своего тела. Он также обеспечивает относительно хороший фронтальный обзор, позволяющий обнаруживать препятствия при бегстве от хищников.
4. Горизонтальные щелевидные зрачки, как правило, встречаются у хищных рептилий и амфибий
Источник: TJ Gehling/Flickr Горизонтально-щелевидные зрачки — еще одна форма зрачков, которой обладают некоторые хищные животные.
Они, как правило, встречаются у рептилий и амфибий, таких как лягушки, жабы, змеи и осьминоги.
Их можно широко открывать, чтобы днем или ночью в глаза попадало много света. Это помогает животному легче обнаруживать вертикальное движение хищников, чтобы при необходимости уклоняться.
5. Серповидные зрачки, как правило, встречаются у скатов, сомов и камбал
Источник: Bryce Bradford/Flickr эффекты искажения света водой.Некоторые предполагают, что зрачки в форме полумесяца помогают более эффективно блокировать свет, чем зрачки других форм, особенно круглые зрачки.
Они также предоставляют своим владельцам широкое поле зрения для обнаружения хищников или добычи. Исследования также показали, что они также могут помочь повысить контрастность.
«Мы обнаружили, что эта форма зрачка сохраняет небольшую глубину резкости, ограничивая при этом световой поток на сетчатку. Эта форма зрачка также уменьшает эффекты линзовидной сферической аберрации, обеспечивает большее поле зрения, обеспечивает более высокий теоретический предел разрешения, улучшает контрастировать на высоких пространственных частотах и предоставлять информацию о знаке и степени визуальной расфокусировки по отношению к отражающему объекту».
— Кристофер Дж. Мерфи .
6. W-образные зрачки встречаются у каракатиц
Источник: neil banas/FlickrW-образные зрачки — еще одна интересная форма зрачков животных. Они обнаружены у каракатиц и считаются модифицированной формой зрачка с горизонтальным расщеплением.
При слабом освещении эти зрачки имеют тенденцию открываться и приобретать более круглую форму, но возвращаются к своей характерной W-образной форме при сильном освещении. Форма позволяет свету проникать в глаз с разных направлений, а также считается, что она повышает контрастность изображения и зрение вдаль.
7. У гекконов вертикальные зрачки-бусинки
Источник: James Niland/FlickrВертикальные зрачки-бусинки можно найти у животных, таких как гекконы и некоторые рыбы. Эти зрачки могут уменьшаться до очень тонких вертикальных щелей, а при ярком свете появляются множественные точечные отверстия.
Каждая из «бусинок» работает вместе, помогая животному воспринимать расстояние, а также позволяя ему охотиться в самых разных условиях.
Эта форма зрачка обычно встречается у животных, которые ведут ночной образ жизни или активны как днем, так и ночью, а также не стоят слишком далеко от земли.
8. У насекомых на самом деле нет зрачков!
Источник: JamesDPhotography/FlickrПоскольку у насекомых, как правило, сложные глаза, вы не удивитесь, узнав, что у них на самом деле нет зрачков. Их сложные глаза состоят из тысяч единиц фоторецепторов, называемых омматидиями, которые расположены близко друг к другу. Каждая единица фоторецептора включает роговицу, хрусталик и фоторецепторные клетки, различающие яркость и цвет.
Однако у некоторых насекомых есть «псевдозрачки». Эти псевдозрачки представляют собой «темное пятно, которое движется поперек сложного глаза беспозвоночного по мере его вращения, вызванное поглощением и отражением падающего света 98 /10/2022
наукаИсследователи обнаружили, что люди используют Интернет для секса
Grant Currin|0003
Саде Агард| 04.