Vlci a lišky jsou úzce souvisí a mají mnoho stejných vlastností. Ale podívejte se na jejich oči – kde vlci mají zaoblené žáky jako lidé, lišky místo toho mají tenkou svislou čáru. Ale nejsou to jen špičáky –v celé zvířecí říši přicházejí žáci ve všech tvarech a velikostech. Tak proč rozdíly?
je to otázka, která již dlouho zajímá vědce pracující na vidění a optice., V nové studii publikované v časopise Science Advances vysvětlují kolegové z Durhamu, Berkeley a já, proč se tyto tvary žáků vyvinuly.
Kozy, ovce, koně, domácí kočky a mnoho dalších zvířat mají žáci, které se liší od plně kruhový slabé světlo na úzké štěrbiny nebo obdélníky v jasném světle. Zavedená teorie je, že prodloužené žáky umožňují větší kontrolu množství světla vstupujícího do oka., Například domácí kočka může změnit svou oblast žáka o faktor 135 z plně rozšířeného na plně zúžený, zatímco lidé s kulatým žákem mohou změnit oblast pouze o faktor 15. To je zvláště užitečné pro zvířata, která jsou aktivní jak ve dne, tak v noci, což umožňuje mnohem lepší vidění za zhoršených světelných podmínek.
Nicméně, pokud jediným důvodem pro prodloužené žáků byl k řízení množství světla vstupujícího do oka, orientace by nemělo být důležité: horizontální, vertikální, nebo diagonální by všechny nabízejí stejné výhody. Místo toho jsou žáci téměř vždy horizontální nebo vertikální, což naznačuje, že musí existovat další výhody, které tuto orientaci vysvětlují.
žáci fit pro každý výklenek
naše práce se zaměřila na vizuální výhody vertikálních a horizontálních žáků u savců a hadů., Jedním z nejzajímavějších faktorů, které jsme zjistili, je to, že orientace žáka může být spojena s ekologickým výklenkem zvířete. To bylo popsáno dříve, ale šli jsme o krok dále kvantifikovat vztah.
zjistili Jsme, že zvířata s vertikálně protáhlé žáků jsou velmi pravděpodobné, že bude ambush dravci, které se skrývají až udeří jejich kořist z poměrně blízké vzdálenosti. Mají také tendenci mít oči na přední straně hlavy. Lišky a domácí kočky jsou jasnými příklady toho., Rozdíl mezi lišky a vlci se na skutečnost, vlci nejsou ambush dravci – místo toho loví ve smečkách, honí svou kořist.
naproti tomu horizontálně protáhlé zorničky se téměř vždy vyskytují u pasoucích se zvířat, která mají oči po stranách hlavy. Jsou také velmi pravděpodobné, že budou kořistí zvířat, jako jsou ovce a kozy.
vyrobili jsme počítačový model očí, který simuluje, jak se obrázky objevují s různými tvary žáků, abychom vysvětlili, jak by orientace mohla prospět různým zvířatům., Toto modelování se ukázalo, že svisle protáhlé žáků v záloze dravci zvyšuje jejich schopnost posoudit vzdálenost přesně, aniž by museli přesunout své hlavě, které by mohly dát pryč jejich přítomnost potenciální kořisti.
Pasoucí se zvířata mají různé problémy. Potřebují zkontrolovat všude kolem pro kořist a potřebují rychle uprchnout v případě útoku. Mít oči směrem ke straně hlavy jim pomáhá vidět téměř všude kolem nich., Horizontální žák zvyšuje množství světla, které mohou přijímat před a za nimi, a zároveň snižuje množství světla shora a dolů. To jim umožňuje panoramatické vidění podél země, které pomůže odhalit potenciální predátory co nejdříve. Horizontální žák také zvyšuje kvalitu obrazu vodorovných rovin a tento vylepšený pohled na úrovni terénu je také výhodou při běhu rychlostí k útěku.
Tak, svisle protáhlé žákům pomoci ambush dravci zachytit jejich kořist, a vodorovně podlouhlý žákům pomoci kořisti zvířat se zabránilo jejich predátory.,
uvědomili jsme si, že naše hypotéza předpovídá, že kratší zvířata by měla mít větší užitek z vertikálních žáků než vyšší. Tak jsme překontroloval údaje o zvířata s čelní oči a vertikální žáků a zjistili, že 82% jsou to, co je považována za „krátkou“ (což jsme definovali jako s kohoutkovou výškou menší než 42 cm) ve srovnání s pouhými 17% zvířat s kruhovým žáků.
také jsme si uvědomili, že existuje potenciální problém s teorií pro horizontální prodloužení. Pokud jsou horizontální žáci takovou výhodou pro pasoucí se zvířata, co se stane, když ohnou hlavu dolů, aby se pasou?, Není žák již vodorovně zarovnán se zemí?
zkontrolovali jsme to pozorováním zvířat v zoo i na farmách. Zjistili jsme, že oči koz, jelenů, koní a ovcí se otáčejí, když ohýbají hlavu dolů, aby jedli, a udržují žáka v souladu se zemí. Tento pozoruhodný pohyb očí, který je v opačných směrech v obou očích, je známý jako cyklovergence. Každé oko u těchto zvířat se otáčí o 50 stupňů, možná více (stejný pohyb můžeme provést pouze o několik stupňů).
V přírodě stále existují nevysvětlitelné žáky., Například, mongooses mají oči směřující dopředu, ale horizontální žáci, gekoni mají při dilataci obrovské kruhové žáky, které se snižují na několik diskrétních dírek, když mají zúžené a sépie „žáky ve tvaru W“. Pochopení všech těchto variant je zajímavou výzvou pro budoucnost.