wilki i lisy są blisko spokrewnione i mają wiele tych samych cech. Ale spójrz na ich oczy-gdzie wilki mają zaokrąglone źrenice jak ludzie, lisy mają cienką pionową linię. Ale to nie tylko psy –w całym królestwie zwierząt uczniowie mają różne kształty i rozmiary. Więc skąd te różnice?
jest to pytanie, które od dawna interesuje naukowców pracujących nad wizją i optyką., W nowym badaniu opublikowanym w czasopiśmie Science Advances koledzy z Durham, Berkeley i wyjaśniam, dlaczego te kształty uczniów rozwinęły się.
kozy, owce, konie, koty domowe i wiele innych zwierząt mają źrenice, które różnią się od całkowicie okrągłych w słabym świetle do wąskich szczelin lub prostokątów w jasnym świetle. Ustalono, że wydłużone źrenice pozwalają na większą kontrolę ilości światła wpadającego do oka., Na przykład kot domowy może zmienić obszar źrenicy o współczynnik 135 z całkowicie rozszerzonego do całkowicie zwężonego, podczas gdy ludzie, z okrągłą źrenicą, mogą zmienić obszar tylko o współczynnik 15. Jest to szczególnie przydatne dla zwierząt, które są aktywne zarówno w dzień, jak iw nocy, co pozwala na znacznie lepsze widzenie w warunkach słabego oświetlenia.
Jeśli jednak jedynym powodem wydłużenia źrenic była kontrola ilości światła wpadającego do oka, orientacja nie byłaby ważna: Pozioma, Pionowa lub ukośna oferowałaby te same zalety. Zamiast tego, źrenice są prawie zawsze poziome lub pionowe, co sugeruje, że muszą być inne korzyści, które wyjaśniają tę orientację.
uczniowie pasują do każdej niszy
nasza praca skupiła się na wizualnych zaletach pionowych i poziomych źrenic u ssaków i węży., Jednym z najciekawszych czynników, które odkryliśmy, jest to, że orientacja źrenicy może być powiązana z niszą ekologiczną zwierzęcia. Zostało to opisane wcześniej, ale poszliśmy o krok dalej, aby oszacować związek.
okazało się, że zwierzęta o pionowo wydłużonych źrenicach są bardzo prawdopodobne, że będą zasadzkami drapieżników, które ukrywają się, dopóki nie uderzą w swoją zdobycz ze stosunkowo niewielkiej odległości. Mają również oczy z przodu głowy. Jasnymi tego przykładami są lisy i koty domowe., Różnica między lisami a wilkami polega na tym, że wilki nie są drapieżnikami z zasadzki – zamiast tego polują w stadach, goniąc swoją zdobycz.
natomiast poziomo wydłużone źrenice prawie zawsze występują u wypasanych zwierząt, które mają oczy po bokach głowy. Są również bardzo prawdopodobne, że są zwierzętami drapieżnymi, takimi jak owce i kozy.
stworzyliśmy komputerowy model oczu, który symuluje, jak pojawiają się obrazy o różnych kształtach źrenic, aby wyjaśnić, w jaki sposób orientacja może przynieść korzyści różnym zwierzętom., Modelowanie to pokazało, że pionowo wydłużone źrenice u drapieżników zasadzek zwiększają ich zdolność do dokładnego oceniania odległości bez konieczności poruszania głową, co może ujawnić ich obecność potencjalnej zdobyczy.
wypasanie zwierząt ma różne problemy. Muszą wszędzie szukać zdobyczy i muszą szybko uciekać w przypadku ataku. Mając oczy z boku głowy pomaga im widzieć prawie wszystko wokół nich., Posiadanie poziomej źrenicy zwiększa ilość światła, które mogą odbierać przed i za nimi, jednocześnie zmniejszając ilość światła z góry i z dołu. Umożliwia to im panoramiczne widzenie wzdłuż ziemi, aby pomóc wykryć potencjalne drapieżniki tak wcześnie, jak to możliwe. Pozioma źrenica poprawia również jakość obrazu płaszczyzn poziomych, a ten Ulepszony widok na poziomie gruntu jest również zaletą podczas biegu z prędkością do ucieczki.
tak więc pionowo wydłużone źrenice pomagają drapieżnikom chwytać zdobycz, a poziomo wydłużone źrenice pomagają drapieżnikom unikać drapieżników.,
zdaliśmy sobie sprawę, że nasza hipoteza przewidywała, że krótsze zwierzęta powinny mieć większe korzyści z pionowych źrenic niż wyższe. Więc ponownie sprawdziliśmy dane na temat zwierząt z przednimi oczami i pionowymi źrenicami i okazało się, że 82% to to, co jest uważane za „krótkie” (które zdefiniowaliśmy jako o wysokości barków poniżej 42 cm) w porównaniu z tylko 17% zwierząt z okrągłymi źrenicami.
zdaliśmy sobie również sprawę, że istnieje potencjalny problem z teorią wydłużenia poziomego. Jeśli poziome źrenice są taką zaletą dla wypasanych zwierząt, co się dzieje, gdy pochylają głowę w dół, aby wypasać?, Czy źrenica nie jest już wyrównana poziomo do podłoża?
sprawdziliśmy to obserwując zwierzęta zarówno w zoo, jak i na farmach. Okazało się, że oczy kóz, jeleni, koni i owiec obracają się, gdy pochylają głowę w dół, aby jeść, utrzymując źrenicę wyrównaną do ziemi. Ten niezwykły ruch oczu, który jest w przeciwnych kierunkach w obu oczach, jest znany jako cyklovergence. Każde oko u tych zwierząt obraca się o 50 stopni, ewentualnie więcej (możemy wykonać ten sam ruch tylko o kilka stopni).
w przyrodzie są jeszcze niewyjaśnione źrenice., Na przykład mangusty mają skierowane do przodu oczy, ale poziome źrenice, gekony mają ogromne okrągłe źrenice po rozszerzeniu, które zmniejszają się do kilku dyskretnych otworów, gdy zwężone, a mątwy mają źrenice w kształcie litery „W”. Zrozumienie wszystkich tych zmian jest interesującym wyzwaniem na przyszłość.