Изображение Формата на зеницата зависи от начина на живот Изображение Фиг
Фиг. 1.A- форми на зеницата: вертикална (котка), кръгла (рис), кръгла (човек) и хоризонтална (овца).B- разпределението на 214 вида животни според формата на зеницата и начина на живот (тревопасни - тревопасни, активни - активни хищници, търсещи плячка, и засада - хищници, чакащи в засада). Фигура от въпросната статия вScience Advances
Наземните хищници от засада са склонни да имат вертикална цепка на зеницата, докато плячката на тревопасните животни обикновено има хоризонтална цепка на зеницата. Учените обясняват тази закономерност с различните цели на животните от двете групи. Вертикалната зеница позволява на хищниците да виждат вертикално ориентирани обекти като плячката си по-отчетливо, докато тревопасните, напротив, трябва да гледат широки хоризонти, за да забележат хищник навреме, така че техните зеници често са адаптирани да виждат по-отчетливо хоризонталните линии.
Зеницата регулира количеството светлина, падащо върху ретината. В допълнение към кръглите зеници, чийто лумен се определя от кръговия мускул - сфинктера на зеницата, в природата често се срещат прорезни зеници, оборудвани с допълнителен чифт мускули. Диапазонът на лумена на процепната зеница е по-широк от този на кръглата: площта на вертикалната зеница на котка може да варира 135 пъти, а тази на кръглата човешка зеница само с 15. Следователно прорезните зеници са полезни за животни, които са активни както през деня, така и през нощта, в широк диапазон на осветеност. Наистина, през деня, когато е светло, зеницата не трябва да пропуска прекалено много светлина, а през нощта, напротив, трябва да е възможно най-широка, така че повече от и без това малкия брой фотони да попадне върху ретината.
Но зеничният процеп може да бъде ориентиран по различен начин - вертикално или хоризонтално.Учени от университета в Калифорния и Дърам наскоро предположиха, че ориентацията на зеницата не е случайна и зависи от начина на живот на животното и обектите в зрителното поле, които са особено важни за него. Те сравняват данните за формата на зениците на 214 вида сухоземни животни с техния начин на живот (фиг. 1). Оказа се, че при тревопасните животни зениците са ориентирани предимно хоризонтално, при активните хищници най-често се среща кръглата форма на зеницата, а при хищниците, чакащи плячка в засада, зениците най-често са ориентирани вертикално. Формата на зеницата също зависи от периода на дневна активност: при нощните животни зениците са по-често нарязани, отколкото кръгли. Откритите закономерности съответстват на много строги нива на значимост, така че остава да се разбере какво причинява разликата във формите на зениците при животни от различни групи.
Фиг. 2.Вертикалната зеница позволява на животното да вижда достатъчно ясно вертикални контури, които са малко по-близо или по-далеч от фокусното разстояние. Но хоризонталните линии, дори леко отдалечени от фокусното разстояние, изглеждат много измити. Ако зеницата е хоризонтална, картината ще бъде противоположна. Фигура от въпросната статия вScience Advances
Когато окото или камерата се фокусират върху една точка, останалата част от картината става замъглена. Диаметърът на замъглен кръг около определена точка в зрителното поле зависи от разликата в разстоянията до нея и до точката, върху която е фокусирано окото, както и от диаметъра на зеницата. Ако зеницата не е кръгла, дълбочината на ясно видимото пространство ще бъде различна за различните посоки. Например, животно с вертикална зеница ще види достатъчно ясно не само вертикалната линия, върху която е фокусирано, но и вертикални линии малко по-далеч или по-далеч.по-близо от фокусното разстояние. Но такава зеница е по-малко адаптирана към хоризонталните контури и хоризонталните линии, върху които животното не е фокусирало директно, ще бъдат силно замъглени (фиг. 2). При животните с хоризонтално разположени зеници, подобни на цепки, картината е обратната: те виждат хоризонталните контури рязко и не са толкова добре приспособени към възприемането на вертикални обекти.
Ползата от определена форма на зеницата също зависи от височината, на която са разположени очите на животното. Това е лесно за разбиране, когато гледате снимки, направени от различни разстояния от обекта: колкото по-близо е камерата до повърхността, толкова по-висок е градиентът на размазване на това, което е извън фокус (фиг. 3). Следователно, ако сравним например котка и човек, тогава за котката е много по-важно да коригира размазването на изображението, защото е „по-близо до земята“ от човек. От тези съображения изследователите предположиха, че зениците, подобни на процепи, са по-чести при по-малките животни и това предположение беше потвърдено, когато изследователите анализираха данни за размера на животните от тяхната извадка. Интересното е, че при птиците зениците почти винаги са кръгли, с единственото изключение - при водните ножове, вертикалните зеници, подобни на прорези. Подобно изключение отговаря на теоретичните изчисления на изследователите, тъй като по отношение на начина на живот водният нож прилича на малък сухоземен хищник. Тази птица лети много ниско близо до повърхността на водата, ловейки риба, така че всички съображения за замъгленото изображение, което се гледа от близко разстояние, са валидни и за водния нож.
Фиг. 3.Имитация на гледане на самолета за животни с различна височина (0,6, 0,2 и 0,1 м). Колкото по-близо са очите на животното към земята, толкова повечеОбектите, които не са на фокус, изглеждат замъглени. Фигура от въпросната статия вScience Advances
Защо очите на хищниците от засада са по-добре приспособени да виждат вертикални линии, докато очите на тяхната тревопасна плячка са, напротив, настроени към хоризонтални контури? Можем само да предположим, че за хищниците е по-важно да видят плячката (която е по-скоро вертикално ориентиран обект), а плячката, напротив, трябва да изследва широки хоризонти, които трябва да бъдат ясно видими за нея, за да забележи навреме заплахата. Освен това плячката трябва да определи посоката, накъде да бяга, а хищникът трябва само да гони плячката, а околните пространства не се интересуват много от нея.
Различни форми на ученика са възниквали няколко пъти независимо една от друга в хода на еволюцията. Оказва се, че определена форма на зеницата при животни с различен начин на живот е пример за конвергентна еволюция, когато полезна за живота черта се развива паралелно в организми, които не принадлежат към близки групи.
Източник:Мартин С. Банкс, Уилям У. Спраг, Юрген Шмол, Джаред А. К. Парнел и Гордън Д. Лав. Защо животните имат зеници с различна форма? //Научен напредък. 2015. V. 1. P. e1500391. DOI: 10.1126/sciadv.1500391.