Эволюция. Почему глаза у нас спереди? Александр Никонов «Апгрейд обезьяны. Большая история маленькой сингулярности
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.)
Горизонтальные зрачки помогают травоядным копытным вовремя заметить хищника. (Фото Paul Turner / Flickr.com.)
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.
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.
Зрение само по себе одно из важнейших чувств любого живого организма, у которого оно присутствует и функционирует. Для большинства животных — это очень важное чувство, помогающее им увидеть опасность, схватить добычу либо найти убежище. Наверное Вы знаете о том, что расположение глаз часто позволяет определить травоядное это животное или хищное. У травоядных глаза обычно расположены по бокам, а у хищников — на передней части морды. Но, недавно учёные заметили совсем другую закономерность, связанную с этим органом чувств.
Команда исследователей из Калифорнийского университета (США) и Даремского университета (Великобритания), проведя сравнение 214 видов наземных животных, сделали вывод, что образ жизни того или иного животного напрямую связано с формой его зрачков. Вот такую связь объясняет данное новое исследование.
Вертикальные или горизонтальные?
У животных, которые ведут дневной или ночной образ жизни и охотятся из засады, имеются вертикально расположенные зрачки. А у растительноядных копытных животных зрачки расположены горизонтально, но не у всех.
Зачем травоядным горизонтальный зрачок?
Учёные выяснили какие преимущества это даёт животным, на примере глаз овцы, использовав компьютерное моделирование. Они выяснили, что горизонтальный зрачок улавливает больше света боковыми частями глаза, а меньше верхней и нижней частями. Вот откуда у овец быстрая реакция на появление хищника где-то с одного из боков. Также исследователи зарегистрировали ещё один любопытный факт. Когда овца наклоняла голову к земле, её горизонтальные зрачки повернулись на 50 градусов и теперь овца лучше и дальше видит, что происходит вокруг. Это преимущество есть и у других пасущихся животных, типа антилоп и лошадей.
Вертикальные зрачки у хищников
После моделирования типичного вертикального зрачка хищника, учёные сделали вывод, что такое устройство глаза помогает животному в засаде лучше оценить расстояние до жертвы, фокусируясь конкретно на цели, не замечая посторонних предметов вокруг. Что характерно, крупные хищные животные, такие как тигры и львы, обладают круглым зрачком, прямо как у человека. Учёные обосновывают это тем, что у подобных хищников высокий рост, позволяющий им получать достаточно зрительной информации и без вертикального зрачка.
Исключения из правил!
Во всех этих тезисах слишком много исключений, но это пока. Эти исключения, к сожалению, не укладываются в данную замечательную гипотезу. Вот, к примеру, шиншилла травоядный грызун обладает вертикальными зрачками.
Широко известны плотоядные растения, например цветы, заманивающие внутрь себя насекомых. Но существуют также плотоядные грибы. Большинство их видов охотятся на червей-нематод, заманивая их в ловушку и стягивая своей грибницей.
Нет комментариевКакие существа виновны в цвете Кровавого водопада в Антарктиде?
В Антарктиде из ледника Тейлора временами выходит Кровавый водопад. Вода в нём содержит двухвалентное железо, которое, соединяясь с атмосферным воздухом, окисляется и образует ржавчину. Это и придаёт водопаду кроваво-рыжий цвет.
Нет комментариевГде можно увидеть и попробовать природный арбузный снег?
В некоторых высокогорных районах, например, калифорнийском хребте Сьерра-Невада, летом можно увидеть арбузный снег. Он розового цвета и обладает запахом и вкусом арбуза. Этот феномен обусловлен присутствием в снеге водорослей Chlamydomonas nivalis, содержащих красный пигмент астаксантин.
Нет комментариевКакой паук выработал способность перемещаться на манер колеса?
В южноафриканской пустыне Намиб обитает Carparachne aureoflava - катящийся паук. Его главным врагом является дорожная оса, которая своим жалом парализует паука, а затем откладывает в его тело яйца.
Нет комментариевГде на рыбалку ходят с лопатами?
Африканские двоякодышащие рыбы протоптеры могут несколько месяцев жить вне воды в норах под затвердевшим слоем грязи. Местные жители ходят на рыбалку на протоптеров с лопатами и мотыгами. Выкопанную рыбу они могут снова закапывать около своих домов, и в таком виде протоптеры ещё долго не портятся.
Взглянув на морду млекопитающего, можно сделать вывод о его рационе и о том, представляет ли опасность для вас лично. Все дело в расположении глаз. У хищника они находятся впереди, что позволяет выслеживать жертву и правильно оценивать расстояние до нее, чтобы в решающий момент совершить прыжок и поймать зазевавшуюся добычу.
В свою очередь, также в ходе эволюции модифицировали свой орган зрения. Их глаза расположены по бокам, что обеспечивает обзор территории. Находясь на открытом участке – лугу или саванне и пощипывая траву, травоядные млекопитающие своими удивительными глазами обеспечивают себе наибольшую безопасность.
Исключением из этого правила являются приматы, глаза которых находятся спереди. При этом животные не являются хищниками.
А вот цветное зрение не зависит от того, хищником или травоядным является исследуемый объект. Чаще всего оно возникает , живущих или некогда живших на . Такая особенность возникла для того, чтобы животным было удобнее находить среди плоды и отличать спелые фрукты от неспелых.
Строение зубов
У подавляющего большинства хищников и травоядных различаются зубы. Зубы плотоядных животных подразделяются на короткие резцы, ярко выраженные острые клыки, позволяющие рвать добычу, а также заостренные коренные зубы.
Травоядные не нуждаются в подобных приспособлениях. Резцы у них более крупные, клыки, небольшие и притупленные, коренные – крупные с плоской поверхностью, что позволяет ими пережевывать большие объемы . Хотя в некоторых случаях травоядные могут похвастаться большими клыками, которые они используют для самообороны.
Капибара – крупный грызун, питающийся исключительно растительной пищей, однако его клыкам может позавидовать даже лев.
Строение конечностей
Не нужно проводить сравнительный анализ многих признаков, чтобы понять, перед вами зверь или травоядный. Порой бывает достаточно взглянуть на его ноги. У многих растительноядных млекопитающих ноги приспособлены для длительной ходьбы и стояния при поиске травы или листьев и их последующего поедания. Конечности таких животных, как и ноги человека, прямые.
У хищников же ноги в спокойном состоянии обладают изломами в районе коленных и голеностопных суставов, что позволяет им бесшумно передвигаться и эффективнее совершать броски на жертву.