У хищников глаза расположены. Форма зрачка зависит от образа жизни
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.
10
Животные бывают не только домашние или вкусные - они бывают удивительные, захватывающие и даже шокирующие. Приготовься узнать о мире животных то, что не рассказывает ни один учебник биологии! (Или рассказывал, но ты прогулял эти уроки.)
Объем глазниц у сов почти целиком занят глазным яблоком, отчего они не могут вращать глазами и видят только то, что перед ними. А вот голову они поворачивают аж на 360 градусов!
Единственное животное на планете, у которого на языке два ряда зубов, - водяные черви миксины. Эти сердцееды с вульгарной красотой вырастают до 70 сантиметров и выедают внут-ренности у рыб (да, и сердце в том числе).
У хищников (например, у твоего мирно дремлющего на клавиатуре кота) глаза расположены спереди, чтобы вовремя увидеть добычу. А у травоядных глаза по бокам, чтобы вовремя увидеть приближающегося хищника и успеть ужаснуться.
У осьминога прямоугольный зрачок, что дает обзор на все 340 градусов. У человека, кстати, всего 190 градусов.
У панд нет специального места для сна - ни кровати, ни гнезда. Поэтому они засыпают там, где оказались в момент усталости. И если сон сморил их в тот момент, когда они залезли на дерево, ну что ж, так тому и быть.
Дельфин не просто спит с одним открытым глазом - он спит с одним работающим "дежурным" полушарием мозга! Пока дельфин видит сны про то, как во время выступления в дельфинарии обнаружил, что на нем нет штанов, "дежурное" полушарие следит, чтобы дельфин вовремя сделал вдох и не захлебнулся.
Альбатрос может спать прямо во время полета. Действует птица по тому же принципу, что и дельфин: в полете у альбатроса отдыхает одна половина мозга, а вторая следит, чтобы он удерживался в воздухе и не залетел в турбину самолета.
Каланы (морские выдры) держат друг друга за лапки, когда спят, чтобы их не отнесло неизвестно куда течением.
Швейцарский закон запрещает держать дома одну морскую свинку. Только пару, потому что свинка - животное социальное. А в случае смерти одной особи швейцарец должен срочно купить ей друга. Так швейцарцы и попадают в вечное рабство к морским свинкам.
В Финляндии под колесами автомобилей ежегодно погибало до 4000 оленей. Это в прошлом. Находчивые лесники придумали опрыскивать рога оленей светоотражающей жидкостью.
В штате Нью-Мексико мышь сожгла дом. Не то чтобы она сделала это по своей воле. Просто владелец дома бросил ее в печь, и мыши ничего не оставалось, как выскочить из огня и разнести пламя по всей хибаре. И поделом! Нечего обижать беззащитных.
В начале XX века германские власти запретили датчанам Северной Фрисландии вывешивать датский флаг. "Ах так!" - воскликнули датчане (на немецком) и вывели породу свиней, подозрительно похожих на флаг. А чтобы подозрение превратилось в уверенность, назвали породу "датская протестная свинья".
Когда несчастный случай отнял ноги у Джеймса Уайда, сигнальщика железнодорожных путей из южноафриканского города Эйтенхахе, он решил, что работу у него никто не отнимет. Джеймс, которому пришлось сесть в инвалидное кресло, завел медвежьего павиана Джека и обучил его по команде менять стрелки. Джек проработал под началом Джеймса девять лет, не совершив ни одной ошибки.
Из всего великолепия млекопитающих, представленных на Земле, лишь люди и дельфины занимаются сексом не только ради размножения, но и ради удовольствия. Рассказывает ли самка дельфина самцу о том, как у нее прошел день, ученые все еще не выяснили.
Вообще у птиц нет пениса (да-да, даже у самцов!). Они размножаются так: самец плотно прижимает свою клоаку к клоаке самки и впрыскивает в нее порцию спермы. Исключение - аргентинская савка.
Самцы каланов очень красиво ухаживают, но прямо перед спариванием до крови прокусывают самке нос. Поэтому самку каланов, имевшую неосторожность недавно связаться с самцом, легко узнать по кровоточащему носу.
Детеныш жирафа уже в первые секунды после рождения понимает, что жизнь штука непростая. Родившись, жирафчонок тут же падает с двухметровой высоты, потому что жирафихи самоотверженно рожают стоя.
Во время брачного периода, который длится несколько дней, львы спариваются до 40 раз в сутки. 
Касатка, хоть и родственник дельфина, может хладнокровно расправиться с акулой, придушив ее!
Станиславский никогда не крикнул бы "Не верю!" опоссуму, что притворился мертвым. Когда опоссум пугается, он ложится на бок, закрывает глаза, из носа у него течет кровь, и вообще он виртуозно играет мертвяка. А когда опасность, сфотографировав его с бутылкой, уходит, опоссум волшебным образом оживает. В английском даже есть выражение playing possum - "прикинуться никаким".
Ленивец предпочитает без дела на землю не спускаться: там много неприятных зверей, которые так и норовят его съесть. Но раз в две недели он все-таки вальяжно сползает по стволу, чтобы, чего уж там, покакать. Почему не сделать это на дереве? Биологи не понимают.
Койоты и американские барсуки - большие любители вместе поохотиться. Их цель - нажористые луговые собачки, которые, издали завидев смертоносную парочку, забиваются в норы. Барсук забивается следом и выгоняет собачку прямо на койота. Собачке конец.
Почему глаза у нас расположены не по бокам головы, а смотрят вперед? Отчасти это связано с необходимостью воспринимать трехмерные изображения, но корреспондент BBC Future обнаружил и другие причины.
Вы когда-нибудь обращали внимание, что большинство животных в зоопарке можно отнести к одной из двух групп? У одних глаза находятся по бокам головы (это куры, коровы, лошади, зебры), а у других они посажены ближе и расположены спереди (в эту группу входят обезьяны, тигры, совы и волки). Сами посетители зоопарка — люди — очевидно, относятся ко второй группе. С чем же связано это различие?
Расположение глаз — это всегда некий компромисс. Когда глаза находятся спереди, каждый из них посылает в мозг изображение со своего угла зрения, и за счет наложения этих изображений друг на друга человек воспринимает глубину. Животные, глаза у которых расположены по бокам, не способны видеть третье измерение, зато обзор у них гораздо шире.
Вероятно, расположение глаз формировалось у разных животных по-разному. К примеру, у некоторых черепах глаза находятся по бокам, но мозг обрабатывает зрительную информацию так, как если бы глаза у них смотрели вперед, — возможно, это связано с тем, что когда черепахи втягивают голову под панцирь, их глаза воспринимают свет только спереди, как будто они расположены в передней части головы. Но почему у нашей ветви эволюционного древа — у приматов — глаза оказались спереди? Тому есть множество объяснений.
В 1922 году британский офтальмолог Эдвард Тричер Коллинз писал о том, что ранним приматам требовалось такое зрение, которое «позволяло бы им раскачиваться и точно перепрыгивать с ветки на ветку… хватать пищу руками и подносить ее ко рту». Поэтому, решил ученый, в процессе эволюции у них развилась способность оценивать расстояние.
В последующие десятилетия гипотеза Коллинза неоднократно пересматривалась и уточнялась, но суть ее в течение долгого времени оставалась неизменной: в процессе эволюции глаза у наших предков переместились вперед, чтобы точно оценивать дистанцию при перепрыгивании с дерева на дерево. Цена ошибки при определении расстояния между деревьями действительно была немалой. «Расплатой за просчет было падение с высоты в несколько метров на землю, кишащую плотоядными зверями», — написал в 1991 году специалист по визуальной психотерапии Кристофер Тайлер.
Слабое место гипотезы Коллинза состоит в том, что у многих животных, которые селятся на деревьях, — например, у белок, — глаза расположены по бокам. Поэтому в 2005 году американский биолог и антрополог Мэтт Картмилл предложил другую гипотезу, исходя из особенностей зрения хищников, способных очень хорошо оценивать расстояние. По мнению Картмилла, это позволяет им выслеживать и ловить добычу, будь то леопард, крадущийся за газелью, ястреб, цепляющий когтями зайца, или один из приматов, хватающий с ветки какое-нибудь насекомое. Ученый счел это объяснение весьма изящным, поскольку оно позволяло понять и другие эволюционные изменения, характерные для приматов. К примеру, ранние приматы в охоте полагались на зрение, а не на обоняние. Картмилл решил, что ухудшение обоняния было побочным эффектом сближения глаз: просто для носа и для нервов, связывающих его с мозгом, осталось не так много места — все пространство было занято глазами.
Американский нейробиолог Джон Оллман подхватил гипотезу Картмилла и доработал ее на основе сведений о ночных хищниках — ведь не у всех хищных животных глаза расположены спереди. У кошек, приматов и сов они действительно находятся в передней части головы, а у мангустов, тупай и мухоловок — по бокам. Вклад Оллмана в развитие этой гипотезы состоит в предположении о том, что такое зрение необходимо тем, кто охотится ночью, — например, кошкам и совам, — потому что впереди глаза воспринимают свет лучше, чем по бокам. Ранние приматы как раз охотились по ночам и, возможно, именно благодаря этому пристрастию к ночной охоте у всех их потомков, в том числе у людей, глаза расположены спереди.
У американского нейробиолога-теоретика Марка Чангизи возникло еще одно объяснение. В 2008 году он опубликовал в «Журнале теоретической биологии» (США) статью о «рентгеновском зрении», предположив, что расположенные впереди глаза позволяли нашим предкам, жившим в лесу, видеть сквозь плотную листву и тесное переплетение веток. Громкое название «рентгеновское зрение» происходит от любопытного явления, описанного Чангизи: «Если держать палец перед глазами в вертикальном положении, фиксируя взгляд на каком-нибудь предмете, расположенном позади пальца, в мозг поступят два изображения пальца, и оба они будут прозрачными». Таким образом, получается, что человек может «видеть сквозь» палец, как с помощью рентгеновских лучей.
Нагромождение деревьев в лесу мешает видеть только крупным животным, таким как приматы. Более мелкие, например, белки, не испытывают таких затруднений, поскольку их небольшая голова может легко протиснуться между ветвями и листьями. Крупным животным, которые живут не в лесу, тоже вполне достаточно глаз, которые расположены по сторонам.
Таким образом, причина того, что глаза у нас находятся спереди, еще не установлена. У каждой гипотезы есть свои сильные и слабые стороны. Но независимо от того, зачем нам потребовалось такое зрение — чтобы прыгать с ветки на ветку, ловить вкусных жучков или видеть сквозь листву — очевидно, что такое расположение глаз связано с жизнью среди деревьев.
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.
Почему глаза у нас расположены не по бокам головы, а смотрят вперед? Отчасти это связано с необходимостью воспринимать трехмерные изображения, но корреспондент BBC Future обнаружил и другие причины.
Вы когда-нибудь обращали внимание, что большинство животных в зоопарке можно отнести к одной из двух групп? У одних глаза находятся по бокам головы (это куры, коровы, лошади, зебры), а у других они посажены ближе и расположены спереди (в эту группу входят обезьяны, тигры, совы и волки). Сами посетители зоопарка - люди - очевидно, относятся ко второй группе. С чем же связано это различие?
Расположение глаз - это всегда некий компромисс. Когда глаза находятся спереди, каждый из них посылает в мозг изображение со своего угла зрения, и за счет наложения этих изображений друг на друга человек воспринимает глубину. Животные, глаза у которых расположены по бокам, не способны видеть третье измерение, зато обзор у них гораздо шире.
Вероятно, расположение глаз формировалось у разных животных по-разному. К примеру, у некоторых черепах глаза находятся по бокам, но мозг обрабатывает зрительную информацию так, как если бы глаза у них смотрели вперед, - возможно, это связано с тем, что когда черепахи втягивают голову под панцирь, их глаза воспринимают свет только спереди, как будто они расположены в передней части головы. Но почему у нашей ветви эволюционного древа - у приматов - глаза оказались спереди? Тому есть множество объяснений.
В 1922 году британский офтальмолог Эдвард Тричер Коллинз писал о том, что ранним приматам требовалось такое зрение, которое “позволяло бы им раскачиваться и точно перепрыгивать с ветки на ветку… хватать пищу руками и подносить ее ко рту”. Поэтому, решил ученый, в процессе эволюции у них развилась способность оценивать расстояние.
В последующие десятилетия гипотеза Коллинза неоднократно пересматривалась и уточнялась, но суть ее в течение долгого времени оставалась неизменной: в процессе эволюции глаза у наших предков переместились вперед, чтобы точно оценивать дистанцию при перепрыгивании с дерева на дерево. Цена ошибки при определении расстояния между деревьями действительно была немалой. “Расплатой за просчет было падение с высоты в несколько метров на землю, кишащую плотоядными зверями”, - написал в 1991 году специалист по визуальной психотерапии Кристофер Тайлер.
Слабое место гипотезы Коллинза состоит в том, что у многих животных, которые селятся на деревьях, - например, у белок, - глаза расположены по бокам. Поэтому в 2005 году американский биолог и антрополог Мэтт Картмилл предложил другую гипотезу, исходя из особенностей зрения хищников, способных очень хорошо оценивать расстояние. По мнению Картмилла, это позволяет им выслеживать и ловить добычу, будь то леопард, крадущийся за газелью, ястреб, цепляющий когтями зайца, или один из приматов, хватающий с ветки какое-нибудь насекомое. Ученый счел это объяснение весьма изящным, поскольку оно позволяло понять и другие эволюционные изменения, характерные для приматов. К примеру, ранние приматы в охоте полагались на зрение, а не на обоняние. Картмилл решил, что ухудшение обоняния было побочным эффектом сближения глаз: просто для носа и для нервов, связывающих его с мозгом, осталось не так много места - все пространство было занято глазами.
Американский нейробиолог Джон Оллман подхватил гипотезу Картмилла и доработал ее на основе сведений о ночных хищниках - ведь не у всех хищных животных глаза расположены спереди. У кошек, приматов и сов они действительно находятся в передней части головы, а у мангустов, тупай и мухоловок - по бокам. Вклад Оллмана в развитие этой гипотезы состоит в предположении о том, что такое зрение необходимо тем, кто охотится ночью, - например, кошкам и совам, - потому что впереди глаза воспринимают свет лучше, чем по бокам. Ранние приматы как раз охотились по ночам и, возможно, именно благодаря этому пристрастию к ночной охоте у всех их потомков, в том числе у людей, глаза расположены спереди.
У американского нейробиолога-теоретика Марка Чангизи возникло еще одно объяснение. В 2008 году он опубликовал в “Журнале теоретической биологии” (США) статью о “рентгеновском зрении”, предположив, что расположенные впереди глаза позволяли нашим предкам, жившим в лесу, видеть сквозь плотную листву и тесное переплетение веток. Громкое название “рентгеновское зрение” происходит от любопытного явления, описанного Чангизи: “Если держать палец перед глазами в вертикальном положении, фиксируя взгляд на каком-нибудь предмете, расположенном позади пальца, в мозг поступят два изображения пальца, и оба они будут прозрачными”. Таким образом, получается, что человек может “видеть сквозь” палец, как с помощью рентгеновских лучей.
Нагромождение деревьев в лесу мешает видеть только крупным животным, таким как приматы. Более мелкие, например, белки, не испытывают таких затруднений, поскольку их небольшая голова может легко протиснуться между ветвями и листьями. Крупным животным, которые живут не в лесу, тоже вполне достаточно глаз, которые расположены по сторонам.
Таким образом, причина того, что глаза у нас находятся спереди, еще не установлена. У каждой гипотезы есть свои сильные и слабые стороны. Но независимо от того, зачем нам потребовалось такое зрение - чтобы прыгать с ветки на ветку, ловить вкусных жучков или видеть сквозь листву - очевидно, что такое расположение глаз связано с жизнью среди деревьев.