10:31 09.08.2015 
© Fotolia / coulanges Читать ria.ru в Зоологи выяснили, что форма зрачка животного безошибочно выдает его экологическую специализацию – вертикальными зрачками обладают хищники, в том числе и домашние кошки, ведущие охоту из засады, горизонтальными – травоядные животные, а круглыми – собиратели и охотники-“спринтеры”.
МОСКВА, 9 июл – РИА Новости. Зоологи выяснили, что форма зрачка животного безошибочно выдает его экологическую специализацию – вертикальными зрачками обладают хищники, в том числе и домашние кошки, ведущие охоту из засады, горизонтальными – травоядные животные, а круглыми – собиратели и охотники-“спринтеры”, говорится в статье, опубликованной в журнале Science Advances.
“Некоторым видам животных, которые активны днем и ночью, такие как домашние кошки, щелевидные вертикальные зрачки позволяют одновременно видеть окружающую среду ночью и не слепнуть на полуденном солнце. Эта гипотеза, однако, не объясняет того, почему эти щели вертикальные или горизонтальные. Почему они не диагональные? Мы впервые попытались объяснить это”, — заявил Мартин Бэнкс (Martin Banks) из университета Калифорнии в Беркли (США).
Бэнкс и его коллеги раскрыли связь между формой зрачков и экологической нишей, которую занимает то или иное животное, проследив за тем, как меняется поле зрения и прочие черты зрения у виртуальных версий десятков сухопутных млекопитающих. Как показал этот анализ, все этих животные приобрели характерную для них форму зрачка в ходе приспособления их зрения к жизни в той экологической нише и среде, которую они занимают.
К примеру, все парнокопытные и непарнокопытные травоядные обладают горизонтальными зрачками по той причине, что подобное устройство глаз помогает им поддерживать почти полный панорамный обзор местности перед и за ними. Это необходимо для того, чтобы не только замечать хищников за спиной, но и видеть возможные пути спасения от него.
Что интересно, все травоядные животные стараются поддерживать зрачок в параллельном положении к поверхности земли даже тогда, когда они склоняют голову для щипания травы или веток растений. В таких случаях, как показали наблюдения Бэнкса за антилопами и козлами в местном зоопарке, животное просто поворачивает глаза на тот угол, на который наклонена его голова. Такие животные могут вращать глаза в любую сторону на целых 50 градусов, что в 10 раз больше, чем это может делать человек.
Кошки и другие засадные хищники, по расчетам Бэнкса и его коллег, обзавелись вертикальными зрачками не ради “круглосуточного” зрения, а для того, чтобы максимально точно оценивать расстояние до жертвы и рассчитывать силу прыжка.
“Удивительным было то, что не все засадные хищники обладают такими зрачками. Их обладатели обычно обладают малым ростом – не выше 42 сантиметров от земли до плеча – и ведут охоту с поверхности земли. Это справедливо для диких предков кошек, но не львов, тигров и других крупных кошачьих. Их зрачки круглые, как у людей или собак”, — объясняет ученый.
Эта биологическая загадка объясняется тем, что точность определения расстояния до жертвы падает с повышением роста хищника из-за того, что падает разница в резкости между тем, на что смотрит кошка, и остальным миром. Данный феномен может, в частности, объяснять то, почему глаза у манулов, чей рост чуть выше нормальных кошек, обладают круглым, а не щелевидным зрачком.
Главная › Публицистика › Различные сведения о зрении людей, животных и насекомых
Читайте также:
Различные сведения о зрении
Органы зрения имеются у большинства животных. У некоторых глаза расположены близко, улучшая восприятия глубины. У других глаза находятся далеко друг от друга, образуя большее поле зрения и заранее получая сигнал о возможном нападении.
В животном мире представлено множество типов глаз. Глаз человека не похож анатомически на глаз мухи, предназначенный для молниеносной реакции на перемещения.
Только у человека есть белки глаз, показывающие настроение и эмоциональный фон.
Особенности работы глаз у животных и насекомых
Хамелеон управляет своими глазами независимо друг от друга. Они могут смотреть одновременно в разные стороны.
Козы, мангусты, овцы и осьминоги имеют глаза с прямоугольными зрачками.
Объем глаз страуса больше объема мозга этой птицы!
Глазные яблоки совы занимают все пространство черепной коробки, они вращаются с трудом. Сова компенсирует это поворотами шеи на половину окружности в любую сторону.
Некоторые скорпионы имеют до шести пар глаз. Многие из пауков — по четыре пары. Ящерица туатара имеет три глаза!
Пауки-скакуны имеют два основных глаза и шесть вспомогательных.
Морские звезды имеют глаза на конце каждого луча и рецепторы по всему телу. Эти морские животные могут различать только светлое и темное освещение.
Глаз китов весит около килограмма. Но кит видит всего на расстоянии в 1 метр.
Сложной системой являются глаза креветки-богомола. Она может видеть в поляризационном свете, в оптическом, ИК- и УФ- диапазонах.
Подобную точность человек получит, лишь используя оборудование весом в центнер.
Среди морских животных самое совершенное зрение у каракатиц, кальмаров и осьминогов.
Как животные и насекомые видят цвета
Кошки не различают красный цвет. Их цветовая гамма неяркая. У человека на каждую колбочку приходится только 4 палочки, а у кошки — 25. Поэтому кошки видят мир серым.
Собаки четко видят синие и фиолетовые тона, но не могут распознают теплые оттенки, например, желтый, оранжевый и красный.
Быки и коровы не выделяют красного цвета. Тореро раздражает животное не красным цветом своего плаща, а резкими движениями.
Пчела не различает красного цвета, она путает его с зеленым, серым или черным. Пчела точно видит желтый, синий, сине-зеленый, синий, фиолет и пурпур. Отлично выделяет ультрафиолетовые тона и соответствующее им излучение.
Как животные и насекомые видят вблизь, вдаль и по сторонам
Собаки отлично видят вдаль, но плохо вблизи. Острота зрения собаки слабее человеческой примерно на 60%. Зато собаки легко определяют “на глаз” дистанцию.
Орлиная острота зрения в два раза сильнее человеческой.
Сокол может разглядеть объект величиной в 10 см. с высоты 1500 м.
Гриф видит мелких грызунов с расстояния до 5 километров.
Стрекоза — одно из наиболее зорких насекомых. Она видит спичечную голову на расстоянии в метр. Глаз стрекозы составлен из 30 тыс. отдельных биологических камер. Каждая камера фиксирует одну точку, затем массив изображений в мозгу складывается в единый объект. Глаз стрекозы захватывает до 300 изображений в секунду.
Лягушки видят лишь движущиеся объекты, рассматривая их как возможную добычу.
Благодаря горизонтальным и прямоугольным зрачкам козлы и зубры видят на 240°. Поле зрения лошади составляет 350%.
Угол обзора у кошек — 190°, а у собак — только 40°.
У каждого человека рисунок радужки глаза индивидуален. Наравне с отпечатками пальцев рисунок радужки используютдля идентификации конкретной персоны.
Обычный человеческий глаз при всем богатстве его функций весит меньше пули к патрону 7,62х54. Пуля весит 9 граммов, глаз только 8.
Диаметр глазного яблока у большинства совершеннолетних людей — приблизительно 24 мм.
Наименее распространенный цвет глаз у людей — зеленый. Встречается в 2% случаев.
При рождении человек имеет неопределенный цвет глаз. Глаза приобретают постоянный цвет спустя два-три года.
Глаз человека различает до 5 миллионов различных оттенков цвета, имея громадное число светочувствительных клеток (свыше 130 млн).
Цвет глаз определяется меланином, пигментом радужной оболочки. Малая концентрация пигмента способствует приобретению светлых холодных тонов — голубому, серому, зеленому. При большой концентрации меланина радужка окрашивается в черные или карие тона. Отсутствие в радужной оболочке меланина лишь у альбиносов.
Основными цветами, воспринимаемыми человеком, являются красный, синий и зеленый. Различная их насыщенность позволяет получить все варианты цветовой гаммы, видимые глазом.
У каждого сотого человека цвета радужки левого и правого глаза различаются.
Дальтонизм выявляется у 8% мужчин и всего лишь 1% женщин.
В Европе самые светлые глаза у шведов, финнов, поляков и жителей Прибалтики. Самые темные глаза — у югославов, турок и португальцев.
О ночном зрении
Из птиц лучше всего в темноте видят совы. Совы точно видят мышей или белок даже без Луны. Днем совы видят плохо, поэтому скрываются в укромных местах.
Кошки видят в темноте лучше людей. В сумерках и ночью зрачки кошек расширяются до 14 мм.. У человека диаметр зрачка даже ночью не более 8 мм. На ярком свете кошки инстинктивно зажмуриваются, чтобы инстинктивно не повредить сетчатку.
Интересные факты
Человеческий глаз имеет на каждом веке по 150 ресниц.
Чихание всегда сопровождается зажмуриванием глаз, так как при этом развивается скорость 170 км/ч и давление на носовые пазухи.
Мужчина моргает через каждые 10 секунд, каждое моргание занимает от одной до трех секунд. За сутки протяженность моргания мужчин занимает около часа.
Женщины моргают чаще мужчин приблизительно в два раза.
Женщины плачут около 40 раз за год, мужчины — около 6.
Глаза приспосабливаются к темноте примерно за час. За это время чувствительность глаз к свету вырастает в тысячи раз. Внезапный переход из темноты к яркому свету вызывает дискомфорт.
Человеческий глаз — сложный биологический орган, получающий визуальную информацию извне и передающий ее дальше в головной мозг. Высокая скорость обработки полученной информации позволяет реагировать на внезапные изменения.
Внутренняя поверхность глаза выстлана тканями сетчатки. Ее функция напоминает фотопленку в фотоаппарате или цифровую матрицу мобильного телефона.
Роговица — элемент глаза, изменяющий форму и фокусирующийся на разноудаленных объектах. Роговица прозрачная, ее покрывает радужная оболочка, представляющая собой цветную пленку. В центре радужки находится зрачок, через который к сетчатке проходит поток света. Зрачок регулирует количество приходящего света.
В глазу человека, где зрительный нерв проходит через сетчатку, имеется небольшое слепое пятно. Эта особенность компенсируется информацией от другого глаза.
Трансплантация глаз невозможна. При отделении зрительного нерва от головного мозга первый сразу же погибает. Однако роговица глаза успешно пересаживается.
Слезы у новорожденного появляются на втором месяце жизни.
Обычные люди распознают тысячи цветовых оттенков, а художники — миллионы.
Круги под глазами указывают на обезвоженность, а мешки — на проблемы с почками.
Первые дни младенцы могут видеть вдаль всего на 25 см.
При быстром чтении глаза устают менее, чем при медленном.
Освещение глаз красным цветом увеличивает чувствительность к темноте на полчаса.
Вверх
У одних существ круглые, у других вытянуты вертикально, как мяч для регби, а у многих — узкие щелочки. Принято считать, что вертикальные щелевидные зрачки возникли как адаптация к ночному образу жизни, поскольку позволяют защитить чувствительную сетчатку от слепящего дневного света. Круглые зрачки сжимают кольцевые мышцы, а щелевидный снабжен двумя дополнительными мышцами, стягивающими отверстие в поперечном направлении, благодаря чему щелевидный зрачок можно сузить сильнее, чем круглый. Домашняя кошка и геккон, с вертикальными зрачками, могут изменить их площадь в 135 и 300 раз соответственно, а человек — только в 15.
Специалисты Сиднейского университета усомнились в общепринятой гипотезе [1]. По их мнению, хорошо сжимаемый зрачок полезен скорее не ночным животным, а полифазным, то есть активным и ночью и днем. Кроме того, для хорошего ночного видения важен не столько просвет зрачка, сколько некоторые морфологические особенности и строение сетчатки. У ночных животных она состоит в основном из чувствительных палочек, позволяющих видеть при низкой освещенности, а у дневных животных — из колбочек, обеспечивающих цветное при ярком свете. Ученые предположили, что эволюции вертикальной формы зрачка способствовали полифазная активность и из засады.
В пользу охоты у исследователей было два аргумента. Узкие вертикальные зрачки днем проецируют на сетчатку более резкое изображение горизонтальных линий, чем круглые, а для животных, ожидающих в засаде, очень важно отслеживать движения в этой плоскости. Также вертикальная щель зрачка маскирует глаз, зрительно разбивая его круглую форму, и выполняет роль камуфляжа, что полезно большинству хищников.
Свои предположения исследователи проверили на 127 видах австралийских змей. Они изучили фотографии рептилий, музейные образцы и описания образа жизни и соотнесли форму зрачков со способом охоты и временем суточной активности животных.
Оказалось, что большинство австралийских змей с вертикальными зрачками охотятся из засады по ночам, а с круглыми зрачками ведут дневной образ жизни и активно ищут добычу. При этом способ охоты влияет на форму змеиных зрачков в большей степени, чем время активности, поскольку многие активно охотящиеся круглозрачковые змеи не ведут дневного образа жизни, как можно было бы ожидать.
Поскольку вертикальные зрачки позволяют более четко видеть в широком диапазоне освещенности, исследователи предположили, что они встречаются преимущественно у полифазных видов, однако это — приспособление ночных змей. Возможно, ночным рептилиям приходится иногда и днем бодрствовать. Кроме того, время активности змей могли определить неправильно: для этого их нужно сначала отыскать, когда они лежат в засаде, что непросто.
Австралийские ученые допустили, что обнаруженные ими закономерности справедливы не только для змей, и призвали коллег продолжить зрения позвоночных. Эстафету приняли специалисты Даремского университета (Англия) и Калифорнийского университета в Беркли (США). В статье с абсолютно киплинговским названием «Почему у животных зрачки разной формы» они прежде всего опровергли данные австралийцев о том, что вертикальный зрачок увеличивает глубину резкости горизонтальных линий. На самом деле глубина резкости в этом случае выше для вертикальных линий. Но даже не будь этой ошибки, гипотеза австралийских исследователей не объясняет, почему у одних животных щелевидные зрачки вертикальные, а у других — горизонтальные. Очевидно, их ориентация также важна для каких-то неизвестных целей.
Чтобы выяснить, для каких именно, исследователи проанализировали сведения о форме зрачка, суточной активности и способе питания 214 видов животных: австралийских змей, описанных в предыдущем исследовании, представителей семейств кошачьих и псовых, гиен, виверровых, парнокопытных и непарнокопытных. Они обнаружили достоверную связь между формой зрачка и экологической нишей животных (рис. 1). Горизонтальные зрачки почти всегда принадлежат травоядным пастбищным животным, таким как овцы и козы, у которых глаза расположены по бокам головы. У полифазных хищников, преследующих жертву, зрачки круглые. Животные с вертикально вытянутыми зрачками, как правило, охотятся из засады, и глаза у них расположены фронтально.
У домашних кошек, устраивающих засаду на мышей, зрачки вертикальные, у кошачьих, которые активно охотятся, — круглые. Вертикальные зрачки у лисицы, которая подкрадывается к добыче, но круглые — у волка, загоняющего жертву. Закономерности, обнаруженные учеными, позволяют на основании образа жизни животного предсказывать форму его зрачков.
Очевидно, преимущества вертикальной или горизонтальной ориентации щелевидных зрачков связаны с экологической нишей, которую занимает животное. Исследователи разработали компьютерную модель глаз, имитирующую появление изображения при разной форме зрачков.
Если смотреть на мир сквозь вертикальную щель, вертикальные линии выглядят более резкими, чем горизонтальные (рис. 2). Засадным хищникам с глазами, расположенными фронтально, проще оценить расстояние до жертвы и ее горизонтальное смещение, то есть движение, именно по вертикальным линиям. Расчеты показали, что увеличение резкости вертикальных объектов, находящихся на земле, проявляется лишь в том случае, когда глаза близко к поверхности, поэтому вертикальными щелками имеет смысл обзаводиться невысоким животным. И действительно, из 65 проанализированных видов засадных хищников с фронтально расположенными глазами 44 имеют вертикальные зрачки, из них 36 видов (авторы подсчитали, что это 82%) ниже 42 см в плече. Среди 19 засадных хищников с круглыми зрачками таких низких только три вида (17%).
У травоядных свои проблемы. Они должны контролировать окрестности, вовремя заметить хищника и, если что, убежать. Их глаза расположены по бокам головы, благодаря чему животные имеют широкий панорамный обзор и вовремя замечают опасность. Кроме того, впереди у них узкая полоса бинокулярного зрения, поэтому они хорошо видят дорогу, когда спасаются от хищника по пересеченной местности. Но бежит животное или осматривается, его основное внимание обращено на землю.
Горизонтальные зрачки увеличивают количество света, поступающего спереди и с боков, но сокращают его количество сверху и снизу. Эта особенность способствует панорамному обзору и помогает заметить потенциального хищника, крадущегося по земле. Горизонтальные зрачки также повышают качество изображения горизонтальных планов, что улучшает зрение на уровне земли и создает преимущество при быстром беге.
Однако травоядные не только оглядывают окрестности, но и пасутся, постоянно наклоняясь к земле. Не теряют ли они при этом преимущества, которые дает им горизонтальный зрачок? Оказывается, нет. Когда животные наклоняются, их глаза поворачиваются так, что зрачки сохраняют горизонтальную ориентацию, при любом положении головы они параллельны земле. Чтобы выяснить, как возникали зрачки определенной формы в процессе эволюции, ученые проанализировали филогенетические древа нескольких семейств. У змей семейства аспидовых вертикальные щелевидные зрачки возникали независимо по крайней мере дважды.
Предок кошачьих был ночным или полифазным засадным хищником с вертикальными щелевидными зрачками. В процессе эволюции у видов семейства от двух до четырех раз независимо возникали вертикально вытянутые зрачки и шесть раз — круглые. Форма зрачков у кошачьих коррелирует главным образом с суточной активностью и в гораздо меньшей степени — с типом охоты, однако и разнообразие стратегий питания в этом семействе невелико.
Общий предок псовых имел вертикально вытянутые зрачки и охотился из засады. Щелевидные и круглые зрачки в ходе эволюции появлялись дважды, их форма зависит и от времени активности, и от способа охоты. Таким образом, форма зрачка независимо изменялась несколько раз в соответствии с экологической нишей, которую занимал вид, а не потому, что животные с разной формой зрачков ведут род от разных предков.
Исследователи признают, что не всем феноменам они нашли объяснение. Например, у хищных мангустов с фронтально расположенными глазами горизонтальные зрачки; у гекконов громадные круглые зрачки, которые, сжимаясь, превращаются в вертикальные щелочки с несколькими маленькими круглыми отверстиями; у каракатицы щелевидный изогнутый зрачок, напоминающий вытянутую по горизонтали букву W, ночью он округляется (рис. 3). Так что ученым предстоит интересная работа.
1. Brischoux F., Pizzatto L., Shine R. Insights into the adaptive significance of vertical pupil shape in snakes // Journal of Evolutionary Biology. 2010. 23(9). P. 1878–1885. doi:10.1111/j.1420-9101.2010.02046.x.
2. Banks M. S., Sprague W. W., Schmoll J., Parnell J. A. Q., Love G. D. Why do animal eyes have pupils of different shapes? // Sci. Adv. 2015. 1:e1500391
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
См. также:
Зрачок человека Кошачий зрачок
Зрачо́к (устар. зени́ца, лат. pupilla) — отверстие в радужной оболочке глаза позвоночных (обычно круглое или щелевидное), через которое в глаз проникают световые лучи.
Функционирование
Дилататор зрачка Зрачок овцы
За регулирование размеров зрачков отвечает автономная нервная система. Зрачки расширяются дилататором, управляемым симпатическими волокнами, сужаются сфинктером зрачка, управляемым парасимпатическими волокнами. У человека и других высших позвоночных изменение размеров зрачков осуществляется рефлекторно (зрачковая реакция), в зависимости от количества света, попадающего на сетчатку. При переходе от тусклого освещения к яркому зрачок сужается примерно через 5 секунд, а при обратном переходе — расширяется через 5 минут. У рыб и хвостатых земноводных зрачковая реакция выражена слабо или отсутствует.
Диаметр зрачка человека может изменяться от 1,1 до 8 мм. Изменение формы, размеров и скорости реакций зрачка имеют диагностическое значение при заболеваниях глаз.[1]. За счёт изменения размера зрачка человек может менять количество света, входящего в глаз, в 30 раз. В пожилом возрасте диаметр зрачка может изменяться от 5 до 7 мм, у молодых – от 1, 5 до 8 мм[2].
Размеры зрачка изменяются в зависимости от ряда факторов: он расширяется в темноте, при эмоциональном возбуждении, болевых ощущениях, введении в организм симпатомиметических (адреналин, кокаин, амфетамины), галлюциногенных (ЛСД, мескалин) и антихолинергических препаратов (атропин), сокращается на ярком свету, от воздействия седативных препаратов типа алкоголя и опиоидов, а также ингибиторов ацетилхолинэстеразы.
У большинства копытных (в том числе коз и овец) зрачок горизонтальный.
У осьминогов и каракатиц зрачок W-образной формы.
Значение для систематики
Эффект «красных глаз» у кошки
Форма, размер и положение зрачка у различных животных (зрачок бывает круглый, щелевидный, прямоугольный, вертикальный, горизонтальный, W-образный) являются систематическим признаком.
См. также
Эта страница в последний раз была отредактирована 14 декабря 2021 в 16:17.
Зоологи из Университета Калифорнии в Беркли впервые попытались дать объяснение тому, почему зрачки глаз у хищников и травоядных имеют различную форму.
Как выяснили ученые, форма зрачка животного связана с той нишей, которую оно занимает в природе. Так, для хищников небольшого роста, в том числе для домашних кошек, характерны вертикальные зрачки, а для травоядных – горизонтальные. В свою очередь, собиратели и охотники-“спринтеры” обладают круглыми зрачками.
читайте также–> –> Ученые выяснили, как правильно гладить кошек
Горизонтальные зрачки дают животному возможность почти полного панорамного обзора местности перед ним и за ним. Это помогает ему не только следить за возможным появлением хищников у себя за спиной, но и видеть потенциальные пути отступления. Интересно, что когда травоядное наклоняет голову, чтобы пощипать травку или ветки растения, то даже в этом случае старается сохранить зрачок в параллельном положении к поверхности земли. При этом зверь просто поворачивает глаза на тот угол, на который наклонена его голова. Такие животные способны вращать глаза в любую сторону на целых 50 градусов, что в 10 раз превышает возможности человека.
В свою очередь, вертикальные зрачки помогают кошкам и другим засадным хищникам максимально точно оценивать расстояние до жертвы и рассчитывать силу прыжка. Однако такими зрачками обладают те хищники, которые имеют малый рост – не выше 42 сантиметров от земли до плеча – и ведут охоту с поверхности земли. У львов, тигров и других крупных кошачьих зрачки круглые, как у людей или собак.
Это объясняется тем, что точность определения расстояния до жертвы падает с повышением роста хищника из-за того, что падает разница в резкости между тем, на что смотрит кошка, и окружающим миром, пишет РИА Новости.
читайте также–> Видео: Гигантская акула шокировала рыбаков, взлетев над водой Белые медведи побили рекорд пребывания под водой Общество Природа Общество Наука РГ-Видео
Загрузка...
