Зачем кошкам вертикальные зрачки. Тайна эволюции: Почему у человека глаза спереди

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.

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 комментариев

Какие 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 комментариев

Где 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 комментариев

Какой 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 комментариев

Где 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.

Для людей нормально видеть всё в трёх измерениях. Нам трудно представить, что кто-то может видеть мир по-другому. Но именно так, нерельефно, видит его большинство животных.

Чтобы это прочувствовать, проделайте следующий опыт: закройте один глаз и попытайтесь при этом наполнить водой кружку. По всей вероятности, вам не сразу удастся это сделать, особенно если кружка будет находиться на определённом расстоянии отглаза . Чем же это объясняется?

Пользуясь одним глазом, вы почти теряете способность видеть мир так, как привыкли. Вы не можете точно определить, на каком расстоянии, на какой глубине находятся наблюдаемые предметы. Вы видите всё в одной плоскости. Так и большинство животных.

Очень легко понять, видит животное в трёх измерениях или нет: достаточно взглянуть, как располагаются его глаза. Если они находятся параллельно, по обе стороны головы, как у лошади, голубя или ящерицы, животное не видит в трёх измерениях. И наоборот, если глаза расположены на передней стороне головы, как у обезьян и кошек, можно быть уверенным, что животное видит рельефно.

Фактически оба глаза видят предметы под слегка разным углом. Наслоение двух картин, которые мало чем отличаются одна от другой, даёт зрение в трёх измерениях, называемое ещё «бинокулярным» или «стереоскопическим». У животных, чьи глаза расположены по разные стороны головы, две картины не наслаиваются, и они не видят рельефно. Оба способа, по которым животные видят, имеют как преимущества, так и недостатки.

Например, у лошади глаза расположены точно параллельно по сторонам головы, значит, она не видит рельефно. Но всё же она может, не поворачивая головы, рассмотреть то, что происходит сбоку и даже сзади: зрительное поле её огромно. Зрение приспособлено к её образу жизни – поглощение травы не требует оценки расстояния с большой точностью.

Глаза кота находятся впереди, у него бинокулярное зрение. Он – охотник и такое видение мира для него важно: можно точно определять расстояние, с которого необходимо сделать прыжок во время охоты. В природе травоядных животных намного больше, чем плотоядных. Вот почему число зверей, которые видят в трёх измерениях, невелико.

Самые остроглазые, зоркие из всех животных – хищные птицы. Фактически их глаза расположены по обе стороны головы, но они выпуклые и выступают вперёд. Поэтому птицы видят всё, что происходит впереди и сбоку, причём с такой точностью, о которой можно только мечтать. Например, сокол, даже когда он находится высоко в небе, может заметить полевую мышь на земле и ринуться к ней с молниеносной быстротой.

Видят ли животные цвета? Некоторые их вообще не различают. Другие, как, например, пчела, различают цвета, которые нам абсолютно незнакомы. Собака плохо распознаёт цвета. Даже если её обучить отличать, допустим, жёлтый мяч, она продолжает путать его с каким-нибудь серым. Заяц, кошка, енот, бык тоже плохо распознают цвета. Люди говорят, что быка приводит в ярость красный цвет, но этого просто не может быть.

Млекопитающих, различающих цвета, очень мало. В этой связи можно назвать остромордого медведя и человекоподобную обезьяну. Но вот если предмет окрашен в очень яркий тон, можно быть уверенным, что любое животное выделит его из других. И действительно, ведь не зря же природа наделила многих рыб, насекомых, земноводных и других животных яркой окраской.

Достаточно хорошо различают цвета ящерицы и черепахи, так как их глазное устройство содержит капельки жёлтого жира, которые играют роль фильтрующих очков . Жир этот улучшает контраст и уменьшает ослепление зелёным цветом, от которого страдают животные, обитающие среди травы.

У дождевых червей, например, на поверхности кожи в беспорядке разбросаны зрительные клетки, которые можно разглядеть только под микроскопом. Окружающие предметы такими «глазами» не увидишь, зато ими легко отличить солнце от тени, день от ночи, свет от тьмы, что для червей вполне достаточно.

У рыбьей пиявки зрительные клетки собраны на конце тела, и, следовательно, «глаза» у нее на хвосте. А вот у морской звезды скопления тех же клеток обнаружены в лучах, называемых обычно «руками». Выходит, у нее сразу 5 «глаз», и все - на руках.

У большинства животных глаза, конечно, настоящие, однако и здесь не обходится без причуд. Клещи смотрят на мир спиной: именно там у них расположены глаза. Муха диопсиз поражает своими длиннющими, как у улитки, рогами. Оказывается, это еще одно необычное место для глаз - они на самых концах рогов.

Глаза у рыбы камбалы «сдвинуты» на один бок. А у осьминогов, судя по приключенческим романам, всего один глаз. На самом деле их два, но левый глаз в несколько раз больше правого. Кстати, у кальмаров рода архитевтис самый большой в мире левый глаз - величиной с блюдо.

У животных с «нормально» сидящими на голове глазами тоже не все просто. Кажется, всем известно, что у обыкновенной комнатной мухи два глаза, расположенных по бокам головы. Но, оказывается, спереди между ними есть еще три «неизвестных». Всего, выходит, пять. У некоторых пауков восемь глаз.

По сравнению с пятью, а тем более с восемью глазами три глаза у животных вряд ли вызовут у вас удивление. И все же они стоят того, чтобы о них поговорить. В Новой Зеландии обитает ящерица гаттерия, у которой два глаза, как у всех, а третий расположен на затылке и всегда смотрит в небо.

Оказывается, смотрящий в небо третий глаз есть у большинства зверей, птиц, пресмыкающихся. Правда, в отличие от гаттерий, у других животных он недоразвит, покрыт кожей, а иногда и костями, и ничего не видит, но факт остается фактом - глаз-то есть! А теперь самое интересное: недоразвитый третий глаз, скрытый под черепом в толще мозга, обнаружен и у человека. Так что на самом деле у человека не два, а три глаза!

Конечно, жизненно важной информации в приведённых фактах нет. Но помимо того, что они просто любопытны, возможно, кому-нибудь это поможет лучше понять мировосприятие своего питомца и самого себя.