Глаза у хищников и травоядных. Почему у животных зрачки разной формы? Где можно увидеть и попробовать природный арбузный снег
Правообладатель иллюстрации Thinkstock
Почему глаза у нас расположены не по бокам головы, а смотрят вперед? Отчасти это связано с необходимостью воспринимать трехмерные изображения, но корреспондент 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.
Правообладатель иллюстрации Thinkstock Image caption У некоторых черепах глаза находятся по бокам, но мозг обрабатывает зрительную информацию так, как если бы глаза у них смотрели впередВероятно, 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.
Правообладатель иллюстрации Thinkstock Image caption Попугаи обладают панорамным зрениемСлабое 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.
Правообладатель иллюстрации Thinkstock Image caption У хищников, таких как этот леопард, глаза расположены спереди, чтобы лучше видеть добычуУ 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.
Правообладатель иллюстрации Thinkstock Image caption Расположенные впереди глаза позволяли нашим предкам, жившим в лесу, видеть сквозь плотную листву и тесное переплетение ветокТаким 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.
Признаки травоядного и хищника в человеке
Интересный факт:
Вегетарианства придерживались: Будда, Зороастр, Пифагор, Сократ, Платон, Плутарх, Гиппократ, Эмпедокл, Эпикур, Овидий, Сенека, Ориген, Иоанн Златоуст, Тертуллиан, Леонардо да Винчи, Микеланджело, Ньютон, Спиноза, Вольтер, Руссо, Гете, Вагнер, Шиллер, Байрон, Шелли, Бэкон, Адам Смит, Монтень, Шопенгауэр, Метерлинк, Линкольн, Ницше, Вольтер, Ибсен, Репин, Бернард Шоу, Рабиндранат Тагор, Ганди, Лев Толстой, Бекетов, Струве и другие. via
Чего в нас больше с биологической точки зрения? От хищников? Или от травоядных? Что для нас является естественным,а что нам навязано? Не буду аргументировать ту или иную точку зрения. Приведу несколько интересных фактов из сравнительной биологии между человеком травоядными и хищниками.
1. Один из важных показателей - отношение длинны кишечника к длине тела. Мясо переваривается быстро и должно быстро быть выведено из организма. Чтоб продукты гниения не отравляли организм. Это обуславливает меньшую длину кишечника. Длина тонкой кишки у хищника составляет 3-6 размеров тела, у человека и травоядных - это 10-12 размеров тела.
2. В слюне у хищников не содержится ферментов, т. к. они пищу просто заглатывают. У травоядных, как и у человека, процесс расщепления пищи с помощью ферментов, начинается уже во рту. В связи с этим пищевод у человека и травоядных узкий, поскольку туда поступает уже подготовленная пища.
3. Желудок у хищников составляет 60-70% от пищеварительной системы. У человека и травоядных - меньше 30%. Его кислотность у хищников намного выше чем у травоядных и человека. Почки и печень также резко различны по функциональности. Так, у хищников, печенью перерабатывается витамин А, у травоядных и человека нет.
5. Хищник питается намного реже - раз в несколько дней. Травоядное несколько раз в день.
6. Опорно-двигательная система имеет отличия. У хищников конечности имеют излом коленях, что дает им возможность бесшумного быстрого передвижения, мощного прыжка. У человека и травоядных конечности прямые.
7. Строение рта. У хищников строение челюсти и рта позволяет заглатывать пищу большими кусками, у травоядных ротовое отверстие небольшое, поскольку пища поступает небольшими порциями. Травоядные пьют жидкость, хищники лакают языком.
Челюсти хищника двигаются вертикально, травоядного - в горизонтальной плоскости - чтоб перемалывать пищу. У человека - и так, и так.
8. Зубы. У плотоядных зубы длинные и заостренные, у травоядных плоские, встречаются клыки для защитной функции. У человека тип зубов как у травоядных, клыки неярко выражены, притуплены.
9. Зрение у хищников чаще монохромное. Лучше различают движущееся объекты, хорошо видят в темноте. Травоядные хорошо различают цвета, не видят в темноте. Расположение глаз у травоядных по бокам головы. У хищников в передней части головы.
10. Кожа. У плотоядных нет пор. Охлаждение происходит через рот.
11. Хищники спят больше травоядных, бодрствуют преимущественно в ночное время суток.
12. Срок вынашивания потомства у хищников в 2-3 раза короче чем у травоядных, потомство более многочисленно.
13. У хищником детеныши появляются слепыми, у травоядных с открытыми глазами.
14. Когти. У хищников есть, у травоядных нет.
Что показывает сравнение?
Какие можно сделать выводы? Человек имеет и те и другие признаки. Но более ярко выражены признаки растительноядного.
Можно также ознакомиться со статистикой заболеваний стран, где употребляется мясо, и где меньше или нет (по религиозным или любым другим причинам). Там где не едят, меньше и намного показатель смертности от сердечно сосудистых заболеваний и от рака.
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.
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.
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.