Как по внешнему виду отличить хищника от травоядного. Александр Никонов «Апгрейд обезьяны. Большая история маленькой сингулярности

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.

Рис. 1. Разные формы зрачков животных" border="0">

У наземных хищников, нападающих из засады, чаще всего встречается вертикальная щель зрачка, а у их жертв, травоядных животных, щель зрачка чаще ориентирована горизонтально. Ученые объясняют эту закономерность различными целями животных двух групп. Вертикальный зрачок позволяет хищникам резче видеть вертикально ориентированные объекты, такие, как их жертвы, а травоядным животным, наоборот, нужно обозревать широкие горизонты, чтобы вовремя заметить хищника, поэтому их зрачки часто приспособлены к тому, чтобы резче видеть горизонтальные линии.

Зрачок регулирует количество света, падающее на сетчатку. Помимо круглых зрачков, просвет которых определяется круговой мышцей - сфинктером зрачка , в природе часто встречаются щелевидные зрачки, снабженные дополнительной парой мышц. Диапазон просвета щелевидного зрачка шире, чем у круглого: площадь вертикального зрачка кошки может меняться в 135 раз, а круглого зрачка человека - только в 15. Поэтому щелевидные зрачки полезны для животных, которые активны и днем, и ночью, в широком диапазоне освещенности. Ведь днем, когда светло, зрачок не должен пропускать слишком много света, а ночью он, наоборот, должен быть как можно шире, чтобы на сетчатку попадало побольше из и так небольшого количества фотонов.

Но щель зрачка может быть ориентирована по-разному - вертикально или горизонтально. Ученые из Калифорнийского и Даремского университетов недавно предположили, что ориентация зрачка не случайна и зависит от образа жизни животного и объектов в зрительном поле, которые для него особенно важны. Они сопоставили данные о форме зрачков 214 наземных видов животных с их образом жизни (рис. 1). Оказалось, что у травоядных животных зрачки в основном ориентированы горизонтально, у активных хищников чаще всего встречается круглая форма зрачка, а у хищников, поджидающих жертв в засаде, чаще всего зрачки ориентированы вертикально. Форма зрачка зависела и от периода суточной активности: у ночных животных зрачки чаще были щелевидными, чем круглыми. Найденным закономерностям соответствовали очень строгие уровни значимости, так что оставалось понять, какими причинами объясняется различие форм зрачков у животных разных групп.

Когда глаз или камера фокусируется на какой-то точке, остальная часть картинки становится размытой. Диаметр размытого круга вокруг определенной точки зрительного поля зависит от разницы расстояний до нее и до точки, на которой сфокусирован глаз, а также от диаметра зрачка. Если зрачок не круглый, глубина резко видимого пространства будет отличаться для разных направлений. Например, животное с вертикальным зрачком будет достаточно резко видеть не только вертикальную линию, на которой оно сфокусировалось, но и вертикальные линии, расположенные чуть дальше или ближе фокусного расстояния. А вот к горизонтальным контурам такой зрачок приспособлен хуже, и горизонтальные линии, на которых животное непосредственно не сфокусировалось, будут сильно размыты (рис. 2). У животных с горизонтально ориентированными щелевидными зрачками картина противоположная: они резко видят горизонтальные контуры, а к восприятию вертикальных объектов приспособлены не так хорошо.

Выгода от определенной формы зрачка зависит и от высоты, на которой располагаются глаза животного. Это легко понять, рассматривая фотографии, сделанные с разного расстояния от объекта съемки: чем ближе к поверхности находится камера, тем выше градиент размытости того, что не находится в фокусе (рис. 3). Поэтому если сравнивать, к примеру, кошку и человека, то кошке намного важнее корректировать размытость изображения, потому что она находится «ближе к земле», чем человек. Из этих соображений ученые предположили, что у животных меньшего роста щелевидные зрачки встречаются чаще, и это предположение подтвердилось, когда исследователи проанализировали данные о размерах животных из своей выборки. Интересно, что у птиц зрачки почти всегда круглые, за единственным исключением - у водорезов вертикальные щелевидные зрачки. Такое исключение подходит под теоретические выкладки исследователей, потому что по образу жизни водорез напоминает наземного хищника маленького роста. Эта птица летает очень низко у поверхности воды, охотясь на рыбу, так что все соображения о расплывчатости изображения, на которое смотрят с близкого расстояния, верны и для водореза.

Почему глаза хищников, нападающих из засады, лучше приспособлены, чтобы видеть вертикальные линии, а глаза их травоядных жертв, наоборот, настроены на горизонтальные контуры? Можно только предположить, что хищникам важнее видеть жертву (которая скорее похожа на вертикально ориентированный объект), а жертве, наоборот, нужно обозревать широкие горизонты, которые должны быть ей четко видны, чтобы вовремя заметить угрозу. Кроме того, жертве нужно определять направление, куда бежать, а хищнику нужно только гнаться за жертвой, и окружающие просторы его при этом не очень интересуют.

Разные формы зрачка по нескольку раз независимо друг от друга возникали в ходе эволюции. Получается, что определенная форма зрачка у животных с разным образом жизни - это пример конвергентной эволюции, когда полезный для жизни признак параллельно развивается у организмов, не относящихся к близким группам.

У одних существ зрачки 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, животные 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 . 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 глаза 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 зрение при ярком свете. Ученые предположили, что эволюции вертикальной формы зрачка способствовали полифазная активность и охота 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 змеи 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 исследования 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. Рис. 1. Форма зрачков соответствует времени суточной активности и способу питания (Banks et al., 2015) 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. Рис. 2. Фотография сделана камерой с вертикальной щелевидной апертурой, сфокусирована
на игрушечной птичке, так что
ближние и дальние объекты размыты, но вертикальные линии видны более четко, чем горизонтальные (Banks et al., 2015) 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.1420−9101.2010.2 046.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

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.

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.

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.

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.

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.