Як на вигляд відрізнити хижака від травоїдного. Олександр Ніконов «Апгрейд мавпи. Велика історія маленької сингулярності

Поглянувши на морду ссавця, можна зробити висновок про його раціон і про те, чи небезпека для вас особисто. Вся справа в розташуванні очей. У хижака вони знаходяться попереду, що дозволяє відстежувати жертву і правильно оцінювати відстань до неї, щоб у вирішальний момент зробити стрибок і зловити видобуток, що зазівався.

У свою чергу, також під час еволюції модифікували свій орган зору. Їхні очі розташовані з боків, що забезпечує огляд території. Перебуваючи на відкритій ділянці – луки або савані та пощипуючи траву, травоїдні ссавці своїми дивовижними очимазабезпечують собі найбільшу безпеку.

Винятком із цього правила є примати, очі яких спереду. У цьому тварини є хижаками.

А от кольоровий зірне залежить від того, хижаком або травоїдним є об'єкт, що досліджується. Найчастіше воно виникає, що живуть або колись жили на. Така особливість виникла для того, щоб тваринам було зручніше знаходити серед плодів та відрізняти стиглі фрукти від незрілих.

Будова зубів

У переважної більшості хижаків та травоїдних розрізняються зуби. Зуби м'ясоїдних тварин поділяються на короткі різці, яскраво виражені гострі ікла, що дозволяють рвати видобуток, а також загострені корінні зуби.

Травоїдні не потребують подібних пристроїв. Різці у них більші, ікла, невеликі та притуплені, корінні – великі з плоскою поверхнею, що дозволяє ними пережовувати великі обсяги. Хоча в деяких випадках травоїдні можуть похвалитися великими ікламивони використовують для самооборони.

Капібара – великий гризун, який харчується виключно рослинною їжею, проте його іклам може позаздрити навіть лев.

Будова кінцівок

Не потрібно проводити порівняльний аналізбагатьох ознак, щоб зрозуміти, перед вами звір або травоїдний. Деколи буває досить поглянути на його ноги. У багатьох рослиноїдних ссавців ноги пристосовані для тривалої ходьби та стояння при пошуку трави або листя та їх подальшого поїдання. Кінцівки таких тварин, як і ноги людини, прямі.

У хижаків же ноги в спокійному станіволодіють зламами в районі колінних і гомілковостопних суглобів, що дозволяє їм безшумно пересуватися та ефективніше здійснювати кидки на жертву.

Рис. 1. Різні форми зіниць тварин.

У наземних хижаків, що нападають із засідки, найчастіше зустрічається вертикальна щілина зіниці, а у їхніх жертв, травоїдних тварин, щілина зіниці найчастіше орієнтована горизонтально. Вчені пояснюють цю закономірність різними цілями тварин двох груп. Вертикальна зіниця дозволяє хижакам різкіше бачити вертикально орієнтовані об'єкти, такі як їх жертви, а травоїдним тваринам, навпаки, потрібно оглядати широкі горизонти, щоб вчасно помітити хижака, тому їх зіниці часто пристосовані до того, щоб різкіше бачити горизонтальні лінії.

Зіниця регулює кількість світла, що падає на сітківку. Крім круглих зіниць, просвіт яких визначається круговим м'язом - сфінктером зіниці, у природі часто зустрічаються щілинні зіниці, забезпечені додатковою парою м'язів. Діапазон просвіту щілинної зіниці ширший, ніж у круглої: площа вертикальної зіниці кішки може змінюватися в 135 разів, а круглої зіниці людини - тільки в 15. Тому щілинні зіниці корисні для тварин, які активні і вдень, і вночі, широкому діапазоніосвітленості. Адже вдень, коли світло, зіниця не повинна пропускати занадто багато світла, а вночі вона, навпаки, має бути якомога ширшою, щоб на сітківку попадало побільше з і так невеликої кількості фотонів.

Але щілина зіниці може бути орієнтована по-різному – вертикально чи горизонтально. Вчені з Каліфорнійського та Даремського університетів нещодавно припустили, що орієнтація зіниці не випадкова і залежить від способу життя тварини та об'єктів у зоровому полі, які для неї особливо важливі. Вони зіставили дані про форму зіниць 214 наземних видів тварин зі своїм способом життя (рис. 1). Виявилося, що у травоїдних тварин зіниці в основному орієнтовані горизонтально, у активних хижаків найчастіше зустрічається кругла форма зіниці, а у хижаків, які чекають жертв у засідці, найчастіше зіниці орієнтовані вертикально. Форма зіниці залежала і від періоду добової активності: у нічних тварин зіниці частіше були щілинними, ніж круглими. Знайденим закономірностям відповідали дуже суворі рівні значимості, тому залишалося зрозуміти, якими причинами пояснюється відмінність форм зіниць у тварин різних груп.

Коли око або камера фокусується на якійсь точці, решта картинки стає розмитою. Діаметр розмитого кола навколо певної точки зорового поля залежить від різниці відстаней до неї і до точки, на якій сфокусовано око, а також від діаметра зіниці. Якщо зіниця не кругла, глибина різко видимого простору буде відрізнятися для різних напрямків. Наприклад, тварина з вертикальною зіницею буде досить різко бачити не тільки вертикальну лінію, на якій вона сфокусувалася, а й вертикальні лінії, розташовані трохи далі чи ближче фокусної відстані. А ось до горизонтальних контурів така зіниця пристосована гірше, і горизонтальні лінії, на яких тварина безпосередньо не сфокусувалася, будуть сильно розмиті (рис. 2). У тварин з горизонтально орієнтованими щілинними зіницями картина протилежна: вони різко бачать горизонтальні контури, а до сприйняття вертикальних об'єктів пристосовані не так добре.

Вигода від певної форми зіниці залежить і від висоти, на якій розташовуються очі тварини. Це легко зрозуміти, розглядаючи фотографії з різної відстані від об'єкта зйомки: чим ближче до поверхні знаходиться камера, тим вище градієнт розмитості того, що не знаходиться у фокусі (рис. 3). Тому якщо порівнювати, наприклад, кішку та людину, то кішці набагато важливіше коригувати розмитість зображення, тому що вона знаходиться «ближче до землі», ніж людина. З цих міркувань вчені припустили, що у тварин меншого зростання щілинні зіниці зустрічаються частіше, і це припущення підтвердилося, коли дослідники проаналізували дані про розміри тварин зі своєї вибірки. Цікаво, що у птахів зіниці майже завжди круглі, за єдиним винятком - у водорізів вертикальні щілинні зіниці. Такий виняток підходить під теоретичні викладки дослідників, тому що за способом життя водоріз нагадує наземного хижака. маленького росту. Цей птах літає дуже низько біля поверхні води, полюючи на рибу, так що всі міркування про розпливчастість зображення, на яке дивляться зблизька, вірні і для водоріза.

Чому очі хижаків, які нападають із засідки, краще пристосовані, щоб бачити вертикальні лінії, а очі їхніх травоїдних жертв, навпаки, налаштовані на горизонтальні контури? Можна лише припустити, що хижакам важливіше бачити жертву (яка швидше схожа на вертикально орієнтований об'єкт), а жертві, навпаки, потрібно оглядати широкі горизонти, які мають бути чітко видно, щоб вчасно помітити загрозу. Крім того, жертві потрібно визначати напрям, куди бігти, а хижакові потрібно лише гнатися за жертвою, і навколишні простори його при цьому не дуже цікавлять.

Різні форми зіниці кілька разів незалежно друг від друга виникали під час еволюції. Виходить, що певна форма зіниці у тварин з різним способом життя - це приклад конвергентної еволюції, коли корисна для життя ознака паралельно розвивається у організмів, які не належать до близьких груп.

В одних істот зіниці круглі, в інших витягнуті вертикально, як м'яч для регбі, а в багатьох — вузькі щілинки. Вважають, що вертикальні щілинні зіниці виникли як адаптація до нічного способу життя, оскільки дозволяють захистити чутливу сітківку від сліпучого денного світла. Круглі зіниці стискають кільцеві м'язи, а щілинний забезпечений двома додатковими м'язами, що стягують отвір у поперечному напрямку, завдяки чому щілинна зіниця можна звузити сильніше, ніж круглий. Домашня кішкаі геккон, тварини з вертикальними зіницями, можуть змінити їх площу в 135 і 300 разів відповідно, а людина - тільки в 15 разів.

Фахівці Сіднейського університету засумнівалися у загальноприйнятій гіпотезі. На їхню думку, зіниця, що добре стискається, корисна швидше не нічною твариною, а поліфазною, тобто активною і вночі і вдень. Крім того, для гарного нічного бачення важливий не стільки просвіт зіниці, скільки деякі морфологічні особливостіочі та будова сітківки. У нічних тварин вона складається в основному з чутливих паличок, що дозволяють бачити при низькій освітленості, а у денних тварин - з колб, що забезпечують кольоровий зір при яскравому світлі. Вчені припустили, що еволюції вертикальної форми зіниці сприяли поліфазна активність та полювання із засідки.

На користь полювання дослідники мали два аргументи. Вузькі вертикальні зіниці вдень проектують на сітківку різкіше зображення горизонтальних ліній, ніж круглі, а для тварин, які очікують у засідці, дуже важливо відстежувати рухи в цій площині. Також вертикальна щілина зіниці маскує око, візуально розбиваючи його круглу форму і виконує роль камуфляжу, що корисно більшості хижаків.

Свої припущення дослідники перевірили на 127 видах австралійських змій. Вони вивчили фотографії рептилій, музейні зразки та описи способу життя та співвіднесли форму зіниць із способом полювання та часом добової активності тварин.

Виявилося, що більшість австралійських змій із вертикальними зіницями полюють із засідки ночами, а змії із круглими зіницями ведуть денний спосіб життя та активно шукають видобуток. При цьому спосіб полювання впливає на форму зміїних зіниць більшою мірою, ніж час активності, оскільки багато кругозіркових зміїв, що активно полюють, не ведуть денного способу життя, як можна було б очікувати.

Оскільки вертикальні зіниці дозволяють чіткіше бачити в широкому діапазоні освітленості, дослідники припустили, що вони зустрічаються переважно у поліфазних видів, проте це пристосування нічних змій. Можливо, нічним рептиліям доводиться іноді і вдень не спати. Крім того, час активності змій могли визначити неправильно: для цього їх потрібно спочатку відшукати, коли вони лежать у засідці, що непросто.

Австралійські вчені припустили, що виявлені ними закономірності справедливі не тільки для змій і закликали колег продовжити дослідження зору хребетних. Естафету прийняли фахівці Даремського університету (Англія) та Каліфорнійського університету у Берклі (США). У статті з абсолютно киплінгівською назвою «Чому у тварин зіниці різної форми» вони насамперед спростували дані австралійців про те, що вертикальна зіниця збільшує глибину різкості горизонтальних ліній. Насправді глибина різкості у разі вище для вертикальних ліній. Але навіть не будь цієї помилки, гіпотеза австралійських дослідників не пояснює, чому в одних тварин щілинні зіниці вертикальні, а в інших — горизонтальні. Очевидно, їхня орієнтація також важлива для якихось невідомих цілей.

Щоб з'ясувати, для яких саме, дослідники проаналізували відомості про форму зіниці, добову активність та спосіб харчування 214 видів тварин: австралійських змій, описаних у попередньому дослідженні, представників сімейств котячих та псових, гієн, віверрових, парнокопитних та непарнокопитних. Вони виявили достовірний зв'язок між формою зіниці та екологічною нішою тварин (рис. 1). Горизонтальні зіниці майже завжди належать травоїдним пасовищним тваринам, таким як вівці та кози, у яких очі розташовані з боків голови. У поліфазних хижаків, які переслідують жертву, зіниці круглі. Тварини з вертикально витягнутими зіницями, як правило, полюють із засідки, очі в них розташовані фронтально. Рис. 1. Форма зіниць відповідає часу добової активності та способу харчування (Banks et al., 2015) У домашніх кішок, що влаштовують засідку на мишей, зіниці вертикальні, у котячих, які активно полюють, — круглі. Вертикальні зіниці у лисиці, що підкрадається до видобутку, але круглі — у вовка, який заганяє жертву. Закономірності, виявлені вченими, дозволяють на підставі способу життя тварини передбачати форму зіниці.

Очевидно, переваги вертикальної або горизонтальної орієнтації щілинних зіниць пов'язані з екологічною нішою, яку займає тварина. Дослідники розробили комп'ютерну модель очей, що імітує появу зображення за різної форми зіниць. Рис. 2. Фотографія зроблена камерою з вертикальною щілиноподібною апертурою, сфокусована
на іграшковій пташці, так що
ближні та дальні об'єкти розмиті, але вертикальні лінії видно чіткіше, ніж горизонтальні (Banks et al., 2015) Якщо дивитися на світ крізь вертикальну щілину, вертикальні лінії виглядають різкішими, ніж горизонтальні (рис. 2). Засадним хижакам з очима, розташованими фронтально, простіше оцінити відстань до жертви та її горизонтальне зміщення, тобто рух саме по вертикальних лініях. Розрахунки показали, що збільшення різкості вертикальних об'єктів, що знаходяться на землі, проявляється лише в тому випадку, коли очі близькі до поверхні, тому вертикальними щілинками є сенс обзаводитися невисокою твариною. І справді, з 65 проаналізованих видів засадних хижаків з фронтально розташованими очима 44 мають вертикальні зіниці, з них 36 видів (автори підрахували, що це 82%) нижче 42 см у плечі. Серед 19 засідних хижаків із круглими зіницями таких низьких лише три види (17%).

У травоїдних свої проблеми. Вони повинні контролювати околиці, вчасно помітити хижака і, якщо що, втекти. Їхні очі розташовані з обох боків голови, завдяки чому тварини мають широкий панорамний огляд і вчасно помічають небезпеку. Крім того, попереду у них вузька смуга бінокулярного зоруТому вони добре бачать дорогу, коли рятуються від хижака по пересіченій місцевості. Але біжить тварина або оглядається, її основна увага звернена на землю.

Горизонтальні зіниці збільшують кількість світла, що надходить спереду та з боків, але скорочують його кількість зверху та знизу. Ця особливість сприяє панорамному огляду та допомагає помітити потенційного хижака, що крадеться по землі. Горизонтальні зіниці також підвищують якість зображення горизонтальних планів, що покращує зір на рівні землі та створює перевагу при швидкому бігу.

Проте травоїдні не лише оглядають околиці, а й пасуться, постійно нахиляючись до землі. Чи не втрачають вони при цьому переваги, які дає їм горизонтальна зіниця? Виявляється, ні. Коли тварини нахиляються, їхні очі повертаються так, що зіниці зберігають горизонтальну орієнтацію, за будь-якого положення голови вони паралельні землі. Щоб з'ясувати, як виникали зіниці певної форми у процесі еволюції, вчені проаналізували філогенетичні дерева кількох сімейств. У змій сімейства аспідових вертикальні щілинні зіниці виникали незалежно Крайній мірідвічі.

Предок котячих був нічним чи поліфазним засадним хижаком з вертикальними щілинними зіницями. У процесі еволюції у видів сімейства від двох до чотирьох разів незалежно виникали вертикально витягнуті зіниці та шість разів — круглі. Форма зіниць у котячих корелює головним чином з добовою активністю і набагато меншою мірою— з типом полювання, проте й різноманітність стратегій харчування у цій родині невелика.

Загальний предок псових мав вертикально витягнуті зіниці і полював із засідки. Щелевидные і круглі зіниці під час еволюції з'являлися двічі, їхня форма залежить від часу активності, і зажадав від способу полювання. Таким чином, форма зіниці незалежно змінювалася кілька разів відповідно до екологічної ніші, яку займав вигляд, а не тому, що тварини з різною формоюзіниці ведуть рід від різних предків.

Дослідники визнають, що не всім феноменам знайшли пояснення. Наприклад, у хижих мангустів з фронтально розташованими очима горизонтальні зіниці; у геконів величезні круглі зіниці, які, стискаючись, перетворюються на вертикальні щілинки з кількома маленькими круглими отворами; у каракатиці щілиноподібна зігнута зіниця, що нагадує витягнуту по горизонталі букву W, вночі він округляється (рис. 3). Так що вченим належить цікава робота.
1. Brischoux F., Pizzatto L., Shine R. Insights в adaptive significance з 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. // Sci. Adv. 2015. 1: e1500391

Зір саме собою одне з найважливіших почуттів будь-якого живого організму, у якого він присутній і функціонує. Для більшості тварин це дуже важливе почуття, допомагає побачити небезпеку, схопити видобуток чи знайти притулок. Напевно Ви знаєте про те, що розташування очей часто дозволяє визначити травоїдну цю тварину чи хижу. У травоїдних очі зазвичай розташовані з обох боків, а у хижаків — на передній частині морди. Але нещодавно вчені помітили зовсім іншу закономірність, пов'язану з цим органом почуттів.

Команда дослідників з Каліфорнійського університету (США) та Даремського університету (Великобританія), провівши порівняння 214 видів наземних тварин, зробили висновок, що спосіб життя тієї чи іншої тварини безпосередньо пов'язаний із формою його зіниць. Ось такий зв'язок пояснює це нове дослідження.

Вертикальні чи горизонтальні?

У тварин, які ведуть денний або нічний спосіб життя і полюють із засідки, є вертикально розташовані зіниці. А у рослиноїдних копитних тварин зіниці розташовані горизонтально, але не у всіх.

Навіщо травоїдна горизонтальна зіниця?

Вчені з'ясували, які переваги це дає тваринам, на прикладі очей вівці, використавши комп'ютерне моделювання. Вони з'ясували, що горизонтальна зіниця вловлює більше світла бічними частинами ока, а менше верхньої та нижньою частиною. Ось звідки в овець швидка реакція на появу хижака десь із одного з боків. Також дослідники зареєстрували ще один цікавий факт. Коли вівця нахиляла голову до землі, її горизонтальні зіниці повернулися на 50 градусів і тепер вівця краще бачить, що відбувається навколо. Ця перевага є і в інших тварин, що пасуться, типу антилоп і коней.

Вертикальні зіниці у хижаків

Після моделювання типової вертикальної зіниці хижака, вчені зробили висновок, що такий пристрій ока допомагає тварині в засідці краще оцінити відстань до жертви, фокусуючись безпосередньо на цілі, не помічаючи сторонніх предметівдовкола. Що характерно, великі хижі тварини, такі як тигри і леви, мають круглу зіницю, прямо як у людини. Вчені доводять це тим, що у подібних хижаків високий зріст, що дозволяє їм отримувати достатньо зорової інформаціїі без вертикальної зіниці.

Винятки із правил!

У всіх цих тезах дуже багато винятків, але це поки що. Ці винятки, на жаль, не вкладаються у цю чудову гіпотезу. Ось, наприклад, шиншила травоїдний гризун має вертикальні зіниці.

Широко відомі м'ясоїдні рослини, наприклад квіти, що заманюють у себе комах. Але існують також м'ясоїдні гриби. Більшість їх видів полюють на черв'яків-нематод, заманюючи їх у пастку та стягуючи своєю грибницею.

Які істоти винні у кольорі Кривавого водоспаду в Антарктиді?

В Антарктиді з льодовика Тейлора часом виходить кривавий водоспад. Вода містить двовалентне залізо, яке, з'єднуючись з атмосферним повітрям, окислюється та утворює іржу. Це і надає водоспаду криваво-рудого кольору.

Де можна побачити та спробувати природний кавуновий сніг?

У деяких високогірних районах, наприклад каліфорнійському хребті Сьєрра-Невада, влітку можна побачити кавуновий сніг. Він рожевого кольоруі має запах і смак кавуна. Цей феномен обумовлений наявністю у снігу водоростей Chlamydomonas nivalis, що містять червоний пігмент астаксантин.

Який павук виробив здатність переміщатися на кшталт колеса?

У південноафриканській пустелі Наміб мешкає Carparachne aureoflava - павук, що котиться. Його головним ворогом є дорожня оса, яка своїм жалом паралізує павука, а потім відкладає у його тіло яйця.

Де на рибалку ходять із лопатами?

Африканські дводихливі риби протоптери можуть кілька місяців жити поза водою в норах під затверділим шаром бруду. Місцеві жителіходять на рибалку на протоптерів з лопатами та мотиками. Викопану рибу можуть знову закопувати біля своїх будинків, і в такому вигляді протоптери ще довго не псуються.