Haben Sie sich jemals gefragt, warum die Augen Ihrer Katze diese gruseligen vertikalen Schlitze für Pupillen haben? Eine neue Studie legt nahe, dass der Grund in der bevorzugten Jagdart der Katzen liegen könnte.
Vertikale Schlitzpupillen sind bei nächtlichen Raubtieren, die ihre Beute überfallen, am häufigsten, so die neue Studie, die heute veröffentlicht wurde (Aug. 7) in der Zeitschrift Science Advances. Höchstwahrscheinlich bietet diese Pupillenform die schärfste Möglichkeit, die Entfernung für einen Beuteschleppsprung zu messen, ergab die Studie.,
Die neue Forschung entmystifiziert nicht nur den Hauskatzen, sondern zeigt auch, dass die bizarren horizontalen, rechteckigen Pupillen, die von Ziegen und Schafen getragen werden, diesen Beutetieren wahrscheinlich helfen, den Horizont nach Raubtieren zu durchsuchen — und das Gelände beim Sprinten vor Gefahr zu beobachten. Darüber hinaus sind kreisförmige Pupillen in der Regel bei großen, aktiven Raubtieren zu finden, die tagsüber wach sind. (Klingt vertraut, Menschen?,)
Katzenauge
Die Beobachtung, dass Raubtiere dazu neigen, vertikale Pupillen zu haben und horizontale zu jagen, stammt aus den 1940er Jahren, aber niemand hatte diesen Unterschied jemals quantifiziert, sagte Martin Banks, ein Visionsforscher an der University of California, Berkeley. Um herauszufinden, ob hinter den zufälligen Beobachtungen die Wahrheit steckt, haben Banks und sein Team eine Datenbank mit 214 landgestützten Arten zusammengestellt. Anschließend analysierten sie die Pupillenform jeder Art in Bezug auf die Futtergewohnheiten des Tieres und die Tag-oder Nachtaktivität., (Das Team ließ Vögel und Fische aus, um die Komplikationen unterschiedlicher visueller Umgebungen zu begrenzen.)
Hinterhalt Raubtiere, wie viele Katzen und Schlangen, waren am ehesten vertikal geschlitzten Pupillen Sport, vor allem, wenn diese Tiere in der Nacht aktiv waren. Der Grund für diese Korrelation hat höchstwahrscheinlich mit der Mechanik des Auges zu tun, sagte Banks Live Science. Hinterhalt Jäger müssen sehr gut in der Messung der Tiefe sein, damit sie effektiv auf ihre Beute springen können.
Es gibt zwei Möglichkeiten, die Tiefe zu messen, ohne sich zu bewegen., In einer Methode, Stereopsis, vergleicht das Gehirn den Abstand zwischen den beiden Bildern, die von jedem Auge zurückgegeben werden, um die Tiefe zu messen. (Halten Sie Ihren Finger heraus, konzentrieren Sie sich darauf und schließen Sie jedes Auge nacheinander. Dieser „Sprung“, den Sie sehen, ist die Entfernung, die in Stereopsis verwendet wird.)
Die andere Methode, blur, nutzt die Unschärfe von Objekten hinter und vor der Stelle, auf die Sie fokussieren.
Wie sich herausstellt, ist die in Stereopsis verwendete Verschiebung von Seite zu Seite mit vertikalen Linien und Konturen leichter zu messen als mit horizontalen., So, sagte Banks, die vertikale Pupille bietet die beste Sicht für Stereopsis.
Um horizontale Entfernungen zu beurteilen, verwenden Katzen und andere Räuber mit Spaltpupille wahrscheinlich Unschärfe, sagte Banks. Um die Unschärfe zu maximieren, muss sich die Pupille weit öffnen. Und um die Unschärfe für horizontale Linien zu maximieren, muss sich die Pupille von oben nach unten weit öffnen. Mit anderen Worten, die ideale Form ist horizontal schmal und vertikal breit — genau die Anordnung eines Katzenauges.
„Dies ist die richtige Anordnung, um Stereo und Unschärfe als Hinweise auf eine gleichzeitige Entfernung zu maximieren“, sagte Banks.,
Pupillen für Beute
Auf der anderen Seite des Spektrums befinden sich die seltsamen rechteckigen Pupillen von Ziegen, Schafen, Pferden und einigen Kröten. Banks und seine Kollegen fanden heraus, dass von 42 pflanzenfressenden Beutetieren in ihrer Datenbank 36 horizontale Pupillen hatten. Um herauszufinden, warum, schufen sie ein Computermodell eines Schafauges und maßen seine Optik.
Die Ergebnisse zeigten, dass eine horizontale Pupille die Eingabe von oben und unten minimiert und die Eingabe von der Vorder-und Rückseite eines Tieres maximiert, wodurch ein Panoramablick entsteht. Außerdem haben die meisten dieser Beutetiere Augen an den Seiten ihres Kopfes, was diese Sicht weiter verbessert.
„Es ermöglicht ihnen, vorne und hinten besser zu sehen und vielleicht nicht von Sonnenlicht von oben geblendet zu werden“, sagte Banks.,
Noch interessanter, sagte Banks, war die Entdeckung, dass diese Schüler auch die Unschärfe horizontaler Konturen minimieren und ein schärferes Bild des Bodens und des bevorstehenden Geländes erzeugen. Das ist ziemlich wichtig für ein Tier, das alles fallen lassen und rennen muss, wenn ein Berglöwe stürzt — besonders ein Tier mit seinen Augen auf der Seite seines Kopfes, sagte Banks.
„Stellen Sie sich vor, Ihre Augen schauten 70 Grad von wo aus Sie laufen“, sagte er. „Du wärst schrecklich darin.,“
Auf dem Weg durch die Entwicklung dieser Theorie erkannten Banks und seine Kollegen, dass sie ein Problem haben könnten, sagte er. Die horizontalen Augen einer Ziege müssten dem Horizont entsprechen, damit das Tier von dieser zusätzlichen Klarheit profitieren kann. Wenn sich die Pupillen des Tieres beim Grasen nicht aufstellten, gehen Sie nach unten, „da geht unsere Idee“, sagte Banks.
Er „stürzte“ in einen örtlichen Zoo, während einer seiner Kollegen zu einem Bauernhof in der Nähe seines Hauses in England ging, jeder mit einer Videokamera in der Hand., Was sie sahen, brachte ihre Theorie wieder ins Spiel: Ziegen, Schafe und Pferde drehen alle ihre Augen — einen im Uhrzeigersinn und einen gegen den Uhrzeigersinn—, um ihre Pupillen beim Grasen im Einklang mit dem Horizont zu halten.
Banks konnte keinen Hinweis auf dieses Talent in der wissenschaftlichen Literatur finden, sagte aber, dass er und sein Team „Art Zweifel“ sie entdeckten es. „Ich kann mir nicht vorstellen, dass dies die Aufmerksamkeit aller in den letzten paar hundert Jahren verfehlt hat“, sagte er.,
Augenentwicklung
Wenn vertikale Pupillen für die Jagd und horizontale Pupillen für die Flucht sind, wo bleiben dann runde Pupillen wie die, die Menschen haben? Diese Ergebnisse, sagte Banks, sind etwas weniger klar. Tiere mit runden Pupillen neigen dazu, aktive Raubtiere oder Jäger zu sein, die Tag und Nacht wach sind. Die Korrelation zwischen Pupillenform und diesen Merkmalen war jedoch nicht so stark wie bei vertikalen und horizontalen Pupillen.,
Schließlich schufen die Forscher einige Stammbäume von Katzen und Caniden (eine Gruppe, die Hunde und Füchse umfasst), um herauszufinden, ob sich die Pupillenform in diesen Familien nur einmal entwickelt hat oder ob sie bei mehreren Gelegenheiten unabhängig erscheint. Sie fanden heraus, dass sich seltsame Pupillenformen viele Male entwickelt haben.
„Es ist nur eine Art kommen und gehen, abhängig von ihrer Nische“, sagte Banks. „Wir denken, dass jeder Druck, eine bestimmte Schülerform zu entwickeln, mehrmals stattfand, nicht nur einmal.,“
Distanzurteile sind nicht der einzige Grund, warum Tiere eine bestimmte Pupillenform entwickeln könnten“, fügte Banks hinzu. Andere Faktoren wie Farbsehen und Mustererkennung spielen wahrscheinlich eine Rolle.
Die Forscher wollen nun die Wechselwirkung zwischen Netzhaut und Pupille untersuchen, insbesondere bei horizontalen Augen. Viele Tiere mit horizontalen Pupillen haben eine „Abstrich“ – Netzhaut, sagte Banks, mit höheren Dichten von Lichtrezeptoren in einem horizontalen Streifen über die Netzhaut. (Menschen hingegen haben einen kreisförmigen Bereich, der als Fovea bezeichnet wird und besonders dicht ist.,)
Das Team will auch noch seltsamere Augen sehen. Einige Eidechsen haben zum Beispiel Pupillen, die sich in drei oder vier vertikal gestapelte Nadellöcher verengen. Kopffüßer wie Tintenfische haben wirklich bizarre, „W“-förmige Pupillen. Und einige Schlittschuhe und Rochen haben Pupillen in Form von Halbmondmonden.
„Es gibt viele wirklich seltsame da draußen“, sagte Banks.
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