Warum haben Katzen vertikalen Pupillen

Haben Sie sich jemals gefragt, warum Ihre Katzenaugen diese gruselige vertikale Schlitze für Schülerinnen und Schüler haben? Eine neue Studie legt nahe, dass der Grund in der Katzen bevorzugte Art der Jagd liegen kann.

Vertikal-Schlitz Schüler sind am häufigsten bei nachtaktive Raubtiere, die ihre Beute aufzulauern, nach einer neuen Studie, veröffentlicht heute (7. August) in der Zeitschrift Science fördert. Am ehesten Weise diese Schüler Form der schärfsten Entfernung für eine Beute reißt Sprung zu messen, die Studie ergab.

Die neue Forschung entmystifizieren nicht nur die Hauskatze, aber; Es zeigt auch, dass die bizarre horizontal, rechteckige Schüler sported von Ziegen und Schafen wahrscheinlich diese helfen Beutetiere scannen den Horizont für Raubtiere – und das Gelände zu sehen, wenn vor der Gefahr zu sprinten. Darüber hinaus tendenziell runden Schüler auf große, aktive Räuber gefunden werden, die im Laufe des Tages wach sind. (Sound vertraut, Menschen?) [Video: Warum Ziegen Rechteck Augen haben]

Katzenauge

Die Beobachtung, dass Raubtiere sind in der Regel haben senkrechte Pupillen und Beute horizontal, stammt aus den 1940er Jahren, aber niemand hatte jemals quantifiziert diesen Unterschied, sagte Martin Banks, ein Vision-Forscher an der University of California, Berkeley. Um herauszufinden, wenn es Wahrheit hinter die beiläufigen Beobachtungen, Banken und sein Team eine Datenbank von 214 terrestrischen Arten zusammengestellt. Anschließend analysiert sie die Pupille Form der einzelnen Arten in Bezug auf Nahrungssuche Gewohnheiten und Tag oder nächtliche Aktivität des Tieres. (Das Team verlassen, Vögel und Fische um die Komplikationen der unterschiedlichen visuellen Umgebungen zu begrenzen.)

Hinterhalt Raubtiere, wie viele Katzen und Schlangen, wurden höchstwahrscheinlich vertikalen Schlitz Schüler, Sport, vor allem, wenn die Tiere in der Nacht aktiv waren. Der Grund für diesen Zusammenhang am ehesten mit der Mechanik des Auges zu tun hat, sagte Banken Leben Wissenschaft. Hinterhalt Jäger müssen Tiefe vermessen, so dass sie effektiv an ihre Beute springen können sehr gut sein.

Es gibt zwei Möglichkeiten, um Tiefe zu messen, ohne sich zu bewegen. In einer Methode vergleicht Stereopsis, das Gehirn die Entfernung zwischen den beiden Bildern von jedem Auge, Tiefe messen zurückgegeben. (Halten Sie Ihren Finger darauf konzentrieren Sie und schließen Sie jedes Auge in Folge. Dieser "Sprung" sehen Sie die Entfernung in Stereopsis verwendet wird.) [Bilder: sehen Sie die Welt aus einem Katzenauge]

Die andere Methode, verwischen, nutzt die Unschärfe von Objekten hinter und vor der Stelle, an dem Sie konzentrieren.

Es stellt sich heraus, die Seite-an-Seite-Verschiebung in Stereopsis verwendet ist einfacher zu messen, mit vertikalen Linien und Konturen als bei horizontalen. Damit Banken sagten, bietet die vertikale Pupille den besten Blick für Stereopsis.

Horizontale Abstände zu urteilen, Unschärfe, Katzen und andere Raubtiere Schlitz-Schüler wahrscheinlich Verwendung, Banken sagten. Um Unschärfe zu maximieren, muss die Pupille weit offen. Und zur Maximierung der Unschärfe bei horizontalen Linien die Schüler muss weit offen von oben nach unten. Das heißt, die ideale Form ist schmal, horizontal und vertikal breit – genau die Anordnung der ein Katzenauge.

"Dies ist das richtige Arrangement zu maximieren Stereo und Unschärfe als Hinweise, gleichzeitig zu distanzieren", sagte Banken.

Schülerinnen und Schüler nach Beute

Auf der anderen Seite des Spektrums sind die seltsame rechteckige Schüler der Ziegen, Schafe, Pferde und einige Kröten. Banken und seine Kollegen festgestellt, dass 36 42 pflanzenfressenden Beutetiere in ihrer Datenbank, horizontale Schüler hatte. Um herauszufinden, warum, sie schufen ein Computermodell des Auges ein Schaf und seiner Optik gemessen. [Vision-Quiz: Was können Tiere sehen?]

Die Ergebnisse zeigten, dass horizontale Schüler Eingang von oben und unten minimiert und maximiert die Eingabe von der Vorder- und Rückseite eines Tieres, erstellen einen Panoramablick auf. Plus, die meisten davon Beutetiere haben Augen auf den Seiten ihrer Köpfe, diese Ansicht weiter zu verbessern.

"Es besser vorne und hinten, und vielleicht um nicht zu geblendet von Sonnenlicht von oben sehen kann," sagte Banks.

Noch interessanter, Banken sei die Entdeckung, dass diese Schülerinnen und Schüler auch die Unschärfe der horizontale Linienführung minimieren ein schärferes Bild des Bodens und kommende Gelände zu schaffen. Das ist ziemlich wichtig für ein Tier, das alles aufzugeben und ausgeführt, wenn ein Berglöwe stürzt sich möglicherweise muss – vor allem ein Tier mit seinen Augen auf der Seite den Kopf, sagte Banken.

"Stell dir vor, deine Augen 70 Grad [aus] gesucht hatten, von wo Sie laufen," sagte er. "Sie wäre es schrecklich."

Teilwegs durch die Entwicklung dieser Theorie, erkannte Banken und seine Kollegen, dass sie ein Problem haben könnte, sagte er. Eine Ziege horizontale Augen müsste im Einklang mit den Horizont für das Tier, um in den Genuss dieser zusätzlichen Klarheit zu bleiben. Wenn das Tier Schüler Line-up nicht, wenn es, Kopf nach unten, "Da geht unsere Idee Weiden war", sagte Banken.

He "gestrichelt Weg" zu einem lokalen Zoo während einer seiner Kollegen unter der Leitung auf einen Bauernhof nahe seinem Haus in England, jeweils mit einer Videokamera in der hand. Was sie sahen, setzen Sie ihre Theorie wieder in das Spiel: Ziegen, Schafe und Pferde drehen Sie ihre Augen – im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn – ihre Schüler im Einklang mit dem Horizont zu behalten, wenn Weiden.

Banken kein Verweis auf dieses Talent in der wissenschaftlichen Literatur finden konnte aber, sagte er und sein Team "Art des Zweifels" sie es entdeckt. "Ich kann nicht vorstellen, dass dies jedermanns Aufmerksamkeit für die letzten paar hundert Jahren verpasst", sagte er.

Auge Entwicklung

Wenn vertikale Schüler für die Jagd sind und horizontale Pupillen sind für auf der Flucht, wo das Runde verlässt haben die Schüler wie diejenigen Menschen? Diese Ergebnisse sind Banken sagten, ein bisschen weniger klar. Tiere mit runden Pupillen sind in der Regel aktive Raubtiere oder Sammlerinnen, die sind beide Tag und Nacht wach. Die Korrelation zwischen Schüler und diese Züge war aber nicht so stark, wie es für vertikale und horizontale Schüler war.

Zu guter Letzt erstellt die Forscher einige Stammbäume von Katzen und Caniden (eine Gruppe, die Hunde und Füchse enthält), um herauszufinden, ob Schüler Form nur einmal in diesen Familien entwickelt oder ob es unabhängig voneinander mehrmals öffnet sich. Sie fanden, dass seltsame Schüler Formen oft entwickelt haben.

"Es hat einfach nur kommen und abhängig von ihrer Nische gegangen", sagte Banken. "Wir denken, dass was auch immer Druck da war, eine bestimmte Form der Schüler zu entwickeln mehrmals, nicht nur einmal passiert."

Distanz-Urteile sind nicht der einzige Grund Tiere können eine bestimmte Form der Schüler entwickeln, Banken hinzugefügt. Andere Faktoren wie Vision und Muster Farberkennung, spielen wahrscheinlich eine Rolle.

Nun wollen die Forscher die Interaktion zwischen der Netzhaut und der Schüler, vor allem in horizontalen Augen zu studieren. Viele Tiere mit horizontalen Schülerinnen haben eine "Abstrich" Retina Banken sagten, mit höherer Dichte von Licht-Rezeptoren in einem horizontalen Streifen auf der Netzhaut. (Menschen, haben dagegen eine kreisförmige Fläche, genannt die Fovea, die besonders dicht ist.)

Das Team auch noch seltsamer Augen betrachten will. Einige Eidechsen haben z. B. Schülerinnen und Schüler, die in drei oder vier vertikal gestapelt Nadelstiche einengen. Kopffüßer wie Tintenfische haben wirklich bizarr, "W"-förmige Schüler. Und einige Skates und Strahlen haben die Schüler wie Mondsicheln geformt.

"Es gibt eine Menge von wirklich seltsam da draußen," sagte Banks.

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