Странные глаза коз и их прямоугольные зрачки

Если впервые посмотреть козе прямо в глаза, многие невольно делают шаг назад. Вместо привычного круглого зрачка там обнаруживается чёткий горизонтальный прямоугольник, похожий на прорезь в почтовом ящике.

На средневековых фресках дьявола рисовали с козлиной мордой не просто так. Взгляд козы всегда казался людям пугающим и нечеловеческим. На самом деле никакой чертовщины в нем нет. Просто эволюция собрала оптический прибор под одну конкретную задачу: не стать чьим-нибудь обедом.

Сейчас разберемся, зачем зрачку прямоугольная форма, какой угол обзора у козы и что происходит с её глазами, когда морда уходит в траву.

Если совсем коротко: горизонтальный прямоугольный зрачок дает козе широкую панораму вдоль земли, не дает ослепнуть от солнца сверху и помогает вовремя заметить хищника. А когда коза наклоняется к траве, глаза доворачиваются в глазницах так, чтобы зрачок остался почти параллельным горизонту.

Теперь по порядку.

Хищник или жертва — видно по зрачку

В 2015 году в журнале Science Advances вышло исследование Мартина Бэнкса из Беркли и Гордона Лава из Даремского университета. Ученые собрали данные по наземным животным и разложили их по трем признакам: чем питается, когда активно и какой формы зрачок. Всего изучили 214 видов.

Выяснилось: у пасущихся травоядных, которых едят, зрачки горизонтальные. У засадных хищников, что прыгают из кустов, — вертикальные щели. У активных преследователей вроде волка, льва или гепарда зрачок чаще круглый. У человека тоже круглый, хотя наша охотничья история уже не сводится к одной стратегии.

Вот еще интересный момент: среди всех исследованных видов не нашлось ни одного с диагональной щелью. Природа перепробовала многое, но косую линию забраковала. Мир вокруг устроен относительно горизонта, а не по диагонали.

Раз форма зрачка не просто декор, а инструмент, логично спросить: что именно делает этот инструмент?

Щель, которая режет солнце сверху

Горизонтальный зрачок расширяет полезную картинку по горизонтали — вперед, назад и по сторонам. Одновременно он срезает лишний свет сверху.

Животное, которое полдня пасется мордой вниз под открытым небом, получает идеальную настройку: солнце не слепит, а трава и все, что по ней движется, видны отчетливо. Авторы исследования подчеркивают: такая оптика дает более четкую картину горизонтальных контуров спереди и сзади — линии земли, теней, кустов. То есть всего того, по чему придется бежать.

Добавьте сюда боковое расположение глаз — и получите обзор около 320 градусов. У человека примерно 180. Коза видит почти все вокруг себя, не поворачивая головы. Слепая зона маленькая: узкая полоса сзади и участок прямо перед мордой, который перекрывает собственный нос.

Бэнкс формулировал задачу травоядного просто: сначала заметить хищника, который почти всегда приходит по земле, а потом понять, куда бежать. Скакать по камням вслепую не выходит ни у кого.

Кстати, такой же прямоугольный зрачок есть у овцы, лошади, антилопы и оленя. Родство тут ни при чем — тела у всех разные. Просто совпала инженерная задача: есть с опущенной головой и не пропустить того, кто подкрадывается сбоку.

Но у этой схемы обнаруживается слабое место, заметное на любом пастбище.

Глаз, который не заваливает горизонт

Вся конструкция держится на том, что щель лежит параллельно земле. А теперь посмотрите на пасущуюся козу: голова опущена, морда в траве. Значит, зрачок вслед за черепом должен встать почти вертикально — и вся теория рассыпается.

Исследователи поехали проверять это лично. Бэнкс провел не один час в зоопарке Окленда, разглядывая антилоп в окружении школьных экскурсий, а Лав ходил с камерой по фермам под Даремом и приставал к овцам и лошадям.

Результат оказался одинаковым. Когда животное опускает голову, глазное яблоко доворачивается в глазнице — и щель зрачка остается почти параллельной земле. Этот механизм называется цикловергенцией: глаза проворачиваются вокруг собственной оптической оси, причем в разные стороны — левый в одну, правый в другую.

Примерно 50 градусов на каждый глаз, а по оценке авторов — возможно, и больше.

Человек в том же движении дает лишь несколько градусов, примерно на порядок меньше. Если совсем просто: у козы встроенный стабилизатор, который не дает завалить горизонт. Оператору для такого нужен подвес за сумасшедшие деньги, козе он достался в комплекте.

На мой взгляд, это самая недооцененная деталь всей истории. Чудесами инженерии принято считать эхолокацию летучих мышей и магнитный компас птиц. А животное, которое жует лопух у забора, спокойно делает то, чего человеческий глаз физически не умеет, — и никто не замечает.

Хорошо. Но если горизонтальная щель так удобна, почему кошка живет с вертикальной?

Почему у кошки зрачок вертикальный

Потому что у кошки другая профессия. Засадному хищнику панорама не нужна — ему нужно точно оценить дистанцию до прыжка. Промахнулся на полметра, и ужин ушел в кусты. Померить расстояние можно тремя способами: двумя глазами, по размытию картинки и покачиванием головы. Третий вариант в засаде отпадает сразу — пошевелился, выдал себя.

Остаются два, и вертикальная щель складывает их вместе. Она удерживает резкость по вертикальным контурам, а стереозрение как раз лучше всего работает по вертикальным линиям. Горизонтальные контуры при этом размываются тем сильнее, чем дальше объект, и по силе размытия глаз считывает дальность.

Коза свой зрачок не выбирала — за нее это сделали сотни тысяч поколений, каждое из которых расплачивалось за плохое зрение шкурой. Мы же способны заметить чужую конструкцию, разобрать ее и понять, зачем она устроена именно так. Глаза даны, чтобы видеть. Разум — чтобы иногда догадаться, что видит кто-то другой.