Tvar zornice závisí na životním stylu • Julia Kondratenko • Vědecké zprávy o „prvcích“ • Zoologie, evoluce

Obr. 1. A — tvary zornic: vertikální (kočka), kulaté (rys), kulaté (člověk) a horizontální (ovce). B — rozdělení 214 druhů zvířat podle tvaru zornic a životního stylu (Býložravci – býložravci, Aktivní – aktivní predátoři hledající kořist a Ambush – predátoři čekající na kořist). Obrázek z článku, o kterém se diskutuje Věda Zálohy

Predátoři ze zálohy mají spíše vertikální zornici, zatímco jejich býložravá kořist má spíše horizontální zornici. Vědci tento vzorec vysvětlují odlišnými cíli zvířat těchto dvou skupin. Vertikální zornice umožňuje predátorům ostřeji vidět vertikálně orientované předměty, jako je jejich kořist, zatímco býložravci naopak potřebují prozkoumat široký horizont, aby včas spatřili predátora, takže jejich zornice jsou často uzpůsobeny k tomu, aby vodorovné linie viděli ostřeji.

Zornička reguluje množství světla dopadajícího na sítnici. Kromě kulatých zornic, jejichž lumen je určován kruhovým svalem – svěračem zornice, se v přírodě často vyskytují štěrbinovité zornice, vybavené dalším párem svalů. Rozsah vůle štěrbinové zornice je širší než u kulaté zornice: plocha vertikální zornice u kočky se může změnit 135krát, zatímco kulatá zornice u člověka se může změnit pouze 15krát. Proto jsou štěrbinové zornice užitečné pro zvířata, která jsou aktivní ve dne i v noci, v širokém rozsahu osvětlení. Přes den, kdy je světlo, by totiž zornička neměla propouštět příliš světla, ale v noci by naopak měla být co nejširší, aby se na sítnici dostalo více z už tak malého počtu fotonů.

Ale zornicová štěrbina může být orientována jinak – svisle nebo vodorovně. Vědci z University of California a University of Durham nedávno naznačili, že orientace zornic není náhodná a závisí na životním stylu zvířete a objektech v zorném poli, které jsou pro něj obzvláště důležité. Porovnávali údaje o tvaru zornic 214 druhů suchozemských zvířat s jejich životním stylem (obr. 1). Ukázalo se, že zorničky býložravců jsou orientovány převážně horizontálně, aktivní dravci mají zornice nejčastěji kulaté a dravci, kteří číhají na své oběti, mají nejčastěji zornice orientované vertikálně. Tvar zornice závisel i na období denní aktivity: u nočních zvířat byly zornice častěji štěrbinovité než kulaté. Nalezené vzory odpovídaly velmi přísným úrovním významnosti, takže zbývalo pochopit, jaké důvody vysvětlují rozdíly ve tvarech zornic u zvířat různých skupin.

Obr. 2. Vertikální zornice umožňuje zvířeti docela ostře vidět vertikální obrysy umístěné o něco blíže nebo dále než je ohnisková vzdálenost. Ale vodorovné čáry, byť mírně vzdálené od ohniskové vzdálenosti, vypadají velmi rozmazaně. Pokud je zornice vodorovná, bude obrázek opačný. Obrázek z článku, o kterém se diskutuje Věda Zálohy

Když oko nebo fotoaparát zaostří na bod, zbytek obrázku bude rozmazaný. Průměr rozmazaného kruhu kolem daného bodu v zorném poli závisí na rozdílu vzdáleností k němu a bodu, na který je oko zaostřeno, a také na průměru zornice. Pokud zornice není kulatá, hloubka ostrého vidění se bude pro různé směry lišit. Například zvíře s vertikální zornicí uvidí poměrně ostře nejen svislou čáru, na kterou je zaostřeno, ale i svislé čáry umístěné o něco dále nebo blíže k ohniskové vzdálenosti. Ale taková zornice je méně přizpůsobena horizontálním obrysům a horizontální linie, na které se zvíře přímo nezaměřuje, budou velmi rozmazané (obr. 2). U zvířat s horizontálně orientovanými štěrbinovými zorničkami je obraz opačný: jasně vidí horizontální obrysy, ale nejsou tak dobře přizpůsobeny vnímání vertikálních objektů.

Prospěch z určitého tvaru zornice závisí také na výšce, ve které se zvíře nachází oči. To lze snadno pochopit při pohledu na fotografie pořízené v různých vzdálenostech od objektu: čím blíže je fotoaparát k povrchu, tím vyšší je gradient rozostření toho, co není zaostřeno (obr. 3). Pokud tedy porovnáte například kočku a osobu, pak je pro kočku mnohem důležitější opravit rozostření obrazu, protože je „blíže k zemi“ než člověk. Kvůli těmto úvahám vědci předpokládali, že u menších zvířat je pravděpodobnější, že budou mít rozříznuté zorničky, což je hypotéza, která se potvrdila, když výzkumníci analyzovali údaje o velikosti zvířat ve svém vzorku. Je zajímavé, že ptáci mají téměř vždy kulaté zornice, jedinou výjimkou jsou vodní řezačky, které mají svislé štěrbinovité zornice. Tato výjimka odpovídá teoretickým výpočtům výzkumníků, protože svým životním stylem skimmer připomíná malého suchozemského predátora. Tento pták létá velmi nízko u vodní hladiny a loví ryby, takže všechny úvahy o rozostření obrazu při pohledu na blízko platí také pro podříznutí.

Obr. 3. Simulace pohledu do roviny pro zvířata různé výšky (0,6, 0,2 a 0,1 m). levý největší výška, vpravo — nejmenší. Čím blíže jsou oči zvířete k zemi, tím rozmazanější objekty se objeví. Obrázek z článku, o kterém se diskutuje Věda Zálohy

Proč jsou oči dravců ze zálohy lépe přizpůsobeny k vidění svislých čar, zatímco oči jejich býložravé kořisti jsou laděny do vodorovných obrysů? Lze se jen domnívat, že pro dravce je důležitější vidět kořist (což je spíše vertikálně orientovaný objekt), zatímco kořist naopak potřebuje zkoumat široké obzory, které pro ni musí být dobře viditelné, aby si hrozbu včas všimli. Oběť navíc potřebuje určit směr, kterým má běžet, a predátorovi stačí oběť pronásledovat a okolní prostranství ho vlastně nezajímá.

Různé tvary zornic vznikly během evoluce několikrát nezávisle na sobě. Ukazuje se, že určitý tvar zornice u zvířat s odlišným životním stylem je příkladem konvergentní evoluce, kdy se vlastnost užitečná pro život paralelně vyvíjí u organismů, které nepatří do blízkých skupin.

Zdroj: Martin S. Banks, William W. Sprague, Jürgen Schmoll, Jared A. Q. Parnell a Gordon D. Love. Proč mají zvířata zorničky různých tvarů? // Věda Zálohy. 2015. V. 1. P. e1500391. DOI: 10.1126/sciadv.1500391.

Julia Kondratenko