Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Хамелеон является одним из наиболее высоко визуально-ориентированных ящериц , используя этот смысл в хищном захвате, поведении спаривания и избежание хищников . [1] Уникальные особенности зрения хамелеона включают отрицательную линзу , положительную роговицу и монокулярную фокусировку. Развитие зрительной системы хамелеона могло развиться, чтобы помочь в захвате добычи и / или в избегании хищников.

image_chameleon_eye
Глаз хамелеона

Угол или амплитуда движения глаз у хамелеонов очень велика для позвоночных [1], и глаза движутся независимо друг от друга. [2] Это позволяет хамелеону наблюдать за приближающимся объектом, одновременно сканируя остальную часть своего окружения. [1] Глаза хамелеона выступают сбоку от головы, давая ящерице панорамный вид. [2] Веки, соединенные со зрачком, защищают глаза, оставляя открытой лишь небольшую часть. [2]С отрицательной (близорукой или вогнутой) линзой и положительной (дальнозоркой или выпуклой) роговицей хамелеоны используют метод монокулярной фокусировки для определения расстояния, называемого аккомодацией роговицы. Каждый глаз фокусируется независимо, что достигается уникальной анатомией глаза хамелеона, состоящей из отдельных узловых и центральных точек глаза. [3] Наконец, «полосатая, а не гладкая цилиарная мышца у завропсид» позволяет быстро сфокусироваться. [3]

Отрицательная линза [ править ]

Глаза хамелеона имеют отрицательную линзу, что означает, что линза вогнутая. Это увеличивает размер изображения сетчатки глаза, позволяя более точную фокусировку. [3] [4] Фактически, увеличение изображения у хамелеонов выше в масштабе по сравнению с глазами всех других позвоночных. [4]

Положительная роговица [ править ]

В то время как линза отрицательная, роговица глаз хамелеона положительная, то есть выпуклая. Повышенная мощность роговицы также способствует более точной фокусировке, чем у других позвоночных. [3] Роговица улучшает разрешение зрения в более узком поле зрения. [3]

Монокулярная фокусировка и аккомодация роговицы [ править ]

Комбинация отрицательной линзы и положительной роговицы в глазу хамелеона обеспечивает точную фокусировку за счет аккомодации роговицы. [4] Использование аккомодации роговицы для восприятия глубины [5] делает хамелеона единственным позвоночным, способным фокусироваться монокулярно. [1] В то время как зрение в основном независимо в двух глазах хамелеона, глаз, который первым обнаруживает добычу, будет направлять аккомодацию в другом глазу. [3] Вопреки предыдущему мнению, что хамелеоны использовали стереопсис (оба глаза) для восприятия глубины, исследования показали, что фокусировка с помощью монокуляра более вероятна. [6] В зависимости от шага хамелеона в последовательности хищничества аккомодация роговицы может быть связана, что означает, что глаза независимо фокусируются на одном и том же объекте.[3] При сканировании окружающей среды и оценке расстояния до добычи зрение и аккомодация не связаны: глаза фокусируются на различных объектах, таких как окружающая среда и недавно увидевшая добычу. Непосредственно перед тем, как характерный язык хамелеона удлиняется, аккомодация обоих глаз сопряжена: оба глаза независимо фокусируются на добыче. [3] Неточное совмещение изображений от каждого глаза, продемонстрированное путем измерения различных углов от глаза к цели, показывает, что стереопсис маловероятен для восприятия глубины хамелеоном. [3]

Разделение узловых точек [ править ]

Узловая точка в глазу - это точка, в которой «линии, соединяющие точки сцены и соответствующие точки на изображении, пересекаются». [5] У хамелеонов узловая точка расположена на значительном расстоянии до центра вращения, точки, вокруг которой глаз вращается в глазнице. В результате такого разделения узловых точек изображения объектов более или менее перемещаются по сетчатке в зависимости от их расстояния от хамелеона. Положение изображения на сетчатке глаза является «основным средством, с помощью которого хамелеоны судят о расстоянии». [3] Следовательно, вращение одного глаза сообщает хамелеону об «относительных расстояниях между разными объектами». [5]Важным эффектом способности определять расстояние одним глазом является то, что не нужно поворачивать голову, чтобы можно было видеть объект в стереофоническом режиме. [7]

Эволюция [ править ]

Хамелеоны как эволюционный переход к стереопсису [ править ]

Предлагаемая теория эволюции плоскоклеточного зрения состоит в том, что аккомодация роговицы и монокулярное восприятие глубины являются «примитивными» механизмами по сравнению с бинокулярным зрением и стереопсисом. [3] Хамелеоны используют альтернативную стратегию стереопсиса в функциональном соединении глаз непосредственно перед выстрелом языка. Это отличается от стереопсиса тем, что изображения обоих глаз не согласованы в один. Однако возможно, что это было впервые использовано для уменьшения статического электричества. [3] Это предполагает, что хамелеоны можно рассматривать как переход между независимым и парным использованием глаз. [8] Однако также возможно, что система зрения хамелеона является альтернативным, столь же успешным способом захвата добычи и избегания хищников, и, возможно, более подходящим для ниши хамелеона как замаскированного древесного охотника, чем другие системы зрения.

Причины развития глаз хамелеона, связанные с добычей / хищником [ править ]

Хамелеон, замаскированная, медлительная ящерица, является древесным охотником, который прячет добычу и устраивает засады. [2] Как добычу, так и хищников можно увидеть и контролировать с помощью монокулярного восприятия глубины. Кроме того, разделение узловых точек позволяет судить о расстоянии одним глазом, поэтому хамелеону требуется минимальное движение головы для наблюдения за своим окружением, что усиливает стратегию хамелеона незаметности. [5]

Захват добычи [ править ]

Специализированная стратегия, с помощью которой хамелеоны ловят добычу, отражается в их сенсорной анатомии и использовании, в частности в зрении. [2] Сначала добычу видят и оценивают расстояние с помощью одного глаза. [6] Чтобы избежать обнаружения жертвой, хамелеон использует минимальное движение головы, что стало возможным благодаря разделению узловых точек. [5] Затем хамелеон медленно поворачивает голову к добыче. Оба глаза независимо фокусируются на добыче до удара языком. [3]

Избегание хищников [ править ]

Реакция избегания хамелеонов-хищников опосредована зрением. [1] Чтобы избежать хищников, хамелеоны используют минимальное движение головы и уникальный метод отслеживания потенциальных угроз. Благодаря разделению узловых точек хамелеон может определить расстояние до потенциальной угрозы с минимальным движением головы. Столкнувшись с потенциальной угрозой, хамелеоны поворачивают свои стройные тела на противоположную сторону насеста, чтобы избежать обнаружения. [1] Они будут продолжать перемещаться по ветке, чтобы держать ветку между собой и угрозой и держать угрозу в пределах своей видимости. [1]Если ветка узкая, хамелеон может в бинокль наблюдать за угрозой вокруг ветки. В то время как широкая ветвь может представлять трудности в восприятии глубины для другой ящерицы, поскольку она вынуждена смотреть на угрозу монокулярно, хамелеон из-за аккомодации роговицы и разделения узловых точек может судить о расстоянии между собой и потенциальной угрозой, наблюдая за угрозой только одним глазом. . [1]

Сравнение с песчаной рыбой [ править ]

Хотя глаз хамелеона уникален у ящериц, параллели существуют и у других животных. В частности, рыба-песчанка с решеткой разделяет ключевые черты зрения с хамелеоном. Это связано с тем, что обстоятельства окружающей среды, такие как необходимость замаскированной быстрой поимки добычи, которая привела к развитию глаза хамелеона, похоже, повлияли и на рыбу-песчанку. [7] Быстрые нападения хищников становятся возможными благодаря поперечнополосатым мышцам роговицы хамелеона и песчаных копьев, что обеспечивает аккомодацию роговицы, уменьшенную линзу и увеличенную силу роговицы. [3] Почти полное прикрытие век и отсутствие движения головы из-за разделения узлов уменьшают заметность для добычи и хищников. [7]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f g h Лустиг, Авичай; Хадас Кетер-Кац; Гади Кацир (2012). «Восприятие угрозы в хамелеоне ( Chamaeleo chameleon ): свидетельство латерализованного использования глаз». Познание животных . 15 : 609–621. DOI : 10.1007 / s10071-012-0489-7 . PMID  22460630 .
  2. ^ a b c d e Сандор, Питер С .; Маартен А. Френс; Фолькер Хенн (2001). «Положение глаз хамелеона подчиняется закону Листинга». Исследование зрения . 41 : 2245–2251. DOI : 10.1016 / s0042-6989 (01) 00111-0 .
  3. ^ a b c d e f g h i j k l m n Отт, М .; Ф. Шеффель; В. Кирмс (1998). «Бинокулярное зрение и аккомодация у хамелеонов-ловцов добычи». Журнал сравнительной физиологии А . 182 : 319–330. DOI : 10.1007 / s003590050182 .
  4. ^ a b c Отт, Матиас; Франк Шеффель (1995). «Линза с отрицательным питанием в хамелеоне». Природа . 373 : 692–694. DOI : 10.1038 / 373692a0 .
  5. ^ a b c d e Шринивасан, Мандьям В. (1999). «Экология: когда один глаз лучше двух». Природа . 399 : 305–307. DOI : 10,1038 / 20550 .
  6. ^ a b Харкнесс, Линдесей (1977). «Хамелеоны используют подсказки аккомодации, чтобы судить о расстоянии». Природа . 267 : 346–349. DOI : 10.1038 / 267346a0 .
  7. ^ a b c Петтигрю, Джон Д.; Шон П. Коллин; Матиас Отт (1999). «Конвергенция специализированного поведения, движений глаз и зрительной оптики у песчаных копыт (Teleostei) и хамелеонов (Reptilia)». Текущая биология . 9 : 421–424. DOI : 10.1016 / s0960-9822 (99) 80189-4 .
  8. ↑ Отт, Матиас (2001). «Хамелеоны имеют независимые движения глаз, но синхронизируют оба глаза во время саккадического отслеживания добычи». Экспериментальное исследование мозга . 139 : 173–179. DOI : 10.1007 / s002210100774 .