Une nouvelle étude révèle pourquoi certains animaux ont des pupilles verticales

Selon une étude portant sur 214 espèces d’animaux terrestres publiée dans la revue Science Advances, la niche écologique d’un animal est un fort prédicteur de la forme de la pupille.

L’étude suggère que les pupilles pourraient révéler si l’on est chasseur ou chassé. Crédit image : Tambako le jaguar / CC BY-ND 2.0.

Les espèces dont les pupilles sont des fentes verticales sont plus susceptibles d’être des prédateurs actifs de jour comme de nuit.

A l’inverse, celles dont les pupilles sont allongées horizontalement sont très probablement des espèces herbivores dont les yeux sont situés sur les côtés de la tête.

Les pupilles circulaires ont été associées à des butineuses actives, ou à des animaux qui poursuivent leurs proies.

Pour expliquer pourquoi les pupilles allongées horizontalement, à quelques exceptions près, correspondaient à des animaux proies broutant, comme les moutons, les cerfs et les chevaux, les auteurs de l’étude – le professeur Martin Banks de l’Université de Californie, Berkeley, et ses coauteurs – se sont tournés vers des modèles informatiques pour étudier les effets de différentes formes de pupilles.

Les scientifiques ont constaté que les pupilles horizontales élargissaient le champ de vision effectif. Lorsqu’elles sont étirées horizontalement, les pupilles sont alignées avec le sol, faisant entrer plus de lumière par l’avant, l’arrière et les côtés.

L’orientation permet également de limiter la quantité de lumière éblouissante provenant du soleil au-dessus afin que l’animal puisse mieux voir le sol.

“La première exigence visuelle clé pour ces animaux est de détecter les prédateurs qui s’approchent, qui viennent généralement du sol, ils doivent donc voir de façon panoramique sur le sol avec un minimum d’angles morts. La deuxième exigence essentielle est qu’une fois qu’ils ont détecté un prédateur, ils doivent voir où ils courent. Ils doivent voir suffisamment bien du coin de l’œil pour courir rapidement et sauter par-dessus les choses”, explique le professeur Banks.

Mais qu’advient-il de cette orientation lorsque l’animal baisse la tête pour brouter ? Si la pupille suit l’inclinaison de la tête, elle devient plus verticale.

“Pour vérifier cela, j’ai passé des heures au zoo d’Oakland, souvent entouré d’écoliers en excursion, pour observer les différents animaux. Bien sûr, lorsque les chèvres, les antilopes et d’autres animaux de proie au pâturage baissent la tête pour manger, leurs yeux tournent pour maintenir l’alignement horizontal des pupilles avec le sol”, a déclaré le professeur Banks.

“Les yeux des animaux au pâturage peuvent tourner de 50 degrés ou plus dans chaque œil, une plage 10 fois plus grande que les yeux humains.”

Pour les prédateurs en embuscade avec des pupilles à fente verticale, les scientifiques ont noté l’importance de jauger avec précision la distance dont les animaux auraient besoin pour bondir sur leur proie.

Ils ont identifié trois indices généralement utilisés pour jauger la distance : la stéréopsie ; la parallaxe de mouvement, dans laquelle les objets plus proches se déplacent plus loin et plus rapidement à travers notre champ de vision ; et le flou, dans lequel les objets à différentes distances sont flous.

Ils ont exclu la parallaxe de mouvement comme facteur car l’utilisation de cet indice nécessiterait un mouvement de la tête qui pourrait révéler la position du prédateur.

“Les deux autres indices, la disparité binoculaire et le flou, fonctionnent ensemble avec des pupilles allongées verticalement et des yeux orientés vers l’avant”, ont déclaré les scientifiques.

“La vision binoculaire fonctionne mieux pour juger des différences lorsque les contours sont verticaux et que les objets sont à distance, tandis que le flou entre en jeu pour les contours horizontaux et les cibles en champ proche. Les pupilles à fente verticale maximisent ces deux indices.”

Les pupilles verticales ne sont cependant pas distribuées de manière égale parmi les prédateurs en embuscade.

“Une chose surprenante que nous avons remarquée dans cette étude est que les pupilles fendues étaient liées aux prédateurs qui étaient proches du sol. Ainsi, les chats domestiques ont des fentes verticales, mais les plus gros chats, comme les tigres et les lions, n’en ont pas. Leurs pupilles sont rondes, comme les humains et les chiens”, a déclaré le coauteur de l’étude, le Dr William Sprague, de l’Université de Californie à Berkeley.

Parmi les 65 prédateurs à l’œil frontal de l’étude, 44 avaient des pupilles verticales, et 82 % d’entre eux avaient une hauteur d’épaule inférieure à 16.5 pouces (42 cm).

Les pupilles verticales semblent maximiser la capacité des petits animaux à juger de la distance des proies.

L’équipe a expliqué cela en calculant que les indices de profondeur de champ basés sur le flou sont plus efficaces pour estimer les distances pour les animaux de petite taille que pour ceux de grande taille.

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