Volgens een studie van 214 soorten landdieren in het tijdschrift Science Advances, is de ecologische niche van een dier een sterke voorspeller van de vorm van de pupillen.
De studie suggereert dat de pupillen kunnen onthullen of men jager of gejaagd is. Image credit: Tambako the Jaguar / CC BY-ND 2.0.
Soorten met pupillen die verticale spleten zijn, hebben meer kans om roofdieren te zijn die zowel overdag als ‘s nachts actief zijn.
In tegenstelling daarmee hebben die met horizontaal langwerpige pupillen veel kans om herbivore soorten te zijn met ogen aan de zijkanten van hun kop.
Cirkelvormige pupillen werden gekoppeld aan actieve foeragers, of dieren die hun prooi opjagen.
Om te verklaren waarom horizontaal uitgerekte pupillen, op enkele uitzonderingen na, overeenkwamen met grazende prooidieren zoals schapen, herten en paarden, wendden de auteurs van de studie – Prof Martin Banks van de University of California, Berkeley, en co-auteurs – zich tot computermodellen om de effecten van verschillende pupilvormen te bestuderen.
De wetenschappers ontdekten dat de horizontale pupillen het effectieve gezichtsveld uitbreidden. Wanneer horizontaal gestrekt, zijn de pupillen uitgelijnd met de grond, waardoor meer licht van voren, achteren en opzij binnenkomt.
De oriëntatie helpt ook de hoeveelheid verblindend licht van de zon boven te beperken, zodat het dier de grond beter kan zien.
“De eerste belangrijke visuele vereiste voor deze dieren is het detecteren van naderende roofdieren, die meestal vanaf de grond komen, dus ze moeten panoramisch op de grond kunnen zien met minimale blinde vlekken. De tweede cruciale eis is dat wanneer ze een roofdier detecteren, ze moeten zien waar het heen rent. Ze moeten goed genoeg zien vanuit hun ooghoeken om snel te rennen en over dingen heen te springen,” legde Prof. Banks uit.
Maar wat gebeurt er met deze oriëntatie wanneer het dier zijn kop laat zakken om te grazen? Als de pupil de hoek van de kop volgt, zouden ze verticaler worden.
“Om dit uit te zoeken, bracht ik uren door in de Oakland Zoo, vaak omringd door schoolkinderen op excursie, om de verschillende dieren te observeren. Zeker genoeg, wanneer geiten, antilopen en andere grazende prooidieren hun kop naar beneden doen om te eten, draaien hun ogen om de pupillen horizontaal op de grond te houden,” zei Prof Banks.
“De ogen van grazende dieren kunnen 50 graden of meer draaien in elk oog, een bereik dat 10 keer groter is dan dat van menselijke ogen.”
Voor hinderlaagroofdieren met verticaal gespleten pupillen, merkten de wetenschappers het belang op van het nauwkeurig inschatten van de afstand die dieren nodig zouden hebben om hun prooi te bespringen.
Ze identificeerden drie aanwijzingen die over het algemeen worden gebruikt om afstand te meten: stereopsis; motion parallax, waarbij dichterbij gelegen objecten verder en sneller door ons gezichtsveld bewegen; en onscherpte, waarbij objecten op verschillende afstanden onscherp zijn.
Zij sloten bewegingsparallax uit als een factor, omdat het gebruik van die cue hoofdbeweging zou vereisen die de positie van het roofdier zou kunnen onthullen.
“De resterende twee cues, binoculaire dispariteit en onscherpte, werken samen met verticaal verlengde pupillen en naar voren gerichte ogen,” zeiden de wetenschappers.
“Binoculair zicht werkt beter bij het beoordelen van verschillen wanneer de contouren verticaal zijn en objecten zich op een afstand bevinden, terwijl onscherpte in het spel komt voor horizontale contouren en doelen in het nabije veld. Verticale spleet pupillen maximaliseren beide signalen.”
Verticale pupillen zijn echter niet gelijk verdeeld over roofdieren die in een hinderlaag lopen.
“Een verrassend ding dat we merkten uit deze studie is dat de spleet pupillen waren gekoppeld aan roofdieren die dicht bij de grond waren. Huiskatten hebben dus verticale spleten, maar grotere katten, zoals tijgers en leeuwen, hebben dat niet. Hun pupillen zijn rond, zoals bij mensen en honden,” zei studie co-auteur Dr William Sprague van de Universiteit van Californië, Berkeley.
Van de 65 frontale-ogige roofdieren in de studie, hadden 44 verticale pupillen, en 82 procent van hen had een schouderhoogte die minder was dan 16.5 inch (42 cm).
Verticale pupillen lijken het vermogen van kleine dieren om afstanden van prooien te beoordelen te maximaliseren.
Het team verklaarde dit door te berekenen dat scherptediepte signalen op basis van onscherpte effectiever zijn voor het schatten van afstanden voor korte dieren dan voor lange.