Γιατί τα ζώα έχουν διαφορετικά σχήματα κόρης;
Είναι εύκολο να σκεφτούμε τις κόρες των ματιών ως απλές οπές που διαστέλλονται στο σκοτάδι και συστέλλονται στο φως. Όμως, αν παρατηρήσετε το ζωικό βασίλειο, θα δείτε ποικιλία σχημάτων κόρης: κάθετες σχισμές σε γάτες και φίδια, οριζόντια ορθογώνια σε κατσίκες και άλογα, και μισοφέγγαρα σε σχήμα W σε σουπιές, για παράδειγμα. Το σχήμα της κόρης ενός ζώου μπορεί να αποκαλύψει πολλά για το πώς βλέπει αυτό το ζώο και τι χρειάζεται για να επιβιώσει.
Σε ένα τέλειο οπτικό σύστημα, το σχήμα της κόρης δεν θα έπρεπε να έχει μεγάλη σημασία. «Σε έναν ιδανικό κόσμο, όπως διδάσκεται γενικά η οπτική, η κόρη είναι κάπως αδιάφορη, γιατί όλο το φως θα έπρεπε ούτως ή άλλως να συγκεντρώνεται σε ένα ακριβές σημείο», δήλωσε η Jenny Read, νευροεπιστήμονας οπτικής στο Πανεπιστήμιο Newcastle στο Ηνωμένο Βασίλειο.
Όμως, τα πραγματικά μάτια είναι ατελή — το φως που περνά μέσα από την κόρη δημιουργεί περίθλαση και θόλωση που διαφορετικά σχήματα κόρης επιλύουν με διαφορετικούς τρόπους. «Αποδεικνύεται ότι είναι πολύ περίπλοκο», είπε η Read.
Ένας σημαντικός παράγοντας είναι το βάθος πεδίου, δήλωσε στο Live Science ο Marty Banks, επίτιμος καθηγητής οπτομετρίας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Berkeley. Η μελέτη του το 2015 στην επιθεώρηση Science Advances ήταν η πρώτη που εξήγησε συστηματικά γιατί ο προσανατολισμός της κόρης ενός ζώου έχει σημασία για την επιβίωση.
Το βάθος πεδίου απεικονίζεται πιο εύκολα με τον φακό μιας φωτογραφικής μηχανής, όπου το διάφραγμα της κάμερας λειτουργεί ως κόρη. Ένα στενό διάφραγμα δημιουργεί μια εικόνα όπου τα αντικείμενα είναι εστιασμένα τόσο σε μακρινή όσο και σε κοντινή απόσταση από την κάμερα. Ένα ευρύ διάφραγμα εστιάζει ένα αντικείμενο και θολώνει όλα τα υπόλοιπα στην εμπρός και πίσω όψη. Όταν όμως μια κόρη δεν είναι τέλεια στρογγυλή, μπορεί να παράγει μεγαλύτερη διακύμανση στην εστίαση, και τα μάτια κάποιων ζώων εκμεταλλεύονται αυτό.
Θηρευτές ενέδρας, όπως οι γάτες και τα φίδια, έχουν μάτια στραμμένα προς τα εμπρός που κρίνουν την απόσταση συγκρίνοντας τις μικρές διαφορές μεταξύ των δύο όψεών τους — μια διαδικασία που ονομάζεται στερεοσκοπική όραση. Επειδή τα μάτια είναι τοποθετημένα δίπλα-δίπλα, οι διαφορές εμφανίζονται πιο καθαρά κατά μήκος των κάθετων άκρων, πράγμα που σημαίνει ότι αυτά τα άκρα πρέπει να είναι ευκρινή.
«Πώς εξασφαλίζεις ότι είναι ευκρινή; Λοιπόν, [συστέλλεις] την κόρη και αυξάνεις το βάθος πεδίου», είπε ο Banks. «Αλλά χρειάζεται να το κάνουν μόνο για τις κάθετες περιγραμμές. Έτσι, είναι πραγματικά έξυπνο να κλείνεις την κόρη οριζόντια και να την αφήνεις ανοιχτή κάθετα, γιατί για τις άλλες περιγραμμές όπου η στερεοσκοπική όραση δεν είναι χρήσιμη, όπως για την οριζόντια περιγραφή, τώρα μπορούν να χρησιμοποιήσουν τη θόλωση για να εκτιμήσουν την απόσταση.»
Γι’ αυτό οι κόρες των θηρευτών ενέδρας έχουν σχήμα σχισμής: η σύσφιξη της κόρης οριζόντια βοηθά στη στερεοσκοπική όραση, ενώ το άνοιγμά της κάθετα τους βοηθά να εκτιμήσουν την απόσταση από τη θόλωση.
Ωστόσο, αυτό λειτουργεί καλύτερα για θηρευτές που βρίσκονται κοντά στο έδαφος. Μεγαλύτεροι θηρευτές, όπως τα λιοντάρια και οι τίγρεις, τείνουν να έχουν στρογγυλές κόρες επειδή παρατηρούν το έδαφος σε πιο απότομη γωνία που μειώνει το πλεονέκτημα της θόλωσης για την εκτίμηση της απόστασης.
Τα ζώα-θηράματα έχουν διαφορετικές προτεραιότητες επιβίωσης, και τα σχήματα των κόρων τους το αντικατοπτρίζουν.
«Για τα ζώα-θηράματα, έχει περισσότερο να κάνει με το οπτικό πεδίο παρά με την ευκρίνεια της εικόνας», είπε ο Banks. «Χρειάζεται να μπορούν να βλέπουν πανοραμικά κατά μήκος του εδάφους, επειδή οι περισσότεροι θηρευτές που θα τα πλησιάσουν θα είναι στο έδαφος.»
Αντίθετα, τα μάτια των ζώων-θηραμάτων όπως οι κατσίκες, τα πρόβατα και τα άλογα τείνουν να είναι τοποθετημένα στα πλευρά του κεφαλιού τους, και οι κόρες τους έχουν σχήμα μπάρας — φαρδιές οριζόντια και κοντές κάθετα. Αυτό το ευρύ σχήμα αφήνει να εισέλθει περισσότερο φως από το οριζόντιο επίπεδο μπροστά και πίσω τους για να τους βοηθήσει να σκανάρουν το περιβάλλον τους, ενώ το κοντό κάθετο άνοιγμα οξύνει τις οριζόντιες περιγραφές — βασικά το αντίθετο από αυτό που κάνουν τα μάτια των θηρευτών.
Όμως, υπάρχει ένα πρόβλημα: Ένα ζώο-θήραμα που γέρνει το κεφάλι του για να βόσκει θα γύριζε τις οριζόντιες κόρες του στο πλάι και θα κατέστρεφε την ικανότητά του να σκανάρει τον ορίζοντα. Ωστόσο, αυτά τα ζώα έχουν εξελίξει μια εκπληκτική λύση, ανακάλυψε ο Banks: Καθώς ο προσανατολισμός του κεφαλιού του ζώου αλλάζει, τα μάτια του περιστρέφονται στις κόγχες τους για να αντισταθμίσουν.
«Έχουν αναπτύξει αυτήν την ικανότητα να κουνάνε τα μάτια τους σε αντίθετες κατευθύνσεις στις δύο πλευρές του κεφαλιού για να διατηρούν την κόρη παράλληλη προς το έδαφος», είπε ο Banks.
Υπάρχουν και άλλα ζώα με ακόμη πιο περίεργα σχήματα κόρης, ειδικά στη θάλασσα. Οι σουπιές, για παράδειγμα, έχουν κόρες σε σχήμα W. Οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη οριστικές απαντήσεις για τον λόγο.
«Κάποιοι έχουν υποστηρίξει ότι τις κάνει λιγότερο ορατές σε άλλα ζώα», είπε ο Banks. «Δεν είμαι σίγουρος αν πιστεύω ότι ένα W θα ήταν δύσκολο να το δεις από έναν κύκλο.»
Άλλες θεωρίες υποδηλώνουν ότι αυτά τα σχήματα κόρης μπορεί να βοηθούν στη μείωση του φωτός από ψηλά για να ελαχιστοποιήσουν τη σκέδαση και να βελτιώσουν την αντίθεση. Μια πρώιμη θεωρία πρότεινε ότι το σχήμα μπορεί να βοηθά στην αντίληψη του χρώματος — οι σουπιές έχουν μόνο ένα φωτοχρωμοφόρο, πράγμα που θα σήμαινε ότι βλέπουν μόνο ασπρόμαυρα, παρά τα εκθαμβωτικά τους χρώματα και την ικανότητά τους για καμουφλάζ.
Η μελέτη του Banks επικεντρώθηκε σε χερσαία ζώα, και αναγνώρισε ότι πολλές υδρόβιες κόρες παραμένουν ανεξήγητες. Η Read υποψιάζεται ότι τα άγνωστα στοιχεία εκτείνονται ακόμη περισσότερο. «Σε κάνει να αναρωτιέσαι ποιες άλλες ικανότητες μπορεί να υπάρχουν στα μάτια των ζώων για τις οποίες απλώς δεν έχουμε ιδέα», είπε.