من السهل أن نفكر في حدقة العين على أنها ثقوب بسيطة تتسع في الظلام وتتقلص في الضوء. لكن إذا نظرت عبر المملكة الحيوانية، سترى مجموعة متنوعة من أشكال الحدقة: الشقوق الرأسية في القطط والثعابين، والمستطيلات الأفقية في الماعز والخيول، والأهلة على شكل حرف W في الحبار، على سبيل المثال. ال شكل تلميذ الحيوان يمكن أن يكشف الكثير عن كيفية رؤية هذا الحيوان وما يحتاجه للبقاء على قيد الحياة.

في النظام البصري المثالي، لا ينبغي أن يكون لشكل حدقة العين أهمية كبيرة. وقال: “في عالم مثالي، الطريقة التي يتم بها تدريس البصريات بشكل عام، لا علاقة لها بتلميذ العين لأن كل الضوء يجب أن يصل إلى نقطة محددة على أي حال”. جيني اقرأ، عالم الأعصاب البصري في جامعة نيوكاسل في المملكة المتحدة

لكن العيون الحقيقية غير كاملة، فالضوء الذي يمر عبر حدقة العين يخلق انحرافًا وعدم تركيز، وهو ما تتحلل به أشكال الحدقة المختلفة بطرق مختلفة. قال ريد: “يبدو أن الأمر معقد حقًا”.

أحد العوامل المهمة هو عمق الميدان، مارتي بانكس، قال أستاذ فخري للبصريات في جامعة كاليفورنيا، بيركلي، لـ Live Science. له دراسة 2015 في مجلة Science Advances كان أول من شرح بشكل منهجي سبب أهمية اتجاه حدقة الحيوان من أجل البقاء.

يمكن توضيح عمق المجال بسهولة باستخدام عدسة الكاميرا، حيث تعمل فتحة الكاميرا بمثابة حدقة العين. تعمل الفتحة الضيقة على إنشاء صورة يتم فيها التركيز على الأشياء بعيدًا عن الكاميرا وبالقرب منها. تعمل الفتحة الواسعة على التركيز على كائن واحد وتشويش كل شيء في المقدمة والخلفية. ولكن عندما لا تكون حدقة العين مستديرة تمامًا، فإنها يمكن أن تنتج المزيد من التنوع في التركيز، وتستفيد عيون بعض الحيوانات من ذلك.

كمين الحيوانات المفترسة، مثل القطط و الثعابين، لها عيون متجهة للأمام والتي تحكم المسافة من خلال مقارنة الاختلافات الطفيفة بين وجهتي النظر – عملية تسمى التجسيم. نظرًا لأن العينين جنبًا إلى جنب، فإن الاختلافات تظهر بشكل أكثر وضوحًا على طول الحواف الرأسية، مما يعني أن تلك الحواف يجب أن تكون حادة.

قال بانكس: “كيف تتأكد من أنها حادة؟ حسنًا، (تضيق) حدقة العين وتزيد من عمق المجال”. “لكنهم يحتاجون فقط إلى القيام بذلك بالنسبة للخطوط الرأسية. لذلك من الذكي حقًا إيقاف حدقة العين أفقيًا وتركها مفتوحة على مصراعيها عموديًا، لأنه بالنسبة للخطوط الأخرى التي لا يكون فيها التجسيم مفيدًا، مثل الكفاف الأفقي، يمكنهم الآن استخدام التمويه لتقدير المسافة.”

لهذا السبب تتشكل حدقة العين لدى الحيوانات المفترسة التي تنصب كمينًا على شكل شقوق: إن تقليص الحدقة أفقيًا يساعد في التجسم، بينما يساعد توسيعها عموديًا على تقدير العمق من الضبابية.

ومع ذلك، هذا يعمل بشكل أفضل للحيوانات المفترسة القريبة من الأرض. تميل الحيوانات المفترسة الأكبر حجمًا، مثل الأسود والنمور، إلى أن يكون لها بؤبؤ عين مستدير لأنها تنظر إلى الأرض بزاوية أكثر انحدارًا مما يقلل من ميزة التمويه في تقدير المسافة.

لدى الحيوانات المفترسة أولويات مختلفة للبقاء على قيد الحياة، وأشكال بؤبؤ العين تعكس ذلك.

وقال بانكس: “بالنسبة للحيوانات المفترسة، يتعلق الأمر بمجال الرؤية أكثر من وضوح الصورة”. “يجب أن يكونوا قادرين على الرؤية بشكل بانورامي على طول الأرض لأن معظم الحيوانات المفترسة التي ستقترب منهم ستكون على الأرض.”

في المقابل، تميل عيون الحيوانات المفترسة مثل الماعز والأغنام والخيول إلى أن تكون موضوعة على جانبي رؤوسها، ويكون بؤبؤ العين على شكل شريط – عريض أفقيًا وقصير عموديًا. يسمح هذا الشكل الواسع بدخول المزيد من الضوء من المستوى الأفقي أمامهم وخلفهم لمساعدتهم على مسح محيطهم، في حين أن الفتحة الرأسية القصيرة تزيد من حدة الخطوط الأفقية – وهو عكس ما تفعله عيون الحيوانات المفترسة.

ولكن هناك مشكلة: فالحيوان المفترس الذي يخفض رأسه للرعي من شأنه أن يحرك حدقاته الأفقية إلى الجانب ويدمر قدرته على مسح الأفق. ومع ذلك، فقد طورت هذه الحيوانات حلاً مفاجئًا، حيث اكتشفت بانكس: عندما يغير رأس الحيوان اتجاهه، تدور عيناه في محجريه للتعويض.

وقال بانكس: “لقد طوروا هذه القدرة على تحريك أعينهم في اتجاهين متعاكسين على جانبي الرأس لإبقاء حدقة العين موازية للأرض”.

هناك حيوانات أخرى ذات أشكال حدقة غريبة، خاصة في البحر. الحبار، على سبيل المثال، لديه تلاميذ على شكل حرف W. لا يزال العلماء ليس لديهم إجابات محددة عن السبب.

وقال بانكس: “لقد جادل بعض الناس بأن ذلك يجعلها أقل وضوحا بالنسبة للحيوانات الأخرى”. “لست متأكدًا من اعتقادي أن رؤية حرف W بطريقة ما ستكون أصعب من رؤية الدائرة.”

نظريات أخرى تشير إلى أن أشكال الحدقة هذه قد تساعد في تقليل الضوء من الأعلى لتقليل التشتت وتحسين التباين. واحد النظرية المبكرة اقترح أن الشكل قد يساعد في إدراك الألوان، فالحبار لديه صبغة ضوئية واحدة فقط، وهو ما يعني أنه يرى فقط باللونين الأبيض والأسود، على الرغم من ألوانه المبهرة وموهبته في التمويه.

ركزت دراسة بانكس على الحيوانات البرية، واعترف بأن العديد من حدقة العين المائية لا تزال غير مفسرة. قراءة المشتبه بهم والمجهولين يذهبون إلى أبعد من ذلك. وقالت: “إن ذلك يجعلك تفكر في القدرات الأخرى التي قد تكون موجودة في عيون الحيوانات والتي ليس لدينا أي فكرة عنها”.

مسابقة الحيوان: اختبر نفسك في هذه الأسئلة التافهة الممتعة المتعلقة بالحيوانات