Peering into the eyes of different animals, you’ll see some extraordinarily shaped pupils. But why? It turns out that pupil shape is a powerful indicator of what role an animal plays in its ecosystem.
با بررسی چشمهای موجودات مختلف، اشکال خارقالعادهای از مردمکها را خواهید دید. اما چرا؟ به نظر میرسد که شکل مردمک یک شاخصه قدرتمند از نقشی است که حیوان در اکوسیستمش ایفا میکند.
Pupils mark the hollow opening in the iris, the eye’s band of pigmented muscle. They’re the portholes through which light enters the eye, where it then strikes the retina and activates light-sensitive cells, setting the process of vision in motion. Pupils are black because most of the light that enters them is absorbed. Their size changes in response to brightness, as well as certain drugs and emotional and mental states— but their basic form varies greatly among species.
مردمکها سوراخی توخالی در پشت عنبیه هستند، که توسط ماهیچههای رنگدانهدار آن احاطه شدهاند. آنها دریچههایی هستند که نور از طریقشان وارد چشم میشود، و سپس به شبکیه برخورد کرده و سلولهای حساس به نور را فعال میکند. اینگونه فرایند بینایی آغاز میشود. مردمکها به این دلیل مشکی هستند که بیشتر نور ورودی جذبشان شده است. اندازه آنها تحت تاثیر روشنایی و همچنین داروها، احساسات و شرایط ذهنی خاص تغییر میکند. اما شکل اصلی آنها در بین گونهها بسیار تفاوت دارد.
House cats, for one, are twilight hunters with vertically elongated pupils. In the dark, these structures expand dramatically, taking in the available light. When it’s bright, they shrink into slits. In fact, cat pupils are so flexible that their maximum area is 135 times greater than their minimum area— whereas our pupils only shrink and expand 15-fold. And because of how the slit pupil takes in light, it creates sharp, vertical contours. When the cat’s brain processes the visuals from each eye, the small but sharp differences between them help the cat judge the precise distance of its target. In fact, many other ambush hunters also have vertically elongated pupils— but mainly those whose eyes are located closer to the ground. This may be because these pupils are especially useful in perceiving objects at the relative short distances these animals tend to hunt.
برای مثال، گربههای خانگی شکارچیانی در سپیدهدم با مردمکهای کشیده عمودی هستند. در تاریکی، به طرز چشمگیری ساختار مردمکشان بزرگ میشود، و نور موجود را جذب میکند. و در روشنایی، دوباره به اندازه شکافی کوچک میشوند. در واقع، مردمکهای گربه خیلی انعطافپذیر هستند که میتوانند حداکثر ۱۳۵ برابر حداقل اندازهشان بزرگ شوند ـــ در حالی که مردمکهای ما فقط ۱۵ برابر منقبض و منبسط میشوند. و بسته به نور ورودی از طریق شکاف مردمک، نمایی عمودی و واضح ایجاد میشود. زمانی که مغز گربه تصاویر هر چشم را پردازش میکند، تفاوتهای اندک اما واضح بین آنها، به گربه کمک میکند تا فاصله دقیق خودش تا هدف را تشخیص دهد. در واقع، بسیاری از دیگر شکارچیان کمینگر هم مردمکهای عمودی کشیدهای دارند ـــ اما عمدتاً در آنهایی که چشمانشان به زمین نزدیکتر است دیده میشود. این ممکن است به این دلیل باشد که مردمکهای آنها فقط چیزهایی را که در فاصله نزدیک تمایل به شکارش دارند را تشخیص میدهد.
The world looks very different from behind the horizontally elongated pupils of many grazing and browsing animals, like goats. These pupils, situated on either side of the head, let horizontal bands of light in that give the goat a near-360-degree view and provide it with sharp, horizontal images. This helps goats detect any disruption to the horizon— alerting them to potential predators— while still enabling them to see ahead and detect obstacles as they make their escape. In fact, goats always keep their pupils aligned with the horizon, rotating their eyeballs in their sockets as they move their heads up and down.
دنیا از پشت مردمکهای افقی کشیدهی حیوانات چرنده مانند بزها، بسیار متفاوت به نظر میرسد. این مردمکها که در دو طرف سر قرار گرفتهاند، با دریافت طیفهای افقی نور دیدی نزدیک به ۳۶۰ درجه به بز میدهند و تصاویری افقی و واضحی ایجاد میکنند. این به بزها کمک میکند که هرگونه مزاحمت در مسیر را تشخیص دهند ـــ به آنها در مواجه با شکارچیان احتمالی هشدار میدهد و آنها را قادر میسازد تا جلوتر را ببینند و موانع را در حین فرار تشخیص دهند. در واقع، بزها همیشه مردمکهایشان را همسو با افق نگه میدارند، حتی در هنگام بالا و پایین بردن سر برای تنظیم مردمکها کره چشمشان را میچرخانند.
Meanwhile, nocturnal geckos have pupils that shrink into slits studded with pinholes in higher light conditions. Each pinhole projects a separate, sharp image onto the geckos retina. Scientists think that comparing these different inputs might help the gecko judge distance without having to move.
در همین حال، مردمکهای گکوهای شبگرد (نوعی مارمولک) در شرایط شدیدتر نوری به شکل شکافهای باریکی که از چند حفره تشکیل شدهاند، تبدیل میشود. هر حفره یک تصویر واضح از شی مورد نظر بر روی شبکیه تشکیل میدهد. دانشمندان معتقدند که این فرایند ممکن است به گکو کمک کند تا با مقایسه تصاویر ورودی، بدون هیچگونه حرکتی فاصلهاش تا شکار را تشخیص دهد.
And while they might have fooled you, mantises and other insects and crustaceans have “pseudopupils.” These aren’t optical structures; they’re optical illusions experienced by the observer. Mantises have compound eyes composed of thousands of light-sensing units. When some are aimed at you, they appear black because they’re absorbing most wavelengths of incoming light— but there’s no actual opening.
ممکن است که تا الان گولشان را خورده باشید، اما مانتیسها، دیگر حشرات و سختپوستان «شبه مردمک» دارند. اینها جزو ساختارهای بینایی نیستند؛ اینها خطاهای دیداری هستند که توسط ناظر تجربه میشوند. مانتیسها (آخوندک) چشمهای مرکب دارند که از هزاران واحد حساس به نور تشکیل شده است. زمانی که به شما نگاه میکنند، به شکل نقطهای مشکی به نظر میرسد زیرا بیشتر طول موجهای نور ورودی را جذب میکنند ـــ اما هیچ ورودی مشخصی (مردمک) وجود ندارد.
So, why do we have round pupils? Elongated pupils help sharpen certain dimensions of an animal's vision. But scientists think that, for animals like us with circular pupils, this is a lower priority. Instead of seeing some elements of a scene in extreme focus, we see a larger picture in relative detail, which enables more general skills of observation. This may be especially helpful for foragers looking for food, hunters eyeballing and chasing their prey, and social animals recognizing other faces.
پس چرا ما مردمکهای گردی داریم؟ مردمکهای باریک به موجودات در داشتن محدودههای قطعی و واضح بینایی کمک میکند. اما دانشمندان معتقدند این مورد در موجوداتی مانند ما که مردمک کروی داریم، چندان اهمیتی ندارد. به جای دیدن چند قسمت از یک صحنه با فوکوس بسیار شدید، ما به ایجاد یک تصویر بزرگتر با جزئیات مرتبطی که تواناییهای عمومی مشاهدهای بیشتری در اختیارمان میگذارد نیاز داریم. این میتواند مخصوصاً برای حیواناتی که به دنبال غذا هستند، شکارچیانی که به شکارشان چشم دوخته و تعقیبش میکنند، و موجوداتی اجتماعی که توان تشخیص چهرههای دیگران را دارند، مفید باشد.
As we peer at different pupils, patterns emerge. And yet there are exceptions. For example, Pallas’s cats and mongooses are both small ambush predators, but the Pallas’s cat has round pupils and mongooses have goat-like pupils.
تا به اینجا مردمکها و الگوهای موجود را مقایسه کردیم. اما هنوز هم استثنا وجود دارد. برای مثال، گربههای پالاس و خدنگها هر دو شکارچیان کوچک کمینگر هستند، اما گربه پالاس مردمک گرد دارد و مردمک خدنگ مانند بزهاست.
And we’ve only explored a few pupil shapes. Other animals have crescent- or heart-shaped pupils. And the cuttlefish has perhaps some of the most bizarre: their pupils are circular in the dark, but W-shaped in the light. So, what’s going on here? Well, wouldn’t we all like to know?
و ما فقط اشکال محدودی از مردمکها را بررسی کردیم. موجوداتی هم هستند که مردمک هلالی یا قلبمانند دارند. اما شاید عجیبترین مردمک را سپیداجها دارند : مردمکشان در تاریکی گرد است و اما در روشنایی دبلیو شکل میشود. پس اینجا چه خبر است؟ خب، کسی هست که نخواهد جواب را بداند؟