動(dòng)物如何看“世界”

編譯 張守忠

動(dòng)物如何看“世界”

編譯 張守忠

我們?nèi)祟惛兄饨缡挛镏饕恳曈X，也就是通過我們的眼睛去了解和觀察世界。那動(dòng)物通過什么感覺器官去感知世界呢？研究證明，和人類一樣，許多動(dòng)物也主要憑借視覺來觀察世界，但同時(shí)，它們還擁有某些比我們?nèi)祟惛翡J、或者我們?nèi)祟惒痪邆涞母兄澜绲钠鞴伲虼怂鼈儭翱础钡降氖澜绫任覀內(nèi)祟惪吹降母鼜?fù)雜、更豐富多彩。而這一切都是它們?cè)陂L期進(jìn)化過程中適應(yīng)自然環(huán)境的結(jié)果。

鷹的“千里眼”

鷹是動(dòng)物中的“千里眼”。鷹在離地面1000米以上的高空翱翔，卻能將地面上的小動(dòng)物的活動(dòng)情景看得清清楚楚。鷹的視力如此敏銳，完全得益于它們發(fā)達(dá)的視覺系統(tǒng)。

科學(xué)家在將鷹眼的構(gòu)造跟人眼的構(gòu)造進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，鷹的視網(wǎng)膜上有兩個(gè)中央凹，而人的視網(wǎng)膜上只有一個(gè)中央凹。中央凹是視覺最靈敏的區(qū)域，鷹眼的主要中央凹能形成敏銳的單目視力，能覺察細(xì)微運(yùn)動(dòng)，側(cè)部中央凹則能察覺到細(xì)節(jié)。鷹眼中央凹的感光細(xì)胞比人眼多得多，每平方毫米多達(dá)約100萬個(gè)，而人眼僅約15萬個(gè)。鷹還能很好地控制形成視網(wǎng)膜的肌肉，由此來調(diào)整射入眼睛的光線數(shù)量，即使在強(qiáng)光下，它們照樣能夠看清遠(yuǎn)處的獵物。此外，鷹眼具有神奇的“雙重調(diào)節(jié)”作用，即以睫狀肌的收縮來改變水晶體的形狀和水晶體與角膜間的距離，同時(shí)改變角膜的凸度，這樣鷹就能在一瞬間把“遠(yuǎn)視眼”調(diào)節(jié)為“近視眼”，就像隨意調(diào)節(jié)一架望遠(yuǎn)鏡一樣。憑借敏銳的視力，蒼鷹能從高空俯沖而下準(zhǔn)確地抓住急速奔跑的兔子，游隼能看見1000米以外的斑鳩，吼海雕能準(zhǔn)確定位水下的魚兒。

鴿子的“神目”

鴿子生有一雙被譽(yù)為“神目”的明察秋毫的眼睛。鴿眼之所以如此敏銳，是因?yàn)轼澴由袛?shù)百萬根神經(jīng)纖維，視網(wǎng)膜內(nèi)有100多萬個(gè)神經(jīng)元，具有復(fù)雜的探測(cè)功能，如能檢測(cè)出圖像的基本元素點(diǎn)邊角，發(fā)現(xiàn)定向運(yùn)動(dòng)，鑒定顏色強(qiáng)度，等等。此外，鴿子的視網(wǎng)膜上還生有6種特殊神經(jīng)節(jié)細(xì)胞，能檢測(cè)物體的亮度、普通邊、凸邊、方向邊、垂直邊和水平邊等。

鴿子不僅視力超群，還能看見我們?nèi)祟惪床灰姷奶厥夤獠ā贤饩€。紫外線是一種對(duì)人類有害的光波，對(duì)人眼有損害作用，但鴿子的紫外線視覺卻可以幫助它們找到食物。許多水果都覆有一層蠟狀表皮，這種表皮可以反射紫外線。所以在鴿子的眼里樹上掛著的水果就像大街上的霓虹燈一樣閃閃發(fā)亮。實(shí)際上，不僅是鴿子，鸚鵡等許多鳥兒也能看見紫外線。

貓頭鷹的“夜視儀”

貓頭鷹是各種野鼠的天敵，據(jù)統(tǒng)計(jì)一只貓頭鷹一年可消滅1000多只野鼠，是名副其實(shí)的“黑夜殺手”。貓頭鷹的捕食能力之所以如此高效，完全仰仗于它們靈敏的感官。貓頭鷹不僅擁有靈敏的聽覺，而且視覺也是超一流的，它們的眼睛猶如一架軍用夜視儀。

貓頭鷹的眼睛占到臉部一半以上的面積，而且總是睜得大大的，這是因?yàn)樨堫^鷹缺乏環(huán)狀肌，無法收縮瞳孔，但它們生有能使瞳孔放大的放射狀肌。貓頭鷹的視覺可達(dá)110度，其中70度非常敏銳。不過，貓頭鷹非凡的夜視能力是以犧牲彩色視覺換取的。貓頭鷹的視網(wǎng)膜上沒有視錐細(xì)胞，全是桿狀細(xì)胞。視錐細(xì)胞能感覺豐富多彩的彩色世界，但需要較強(qiáng)的光照；桿狀細(xì)胞則相反，只要有很微弱的光線就能工作。貓頭鷹的視網(wǎng)膜上的桿狀細(xì)胞比其他動(dòng)物多得多，加上視網(wǎng)膜后面的反光膜有助于增強(qiáng)黑夜的觀察能力，因此貓頭鷹能看見1500米以外一根火柴發(fā)出的微弱亮光。

鳥類的眼睛大都長在頭部兩側(cè)，視野開闊。許多鳥兒都有360度的視域，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)身后的獵物或敵害。貓頭鷹則是個(gè)例外，其視域相對(duì)較小，只能看見前方的物體，而且眼睛在眼窩里根本無法活動(dòng)。作為一種補(bǔ)償，貓頭鷹的頸椎骨的數(shù)量是普通動(dòng)物的兩倍，這使得它們的頭能不可思議地旋轉(zhuǎn)270度，補(bǔ)償了兩眼視野較窄的不足。貓頭鷹正是憑借這些獨(dú)特的生理和視覺功能成為真正的“黑夜殺手”，它們?cè)诎l(fā)動(dòng)攻擊時(shí)總是悄無聲息地接近獵物，讓獵物防不勝防。

螳螂的“瞄準(zhǔn)器”

人們常看見螳螂擺出這樣一副尊容：半身直起，前腿伸向半空，態(tài)度莊嚴(yán)，好像是在做禱告，它們因此被稱為“會(huì)祈禱的昆蟲”。其實(shí)，螳螂哪里會(huì)做什么禱告，它們是在做捕獵前的準(zhǔn)備。當(dāng)面前有昆蟲出現(xiàn)時(shí)，它們轉(zhuǎn)動(dòng)頭部，先瞄準(zhǔn)，然后揮動(dòng)“刀具”——雙臂迅速出擊，速度之快令人驚嘆，只需0.05秒，昆蟲還未做出任何逃避反應(yīng)，便已經(jīng)稀里糊涂地成了螳螂的口中之物。

螳螂的這種快速出擊的本領(lǐng)是從哪里學(xué)來的呢？實(shí)際上，它們的這種本領(lǐng)不是學(xué)來的，而是天生的。螳螂靠兩種感覺器官傳遞信號(hào)：一種是復(fù)眼，一種是長在頸前的感覺毛。螳螂的雙眼不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，但它們的頭卻能朝兩側(cè)方向隨意轉(zhuǎn)動(dòng)。螳螂的兩只大眼睛是它們的視覺器官，將看到的信息傳遞到大腦，指揮頭部對(duì)準(zhǔn)獵物。當(dāng)螳螂瞄準(zhǔn)昆蟲時(shí)，頭的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)壓迫一叢感覺毛，由于形狀改變，從感覺毛傳遞到大腦的是另一種信號(hào)。大腦的神經(jīng)系統(tǒng)得到兩種互有差別的信號(hào)后立即做出反應(yīng)，指揮雙臂朝哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，以多快的速度進(jìn)行攻擊。

螳螂在攻擊前為什么一定要轉(zhuǎn)動(dòng)頭部呢？科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，螳螂在捕獵時(shí)不僅需要知道獵物所處的方位，而且還必須掌握自己與獵物的距離，而要測(cè)量距離就需雙目視覺共同完成，單憑一側(cè)復(fù)眼的視覺信號(hào)是無法做出精確測(cè)量的。只有距離測(cè)算準(zhǔn)確了，螳螂才能發(fā)動(dòng)致命一擊。

響尾蛇的熱成像

響尾蛇的眼睛又大又圓，但實(shí)際上對(duì)可見光幾乎完全沒有反應(yīng)，因此說響尾蛇是瞎子一點(diǎn)也不為過。科學(xué)家曾做過一個(gè)實(shí)驗(yàn)：將一條響尾蛇的雙眼蒙上，結(jié)果它照樣能靈活而迅速地追捕獵物。響尾蛇究竟是憑借哪種器官觀察、追蹤獵物的呢？

1952年，有科學(xué)家做了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：在一條響尾蛇的頰窩（位于眼睛和鼻子之間）底部的一根神經(jīng)上連接了一個(gè)電極，用光（紅外線除外）、聲音，甚至強(qiáng)烈的振動(dòng)來刺激它，結(jié)果都沒有生物電流產(chǎn)生。但是，當(dāng)科學(xué)家用熱源接近這條響尾蛇時(shí)，它立即受到刺激，產(chǎn)生了生物電流；而當(dāng)科學(xué)家用紅外線照射它的頰窩時(shí)，其生物電流變化更大，即使是30厘米以外人手產(chǎn)生的微量熱度也能激起它的反應(yīng)。

科學(xué)家由此得出結(jié)論：響尾蛇有個(gè)“熱眼”（熱定位器），即頰窩。頰窩約深5毫米、長1厘米，呈喇叭形，由薄膜分成內(nèi)外兩個(gè)小室。外室是熱收集器，對(duì)準(zhǔn)需要探測(cè)的方向。薄膜是一個(gè)特殊的感受器官，可以感受紅外線的輻射，并把紅外線和外界溫差通過神經(jīng)反映給大腦，由此形成一個(gè)熱成像，重疊在視網(wǎng)膜上。一旦鎖定獵物，響尾蛇就會(huì)做好攻擊準(zhǔn)備。

青蛙的“偵察器”

青蛙喜歡蹲伏在草叢中，鼓起一對(duì)大眼睛凝視前方，如果有飛蟲經(jīng)過，便會(huì)一躍而起，張開大嘴，伸出舌頭，將昆蟲卷進(jìn)口中。青蛙是如何練就這般捕食技能的呢？答案很簡單，得益于它們復(fù)雜而靈敏的眼睛。

青蛙是靠眼睛來觀察世界的。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，青蛙擁有極為復(fù)雜的視網(wǎng)膜——由三層各自分開的神經(jīng)細(xì)胞組成，外層是神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層，約有50萬個(gè)細(xì)胞；中層是雙極細(xì)胞層，約有300萬個(gè)細(xì)胞；內(nèi)層是感受細(xì)胞層，約有100萬個(gè)細(xì)胞。

青蛙眼睛的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞更加復(fù)雜，共有四種，分別執(zhí)行不同的任務(wù)：最小的細(xì)胞被稱為“邊緣偵察器”，只能感覺到比周圍環(huán)境較亮或較暗物體的邊緣，比如樹干、天空和湖岸等的輪廓；較大的細(xì)胞叫“昆蟲偵察器”，只對(duì)棲息在青草尖上的昆蟲，或者移動(dòng)的有著彎曲邊緣的昆蟲做出反應(yīng)；第三種細(xì)胞叫“事件偵察器”，對(duì)亮度的變化、目光的移動(dòng)、光源的開啟和關(guān)閉等做出反應(yīng)；最后一種細(xì)胞叫“光強(qiáng)減弱感受器”，這種細(xì)胞體積最大，數(shù)目最少，在光線減弱時(shí)，能感應(yīng)到沼澤中的陰影部分。

當(dāng)昆蟲進(jìn)入青蛙的視野，或者當(dāng)猛禽的影子從青蛙眼前掠過時(shí)，這四種神經(jīng)節(jié)細(xì)胞通過長長的支線連通許多雙極細(xì)胞，形成一個(gè)巨大的網(wǎng)，可以從廣泛區(qū)域收集從感受細(xì)胞傳來的信號(hào)，從而讓青蛙立即做出相應(yīng)反應(yīng)動(dòng)作：或者撲向昆蟲，或者跳進(jìn)水中躲避。

鯊魚的“第三只眼”

鯊魚的視覺非常敏銳，其眼睛構(gòu)造表明它們是遠(yuǎn)視眼，觀看遠(yuǎn)景比近景更清楚，能在很遠(yuǎn)距離發(fā)現(xiàn)獵物。但是，鯊魚經(jīng)常在海底尋找獵物，它們的眼睛這時(shí)就無用武之地了。那么，鯊魚在漆黑一團(tuán)的海底如何尋找獵物呢？鯊魚的另一種感覺器官派上了用場(chǎng)，這就是它們的“第三只眼”，或稱“第六感官”——一個(gè)位于頭部區(qū)域的電感受器。這個(gè)器官對(duì)水中的微弱電流非常敏感，能感受到十萬分之一伏特的電流。鯊魚通過這個(gè)器官來捕獵和進(jìn)行導(dǎo)航定位。

鯊魚的電感受器能探測(cè)到魚類通過腮部或肌肉收縮發(fā)出的微弱電脈沖，從而發(fā)現(xiàn)藏匿在沙子下的獵物。比如，錘頭鯊在海底尋找獵物時(shí)，其頭部會(huì)不斷地左右搖擺，這是它們?cè)谟妙^部對(duì)海底進(jìn)行掃描，其作用就像一個(gè)金屬探測(cè)器。掃過的海床越多，發(fā)現(xiàn)獵物的概率就越大。

海豚的“透視機(jī)”

海豚經(jīng)常依靠回聲定位導(dǎo)航，尋找食物，與同類進(jìn)行交流。回聲定位是海豚探測(cè)周圍世界的一種技能。海豚能從其呼吸孔下面發(fā)出一種聲音，在我們聽起來就像是一種“咔嗒”聲。這種聲音以每秒300赫茲的頻率傳播，在碰到物體后被反射回來，海豚通過分析反射回來的聲音在其大腦里構(gòu)建起一幅畫面。

海豚的前額能把聲音聚焦成一束聲柱，像聲波手電筒那樣掃視前方。為了接受更多的信息，海豚還能提升它們發(fā)出的聲音的脈沖頻率，可以像X射線那樣透視獵物。關(guān)于海豚的回聲定位透視功能，許多曾與海豚一起游泳的人都有切身感受：海豚的回聲定位在他們的骨骼里引起共振，仿佛有一股電流穿過全身，產(chǎn)生一種麻酥酥的感覺。

媒體上常常登載有關(guān)海洋遇險(xiǎn)者引來海豚救援的報(bào)道。如何解釋海豚的這種“見義勇為”行為呢？有各種猜測(cè)，其中一種從科學(xué)角度進(jìn)行了分析：當(dāng)海豚接近落水者時(shí)，其聲納系統(tǒng)會(huì)習(xí)慣性地對(duì)人的骨骼和五臟六腑進(jìn)行透視，并且發(fā)現(xiàn)作為哺乳動(dòng)物的人類在生理結(jié)構(gòu)上與它們很接近，于是就把人類當(dāng)成了自己的同類，從而進(jìn)行積極的營救。

貓的“反光鏡”

貓的視力敏銳，在光線很弱甚至夜間也能分辨物體，而且貓也喜歡在比較黑暗的環(huán)境里捕獵。貓的敏銳視覺與貓的瞳孔有很大關(guān)系。貓的瞳孔位于晶狀體之前，能隨外界的光線強(qiáng)度發(fā)生變化，從而控制進(jìn)入晶狀體的光線。在白天日光很強(qiáng)時(shí)，瞳孔幾乎完全閉合成一條細(xì)線，盡量減少光線的射入；而在黑暗的環(huán)境中，瞳孔則開得很大，盡可能地增加光線的通透量。貓的瞳孔的擴(kuò)大和縮小就像調(diào)節(jié)照相機(jī)快門一樣迅速，從而保證了貓?jiān)诳焖龠\(yùn)動(dòng)時(shí)能夠根據(jù)光的強(qiáng)弱和被視物體的遠(yuǎn)近，迅速調(diào)整視力，對(duì)好焦距，鎖定獵物。不過，貓是色盲，在貓的眼中，整個(gè)世界都是深淺不同的灰色。

貓的視野很寬，兩只眼睛既有共同視野，也有單獨(dú)視野。單獨(dú)視野沒有距離感，共同視野有距離感。貓的一只眼睛的視野在150度以上，兩只眼睛的共同視野在200度以上，而人的兩眼的視野僅100度左右。貓只能看見光線變化的東西，如果光線不變化，貓就什么也看不見了。所以，貓?jiān)诳礀|西時(shí)，常常要左右稍微轉(zhuǎn)動(dòng)眼睛，使它面前的景物移動(dòng)起來。

貓眼在黑夜里會(huì)發(fā)亮，其實(shí)貓眼本身并不發(fā)光，而是眼球后面的視網(wǎng)膜上有反光物質(zhì)，能把收集到的光反射出來。貓的瞳孔富有彈性，收縮能力也很強(qiáng)，所以貓的視覺非常敏銳，比人的視覺強(qiáng)6倍。敏銳的視覺，再加上寬闊的視角，使貓所看到的景物范圍要比人看到的景物范圍大得多。