动物如何“看”世界
我们人类感知外界事物主要靠视觉,那动物通过什么感觉器官去感知世界呢?研究证明,和人类一样,许多动物也主要 凭借视觉来观察世界,但同时,它们还拥有某些比我们人类更敏锐、或者我们人类不具备的感知世界的器官,因此它们“ 看”到的世界比我们人类看到的更复杂、更丰富多彩。
鹰的“千里眼”
鹰是动物中的“千里眼”。鹰在离地面1000米以上的高空翱翔,却能将地面上的小动物的活动情景看得清清楚楚。鹰 的视力如此敏锐,完全得益于它们发达的视觉系统。
科学家将鹰眼的构造跟人眼的构造进行比较后发现,鹰的视网膜上有两个中央凹,而人的视网膜上只有一个中央凹。 中央凹是视觉最灵敏的区域,鹰眼的主要中央凹能形成敏锐的单目视力,能觉察细微运动,侧部中央凹则能察觉到细节。鹰 眼中央凹的感光细胞比人眼多得多,每平方毫米多达约100万个,而人眼仅约15万个。鹰还能很好地控制形成视网膜的肌 肉,由此来调整射入眼睛的光线数量,即使在强光下,它们照样能够看清远处的猎物。此外,鹰眼具有神奇的“双重调节” 作用,即以睫状肌的收缩来改变水晶体的形状和水晶体与角膜间的距离,同时改变角膜的凸度,这样鹰就能在一瞬间把“远 视眼”调节为“近视眼”,就像随意调节一架望远镜一样。
鸽子的“神目”
鸽子生有一双被誉为“神目”的明察秋毫的眼睛。鸽眼之所以如此敏锐,是因为鸽子生有数百万根神经纤维,视网膜 内有100多万个神经元,具有复杂的探测功能,如能检测出图像的基本元素点边角,发现定向运动,鉴定颜色强度,等等。此 外,鸽子不仅视力超群,还能看见我们人类看不见的特殊光波一一紫外线。
紫外线是一种对人类有害的光波,对人眼有损害 作用,但鸽子的紫外线视觉却可以帮助它们找到食物。
猫头鹰的“夜视仪”
猫头鹰不仅拥有灵敏的听觉,而且视觉也是超一流的。猫头鹰的眼睛占到脸部一半以上的面积,而且总是睁得大大的, 这是因为猫头鹰缺乏环状肌,无法收缩瞳孔,但它们生有能使瞳孔放大的放射状肌。猫头鹰的视觉可达110度,其中70度非 常敏锐。不过,猫头鹰非凡的夜视能力是以牺牲彩色视觉换取的。
猫头鹰的视网膜上没有视锥细胞,全是杆状细胞。视锥 细胞能感觉丰富多彩的彩色世界,但需要较强的光照;杆状细胞则相反,只要有很微弱的光线就能工作。猫头鹰的视网膜上 的杆状细胞比其他动物多得多,加上视网膜后面的反光膜有助于增强黑夜的观察能力,因此猫头鹰能看见1500米以外一根 火柴发出的微弱亮光。
螳螂的“瞄准器”
人们常看见螳螂摆出这样一副尊容:半身直起,前腿伸向半空,态度庄严,好像是在做祷告,它们因此被称为“会祈祷的 昆虫”。其实,螳螂这样是在做捕猎前的准备。当面前有昆虫出现时,它们转动头部,先瞄准,然后挥动“刀具” 一一双臂 迅速出击,速度之快令人惊叹,只需0. 05秒。
螳螂的这种快速出击的本领是天生的。螳螂靠两种感觉器官传递信号:一种是复眼,一种是长在颈前的感觉毛。螳螂 的双眼不会转动,但它们的头却能朝两侧方向随意转动。螳螂的两只大眼睛是它们的视觉器官,将看到的信息传递到大脑, 指挥头部对准猎物。当螳螂瞄准昆虫时,头的转动会压迫一丛感觉毛,由于形状改变,从感觉毛传递到大脑的是另一种信 号。大脑的神经系统得到两种互有差别的信号后立即做出反应,指挥双臂朝那个方向运动,以更快的速度进行攻击。
螳螂在攻击前为什么一定要转动头部呢?科学家发现,螳螂在捕猎时不仅需要知道猎物所处的方位,而且还必需掌握自 己与猎物的距离,而要测量距离就需双目视觉共同完成,单凭一侧复眼的视觉信号是无法做出精确测量的。只有距离测算 准确了,螳螂才能发动致命一击。
响尾蛇的热成像
响尾蛇的眼睛对可见光几乎完全没有反应,因此说响尾蛇是瞎子一点也不为过。科学家曾做过一个实验:将一条响尾 蛇的双眼蒙上,结果它照样能灵活而迅速地追捕猎物。响尾蛇究竟是凭借哪种器官观察、追踪猎物的呢?
1952年,有科学家做了这样一个实验:在一条响尾蛇的颊窝(位于眼睛和鼻子之间)底部的一根神经上连接了一个电极, 用光(红外线除外)、声音,甚至强烈的振动来剌激它,结果都没有生物电流产生。但是,当科学家用热源接近这条响尾蛇 时,它立即受到剌激,产生了生物电流;而当科学家用红外线照射它的颊窝时,其生物电流变化更大,即使是30厘米以外人手 产生的微量热度也能激起它的反应。
科学家由此得出结论:响尾蛇有个“热眼”(热定位器),
目懒窝。颊窝约深5毫米、长1厘米,呈喇叭形,由薄膜分成内 外两个小室。外室是热收集器,对准需要探测的方向。薄膜是一个特殊的感受器官,可以感受红外线的辐射,并把红外线和 外界温差通过神经反映给大脑,由此形成一个热成像,重叠在视网膜上。一旦锁定猎物,响尾蛇就会做好攻击准备。
青蛙的“侦察器”
青蛙喜欢蹲伏在草丛中,一对大眼睛凝视前方,如果有飞虫经过,便会张开大嘴,伸出舌头,将昆虫卷进口中。青蛙是如 何练就这般捕食技能的呢?答案很简单,得益于它们复杂而灵敏的眼睛。
青蛙是靠眼睛来观察世界的。科学家发现,青蛙拥有极为复杂的视网膜一一由三层各自分开的神经细胞组成:外层是 神经节细胞层,约有50万个细胞;中层是双极细胞层,约有300万个细胞;内层是感受细胞层,约有100万个细胞。
青蛙眼睛的神经节细胞更加复杂,共有四种,分别执行不同的任务:最小的细胞被称为“边缘侦察器”,只能感觉到比 周围环境较亮或较暗物体的边缘,比如树干、天空和湖岸等的轮廓;较大的细胞叫“昆虫侦察器”,只对栖息在青草尖上的 昆虫,或者移动的有着弯曲边缘的昆虫做出反应;第三种细胞叫“事件侦察器”,对亮度的变化、目光的移动、光源的开启 和关闭等做出反应;最后一种细胞叫“光强减弱感受器”,这种细胞体积最大、数目最少,在光线减弱时,能感应到沼泽中 的阴影部分。
当昆虫进入青蛙的视野,或者当猛禽的影子从青蛙眼前掠过时,这四种神经节细胞通过长长的支线连通许多双极细胞, 形成一个巨大的网,可以从广泛区域收集从感受细胞传来的信号,从而让青蛙立即做出相应反应动作:或者扑向昆虫,或者 跳进水中躲避。