科學現場調查:動物是如何“看”這個世界的, 它們能夠”看到“人類設想不到更復雜的世界

  動物如何“看”世界

科學現場調查:動物是如何“看”這個世界的, 它們能夠”看到“人類設想不到更復雜的世界

  我們人類感知外界事物主要靠視覺,那動物通過什麼感覺器官去感知世界呢?研究證明,和人類一樣,許多動物也主要 憑藉視覺來觀察世界,但同時,它們還擁有某些比我們人類更敏鋭、或者我們人類不具備的感知世界的器官,因此它們“ 看”到的世界比我們人類看到的更復雜、更豐富多彩。

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  鷹的“千里眼”

  鷹是動物中的“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物的活動情景看得清清楚楚。鷹 的視力如此敏鋭,完全得益於它們發達的視覺系統。

  科學家將鷹眼的構造跟人眼的構造進行比較後發現,鷹的視網膜上有兩個中央凹,而人的視網膜上只有一箇中央凹。 中央凹是視覺最靈敏的區域,鷹眼的主要中央凹能形成敏鋭的單目視力,能覺察細微運動,側部中央凹則能察覺到細節。鷹 眼中央凹的感光細胞比人眼多得多,每平方毫米多達約100萬個,而人眼僅約15萬個。鷹還能很好地控制形成視網膜的肌 肉,由此來調整射入眼睛的光線數量,即使在強光下,它們照樣能夠看清遠處的獵物。此外,鷹眼具有神奇的“雙重調節” 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,同時改變角膜的凸度,這樣鷹就能在一瞬間把“遠 視眼”調節為“近視眼”,就像隨意調節一架望遠鏡一樣。

  鴿子的“神目”

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  鴿子生有一雙被譽為“神目”的明察秋毫的眼睛。鴿眼之所以如此敏鋭,是因為鴿子生有數百萬根神經纖維,視網膜 內有100多萬個神經元,具有複雜的探測功能,如能檢測出圖像的基本元素點邊角,發現定向運動,鑑定顏色強度,等等。此 外,鴿子不僅視力超羣,還能看見我們人類看不見的特殊光波一一紫外線。

  紫外線是一種對人類有害的光波,對人眼有損害 作用,但鴿子的紫外線視覺卻可以幫助它們找到食物。

  貓頭鷹的“夜視儀”

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  貓頭鷹不僅擁有靈敏的聽覺,而且視覺也是超一流的。貓頭鷹的眼睛佔到臉部一半以上的面積,而且總是睜得大大的, 這是因為貓頭鷹缺乏環狀肌,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110度,其中70度非 常敏鋭。不過,貓頭鷹非凡的夜視能力是以犧牲彩色視覺換取的。

  貓頭鷹的視網膜上沒有視錐細胞,全是桿狀細胞。視錐 細胞能感覺豐富多彩的彩色世界,但需要較強的光照;桿狀細胞則相反,只要有很微弱的光線就能工作。貓頭鷹的視網膜上 的桿狀細胞比其他動物多得多,加上視網膜後面的反光膜有助於增強黑夜的觀察能力,因此貓頭鷹能看見1500米以外一根 火柴發出的微弱亮光。

  螳螂的“瞄準器”

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  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,態度莊嚴,好像是在做禱告,它們因此被稱為“會祈禱的 昆蟲”。其實,螳螂這樣是在做捕獵前的準備。當面前有昆蟲出現時,它們轉動頭部,先瞄準,然後揮動“刀具” 一一雙臂 迅速出擊,速度之快令人驚歎,只需0. 05秒。

  螳螂的這種快速出擊的本領是天生的。螳螂靠兩種感覺器官傳遞信號:一種是複眼,一種是長在頸前的感覺毛。螳螂 的雙眼不會轉動,但它們的頭卻能朝兩側方向隨意轉動。螳螂的兩隻大眼睛是它們的視覺器官,將看到的信息傳遞到大腦, 指揮頭部對準獵物。當螳螂瞄準昆蟲時,頭的轉動會壓迫一叢感覺毛,由於形狀改變,從感覺毛傳遞到大腦的是另一種信 號。大腦的神經系統得到兩種互有差別的信號後立即做出反應,指揮雙臂朝那個方向運動,以更快的速度進行攻擊。

  螳螂在攻擊前為什麼一定要轉動頭部呢?科學家發現,螳螂在捕獵時不僅需要知道獵物所處的方位,而且還必需掌握自 己與獵物的距離,而要測量距離就需雙目視覺共同完成,單憑一側複眼的視覺信號是無法做出精確測量的。只有距離測算 準確了,螳螂才能發動致命一擊。

  響尾蛇的熱成像

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  響尾蛇的眼睛對可見光幾乎完全沒有反應,因此説響尾蛇是瞎子一點也不為過。科學家曾做過一個實驗:將一條響尾 蛇的雙眼蒙上,結果它照樣能靈活而迅速地追捕獵物。響尾蛇究竟是憑藉哪種器官觀察、追蹤獵物的呢?

  1952年,有科學家做了這樣一個實驗:在一條響尾蛇的頰窩(位於眼睛和鼻子之間)底部的一根神經上連接了一個電極, 用光(紅外線除外)、聲音,甚至強烈的振動來剌激它,結果都沒有生物電流產生。但是,當科學家用熱源接近這條響尾蛇 時,它立即受到剌激,產生了生物電流;而當科學家用紅外線照射它的頰窩時,其生物電流變化更大,即使是30釐米以外人手 產生的微量熱度也能激起它的反應。

  科學家由此得出結論:響尾蛇有個“熱眼”(熱定位器),

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  目懶窩。頰窩約深5毫米、長1釐米,呈喇叭形,由薄膜分成內 外兩個小室。外室是熱收集器,對準需要探測的方向。薄膜是一個特殊的感受器官,可以感受紅外線的輻射,並把紅外線和 外界温差通過神經反映給大腦,由此形成一個熱成像,重疊在視網膜上。一旦鎖定獵物,響尾蛇就會做好攻擊準備。

  青蛙的“偵察器”

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  青蛙喜歡蹲伏在草叢中,一對大眼睛凝視前方,如果有飛蟲經過,便會張開大嘴,伸出舌頭,將昆蟲捲進口中。青蛙是如 何練就這般捕食技能的呢?答案很簡單,得益於它們複雜而靈敏的眼睛。

  青蛙是靠眼睛來觀察世界的。科學家發現,青蛙擁有極為複雜的視網膜一一由三層各自分開的神經細胞組成:外層是 神經節細胞層,約有50萬個細胞;中層是雙極細胞層,約有300萬個細胞;內層是感受細胞層,約有100萬個細胞。

  青蛙眼睛的神經節細胞更加複雜,共有四種,分別執行不同的任務:最小的細胞被稱為“邊緣偵察器”,只能感覺到比 周圍環境較亮或較暗物體的邊緣,比如樹幹、天空和湖岸等的輪廓;較大的細胞叫“昆蟲偵察器”,只對棲息在青草尖上的 昆蟲,或者移動的有着彎曲邊緣的昆蟲做出反應;第三種細胞叫“事件偵察器”,對亮度的變化、目光的移動、光源的開啓 和關閉等做出反應;最後一種細胞叫“光強減弱感受器”,這種細胞體積最大、數目最少,在光線減弱時,能感應到沼澤中 的陰影部分。

  當昆蟲進入青蛙的視野,或者當猛禽的影子從青蛙眼前掠過時,這四種神經節細胞通過長長的支線連通許多雙極細胞, 形成一個巨大的網,可以從廣泛區域收集從感受細胞傳來的信號,從而讓青蛙立即做出相應反應動作:或者撲向昆蟲,或者 跳進水中躲避。

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