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不要以為一隻蒼蠅眼中的世界是這樣的:當你拿著蒼蠅拍靠近它,它看到了一群拿著蒼蠅拍的人……因為組成複眼的小眼無法有效的成像,只能偵測光源的有無(和文章中的蜜蜂很類似)。

所以,真實的蒼蠅複眼視覺其實是比較接近透過毛玻璃看馬賽克拼貼的畫面,其解像能力是很差很模糊的。

不過,也正因為如此,教給你一個簡單驅趕蒼蠅的方法:

找個透明塑膠袋,裝水,裡面放幾枚硬幣,然後把這個袋子懸掛放在一個採光好、蒼蠅常出沒的地方。

呃,請試著想像自己是一隻蒼蠅——水中數以百萬計的水分子製造出一種特殊的棱鏡效應,這意味著這麼多的水分子以一種非常特殊的方式折射光線。而加入的硬幣,被折射光線的積累效應也隨之不斷增強……這就意味著,這個水袋在蒼蠅眼裡幾乎就是舞廳裡的迪斯可球,它們會心煩意亂,感覺馬上要受到捕食者的攻擊,所以會儘快逃離


一些動物,包括你的寵物在內,可能多少都有點色盲,但是在某些方面,它們的視力可不比你差。生物對周圍世界的視覺感知取決於它們的眼睛對光的處理方式。人類是三色視者——意思就是我們的眼睛擁有三種被稱為“視錐細胞”的感光器,對紅色,綠色和藍色敏感。另一種被稱為“視杆細胞”的感光器能感受弱光,讓我們在暗處也能看清物體。而動物對光有著不同的處理方式——一些生物只有兩種感光器,使它們無法辨別部分顏色;有些生物擁有四種感光體,能夠看見紫外線;還有一些能夠分辨偏振光,即在一固定平面震動的光波。

從事視覺生理學研究的馬里蘭大學教授湯瑪斯·克羅寧說:“我們總認為我們能夠猜出動物在想什麼。”但是雖然猜測動物的想法只是個幻想,我們還是可以通過動物的眼睛來觀察這個世界的。

貓眼中的世界

人眼中的世界

瑞典隆德大學的動物學教授,《動物之眼(Animal Eyes)》的合著者,丹-艾瑞克·尼爾森說:“我們永遠不會知道一隻貓會有何經歷。”但我們幾乎能夠見其所見。與人類不同,貓是二色視者;它們的視網膜中只有兩種視錐細胞。


尼爾森說,它們眼中的世界與紅綠色盲眼中的世界相似。要給貓眼中的世界製作模型,我們就得把所有紅色或綠色的東西做成一個顏色。

貓眼的解析度沒有人類的高,這就意味著它們眼中的世界更加模糊。由於我們的視網膜中央擠滿了視錐細胞,我們的視力水準位於動物界前列。尼爾森說,比起人類,貓的晝視覺模糊了大約六倍,在上圖中並沒有顯示出這一點。但是,由於貓比人擁有更多的視杆細胞,所以在月光下它們的優勢就顯現了出來。

比起人類,貓的晝視覺模糊了大約六倍,所以貓眼中白天的世界應該更接近左圖

蜜蜂

蜜蜂眼中的世界


人眼中的世界

和人類一樣,蜜蜂是三色視者。但是它們的三種感光器不是對紅色、綠色和藍色敏感,而是對黃色、藍色和紫外線敏感。蜜蜂能看見紫外線的能力使得它們能夠辨認花瓣上的圖案從而找到花蜜。尼爾森說,事實上,蜜蜂能分辨許多種紫外線光譜範圍內的光線,所以“它們可能能分辨多種紫外線的顏色”。

與只有一對晶狀體的人眼不同,蜜蜂複眼裡有成千上萬的晶狀體,使其表面就像足球的表面一樣;每一個晶狀體都會在蜜蜂的眼裡產生一個 “圖元”。但這一視覺機制也是有代價的——蜜蜂眼睛的解析度極低,所以它們眼中的世界是非常模糊的。尼爾森將這一設計稱為“對眼睛可用空間的最愚蠢的利用方式”。他說,如果人類也有複眼,並且其功能還與我們真正的眼睛一樣好,那我們的每只複眼都得有呼啦圈那麼寬。


上圖並沒有顯示出蜜蜂視力有多模糊——如果要顯示出來的話,我們就幾乎什麼都看不清了。但是這張照片確實描繪出了我們無法看見的紫外線景象。

鳥眼中的世界

人眼中的世界

與人類不同,鳥類是四色視者。它們眼中的四種視錐細胞能讓它們辨別紅色、綠色、藍色和紫外線。尼爾森說,一些肉食鳥的視力比人都好。一隻巨鷹的視覺解析度比我們高出大約2.5倍。


如果尼爾森真能進到其他動物的腦袋裡,“鳥類的應該會很有趣,”他這樣說道。但是我們既不能擁有超出人類極限的解析度,也不能看見紫外線——因為我們並沒有相應的感光器和腦神經元。我們能用雙筒望遠鏡看清一隻鷹能看清的遠方物體,還能用照相機將紫外線轉換為我們能夠分辨的顏色,但是要是沒有這些設備,“人類是無法真正感受巨鷹眼中的世界的,”尼爾森這樣說道。

響尾蛇

響尾蛇眼中的世界

人眼中的世界


響尾蛇白天對色彩的分辨力並不強,而在晚上其解析度則有所加強,因為響尾蛇有許多視杆細胞。但響尾蛇的出眾之處是它們能辨別紅外線。與毒蛇、大蟒和蟒蛇相似,響尾蛇擁有特殊的感知工具,即“窩器”——一對小孔,分別位於其眼睛與鼻孔之間的口鼻部的兩邊。三藩市加利福尼亞大學的生理學教授大衛·朱利斯說,在其窩器內有一層能感應溫度的薄膜。他發現,在與這種薄膜相連的神經細胞上,有一種名為TRPA1的神經接受器,讓蛇能夠將紅外線轉化為神經信號。人體內也有同樣的接受器。在我們吃某些辛辣食物,比如芥末醬或芥末時,這種接收器就會讓我們感到舌頭刺痛。但是對蛇而言,這種接收器能檢測到附近獵物的體溫。

響尾蛇的大腦會將窩器得到的資訊與眼睛得到的資訊相融合,這樣一來獵物的熱像就會和視覺圖像相重合。朱利斯說,要模擬蛇眼中的世界其實並不難——只要有一架紅外攝像機就行了。

烏賊

烏賊眼中的世界

人眼中的世界

要通過頭足類動物,比如烏賊、章魚或鸚鵡螺的眼睛看世界,這就需要我們充分發揮奇思妙想了。海洋生物眼睛的進化方式與脊椎動物不同,所以它們的影像處理機制與我們的大相徑庭。比如,頭足類動物的眼睛是沒有盲點的。烏賊的瞳孔呈“W”形,使其在海中追捕食獵物時兇猛無比。

雖然烏賊的捕食能力強大,但是其視力並沒有我們好。“它們看不清報紙上的小字體,”湯瑪斯·克羅寧說,“它們只能看清標題。”而且,雖然它們的變色能力強得讓人難以置信——轉眼之間就能從米黃色變為血紅色或條紋圖案——但是烏賊是徹徹底底的色盲。

克羅寧說,烏賊的眼睛中的一種感光器使其眼中的世界呈灰色調,另外一對感光器感應的是偏振光。人類只有在佩戴太陽鏡時才能感受偏振光:太陽鏡正是通過過濾掉一種定向震動的光波來減少陽光的刺眼度的。但是與烏賊不同,我們並沒有能夠辨別偏振光的感光器。

烏賊能在體表產生偏振光圖案與其他烏賊交流。與同類對視時,烏賊能看見帶有偏振光資訊的灰色調的世界,這與響尾蛇對紅外線的感應相似。

“我認為,我們是可以進入狗,貓或猴子的大腦中去觀看它們眼中的世界的,”克羅寧說,“因為它們的大腦與我們的相似。”但是像烏賊這樣的動物與我們的進化差別太大了——它們的大腦和感知方式與我們有著天壤之別——使得我們永遠都無法了 解他們的經歷。克羅寧說:“我認為我們是無法進入它們的大腦的。”但是,他又補充道,“但是想像一下還是挺有趣的。”

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 ★Phi-Beta-Kappa美國大學優等生榮譽學會「2015年最佳科學圖書獎」
★泛科學 PanSci 2016年一月選書

史前大角鹿神祕滅絕,難道與3.6公尺的長角有關?
讓獨角鯨游不快的長牙,究竟有何特殊作用?
物種演化是一場千萬年不休止的軍備競賽,
打造最強武器,將帶來進化還是滅亡?

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動物的武器是尖牙利齒?毒液?保護色?還有哪些令人意想不到的奇形怪狀?武器是突變,還是與大自然抗衡的結果?演化生物學家艾姆蘭深入自然秘境,在熱帶雨林的河流上、地底下、落葉堆裡尋找長有巨大武器的生物。他發現每種動物都依靠某種類型的武器過活,但同時發現,許多生物演化出超大型武器,造物主索要的代價卻極高,最後換來不自然且誇張的奇異身軀。

在他數十年的研究生涯中,除了研究糞金龜,更在野外調查及學術研究論著中找到大角鹿、劍齒虎、流蘇鷸、長臂天牛、非洲象等生物的演化歷程。有動物演化出特殊毛色或者巨大武器,本以為這是最成功的進化,但最後因棲地環境演變、食物來源減少等外部因素,武器又慢慢的縮小、消失;也有動物為了族群內部的求偶和競爭,不惜成本演化出龐然巨物,結果卻得和獵食者打仗才能存活。

艾姆蘭的關懷不限於生物學,他把生物演化證據及行為研究,連結到人類軍事史,並重新詮釋競爭、防禦、示威、偷襲等行為。在不同環境條件下,人類如何衡量盔甲、槍砲和超巨大戰艦的製造成本和預期利益?過度追求巨大和危險,是否為明天帶來毀滅性的後果?

《動物的武器》是艾姆蘭寫給自然愛好者的生命之書,同時也是人類拜動物為師的一面鏡子!

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<視界奇觀>編譯整理>資料來源:利维坦,文/Elizabeth Preston,譯/劉玥

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One thought on “複眼不等於一堆小眼,動物眼中的世界其實長這樣!

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