動(dòng)物如何“看”世界
我們?nèi)祟惛兄饨缡挛镏饕恳曈X,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?,因此它們?看”到的世界比我們?nèi)祟惪吹降母鼜?fù)雜、更豐富多彩。
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。
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)雜的探測功能,如能檢測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,鴿子不僅視力超群,還能看見我們?nèi)祟惪床灰姷奶厥夤獠ㄒ灰蛔贤饩€。
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”
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。螳螂的“瞄準(zhǔn)器”
人們??匆婓霐[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),螳螂這樣是在做捕獵前的準(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” 一一雙臂 迅速出擊,速度之快令人驚嘆,只需0. 05秒。
螳螂的這種快速出擊的本領(lǐng)是天生的。螳螂靠兩種感覺器官傳遞信號: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。大腦的神經(jīng)系統(tǒng)得到兩種互有差別的信號后立即做出反應(yīng),指揮雙臂朝那個(gè)方向運(yùn)動(dòng),以更快的速度進(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(cè)復(fù)眼的視覺信號是無法做出精確測量的。只有距離測算 準(zhǔn)確了,螳螂才能發(fā)動(dòng)致命一擊。
響尾蛇的熱成像
響尾蛇的眼睛對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)來剌激它,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),它立即受到剌激,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),
目懶窩。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,對準(zhǔn)需要探測的方向。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,一對大眼睛凝視前方,如果有飛蟲經(jīng)過,便會(huì)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??茖W(xué)家發(fā)現(xiàn),青蛙擁有極為復(fù)雜的視網(wǎng)膜一一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,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。
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