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动物视界的奥秘

2011-12-30文|吕

科学24小时 2011年5期
关键词:响尾蛇螳螂猫头鹰

文|吕 春

动物视界的奥秘

文|吕 春

每个正常的人都有一双明亮的眼睛。眼睛是心灵的窗户,是人类感知外界事物的重要器官。每种动物都有自己的眼睛,也许从表面看起来,动物的眼睛没有人类那样明亮,但其视觉却比人类更复杂。

动物的眼睛不但用来观察世界,而且还是其赖以生存的秘密武器。科学家发现,动物的眼睛比我们人类更敏锐,它们看到的世界比人类看到的更复杂、更精彩。让我们揭开动物视觉的神秘面纱,去感受动物视界的神奇与精彩吧。

老鹰:动物界的“千里眼”

老鹰在一些山区农村可是个臭名远扬的家伙,它们飞翔于几千米的高空,却能把地面上的小鸡看得清清楚楚,而且总是出奇不意、又快又准地将小鸡叼走,因为老鹰有一双“千里眼”啊。而被叼走小鸡的农家只能指天骂地,却又无可奈何。

科学家通过对老鹰的眼睛进行解剖后发现,老鹰的视力如此敏锐,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,能觉察到细微运动,侧部中央凹则能察觉到细节。此外,鹰眼中央凹的感光细胞比人眼要多得多,每平方毫米多达100万个,而人眼仅为15万个。鹰还能较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。

与人类眼睛不同的是,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,这样鹰就能在瞬间把“远视眼”调节为“近视眼”。

鸽子:一双“神目”辨方向

鸽子能够飞翔于几千千米外不迷路,原来它有一双“神目”,再遥远、再复杂的路线都能过目不忘。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、发现定向运动、鉴定颜色强度等等。鸽子不仅视力超群,还能看见我们人类看不见的特殊光波——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:可远可近的“夜视仪”

猫头鹰白天或躲藏在树洞中,或藏身在枝叶茂密的大树上,一动不动;晚上却飞来飞去,行如白昼。即使田鼠在田间偷食,它站在树枝上也看得一清二楚。猫头鹰不仅拥有灵敏的听觉,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,处于70度时最敏锐。

科学家发现,猫头鹰具有非凡的夜视能力,可它是以牺牲彩色视觉来换取的。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。猫头鹰视网膜上的杆状细胞比其他动物要多,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:百发百中的“瞄准器”

螳螂,亦称刀螂,顾名思义,螳螂就像是一位会武功的刀客,半身直起,前腿伸向半空,神态严肃,如临大敌。当面前有昆虫出现时,它们转动头部,先瞄准,然后挥动“刀具”——双臂迅速出击,切割又快又准,令人惊叹不已。螳螂神速的捕食本领,主要归功于它的眼睛。

螳螂有一对大复眼,每只复眼由几千个小眼组成。当小飞虫急速运动时,它们的投像在螳螂复眼中急速移动,从一只小眼到达另一只小眼,恰似“电影胶片”。因此,螳螂不但能看清小虫,而且能测出小虫的飞行速度和角度。螳螂在捕捉飞虫时,总是瞄准小虫的正前方。在不到百分之五秒的时间里,就能把小飞虫抓到手。科学家认为,螳螂的眼睛是一种高超的测速仪。

螳螂在攻击前总要转动头部,就像是一名持枪瞄准的战士。这是因为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:神奇的热成像

在美国西部地区的大沙漠里,生活着一种有毒的响尾蛇。它的眼睛已经退化,几乎成为瞎子,但它却是捕鼠能手,捕捉时的动作是那样的灵敏和准确。这究竟是怎么回事呢?

美国科学家对响尾蛇的眼睛进行了多次解剖,经过研究,发现响尾蛇的眼睛前下方有个凹下的小窝,里面长着一个对红外线非常敏感的“探热器”。它的这个神秘“装置”是一小块薄膜,厚度不过10~15微米 (1000微米等于1毫米),却能够接收波长为0.01毫米的红外线。当热体的红外线投射到“探热器”时,就能发出信息,从而使响尾蛇知道热体所处的准确位置。即使在夜间,爬虫、老鼠、小兽已入睡了,但是它们仍有体温,仍会不断地发出红外线。响尾蛇凭着它奇妙的“探热器”,就能感知它们的存在,从而准确无误地把它们逮住。

青蛙:明察秋毫的“侦察器”

青蛙喜欢静静地蹲伏在草丛中,它的一对大眼睛凝视前方。青蛙的坐功是出了名的,它看似在闭目养神,可如果有飞虫经过,便灵巧地向上跳跃,同时张开大嘴,伸出舌头,将昆虫卷入口中。青蛙是当之无愧的捕虫高手。那么,它是如何练就捕食技能的呢?

如果解剖青蛙的眼睛,我们就会发现,青蛙拥有极为复杂的视网膜——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。

研究结果表明,青蛙的眼睛简直是一个“侦察器”,青蛙眼睛的神经节细胞很复杂,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;较大的细胞叫作“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作出反应;第三种细胞叫“事件侦察器”,对亮度的变化、光的移动、光源的开启和关闭等作出反应;最后一种细胞叫作“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阴影部分。

青蛙对于静止的物体视而不见,对活动的昆虫却明察秋毫。上述四种神经节细胞通过长长的支线连通许多双极细胞,形成一张巨大的网,可以广泛收集从感受细胞传来的信号,从而使青蛙立即作出相应动作。所以一旦昆虫进入青蛙的视野,青蛙便会迅速扑向昆虫。青蛙正是得益于这“侦察器”的眼睛,才赢得了捕虫能手的美誉。

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