论文部分内容阅读
人的眼睛可以看到6.1 km远,鹰的视力却超出人的视力8～9倍。它的眼睛在高空时是远视眼,在低飞时是近视眼。鹰翱翔于3 km高空中,能从许许多多景物中,准确地发现和辨认地面上的田鼠、黄鼠等小动物,甚至水里的鱼类,它不断调节视距和焦点,变远视为近视,准确无误地掠过地面,把猎物抓住……
夏天傍晚,一只蚊子悄然进屋,围绕着屋中的人们伺机下口。在它的眼中,前方是充满诱惑的晚餐,后面则是自己振动的双翅,这两个景物同时出现在它的视场里——这让我们感到惊异,因为当我们注意前方的时候,根本无法看到自己的后背——但蚊子可以做到,就像银幕电影。
有些昆虫有一类特殊的眼睛,被称为“复眼”,顾名思义,复眼是由许多小眼睛组成的。这些小眼睛独自感光成像,使得各个方向的物体都可以在视网膜上成像。这种“设计”的一个优势就是可以获得超大的视场和清晰的图像,比我们使用的广角照相机更加厉害。
在强大的昆虫家族中,复眼的类型也各不相同。蜻蜓的复眼是由许多“眼睛”简单并列在一起工作,每只“眼”单独成像,但是它们只需要把图像的一部分传给大脑即可,而不用将看到的所有信息都交给大脑处理,这样,蜻蜓有限的大脑就能迅速处理环境中瞬息万变的信息。因此,蜻蜓具有极强的机动能力,在高速运动时,能敏锐地捕捉到同样高速运动的猎物踪影,被称做昆虫中的“战斗机”。
另一些昆虫的复眼是由“眼睛”们捕捉各自的光信号,然后交叠在一起成像。虽然处理信息不够快,却可以获得高清晰度的图像,比如在花丛中忙碌的蜂天蛾—— 一种经常被人们误认为是蜂鸟的昆虫。蜂天蛾的复眼可以实现几乎完美的成像,有研究表明,这种复眼的成像分辨率已经接近了光学衍射极限。这意味着,如果科学家尝试人工制作一枚同样大小的蜂天蛾复眼,即使采用再复杂的工艺也无法让它的成像更清晰了。
此外,夜蛾还拥有一种“夜视仪”般的复眼,这种复眼拥有类似于现代相机镜头用的增透薄膜。这种薄膜可以通过减少光线的反射部分,而达到增加光线透过部分的作用,使更多的光线进入到眼睛中。这使得蛾子的复眼在黑夜中具有极灵敏的感光能力。不单如此,夜蛾的眼睛还可以感受红外光,并且可以在极其昏暗的环境下分辨出各种色彩,而人类在这种条件下只能勉强感受到物体的明暗,对色彩却全然不觉。
节肢动物有着独特的复眼,如虾、蝇、蜂、蟹等,它们的眼睛是由几十、几百乃至两三万个小眼构成的复眼。一般人的眼睛要用0.05 s才能看清物体的轮廓,而复眼只需0.01 s即可。蜘蛛有视野最宽的眼,它的8只眼睛分别长在头部的前方和左右两侧,几乎可以同时在360°的空间内准确察知物体。而虎、豹、猫等动物,两眼的视野有一部分相互重叠,构成“双眼视野区”,因此,它们都有一个好的立体视觉。
螳螂、甲虫的眼睛能计速。螳螂的两只复眼与众不同,像十分灵敏的速度计,它整个捕食过程只需0.05 s,连昆虫的跳远冠军——蝗虫,也常遭它的暗算。有一种叫象鼻虫的甲虫,它能根据各个小眼的测量数据,算出自己的飞行速度。
蜜蜂的眼睛能检测偏振光。蜜蜂共有5只眼,3只长在头甲上,专门感受光照的强弱,决定早晨飞出和傍晚归巢的时间。另两只长在头两侧,能分辨太阳光的方向。
行走在清洌的山涧边,当我们欣赏林间美景的时候,潜伏于溪水中的涡虫可能也在盯着我们。涡虫通常只有1 cm大小,以水中的藻类和小型节肢动物为食。涡虫外表滑稽,呈扁平状,两枚黑色的“眼睛”又小又圆,颇似马戏团中的小丑。
由于光线是沿直线传播的,我们可以利用一个针尖般大小的孔来实现成像,这就是我们熟知的“小孔成像”原理。生活中利用小孔成像原理的物品并不多见,老式的“针孔相机”是其中最典型的一种。这种相机没有玻璃镜头,只有一枚小孔负责将物体的像成在底片上。
涡虫的眼睛就是一台利用小孔成像原理的“针孔相机”,它的前端只是一个小孔,后端则是球面形状的视网膜。当入射光线角度变化时,像在视网膜的位置也随之变化,遍布于视网膜上的感光细胞则收集信号,并通过神经系统传递给神经中枢。虽然这种“相机”设计巧妙,但它收集的光非常少,也不能清晰成像,因此,即使在清浅的溪水中,涡虫也难以辨别岸边的到底是游人还是饮水的黄牛。绝大多数低等生物只能用眼点来辨别明暗,虽然涡虫看到的事物非常模糊,但它的眼睛相对于这些低等动物来说,已经很先进了。
蝴蝶在花间穿梭,我们可以看见它美丽的外形和鲜艳的色彩。如果再仔细观察,还可以看到它翅膀上的线条和小点,甚至可以看清覆盖在翅膀上的细小粉粒。可是反过来,蝴蝶眼里看到的人又是什么样子的呢?它是怎样看世界的?
当蝴蝶看到你的头,它认为恰好是一个可以供它休息的地方。因为你的头发就像一捆绳子,每一根绳子都粗粗的,足以让它停得住脚。如果蝴蝶不飞,或者人不动,那么蝴蝶就什么也看不见。因为动物所看见的主要是物体的动作。
一个德国科学家躺在草地上观察一只蛤蟆,蛤蟆一动不动地呆在那儿。忽然,一只苍蝇从附近展翅飞来,等苍蝇飞近时,蛤蟆突然发起攻击,射出它的舌头攫住苍蝇送进自己嘴里,接着它又一动不动地呆着,看上去好像什么也没发生过似的。科学家认为,对一只蛤蟆来说,花园一定是一张灰色的屏幕,只有这张屏幕上的东西轻轻晃动的时候,蛤蟆才看得见。当蛤蟆跳跃的时候,它自身的运动使得它看到了石头和树叶等,当它停下来时,所有的东西又变成一片空白。
颜色能帮助人和动物看清东西,但是只有人、某些猴子、类人猿等是辨得清颜色的。对于其他动物,例如狗眼中的世界看上去像一张黑白照片。狗狩猎主要依靠嗅觉和听觉。与其他动物一样,当物体运动的时候,狗才能最清楚地看到这些物体,而那些被狗追捕的动物似乎明白这一点,野兔和鹿有时会突然停下,一动不动地装死,这样一来,狗就看不见它们了,可是野兔和鹿并没有逃过难关,狗正竖起长耳朵细听,伸长了鼻子细闻,装死的野兔和鹿忽然感到大难临头,又跳起来没命地狂奔。
鸟却是例外,它们是能辨别颜色的。鸟在高空飞行并需要找到降落的地方,颜色会帮助它们判断距离和形状。总而言之,这样它们就能够抓住天上飞的虫子,在树枝上轻轻降落。某些鸟看起东西来甚至比人更清楚,老远就可以看见虫子了。甚至一只很幼小的鸟,也能看清高空中的鹰。因此,锐利的眼睛和辨别颜色的能力,还能帮助鸟觅食并发现敌人。
鸽子的眼睛能“摄影”。在阳光下,把它的眼睛对准窗格,然后立即将它杀死,在鸽眼的视网膜上能发现窗格的影像。
动物眼睛的形状与它们的需要和环境相适应。马眼睛的瞳孔是左右宽、上下扁,像一个平放着的纺锤体。野生的马大多生活在开阔的草原上,这种左右宽、上下扁的瞳孔,帮助这些野马老远就能看到两边的敌人。
猫头鹰的眼睛比其他动物有更多的特殊感光细胞——圆柱细胞,其夜间应视力特别强。有趣的是,它的两只眼睛能轮流休息,名副其实的“睁一只眼,闭一只眼”。还有些动物的眼睛一到夜间就会闪光,如仔猴的眼闪黄光,跳鼠闪红、黄两种光,狐狸的眼睛一只闪红光,另一只闪绿光。
猫的眼睛一日三变。在白天强烈的阳光照射下,它的瞳孔可以缩得很小,像线那样;在晚间昏暗的条件下,像满月那样圆大;在早晨、黄昏中等强度照射下,瞳孔又会变成枣核般形状。狐狸的瞳孔是上下长、左右窄。这些动物更需要看清它们上方和下方的东西,比如树丛里的一只鸟、草地里的一只老鼠。有些动物根本没有眼睛,但它们有别种感官。海星的每一条触须末端都有触点(感觉点)来帮助它“看”清蛤壳;海胆通过它的皮肤“看”到影子——鱼、船、海星等,然后朝这些阴影伸出它厉害的触须。
在海底某处,一只扇贝正在休息,它似乎还没有觉察到危险正步步逼近,而不远处它的天敌,一只海星蠢蠢欲动,朝这边悄然行进。当海星几乎触及到扇贝时,扇贝仿佛大梦初醒,马上通过肌肉收缩将水高速喷出,利用这种反冲力猛然腾起,慌忙逃窜,失败的海星只能等候下次捕猎良机。
扇贝能“虎口脱险”并非偶然,这全靠它们拥有两排特殊结构的眼睛。从外观上看,这些小眼睛如同熟透了的缩微版蓝莓果,若放大观察便可发现每个眼睛都如同一个“微型的反射望远镜”:前端是透明的视网膜,感光细胞位于视网膜的背面;后面的球形部分是一个凹面镜,入射的光线先穿过透明的视网膜达到凹面镜,再由凹面镜汇聚到视网膜背面的感光细胞。
这种独特的设计与天文观测用的“反射望远镜”如出一辙,利用凹面镜的汇聚作用采集到更多星光,同理,这种眼睛也比“针孔相机”式的眼睛对光线更加灵敏,而且成像更加清晰。不过,这种眼睛不但不能“望远”,反而是个“近视眼”——扇贝眼睛的构造只利用了凹面镜的聚光能力,而没有利用凹面镜望远成像的能力,因此扇贝可以看见附近的敌情就很不错了。
扇贝等水生贝类大多有铠甲护体,这厚重的铠甲保护了柔软的躯体,却遮住了它们的眼睛。只有在贝壳打开时,它们才能“看见”,而且当贝壳关闭的时候,这两排眼睛接收不到光线,如同瞎了一样,这样使得本来行动并不敏捷的海星有机可乘。
当我们在游泳或潜水时,一般都会选择戴上蛙镜或者干脆闭眼。水下的压力也许会对眼睛产生不良影响,而且就算我们睁大眼睛,也没有在陆地上看得清楚。其他生活在陆地上的动物,到水中也有同样的困难,这是因为除了水下的压力让眼睛难受,水的折射率也与空气显著不同,适应空气环境的眼睛在水下当然会变得迟钝。然而,蛰伏于海洋深处的鲸类,却可以洞悉周围的事物。
鲸是在深海中生活的哺乳类生物,活动范围相当广泛,在海面时,鲸眼暴露在空气中,而潜入水下时,鲸眼又完全浸在海水里。随着环境的改变,鲸的眼睛也随之进行调整。大多哺乳动物通过肌肉对晶状体施加不同的压力,改变晶状体的曲率,实现对不同距离物体进行对焦,从而看清大范围内的事物。而鲸类呢,可以不改变晶状体曲率,而通过移动晶状体的位置实现对焦。在空气中时,鲸眼的晶状体会后移,使晶状体到视网膜的距离变小;而在水中时,晶状体则前移,从而将这个距离拉大。拥有了能够移动晶状体的“水陆两栖”的眼睛,鲸类就很容易实现在空气和水两种不同折射率的介质中清晰成像。
其实在更多时候,鲸类主要依靠独到的声呐系统和灵敏的听觉行事,那么,为何它们还会进化出如此精妙的“水陆两栖”的眼睛呢?连达尔文都承认,眼睛结构的进化,是他无法解释的。不论怎样,鲸类从来不会为它们的精妙眼睛感到多余,谁不期望自己的感观系统更加灵敏呢?
比起鲸眼、昆虫的复眼,人眼的功能有些相形见绌,但是,它们毕竟是亿万年来人类适应自身生活的进化结果,对于我们的身体构造以及环境要求而言,已经非常完美了,何况我们又拥有了各种望远镜、显微镜、照相机和夜视仪。只有了解了众生的眼睛,我们的视野才会超越我们的眼睛。
青蛙的眼睛能映出多种图像。它看东西先显示4种不同的图像,而后重叠,最后得到鲜明的立体感图像。捕食前蹲着不动,一旦得到立体感的图像时,就会一跃而起。鳌虾的眼睛长在两根柄上。鳌虾生活在多岩石的河流里,有了两根柄作眼睛的底座,把眼睛高高举起,鳌虾就能随时看清前进途中周围的事物了。
生活在浅海中的六线鱼,其眼睛能随着外界光线的变化而改变其色泽。在阳光照射下,六线鱼的眼睛变成了金黄色,在中午时分又变成了深红色,在阴暗的水层中,它的眼睛成透明发亮的银白色。这是由六线鱼眼角膜上大量的色素细胞所致。六线鱼的变色眼好处极多:一能帮助它免受强光刺激而影响视力;二是在不同光度下分清周围环境,进行有效的猎食活动;三是遇到敌害,能及时“化装”,张开变色眼睛,叫敌真假难辨,无从下手。
螃蟹的眼睛十分奇特。它那对敏锐的眼珠,连着一根能伸能缩的眼柄,视角能变180°。如果不慎或因意外事故而损坏一只眼球,它还可以再长出一只新的。要是把眼柄切断,它能在眼窝里长出一只很有用的触角,来弥补缺眼的不足。像这种能够再生的眼睛,在动物界是极少的。
避鱼的眼睛有“眼观四方”之功力。避鱼的头上生有两只眼睛,一只可上可下,能左能右,时前时后,面面观察;另一只眼睛却能注视目标。如果发现了猎物,一只眼睛紧紧盯住不放,另外一只眼睛则探测捕捉的捷径。两只眼睛配合默契,共同御敌摄食。金鱼和大多数水生动物都没有眼睑,眼睛永远是睁着的,即使睡觉也不例外。常睁眼有两大好处:一是如果来敌侵扰,见其眼大开,也只好退避三舍;二是常睁眼有利于捕捉食物。金鱼和水生动物之所以没有眼睑,那是因为水中无灰尘,用不着眼睑来保护眼珠。东南亚有一种河豚鱼,其眼睛在黑暗中完全透明,但随着光线的增强,它会开始变黄,就像戴着一架天然的变色镜。在加勒比海里生活着一种十分奇特的小鱼,这种鱼长有3只眼睛。中间的那只眼睛像一盏小探照灯,能够发出光芒,可照亮15 m左右的距离。如果发光眼生病或因其他原因不能发光时,另两只眼睛会顶替它,轮流发光,照亮“航程”,免触暗礁。
海龟、青蛙、四眼鱼、海豹和鳄鱼等动物的眼睛能水陆两用。鳄鱼在陆地上活动时,透明的眼睑就收进去,一到水里再把它放下来,覆盖在眼睛外面,不仅可防水,还可以调节水下视力,看清水中的物体。生活在中南美的四眼鱼,当它们沿着水面游动时,不仅能看清水中的物体,还能看到水面上空的目标。它每只眼睛有两个瞳孔和两个视网膜,一半在水里,一半在水上,因此,它的眼睛就具备两种功能。非洲几内亚南方沿岸有一种叫“黑兽”的动物,长有一双能喝水的眼睛。它喝水时不用嘴,而是把半个头部浸入水中,用眼睛一眨一眨,水就这样被“喝”进了肚里。
民间流传着“鹅眼看小,牛眼看大”的说法,用来解释相对于自己的体形和对人的态度而言,为什么鹅比较勇敢,牛比较谦逊。因为鹅眼看到的物体比实际的小,而牛眼看到的比实际的大,所以魁梧的牛不敢轻易招惹人类,而小小的鹅却不把人当回事,看家鹅攻击人时比狗还凶。
鹅眼和牛眼都属于“照相机类的眼睛”,大多数脊索动物都装备有这种“精密的光学仪器”,但它们的数字特征却各不相同。晶状体曲率大,焦距短,那么通常成像就偏小;反之,晶状体曲率小,焦距长,成像就比较大。这就造成了同一个物体,在不同动物的眼中大小不同。
通过研究,科学家们将发现并弄清越来越多的动物“看”的方式。我们现在知道的这些已使我们深感奇妙了。
夏天傍晚,一只蚊子悄然进屋,围绕着屋中的人们伺机下口。在它的眼中,前方是充满诱惑的晚餐,后面则是自己振动的双翅,这两个景物同时出现在它的视场里——这让我们感到惊异,因为当我们注意前方的时候,根本无法看到自己的后背——但蚊子可以做到,就像银幕电影。
有些昆虫有一类特殊的眼睛,被称为“复眼”,顾名思义,复眼是由许多小眼睛组成的。这些小眼睛独自感光成像,使得各个方向的物体都可以在视网膜上成像。这种“设计”的一个优势就是可以获得超大的视场和清晰的图像,比我们使用的广角照相机更加厉害。
在强大的昆虫家族中,复眼的类型也各不相同。蜻蜓的复眼是由许多“眼睛”简单并列在一起工作,每只“眼”单独成像,但是它们只需要把图像的一部分传给大脑即可,而不用将看到的所有信息都交给大脑处理,这样,蜻蜓有限的大脑就能迅速处理环境中瞬息万变的信息。因此,蜻蜓具有极强的机动能力,在高速运动时,能敏锐地捕捉到同样高速运动的猎物踪影,被称做昆虫中的“战斗机”。
另一些昆虫的复眼是由“眼睛”们捕捉各自的光信号,然后交叠在一起成像。虽然处理信息不够快,却可以获得高清晰度的图像,比如在花丛中忙碌的蜂天蛾—— 一种经常被人们误认为是蜂鸟的昆虫。蜂天蛾的复眼可以实现几乎完美的成像,有研究表明,这种复眼的成像分辨率已经接近了光学衍射极限。这意味着,如果科学家尝试人工制作一枚同样大小的蜂天蛾复眼,即使采用再复杂的工艺也无法让它的成像更清晰了。
此外,夜蛾还拥有一种“夜视仪”般的复眼,这种复眼拥有类似于现代相机镜头用的增透薄膜。这种薄膜可以通过减少光线的反射部分,而达到增加光线透过部分的作用,使更多的光线进入到眼睛中。这使得蛾子的复眼在黑夜中具有极灵敏的感光能力。不单如此,夜蛾的眼睛还可以感受红外光,并且可以在极其昏暗的环境下分辨出各种色彩,而人类在这种条件下只能勉强感受到物体的明暗,对色彩却全然不觉。
节肢动物有着独特的复眼,如虾、蝇、蜂、蟹等,它们的眼睛是由几十、几百乃至两三万个小眼构成的复眼。一般人的眼睛要用0.05 s才能看清物体的轮廓,而复眼只需0.01 s即可。蜘蛛有视野最宽的眼,它的8只眼睛分别长在头部的前方和左右两侧,几乎可以同时在360°的空间内准确察知物体。而虎、豹、猫等动物,两眼的视野有一部分相互重叠,构成“双眼视野区”,因此,它们都有一个好的立体视觉。
螳螂、甲虫的眼睛能计速。螳螂的两只复眼与众不同,像十分灵敏的速度计,它整个捕食过程只需0.05 s,连昆虫的跳远冠军——蝗虫,也常遭它的暗算。有一种叫象鼻虫的甲虫,它能根据各个小眼的测量数据,算出自己的飞行速度。
蜜蜂的眼睛能检测偏振光。蜜蜂共有5只眼,3只长在头甲上,专门感受光照的强弱,决定早晨飞出和傍晚归巢的时间。另两只长在头两侧,能分辨太阳光的方向。
行走在清洌的山涧边,当我们欣赏林间美景的时候,潜伏于溪水中的涡虫可能也在盯着我们。涡虫通常只有1 cm大小,以水中的藻类和小型节肢动物为食。涡虫外表滑稽,呈扁平状,两枚黑色的“眼睛”又小又圆,颇似马戏团中的小丑。
由于光线是沿直线传播的,我们可以利用一个针尖般大小的孔来实现成像,这就是我们熟知的“小孔成像”原理。生活中利用小孔成像原理的物品并不多见,老式的“针孔相机”是其中最典型的一种。这种相机没有玻璃镜头,只有一枚小孔负责将物体的像成在底片上。
涡虫的眼睛就是一台利用小孔成像原理的“针孔相机”,它的前端只是一个小孔,后端则是球面形状的视网膜。当入射光线角度变化时,像在视网膜的位置也随之变化,遍布于视网膜上的感光细胞则收集信号,并通过神经系统传递给神经中枢。虽然这种“相机”设计巧妙,但它收集的光非常少,也不能清晰成像,因此,即使在清浅的溪水中,涡虫也难以辨别岸边的到底是游人还是饮水的黄牛。绝大多数低等生物只能用眼点来辨别明暗,虽然涡虫看到的事物非常模糊,但它的眼睛相对于这些低等动物来说,已经很先进了。
蝴蝶在花间穿梭,我们可以看见它美丽的外形和鲜艳的色彩。如果再仔细观察,还可以看到它翅膀上的线条和小点,甚至可以看清覆盖在翅膀上的细小粉粒。可是反过来,蝴蝶眼里看到的人又是什么样子的呢?它是怎样看世界的?
当蝴蝶看到你的头,它认为恰好是一个可以供它休息的地方。因为你的头发就像一捆绳子,每一根绳子都粗粗的,足以让它停得住脚。如果蝴蝶不飞,或者人不动,那么蝴蝶就什么也看不见。因为动物所看见的主要是物体的动作。
一个德国科学家躺在草地上观察一只蛤蟆,蛤蟆一动不动地呆在那儿。忽然,一只苍蝇从附近展翅飞来,等苍蝇飞近时,蛤蟆突然发起攻击,射出它的舌头攫住苍蝇送进自己嘴里,接着它又一动不动地呆着,看上去好像什么也没发生过似的。科学家认为,对一只蛤蟆来说,花园一定是一张灰色的屏幕,只有这张屏幕上的东西轻轻晃动的时候,蛤蟆才看得见。当蛤蟆跳跃的时候,它自身的运动使得它看到了石头和树叶等,当它停下来时,所有的东西又变成一片空白。
颜色能帮助人和动物看清东西,但是只有人、某些猴子、类人猿等是辨得清颜色的。对于其他动物,例如狗眼中的世界看上去像一张黑白照片。狗狩猎主要依靠嗅觉和听觉。与其他动物一样,当物体运动的时候,狗才能最清楚地看到这些物体,而那些被狗追捕的动物似乎明白这一点,野兔和鹿有时会突然停下,一动不动地装死,这样一来,狗就看不见它们了,可是野兔和鹿并没有逃过难关,狗正竖起长耳朵细听,伸长了鼻子细闻,装死的野兔和鹿忽然感到大难临头,又跳起来没命地狂奔。
鸟却是例外,它们是能辨别颜色的。鸟在高空飞行并需要找到降落的地方,颜色会帮助它们判断距离和形状。总而言之,这样它们就能够抓住天上飞的虫子,在树枝上轻轻降落。某些鸟看起东西来甚至比人更清楚,老远就可以看见虫子了。甚至一只很幼小的鸟,也能看清高空中的鹰。因此,锐利的眼睛和辨别颜色的能力,还能帮助鸟觅食并发现敌人。
鸽子的眼睛能“摄影”。在阳光下,把它的眼睛对准窗格,然后立即将它杀死,在鸽眼的视网膜上能发现窗格的影像。
动物眼睛的形状与它们的需要和环境相适应。马眼睛的瞳孔是左右宽、上下扁,像一个平放着的纺锤体。野生的马大多生活在开阔的草原上,这种左右宽、上下扁的瞳孔,帮助这些野马老远就能看到两边的敌人。
猫头鹰的眼睛比其他动物有更多的特殊感光细胞——圆柱细胞,其夜间应视力特别强。有趣的是,它的两只眼睛能轮流休息,名副其实的“睁一只眼,闭一只眼”。还有些动物的眼睛一到夜间就会闪光,如仔猴的眼闪黄光,跳鼠闪红、黄两种光,狐狸的眼睛一只闪红光,另一只闪绿光。
猫的眼睛一日三变。在白天强烈的阳光照射下,它的瞳孔可以缩得很小,像线那样;在晚间昏暗的条件下,像满月那样圆大;在早晨、黄昏中等强度照射下,瞳孔又会变成枣核般形状。狐狸的瞳孔是上下长、左右窄。这些动物更需要看清它们上方和下方的东西,比如树丛里的一只鸟、草地里的一只老鼠。有些动物根本没有眼睛,但它们有别种感官。海星的每一条触须末端都有触点(感觉点)来帮助它“看”清蛤壳;海胆通过它的皮肤“看”到影子——鱼、船、海星等,然后朝这些阴影伸出它厉害的触须。
在海底某处,一只扇贝正在休息,它似乎还没有觉察到危险正步步逼近,而不远处它的天敌,一只海星蠢蠢欲动,朝这边悄然行进。当海星几乎触及到扇贝时,扇贝仿佛大梦初醒,马上通过肌肉收缩将水高速喷出,利用这种反冲力猛然腾起,慌忙逃窜,失败的海星只能等候下次捕猎良机。
扇贝能“虎口脱险”并非偶然,这全靠它们拥有两排特殊结构的眼睛。从外观上看,这些小眼睛如同熟透了的缩微版蓝莓果,若放大观察便可发现每个眼睛都如同一个“微型的反射望远镜”:前端是透明的视网膜,感光细胞位于视网膜的背面;后面的球形部分是一个凹面镜,入射的光线先穿过透明的视网膜达到凹面镜,再由凹面镜汇聚到视网膜背面的感光细胞。
这种独特的设计与天文观测用的“反射望远镜”如出一辙,利用凹面镜的汇聚作用采集到更多星光,同理,这种眼睛也比“针孔相机”式的眼睛对光线更加灵敏,而且成像更加清晰。不过,这种眼睛不但不能“望远”,反而是个“近视眼”——扇贝眼睛的构造只利用了凹面镜的聚光能力,而没有利用凹面镜望远成像的能力,因此扇贝可以看见附近的敌情就很不错了。
扇贝等水生贝类大多有铠甲护体,这厚重的铠甲保护了柔软的躯体,却遮住了它们的眼睛。只有在贝壳打开时,它们才能“看见”,而且当贝壳关闭的时候,这两排眼睛接收不到光线,如同瞎了一样,这样使得本来行动并不敏捷的海星有机可乘。
当我们在游泳或潜水时,一般都会选择戴上蛙镜或者干脆闭眼。水下的压力也许会对眼睛产生不良影响,而且就算我们睁大眼睛,也没有在陆地上看得清楚。其他生活在陆地上的动物,到水中也有同样的困难,这是因为除了水下的压力让眼睛难受,水的折射率也与空气显著不同,适应空气环境的眼睛在水下当然会变得迟钝。然而,蛰伏于海洋深处的鲸类,却可以洞悉周围的事物。
鲸是在深海中生活的哺乳类生物,活动范围相当广泛,在海面时,鲸眼暴露在空气中,而潜入水下时,鲸眼又完全浸在海水里。随着环境的改变,鲸的眼睛也随之进行调整。大多哺乳动物通过肌肉对晶状体施加不同的压力,改变晶状体的曲率,实现对不同距离物体进行对焦,从而看清大范围内的事物。而鲸类呢,可以不改变晶状体曲率,而通过移动晶状体的位置实现对焦。在空气中时,鲸眼的晶状体会后移,使晶状体到视网膜的距离变小;而在水中时,晶状体则前移,从而将这个距离拉大。拥有了能够移动晶状体的“水陆两栖”的眼睛,鲸类就很容易实现在空气和水两种不同折射率的介质中清晰成像。
其实在更多时候,鲸类主要依靠独到的声呐系统和灵敏的听觉行事,那么,为何它们还会进化出如此精妙的“水陆两栖”的眼睛呢?连达尔文都承认,眼睛结构的进化,是他无法解释的。不论怎样,鲸类从来不会为它们的精妙眼睛感到多余,谁不期望自己的感观系统更加灵敏呢?
比起鲸眼、昆虫的复眼,人眼的功能有些相形见绌,但是,它们毕竟是亿万年来人类适应自身生活的进化结果,对于我们的身体构造以及环境要求而言,已经非常完美了,何况我们又拥有了各种望远镜、显微镜、照相机和夜视仪。只有了解了众生的眼睛,我们的视野才会超越我们的眼睛。
青蛙的眼睛能映出多种图像。它看东西先显示4种不同的图像,而后重叠,最后得到鲜明的立体感图像。捕食前蹲着不动,一旦得到立体感的图像时,就会一跃而起。鳌虾的眼睛长在两根柄上。鳌虾生活在多岩石的河流里,有了两根柄作眼睛的底座,把眼睛高高举起,鳌虾就能随时看清前进途中周围的事物了。
生活在浅海中的六线鱼,其眼睛能随着外界光线的变化而改变其色泽。在阳光照射下,六线鱼的眼睛变成了金黄色,在中午时分又变成了深红色,在阴暗的水层中,它的眼睛成透明发亮的银白色。这是由六线鱼眼角膜上大量的色素细胞所致。六线鱼的变色眼好处极多:一能帮助它免受强光刺激而影响视力;二是在不同光度下分清周围环境,进行有效的猎食活动;三是遇到敌害,能及时“化装”,张开变色眼睛,叫敌真假难辨,无从下手。
螃蟹的眼睛十分奇特。它那对敏锐的眼珠,连着一根能伸能缩的眼柄,视角能变180°。如果不慎或因意外事故而损坏一只眼球,它还可以再长出一只新的。要是把眼柄切断,它能在眼窝里长出一只很有用的触角,来弥补缺眼的不足。像这种能够再生的眼睛,在动物界是极少的。
避鱼的眼睛有“眼观四方”之功力。避鱼的头上生有两只眼睛,一只可上可下,能左能右,时前时后,面面观察;另一只眼睛却能注视目标。如果发现了猎物,一只眼睛紧紧盯住不放,另外一只眼睛则探测捕捉的捷径。两只眼睛配合默契,共同御敌摄食。金鱼和大多数水生动物都没有眼睑,眼睛永远是睁着的,即使睡觉也不例外。常睁眼有两大好处:一是如果来敌侵扰,见其眼大开,也只好退避三舍;二是常睁眼有利于捕捉食物。金鱼和水生动物之所以没有眼睑,那是因为水中无灰尘,用不着眼睑来保护眼珠。东南亚有一种河豚鱼,其眼睛在黑暗中完全透明,但随着光线的增强,它会开始变黄,就像戴着一架天然的变色镜。在加勒比海里生活着一种十分奇特的小鱼,这种鱼长有3只眼睛。中间的那只眼睛像一盏小探照灯,能够发出光芒,可照亮15 m左右的距离。如果发光眼生病或因其他原因不能发光时,另两只眼睛会顶替它,轮流发光,照亮“航程”,免触暗礁。
海龟、青蛙、四眼鱼、海豹和鳄鱼等动物的眼睛能水陆两用。鳄鱼在陆地上活动时,透明的眼睑就收进去,一到水里再把它放下来,覆盖在眼睛外面,不仅可防水,还可以调节水下视力,看清水中的物体。生活在中南美的四眼鱼,当它们沿着水面游动时,不仅能看清水中的物体,还能看到水面上空的目标。它每只眼睛有两个瞳孔和两个视网膜,一半在水里,一半在水上,因此,它的眼睛就具备两种功能。非洲几内亚南方沿岸有一种叫“黑兽”的动物,长有一双能喝水的眼睛。它喝水时不用嘴,而是把半个头部浸入水中,用眼睛一眨一眨,水就这样被“喝”进了肚里。
民间流传着“鹅眼看小,牛眼看大”的说法,用来解释相对于自己的体形和对人的态度而言,为什么鹅比较勇敢,牛比较谦逊。因为鹅眼看到的物体比实际的小,而牛眼看到的比实际的大,所以魁梧的牛不敢轻易招惹人类,而小小的鹅却不把人当回事,看家鹅攻击人时比狗还凶。
鹅眼和牛眼都属于“照相机类的眼睛”,大多数脊索动物都装备有这种“精密的光学仪器”,但它们的数字特征却各不相同。晶状体曲率大,焦距短,那么通常成像就偏小;反之,晶状体曲率小,焦距长,成像就比较大。这就造成了同一个物体,在不同动物的眼中大小不同。
通过研究,科学家们将发现并弄清越来越多的动物“看”的方式。我们现在知道的这些已使我们深感奇妙了。