论文部分内容阅读
一个有趣的问题一直困扰着人类,那就是:我们人类主要是通过眼睛去了解和观察世界,那动物们又是通过什么感觉器官去感知世界的呢?动物到底能看到什么?最新科学研究揭示了动物惊人的视觉差异——鸽子能分辨非常细微的色差,能力超过最先进的电脑程序;蛇的眼睛可以热成像,只要你身上有热量散发,就难逃蛇的眼睛……每一种动物都有自己独特的处理视觉信息的方式,它们“看”到的世界可能比我们人类更复杂、更丰富多彩——
海豚的“透视机”
海豚依靠回声定位导航,寻找食物,与同类进行交流。海豚从其呼吸孔下面发出一种声音,在我们听起来就像是一种“咔嗒”声。这种声音以每秒300赫兹的频率传播,在碰到物体后被反射回来,海豚通过分析反射回来的声音在其大脑里构建起一幅画面。媒体上常常登载有关海洋遇险者引来海豚救援的报道。如何解释海豚这种“见义勇为”的行为呢?各种猜测中的一种从科学角度进行了分析:当海豚接近落水者时,其声纳系统会习惯性地对人的骨骼和五脏六腑进行透视,发现作为哺乳动物的人类在生理结构上与自己很相近,于是就把人类当成了同类,从而进行积极的营救。
鲨鱼的“第三只眼”
鲨鱼在漆黑一团的海底如何寻找猎物呢?鲨鱼的另一种感觉器官派上了用场,这就是它们的“第三只眼”,或称“第六感官”——一个位于头部区域的电感受器。这个感官能探测到鱼类通过腮部或肌肉收缩发出的微弱电脉冲,鲨鱼通过这个器官来捕猎和进行导航定位。比如,锤头鲨在海底寻找猎物时,其头部会不断地左右摇摆,这是它在用头部对海底进行扫描,真像一个金属探测器呢!
猫头鹰的“夜视仪”
猫头鹰是名副其实的“黑夜杀手”,它们的眼睛犹如一架军用夜视仪。猫头鹰的眼睛差不多占了脸部一半的面积,而且眼睛总是睁得大大的,其实呀,这是因为猫头鹰缺乏环状肌,无法收缩瞳孔,但它生有能使瞳孔放大的放射状肌。猫头鹰的视角可达110度,其中70度范围内非常敏锐。它们视网膜上的杆状细胞比其他动物多得多,加上视网膜后面的反光膜有助于增强黑夜的观察能力,因而它们能看见1 500米以外一根火柴发出的微弱光亮。不过,猫头鹰的非凡夜视能力是以牺牲彩色视觉来换取的。有趣的是,许多鸟儿都有360度的视域,猫头鹰却是个例外,它们只能看见前方的物体,而且眼睛在眼窝里根本无法活动。作为一种补偿,猫头鹰的颈椎骨的数量是普通动物的两倍,这使得他们的头能不可思议地旋转270度,补偿了两眼视野较窄的不足。猫头鹰正是凭借这些独特的生理特征和视觉功能成为了真正的“黑夜杀手”,它们在发动攻击时总是悄无声息地接近猎物,让猎物防不胜防。
青蛙的“侦察器”
青蛙喜欢蹲伏在草丛中,鼓起一对大眼睛凝视前方,如果有飞虫经过,便会一跃而起,张开大嘴,伸出舌头,将昆虫卷进口中。青蛙是如何练就这般本领的呢?这得益于它复杂而灵敏的眼睛。青蛙眼睛的神经节细胞极为复杂,共有4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、天空等的轮廓;较大的细胞叫“昆虫侦察器”,只能对栖息在草尖上的或者移动的有着弯曲边缘的昆虫做出反应;第三种细胞叫“事件侦察器”,能对亮度的变化等做出反应;最后一种叫“光强减弱感受器”,能感应到沼泽中的阴影部分。当昆虫进入青蛙的视野,或者当猛禽的影子从青蛙眼前掠过时,这4种神经节细胞相互作用形成一个巨大的“网”,以便在广泛区域收集从感受细胞传来的信息,从而指引青蛙迅速扑向昆虫,或跳进水中躲起来。
鸽子的“神目”
鸽子生有一双被誉为“神目”的明察秋毫的眼睛。鸽眼之所以如此敏锐,是因为鸽眼的视神经由数百万根神经纤维组成,视网膜内有100万个以上的神经元,具有复杂的探测功能,如能检测出图像的基本元素,鉴定颜色强度等。此外,鸽子的视网膜上还生有6种特殊神经节细胞,能检测到物体的亮度、凸边等。鸽子不仅视力超群,还能看见我们人类看不到的特殊光波——紫外线。许多水果都覆有一层蜡状表皮,这种表皮可以反射紫外线,所以在鸽子的眼里,树上挂着的水果就像大街上的霓虹灯一样闪闪发亮!这还不方便它们找到食物?!
螳螂的“瞄准器”
人们常见螳螂摆出这样一种姿势:半身直起,前腿伸向半空,态度庄严,好像是在做祷告,它们因此被称为“会祈祷的昆虫”。其实,螳螂哪里会做什么祷告,它们是在做捕猎前的准备。当面前有昆虫出现时,它们转动头部,先瞄准,然后挥动“大刀”——双臂,迅速出击,速度之快,令人惊叹,只需0.05秒!原来,螳螂靠两种感官器官传递信号:一种是复眼,一种是长在颈前的感觉毛。当螳螂瞄准昆虫时,头的转动会压迫一丛感觉毛,从感觉毛传递到大脑的是不同于眼睛传递的另一种信号。大脑的神经系统得到两种互相有差别的信号后立即作出反应,会指挥双臂朝哪个方向、以多快的速度进行攻击!
响尾蛇的“热成像”
响尾蛇的眼睛又大又圆,但实际上对可见光几乎完全没有反应,说它是瞎子一点也不为过。科学家曾做过一个实验:将一条响尾蛇的双眼蒙上,结果它照样能灵活而迅速地追捕猎物。原来,响尾蛇有一个“热眼”(热定位器)及颊窝。颊窝约深5毫米、长1厘米,呈喇叭形,由薄膜分成内外两个小室。外室是热收集器,对准需要探测的方向。薄膜是一个特殊的感受器官,可以感受红外线的辐射,并把红外线和外界温差通过神经反映给大脑,由此形成一个热成像,重叠在视网膜上。一旦锁定猎物,响尾蛇就会做好攻击准备。
鹰的“望远镜”
鹰是动物中的“千里眼”。凭借敏锐的视力,苍鹰能从1 000米以上的高空俯冲而下,准确地抓住急速奔跑的兔子;游隼能看见1 000米以外的斑鸠;海雕能准确定位水下的鱼儿。科学家研究发现,鹰的视网膜上有两个中央凹(视觉最灵敏的区域),而人的视网膜上只有一个中央凹。鹰眼的主要中央凹能形成敏锐的单目视力,觉察细微运动,侧部中央凹则能察觉到细节。鹰眼中央的感光细胞比人眼多得多,每平方毫米多达100万个,而人眼仅约15万个。此外,鹰眼具有神奇的“双重调节”作用,能在一瞬间把“远视眼”调节为“近视眼”,就像随意调节一架望远镜一样,真够神奇的!
猫的“反光镜”
为什么猫眼在黑夜里会发亮?其实,猫眼本身并不发光,而是眼球后面的视网膜上有反光物质,能把收集到的光反射出来。猫猫们的敏锐视觉与它们的瞳孔有很大关系。猫的瞳孔位于晶状体之前,在白天日光很强时,瞳孔几乎完全闭合成一条直细线,尽量减少光线的摄入;在黑暗的环境中,瞳孔则开得很大,尽可能地增加光线的通透量。猫的瞳孔的扩大和缩小就像调节照相机快门一样迅速,从而保证了猫在快速运动时能够根据光的强弱和被视物体的远近,迅速调整视力,对好焦距,锁定猎物!猫只能看见光线变化的东西,所以,猫常常要左右稍微转动眼睛,使它面前的景物移动起来。不过,猫是色盲,在它们眼中,整个世界都是深浅不同的灰色。
再来看看这些“稀奇古怪”的动物眼睛——
亚洲象的眼睛附近有着长长的、向下弯曲的睫毛。在交配季节,雄象的眼睛中能散发一种吸引异性的香味。
这是非洲马达加斯加岛上的变色龙的眼睛。这种变色龙生活在森林矮树丛中,眼睛突出并且可以旋转,在观察事物时,眼睛可以前后左右来回观看。
蓝紫金刚鹦鹉是南美洲最大的鹦鹉,它的眼睛周围有一圈嫩黄皮肤。蓝紫金刚鹦鹉看待世界的方式是通过眼睛中心聚焦。
狼蛛是世界上体型最大而且毒性最强的蜘蛛,它有8只眼睛,两只大眼睛位于正前方,下面还有4只小眼睛,头部左右各有一只。狼蛛的眼睛具有全方位视觉功能。
这是南非犀鸟的眼睛,直径约为10毫米,眼睑上有很长的线纹和金属丝般的黑色睫毛。
这是一条普通章鱼的眼睛。像其他无脊椎动物一样,章鱼的眼睛非常精确。同时,章鱼的8条触腕像人的手一样,能帮助它探察外界。
蜻蜓的复眼是由成千上万个细小的六角形眼睛组成的,每个小眼睛的直径只有0.04毫米。蜻蜓的视角几乎可以达到360度,包括背后。这让它们能够在飞行中捕捉猎物。
这是一种巨型蛤类的光觉细胞,位于蛤类贝壳的边缘部位。通过这种光觉细胞,蛤类能够区分黑暗和光明,甚至可以区分出阴影。
海豚的“透视机”
海豚依靠回声定位导航,寻找食物,与同类进行交流。海豚从其呼吸孔下面发出一种声音,在我们听起来就像是一种“咔嗒”声。这种声音以每秒300赫兹的频率传播,在碰到物体后被反射回来,海豚通过分析反射回来的声音在其大脑里构建起一幅画面。媒体上常常登载有关海洋遇险者引来海豚救援的报道。如何解释海豚这种“见义勇为”的行为呢?各种猜测中的一种从科学角度进行了分析:当海豚接近落水者时,其声纳系统会习惯性地对人的骨骼和五脏六腑进行透视,发现作为哺乳动物的人类在生理结构上与自己很相近,于是就把人类当成了同类,从而进行积极的营救。
鲨鱼的“第三只眼”
鲨鱼在漆黑一团的海底如何寻找猎物呢?鲨鱼的另一种感觉器官派上了用场,这就是它们的“第三只眼”,或称“第六感官”——一个位于头部区域的电感受器。这个感官能探测到鱼类通过腮部或肌肉收缩发出的微弱电脉冲,鲨鱼通过这个器官来捕猎和进行导航定位。比如,锤头鲨在海底寻找猎物时,其头部会不断地左右摇摆,这是它在用头部对海底进行扫描,真像一个金属探测器呢!
猫头鹰的“夜视仪”
猫头鹰是名副其实的“黑夜杀手”,它们的眼睛犹如一架军用夜视仪。猫头鹰的眼睛差不多占了脸部一半的面积,而且眼睛总是睁得大大的,其实呀,这是因为猫头鹰缺乏环状肌,无法收缩瞳孔,但它生有能使瞳孔放大的放射状肌。猫头鹰的视角可达110度,其中70度范围内非常敏锐。它们视网膜上的杆状细胞比其他动物多得多,加上视网膜后面的反光膜有助于增强黑夜的观察能力,因而它们能看见1 500米以外一根火柴发出的微弱光亮。不过,猫头鹰的非凡夜视能力是以牺牲彩色视觉来换取的。有趣的是,许多鸟儿都有360度的视域,猫头鹰却是个例外,它们只能看见前方的物体,而且眼睛在眼窝里根本无法活动。作为一种补偿,猫头鹰的颈椎骨的数量是普通动物的两倍,这使得他们的头能不可思议地旋转270度,补偿了两眼视野较窄的不足。猫头鹰正是凭借这些独特的生理特征和视觉功能成为了真正的“黑夜杀手”,它们在发动攻击时总是悄无声息地接近猎物,让猎物防不胜防。
青蛙的“侦察器”
青蛙喜欢蹲伏在草丛中,鼓起一对大眼睛凝视前方,如果有飞虫经过,便会一跃而起,张开大嘴,伸出舌头,将昆虫卷进口中。青蛙是如何练就这般本领的呢?这得益于它复杂而灵敏的眼睛。青蛙眼睛的神经节细胞极为复杂,共有4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、天空等的轮廓;较大的细胞叫“昆虫侦察器”,只能对栖息在草尖上的或者移动的有着弯曲边缘的昆虫做出反应;第三种细胞叫“事件侦察器”,能对亮度的变化等做出反应;最后一种叫“光强减弱感受器”,能感应到沼泽中的阴影部分。当昆虫进入青蛙的视野,或者当猛禽的影子从青蛙眼前掠过时,这4种神经节细胞相互作用形成一个巨大的“网”,以便在广泛区域收集从感受细胞传来的信息,从而指引青蛙迅速扑向昆虫,或跳进水中躲起来。
鸽子的“神目”
鸽子生有一双被誉为“神目”的明察秋毫的眼睛。鸽眼之所以如此敏锐,是因为鸽眼的视神经由数百万根神经纤维组成,视网膜内有100万个以上的神经元,具有复杂的探测功能,如能检测出图像的基本元素,鉴定颜色强度等。此外,鸽子的视网膜上还生有6种特殊神经节细胞,能检测到物体的亮度、凸边等。鸽子不仅视力超群,还能看见我们人类看不到的特殊光波——紫外线。许多水果都覆有一层蜡状表皮,这种表皮可以反射紫外线,所以在鸽子的眼里,树上挂着的水果就像大街上的霓虹灯一样闪闪发亮!这还不方便它们找到食物?!
螳螂的“瞄准器”
人们常见螳螂摆出这样一种姿势:半身直起,前腿伸向半空,态度庄严,好像是在做祷告,它们因此被称为“会祈祷的昆虫”。其实,螳螂哪里会做什么祷告,它们是在做捕猎前的准备。当面前有昆虫出现时,它们转动头部,先瞄准,然后挥动“大刀”——双臂,迅速出击,速度之快,令人惊叹,只需0.05秒!原来,螳螂靠两种感官器官传递信号:一种是复眼,一种是长在颈前的感觉毛。当螳螂瞄准昆虫时,头的转动会压迫一丛感觉毛,从感觉毛传递到大脑的是不同于眼睛传递的另一种信号。大脑的神经系统得到两种互相有差别的信号后立即作出反应,会指挥双臂朝哪个方向、以多快的速度进行攻击!
响尾蛇的“热成像”
响尾蛇的眼睛又大又圆,但实际上对可见光几乎完全没有反应,说它是瞎子一点也不为过。科学家曾做过一个实验:将一条响尾蛇的双眼蒙上,结果它照样能灵活而迅速地追捕猎物。原来,响尾蛇有一个“热眼”(热定位器)及颊窝。颊窝约深5毫米、长1厘米,呈喇叭形,由薄膜分成内外两个小室。外室是热收集器,对准需要探测的方向。薄膜是一个特殊的感受器官,可以感受红外线的辐射,并把红外线和外界温差通过神经反映给大脑,由此形成一个热成像,重叠在视网膜上。一旦锁定猎物,响尾蛇就会做好攻击准备。
鹰的“望远镜”
鹰是动物中的“千里眼”。凭借敏锐的视力,苍鹰能从1 000米以上的高空俯冲而下,准确地抓住急速奔跑的兔子;游隼能看见1 000米以外的斑鸠;海雕能准确定位水下的鱼儿。科学家研究发现,鹰的视网膜上有两个中央凹(视觉最灵敏的区域),而人的视网膜上只有一个中央凹。鹰眼的主要中央凹能形成敏锐的单目视力,觉察细微运动,侧部中央凹则能察觉到细节。鹰眼中央的感光细胞比人眼多得多,每平方毫米多达100万个,而人眼仅约15万个。此外,鹰眼具有神奇的“双重调节”作用,能在一瞬间把“远视眼”调节为“近视眼”,就像随意调节一架望远镜一样,真够神奇的!
猫的“反光镜”
为什么猫眼在黑夜里会发亮?其实,猫眼本身并不发光,而是眼球后面的视网膜上有反光物质,能把收集到的光反射出来。猫猫们的敏锐视觉与它们的瞳孔有很大关系。猫的瞳孔位于晶状体之前,在白天日光很强时,瞳孔几乎完全闭合成一条直细线,尽量减少光线的摄入;在黑暗的环境中,瞳孔则开得很大,尽可能地增加光线的通透量。猫的瞳孔的扩大和缩小就像调节照相机快门一样迅速,从而保证了猫在快速运动时能够根据光的强弱和被视物体的远近,迅速调整视力,对好焦距,锁定猎物!猫只能看见光线变化的东西,所以,猫常常要左右稍微转动眼睛,使它面前的景物移动起来。不过,猫是色盲,在它们眼中,整个世界都是深浅不同的灰色。
再来看看这些“稀奇古怪”的动物眼睛——
亚洲象的眼睛附近有着长长的、向下弯曲的睫毛。在交配季节,雄象的眼睛中能散发一种吸引异性的香味。
这是非洲马达加斯加岛上的变色龙的眼睛。这种变色龙生活在森林矮树丛中,眼睛突出并且可以旋转,在观察事物时,眼睛可以前后左右来回观看。
蓝紫金刚鹦鹉是南美洲最大的鹦鹉,它的眼睛周围有一圈嫩黄皮肤。蓝紫金刚鹦鹉看待世界的方式是通过眼睛中心聚焦。
狼蛛是世界上体型最大而且毒性最强的蜘蛛,它有8只眼睛,两只大眼睛位于正前方,下面还有4只小眼睛,头部左右各有一只。狼蛛的眼睛具有全方位视觉功能。
这是南非犀鸟的眼睛,直径约为10毫米,眼睑上有很长的线纹和金属丝般的黑色睫毛。
这是一条普通章鱼的眼睛。像其他无脊椎动物一样,章鱼的眼睛非常精确。同时,章鱼的8条触腕像人的手一样,能帮助它探察外界。
蜻蜓的复眼是由成千上万个细小的六角形眼睛组成的,每个小眼睛的直径只有0.04毫米。蜻蜓的视角几乎可以达到360度,包括背后。这让它们能够在飞行中捕捉猎物。
这是一种巨型蛤类的光觉细胞,位于蛤类贝壳的边缘部位。通过这种光觉细胞,蛤类能够区分黑暗和光明,甚至可以区分出阴影。