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比起动物王国里进化出的超群的感官,人类的感官只让我们看到世界的一角。下面就让我们一起走进动物的感官世界,窥探那些我们遗失的美好。
蜜蜂:能看见紫外线
一只蜜蜂飞进花园,它眼中的世界却不是你我所看到的样子。在它眼里,花朵会在稍暗的叶子背景中显得很突出,而且它的眼睛还能看到从花朵上反射出来的紫外线,这能让它们更快更准确地找到花蜜。有些蜘蛛也有可能进化出一些对应的能力,它们能把“紫外线图案”织进蜘蛛网中,让蜜蜂以为那是一朵美丽的花朵而自投罗网。
如果蜜蜂能识别出蜘蛛布下的陷阱,它就能根据阳光中的“紫外线图案”找到回巢的方向。所有的这些,都是通过昆虫复眼的每个单元来完成的。
蜜蜂的颜色识别系统虽然复杂,但和人类视觉一样,也只有3种颜色接收器——紫外线、蓝色和绿色;而人类的是蓝色、绿色和红色。蜜蜂有一种特殊的紫外线接收体,而人类没有。这意味着伪色照片(红色被滤掉,紫外线被加入到了一种人眼所能看到的颜色中)可以最佳地模拟蜂眼所见的彩色世界。
蜜蜂除了能看见紫外线,还能察觉光线的偏振。“就好像你能从蓝色中看到红色,它们也能从一极光中看出另一极光。”密苏里州圣路易斯大学的一名昆虫视觉研究者比尔斯达克说。大气中的分子会使阳光发生散射,从而在太阳周围形成偏振的光图案,因此即使在阴天,也能帮助蜜蜂导航定位。
尽管对我们来说,蜂眼中的世界与我们眼中的并不相同,但是对于其他一些昆虫和鸟类来说,却没什么大不了,因为它们有4个、5个甚至多达6个彩色光接受体。正是因为有了这些接受体,它们能看见的颜色是人类从未见过,也无法想象的。对它们来说,人类眼中的三色世界简直就是黑白照片。
海龟:磁场定位超强
年幼的红海龟能通过地球磁场来调整游动的方向。这些红海龟似乎天生就能感知地磁场,因而有方向感,能在首次沿着北太平洋的迁徙中,始终呆在温暖的水域。在成长过程中,红海龟能够通过学习辨别重力差异,以及磁场方向,建立更加细致的磁场地图。
然而,人们至今还未探明这些动物如何能感知磁场,以及磁场是如何影响动物体内的生物组织。许多研究者认为,磁场感应器官可能存在于海龟及其他能感受磁力的动物的头部。磁力接收器可能以磁晶体为基础,而磁晶体又受地磁场作用,能在磁场变化时,拉动可伸缩的磁力接收器或某些发状细胞。也有人认为,动物探测磁力可能根本不需要任何特别的生物结构,而是依靠体内某些物质的一系列化学反应。人们已经在一些细菌中找到了这类矿物质。如在鲑鱼和鳟鱼这类能在迁徙时判断地磁场的动物的鼻子中,也找到了这种矿物质。
如果以上所说属实,那么一只迁徙的海龟在它开始绕北太平洋14万千米的远徙时,能感受到磁力吗?北卡罗来纳大学教堂山分校的Kenneth Carolina给了这样一个比喻:想象一下在游泳的同时,你还注意着自己的一左一右两撮头发。向北游时,没有一撮会动。而向南游时,你会感觉有人轻轻地拉了拉你左边的头发;向西游时,你感到有人猛拉你右边的头发。掌握稳定的路向对于保持感受磁场的能力很重要。
这是一种可能。另一种可能是,动物的眼睛里可能有一种叫作蓝光接受体的感光色素。这种色素能以化学成分感测磁场,并生成视觉提示——动物就以此作为“指南针”。如果这个说法成立,那么动物眼中的磁场就可能是变化着的,就如同一束光或者一些色彩会随着所对的不同方向变换。有一些证据显示,这说法至少在某些动物身上是成立的。人1门已经在一些会迁徙的鸟类的视网膜中发现了蓝光接受体,这种物质在鸟类利用磁场导航时十分活跃。此外,视网膜细胞中含有的某些矿物质与脑中某个区位相联,一旦这种物质被移除,鸟类在磁场中的导航能力就会受阻。
然而,除非我们能研究出动物如何探测磁场,否则不可能进一步了解鸟类在探测磁场时的所见所感。不过我们还有些希望——近期发现,接受过人类深入研究的果蝇和斑马鱼也能感应磁场。与海龟和鸽子相比,它们的大脑更小而简单,也更利于研究。因此,也许对这些动物的深入研究能给我们找到一些答案。
狗:跟着鼻子走
我们总会想,狗虽然有嗅觉,但其敏感程度怎么会比人类强上千倍。任职于美国哥伦比亚大学的狗认知研究员亚历山大·霍洛维茨,著了《狗的内在》这篇文章,其中描写了狗看到、听到、嗅到和知道的是什么。她说:“气味是有不同层次的,这使得狗能获取更厂的信息。就好比人们从隔一个房间的地方欣赏一幅画和人们近距离观察其笔触欣赏方式不同。”
这使得狗的经历从根本上与我们不同。当我们出去散步时,我们所有的信息都是通过感官获取的,而狗的眼睛只作为备用。比如,当警犬收到一条气味的线索与地上的脚印方向完全相反时,毫无疑问,它们会追随自己的嗅觉而忽略相矛盾的视觉线索。这种对于嗅觉的依赖,就可解释为什么狗也会扑向它们的主人,直至1米左右的地方才停下。
对狗来说,它所嗅到的东西都有自己独一无二的味道,甚至同一个物体的不同部位都会传递不同的信息。比如,每片花瓣都有不同的香气,这让狗了解到有不同的虫子造访过这片花瓣,留下了来自别的花的花粉痕迹。除了可以获得触摸花朵的人的气味,狗甚至还可以猜测到他们何时来过。灵敏的嗅觉还能让狗感受到时间的流逝。一只狗或许可以通过狗小便随时间流逝特征的变化,气味变得更淡来感知过去。近期一项研究表明,狗可以通过追踪人类的气味来察觉每个脚步气味上细微的不同。狗还可以通过微风中飘来的狗、人或其他物体的气味来预知未来。不幸的是,人类很难深入了解这个细致入微的世界。即使我们趴在地上嗅,我们也不可能做到像狗一样。
我们四处嗅来嗅去时,会对气味突然失去感觉,因为我们每天都从同样的鼻孔中呼吸空气。2009年的一项研究显示,狗类闻嗅时的流动力学表明,狗的嗅觉系统远比人类复杂。狗鼻孔的直径小于鼻孔间距,这意味着它们能从两个不同区域中呼吸空气,这就使得狗能辨认气味的来源。狗的嗅觉系统还能从鼻翼过滤不新鲜的空气,吸入新鲜空气。每一次空气被吸入鼻子将激活3亿个气味接收器,而人类则只有600万个气味接收器。即使人类能够收集这些信息,我们的大脑也不知如何处理。
蛇:用红外线“看”世界
巨蟒、王蟒和颊窝毒蛇类(包括响尾蛇)眼中的世界跟我们的所差无几,只有一个不同:它们能利用红外线“看见”东西。这使得它们能靠体温追踪到1米远左右的猎物。
蛇是利用一个相对简单的器官做到这些的,这个器官叫作“颊窝”,在它们的鼻孔附近。颊窝在不同的蛇身体上有所不同,但大多是一个长有薄膜的小型凹陷,而薄膜上则长有热量感应神经终端,这就好比红外线接收器。这些凹陷长在作为触觉、温度和痛觉感知系统一部分的神经细胞上,而当其被从视觉系统完全分开,两种信息最终都到达同一部位:视顶盖。“在那儿,蛇的空间视觉地图和红外线地图合二为一。”墨尔本弗洛里达工学院专门研究颊窝毒蛇温度传感器的神经学家MichaelGrace说。
Grace推测,这个结构使得蛇能够同时感知红外线,并在视觉上看到光线,或者在两者间自由变换。比如,当蛇在黑暗的洞穴捕猎时,它能利用红外线追捕猎物,并原路返回,而当蛇进入温度相差无几的沙漠地带,它又能以普通视觉能力生活。蛇类也许能在清晨同时使用这两种能力,因为这时候光线充足,并且温度足够低,能使它追捕的、体温高于环境的温血动物“脱颖而出”。
蝙蝠:靠回声感知一切
以捕昆虫为生的蝙蝠和一些食果为生的蝙蝠,靠回声定位法得到它们寻找食物所需的大部分详细信息。比如,它们发出有时高达120分贝的长啸以及尖叫,这些声音的音量甚至超过救护车警笛的音量。但蝙蝠发出的都是超声波,人类听力之所不能及。
这些声音的回声带给蝙蝠有关周围环境的大量信息。比如,得到回声的时间能反应蝙蝠和某个物体的距离,而从试探另一个动物时所感受到音频的变化,蝙蝠甚至能感知这个动物运动的方向和速度。
这种对回音系统的敏感性非比寻常。近年的一项研究显示,蝙蝠对自己和物体距离的判断的精确度在4~13毫米之内。对以捕食昆虫为生的蝙蝠而言,这个精确度足够蝙蝠用翅膀卷起昆虫送进嘴里了。同时,这些声调极其细微的变化,能让蝙蝠辨别同类,就如同我们能根据说话声辨别人一样。但蝙蝠是否是将回声传达的信息视觉化,以及如此一来,它们是否有能力在捕猎时,在视觉图像构建以及回声定位之间来回转换,人类现在还不得而知。
蜜蜂:能看见紫外线
一只蜜蜂飞进花园,它眼中的世界却不是你我所看到的样子。在它眼里,花朵会在稍暗的叶子背景中显得很突出,而且它的眼睛还能看到从花朵上反射出来的紫外线,这能让它们更快更准确地找到花蜜。有些蜘蛛也有可能进化出一些对应的能力,它们能把“紫外线图案”织进蜘蛛网中,让蜜蜂以为那是一朵美丽的花朵而自投罗网。
如果蜜蜂能识别出蜘蛛布下的陷阱,它就能根据阳光中的“紫外线图案”找到回巢的方向。所有的这些,都是通过昆虫复眼的每个单元来完成的。
蜜蜂的颜色识别系统虽然复杂,但和人类视觉一样,也只有3种颜色接收器——紫外线、蓝色和绿色;而人类的是蓝色、绿色和红色。蜜蜂有一种特殊的紫外线接收体,而人类没有。这意味着伪色照片(红色被滤掉,紫外线被加入到了一种人眼所能看到的颜色中)可以最佳地模拟蜂眼所见的彩色世界。
蜜蜂除了能看见紫外线,还能察觉光线的偏振。“就好像你能从蓝色中看到红色,它们也能从一极光中看出另一极光。”密苏里州圣路易斯大学的一名昆虫视觉研究者比尔斯达克说。大气中的分子会使阳光发生散射,从而在太阳周围形成偏振的光图案,因此即使在阴天,也能帮助蜜蜂导航定位。
尽管对我们来说,蜂眼中的世界与我们眼中的并不相同,但是对于其他一些昆虫和鸟类来说,却没什么大不了,因为它们有4个、5个甚至多达6个彩色光接受体。正是因为有了这些接受体,它们能看见的颜色是人类从未见过,也无法想象的。对它们来说,人类眼中的三色世界简直就是黑白照片。
海龟:磁场定位超强
年幼的红海龟能通过地球磁场来调整游动的方向。这些红海龟似乎天生就能感知地磁场,因而有方向感,能在首次沿着北太平洋的迁徙中,始终呆在温暖的水域。在成长过程中,红海龟能够通过学习辨别重力差异,以及磁场方向,建立更加细致的磁场地图。
然而,人们至今还未探明这些动物如何能感知磁场,以及磁场是如何影响动物体内的生物组织。许多研究者认为,磁场感应器官可能存在于海龟及其他能感受磁力的动物的头部。磁力接收器可能以磁晶体为基础,而磁晶体又受地磁场作用,能在磁场变化时,拉动可伸缩的磁力接收器或某些发状细胞。也有人认为,动物探测磁力可能根本不需要任何特别的生物结构,而是依靠体内某些物质的一系列化学反应。人们已经在一些细菌中找到了这类矿物质。如在鲑鱼和鳟鱼这类能在迁徙时判断地磁场的动物的鼻子中,也找到了这种矿物质。
如果以上所说属实,那么一只迁徙的海龟在它开始绕北太平洋14万千米的远徙时,能感受到磁力吗?北卡罗来纳大学教堂山分校的Kenneth Carolina给了这样一个比喻:想象一下在游泳的同时,你还注意着自己的一左一右两撮头发。向北游时,没有一撮会动。而向南游时,你会感觉有人轻轻地拉了拉你左边的头发;向西游时,你感到有人猛拉你右边的头发。掌握稳定的路向对于保持感受磁场的能力很重要。
这是一种可能。另一种可能是,动物的眼睛里可能有一种叫作蓝光接受体的感光色素。这种色素能以化学成分感测磁场,并生成视觉提示——动物就以此作为“指南针”。如果这个说法成立,那么动物眼中的磁场就可能是变化着的,就如同一束光或者一些色彩会随着所对的不同方向变换。有一些证据显示,这说法至少在某些动物身上是成立的。人1门已经在一些会迁徙的鸟类的视网膜中发现了蓝光接受体,这种物质在鸟类利用磁场导航时十分活跃。此外,视网膜细胞中含有的某些矿物质与脑中某个区位相联,一旦这种物质被移除,鸟类在磁场中的导航能力就会受阻。
然而,除非我们能研究出动物如何探测磁场,否则不可能进一步了解鸟类在探测磁场时的所见所感。不过我们还有些希望——近期发现,接受过人类深入研究的果蝇和斑马鱼也能感应磁场。与海龟和鸽子相比,它们的大脑更小而简单,也更利于研究。因此,也许对这些动物的深入研究能给我们找到一些答案。
狗:跟着鼻子走
我们总会想,狗虽然有嗅觉,但其敏感程度怎么会比人类强上千倍。任职于美国哥伦比亚大学的狗认知研究员亚历山大·霍洛维茨,著了《狗的内在》这篇文章,其中描写了狗看到、听到、嗅到和知道的是什么。她说:“气味是有不同层次的,这使得狗能获取更厂的信息。就好比人们从隔一个房间的地方欣赏一幅画和人们近距离观察其笔触欣赏方式不同。”
这使得狗的经历从根本上与我们不同。当我们出去散步时,我们所有的信息都是通过感官获取的,而狗的眼睛只作为备用。比如,当警犬收到一条气味的线索与地上的脚印方向完全相反时,毫无疑问,它们会追随自己的嗅觉而忽略相矛盾的视觉线索。这种对于嗅觉的依赖,就可解释为什么狗也会扑向它们的主人,直至1米左右的地方才停下。
对狗来说,它所嗅到的东西都有自己独一无二的味道,甚至同一个物体的不同部位都会传递不同的信息。比如,每片花瓣都有不同的香气,这让狗了解到有不同的虫子造访过这片花瓣,留下了来自别的花的花粉痕迹。除了可以获得触摸花朵的人的气味,狗甚至还可以猜测到他们何时来过。灵敏的嗅觉还能让狗感受到时间的流逝。一只狗或许可以通过狗小便随时间流逝特征的变化,气味变得更淡来感知过去。近期一项研究表明,狗可以通过追踪人类的气味来察觉每个脚步气味上细微的不同。狗还可以通过微风中飘来的狗、人或其他物体的气味来预知未来。不幸的是,人类很难深入了解这个细致入微的世界。即使我们趴在地上嗅,我们也不可能做到像狗一样。
我们四处嗅来嗅去时,会对气味突然失去感觉,因为我们每天都从同样的鼻孔中呼吸空气。2009年的一项研究显示,狗类闻嗅时的流动力学表明,狗的嗅觉系统远比人类复杂。狗鼻孔的直径小于鼻孔间距,这意味着它们能从两个不同区域中呼吸空气,这就使得狗能辨认气味的来源。狗的嗅觉系统还能从鼻翼过滤不新鲜的空气,吸入新鲜空气。每一次空气被吸入鼻子将激活3亿个气味接收器,而人类则只有600万个气味接收器。即使人类能够收集这些信息,我们的大脑也不知如何处理。
蛇:用红外线“看”世界
巨蟒、王蟒和颊窝毒蛇类(包括响尾蛇)眼中的世界跟我们的所差无几,只有一个不同:它们能利用红外线“看见”东西。这使得它们能靠体温追踪到1米远左右的猎物。
蛇是利用一个相对简单的器官做到这些的,这个器官叫作“颊窝”,在它们的鼻孔附近。颊窝在不同的蛇身体上有所不同,但大多是一个长有薄膜的小型凹陷,而薄膜上则长有热量感应神经终端,这就好比红外线接收器。这些凹陷长在作为触觉、温度和痛觉感知系统一部分的神经细胞上,而当其被从视觉系统完全分开,两种信息最终都到达同一部位:视顶盖。“在那儿,蛇的空间视觉地图和红外线地图合二为一。”墨尔本弗洛里达工学院专门研究颊窝毒蛇温度传感器的神经学家MichaelGrace说。
Grace推测,这个结构使得蛇能够同时感知红外线,并在视觉上看到光线,或者在两者间自由变换。比如,当蛇在黑暗的洞穴捕猎时,它能利用红外线追捕猎物,并原路返回,而当蛇进入温度相差无几的沙漠地带,它又能以普通视觉能力生活。蛇类也许能在清晨同时使用这两种能力,因为这时候光线充足,并且温度足够低,能使它追捕的、体温高于环境的温血动物“脱颖而出”。
蝙蝠:靠回声感知一切
以捕昆虫为生的蝙蝠和一些食果为生的蝙蝠,靠回声定位法得到它们寻找食物所需的大部分详细信息。比如,它们发出有时高达120分贝的长啸以及尖叫,这些声音的音量甚至超过救护车警笛的音量。但蝙蝠发出的都是超声波,人类听力之所不能及。
这些声音的回声带给蝙蝠有关周围环境的大量信息。比如,得到回声的时间能反应蝙蝠和某个物体的距离,而从试探另一个动物时所感受到音频的变化,蝙蝠甚至能感知这个动物运动的方向和速度。
这种对回音系统的敏感性非比寻常。近年的一项研究显示,蝙蝠对自己和物体距离的判断的精确度在4~13毫米之内。对以捕食昆虫为生的蝙蝠而言,这个精确度足够蝙蝠用翅膀卷起昆虫送进嘴里了。同时,这些声调极其细微的变化,能让蝙蝠辨别同类,就如同我们能根据说话声辨别人一样。但蝙蝠是否是将回声传达的信息视觉化,以及如此一来,它们是否有能力在捕猎时,在视觉图像构建以及回声定位之间来回转换,人类现在还不得而知。