動物們眼中的世界(組圖)
人類的視覺系統非常奇妙,但有些事情卻是人眼所不能及的,比如看見紫外線,或者識物於千里之外。有些動物,包括你的寵物,可能會是部分色盲,但它們的視力在某些特定方面超過人類。今天我們一起來看看動物看到的世界是什麼樣子的?
生物對周圍環境的視覺感知取決於眼睛對光線的處理。人類擁有三色視覺,意味著人眼中有三種光受體,也就是視錐細胞,能夠感知紅綠藍三色。還有一種光受體,叫視桿細胞,可以感知少量的光,讓我們在黑暗中也能看見事物。動物們處理光的方式大不同,有些生物僅有兩種光受體,讓它們變成部分色盲。有些動物則有四種,這讓它們能夠看到紫外光。有一些能夠偵測偏振光——在同一平面振動的光。
馬里蘭大學研究視覺機理的Thomas Cronin教授說:「我們忍不住會去想要是能知道其它動物們在想什麼該多好。」雖然那只是幻想,但弄清它們眼中的世界卻是有可能的。
下列組圖中,上圖為人類視圖,下圖為動物視圖。
貓
瑞典隆德大學動物學教授,《動物之眼》Animal Eyes合著者Dan-Eric Nilsson曾說,「我們永遠感受不到貓所體驗的事物。」不過我們可以瞭解貓所看到的東西。不同於人類,貓是二色視動物。它們的視網膜中僅有兩種視錐細胞。Nilsson說它們看事物接近於人類紅綠色盲。我們可以把紅綠繪畫成同一顏色來塑造貓的視覺。
貓眼的解析度低於人類,這意味著貓看物體比我們看到的要模糊。人類是視覺銳利的動物之一,這得歸功於視網膜中密集的視錐細胞。Nilsson說,貓在白天的視野比我們要模糊六倍,這並沒有在圖中顯示出來。然而,貓有著比人類更多的視桿細胞,所以在夜晚,貓更有優勢。
蜜蜂
蜜蜂和人類一樣,也是三色視覺動物。但不同於人類的紅綠藍,它們的三種光受體能夠感知黃藍和紫外光。能夠感知紫外光,這讓蜜蜂能看到花瓣上的圖案,找到花蜜。事實上,Nilsson說,蜜蜂能夠感知大範圍的紫外光,「它們也許能看到不止一種顏色的紫外光。」
不同於人類只有一個水晶體,蜜蜂有著包含上千個晶狀體像足球一樣的複合眼。每個晶狀體都是蜜蜂視野中的一個像素。這種視野機制的代價就是,蜜蜂的眼睛解析度很低,它們的視野很模糊。Nilsson稱之為「最蠢的眼球空間利用方式」。他說,如果人類有複合眼,且要想達到現在眼睛的性能,那麼每個眼睛得有呼啦圈那麼大。
這張圖片並沒有顯示出蜜蜂視圖中的模糊。如果加入模糊,那麼將慘不忍睹。但這張圖顯示了我們看不見的紫外光。
鳥
不同於人類,鳥類是四色視覺動物。它們的四種視錐細胞能夠讓它們看到紅綠藍和紫外光。一些捕食鳥類有著比人類更銳利的解析度,Nilsson說。大型鷹類的視野解析度是我們的2.5倍。
Nilsson說,如果真能進入其它動物的腦袋,「鳥類一定會很有趣」。可惜我們既不能擴展解析度也不能看到紫外光,因為缺少相應的光受體和大腦神經元。我們可以使用望遠鏡來像鷹一樣看到遠處,也可以使用相機把紫外光轉換為可見光。但是,不藉助上述科技的話,「我們無法體驗到鷹所感知的那個世界」,Nilsson說。
響尾蛇
響尾蛇擁有大量視桿細胞,它在白天的色彩解析度很低,但在晚上很好。然而,最好的是響尾蛇能感知紅外線。與蝰蛇蟒蛇相似,響尾蛇有著一種特殊的感覺器官,頰窩器,口鼻兩側的一對小洞。在洞中懸著一層薄膜可以感知熱量,加州大學舊金山分校生理學教授David Julius說。
Julius發現,與薄膜相連的神經細胞中,一種名叫TRPA1的神經接收器負責把熱信號轉化為神經信號。在人體中,有著類似的接收器,會對芥末等特殊辛辣食物響應,產生痛感。但在蛇身上,它被用來感知獵物的熱量。
響尾蛇將頰窩器信息與視覺信息融合,獵物的熱圖像在視覺圖像之上。Julius說,人類想體驗蛇所看到的並不難,使用熱成像相機就好了。
烏賊
對於烏賊、章魚、鸚鵡螺等軟體動物,探究它們的視域需要很大的想像力。這些海洋生物的眼睛處理視覺的方式和我們很不同。例如,軟體動物的眼睛沒有盲點。烏賊的瞳孔是「W」型的,當它們在海洋中追捕獵物的時候,看起來超古怪。
儘管有著高超的捕獵技術,烏賊的視野卻比我們模糊。「它們無法讀報紙上的小字,」Thomas Cronin說,「它們只能讀頭條。」即使它們有著超強的變色能力,眨眼間就能從淡棕色變成血紅色,或是條紋狀,但它們是個十足的色盲。
Cornin說,烏賊眼睛有一種光受體能讓它們能看到灰階。另外一對光受體能感知偏振。人類對偏振光的唯一體驗是,戴上太陽鏡能減少太陽反光。但不像烏賊,我們沒有能偵測光線是否是偏振的光受體。
烏賊能通過在身體上做出偏振圖案來交流。注視對方時,它們能看到偏振圖案下的灰階,這點和響尾蛇的熱感應不同。
Cornin還說:「我想,把我們放入貓狗猴的頭腦中是有可能的,因為它們的大腦和我們相近。」但是像烏賊這些差異太大的生物,它們的大腦和我們的完全不同,我們永遠不會知道它們所體驗的東西。但他補充說,「我不認為能把我們放入它們的腦中,但是想像一下倒是蠻有趣的。」
下面一張圖,為您科普動物的眼部構造:
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