@ 2014.03.23 , 15:51

动物眼中的世界

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有些动物,包括你的宠物,可能会是部分色盲,但它们的视力在某些特定方面超过人类。生物对周围环境的视觉感知取决于眼睛对光线的处理。人类拥有三色视觉,意味着人眼中有三种光受体,也就是视锥细胞,能够感知红绿蓝三色。还有一种光受体,叫视杆细胞,可以感知少量的光,让我们在黑暗中也能看见事物。动物们处理光的方式大不同,有些生物仅有两种光受体,让它们变成部分色盲。有些动物则有四种,这让它们能够看到紫外光。有一些能够侦测偏振光——在同一平面振动的光。

马里兰大学研究视觉机理的Thomas Cronin教授说:“我们忍不住会去想要是能知道其它动物们在想什么该多好。”虽然那只是幻想,但弄清它们眼中的世界却是有可能的。

下列组图中,上图为人类视图,下图为动物视图。

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瑞典隆德大学动物学教授,《动物之眼》Animal Eyes合著者Dan-Eric Nilsson曾说,“我们永远感受不到猫所体验的事物。”不过我们可以了解猫所看到的东西。不同于人类,猫是二色视动物。它们的视网膜中仅有两种视锥细胞。Nilsson说它们看事物接近于人类红绿色盲。我们可以把红绿绘画成同一颜色来塑造猫的视觉。

猫眼的分辨率低于人类,这意味着猫看物体比我们看到的要模糊。人类是视觉锐利的动物之一,这得归功于视网膜中密集的视锥细胞。Nilsson说,猫在白天的视野比我们要模糊六倍,这并没有在图中显示出来。然而,猫有着比人类更多的视杆细胞,所以在夜晚,猫更有优势。

#译者注:对于猫,煎蛋曾发过一篇猫眼看世界

蜜蜂

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蜜蜂和人类一样,也是三色视觉动物。但不同于人类的红绿蓝,它们的三种光受体能够感知黄蓝和紫外光。能够感知紫外光,这让蜜蜂能看到花瓣上的图案,找到花蜜。事实上,Nilsson说,蜜蜂能够感知大范围的紫外光,“它们也许能看到不止一种颜色的紫外光。”

不同于人类只有一个水晶体,蜜蜂有着包含上千个晶状体像足球一样的复合眼。每个晶状体都是蜜蜂视野中的一个像素。这种视野机制的代价就是,蜜蜂的眼睛分辨率很低,它们的视野很模糊。Nilsson称之为“最蠢的眼球空间利用方式”。他说,如果人类有复合眼,且要想达到现在眼睛的性能,那么每个眼睛得有呼啦圈那么大。

这张图片并没有显示出蜜蜂视图中的模糊。如果加入模糊,那么将惨不忍睹。但这张图显示了我们看不见的紫外光。

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不同于人类,鸟类是四色视觉动物。它们的四种视锥细胞能够让它们看到红绿蓝和紫外光。一些捕食鸟类有着比人类更锐利的分辨率,Nilsson说。大型鹰类的视野分辨率是我们的2.5倍。

Nilsson说,如果真能进入其它动物的脑袋,“鸟类一定会很有趣”。可惜我们既不能扩展分辨率也不能看到紫外光,因为缺少相应的光受体和大脑神经元。我们可以使用望远镜来像鹰一样看到远处,也可以使用相机把紫外光转换为可见光。但是,不借助上述科技的话,“我们无法体验到鹰所感知的那个世界”,Nilsson说。

响尾蛇

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响尾蛇拥有大量视杆细胞,它在白天的色彩分辨率很低,但在晚上很牛逼。然而,最牛逼的是响尾蛇能感知红外线。与蝰蛇蟒蛇相似,响尾蛇有着一种特殊的感觉器官,
颊窝器,口鼻两侧的一对小洞。在洞中悬着一层薄膜可以感知热量,加州大学旧金山分校生理学教授David Julius说。Julius发现,与薄膜相连的神经细胞中,一种名叫TRPA1的神经接收器负责把热信号转化为神经信号。在人体中,有着类似的接收器,会对芥末等特殊辛辣食物响应,产生痛感。但在蛇身上,它被用来感知猎物的热量。

响尾蛇将颊窝器信息与视觉信息融合,猎物的热图像在视觉图像之上。Julius说,人类想体验蛇所看到的并不难,使用热成像相机就好了。

乌贼

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对于乌贼、章鱼、鹦鹉螺等软体动物,探究它们的视域需要很大的想象力。这些海洋生物的眼睛的进化与脊椎动物相独立,所以它们处理视觉的方式和我们很不同。例如,软体动物的眼睛没有盲点。乌贼的瞳孔是“W”型的,当它们在海洋中追捕猎物的时候,看起来超古怪。

尽管有着高超的捕猎技术,乌贼的视野却比我们模糊。“它们无法读报纸上的小字,”Thomas Cronin说,“它们只能读头条。”即使它们有着超强的变色能力,眨眼间就能从淡棕色变成血红色,或是条纹状,但它们是个十足的色盲。

Cornin说,乌贼眼睛有一种光受体能让它们能看到灰阶。另外一对光受体能感知偏振。人类对偏振光的唯一体验是,戴上太阳镜能减少太阳反光。但不像乌贼,我们没有能侦测光线是否是偏振的光受体。

乌贼能通过在身体上做出偏振图案来交流。注视对方时,它们能看到偏振图案下的灰阶,这点和响尾蛇的热感应不同。

Cornin还说:“我想,把我们放入猫狗猴的头脑中是有可能的,因为它们的大脑和我们相近。”但是像乌贼这些进化差异太大的生物,它们的大脑和我们的完全不同,我们永远不会知道它们所体验的东西。但他补充说,“我不认为能把我们放入它们的脑中,但是想象一下倒是蛮有趣的。”

原文作者Elizabeth Preston是孩童科学创新杂志Muse编辑,科学与软体动物公开博客Inkfish作者。她同时也为Slate杂志和国家地理写稿。
鸟与蜜蜂图片版权属于Dr Schmitt, Weinheim, Germany.

#译者注:另一张科普动物视觉的图片,有兴趣的戳这里
以前还流传过一幅皮皮虾的漫画,讲述了神奇的皮皮虾的视觉,有兴趣的戳这里

本文译自 nautil.us,由译者 K7419 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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