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動物界最奇特的捕獵方式,視力模糊,所以捕食更敏銳?
2023/11/24

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對于我們來說,視力模糊是一件很糟糕的事情,我們將不得不為自己配一副眼鏡。但對于某些動物,視力模糊反倒是它們捕食獵物的好幫手。

判斷距離,各顯神通

動物要捕食,當然離不開對距離的準確判斷。要是判斷失誤,那就挨餓去吧。自然界中,動物有各種判斷距離的辦法。我們最熟悉的,當然是人類和大多數哺乳動物的判斷距離的方式。

我們知道,人類兩眼的視域有很大一部分是交叉重疊的,進入重疊視域的物體,能同時被兩眼看到。但因兩只眼長在不同的位置上,所以我們看物體時,兩眼所看到的圖像也略有差異。這兩幅略有差異的圖像傳入大腦經過加工后,在意識中就會形成一幅立體的圖像,使人產生距離感。當然,這一切已經化為我們的本能。我們不需要訓練,即可瞬間完成。

我們判斷距離,離不開雙眼的配合,但動物中也有只用一只眼即可判斷距離的。變色龍就屬此類。變色龍雖有兩只眼睛,但因各長在頭部兩側,沒有任何重疊的視域,在這種情況下,它就不能采用我們的方式來判斷距離了。

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有意思的是,變色龍的眼睛像相機一樣,焦距是可變的。它是通過調節眼睛的焦距,來判斷距離的。

還有一些昆蟲,則是靠左右擺動腦袋,看看一個物體相對背景左右移動的情況,來判斷距離的。

理論上還有一種辦法可用來判斷距離。生活中每個人都有經驗,當我們看一張照片時,如果照片上的人像特別清晰,與模糊的背景形成鮮明的對比,那我們就知道,相對拍攝者,人與背景其實處在不同的距離上:人要近些,背景要遠些。雖然就我們的眼睛而言,還無法知道這個距離相差多大,但如果有一雙眼睛對清晰度的變化特別敏銳,就能準確地知道人與背景的遠近。有些顯微鏡正是通過這種辦法來測量距離的。

這種理論上判斷距離的辦法,很久以來一直沒有在自然界中發現,但如今終于被觀察到了。近年來科學家陸續發現,至少有兩種動物,在捕食時是以對比度的變化來判斷獵物的距離的。一種是跳蛛,一種是大尾魷魚。

跳蛛:根據對比度變化判斷距離

跳蛛在世界各地都有,它最引人注目的一個特征是臉上長有兩對眼睛。

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中間的一對較大,叫主眼;兩側的一對較小,叫輔眼。在近處,兩對眼睛都沒有重疊的視域:對于一對主眼而言,它們的視線過于筆直;對于一對輔眼而言,兩眼又分得太開(當然從理論上說,它的兩眼視域只要延伸足夠遠,必定會有重疊,但它的目力有限,不能看得太遠,所以遠處對它沒多大意義)。此外,它的眼睛也無法通過調節焦距,以變色龍的方式來判斷距離。但是,當你觀察它在捕食時,如何從幾厘米之外既狠又準地撲向昆蟲,就知道它其實是能夠準確判斷距離的,只是方式非常獨特罷了。

試驗表明,把跳蛛的一對輔眼蒙上,不影響它正常捕食。這說明,單它的一對主眼就能準確地判斷距離,所以奧秘應該在主眼上。

經過解剖發現,跳蛛主眼的視網膜上,有4層感光細胞,其中第二層只對綠光敏感。

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如果它想讓綠光所成的像最清晰,那麼綠光在聚焦后,焦點應該正好落在第二層感光細胞上才是。但奇怪的是,綠光的焦點偏偏落在了第三層感光細胞上。這樣一來,綠光在視網膜第二層上所成的像其實是模糊不清的。這種現象在物理學上叫「散焦」。

跳蛛視網膜的第三層對各種顏色的光都敏感,包括綠光(當然對于綠光,其敏感度不及第二層);而且焦點也正好都落在第三層上,所以物體可以成一個清晰的像。我們知道,在白天自然光的條件下,物體反射的光中,基本上各種顏色的都有。假如感光細胞對任何顏色的光都一樣敏感,那麼當各種顏色的反射光聚焦于視網膜上的一點時,我們稱這是物體的本色像。現在再來看看跳蛛的情況。對于同一個物體,在它視網膜的第二層,成一個模糊的綠色的像;在第三層,又成一個清晰的本色像。兩者的清晰度形成一定的反差。當跳蛛靠近獵物時,散焦的綠色像會變得更加模糊,清晰的本色像則始終清晰,由此一來,反差就愈加鮮明。根據這種對比度的變化,跳蛛就可以判斷距離了。

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科學家通過在純綠和純紅光的照射下做試驗,證明跳蛛確實是這麼工作的。在純紅光下,由于綠光的缺席,網膜第二層無法形成一個模糊的像,由此完全失去了對比,結果跳蛛判斷距離頻頻出錯,一次次撲空。而在純綠光下,就一切正常。

大尾魷魚:獨特的測距方式

無巧不成書。在大海中,大尾魷魚也是依據同樣的原理判斷距離的,盡管實現的方式不盡相同。

大尾魷魚是一種食量很大的動物,以捕食甲殼類和小魚為生。它還是海里生長最快的無脊椎動物,在4個月內體重就能達到600克。作為水棲的獵手,它面對的挑戰是陸生動物不曾遇到的,即在寬闊的水體中,很多時候由于缺少靜物作為參照,很難判斷獵物的距離。而且,像跳蛛一樣,它的雙眼既不能調焦,也形不成重疊的視域。

一位澳大利亞的女科學家注意到,當獵物進入大尾魷魚的視野之后,它就會一上一下地跳動,好像在一張無形的蹦蹦床上跳騰。她忽然想到,這會不會就是它的測距方式呢?

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解剖發現,大尾魷魚每只眼睛的視網膜上,都有一個小突起。這部分視網膜變形之后,來自視域近1/3的光線焦點不再落在視網膜上。這意味對于它,1/3的視域是模糊的,2/3的視域是清晰的。兩者可以形成一個對比。

人類的獵手在這種情況下,恐怕什麼都瞄不準了。但對于大尾魷魚來說,情況恰恰相反,部分模糊的視力在捕食時能幫助它判斷獵物的距離。

當大尾魷魚上下跳動的時候,可以讓獵物的圖像時而移進,時而移出這片模糊的視域,這可以讓它判斷獵物的方位。因為在1/3視力變模糊的情況下,它已經無法以尋常的方式來判斷方位了。

而當它靠近獵物時,散焦部分的視域變得更加模糊,這就增加了跟清晰部分視域的對比度,由此它就知道,獵物離自己更近了。

大尾魷魚捕食時最后一個動作是,當獵物進入它的觸足可以夠得著的范圍內時,就以迅雷不及掩耳之勢,伸出觸足把獵物抓住。有趣的是,基于它視網膜上小突起的尺寸和它對視域的影響,研究人員經過計算發現,當獵物剛好處于觸足可及的范圍時,模糊和清晰部分視域的對比度達到最大。

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這意味著,大尾魷魚身上的這個「測距儀」是根據自身尺寸和觸足的長度「量身定制」的。

視網膜上的小突起會隨著年齡的增長而消失,所以年老的大尾魷魚,視力是完全清晰的。研究人員猜測,小突起讓它在生命的早期,可以捕獲更多的食物,幫助它快速地成長。一旦身體發育成熟,它就需要清晰的視力來幫助它擇偶和哺育下一代了,因為這個時候它已經轉移到珊瑚礁附近活動,這里有靜物可供參照了——或許這就是小突起消失的原因。

跳蛛和大尾魷魚的這種判斷距離的方式的確是非常獨特的,在我們的生活中罕有其例,所以對我們來說是不容易理解的。如果勉強要做個類比的話,那不妨請你想象一個戴著遠視眼鏡的人,這副眼鏡的兩塊鏡片當中恰好都破了一個洞。于是,在他的視域中,中間一片是模糊的,四周則是清晰的。當他移近去看一個物體時,中間愈加模糊,四周的清晰度則保持不變。倘若他經過適當的訓練,或許就能根據清晰度的變化,判斷出自己離物體還有多遠。當然,對于跳蛛和大尾魷魚來說,這一切都是本能,不需要訓練,就像通過比較左右眼圖像的細微差別來判斷距離已經化為我們的本能一樣。

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