您当前的位置 : 每日甘肃网  >  甘肃手机报  >  专刊

甘肃手机报(周末版)-9.13

 2020/09/14/ 11:22 来源:综合

人眼对色彩的感知是通过三种类型的颜色受体,即视锥细胞,分别对应着三种不同的颜色,即:红、蓝、绿。而鸟类却拥有第四种受体,这第四种锥形细胞是对紫外线敏感的细胞,这让鸟类的辨色范围从可见光直接扩展到了人类不可见的紫外光。同时,有些动物的眼睛在夜里还会发光。本期《甘肃手机报*周末版》邀您一起了解不同的眼睛,看不同的世界。

  《甘肃手机报*周末版》

  2020年9月13日

  农历庚子年六月廿六

  星期日

  〓本期导读〓

  >>鸟眼看的世界是3D的

  >>动物的眼睛有什么特别

  >>有些动物的眼睛在夜里会发光

  >>大部分深海动物都很难看

  左图是人眼看到的树叶,右图是模拟鸟眼中的树叶。

  >鸟眼看的世界是3D的

  ----------

  人类眼中的世界是如此的色彩丰富七彩斑斓,令人难以置信的是,若要和鸟类相比起来,人类简直可以算得上色盲。鸟类拥有第四种受体,这第四种锥形细胞是对紫外线敏感的细胞,这让鸟类的辨色范围从可见光直接扩展到了人类不可见的紫外光。为了了解在鸟类的紫光和紫外光线视锥中,周围的物体究竟是什么模样,研究人员利用一台多光谱相机和专业的过滤器拍摄了瑞典和澳大利亚茂密的森林中一些鸟类的栖息地,借此来模拟鸟眼中的世界。

  从上图中可以看出,模拟鸟眼中的树丛树叶上下表面之间有极高的对比度,这种对比度使得每一片叶子的位置和方向都能以非常清晰的3D立体图像形式呈现在所见者眼中。

  与鸟眼相比,人眼中的树丛树叶基本上是一堆乱七八糟的绿色。当然,这只是在多光谱图像中看到的对鸟类视觉的模拟,我们不可能对鸟类的四种视锥进行完全真实的描述。可鸟类眼中的世界比人类更立体,更加的缤纷多彩是毋庸置疑的。

  左图人:三种视锥细胞,右图鸟:四种色锥细胞。

  ◆不同的世界 不同的视觉细胞

  各类动物眼中的世界是如此不同,原因在于各种动物视网膜中的视觉细胞是不同的。那么,对颜色敏感的锥形细胞究竟是什么细胞呢?

  正常人的视觉系统中存在对颜色十分敏感的锥形细胞,分别是视杆细胞和视锥细胞。视杆细胞主要作用的场景是夜晚或环境昏暗的地方,这种细胞对暗光十分敏感,但是分辨能力极差,因此只能够在昏暗的环境中大致对物体的轮廓进行感知。譬如,猫、狗的视杆细胞就比较发达,尤其是猫,能在暗夜中看到人类看不见的东西。而鸟类的视锥细胞就比包括人类在内的其他动物发达得多,人类的视锥细胞有三类,鸟类却拥有第四类。紫外线对人类来说是不可见光,对鸟类来说却是可见光,因为紫外线参与到鸟类的色觉当中,世界在鸟的眼中就更加立体且多彩。

  ◆生存的需求 决定鸟儿的色觉系统

  森林是鸟的家园,不同的生存需求,决定视觉细胞的差别。拥有紫外光谱的视觉有助于鸟儿在树叶间灵活地飞行跳跃,试想,在枝叶茂密的林间,若鸟类的色觉与人一般无二,大概会被密密匝匝的枝叶撞得晕头转向,更不用说能觅到隐藏在树叶下的昆虫了。高辨色度的色觉可以帮助鸟儿快速准确地定位昆虫果实的位置,提高觅食效率。

  另外,鸟是世界上最爱美的动物,鸟儿们,尤其是雄性鸟色彩斑斓的羽毛之华美,陆上没有哪种动物能比得上。这些流光溢彩的羽毛是吸引雌鸟的招牌,若鸟儿没有一双能欣赏色彩美的特别眼睛,别说像猫狗,就算如人一般只拥有寻常色觉,雄鸟那身华丽的羽毛岂不白长了?因此,超乎寻常的色觉也是鸟儿们配对成双繁衍后代的需求。

  ◆鸟眼的特异色觉在仿生学方面的启示

  生存环境、生存需求的差异,无论人还是鸟类,抑或是猫狗,在色觉方面都是有局限性的。猫与狗的眼中虽然没有色彩缤纷的世界,但他们对移动的物体却有着异乎寻常的敏锐视觉,猫与狗,尤其是猫的夜视能力是人类无法比拟的,鸟类更是难望其项背。万物造化是公平的,给了你这项,就会弱化另一项。鸟类拥有四种视锥细胞,视锥细胞丰富就会挤占视杆细胞的位置,而视杆细胞决定动物对暗光的分辨能力,因此,鸟类基本上都是夜盲眼,天一黄昏,鸟儿们就急急忙忙归巢了。

  ◆小知识:色弱与色盲

  1875年,在瑞典拉格伦曾发生过一起惨重的火车相撞事故,事故发生的原因是,司机是位色盲患者,看错了信号。从那以后,辨色力检查就成为体检中必不可少的项目了。

  每年高考体检或者考驾照体检,检查人员拿出数页花花绿绿的色觉测试卡,测验你的色觉是否正常,有没有患有色盲或色弱。若患有色觉障碍,高考有些专业是不能报考的,如色弱患者,就不能报考化学化工、制药、药学、生物科学、公安技术等类专业;色盲患者,美术首先就不能学了,摄影、动漫等与色觉相关的专业也是不能报考的。红绿色盲患者不能考驾照,原因大家明白,驾驶者若不能辨别红绿灯,如何能做到安全驾驶呢!

  ◆那么,人的色觉障碍是什么原因造成的呢?

  色盲(弱)分先天性和后天性两大类,先天性色觉障碍最多见红绿色盲,而这种色盲是遗传疾病,是通过性连锁隐性遗传。如果外公表现出红绿色盲,那么这将传给女儿,但女儿不表现为色盲,却把带有遗传因子的基因传给女儿的儿子即外孙表现为色盲。只有携带色觉障碍基因的母亲和患有色盲的父亲生出的女儿才会表现出色盲。因此人群中男性表现出色盲的发生率高于女性,为女性的5倍。简而言之,色盲的遗传规律是交叉隔代遗传,也就是外公遗传给外孙。

  >动物的眼睛有什么特别

  ----------

  虽然人类一般只会研究自己的视觉和视力,但是一些动物的眼睛与人类的工作原理完全不同,因此这些动物看东西的方式也是人类望尘莫及的。动物的眼睛是它们窥视世界的窗口,也是远走高飞、捕捉食物、寻找配偶、逃避敌人的“雷达”。

  ◆食肉动物的眼睛

  食肉动物往往具有双眼视觉,双眼视觉所拥有的是一整幅的画面,虽然视觉死角非常之多,但是对物体的感知能力也会更加坚强,可以更加的关注于某样事物,这种视觉更加的适合捕猎者。如东北虎、非洲狮、金钱豹等

  ◆食草动物的眼睛

  多数食草动物往往具有单眼视觉,在单眼视觉动物的视觉当中,他们所看到的是两种完全不同的画面,这种视觉也可以让单眼视觉的动物更好的捕捉到危险,让自己的视觉死角更加之少。如梅花鹿、斑马等。

  ◆有趣的眼睛

  猫头鹰的眼球呈管状,有人把猫头鹰的眼睛形容成一架微形的望远镜。

  蜻蜓的眼晴又大又鼓,占据着头的绝大部分,且每只眼睛又有数不清的“小眼”构成,这些“小眼”都与感光细胞和神经连着,可以辨别物体的形状大小,它们的视力极好,而且还能向上、向下、向前、向后看而不必转头。

  青蛙的眼睛里有4种感觉细胞组成的检测器,能显示4种不同的图像,把4种图像重叠在一起能得到鲜明的立体感,故有“雷达”之称。

  每一种动物的眼睛或许都不尽相同,各有所长,各有所短。也正是因为这种差异,才构成了这个多姿多彩的动物世界。

  >动物眼睛里的世界太神奇

  ----------

  你有想过,你家的爱宠眼睛里看见的世界是什么样的?和你有什么不同吗?让我们走进科学,看看在动物的眼里,世界是什么样的。

  ◆爱斯基摩犬

  为了在荒无人烟的大草原上求得生存,爱斯基摩犬有一双敏锐冷酷得令人不寒而栗的眼睛。那双眼睛呈杏仁状,两眼间隔适中,而且稍微有些歪斜。眼睛的颜色一般呈冰蓝、深蓝、琥珀色或者是褐色,有的狗的两只眼睛颜色完全不同。

  ◆乌贼

  乌贼是动物界眼睛进化程度最高的动物。它们的瞳孔呈古怪的W形,无法识别颜色,但却能看到光的偏振,因此,即使是在昏暗的光线下,也能看到鲜明对比。虽然人类能够通过改变眼睛晶状体的形状来达到更好的聚焦,但是乌贼却能改变整个眼睛的形状。另外,乌贼内部传感器使其可以同时观测到位于它们身前和身后的东西。

  ◆青蛙

  青蛙因其大眼睛而著称,但是很少有人清楚它们的眼睛为什么会向外突出。突出的眼睛允许青蛙在水下时观察到水面上的动静。当闭上眼睛时,青蛙就会把眼睛缩回去,并用上下眼睑,以及一层半透明的瞬膜盖住眼睛,这样不会遮挡视线,又可以很好的把眼睛覆盖住。

  ◆山羊

  人和大多数动物一样,瞳孔都是圆形的。但山羊的瞳孔扩大时呈长方形。瞳孔的宽度让山羊视野范围在320-340度之间,与之相比,人类的视野范围在160-210度之间。视野宽意味着山羊不用转动头就几乎能看到周围的一切,瞳孔大更让山羊在夜晚也能够看得清楚。

  ◆蝴蝶

  与多数昆虫一样,蝴蝶也长着一对复眼,这种眼睛由数百个微小的六边形晶状体组成,因此它们能同时看到各个方向。蝴蝶还能看到人眼所见不到的紫外光,正是这紫外光为它们提供了方位感,指引它们完成长途迁徙,或是找到拥有美味花蜜的花朵。

  ◆变色龙

  变色龙没有上下眼睑,但却拥有一个锥形结构,其上有一个小开口大小正好容得下它们的瞳孔。每个锥形结构可以独自旋转,因此变色龙实际上可以同时看方向完全不同的两个独立物体。这种视觉优势使它们特别擅长捕捉飞行的昆虫。

  ◆河马

  河马能在水下看到东西,而且准确度高得惊人,不过它们的眼睛真正令人感兴趣的地方是,眼睛上拥有一层透明膜,用来保护眼睛,避免它们被利物割伤。

  ◆鳄鱼

  尽管鳄鱼被称为生物“活化石”,但它们拥有进化程度极高的眼睛。鳄鱼的眼睛位置独特,因此,即便它们的头部位于水下,眼睛仍能突出在水面上,用来寻找猎物。这种动物的眼睛具有极好的夜视能力,因为它们的眼睛后面长着一个薄薄的类似镜子的结构,有助于把眼睛没有吸收的光线再次反射回来。当夜间有灯光照射在鳄鱼身上时,它们的眼睛会反射明亮的光,因此鳄鱼的眼睛在夜间看起来像是会发光。

  ◆壁虎

  喜欢夜间出没的壁虎必须在拥有出色的夜视能力的同时,还要在白天能阻挡明亮的阳光对眼睛的伤害,这也是它们拥有长长的之字形瞳孔的原因。这种瞳孔通过收缩,控制光线进入眼睛。有趣的是,虽然人类在昏暗的月光下无法看到颜色,但是壁虎却能在这种环境下辨别色彩。

  ◆猫

  猫眼内长有第三眼睑,可起保护作用。猫可见棕色黄色和蓝色。

  ◆苍蝇

  苍蝇有无数只小眼(复眼),而且也可以看见紫外线,苍蝇眼睛可高速度成像,这就是为什么人们很难拍死它们!

  ◆蛇

  蛇的视力虽然不佳,但在夜晚,它们会显示热成像。蛇眼,就是一种高科技电子眼。

  ◆鼠

  老鼠的两只眼睛是独立的,和苍蝇一样都是人类天敌,也和苍蝇一样是高速成像,老鼠的视觉很模糊,且看不到红色。

  >有些动物的眼睛在夜里会发光

  ----------

  在农村经常会见到一些狗,猫,羊,牛等动物,漆黑的晚上它们眼睛的光亮,其中以猫的眼睛最亮,羊的眼睛也很亮,狗的眼睛的光亮也能看到,牛的就不容易看到。为什么它们的眼睛会发光?而人的眼睛却不会发光呢?

  猫科动物的眼球结构比较特殊的。当夜晚微弱的光线(甚至是红外线)透过其视网膜到达在眼球后部的虹膜时,会被虹膜上面一个会反光的东西再次反射到视网膜上成像,这就是猫和狗等动物夜里眼睛较亮,且能在夜晚也能看清东西的原因。

  虽然猫等动物的眼睛晚上看上去会发光,但实际上并不是眼睛本身发出的光,它们的眼睛也不是夜明珠,里面并没有荧光物质,不会自己产生光线。之所以看上去是明亮的,是因为它们的眼球后面的视网膜上有一个类似反光板一样的物质,它能把眼睛通过瞳孔收集到的光反射出来,但主要还是集中作用于它们的眼睛中,这也是它们超强夜视能力的一种表现。

  一般认为,在漆黑的夜晚或者在封闭无光的房间里的时候,猫等动物的眼睛在瞳孔变大后可以接收更多的光,在吸收了外界的一些微弱的光线和红外线之后,经由晶状体和睫状体的汇聚作用,可以凸透镜一般将光线汇聚于小范围中,眼睛后部的类似反光镜作用的反光晶点就会变亮并反射光线,促使其整个眼部都吸收到光线,柱状感光细胞提升了灵敏度,维持眼睛看清物体的功能运作,所以它们的眼睛才会看上去比较明亮。人的眼睛这方面的功能比较弱,所以晚上看上去就不会发光了。

  为什么有些动物的眼睛在夜里会发光?因为它们的眼球后面的视网膜上有一个类似反光板一样的物质,它能把眼睛通过瞳孔收集到的光反射出来。

  >大部分深海动物都很难看

  ----------

  人类对深海的了解,比对太空的了解还少,海底为什么有那么多大型动物?电影《巨齿鲨》里展现了马里亚纳海沟深处的超大鲨鱼。其实除了鲨鱼,我们已经在深海发现了大型的乌贼、蜘蛛蟹等。有一种理论认为,大型动物的新陈代谢慢,所以需要的高能量食物比较少,可以生活在食物较少的深海中。还有一种理论认为,深海水压过高,大型动物更能抗压。但是深海中也有很多小动物,包括肉眼不可见的微生物,它们有可能是陆地微生物进化而来的。此外,在海底火山附近,还有硫细菌等生物,构成了那里的食物链最低层。

  ◆海底难看动物之“大眼贼”

  有个段子说:因为海底太黑,反正互相都看不见,所以就随便长了。这话的前半句说得还是比较有道理的,就像黑暗森林法则一样,所有个体都要尽量发现别人,避免别人发现自己。由于海底非常黑暗,所以想看清楚东西,眼睛必须要大,收集一切可能的光线。这也就是为什么有些动物眼睛长得比例失调了,成了“大眼贼”。

  ◆玻璃头桶眼鱼

  比如说这位玻璃头桶眼鱼(又叫管眼鱼),它头部好像大脑一样的俩球就是它的眼睛,而脸上的两个小孔是它的鼻孔,它的眼睛在透明的脑袋里,让自己的视野更广阔。

  ◆斧头鱼

  还有一种斧头鱼,外号死人头,也是眼睛大的吓人,它属于硬骨鱼类鲑形目、巨口鱼亚目、星光鱼科,不过斧头鱼虽然可怕,但是个头很小,只有十几厘米长。因为这种鱼经常作为很多深海鱼的食物,所以大眼睛可以让它的成活率更高。

  ◆不长眼睛的海底动物

  当然,有眼睛大的吓人的,自然也就有反其道行之的。有些动物干脆放弃了眼睛,靠其他感官来了解世界。鼬鱼,鼬(yòu)鱼就是将眼睛退化掉了。双色鳢,还有一种双色鳢(lǐ),眼睛也几乎退化到没有的程度。其实很多陆地动物,由于生长在土壤或洞穴水源中,也放弃了视力,靠触觉和嗅觉来感知,如星鼻鼹鼠、盲蛇、某些蝾螈等。另外,还有些低等动物如蚯蚓,压根就没进化出视力这种感官。

  ◆大嘴吃八方的深海动物

  深海动物除了要有眼睛或者其他感官,想要活下去还必须吃东西,此时一张大嘴就是非常必要的了。

  蝰(kuí)鱼,又叫毒蛇鱼、凸齿鱼,白天生活在5000英尺(1500米)以下的海底,晚上会到2000英尺深的较浅区域活动,它的相貌简直就是恐怖片的主角。这种大嘴和弯曲的牙齿,会让被它咬住的猎物很难逃脱。它的嘴巴可以张大到九十度,吃掉和自己一样大的猎物。不过万幸的是,这种鱼最大只有30厘米长,而且是无毒的。

  鮟鱇鱼,另一种典型的大嘴鱼--鮟鱇(ān kāng)鱼(琵琶鱼)大家就都比较熟悉了,嘴巴比身体还宽,像真空吸尘器一样可以把其他猎物吞掉。

  ◆虚张声势吓人的深海动物

  还有些深海动物之所以长得丑,就纯粹是为了吓唬别的生物,防止自己被吃掉了。最典型的就是吸血鬼乌贼(又叫吸血鬼章鱼、幽灵蛸),它就像一个红色的伞,触手内侧长满了尖刺。遇到危险它就会把自己的伞盖翻过来,变成一个刺球。但其实它的身体结构更像是胶质,那些刺也是软的。这种虚张声势的动物,被科学家认为是章鱼和乌贼分化之前的共同祖先。

  (本期内容来源:新华网、科普中国网、兰州晨报、甘肃新闻综合广播)

【监制】周者军、曹永济

【校审】郭婷婷

【编辑】崔李平

【设计】张睿强

版权声明

为加强原创内容保护,日前,甘肃日报、甘肃日报报业集团各子报、甘肃新媒体集团各平台已将其所有的版权统一授予甘肃媒体版权保护中心进行保护、维权及给第三方的授权许可。即日起,上述媒体采访、拍摄、编辑、制作并刊登的,包括文字、图片、摄影、视频、音频等原创作品,文创产品、文艺作品,以及H5、海报、AR、VR、手绘、沙画、图解等新媒体产品,任何机构、媒体及自媒体未经甘肃媒体版权保护中心许可,不得转载、修改、摘编或以其他方式复制并传播上述作品。

如需使用相关内容,请致电0931-8159799。

甘肃媒体版权保护中心

相关新闻