動物眼中的世界是啥樣？

李忠東

我們總認為能夠猜出動物在看什么、想什么，但其實那不過是個幻想，讓我們先穿越到動物們的大腦里去看看它們眼中的世界吧。

與人眼完全不同

光由各種顏色的光譜組成，光譜劃分為幾個波段，其中波長短于0.4微米的稱為紫外波段；0.4～0.75微米的稱為可見光波段；而波長長于0.75微米的則稱為紅外波段，細分為近紅外0.75～25微米和遠紅外25～1000微米兩個波段。盡管太陽輻射的波長范圍很寬，但絕大部分的能量卻集中在0.22～4微米的波段內(nèi)，占總能量的99%。其中可見光波段約占43%，紅外波段約占48.3%，紫外波段約占8.7%。可見光是電磁波譜中人的肉眼可以感知的部分，由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色的光所組成。顏色不同，波長也不一樣。其中波長最長的是紅色光，最短的為紫色光。

生物對周圍環(huán)境的視覺感知，取決于眼睛對光線的處理。人類和大多數(shù)類人猿是三色視者，指眼睛擁有3種被稱為“視錐細胞”的感光器，對紅色，綠色和藍色敏感。我們感受到的白天光以及顏色，所看到的五彩斑斕的世界，都是由這3種顏色來共同體現(xiàn)的。另一種被稱為“視桿細胞”的感光器能感受弱光，讓我們在暗處也能看清物體。但人眼的水晶體卻把紫外線范圍內(nèi)的光阻擋在外，只有借助全光譜攝像機才能看見。不少其他生物能看見的光波范圍和人類不一樣，例如，許多動物可以見著人類看不到的紫外線波段，它們被視網(wǎng)膜轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號傳遞給大腦，為視覺系統(tǒng)所感知，使得它們所看到的世界與我們眼中的完全不同。

新軟件大開眼界

長期以來，人類不知道其他動物如何看世界，也不清楚它們看到的世界究竟是什么樣子。雖然猜測動物在想什么只是個幻想，但還是可以通過研究動物眼睛對光的處理來進行了解。英國埃克塞特大學(xué)科學(xué)家開發(fā)出一項攝像技術(shù)，能夠讓人類以動物的視角來觀察世界。這項最新科技揭示了動物眼里與人類迥然不同的精彩世界，令人嘆為觀止。例如黃色的蒲公英在能看到紫外線的蜜蜂眼中留下了更為明亮的粉紅色，花朵上熒光色彩能有效地吸引授粉昆蟲。在蜥蜴看來，我們用肉眼見到的綠色葉子變成了明亮的橙色。

動物成像著色為自然進化和性選擇提供了一系列鮮明的例子，了解動物所看到的世界是理解它們行為的關(guān)鍵。但科學(xué)家指出，動物看到的顏色不會因為人類的期望而進化，因為它們顏色視覺的演變是以自己的利益為出發(fā)點而不是以人類視角為依據(jù)的。不難發(fā)現(xiàn)，在面臨生存和進化壓力的環(huán)境里，一些物種將顏色用作私有信號以逃避捕食者。不論我們可以看到的還是看不到的，在自然世界里，一系列鮮明的動物顏色視覺都是為了相互溝通，吸引異性或躲避捕食。從動物的視覺角度出發(fā)，就不難理解為什么有些動物有鮮艷的色彩而另一些是灰暗的，一些有豐富的圖案而其他一些是素色的。這不僅會使我們因為所看到的動物的新色彩而興奮，也能使我們理解那些我們所看不到的動物顏色的重要性。

科學(xué)家通過這款新軟件，可以將數(shù)碼圖片轉(zhuǎn)換成動物眼睛里看到的景象，用于分析色彩和模式，或提供捕食者是怎樣狩獵以及脆弱的生物是如何自我偽裝的新見解。科學(xué)家為人類、山雀、孔雀、蜜蜂、雪貂、魚等常用于研究的動物確定了相機設(shè)置的特定數(shù)據(jù)，以便這個屬于開放資源的新軟件能使其他研究人員在進行拍照時變得更容易，與此同時希望有更多人能利用它來對動物色覺進行研究。

在新軟件被開發(fā)之前，科學(xué)家需要利用多種復(fù)雜的過程將圖片疊加起來，修改為紫外光通道下的圖像，并最終手動轉(zhuǎn)換為動物眼中的圖像。而這項新攝像技術(shù)使得過程變得更簡單，通過一張標準的數(shù)碼照片和一張通過紫外線通濾波器處理的照片組合在一起便可完成，然后生成函數(shù)，通過動物的眼睛顯示圖像。

新技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于埃克塞特大學(xué)感覺生態(tài)學(xué)方面的一系列研究中，例如，確定夜鷹如何巧妙偽裝以防被潛在的掠食者發(fā)現(xiàn)，觀察綠色食草蟹身上的顏色變化，用于普通濱蟹顏色變化的研究，通過排卵周期跟蹤人類女性臉部顏色變化。

“由于新軟件的問世，我們現(xiàn)在通過另一種動物的眼睛來看世界變得更加容易得多。”埃克塞特大學(xué)生態(tài)與保護中心的喬里恩·特羅斯新科表示，“毋庸置疑，數(shù)碼相機是測量顏色和圖案的有力工具，但是用數(shù)碼照片反映出顏色的可靠精確變得非常困難。我們的軟件可以校準圖像并將其轉(zhuǎn)換為動物的視覺，以便衡量場景在人類和非人類眼里是如何的不一樣。”

紫外線拓寬視野

在對光的處理方式上，其他動物不盡相同。雖然相當數(shù)量的動物可以比人類看到更多的顏色，但是不少哺乳動物只有兩種光受體，僅對藍色和黃色最敏感，無法辨別部分顏色，讓它們變成部分色盲，見著的顏色卻比人類少得多。相比之下，鳥類、爬行動物、兩棲動物和一些昆蟲可以見到4種甚至更多原色，它們中有許多還可以看到紫外線范圍內(nèi)的光。

蛇與眾不同，有兩套視覺系統(tǒng)。一套是擅長分辨顏色的眼睛，另外還有一對像紅外探測器一樣感知并“看到”生物的“眼睛”。人一旦被蛇看到，便很難擺脫它。幸運的是，多數(shù)蛇遇到人時選擇的是逃走而不是攻擊。還有一些動物能夠分辨偏振光，即在一個固定平面震動的光波。例如，作為一種動作神速的掠食者，螳螂蝦可以分辨出12種顏色和多種形式的偏振光，相比之下人類只能分辨出其中3種。

在白天，響尾蛇對色彩的分辨力并不強，但到了晚上分辨率則大大提高。響尾蛇除了有許多視桿細胞之外，最獨特的是能夠辨別紅外線。舊金山加利福尼亞大學(xué)生理學(xué)教授戴維·朱利葉斯發(fā)現(xiàn)，響尾蛇與毒蛇、大蟒和蟒蛇相似，擁有一種名叫“窩器”的特殊感知工具，這對小孔分別位于其眼睛與鼻孔之間的口鼻部的兩邊。“窩器”內(nèi)有一層能感應(yīng)溫度的薄膜，與這種薄膜相連的神經(jīng)細胞上有一種神經(jīng)接受器，能夠?qū)⒓t外線轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號。人體也有同樣的接受器，在吃芥末等某些辛辣食物時，它就會讓我們感到舌頭刺痛。但是對蛇而言，這種接收器能檢測到附近獵物的體溫。

和人類一樣，蜜蜂也是三色視者。它的三種感光器不但對紅色、綠色和藍色而且也對黃色、藍色和紫外線敏感。能看見紫外線的能力使得花卉們幾乎呈現(xiàn)出熒光色，顯得格外鮮艷，能夠辨認花瓣上的圖案從而找到花蜜。事實上，蜜蜂能分辨許多種紫外線光譜范圍內(nèi)的光線。與人眼只有一對晶狀體不同，蜜蜂復(fù)眼里有成千上萬的晶狀體，使其表面就像足球的表面一樣，每一個晶狀體都會在蜜蜂的眼里產(chǎn)生一個“像素”。但這一視覺機制使蜜蜂眼睛的分辨率極低，致使眼中的世界非常模糊。

鳥類與人類不同，屬于四色視者。它們眼中的四種視錐細胞能讓它們辨別紅色、綠色、藍色和紫外線。對喜歡捕食昆蟲的鳥類來說，這一點尤其有用。其中一些肉食鳥的視力特別好，像巨鷹的視覺分辨率高出人類2.5倍。很多鳥類的視力相差懸殊，像鴿子的圓錐細胞比人類多得多，這說明它們可看到至少5種光譜帶。它可以分辨出數(shù)百萬種不同的色彩，被認為是地球上最擅長分辨色彩的動物。

昆蟲以類似圓點的眼睛而聞名，一個眼球中有3萬個晶狀體的昆蟲很多。因為眼睛的分段結(jié)構(gòu)特殊，所以看物體與人類相差極大。它們可借助視覺感知動作，能分辨顏色，但是能力通常不及其他動物。蜻蜓可能是其中最有趣的昆蟲，大腦運轉(zhuǎn)速度非常快，大部分動作都可以用慢動作的方式來感知，因此很難被消滅。

對鳥類、爬行動物和許多昆蟲來說，紫外線非常重要。它們在求偶表演中，靠豐富多彩的顏色來吸引異性。當孔雀在尋找潛在的伴侶時，眼中的紫外線受體使它所看到另一只正在為求愛而開屏的孔雀的顏色更加明晰，不是我們眼中綠藍相間的美麗彩屏，而是呈現(xiàn)出一種更鮮艷的羽毛色彩。特別值得一提的是，西班牙特納利夫島上的蜥蜴具有更強的紫外線視力。它們能將對方臉頰的藍色斑塊等更加微小的彩色細節(jié)映入眼簾。

（責任編輯：曹偉 責任校對：司明婧）