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视力模糊,所以捕食更敏锐?

对于我们来说,视力模糊是一件很糟糕的事情,我们将不得不为自己配一副眼镜。但对于某些动物,视力模糊反倒是它们捕食猎物的好帮手。

判断距离,各显神通

动物要捕食,当然离不开对距离的准确判断。要是判断失误,那就挨饿去吧。自然界中,动物有各种判断距离的办法。我们最熟悉的,当然是人类和大多数哺乳动物的判断距离的方式。

我们知道,人类两眼的视域有很大一部分是交叉重叠的,进入重叠视域的物体,能同时被两眼看到。但因两只眼长在不同的位置上,所以我们看物体时,两眼所看到的图像也略有差异。这两幅略有差异的图像传入大脑经过加工后,在意识中就会形成一幅立体的图像,使人产生距离感。当然,这一切已经化为我们的本能。我们不需要训练,即可瞬间完成。

我们判断距离,离不开双眼的配合,但动物中也有只用一只眼即可判断距离的。变色龙就属此类。变色龙虽有两只眼睛,但因各长在头部两侧,没有任何重叠的视域,在这种情况下,它就不能采用我们的方式来判断距离了。有意思的是,变色龙的眼睛像相机一样,焦距是可变的。它是通过调节眼睛的焦距,来判断距离的。

还有一些昆虫,则是靠左右摆动脑袋,看看一个物体相对背景左右移动的情况,来判断距离的。

理论上还有一种办法可用来判断距离。生活中每个人都有经验,当我们看一张照片时,如果照片上的人像特别清晰,与模糊的背景形成鲜明的对比,那我们就知道,相对拍摄者,人与背景其实处在不同的距离上:人要近些,背景要远些。虽然就我们的眼睛而言,还无法知道这个距离相差多大,但如果有一双眼睛对清晰度的变化特别敏锐,就能准确地知道人与背景的远近。有些显微镜正是通过这种办法来测量距离的。

这种理论上判断距离的办法,很久以来一直没有在自然界中发现,但如今终于被观察到了。近年来科学家陆续发现,至少有两种动物,在捕食时是以对比度的变化来判断猎物的距离的。一种是跳蛛,一种是大尾鱿鱼。

跳蛛:根据对比度变化判断距离

跳蛛在世界各地都有,它最引人注目的一个特征是脸上长有两对眼睛。中间的一对较大,叫主眼;两侧的一对较小,叫辅眼。在近处,两对眼睛都没有重叠的视域:对于一对主眼而言,它们的视线过于笔直;对于一对辅眼而言,两眼又分得太开(当然从理论上说,它的两眼视域只要延伸足够远,必定会有重叠,但它的目力有限,不能看得太远,所以远处对它没多大意义)。此外,它的眼睛也无法通过调节焦距,以变色龙的方式来判断距离。但是,当你观察它在捕食时,如何从几厘米之外既狠又准地扑向昆虫,就知道它其实是能够准确判断距离的,只是方式非常独特罢了。

试验表明,把跳蛛的一对辅眼蒙上,不影响它正常捕食。这说明,单它的一对主眼就能准确地判断距离,所以奥秘应该在主眼上。

经过解剖发现,跳蛛主眼的视网膜上,有4层感光细胞,其中第二层只对绿光敏感。如果它想让绿光所成的像最清晰,那么绿光在聚焦后,焦点应该正好落在第二层感光细胞上才是。但奇怪的是,绿光的焦点偏偏落在了第三层感光细胞上。这样一来,绿光在视网膜第二层上所成的像其实是模糊不清的。这种现象在物理学上叫“散焦”。

跳蛛视网膜的第三层对各种颜色的光都敏感,包括绿光(当然对于绿光,其敏感度不及第二层);而且焦点也正好都落在第三层上,所以物体可以成一个清晰的像。我们知道,在白天自然光的条件下,物体反射的光中,基本上各种颜色的都有。假如感光细胞对任何颜色的光都一样敏感,那么当各种颜色的反射光聚焦于视网膜上的一点时,我们称这是物体的本色像。现在再来看看跳蛛的情况。对于同一个物体,在它视网膜的第二层,成一个模糊的绿色的像;在第三层,又成一个清晰的本色像。两者的清晰度形成一定的反差。当跳蛛靠近猎物时,散焦的绿色像会变得更加模糊,清晰的本色像则始终清晰,由此一来,反差就愈加鲜明。根据这种对比度的变化,跳蛛就可以判断距离了。

科学家通过在纯绿和纯红光的照射下做试验,证明跳蛛确实是这么工作的。在纯红光下,由于绿光的缺席,网膜第二层无法形成一个模糊的像,由此完全失去了对比,结果跳蛛判断距离频频出错,一次次扑空。而在纯绿光下,就一切正常。

大尾鱿鱼:独特的测距方式

无巧不成书。在大海中,大尾鱿鱼也是依据同样的原理判断距离的,尽管实现的方式不尽相同。

大尾鱿鱼是一种食量很大的动物,以捕食甲壳类和小鱼为生。它还是海里生长最快的无脊椎动物,在4个月内体重就能达到600克。作为水栖的猎手,它面对的挑战是陆生动物不曾遇到的,即在宽阔的水体中,很多时候由于缺少静物作为参照,很难判断猎物的距离。而且,像跳蛛一样,它的双眼既不能调焦,也形不成重叠的视域

一位澳大利亚的女科学家注意到,当猎物进入大尾鱿鱼的视野之后,它就会一上一下地跳动,好像在一张无形的蹦蹦床上跳腾。她忽然想到,这会不会就是它的测距方式呢?

解剖发现,大尾鱿鱼每只眼睛的视网膜上,都有一个小突起。这部分视网膜变形之后,来自视域近1/3的光线焦点不再落在视网膜上。这意味对于它,1/3的视域是模糊的,2/3的视域是清晰的。两者可以形成一个对比。

人类的猎手在这种情况下,恐怕什么都瞄不准了。但对于大尾鱿鱼来说,情况恰恰相反,部分模糊的视力在捕食时能帮助它判断猎物的距离。

当大尾鱿鱼上下跳动的时候,可以让猎物的图像时而移进,时而移出这片模糊的视域,这可以让它判断猎物的方位。因为在1/3视力变模糊的情况下,它已经无法以寻常的方式来判断方位了。

而当它靠近猎物时,散焦部分的视域变得更加模糊,这就增加了跟清晰部分视域的对比度,由此它就知道,猎物离自己更近了。

大尾鱿鱼捕食时最后一个动作是,当猎物进入它的触足可以够得着的范围内时,就以迅雷不及掩耳之势,伸出触足把猎物抓住。有趣的是,基于它视网膜上小突起的尺寸和它对视域的影响,研究人员经过计算发现,当猎物刚好处于触足可及的范围时,模糊和清晰部分视域的对比度达到最大。这意味着,大尾鱿鱼身上的这个“测距仪”是根据自身尺寸和触足的长度“量身定制”的。

视网膜上的小突起会随着年龄的增长而消失,所以年老的大尾鱿鱼,视力是完全清晰的。研究人员猜测,小突起让它在生命的早期,可以捕获更多的食物,帮助它快速地成长。一旦身体发育成熟,它就需要清晰的视力来帮助它择偶和哺育下一代了,因为这个时候它已经转移到珊瑚礁附近活动,这里有静物可供参照了——或许这就是小突起消失的原因。

跳蛛和大尾鱿鱼的这种判断距离的方式的确是非常独特的,在我们的生活中罕有其例,所以对我们来说是不容易理解的。如果勉强要做个类比的话,那不妨请你想像一个戴着远视眼镜的人,这副眼镜的两块镜片当中恰好都破了一个洞。于是,在他的视域中,中间一片是模糊的,四周则是清晰的。当他移近去看一个物体时,中间愈加模糊,四周的清晰度则保持不变。倘若他经过适当的训练,或许就能根据清晰度的变化,判断出自己离物体还有多远。当然,对于跳蛛和大尾鱿鱼来说,这一切都是本能,不需要训练,就像通过比较左右眼图像的细微差别来判断距离已经化为我们的本能一样。

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