海生
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。但对于某些动物来说,视力模糊反倒是有利于它们捕食猎物。
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。但因两只眼睛长在不同的位置上,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,但因其各长在头部两侧,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。
还有一些昆虫是靠左右摆动脑袋,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。虽然我们的眼睛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感,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特别敏感。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,反差就愈加明显。根据这种对比度的变化,跳蛛就可以判断距离了。
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,即在宽阔的水域中,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,也不能形成重叠的视域。
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。
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视域变模糊的情况下,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时,它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其对视域的影响,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。endprint