动物眼中的世界是啥样？

李忠东

我们总认为能够猜出动物在看什么、想什么，但其实那不过是个幻想，让我们先穿越到动物们的大脑里去看看它们眼中的世界吧。

与人眼完全不同

光由各种颜色的光谱组成，光谱划分为几个波段，其中波长短于0.4微米的称为紫外波段；0.4～0.75微米的称为可见光波段；而波长长于0.75微米的则称为红外波段，细分为近红外0.75～25微米和远红外25～1000微米两个波段。尽管太阳辐射的波长范围很宽，但绝大部分的能量却集中在0.22～4微米的波段内，占总能量的99%。其中可见光波段约占43%，红外波段约占48.3%，紫外波段约占8.7%。可见光是电磁波谱中人的肉眼可以感知的部分，由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光所组成。颜色不同，波长也不一样。其中波长最长的是红色光，最短的为紫色光。

生物对周围环境的视觉感知，取决于眼睛对光线的处理。人类和大多数类人猿是三色视者，指眼睛拥有3种被称为“视锥细胞”的感光器，对红色，绿色和蓝色敏感。我们感受到的白天光以及颜色，所看到的五彩斑斓的世界，都是由这3种颜色来共同体现的。另一种被称为“视杆细胞”的感光器能感受弱光，让我们在暗处也能看清物体。但人眼的水晶体却把紫外线范围内的光阻挡在外，只有借助全光谱摄像机才能看见。不少其他生物能看见的光波范围和人类不一样，例如，许多动物可以见着人类看不到的紫外线波段，它们被视网膜转化为神经信号传递给大脑，为视觉系统所感知，使得它们所看到的世界与我们眼中的完全不同。

新软件大开眼界

长期以来，人类不知道其他动物如何看世界，也不清楚它们看到的世界究竟是什么样子。虽然猜测动物在想什么只是个幻想，但还是可以通过研究动物眼睛对光的处理来进行了解。英国埃克塞特大学科学家开发出一项摄像技术，能够让人类以动物的视角来观察世界。这项最新科技揭示了动物眼里与人类迥然不同的精彩世界，令人叹为观止。例如黄色的蒲公英在能看到紫外线的蜜蜂眼中留下了更为明亮的粉红色，花朵上荧光色彩能有效地吸引授粉昆虫。在蜥蜴看来，我们用肉眼见到的绿色叶子变成了明亮的橙色。

动物成像着色为自然进化和性选择提供了一系列鲜明的例子，了解动物所看到的世界是理解它们行为的关键。但科学家指出，动物看到的颜色不会因为人类的期望而进化，因为它们颜色视觉的演变是以自己的利益为出发点而不是以人类视角为依据的。不难发现，在面临生存和进化压力的环境里，一些物种将颜色用作私有信号以逃避捕食者。不论我们可以看到的还是看不到的，在自然世界里，一系列鲜明的动物颜色视觉都是为了相互沟通，吸引异性或躲避捕食。从动物的视觉角度出发，就不难理解为什么有些动物有鲜艳的色彩而另一些是灰暗的，一些有丰富的图案而其他一些是素色的。这不仅会使我们因为所看到的动物的新色彩而兴奋，也能使我们理解那些我们所看不到的动物颜色的重要性。

科学家通过这款新软件，可以将数码图片转换成动物眼睛里看到的景象，用于分析色彩和模式，或提供捕食者是怎样狩猎以及脆弱的生物是如何自我伪装的新见解。科学家为人类、山雀、孔雀、蜜蜂、雪貂、鱼等常用于研究的动物确定了相机设置的特定数据，以便这个属于开放资源的新软件能使其他研究人员在进行拍照时变得更容易，与此同时希望有更多人能利用它来对动物色觉进行研究。

在新软件被开发之前，科学家需要利用多种复杂的过程将图片叠加起来，修改为紫外光通道下的图像，并最终手动转换为动物眼中的图像。而这项新摄像技术使得过程变得更简单，通过一张标准的数码照片和一张通过紫外线通滤波器处理的照片组合在一起便可完成，然后生成函数，通过动物的眼睛显示图像。

新技术已被广泛应用于埃克塞特大学感觉生态学方面的一系列研究中，例如，确定夜鹰如何巧妙伪装以防被潜在的掠食者发现，观察绿色食草蟹身上的颜色变化，用于普通滨蟹颜色变化的研究，通过排卵周期跟踪人类女性脸部颜色变化。

“由于新软件的问世，我们现在通过另一种动物的眼睛来看世界变得更加容易得多。”埃克塞特大学生态与保护中心的乔里恩·特罗斯新科表示，“毋庸置疑，数码相机是测量颜色和图案的有力工具，但是用数码照片反映出颜色的可靠精确变得非常困难。我们的软件可以校准图像并将其转换为动物的视觉，以便衡量场景在人类和非人类眼里是如何的不一样。”

紫外线拓宽视野

在对光的处理方式上，其他动物不尽相同。虽然相当数量的动物可以比人类看到更多的颜色，但是不少哺乳动物只有两种光受体，仅对蓝色和黄色最敏感，无法辨别部分颜色，让它们变成部分色盲，见着的颜色却比人类少得多。相比之下，鸟类、爬行动物、两栖动物和一些昆虫可以见到4种甚至更多原色，它们中有许多还可以看到紫外线范围内的光。

蛇与众不同，有两套视觉系统。一套是擅长分辨颜色的眼睛，另外还有一对像红外探测器一样感知并“看到”生物的“眼睛”。人一旦被蛇看到，便很难摆脱它。幸运的是，多数蛇遇到人时选择的是逃走而不是攻击。还有一些动物能够分辨偏振光，即在一个固定平面震动的光波。例如，作为一种动作神速的掠食者，螳螂虾可以分辨出12种颜色和多种形式的偏振光，相比之下人类只能分辨出其中3种。

在白天，响尾蛇对色彩的分辨力并不强，但到了晚上分辨率则大大提高。响尾蛇除了有许多视杆细胞之外，最独特的是能够辨别红外线。旧金山加利福尼亚大学生理学教授戴维·朱利叶斯发现，响尾蛇与毒蛇、大蟒和蟒蛇相似，拥有一种名叫“窝器”的特殊感知工具，这对小孔分别位于其眼睛与鼻孔之间的口鼻部的两边。“窝器”内有一层能感应温度的薄膜，与这种薄膜相连的神经细胞上有一种神经接受器，能够将红外线转化为神经信号。人体也有同样的接受器，在吃芥末等某些辛辣食物时，它就会让我们感到舌头刺痛。但是对蛇而言，这种接收器能检测到附近猎物的体温。

和人类一样，蜜蜂也是三色视者。它的三种感光器不但对红色、绿色和蓝色而且也对黄色、蓝色和紫外线敏感。能看见紫外线的能力使得花卉们几乎呈现出荧光色，显得格外鲜艳，能够辨认花瓣上的图案从而找到花蜜。事实上，蜜蜂能分辨许多种紫外线光谱范围内的光线。与人眼只有一对晶状体不同，蜜蜂复眼里有成千上万的晶状体，使其表面就像足球的表面一样，每一个晶状体都会在蜜蜂的眼里产生一个“像素”。但这一视觉机制使蜜蜂眼睛的分辨率极低，致使眼中的世界非常模糊。

鸟类与人类不同，属于四色视者。它们眼中的四种视锥细胞能让它们辨别红色、绿色、蓝色和紫外线。对喜欢捕食昆虫的鸟类来说，这一点尤其有用。其中一些肉食鸟的视力特别好，像巨鹰的视觉分辨率高出人类2.5倍。很多鸟类的视力相差悬殊，像鸽子的圆锥细胞比人类多得多，这说明它们可看到至少5种光谱带。它可以分辨出数百万种不同的色彩，被认为是地球上最擅长分辨色彩的动物。

昆虫以类似圆点的眼睛而闻名，一个眼球中有3万个晶状体的昆虫很多。因为眼睛的分段结构特殊，所以看物体与人类相差极大。它们可借助视觉感知动作，能分辨颜色，但是能力通常不及其他动物。蜻蜓可能是其中最有趣的昆虫，大脑运转速度非常快，大部分动作都可以用慢动作的方式来感知，因此很难被消灭。

对鸟类、爬行动物和许多昆虫来说，紫外线非常重要。它们在求偶表演中，靠丰富多彩的颜色来吸引异性。当孔雀在寻找潜在的伴侣时，眼中的紫外线受体使它所看到另一只正在为求爱而开屏的孔雀的颜色更加明晰，不是我们眼中绿蓝相间的美丽彩屏，而是呈现出一种更鲜艳的羽毛色彩。特别值得一提的是，西班牙特纳利夫岛上的蜥蜴具有更强的紫外线视力。它们能将对方脸颊的蓝色斑块等更加微小的彩色细节映入眼帘。

（责任编辑：曹伟 责任校对：司明婧）