李忠东
随着时间的推移,人类进化出功能良好的复杂感官。我们可以欣赏绚烂的色彩,聆听美妙的音乐,察觉食品变质的味道……但是许多动物并没有输给我们,而且很多超能力是人类望尘莫及的。
回声定位
一提到蝙蝠,大家可能都会想到回声定位。
蝙蝠绝大多数是夜里行动。黑暗中,它们不用眼睛,而是发出超声波,再用灵敏的耳朵收集周围传来的回声。虽然蝙蝠回声定位的范围只有9米,但在密集环境中导航非常有效。
蝙蝠从回波间的差别来辨别猎物或障碍物的位置、远近、大小及性质,能够判断猎物是否在移动。有数据显示,蝙蝠可以探查到微小的昆虫及0.1毫米粗细的金属丝障碍物。有趣的是,飞蛾等能清晰地听到40米以外的蝙蝠超声,因而往往得以逃避攻击。不过,蝙蝠能使用超出昆虫侦听范围的高频超声或低频超声,所以对一般猎物命中率很高。
海豚为了适应水中活动,也进化出利用超声波定位的本领。它们的下颚骨能够发出超声脉冲。其回声定位范围要比蝙蝠大得多,超过90米,被称为“超声波猎手”。超声脉冲可以在水中传播数百米后反射回来。通过分析这些回声,它们可以在黑暗深海中轻松地感知周围的环境,确定猎物的位置、形状、距离,以及方向,并能根据密度判定是石头还是海星。
此外,海豚还能通过超声波与其他小伙伴交流信息,这种交流方式也称为“鸣叫”。高频率的声音产生的声波传播可绵延数千米。海豚通过这种方式进行沟通的目的很多,比如捕食、交配、保护,以及日常社交等。
根据回声定位的原理,科学家发明了声呐,利用电声转换和信息处理进行导航和测距,对水下目标的存在、位置、性质、运动方向等进行探测。现在声呐系统已经广泛应用于测量水深、定位失事船舶、寻找鱼群,以及定位远航的船只等。
靠电觉捕猎
由于神经和肌肉活动会产生微弱的电场,隐藏在洞穴或黑暗浑浊水中的海洋生物,如鱼、虾、乌贼等,它们可以在无法依赖视觉的情况下凭借捕捉电场定位猎物。鲨鱼、海豚、鱼和某些硬骨鱼都有这样的电觉。
陆上的大黄蜂和食蚜蝇则能够探测到花朵周围的电场,并利用这些信息了解花蜜的储备情况。
鲨鱼作为海洋的统治者之一,具有感应电场的特殊能力。这种能力主要归功于鲨鱼皮肤上的特殊器官——电感受器。它们就像一根根小天线,能接收来自周围的电信号,由此确定猎物的位置和距离。
鸭嘴兽是大洋洲的独特动物。它们的嘴像鸭子,身和尾则像海狸。更神奇的是,它们身为哺乳动物,却以产卵的方式繁殖。鸭嘴兽在水底寻找食物时,用嘴挖开水底的淤泥,这时候它们会闭上眼睛、封住耳朵和鼻孔。虽然看不见,听不到、闻不着,但鸭嘴兽的嘴上遍布4万多个电信号感受器和6万多触觉感应器,这两种受体结合可以接收其他动物运动发出的微弱电信号,确定猎物的位置,如同随身携带着一个雷达定位系统。
“红外热成像”功能
红外视觉是感知红外光的能力,具有红外视觉的动物包括蛇、蚊子、臭虫、金鱼、鲑鱼,以及牛蛙等。
蝮蛇的这种感知器官在双眼与鼻孔之间,被称为颊窝,而蟒蝴的感知器官在唇部边缘,称之为唇窝。布满在颊窝或者唇窝里的感热细胞,能够准确探测到外界的热力,触发神经冲动产生信息,再传递到大脑,大脑根据热力的分布产生猎物的完整影像,这就是蛇的类红外热成像系统。正是有了这套系统,蛇才能在伸手不见五指的黑夜,出其不意地对猎物发起精准地打击。
人类的眼睛看不见红外光,但科学家据此研制的红外热成像仪已经应用到各行各业。在医疗上,医生通过红外热成像仪来观察人体各个部位的温度,一旦发现某个部位的温度异常,就意味着该部位可能存在一些健康隐患,从而更早介入治疗。在环境上,它可以对化工企业高空污染区进行远距离检测,从而加强对化工企业的监管。在电力上,红外热成像仪能够及时发现一些电力系统存在的安全隐患,比如高压线上如果出现了区域性过热,就可能存在短路等故障问题,从而及时排除。
感知地球磁场
与声音和光相比,磁场携带的能量非常少,并且不容易被检测到,但是某些动物能够利用地球磁场,用于定位等目的。
红狐能够“看到”磁场,在其视觉中,磁场呈现为深浅不一的斑块。它们利用磁感捕捉隐藏在草丛中的猎物。牛或鹿无论是吃草还是休息,都会朝着同一方向——地球磁极,这有助于它们熟悉周围环境。对帝王蝴蝶、果蝇、鸽子、龙虾,以及海龟来说,漫长迁徙过程的导航全靠磁感助一臂之力。
研究发现,鸟类眼睛里有一组名为隐花色素的蛋白质,其中Cry4蛋白质水平是恒定的,是一种理想的磁场接收器,Cry1蛋白质和Cry2蛋白质的水平始终处于波动之中,能够调节生物的昼夜节律。
地球磁场是现代导航和定位技术不可缺少的基础,人们通过磁罗盘等设备可以实现准确导航和定位,而这些设备的核心就是利用地球磁场和地球自转的原理。
偏振光识别
偏振光是一种特殊的电磁波,具有振动方向只限于某一固定方向的特性,人眼不借助仪器是观察不到的。
偏振光视觉使一些动物能够看到人类眼睛无法感知的光线和图像,从而在捕猎、导航和交流等任务中获得优势。能看到或探测偏振光的动物包括乌贼、蜜蜂、蜻蜓、蚂蚁、蜣螂、蟋蟀、头足纲动物、大鼠耳蝠、虾蛄,以及某些鱼类。
乌贼眼睛里有一种特殊的蛋白质,叫做乌贼视紫质,可以吸收不同波长的光线,能在能见度极低的环境中视物、探测偏振光,这大大提高了对光线的感知能力,具有捕猎和生存优势。
蜻蜓和蜣螂等许多昆虫具备超越人类的偏振光识别能力。它们的复眼上有一部分小眼专门负责探测偏振光。这些小眼通常位于复眼靠近背部一侧的边缘区域,其颜色和形状与其他小眼有着明显差异,但这些小眼上还排列着两组或者三组垂直的微绒毛,正是这些微绒毛上的视色素颗粒帮助昆虫捕捉到了偏振光,进而帮助它们导航。
“三人行必有我师”,动物有超能力,不过我们人类有思想、善模仿,喜欢从它们身上学习借鉴,进而研发出更好的设备和技术,为我所用。