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我們的眼睛可能是自然界中最復雜的結構。人眼可以分辨出八百萬種不同的顏色,可以在晴朗的夜晚看到80公里外燈火通明的體育賽事。雖然這已經(jīng)是大自然給我們的恩賜了,但是和其他動物相比,顯然我們可能不是最棒的。
鷹:自帶望遠鏡還能ROI
人類的視力和貓的視力較大的區(qū)別就在視網(wǎng)膜上。貓的視網(wǎng)膜上,負責探測光線強弱的視桿細胞數(shù)量遠遠大于人類,而負責感受顏色的視錐細胞數(shù)量就明顯不如我們了。所以貓在夜晚的視力遠超過人類,但是它們對于色彩的感受就遠不及我們了。
▲人有著更強的色彩感受力,看得清楚的地方更多;而貓則有著更靈敏的夜間感受力,以及更寬的視野范圍。
人眼中負責感受顏色的視錐細胞有三種,分別感應紅、綠、藍三種顏色。這三種顏色的不同排列組合,讓我們能夠分辨上百萬種不同的顏色。而貓的視錐細胞雖然也有三種,但是分部過于分散,所以能夠分辨的顏色遠沒有人類這么多,較多只有灰色、藍色、黃色等比較簡單的顏色。
▲人類視覺對比貓的視覺。
除此之外,人眼只能目視前方,而貓眼則稍稍傾斜,因此有著更寬廣的視野范圍。
狗的視力基本與貓差不多都是近視眼,還不到人眼的三分之一。甚至色彩感受力還不如貓——狗都是紅綠色盲。因為在狗的視網(wǎng)膜上,視錐細胞只有兩種,因而狗的視覺只能分辨出灰、黃、藍三種顏色。
上帝為你關上了一扇門,還會為你留上一扇窗。狗的視力雖然不行,但是它擁有一只超靈敏的鼻子。狗的鼻子中擁有高達3億個嗅覺受體,是人類的5倍,而分析這些氣味信息的大腦比例是人類的40倍!
▲雖然狗狗近視,但是擁有更寬廣的視野范圍,對距離更敏感,比人類敏感20倍,因而更適合狩獵。
馬的視力也和貓狗差不多糟糕,而且和狗一樣無法感知紅色和綠色的差異。但是馬的大眼睛分別在頭部兩側,這種特殊結構可以讓馬看到身邊發(fā)生的一切,更適合在草原地帶發(fā)現(xiàn)入侵者。
▲馬的單眼范圍比人大,但雙眼可視范圍比人小。要感知立體的東西需要雙眼可視,而要發(fā)現(xiàn)動的東西(比如捕獵者)只需要單眼可視就行。
馬的視力雖然很差,但夜視能力可比人強多了。馬和貓一樣,視網(wǎng)膜外都有一層人類沒有的照膜,可以將透過視網(wǎng)膜多余的光線再反射回視網(wǎng)膜,因而視神經(jīng)的感受量可大于原光的兩倍以上。在弱光情況下,由于照膜的反射作用,物體的清晰度會顯著提升。因此,馬在夜間能清楚地辨別夜路和夜出的動物。夜間騎乘馬時馬常常打“響鼻”,表示它先發(fā)現(xiàn)了夜游的動物或異物,用“響鼻”預以警示。這也是動物夜晚眼睛會發(fā)光的原因。
如果單憑視力來說,老鷹和其他猛禽堪稱自然界中的王。
眼球中有一個叫做中央凹的區(qū)域,此處視網(wǎng)膜最薄,只有色素上皮細胞和視錐細胞兩層細胞,雙極細胞和節(jié)細胞均斜向周圍排列。此處視錐細胞與雙極細胞均一對一聯(lián)系,故視覺最為敏銳而準確,稱中心視覺。
▲中央凹區(qū)域的位置就在這里。
人只有一個中央凹,而許多猛禽,包括老鷹,視網(wǎng)膜上都有兩個中央凹:正中央凹和側中央凹。前者能敏銳地發(fā)現(xiàn)前側視野里的物體;后者則接收鷹頭前面的物體像。鷹眼的中央凹面積更大,這樣的凹陷可以使得鷹的眼睛更像是一個長焦鏡頭,這讓它們的視野中心具有更強大的額外放大倍率。因此能夠看到的最遠距離是人類平均水平的5倍。
其次鷹的視網(wǎng)膜上分部的視錐細胞密度要比人類高得多,這大大提高了它們分辨細節(jié)的能力,就如同更高的像素密度可以有效提升相機的分辨率一般。這一切的構造相結合,才能夠讓鷹眼具備兩三千米高空仍能看清地面小動物的視力。
▲自帶長焦鏡頭、ROI功能的鷹眼大概看東西就是這樣的吧?
鯊魚:自帶泳鏡
在海洋中,越往食物鏈上的動物視力越好,比如鯊魚。鯊魚的眼睛雖然大小和形狀不同,但是基本的結構與人類都是一樣的,甚至鯊魚的眼角膜完全可以用于人眼的眼角膜手術,從而讓你擁有鯊魚的視野。
如果你現(xiàn)在就打算聯(lián)系手術的話,只能給你潑潑冷水了。雖然鯊魚眼結構差不多,但是視力極差,對顏色也基本分辨不出來。它們捕食基本上是“跟著感覺走”。比如鯊魚能夠嗅到1公里以外的血跡,還能夠憑借靈敏的聽覺系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)附近移動中的物體。只有這些綜合感覺判斷能夠確定獵物來源和距離以后,鯊魚才會游到附近去看看是否值得攻擊。
鯊魚為了保護眼睛,還長了一個透過率非常高的眼瞼,猶如在水下自帶一副泳鏡一般。同時為了在黑暗的水中看的更清楚,鯊魚還在視網(wǎng)膜后面長了一種特殊的鏡面晶體,因此能夠獲得黑暗水中的高靈敏視力。
▲相較于人類弱爆的水下視力來說,鯊魚在水下的視覺可能就長這樣。
如果順著食物鏈往下捋,直到海星一類的棘皮生物,你會發(fā)現(xiàn)眼睛對于它們來說,只不過是判斷白天黑夜的傳感器而已,就像只有一個像素的黑白相機一樣。
昆蟲:我眼睛沒別的,就是多!
昆蟲的眼睛可比人類眼睛多多了。蝴蝶有四只眼睛,大多數(shù)蜘蛛有八只眼睛,毛毛蟲有12只眼睛,家蠅每只眼睛都有4000多個小眼睛,而蜻蜓的眼睛里大概有30000個小眼睛。
雖然昆蟲的復眼視野范圍比人類好多了,但是每只小眼睛的視力可都不太好。人眼可以旋轉,昆蟲就只能朝固定一個方向看,除非晃腦袋。所以人眼在敏銳度上來說,基本上碾壓較好的復眼。
但是一些昆蟲比如蜜蜂,能夠感受到不可見光波段,它們可以在陽光的照射下更準確地識別到花朵的方位。
▲人眼只能接收可見光,而蜜蜂則可以看到紫外線?;ǘ渖踔翞槊鄯涞倪@一屬性,進化出了獨特的圖案來吸引蜜蜂。
大自然總是這么神奇,我們的腦洞可能遠遠趕不上大自然的魔幻。敬畏自然,學習自然,才能夠讓我們的科技更發(fā)達,技術更先進!
2021-06-07
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