动物眼中的世界

杭苏

假如给你安上一对其他物种的眼睛，准保让你“大开眼界”。因为动物看到的世界和我们看到的并不一样！我们要明白，物体本身并没有自带特定的颜色，物体的色彩取决于它释放或反射、再被布满视网膜的视锥细胞捕捉到的光线。

黑白还是彩色？

假如你拥有一双狗的眼睛，那你的世界从此将变得暗淡无光。因为大多数哺乳动物的视网膜只有两种视锥细胞，分别捕捉蓝光和绿光。所以狗的大脑只能混合蓝色和绿色，产生的颜色比人类少得多。事实上，狗看到的是一个蓝色、绿色、黄色（彩虹光谱中排在绿色后面的颜色）的世界。人类看到的“红色”物体在它们眼中呈现为黑色、灰色或深绿。昆虫、鸟类、爬行类却能看到我们人类无法感知的色彩！因为它们的视锥细胞能捕捉到紫外线，它也是太阳光的一部分，只是我们的眼睛无从感知。

在动物世界里，由于自然选择，生物都有独特的适应生存环境的眼睛，比如猫头鹰专门在夜间觅食。蜻蜒的复眼具有偏振光成像技术，能在高速飞行的过程中准确地检测出水面上空飞舞的小虫。狐狸的瞳孔是上下长、左右窄，因为它更需要看清它上方和下方的东西，比如树丛里的一只鸟、草地里的一只鸡。马的瞳孔是左右宽、上下扁，像一个平放着的纺锤体。由于马大多生活在开阔的草原上，这种左右宽上下扁的瞳孔能够帮助它们老远发现捕食者的踪迹。猫的眼睛一日三变。在白天强烈的阳光照射下，它的瞳孔可以缩得很小，像线一样细;在黄昏中等强度照射下，瞳孔又会变成枣核般形状;在晚间昏暗的条件下，开放得像满月那样圆。

视力冠军的眼睛

让我们变成猛禽振翅高飞吧。你现在就是在2000米高空翱翔的楔尾雕。那里的风景更好，也更容易发现猎物……楔尾雕双眼位于脑袋两侧，拥有开阔的视觉。你看见的不是前方的景色，而是略微偏下。右眼能提供开阔的右侧视野，左眼则是左侧视野。

昆虫不如人类看得远。事实上，物体离得越远，看上去就越小，越是需要敏锐的视觉将其从周围环境中辨别出来。蜜蜂看不见1.2米之外的老鼠。而我们人类隔着350米（3个足球场）也能看见！而有些物种做得更好。楔尾雕的视力是人类的2.5倍，能分辨出枯树上的一根根树枝、农场上的窗户、沙漠中的荆棘。如果我们有它的视力，那就能从850米（3座埃菲尔铁塔的高度）的高塔上看见人行道上的一只老鼠。

猛禽为何具备如此出色的视力？这关系到眼睛的尺寸，草原雕的眼睛在身体中的占比是人类的3倍！这导致其视网膜——也就是成像的屏幕——距离“透镜”瞳孔更远。屏幕越往后退，形成的图像也就越大。同样距离下，这种“变焦”效果让猛禽看到的物体比人类看到的大，图像还更清晰！因为猛禽的眼睛含有数量难以置信的感光细胞。人类的眼睛每平方毫米最多有10万个，老鹰大约是人类的3倍。它们当然能抓到更多细节，比如在2千米之外觉得自己很安全的一只兔子。

无论是人类还是动物都无法在完全黑暗的条件下看清东西。因此，在夜晚昏暗的光线下，眼睛需要尽可能多地捕捉并充分利用光。这个工作主要由视网膜上的视杆细胞完成。视杆细胞对光敏感，但对颜色不敏感，它们也可以感知运动。人类每只眼睛约有1.25亿个视杆细胞。许多夜行性动物或者晚上活跃的动物都有异常大的眼睛。例如菲律宾眼镜猴，这种小小的夜行性灵长动物的眼睛是所有哺乳动物中占身体比例最大的。如果人类拥有菲律宾眼镜猴那樣等比例的眼睛，那么我们的眼睛会有柚子那么大。大眼睛可以帮助收集更多的光，使菲律宾眼镜猴拥有超凡的夜视能力。

猫、鹿等动物的眼睛似乎可以发光，这是因为它们的视网膜后面有额外一层像镜子一样的膜。这层膜能将光线再次反射到视网膜上，在昏暗的环境中有更多光到达视网膜，眼睛能看得更清楚。我们通过这些动物的瞳孔可以看到这层膜。

色彩与视觉

黑兔子的眼睛是黑色的，灰兔子的眼睛是灰色的，那么小白兔的是什么颜色呢？小白兔的眼睛是透明的。看起来是红色是因为小白兔眼睛里的血丝（毛细血管）反射了外界光线，所以透明的颜色看起来是红色的。光与颜色是密不可分的，白色的光其实是光谱中所有颜色的光混合在一起的。用三棱镜很容易就可以看出来白色的光会被分解成一道彩虹。光以波的形式传播，不同波长的光颜色不同。有些波长的光人类可以看到，有些人类看不到，许多动物能看到我们看不见的光。光的另外的两种现象：反射和被吸收，使物体呈现出某种颜色。黄色的T恤吸收除了黄光之外所有的光，并把黄色光反射回来。当你看着它的时候，反射回来的黄色光就进入到你的眼睛。要看到颜色不仅仅需要光，视网膜中也存在色彩敏感的视锥细胞。人类的视锥细胞对红色、绿色、蓝色的光波最敏感。人类的每个视网膜中含有大约700万个视锥细胞。光波冲击视锥细胞并引起相应的反应，然后视锥细胞把颜色信息传递给大脑。大脑将红色、绿色、蓝色的光信息相对数量综合起来，这样眼睛就可以看到超过三种颜色了。

有一些动物有其他类型的视锥细胞，因此可以用与人类不同方式去看事物。例如，蜜蜂可以看到人类看不到的紫外光在花朵上形成的颜色和图案。这些颜色和图案增加了蜜蜂找到花蜜的机会。又如巨乌贼，完全没有视锥细胞，但它拥有更多的视杆细胞，帮助眼睛在黑暗的海底获得尽可能多的光。

蔚蓝大海灰蒙蒙

那人类以及大多数灵长类又是怎么拥有三色视觉的呢？那是因为在进化过程中，灵长类的某些树栖祖先因为偶然的突变获得了看见红色的能力。这可是一个巨大优势！有了红色感光细胞，就能将绿色和红色、橙色或玫瑰色区分开，从而在一片绿色植被中找到果实，挑出最熟的那些，或者发现营养更丰富的嫩芽，因为嫩芽总是带点红色。能轻而易举找到食物的人当然吃得更好，因而红色视锥细胞得以保留，现今的我们才拥有了瑰丽人生！海豹、鲸、海豚、海豹、海象就没有人类那么幸运，它们把蓝色视锥细胞弄丢了！科学家认为，海洋哺乳动物的祖先生活在江河、或近海富含有机物质（植物和动物尸体降解产生）的浑浊水体中。那些颗粒能吸收蓝光，所以这些动物的蓝色视锥细胞变得多余，于是就退化了。它们的一些后代（鲸类、海豹）后来在海洋中开枝散叶;只拥有绿色视锥细胞，它们看到的大海可不是我们眼中的蔚蓝色。

它们也无法分辨各种绿色！大脑如要生成某种颜色，它必须比对至少两种感光细胞提交的数据。所以，海洋哺乳动物看到的是灰蒙蒙一片，它们只能感知到光线强弱的变化。比起在色彩方面花功夫，它们的眼睛倒是发展出了一套在黑暗中看得更加清晰的机制。

形形色色的眼睛

马的眼睛比大象的眼睛还要大;鸵鸟的眼睛比它的大脑大，直径足足有5厘米;鸽子拥有很好的色彩视觉;仓鼠大多数时间眨眼只眨一只眼;人类可以区分700万种不同的颜色，但是壁虎识别颜色的能力是人眼的350倍。变色龙的眼睛可以一只向前转动，一只向后运动。这些都是真的！眼睛的功能就是将光转化为视觉。大多数眼睛的工作原理相同，但它们的外观会有很大的差异。章鱼的瞳孔就很奇怪，呈“W”形。科学家开展了许多研究，以便了解这种形状的瞳孔如何帮助章鱼生存。他们发现，这样的瞳孔在上下光线不均匀的区域里，比如浅水到深水的过渡区域，能更好地采集光。四眼鱼只有两只眼睛，但它们的每只眼睛都有两个部分。这意味着它们可以同时看到水上和水下，有助于捕获水面的昆虫或水下更小的鱼。

猫头鹰的眼睛长在脑袋前方，这使它们具有双眼视觉。猫头鹰从每一只眼睛各获得一次同样景象的信息，这有助于它们计算老鼠的距离并捕捉它。而老鼠的眼睛在脑袋的两侧，这样它们就可以看到两侧不同的景象，以便躲避捕食者。还有一些动物有很多眼睛。扇贝在贝壳边缘有100只眼睛用来发现周边的危险。箱水母有24只眼睛在身体周边晃动，帮助它们躲避海浪而不撞到岩石上。

昆虫具有最特别的眼睛。蜻蜓的眼睛很大，占据了头部的大部分，每一只眼睛又由很多小眼组成，这种眼睛称作复眼。复眼具有难以置信的运动视觉，成千上万的小眼帮助昆虫瞬间感受到很微小的闪动，比如苍蝇拍的运动。复眼中的每个小眼都能看见物体，并形成单独的图像。昆虫的大脑再将这些图像综合在一起。苍蝇的复眼约由4000只小眼组成，蜜蜂的小眼超过5000只，蜻蜓的小眼数量最多，约30 000只。但这么多小眼并没有给昆虫超级的视力。事实上，这些眼睛并没有超常的聚光能力。模仿蜻蜓眼睛的设计可能会提升仿生眼功能。即使蜻蜓无法看清细节，但它们能跟踪快速移动的物体。快速感知运动的能力可以帮助视障人士导航并及时对外界环境变化做出反应。

科学家发现壁虎的眼睛有两个独特的功能，这种功能只有夜间活动的壁虎具有。首先，壁虎的眼睛中只有视锥细胞而且体积很大，无疑它们的色彩视觉比大多数动物要好。另外，壁虎的眼睛是多焦点的，这意味着它们可以同时关注不同的距离。通过研究壁虎眼睛的工作原理，也許可以发明提高人类视力的新产品。深入研究眼睛的工作原理后，人类发明了更多的新产品，比如多焦点隐形眼镜和改进的相机镜头。将来的某一天，科学家可能会发明在人体内拍照的迷你相机，或者最终制作出跟真眼一样的仿生眼。