某一天,你睡得正香时,忽然一阵狂风呼啸而来,感觉不太对劲,你睁开双眼,

世界发生了一些奇妙的转变。发现自己居然缩小了,周围的一切都变得很大,并且拥有了注射器一样的“嘴”,细长的四肢,一对黑灰的翅膀,以及一双几乎将整个头部包裹的大眼睛。

01

你竟然变身成一只“千眼蚊子”

拥有了双由许多小眼组合而成的“复眼”,这里的每个小眼都能独立看东西,但小眼实在太小了,只能看到物体的一小部分。要把所有小眼看到的部分,像拼图似地拼在一起,才能拼成一幅完整的图像。

这双眼睛没有眼窝,没有眼皮,也没有眼球,角膜直接与头部表面连在一起。

但也多亏于此,可以全方位的观察周围,得到更多角度的视觉信息并快速作出反应,做到真正的“眼观六路”。

这样的变化会比以前更好吗?

这是你现在看世界的景象↓

VR模拟出的蚊子在森林中的视觉动图

来源Marshmallow Laser Feast官方视频

此时你可能会一脸问号,这如何能看清?放心,蚊子不是靠视觉来“看世界”的,

主要是通过对二氧化碳和气流的感知辨识周围的环境。

夜色渐渐弥漫,在你想要不要体验一下怎么填饱肚子时,世界再次发生了变化。

02

你现在是“飞行夜视仪”——猫头鹰

拥有了双堪比“夜视仪”的眼睛这双大眼占了脸部一半以上的面积。拥有超一流的夜视能力,敏锐程度是人的100倍。

如果把鸟眼比做照相机的话,大多数白天活动的鸟,眼睛是小光圈的标准镜头,

猫头鹰的眼睛就是大光圈、长焦距的望远镜头,1500米以外一根火柴发出的

微弱亮光也能看见。

不过,这非凡的夜视能力却是以牺牲彩色视觉换取的。在视网膜上,分布着两种感觉细胞:视杆细胞和视锥细胞。视杆细胞对光线有很大的敏感性,视锥细胞有感觉颜色的能力。猫头鹰的视杆细胞特别多,视锥细胞却特别少。所以它的眼睛在极微弱的光亮下也能工作,但却是个“色盲”。

这次看见的世界比蚊子的强多了↓

VR模拟出的猫头鹰在森林中的视觉动图

来源Marshmallow Laser Feast官方视频

一直都是球状眼睛的你,眼睛突然有了坚硬的巩膜环支撑而变成“管状”,虽然眼睛不能自由转动,但好在还有一个足够灵活的脖子,使脸能转向后方,头部也可旋转270度。

又一天来临,世界也又一次改变。

03

这次,你成了“千里眼之王”——老鹰

拥有了一双“千里眼”,老鹰的视网膜上分布着比人眼多很多的感光细胞,茂密的丛林、蜿蜒的河流、地上奔跑的小动物……

明明翱翔在几千米的高空,但地下发生一切依然清晰可见。能看到的最远距离是

人类平均水平的4~5倍。普通人的视力在20/20(国外描述视力的方式,相当于我国的1.0)而猫头鹰视力可以达到20/5甚至是20/4,也就是普通人在5米能看到的物体,猫头鹰在20米就能看清楚。

左-人类的视觉,右-鹰的视觉

老鹰的眼睛还有一个独特的地方,有两个中央凹。(人类只有一个中央凹)中央凹是视网膜中视觉(辨色力、分辨力)最敏锐的区域,这两个中央凹的作用不同,一个专门向前方看,另一个专门向侧面看。这样,老鹰的视觉范围就宽得多,水平方向可以看到340度,兼顾了前方和侧面。即使在两三千米的高空飞行,仍能看清地面上的小动物。

从高空俯冲而下,周围的画面如倒映般掠过。然而,奇妙的变化又双叕叕的来临了。

你进到了海里

04

成为了超级变焦“摄像头”——乌贼

拥有了一双随时能变形的“大眼睛”。平时瞳孔是波浪状,但可以根据不同环境

任意改变瞳孔的形状。

更令人惊喜的是,这双眼睛没有盲点,为了看清不同距离的物体,甚至可以改变

整个眼睛的形状来进行聚焦,这让乌贼在深海昏暗、微弱的光线下,也能形成鲜明的颜色对比。

但是遗憾的是只能识别几种简单的颜色,基本是色盲一枚。

左-人体视图,右-乌贼视图

05

不同动物的眼睛差别为何如此大?

不管是猫头鹰的“夜视仪”、还是鹰的“千里眼”,都是为了适应自然界的生存环境。

如果注意观察,可以发现动物眼睛的瞳孔各不相同,有的是竖瞳孔,有的是横瞳孔,还有少见的“之”字形瞳孔。

捕食者一般都拥有竖瞳孔,眼睛长在头部的前端。

两眼可以同时聚焦在前方的一个目标,产生略有不同又相互重叠的视野,这种能力称为“双眼视觉”一方面可以让视野更全面,弥补了视力盲区;一方面能让图像更有立体感

被捕食者比如山羊、鹿和马等食草动物,眼睛多长在头部两侧,还有能横向拉伸的瞳孔。

横瞳孔可以最大限度地拓宽水平视野,看得更广,在敌人扑来时能及时撒丫子跑。

动物的瞳孔形状与生存状态关系密切,这也是物种演化和自然选择的良好体现。

 06

眼睛配置虽重要,还需大脑来配合

和动物界的“顶配”眼睛相比,人眼看得不够远,感知的色觉不够丰富,夜视能力也很差,且有视觉盲点,听起来就糟糕透了,但我们人的大脑中央处理十分优秀,直接扭转了画面结果。大脑让呈现在眼中的画面足够丰富多彩,也可以看到大多数动物看不到的细节。

科学家们比较了上百个物种视野的锐利度,他们发现,视觉最敏锐的动物和视觉最模糊的动物之间有着10万倍的差异,其中,人类的视敏度名列前茅。

各种宠物和害虫视觉下的家庭场景

图片版权:Eleanor Caves

除了鹰、秃鹫和猎鹰,多数鸟类可看见的细节少于人类的一半。美国杜克大学(Robin Smith)的一项研究表明:人的视力大约比猫敏锐7倍,比老鼠和金鱼敏锐40-60倍,比苍蝇和蚊子敏锐上百倍。所以咱自己的眼睛也是“上等货”

从爬行类到鸟类,从昆虫到鱼类,动物的眼睛各不相同,这或多或少都与其生活习性有关。正如达尔文提出的适者生存理论一样,各种动物的眼睛也都随着动物的进化发生了相应的改变,进而形成了最“经济适用”的眼睛,帮助它们在残酷的大自然中能好地生存下去。

创作:中国科技馆新媒体团队

审核:冉浩 新媒体团队特邀专家

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