年代有些动物,包括你的宠物,可能是部分色盲,但它们的某些视力比你的要好。生物对周围世界的视觉感知取决于它们的眼睛如何处理光线。人类是三色视者,这意味着我们的眼睛有三种被称为视锥细胞的感光细胞,它们对红色、绿色和蓝色非常敏感。另一种类型的光感受器,称为视杆细胞,可以检测少量的光;这使我们能在黑暗中看见东西。动物处理光线的方式不同——有些生物只有两种感光器,这使它们部分色盲;有些生物有四种感光器,这使它们能看到紫外光;还有一些生物能探测到偏振光,这意味着在同一平面上振荡的光波。
“我们谁也不能抵挡思想,我们可以想像其他动物是一种思维,”托马斯·克罗宁,马里兰谁研究视觉生理大学的一位教授说。不过,虽然猜动物想法是天方夜谭,通过他们的眼睛看世界是可能的。
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猫
“我们永远不会知道什么是猫会遇到,”丹 - 尼尔森埃里克在隆德在瑞典大学的动物学教授和共同创作的书说:动物的眼睛。但是,我们可以接近看到它认为。与人类不同,猫都是二色;他们只有两个在他们的视网膜视锥细胞种类的。他们看到同样以红绿色色盲人,Nilsson说。为了模拟猫的视野,人们必须游泳池一切的红色或绿色成一种颜色。
猫的视力具有较低的分辨率比我们自己,它认为该装置稍微较模糊比我们做的对象。人的视觉是最锐利的所有动物中,由于在我们的视网膜中心密密麻麻的视锥细胞。Nilsson说猫明视觉比我们的,这是不是上面的图片中描绘的更加模糊约六倍。然而,猫有比人类更棒,所以在月光下,其优点是相反的。
蜜蜂
蜜蜂是像人类一样trichromats。但是,而不是红色,绿色和蓝色,其三种类型的光感受器的是黄色,蓝色和紫外光敏感。看紫外光的能力使蜜蜂当场就花瓣该引导他们花蜜图案。事实上,Nilsson说,蜜蜂认为这么多的紫外线范围内,“他们可能会看到紫外线不止一种颜色。”
与人类只有一个晶状体的眼睛不同,蜜蜂有由数千个晶状体组成的复眼,形成一个足球似的表面;每个透镜在蜜蜂的视觉中产生一个“像素”。这种视觉机制是有代价的——蜜蜂的眼睛分辨率极低,所以它们的视力非常模糊。尼尔森称这种设计是“利用眼睛可用空间的最愚蠢的方式”。他说,如果人类的复眼能像真人的复眼一样出色,那么复眼的宽度就必须和呼啦圈一样大。
这张照片并没有显示出蜜蜂视力的模糊性——如果有的话,我们也就没什么可看的了。但这张照片确实捕捉到了我们所缺乏的紫外线视觉。
鸟
与人类不同,鸟类是四色视者。它们的四种锥细胞让它们同时看到红色、绿色、蓝色和紫外线。尼尔森说,有些猛禽的视力比人类还敏锐。一只大鹰的视觉分辨率大约是我们的2.5倍。
如果尼尔森能够真正另一种动物的脑袋里面得到的,“鸟将是有趣的,”他说。但是,我们既不能提高我们解决过去的人类极限,也没有看到紫外线,我们没有光感受器和脑神经细胞,使之发生。We can use binoculars to see the distant detail that an eagle would discern, and cameras that convert ultraviolet light to a color visible to our eye, but without such technology “there’s no way of allowing a human to really experience what the world would be like to a big eagle,” Nilsson says.
响尾蛇
响尾蛇在白天有低分辨率的色觉,而在晚上有大量的杆状细胞来增强视力。但响尾蛇的独特之处在于它们能感知红外线。与蝰蛇、蟒蛇和蟒蛇相似,响尾蛇有一种特殊的感觉工具,叫做窝状器官——在鼻子两侧眼睛和鼻孔之间的一对洞。加州大学旧金山分校(University of California, San Francisco)的生理学教授戴维·朱利叶斯(David Julius)说,每个凹坑里都有一层薄薄的膜,可以探测热量。朱利叶斯发现,神经受体TRPA1存在于连接这层膜的神经细胞中,这是蛇将红外线转化为神经信号的能力。在人类中,同样的感受器会触发我们对某些辛辣食物(如芥末和芥末)的疼痛反应。但对于蛇来说,它会对附近猎物的热量做出反应。
响尾蛇的大脑将坑道器官和眼睛的信息融合在一起,这样猎物的热成像就会叠加在视觉图像上。朱利叶斯说,人类其实不难接近蛇看到了什么:只要通过红外摄像机就可以了。
墨鱼
通过乌贼、章鱼或鹦鹉螺等头足类动物的眼睛看东西需要极大的想象力。这些海洋生物的眼睛是与脊椎动物不同进化而来的,所以它们的视觉过程与我们的非常不同。例如,头足类动物的眼睛就没有盲点。乌贼的瞳孔是W形的,这让它在海洋中捕食时显得特别陌生。
尽管乌贼的捕猎能力很强,但它们的视力却比我们要模糊。“他们看不懂报纸上的小字,”托马斯·克罗宁说。“他们只能读标题。”即使它们有令人难以置信的变色技能——眨眼间从米色变成血红色或条纹——墨鱼还是完全的色盲。
克罗宁说,墨鱼的眼睛有一个感光器,可以让它们看到灰色的阴影。另一对光感受器探测偏振。人类对偏振光的唯一体验是当我们戴上太阳镜,通过过滤光波的一个方向来减少太阳眩光。但与头足类动物不同,我们没有光感受器来检测光是否偏振光。
在他们的皮肤产生墨鱼极化模式,他们可能会使用通信。看着彼此,墨鱼会看到灰色阴影与偏振信息叠加,不象响尾蛇的红外线感。
克罗宁说:“我认为把我们自己放在狗、猫或猴子的脑袋里是合理的,因为它们的大脑与我们的相似。”但像墨鱼这样的东西在进化上是如此遥远——它的大脑和感知能力与我们截然不同——以至于我们永远无法知道它经历了什么。“我认为我们无法进入他们的头脑。”但是,他补充道,“想象它很有趣。”
伊丽莎白·普雷斯顿是缪斯女神,一本关于儿童科学和思想的杂志,作者墨鱼,一个关于科学和头足类动物的博客。她也为板岩和国家地理。
鸟和蜜蜂摄影©施密特博士,德国魏因海姆。
这篇文章最初发表在我们的“轻”的问题在2014年3月。