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狗、猫、金鱼和人类眼中的不同世界

来源:环球科学
作者:Robin Smith,杜克大学
 
图片来源:Getty Images
 

与其他许多动物相比,人类的眼睛并不特别擅长辨别色彩或在微光中看清事物。但研究者们说,当比较视敏度(visual acuity)时,我们能看到大多数动物看不到的细节。

通过比较动物视野的锐利度,先前发布的研究评估了大约600个物种的视敏度,其中囊括了昆虫、鸟类、哺乳动物、鱼类和其它动物。在发表于《进化和生态学进展》(Trends in Ecology & Evolution)上的有关动物视觉的新研究中,研究者们收集了这些数据。

该研究的第一作者是杜克大学的博士研究生Eleanor Caves,他说,对于动物王国来说,许多物种“眼中的世界比我们所能看到的少了很多细节”。
 
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。(图片来源:Eugene Oliver
 

该研究以每度视角能看清多少个循环图案,来测量动物的视敏度:在一度的视野中,黑白相间的平行线变为一片灰色前,能看清多少对。

虽然研究者没法要求骆驼识别视力表上的字母,但他们能用动物眼睛的解剖结构——比如根据光感应结构的间距和密度——或行为测试,来估测视敏度。

人眼可以分辨细节的极限约为每度视野60个(黑白平行线)循环,有助于我们辨别远处的路标和人脸。黑猩猩和其它灵长类动物也有相类似的视敏度。
 
各种宠物和害虫视觉下的家庭场景。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。(图片版权:Eleanor Caves
 

少数猛禽的视敏度更好。例如,澳大利亚的楔尾雕(wedge-tailed eagle)每度视野能看清140个循环,是人类的极限视敏度的2倍多。它们在离地几千万英尺的高度飞行时,能追踪像兔子之类的小型猎物。

但研究显示,除了一些鹰、秃鹫和猎鹰,多数鸟类每度视野只能看清少于30个循环——少于人类视敏度的一半。

鱼类也是一样。Caves说:“鱼类中最高的视敏度也还只有人类的一半左右。”

人类能分清比狗和猫多4-7倍的细节,比鼠和果蝇多100多倍的细节。

每度视野能看清的循环少于10的人,是法律上界定的盲人。许多昆虫,每度视野甚至不能看清1个循环。

总体来说,研究者发现,在视力最好的物种和最差的物种之间,灵敏度相差10万倍。

研究者们通过使用他们开发的软件包AcuityView,创造出了一列图片展示不同视敏度的动物看到的场景有多少区别。这个系统拿到一张数码照片,会根据所给物种的视敏度,剥离掉所有该物种不能分辨的细节。

转换后的照片揭示了动物能看到的图案:有些物种能轻易看到的东西,或许另一个物种识别不到,或只能在近距离识别。

以蝴蝶翅膀的图案举例。科学家们讨论了翅膀上斑点和条纹的功能。一个常见的假设是,斑点和条纹是用来警告鸟类和其它猎食者远离。也有假设说它们是帮助蝴蝶查找或吸引潜在配偶。
 
左图展示了一只寻找点心的松鸦眼中蝴蝶翅膀可能看起来的样子。右图展示了该蝴蝶同类,诸如竞争对手或潜在配偶眼中看到的景象。(图片版权:Eleanor Caves
 

翅膀上的图案能被许多鸟类看清,但对它们的同类来说,即使近距离看,也是一团模糊。

Caves说:“事实上我不认为蝴蝶能看清这些图案。”

有些动物利用不同物种视敏度不同,向视敏度好的物种传递其它物种看不到的秘密信息。

比如,圆蛛科(orb-weaver)的蜘蛛用白色的之字形、螺旋形或其它形状的丝来装饰它们的网,这种装饰的功能仍有争议。

一种理论认为这些装饰能防止较大的动物意外地撞上纤细的网,就像窗上的贴纸能防止鸟类撞向玻璃一样。另一种理论认为这些装饰能诱惑它们的猎物——昆虫。
 
鸟类(左图)和苍蝇(右图)眼中的蜘蛛网。蜘蛛网上的折线向鸟类传递了一个它们的昆虫猎物无法看到的秘密信息——即使距离蜘蛛网只有一英尺。(图片来源:Eleanor Caves
 

蜘蛛网的装饰在不同的物种看来并不一样,鸟类可以在六英尺远的地方识别它们,但对家里的苍蝇和其它可能撞上蛛网的小型昆虫来说,它们几乎看不见。

或许这些装饰帮助蜘蛛提醒了鸟类,在它们的飞行路线中有网,可以防止它们飞行时将带有蜘蛛食物的网撞破。

研究者提醒我们注意,团队制作的转换图像不代表动物们真实的视觉。因为当眼中所见转换为视觉信息时,大脑必须处理它。

Caves说,多亏了边缘增强和其它形式的“后处理”,当视觉信息传递到大脑时,有些东西或许会更清晰或更容易被观察到。但是这款软件给了研究者们提供了大脑处理之前的视觉信息。

“关键的是,研究动物相互作用的研究者,不应该假设不同的动物以同样的方式感知细节。” 

翻译:谢汝雨

审校:林然

本文来自:环球科学
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