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《科学之友》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

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动物的超级感官

2017-10-14 12:11:00

  我们的身体时时刻刻都在探测着周围的世界,感知光线、声音、化学气味以及物体质感的微妙变化。这种感知能力非常重要,无论少了哪一样,都会给人带来某种焦虑和痛苦。事实上,我们感知到的周围世界发生的变化只是其中的一小部分,与某些动物的超感能力相比较,许多微妙变化是我们人类所感知不到的,而一些动物则拥有某种得天独厚的超感能力。

  动物是如何拥有这些独特能力的?我们又要如何学习模仿动物的超感能力、更好地感知周围世界?最令我们好奇的是,在进化的过程中,人类与哪些超感能力失之交臂?

  古巴蚺蛇:红外线视力

  古巴蚺蛇有彩虹般的皮,美丽而惊艳。它的眼睛和我们的视物方式一样,能看到可见光,而它下颌处的一排凹点是它与众不同的“另一组眼睛”——蚺蛇的红外感受器。蚺蛇的“红外线眼睛”能够探测到温度变化,“看”到活着的生物,虽然每一个凹点状红外温度感应器“看”到的仅仅只是一个粗略而模糊的影像,但所有红外感应器获得的信息综合在一起,却能够给它提供一幅极为清晰的图像,足以让它在黑暗的洞穴里跟踪猎食蝙蝠。在光线暗淡而又没有夜视透镜辅助的情况下,这是非常有效的成像途径。

  对人类来说,要想拥有蚺蛇的“红外透视”本领,需要开发出足够强大的计算机能力才行。

  壁虎:单眼立体视力

  壁虎眼睛的视物原理与我们人类是一样的。这些蜥蜴类动物进化出了独特的视觉能力,白天周围环境光线明亮,不需要敏感的视杆细胞。视杆细胞是让眼睛能够在较暗光线下视物的视觉细胞。在进化中,壁虎的视杆细胞渐渐消失,最后它们的视网膜上只留下了三种类型的视锥细胞,分別感知绿光、蓝光和紫外线光。但是即使是在暮色中,它们将眼睛睁得大大的,仍然拥有色彩的辨别能力。

  壁虎在白天明亮的光线下也能外出活动,因为它们的眼睛拥有一种不同寻常的策略。在明亮的光线下,它们的瞳孔几乎缩成了一条狭缝,并出现四个凹点。壁虎把眼睛眯成一条狭缝时,不像人只有一个瞳孔,而是拥有了连成一条线的四个瞳孔,每一个“瞳孔”都在晶体上分别形成一个影像,四个影像会重叠在一起。因此,壁虎可以通过这种方法来判断距离,除非所视物体在目力所不及的极远之处。由于没有像人类那样的立体视觉,壁虎不能像我们那样通过调节对比两眼的视觉差来判断距离。但它的一只眼睛里有四个瞳孔,不再需要双眼来形成立体视觉,只用单眼就行。

  鲶鱼:游动的舌头

  大多数动物的感觉器官都一目了然,生长在身体的某个特定部位。但有的时候,进化也会突破这种局限。例如,鲶形目科的斑点叉尾鮰就像“游动的舌头”,因为它的整个身体上都覆盖着味觉受体——味蕾,嘴唇和鱼须上的味觉受体最多。叉尾鮰在水里游动时,每时每刻都在探测海水中美味食物的信息。

  水中有形形色色的化学刺激,这些“信息轰炸”似乎会让鲶鱼不堪重负。事实上,它们的味觉受体在接收信息时是非常有针对性的,它们只对周围漂浮而过的两种氨基酸刺激感兴趣,只要感知到周围出现这种气味,它们就会直接咬上去。鲶鱼会感知和分辨出气味的浓度,离猎物越近,味道肯定越浓,所以它瞄准目标的精准度也越高。水底浑浊的泥浆导致能见度很差,但对于鲶鱼来说,这根本不成问题,依靠它强大的味觉感知能力能够直奔美味的晚餐而去。

  海豚:可听到高频声音

  哺乳动物的耳是感官系统上的一个奇迹。声音通过外耳道进入内耳的耳蜗,使耳蜗壁发生振动,将声音信号传入大脑。

  大约5000万年前,地球上诞生了最古老最原始的鲸——巴基斯坦古鲸,它们的后代进入海洋,分化成两大鲸类,一类是须鲸,如蓝鲸和长须鲸;另一类是有齿鲸,如逆戟鲸、海豚和抹香鲸。须鲸在进化中适应了以低沉的声音进行沟通交流,它们的耳蜗可以听到3Hz这样低频率的声音;有齿鲸则向另一个方向演化,拥有了用高频率回声定位捕猎觅食的能力,某些种类的海豚能够听到频率高达280Hz的声音。

  尽管鲸类的听力如此敏锐,但它们没有外耳,因为没有这个需要,声音可以很容易地从水里进入海豚的身体里。在空气中,声音在传输过程中会被身体反射回来。因此,陆地哺乳动物需要特殊结构的外耳帮助声音导入内耳。而对于海豚来说,声音不是导入脑袋一侧的小孔内,大部分声音直接进入下颌,然后直达内耳。它们的整个下颌一直都在“听声辨音”。

  鸭嘴兽:电感应能力

  鸭嘴兽在水底泥浆中寻找躲藏在里面的猎物时,无法依靠视觉、听觉和嗅觉来觅食,那么它们又如何捕捉到猎物呢?鸭嘴兽进化出另一本领:电感应能力。当虾和其他猎物在水里四处活动时,肌肉的收缩会产生电脉冲,水将这些电脉冲向四周扩散开来。因此,当它们稍有动作就会将自己的位置暴露给鸭嘴兽。

  鸭嘴兽的喙上布满了能够感知到电脉冲的黏液腺,每一个黏液腺上都有向神经系统传送电脉冲的神经和黏液。它们的电感应器数量惊人——每只鸭嘴兽喙上估计拥有4万个电感应受体,此外还有6万个触感受体,这两种感受器结合起来,让鸭嘴兽可以轻易寻找到躲藏在泥水中的獵物,并确定猎物是否适合做它的晚餐。

  鸭嘴兽一边在水中游弋,一边用喙来回巡扫,通过回馈来的电信号来锁定猎物的方位。它们不但能直接游向一只在水中活动的虾,而且一晚上可以捕捉到相当于自己体重一半的猎物。

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