為什麼動物的瞳孔有這麼多種?

為什麼動物的瞳孔有這麼多種?

“眼睛瞪得像銅鈴,射出閃電般的精明,耳朵豎的像天線…。。”這是我們耳熟能詳的動畫片《黑貓警長》中的歌詞。

為什麼動物的瞳孔有這麼多種?

但如果你仔細觀察貓的眼睛的話會發現,它們的眼睛並不總是像銅鈴,有時候它們的瞳孔會眯成一條豎直的線。

這種改變在我們看來是很神奇的,畢竟我們人類的瞳孔一直是圓的,只能放大縮小而不能伸長壓扁。

但是你可曾注意過,貓的瞳孔在收縮時呈豎條狀,而羊的瞳孔卻是橫條狀,這究竟是為什麼呢?

為什麼動物的瞳孔有這麼多種?

一項最新研究發現,陸生動物的瞳孔形狀與其生態位(ecological niche)之間有著驚人的相關性——長著豎瞳的動物很可能是伏擊的捕食者,而有著橫瞳的動物則很可能是被捕食者。不同形狀的瞳孔帶給動物不同的視野,對它們的生存起到了重要作用。

為了分析瞳孔形狀與陸生動物習性之間的關係,研究人員對214種來自不同科的陸生動物進行了分析。

為什麼動物的瞳孔有這麼多種?

他們將這些動物的生態位(捕食者與被捕食者)、一天中活動的時間(晝行、夜行、晝夜活動)以及瞳孔形狀(圓形、近圓、豎條、橫條)進行了對比,結果發現瞳孔形狀與它們的生態位之間有著明顯的聯絡。

比如,作為被捕食者的食草動物(比如斑馬)大都長著橫瞳,而大多數晝行的主動捕食(比如獵豹)者則有著圓形瞳孔,而夜行和晝夜活動的伏擊捕食者(比如斑貓),則通常有著豎瞳。

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豎瞳孔是怎樣幫助捕食者伏擊獵物

我們用熟悉的照相機舉個例子,光圈是光線進入照相機的通道,因此,光圈之於照相機,就好比瞳孔之於動物的眼睛,將光圈調成一條豎著的窄縫,就相當於人為製造了一隻豎瞳孔。

當照相機聚焦在離它較近的物體上時,周圍的其他物體,無論比這個目標物體更遠還是更近,都變得很模糊。這種現象在照相機的成像技術中有一個專門的名詞,就叫“模糊”。

眼睛也一樣。不信的話,閉上一隻眼睛,盯著遠近不同的兩隻手指試試看。當眼睛聚焦在遠處的手指時,近處的那隻就十分模糊;而聚焦在近處的手指時,遠處的那隻又變得模糊了。

為什麼動物的瞳孔有這麼多種?

豎瞳眼中不同離焦程度下的影象。距離相同時,橫向物體比縱向物體看起來更模糊。

模糊現象用來判斷附近物體的距離,而且,豎瞳孔可以增強模糊現象。對於貼伏於地面的捕食者來說,豎瞳孔有利於它們準確判斷自己到獵物之間的距離,這樣才能一步到位地撲到目標,而不至於撲空。

為什麼動物的瞳孔有這麼多種?

研究員還注意到,擁有豎瞳孔的動物,它們的眼睛都長在頭部的前端,而不是兩側。所以,兩隻眼睛可以同時聚焦在前方的一個目標,產生略有不同又相互重疊的視野,這種能力稱為“雙眼視覺”。

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雙眼視覺一方面可以讓視野更全面——一隻眼睛所看見的視野難免存在盲區,兩隻眼睛一起看,就能有效彌補盲區缺損;另一方面,來自兩眼的影象資訊在大腦裡交織在一起,就能產生比單眼看到的更富於立體感的影象。

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雙眼視覺跟模糊現象一樣,也是在豎瞳孔上更強大。看來,豎瞳孔確實是捕食者判斷獵物位置的好幫手。

可憐的獵物,幸虧長著橫瞳孔

捕食者的獵物往往是綿羊、山羊、鹿和馬等食草動物,它們的眼睛大多長在頭部兩側,並且擁有能橫向拉伸的瞳孔。橫瞳孔可以最大限度地拓寬水平視野,看得更廣。身為獵物,橫瞳孔的好處是顯而易見的——它們並不能預見敵人會從哪個方向躥出來,所以不得不眼觀六路。

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一旦發現敵人,它們就得儘快逃跑。這時,長著一雙位於兩側的眼睛就顯得非常機智。班克斯解釋道:“我們人類可以扭頭環顧左右,甚至一邊用眼角的餘光打量四周,一邊全速逃命。而獵物們是依靠橫瞳孔做到這一點的,橫瞳孔使它們在警惕左右的同時,還能兼顧前方。”

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在不需要逃命的時候,橫瞳孔還有優勢嗎?比如,當山羊低頭啃草時,橫瞳孔還能助它眼觀六路嗎?就此,研究員親自去了一家動物園,觀察了山羊吃草時眼睛的狀態。

他描述道:“當山羊低頭啃草時,它們的眼睛會在眼窩裡上下轉動,使橫向的瞳孔始終與地面保持平行。”進一步觀察發現,不只山羊,綿羊、馬、駝鹿和鹿等動物也同樣如此。

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山羊的橫瞳

人類的圓形瞳孔又代表了什麼

如果說,豎瞳孔能幫助肉食動物捕食,橫瞳孔能保護食草動物不會被捕食,那麼我們人類擁有的圓形瞳孔有什麼作用呢?

人類的祖先是不折不扣的捕獵者,但同時也是野狼、黑熊等動物的獵物,因此,人類的圓形瞳孔可能是介於豎瞳孔和橫瞳孔之間的一種中間狀態。

為什麼動物的瞳孔有這麼多種?

另外,“捕食者擁有豎瞳孔”這個結論也不是絕對的,比如,雖然貓的瞳孔可以眯成一條豎著的縫,但同樣屬於貓科動物的老虎、獅子和獵豹等大型捕食者卻擁有與我們人類一樣的圓形瞳孔。

這充分體現了結構與功能的一致性,畢竟,豎瞳孔只對那些需要貼伏在地面上觀察獵物的捕食者有用,老虎、獅子、獵豹和我們人類的體形都較高,眼睛遠離地面,也就不需要豎瞳孔了。

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更何況,對我們人類而言,眼睛有比協助捕食更重要的作用,那就是識別——認符號、認形狀,乃至認字、認路、認臉,等等。在發揮識別功能的時候,豎瞳孔所帶來的模糊現象反而成了累贅。

最後留個小問題,猜猜下面的是什麼動物?

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