動(dòng)物的眼睛為什么與眾不“瞳”？

歐陽(yáng)晨煜

瞳孔是動(dòng)物或人眼睛內(nèi)虹膜中心的小圓孔，是光線進(jìn)入眼睛的通道。虹膜上平滑肌的伸縮可以使瞳孔的口徑縮小或放大，從而控制進(jìn)入眼內(nèi)的光量。進(jìn)入眼睛的光線聚集在視網(wǎng)膜上，讓我們有了視覺(jué)，可以看到繽紛的世界。

自然界中有3種常見(jiàn)的瞳孔形狀——豎直瞳孔、橫向瞳孔和圓形瞳孔，但是也有許多例外，比如W形瞳孔，新月形瞳孔等。

加州大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家們領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究表明，根據(jù)動(dòng)物的瞳孔形狀可以預(yù)測(cè)動(dòng)物是“獵人”還是“獵物”。他們對(duì)214種陸生動(dòng)物的瞳孔進(jìn)行了比較分析，最后得出的結(jié)論是，動(dòng)物的生態(tài)位影響著它們的瞳孔形狀。也就是說(shuō)，瞳孔的形狀可以有力地說(shuō)明動(dòng)物在其生態(tài)系統(tǒng)中扮演的角色。

精準(zhǔn)測(cè)距的豎瞳

你有沒(méi)有觀察過(guò)貓的眼睛，白天陽(yáng)光充足時(shí)它們的瞳孔會(huì)收縮成一條豎直的細(xì)縫，而到了夜間它們的瞳孔則會(huì)擴(kuò)大成亮晶晶的圓形。貓的瞳孔具有極強(qiáng)的放大收縮能力，最大時(shí)可放大135倍，而人類的瞳孔只能縮放15倍。

貓的瞳孔形狀屬于豎瞳，和貓一樣擁有豎直瞳孔的還有狐貍等小型食肉動(dòng)物，科學(xué)家們研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)著豎瞳的一般都是夜間或晝夜活動(dòng)且采取伏擊捕獵方式的動(dòng)物。伏擊是指它們通常需要埋伏在草叢、水底等較為隱蔽的地方，盯緊獵物，伺機(jī)而動(dòng)，而前提是它們必須精準(zhǔn)測(cè)量自己與獵物的距離，才能保證一擊即中。豎瞳在這時(shí)就發(fā)揮了巨大的作用，它既可以為獵手們?cè)谪Q直方向上提供更好的視野，同時(shí)也可以通過(guò)模糊現(xiàn)象來(lái)幫助它們估計(jì)物體在橫向上與自己的距離。并且，由于豎瞳在放大與縮小時(shí)的面積變化幅度極大，可以幫助晝夜活動(dòng)的動(dòng)物們更好地調(diào)節(jié)光線，白天它們的瞳孔會(huì)減少吸收光線，收縮成一條細(xì)縫來(lái)保護(hù)眼睛；晚上則會(huì)吸收光線擴(kuò)大成圓形方便捕獵。

古人早就發(fā)現(xiàn)了貓咪的瞳孔被光線影響產(chǎn)生變化的現(xiàn)象，他們甚至利用這個(gè)特點(diǎn)來(lái)看時(shí)間，進(jìn)而發(fā)明了“貓鐘”。例如在蘇東坡的《物類相感志》中有一首《貓兒眼知時(shí)歌》，這樣描寫(xiě)了貓眼鐘的用法：“子午線卯酉圓，寅申已亥銀杏樣，辰戌丑未側(cè)如錢”。而且，通過(guò)看豎瞳推測(cè)時(shí)間的方法在很多國(guó)家都有詳細(xì)的記載。

同時(shí)，我們還可以發(fā)現(xiàn)，豎瞳動(dòng)物們的眼睛通常都長(zhǎng)在頭部前端，兩只眼睛可以共同聚焦目標(biāo)，擁有立體的雙眼視覺(jué)，這可以有效地減少視覺(jué)盲區(qū)，輔助捕獵。

眼觀六路的橫瞳

你知道嗎，和貓咪狹長(zhǎng)的豎直瞳孔相反，山羊的瞳孔是矩形的，被稱為橫向瞳孔。研究發(fā)現(xiàn)，擁有橫瞳的動(dòng)物們通常是食草動(dòng)物，比如馬、鹿、羊等，在自然界里這些動(dòng)物一般都是被獵食者，這使得它們經(jīng)常處于危險(xiǎn)之中。這時(shí)，橫瞳就可以幫助它們更快地追蹤到周圍的信息，并在逃跑時(shí)隨時(shí)確定來(lái)自不同方向的捕獵者的位置。

擁有橫瞳就好像擁有了廣角鏡頭，可以最大限度地拓寬水平視野，同時(shí)讓前方和后方地面的成像更加清晰。人的視野范圍一般在160～210度之間，而山羊的視野范圍則在320～340度之間，也就是說(shuō)，人類在奔跑中可能需要不斷地扭頭，用余光來(lái)確定追蹤者的位置，而山羊幾乎不用轉(zhuǎn)頭就可以看到周圍的一切。

那么，當(dāng)處于低頭吃草的時(shí)候，它們又是如何躲避危險(xiǎn)的呢？科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，山羊的眼睛長(zhǎng)在頭部?jī)蓚?cè)，具有非常寬闊的單眼視野，可以幫助它們減少視覺(jué)盲區(qū)，同時(shí)，就算低頭，它們的眼睛也不斷地在眼窩里轉(zhuǎn)動(dòng)，使橫瞳始終與地面保持平行，可以說(shuō)真正做到了“眼觀六路”。

面面俱到的圓瞳

雖然貓咪擁有獨(dú)特的豎瞳，但同屬貓科的許多大型動(dòng)物們卻擁有著和人類一樣的圓瞳，比如獅子、老虎、獵豹等?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，擁有圓瞳的動(dòng)物一般都是白天活動(dòng)且經(jīng)常采取主動(dòng)捕食策略的食肉動(dòng)物。

事實(shí)上，圓瞳既不像橫瞳那樣可以提供寬廣的視野，也沒(méi)有豎瞳那樣強(qiáng)大的測(cè)距功能，但是為什么如此多的大型動(dòng)物都擁有圓瞳，這可能和體型與捕獵方式有關(guān)。

擁有圓瞳的大型動(dòng)物們通常會(huì)采取奔跑追逐或者團(tuán)隊(duì)合作等方式在白天進(jìn)行狩獵，很少采用夜間伏擊的捕獵方式，因此不需要依靠非常精準(zhǔn)的視力來(lái)測(cè)距；且它們體型龐大，一般不會(huì)像橫瞳動(dòng)物那樣遭到主動(dòng)的攻擊。圓瞳動(dòng)物們通常會(huì)采用技巧、智力或工具（比如人）來(lái)捕獵，并不需要過(guò)多依靠視力。

總的來(lái)說(shuō)，圓瞳是一種綜合性較強(qiáng)的瞳孔形狀。它不同于豎瞳和橫瞳有著各自突出的特點(diǎn)，它最大的優(yōu)勢(shì)就是適應(yīng)度廣。圓瞳并不極端聚焦場(chǎng)景中的一些元素，而是會(huì)觀察一個(gè)相對(duì)細(xì)節(jié)更大的畫(huà)面，并練就一種普遍的觀察技能，不僅可以用來(lái)捕獵，也可以用來(lái)識(shí)別面孔等。

垂直珠狀瞳孔

除了三種最基本的瞳孔形狀，自然界中還存在一些奇特的瞳孔。比如爬行動(dòng)物壁虎就擁有垂直的珠狀瞳孔，當(dāng)它們?cè)谝归g活動(dòng)時(shí)遇上明亮的光線，瞳孔會(huì)收縮成布滿針孔的垂直狹縫，每個(gè)針孔就會(huì)將一個(gè)單獨(dú)的清晰圖像投射到壁虎的視網(wǎng)膜上，這使得壁虎擁有非常高超的夜視能力，比人類的夜視能力高出350倍，可以在晚上輕松看到人類無(wú)法看到的東西！

新月形瞳孔

海豚、比目魚(yú)、鯰魚(yú)等一些海洋生物擁有著類似彎彎的新月一般的瞳孔，這種瞳孔形狀比其他形狀能更有效地排除光線，通過(guò)減少水對(duì)光線失真的影響來(lái)提供增強(qiáng)的視力。同時(shí)，它還可以像橫瞳一樣提供寬廣的視野。研究還表明，新月形瞳孔可以幫助提高對(duì)比度。

W形瞳孔

墨魚(yú)是動(dòng)物界眼睛進(jìn)化程度最高的動(dòng)物，他們的瞳孔呈古怪的“W”形。在低光環(huán)境下，瞳孔形狀會(huì)變得圓潤(rùn)一些，到了強(qiáng)光下又會(huì)恢復(fù)到其特有的“W”形。雖然墨魚(yú)由于視網(wǎng)膜中只含有一種感光細(xì)胞，無(wú)法分辨不同的色彩，但是這樣的瞳孔可以幫助它們?cè)谒赂惺艿讲煌嵌群筒煌潭鹊墓饩€，這樣一來(lái)，即使在昏暗的光線下也能看到物體鮮明的色差對(duì)比。

現(xiàn)在，我們可以解答最初的那個(gè)問(wèn)題，為什么動(dòng)物的眼睛如此與眾不“瞳”？這是因?yàn)橥仔螤钍莻€(gè)體對(duì)環(huán)境適應(yīng)的結(jié)果，不同的瞳孔有不同的特點(diǎn)，針對(duì)不同動(dòng)物的習(xí)性和生活環(huán)境，經(jīng)過(guò)自然選擇，這些獨(dú)特的瞳孔形狀就被保留了下來(lái)。