【猜猜這是為什麼】橫瞳、豎瞳?為什麼動物的瞳孔有不同形狀?

2021-02-25 少年科學畫報

如果你仔細觀察過動物,就會發現一個有趣的現象: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?

對於長條形瞳孔的功能,有的科學家們認為,長條形瞳孔放大與收縮時的透光面積變化幅度極大,能讓晝夜活動的動物更好地調節光線,同時,長條狀的瞳孔能夠增加橫向或縱向輪廓的清晰成像距離。還有的科學家則推測,在擁有多焦點眼睛的動物中,長條形瞳孔在收縮時能夠更好地維持圖像質量。但是,這些推測都無法解釋為什麼有的動物長著橫瞳,而有的卻長著豎瞳。

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。 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,結果有了驚喜的發現。

他們發現,陸生動物的瞳孔形狀與其生態位之間有著驚人的相關性——比如,作為被捕食者的食草動物(比如斑馬)大都長著橫瞳,而大多數晝行捕食者(比如獵豹)則有一雙圓形的瞳孔,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。

那麼,不同形狀的瞳孔有什麼特殊之處呢?

豎瞳眼中不同離焦程度下的圖像。距離相同時,橫向物體比縱向物體看起來更模糊

通過對豎瞳和橫瞳的光學特性進行分析,研究者發現:首先對於豎瞳來說,物體在縱向上的景深比橫向更大——這就意味著如果一個物體處於眼睛焦點的前後,那有著豎瞳的動物在縱向角度就會看得更加清晰。(小編有話說:景深,即焦點前後相對清晰的成像範圍。在景深之內的影像比較清楚,在這個範圍之前或是之後的影像則比較模糊。)

家貓的豎瞳

因此,豎瞳對眼睛的立體視覺有輔助作用,便於動物估計物體在縱向上的距離;同時,動物可以通過離焦模糊的程度,來估計物體在橫向上與自己的距離。對於多數以食肉為特性的伏擊捕食者來說,豎瞳能夠讓它們在不驚動獵物的情況下,更準確地估計捕獵距離。

山羊的橫瞳

而橫瞳則主要存在於被捕食動物中。這些動物的眼睛大多長在頭部兩側,非常寬的單眼視野可以幫助它們儘量減少視覺盲區。與豎瞳相反,橫瞳會增加物體在橫向上的景深,同時讓前方和後方的地面成像更加清晰。對於被捕食的動物來說,橫瞳既能幫助它們擁有清晰的橫向全景視覺,探測來自不同方向的捕食者,同時又能讓它們清楚地看到前方地面的情況,從捕食者的追趕中成功逃脫。

食草動物可以通過轉動眼球來使瞳孔始終與地面平行

此外,橫瞳的食草動物不論頭的位置如何,其瞳孔都能保持與地面平行——也就是說,它們即使在低頭吃草的時候,也能看清從地平線靠近的捕食者。

不過萬事皆有例外。比如南美洲慄鼠(龍貓),它雖然也吃草,但它的瞳孔卻是豎條狀的;狐獴雖然也吃肉但瞳孔卻是橫條的。還有一些更有趣的,比如壁虎瞳孔收縮時會形成四個小孔,烏賊的瞳孔收縮時呈波浪狀……看來,科學家們需要繼續努力研究啦!

小編有話說:不得不感嘆大自然造物的神奇之處,令每個物種都擁有自己的獨特之處。難怪有句名言說「上帝是公平的,他在關閉一扇門的同時,也打開了另一扇窗」。真是一點兒也不假!

(圖片來自於網絡)

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