食草動物的眼睛在兩邊食肉動物的卻在前面:為什麼?
如果你去動物園裡,觀看一些我們熟悉的動物的話,你可能會發現,那些食草動物的眼睛基本是在兩側,而那些食肉動物的眼睛則基本在前面。所以,我們經常會認為兩隻眼睛長在正前方的就是食肉動物,而長兩邊的就是食草動物。
一直山貓的眼睛,圖源:Dale Morris/Barcroft Media
其實這並不絕對,特別是對於食肉動物而言,它們的兩個眼睛並不是絕對的長在前面。
事實上,和食草動物一樣是長兩側的可能會更多,比如一些掠食性鳥類,大部分魚類和爬行動物等等,即便它們是頂級獵食者,它們的眼睛也基本是在兩側。
那麼動物眼睛怎麼長到底和什麼有關係呢?為什麼我們熟悉的那些食肉動物的眼睛都長在前面呢?
在進入討論問題之前,我們需要了解一下動物眼睛的一些基本情況。
動物眼睛如何成像?
其實,我們眼睛的成像原理和凸透鏡成像有點像,只是光線進入眼睛後會經過較複雜的處理,不是簡單的一面凸透鏡成像。
我們知道凸透鏡成像的一個重要應用就是相機,如果你想知道我們眼睛看到的東西本來應該是什麼樣的,簡單的回答就是和一張照片差不多。
那麼現在有一個問題,既然我們的眼睛只是在“拍照”,為什麼我們看到的是一個完全立體的世界呢,而不是像照片中一樣是二維的?
其實答案很簡單,這是大腦和兩隻眼睛配合工作的結果。
圖:大腦和兩隻眼睛製造了深度
大腦會根據兩隻眼睛拍出的、略有不同的照片,簡單地測算出“深度”這個緯度,這個其實很有趣,我們所看到的世界其實都是經過大腦“修飾”的。
大腦製造“深度”有一個關鍵點,那就是兩隻眼睛必須要拍到相同的場景才行,這就意味著兩隻眼睛必須在一個方向上,然後由於兩隻眼睛存在一定距離,所以拍到的場景就會略有不同,大腦就是根據這個來判斷前面的物體距離你有多遠的。
這裡還有一個小知識,其實大腦對“深度”的推算只對短距離有效,對於人眼而言只有5米,大腦可以清楚地估算距離,超過5米的話,我們的大腦則會換成相對大小和相對運動來估算距離,變成一種經驗判斷,這個時候很容易出現視錯覺。
圖源:Tambako the Jaguar
如果只是一张普通二维照片的话,我们也能感受到“深度”,但是很难准确地判断距离,所以能够准确地感受“深度”,便是两只眼睛长在一个方向最显著的优势。
這個優勢對於捕食者來說尤為重要,因為它們需要盯緊獵物,保持和獵物的距離以便更好地發起進攻。
這就是我們熟悉的那些食肉動物眼睛都長在前面的原因之一。
如果說兩隻眼睛長在一個方向上,可以得到一個“立體視覺”的話,那麼兩隻眼睛長在兩側,它其實是可以得到一個“全景視覺”——可以做到360度基本無死角的探測。
對於食草動物而言,它們沒有捕獵的需求,它們更多的需求是在危險來臨的時候快速逃跑,而要更想快速地逃跑,那更快的發現捕食者就很重要。
眼睛長在兩側,可以大大增加了它們的偵測範圍,看到各個方向上的捕食者,這有助於更快發現捕食者。
這個解釋其實就是著名的“視覺捕食假說”,該假說認為食肉動物的眼睛長在前面是為了更好定位獵物。但就像我們前面說的,並不是所有食肉動物都是把眼睛長在前方的。
那麼問題又來了,為什麼獅子、老虎、狼這些掠食者需要把眼睛長在前面來判斷“深度”,以便更好地定位獵物,而蛇、魚、老鷹,它們的眼睛卻不用長在前面也能做頂級捕食者呢?
大猩猩的眼睛,圖源:JWJarrett
眼睛長在正前方的其它作用
關於眼睛的生長方式,靈長類其實是一個非常特殊的群體,無論是食草的大猩猩,還是純食肉的眼鏡猴,還是像我們人類一樣的雜食者,眼睛都是長在正前方的。
這足以說明,眼睛長在正前方的動物並不完全是為了定位獵物,它還會有一些其它作用。
目前主流的還有兩種假說,一個是認為兩個眼睛都長在正前方會擁有更好的夜視效果;另外一個則是“X射線視覺假說”,意思就是說兩個眼睛在同一個方向上的動物擁有透視的效果。
圖源:BreatheFitness
貓頭鷹和另外一些老鷹都是鳥類的頂級捕食者,它們最大的不同就是只有貓頭鷹的眼睛是長在正前方的(鳥類的眼睛不需要長在正前方後面解釋),其它鷹都長在兩側。
貓頭鷹眼睛,圖源:Denisapro
之所以貓頭鷹的眼睛這麼特別,其實原因就在於它是夜間捕食的動物,兩個眼睛都長在前面的話,對於指定獵物來說,眼睛可以接收到更多的光,從而讓夜間視力更加突出,這有利於夜間捕獵。
靈長類的祖先現在就被認為是夜間的捕食者——和現在的眼鏡猴有點像,這是現在所有靈長類的眼睛都是長在前方的原因之一。
至於X射線視覺假說,很多人可能想不明白,眼睛和透視有什麼關係。
其實這個原理非常簡單,只要我們在眼前放置一根筆,你就會發現,當兩隻眼睛同時看前方的時候,你可以看到筆後面的場景,但是當我們閉上一隻眼睛,只用一隻眼睛去看的時候,那麼筆後場景會被比遮擋。
那些生活在雜亂的森林裡的動物很多時候就需要這樣長眼睛,以更好地在叢林中行動,這也是所有靈長類眼睛都長前面的另外一個原因。
最後:為什麼一些獵食者不用把眼睛長在前面?
從前面我們對眼睛長在前面的作用來看,不難發現,眼睛這樣長的動物不一定是為了更好地定位獵物,但肯定是會放大動物視覺感知的作用,或者增加對視覺的依賴。
但是其實動物無論是捕獵,還是判斷何時逃跑,它們都不是只通過視覺,還有許多感官在起作用。
就拿蛇類來說,它們一般都匍匐在草叢中運動,眼睛對於它們來說是可有可無的,因為到處都是遮擋視野的雜草,有眼睛它們也看不見。
所以很多蛇都是高度近視,它們主要通過嗅覺和聽覺來判斷和定位列為,因此它們的眼睛怎麼長對捕獵的影響不是特別大。
對於魚來說也是一樣的,它們也不是依賴視覺的動物,所以它們也不需要“立體視覺”來瞄準獵物。
至於一些老鷹的眼睛,它們確實是長在兩邊,但是那也不影響它們的“立體視覺”,這是因為它們的頭很小,不會遮擋兩個眼睛看向正前方。
如果你仔細觀察那些眼睛長在兩邊的捕食者,你會發現,它們的頭確實都很小,捕獵的時候它們的會迅速變成“鬥雞眼模式”。