【小院科普】食草动物的眼睛为何如此独特？
文摘
三农
2024-09-21 12:00
北京
不知道大家有没有注意过，食草动物的眼睛都长在头的两侧，而食肉动物的眼睛都长在头的前面。![]()
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牛和狮子的眼睛对比
如果再仔细观察你还会发现，有些食肉动物的瞳孔还是竖直的，比如猫。而有些食草动物的瞳孔却是水平的，比如山羊。![]()
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猫和山羊的眼睛对比
食草动物，以山羊为例，其眼睛不仅长在头的两侧，而且他们的瞳孔还是水平的方形，水平的瞳孔可以让更多的水平光线进入瞳孔，这可以让山羊拥有横向更广的视野，近乎全方位。同时山羊为了保证他们在低头抬头吃草的时候依然能够保持警惕，它们的眼睛会在眼窝里上下转动，使横向的瞳孔始终与地面保持平行。进一步观察发现，不只山羊，绵羊、马、驼鹿和鹿等动物也同样如此。![]()
山羊等食草动物拥有灵活的双眼，能够在头和体态改变的情况下双眼保持水平
山羊本来是看不见正后方的东西的，但通过扭头、抬头等肢体间配合，就能轻松地让眼睛看见原本的盲区。所以山羊对以自身为中心、大范围内的动静都能尽收眼底，加上山羊本就警觉的特性，这赋予了他们极高的避害能力和生存能力。那食肉动物的眼睛就不同了，其双眼都在面部的前方集中，视野基本重叠，可视角度相对于山羊等食草动物大打折扣，却带来了无可比拟的立体视觉和集中注意力的优势。食肉动物的主要食物来源都来自于狩猎，而狩猎需要绝对的距离感和抗干扰能力，而向前的双眼和竖直的瞳孔显然有利于这两点，竖直的瞳孔还给人一种威慑感。![]()
双眼固有的水平距离导致两只眼睛看到的图像不同，如果某一实物同时存在于双眼视角内，便能从两个不同方向看到一件实物的两个方面，通过两个方面得出物体的平面角，再通过简单的平面角差就能计算出距离。![]()
大脑强大的功能不仅能够瞬间处理双眼不同的图像，在对双眼图像叠加的同时不会使人感到晕眩，还会自动分析视野中焦点物品的双眼视差，通过视差来帮助大脑判断物体的深度和远近，感知精度甚至能达到毫米级。双眼视差在我们身边的应用十分广泛，就拿我们在电影院看到的3D电影类似，在放映时我们看到的只是一块屏幕上的2D图像，但这图像中同时包含了两个图层，且两个图层分别能被两种不同角度的偏振光所过滤，再戴上影院特制的偏振光眼镜，就能够保证左眼只看到左眼该看到的图层，右眼看到右眼该看到的图层。两个图层的内容是依据双眼的视差细微调校过的，这样就能通过模拟视差来“欺骗”大脑，让大脑自动形成有距离感和深度的立体体验。典型的例子还有远视表，你或许在眼镜店里见过这个东西：似乎只盯着其中一个固定大小的正方形看，大脑就自动感受出了距离，再盯着正中间看感受更强——其实你看的只是一块没有深度的显示屏。这就是视觉差欺骗大脑，“眼见也不一定为实”的例子。欺骗也罢，大脑在被欺骗的同时会根据“错误”的远近位置信息，自动调整晶状体，使得眼睛得到了缓解，这也算是是达到其目标了。为了更好地锁定目标，食肉动物们必须拥有更多的立体视觉，才能准确的对猎物的位置进行定位，牺牲了视野，换取了对空间的灵敏感知和注意力集中。当在捕猎的时候，竖直瞳孔可以为它们带来非常窄，非常尖锐的画面，可以更加精准的判断猎物的距离和方位。此外，很多肉食者的瞳孔相当灵活，比如典型的夜间动物，猫，它在天亮的时候会缩成一条竖直的狭缝，在天暗的时候会急剧扩张，最大时候的面积是最小时候的约135倍。相比之下，我们人类只有15倍的“光圈”可调，所以猫在夜间捕捉暗光的能力远远超过了人类，能够看清夜幕中人类看不清的东西，这特殊的功能更有助于其夜间狩猎活动的进行。![]()
猫的明暗瞳孔对比
所以说，瞳孔形状与生态位之间的联系是演化和自然选择的良好体现。比如食草但却有着竖瞳的南美洲栗鼠（龙猫），以及食肉但长着横瞳的狐獴。至于为什么，感兴趣的朋友可以了解一下。![]()
食肉但横瞳的狐獴
人类，跟大部分的食肉动物是一样的，眼睛长在了前方，看不到身后的景象，但双眼视觉灵敏尖锐，能够看清远处并估算距离。据此可以认为，人类是合格的掠食者。那为什么我们和许多动物的瞳孔都是圆的，而不是那像猫那样细长的瞳孔呢，可以更加专注一件事情，或者是锁定目标？![]()
其实，现实情况远没有这么理想，简单圆形的瞳孔对动物来说是一个折中的选择。它既保证了双眼视觉可以锁定猎物，感知距离，也可以拥有更广的水平维度的视觉，看到的画面就会更广，细节也更多，这对观察周围的情况、寻找食物会更有帮助。更何况，对我们人类而言，眼睛有比协助捕食更重要的作用，那就是识别——认符号、认形状，认环境、乃至认字、认路、认脸，等等。在发挥识别功能的时候，竖瞳孔所带来的模糊效应反而成了累赘。相信读完这篇小科普文章，您对动物的眼睛会有了新的理解，看见小猫瞳孔从暗处的圆形变为明亮时候的竖直型，也能道出其瞳孔形状和变化的原理来。除了方形瞳孔和竖直瞳孔，还有些动物是心型的瞳孔（如蟾蜍）。![]()
满眼都是爱心的形状——蟾蜍
还有收缩成4个孔的瞳孔（如壁虎）。最奇怪的可能就是墨鱼的瞳孔了，在黑暗的环境下它是圆形的，但在光线下就变成了W型…其他的瞳孔类型更是千奇百怪，不胜枚举，不信你看：![]()
这也正是自然界奇妙之处的体现，对这些不同形状瞳孔的研究，也会是一项有趣的挑战。
