黃乘明

視覺(jué)之最—鷹

動(dòng)物界的視力冠軍非鷹莫屬。鷹能夠在幾百米之外看到一只蜻蜓，在幾千米的高空看到地面上的小鳥(niǎo)、老鼠，是名副其實(shí)的千里眼。有人這樣比喻：如果人有鷹這么好的視力，我們就可以在30米遠(yuǎn)的地方讀報(bào)紙了。

視覺(jué)器官—眼睛

眼睛是最重要的感官之一，有80%以上的外界信息經(jīng)視覺(jué)獲得，傳遞給大腦中樞后，由大腦做出決策。絕大多數(shù)動(dòng)物是通過(guò)眼睛感知周?chē)男盘?hào)，這些信號(hào)包括光線(xiàn)、色彩、圖案、動(dòng)作姿態(tài)、物體大小等;極少數(shù)生活在特定環(huán)境的動(dòng)物眼睛出現(xiàn)不同程度的退化，喪失視覺(jué)功能。

昆蟲(chóng)：?jiǎn)窝?、?fù)眼大有不同

昆蟲(chóng)有單眼和復(fù)眼兩種眼睛。單眼一般為卵圓形，結(jié)構(gòu)極其簡(jiǎn)單，只不過(guò)是一個(gè)突出的水晶體，內(nèi)部是一團(tuán)視覺(jué)細(xì)胞，只感光不呈像。復(fù)眼是由成千上萬(wàn)只小眼晴緊密排列組合而成的。每個(gè)小眼晴可以接受單一方向的光信號(hào)刺激，形成點(diǎn)狀的影像。每只小眼睛又都自成體系，各自具有屈光系統(tǒng)和感覺(jué)細(xì)胞，只有通過(guò)每只小眼睛的組合，才能看到完整的物體。

?帶紋普提魚(yú)放大的眼睛（攝影/張帆）

魚(yú)類(lèi)：正版的“凸魚(yú)眼”

魚(yú)類(lèi)的眼睛與人類(lèi)的差不多，但是沒(méi)有眼瞼和淚腺，其晶狀體的曲度不能調(diào)節(jié)，只能看到眼前的物體。魚(yú)的眼球很大，多凸出，所以視覺(jué)范圍很寬。盡管都是生活在水里，但是不同水層的光線(xiàn)強(qiáng)度不同，魚(yú)的眼睛長(zhǎng)得也不盡相同。光線(xiàn)在水深100米以下就消失了，因此生活在100米以下的魚(yú)類(lèi)大都長(zhǎng)著大大的眼睛，有更多的視覺(jué)細(xì)胞，能感受微弱的光線(xiàn)。

?蒼蠅的復(fù)眼由成千上萬(wàn)只小眼晴組合而成

陸生脊椎動(dòng)物：眼睛各具特色

在陸地上生活環(huán)境復(fù)雜，眼睛對(duì)動(dòng)物更為重要。蛙類(lèi)有一副透明的眼瞼，它不停地眨眼是為了保持眼睛的濕潤(rùn)。變色龍的眼睛結(jié)構(gòu)很獨(dú)特，兩只眼睛凸出，能同時(shí)或各自單獨(dú)左右轉(zhuǎn)動(dòng)180度，各自分工注視前后，既有利于準(zhǔn)確判斷前面的捕食距離，又有利于逃避后面的敵害。靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的眼睛長(zhǎng)在面龐上，同時(shí)朝向前，因此靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的視覺(jué)影像是立體的，例如白頭葉猴通過(guò)立體視覺(jué)可以準(zhǔn)確地判斷空間位置，飛躍懸崖。

?生活在懸崖峭壁環(huán)境的白頭葉猴

穴居動(dòng)物有眼睛嗎？

長(zhǎng)期生活在地下的動(dòng)物是見(jiàn)不到光的，視覺(jué)對(duì)這些動(dòng)物來(lái)說(shuō)已經(jīng)失去了意義，它們的眼睛要么退化，要么消失。比如，在地下河里有不少新種魚(yú)類(lèi)，它們的眼睛完全退化了。長(zhǎng)期生活在地下的鼴鼠，因?yàn)楣饩€(xiàn)的暗淡，視覺(jué)的功能逐步退化，眼睛變小，幾乎成了擺設(shè)。生活在黑暗環(huán)境中的蝙蝠也和鼴鼠一樣，雖然還長(zhǎng)著眼睛，但是已經(jīng)沒(méi)有視覺(jué)的功能了。

飛蛾的耳朵長(zhǎng)在胸腹之間～

夜行性動(dòng)物的神器—視桿細(xì)胞

到了晚上漆黑一片時(shí)，晝行性的動(dòng)物就什么也看不見(jiàn)了，而夜行性動(dòng)物的視覺(jué)卻非常清晰。之所以有這么大的區(qū)別，是因?yàn)闀冃行詣?dòng)物的視網(wǎng)膜上長(zhǎng)著視錐細(xì)胞，而夜行性動(dòng)物長(zhǎng)著視桿細(xì)胞。視錐細(xì)胞是在強(qiáng)光下產(chǎn)生反應(yīng)的，而視桿細(xì)胞是在弱光下產(chǎn)生反應(yīng)的。

?兩棲動(dòng)物樹(shù)蛙的圓形耳朵位于眼后

聽(tīng)覺(jué)器官—耳

耳是動(dòng)物感知外界聲波，然后通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)傳入大腦、做出判斷并行動(dòng)的器官。此外，耳還有感知方位和平衡的作用。人類(lèi)耳朵的結(jié)構(gòu)是最完善的，包括了內(nèi)耳、中耳和外耳三部分，來(lái)自外界的聲音沿著外耳道、骨膜、聽(tīng)骨鏈、半規(guī)管淋巴液、耳蝸，再通過(guò)聽(tīng)神經(jīng)傳到大腦產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)。

?魚(yú)類(lèi)位于頭部的內(nèi)耳可以感知聲波的振動(dòng)

昆蟲(chóng)：耳朵位置千差萬(wàn)別

昆蟲(chóng)耳朵的基本原理與人類(lèi)的中耳和內(nèi)耳部分差不多，但形態(tài)和構(gòu)造完全不同。此外，昆蟲(chóng)耳朵生長(zhǎng)的位置也千差萬(wàn)別，比如蝗蟲(chóng)的耳朵是長(zhǎng)在腹部第一節(jié)的兩旁，蚊子的耳朵長(zhǎng)在觸角上，螽斯、蟋蟀的耳朵長(zhǎng)在前足的小腿上，飛蛾的耳朵長(zhǎng)在胸腹之間，蟬的耳朵長(zhǎng)在腹部下面。

魚(yú)類(lèi)：隱藏的耳朵

魚(yú)類(lèi)的耳只有內(nèi)耳，缺少中耳和外耳。在水環(huán)境中，聲音直接穿過(guò)魚(yú)的身體，由位于頭部的內(nèi)耳感知聲波的振動(dòng)。魚(yú)類(lèi)的耳朵還與魚(yú)鰾相連，可以通過(guò)魚(yú)鰾收集水中的聲波。

?白頭葉猴幼崽的大耳朵

陸生脊椎動(dòng)物：大耳郭有助于預(yù)判危險(xiǎn)

兩棲動(dòng)物的耳朵很明顯，都在眼睛的后面，骨膜是最外的結(jié)構(gòu)，聲音直接傳到骨膜，再通過(guò)聽(tīng)骨鏈傳到耳蝸。所以，兩棲動(dòng)物和爬行動(dòng)物只有內(nèi)耳和中耳，沒(méi)有外耳。不過(guò)，爬行動(dòng)物在骨膜外有一個(gè)短短的外耳道，露在外面的是一個(gè)小孔，只是沒(méi)有耳郭而已。哺乳動(dòng)物的耳朵是最完整的，包括了耳的三個(gè)部分。耳朵最大的動(dòng)物非大象莫屬，當(dāng)然，兔子的耳朵也不算小。應(yīng)該說(shuō)，生活在草原環(huán)境的哺乳動(dòng)物，它們的耳郭都比較大，因?yàn)椴菰细游ｋU(xiǎn)，發(fā)達(dá)的聽(tīng)力有助于它們盡早預(yù)判到危險(xiǎn)，能及時(shí)逃避天敵的捕殺。

?蝴蝶的觸角上有嗅覺(jué)感受器

長(zhǎng)著奇大耳郭的小猴子

一般情況下，出生時(shí)動(dòng)物的耳郭較小，隨著年齡的增大，耳郭逐步長(zhǎng)大。但是，生活在我國(guó)南方石山地區(qū)的白頭葉猴的幼崽，一生下來(lái)就長(zhǎng)著一副奇大的耳郭，十分引人注目。

聽(tīng)覺(jué)之最—梟

鳥(niǎo)類(lèi)跟爬行動(dòng)物相似，也是沒(méi)有耳郭的，但是鳥(niǎo)類(lèi)收集聲音的方式可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活的腦袋得以彌補(bǔ)。在動(dòng)物界里聽(tīng)覺(jué)最發(fā)達(dá)的屬于梟形目的鳥(niǎo)類(lèi)，它們可以憑聽(tīng)覺(jué)抓住雪下的老鼠。

嗅覺(jué)器官

嗅覺(jué)是動(dòng)物感受氣味的器官，很多動(dòng)物通過(guò)靈敏的嗅覺(jué)進(jìn)行交流。比如飛蛾和蝴蝶雌雄個(gè)體分泌的性外激素，成年大熊貓雌雄個(gè)體的信息溝通等，都是通過(guò)嗅覺(jué)器官完成的。相對(duì)于眼睛和耳朵，嗅覺(jué)器官的結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單。人類(lèi)的嗅覺(jué)器官是鼻子，鼻腔內(nèi)分布有豐富的嗅覺(jué)細(xì)胞，氣味進(jìn)入鼻腔后刺激了嗅覺(jué)細(xì)胞，嗅覺(jué)細(xì)胞的軸突形成嗅神經(jīng)，嗅神經(jīng)進(jìn)入嗅球，傳達(dá)到神經(jīng)中樞后產(chǎn)生反應(yīng)。

昆蟲(chóng)：靠觸角來(lái)“聞”氣味

對(duì)于昆蟲(chóng)來(lái)說(shuō)，覓食、求偶、尋找產(chǎn)卵場(chǎng)所等行為都依賴(lài)嗅覺(jué)。同種昆蟲(chóng)的雌雄之間，會(huì)通過(guò)性外激素進(jìn)行交流。昆蟲(chóng)絕大部分的嗅覺(jué)感受器位于觸角，換言之，昆蟲(chóng)主要是靠觸角來(lái)“聞”氣味的。其中，羽毛狀的觸角是最發(fā)達(dá)的嗅覺(jué)器。

魚(yú)類(lèi)：鼻孔有兩對(duì)

魚(yú)的嗅覺(jué)器官鼻孔有兩對(duì)，其下方是鼻囊。水從前鼻孔進(jìn)入鼻囊，再?gòu)暮蟊强着懦觥Ｋ鹘?jīng)過(guò)時(shí)，水中的氣味會(huì)觸發(fā)魚(yú)的嗅覺(jué)神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生嗅覺(jué)。

陸生脊椎動(dòng)物：鼻子可作覓食定位器官

從兩棲動(dòng)物開(kāi)始，動(dòng)物的嗅覺(jué)結(jié)構(gòu)就幾乎沒(méi)有太多的變化，它們的嗅覺(jué)由特殊的鼻子完成，外鼻孔與外界空氣相連，內(nèi)鼻孔與咽喉相通，鼻孔不僅是嗅覺(jué)的器官，還是呼吸的器官。嗅覺(jué)發(fā)達(dá)與否與鼻腔內(nèi)嗅覺(jué)細(xì)胞的多少密切相關(guān)。大多數(shù)鳥(niǎo)類(lèi)由于長(zhǎng)期的飛行生活，嗅覺(jué)出現(xiàn)退化，只有少數(shù)例外，例如兀鷲依靠嗅覺(jué)尋覓腐肉為食，澳大利亞的幾維鳥(niǎo)依靠發(fā)達(dá)的嗅覺(jué)搜尋地下蚯蚓為食，鼻子已成為它們覓食的定位器官。

洞穴動(dòng)物：不同尋常的立體嗅覺(jué)

在黑暗的地下環(huán)境里，光線(xiàn)完全消失，四周缺少聲音，動(dòng)物感知外界環(huán)境主要靠嗅覺(jué)。美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，鼴鼠具有不同尋常的嗅覺(jué)，能夠辨識(shí)立體空間方位的不同食物氣味，是目前發(fā)現(xiàn)的第一種具有立體嗅覺(jué)感的哺乳動(dòng)物。

觸覺(jué)器官

觸覺(jué)是接觸、滑動(dòng)、壓覺(jué)等機(jī)械刺激的總稱(chēng)。動(dòng)物以觸覺(jué)來(lái)認(rèn)識(shí)生活環(huán)境及其變化，觸覺(jué)器官遍布全身，比如人的皮膚就分布了很多觸覺(jué)器官，依靠表皮的游離神經(jīng)末梢能產(chǎn)生感覺(jué)。觸覺(jué)器官是最簡(jiǎn)單的感覺(jué)器官，它是特定神經(jīng)細(xì)胞的末梢。

很多無(wú)脊椎動(dòng)物，如水螅、水母、?？扔杏|手，?？挠|手是其主要的感覺(jué)器官。昆蟲(chóng)的觸角就是最典型的觸覺(jué)器官。在混濁的水流里，視覺(jué)失去了功能，鯰魚(yú)靠它嘴旁的肉質(zhì)觸須來(lái)探索食物和避免碰撞。龍蝦在水下的縫隙中，伸出長(zhǎng)長(zhǎng)的觸須，擴(kuò)大它們的知覺(jué)領(lǐng)域。哺乳動(dòng)物如老鼠、老虎、獅子等的嘴角長(zhǎng)著比毛發(fā)更硬的觸須，就是它們的觸覺(jué)器官，觸須的長(zhǎng)度恰好能幫助動(dòng)物穿過(guò)狹窄的空間。

動(dòng)物擁有的“第六感”

側(cè)線(xiàn)

生活在水中的魚(yú)類(lèi)和水生兩棲動(dòng)物，除了具有常規(guī)的五官之外，還在身體的兩側(cè)中軸處各有一排特殊的鱗片，每枚鱗片上都有一個(gè)小孔，小孔直通里面的神經(jīng)，這是它們特有的感覺(jué)器官，稱(chēng)為側(cè)線(xiàn)。側(cè)線(xiàn)可以感知水流的速度和方向，還具有聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)的功能。

頰窩

爬行動(dòng)物中，有一類(lèi)有劇毒的蛇，如蝮蛇和蝰蛇。它們除了具有常規(guī)的五官之外，頭部?jī)蓚?cè)在鼻孔與眼睛之間各有一個(gè)凹下似漏斗形的感溫器官—頰窩。頰窩里有一層很薄的膜，對(duì)熱非常敏感，能感知周?chē)Х种畮讛z氏度的變化，附近任何物體的溫度，只要比頰窩所處的溫度稍微高一點(diǎn)，就能引起蝮蛇和蝰蛇的反應(yīng)，非常靈敏。

從動(dòng)物感官獲取靈感的仿生學(xué)應(yīng)用

與其它的動(dòng)物不同，人類(lèi)向來(lái)就善于觀(guān)察自然，學(xué)習(xí)自然，師法自然，從而誕生出仿生學(xué)這門(mén)學(xué)科。人類(lèi)從動(dòng)物感官上獲取靈感，制造出很多為人類(lèi)服務(wù)的科技設(shè)備。

1.照相機(jī)

無(wú)論是多么復(fù)雜的照相機(jī)，都是模仿動(dòng)物眼睛的成像原理而制成的。在此基礎(chǔ)上，模仿魚(yú)類(lèi)凸出的眼睛制造出超廣角的魚(yú)眼鏡頭，拍攝出特殊的照片效果;模仿昆蟲(chóng)的復(fù)眼制造出蠅眼鏡頭，一次拍照可得數(shù)千張照片，把物體的每個(gè)角落都拍得清清楚楚。

2.雷達(dá)

監(jiān)測(cè)飛行器離不開(kāi)雷達(dá)，雷達(dá)就是模仿蝙蝠回聲定位原理制造出來(lái)的。在漆黑的夜晚，蝙蝠依靠復(fù)雜的鼻翼發(fā)出超聲波，超聲波遇到物體后返回，被耳朵接收，然后傳入中樞神經(jīng)產(chǎn)生感覺(jué)。

水生哺乳動(dòng)物可以放出聲納，探知水中的物體，其原理與蝙蝠的回聲定位類(lèi)似。人類(lèi)通過(guò)模仿制造出了聲納系統(tǒng)，應(yīng)用于水上航行。

3.嗅敏檢漏儀

模仿動(dòng)物靈敏的嗅覺(jué)制造出的嗅敏檢漏儀，可用于檢查漏氣和監(jiān)測(cè)許多有毒氣體。

4.響尾蛇導(dǎo)彈

人類(lèi)利用響尾蛇的頰窩能感知極小溫度變化的原理，制造出了響尾蛇導(dǎo)彈，可用來(lái)追蹤紅外線(xiàn)目標(biāo)。

動(dòng)物的感官是神經(jīng)系統(tǒng)的一個(gè)重要部分，是動(dòng)物獲取外界信息來(lái)源的重要組織，完善的動(dòng)物感官對(duì)動(dòng)物的生存和繁衍具有重要的意義。當(dāng)然，不同類(lèi)群的動(dòng)物有著不同發(fā)達(dá)程度的感官，這是動(dòng)物適應(yīng)自然環(huán)境的結(jié)果，也是動(dòng)物生存和繁殖后代的保證。