寧波飛北京航班疑因撞飛鳥返航,鳥類的視覺真的很差嗎?

9月26日,有網友表示,東航MU5179航班在飛行過程中,飛機被鳥撞擊,現已返航。當天,紅星新聞記者致電東航客服,對方向記者證實了該航班已經返航。當問及返航原因時,該客服表示,她目前在系統上查詢到於20時37分發布的對外原因是機場流量控制。但是,返航原因稍後可能會更新成其他內容。在大約45分鍾後,紅星新聞記者再次致電東航客服,另一客服表示,該航班的返航原因已更新為「外部原因」,更具體的內容看不到。

寧波飛北京航班疑因撞飛鳥返航,鳥類的視覺真的很差嗎?

也是近日,根據發表在《生態學與進化》雜志上的論文,挪威自然科學研究所(NINA)的科學家發現:只要對風力發電機做一些微小的改變,就能「為鳥類帶來新的生機」。實驗者通過將渦輪機的一個葉片塗成黑色,在三年內就減少了超過70%的相關鳥類死亡。

寧波飛北京航班疑因撞飛鳥返航,鳥類的視覺真的很差嗎?

一些簡單處理就能顯著減少鳥類傷亡(圖片來源於網絡)

這則新聞引來網友的議論:鳥類的眼神這是有多差?不僅經常有鳥類撞飛機事件,甚至幾層樓高的風力發電機都能迎頭撞上。實際上,如果要比拼視力,鳥類能讓所有質疑者大跌眼鏡——畢竟,老鷹要抓小雞的話,它們首先得看得到小雞。

看見彩虹之外的顏色 

鳥類的祖先恐龍,統治着遠古時期的地球大陸。同一階段,哺乳動物的祖先戰戰兢兢地生活在地下,或過着夜行生活,因此視覺逐漸退化。

其實,脊椎動物的共同祖先視網膜中已有四種視錐細胞(它們是不同顏色的感光受體),並通過這四種獨立的感光通道來「看見」世界。但到了胎生哺乳動物這一輩,就只剩下兩種視錐細胞,它們無法細分長波長的可見光和短波長的紫外線。

到了大約3000萬年前(恐龍已經滅絕),靈長類動物的某個祖先體內,原始的兩種感光受體之一產生了突變體,恢復了對紅色和綠色的分辨能力。不過,新獲得的感光受體分辨能力不強,在視網膜中的分布也不均勻。因此,今天人類的視網膜上有三種感光受體,它們主要吸收紅色、綠色與藍色的可見光。比起仍只有兩種視錐細胞的哺乳動物(比如狗),靈長類能看到更多色彩。

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哺乳動物雙色視覺和三色視覺的模擬圖(來源於網絡)

相比之下,鳥類擁有更多的色彩通道——它們擁有的第四種感光受體,落在了紫外光譜的一部分。

目前的研究發現,大多數鳥類都有紫外視覺。幫助它們尋找食物和配偶。例如,有蠟質外皮的果實由於會反射更多紫外線,鳥類從遠處就能夠分辨。一些花朵在紫外線下會呈現更加復雜的圖案,吸引擁有紫外視覺的蜂鳥、蜜蜂等動物。

另外,正如有些寵物主人會通過紫外燈照射的方式判斷寵物是否在家中四處便溺,野外的猛禽在陽光下也能看見齧齒類動物留下的尿液痕跡。

鳥類是動物世界中最絢麗多彩的一族,而有些對於人類來說毛色單調、難辨雌雄的鳥類,在紫外光下羽毛紋理也並不相同。和鳥類相比,人類都是「紫外色盲」,視覺上和它們差了一整個維度。

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鳥類能看到的色域,比人類大了不止一點

基於鳥類擁有紫外視覺的發現,科學家已經開發了各種產品,比如紫外線反射更強的玻璃和貓項圈能夠引起鳥類的警覺,減少不必要的鳥類死亡;紫外反射更少的衣物材料,則適合觀鳥愛好者隱蔽自己。

「天高任鳥飛」,但找不着北就麻煩了。科學家已經發現,候鳥眼中的一類感光蛋白「隱色素」可產生微小的電荷,並感知地球磁場。這些鳥類對地球磁場的感知是通過視覺,還是一種第六感?目前還不得而知。

領先動物界的眼球結構 

鳥類的視覺還有更多優勢。

鳥類的眼睛約占頭部重量的15%(猛禽的眼睛,更是同體型其他鳥類的1.4倍),相比之下,人類的眼睛只占頭部重量的1%左右。更大的眼睛就像口徑更大的望遠鏡,能夠採集更多的光線。在日出之後就活躍的「早起鳥兒」,比起睡懶覺的鳥類,眼睛常常更大。

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鳥類眼睛並不像人類那樣近似球形,而是一個扁扁的鍾形。更加扁平的眼結構,加上更靠前的晶狀體,增大了鳥類視網膜上的投影畫面。鳥類除了伸縮晶狀體,還能通過調節角膜的曲率改變聚焦。這種異形眼睛的周圍,還有特殊的骨骼結構「鞏膜環」,由10餘片小骨組成,每塊小骨上都連接肌肉,幫助鳥類快速地改變注視焦點。

與巧目流盼的哺乳動物相比,鳥類的眼睛在眼眶中相對固定,顯得呆滯。其實,鳥類不僅眼睛大,而且更「有神(經)」:人類的視網膜上,每平方毫米約有20萬個感光受體,相比之下,視力平平無奇的家雀,視網膜上感光受體密度已是每平方毫米40萬個,猛禽的更是超過百萬;同時,鳥類傳輸視覺信號的神經節也更多,視覺信號的「壓縮率」反而比人類等動物還要低。

人類的視網膜感光細胞,主要集中在眼底「中央凹」的位置。當我們注視某個物體時,來自該物體的光線聚焦於眼底黃斑處的中央凹,清晰度最高。而沒有聚焦在中央凹上的畫面就是「餘光」,分辨率不高。除了夜行性鳥類之外,多數的鳥類視網膜上都有多個類似人眼中央凹的結構,甚至聯成帶狀。

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視網膜上的多個小凹,分別負責前方和側面的視覺(圖片來源於網絡)

人類視網膜中的血管,一定程度上會干擾視覺。多數鳥類的視網膜處有被稱為「梳膜」的特化血管系統,不僅能降低眩光,還為它們提供了更高靈敏度的運動偵測能力。更快的「鏡頭刷新率」,讓鳥類更加適應在枝葉繁茂的樹林中穿行。如果按照人眼24幀/秒的響應能力,快速移動時只會看到周圍環境一片模糊(對於一些速度極快的鳥類求偶舞蹈,科學家還要藉助高速攝影機才能分辨)。

此外,鳥類(和現代爬行動物)還有另一項視覺超能力——它們的視錐細胞中還有脂肪液滴。這些液滴不僅起到了防禦紫外線傷害的作用,還能作為微型棱鏡,幫助光線聚焦到感光受體上。根據所含有的胡蘿卜素種類和濃度不同,這些脂肪液滴的顏色也會有差異。

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光學顯微鏡下看到的視錐細胞脂肪液滴,它們起到的濾鏡作用(圖片來源於網絡)

這些小小的「像素濾鏡」,進一步增加了鳥類的色彩辨別能力。例如,許多海鳥藉助這些紅色和黃色液滴,能看清霧氣昭昭的遠方。

鳥類視覺也有缺點

美洲茶隼可以在18米高的樹頂分辨出地面上2毫米的昆蟲。視覺犀利如鳥類,為什麼還會撞上巨大的風力發電機?

科學家所掌握的碰撞數據,其實反映出了不同鳥類的視覺世界。研究發現,容易與高壓電線碰撞的鳥類,常常是雙眼位於頭部兩側的那些——更寬的視角(例如,鴿子、鸚鵡等雙眼視角大約有300度)對於它們躲避天敵和在復雜的環境中飛行有幫助,但它們的前方可能有盲點。

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不同的鳥類,立體視覺、單眼視覺和視覺盲區的范圍並不相同(圖片來源於網絡)

另一方面,鷹、隼等雙眼前視的猛禽,雖然能夠更好地看見立體景深和物體的遠近,但視角更小。它們往往過分關注地面的獵物,就會忽略近在眼前的障礙。一些鳥類的眼睛結構更加適應飛行,能夠同時看清地面和遠方地平線,但代價是對近在眼前的景物判斷不清。

其實,根據鳥類生存環境的不同,它們的視覺系統作出了適應,也有所妥協。例如,企鵝適應潛水,角膜變得扁平,而晶狀體肌肉變得十分強壯;貓頭鷹擁有大量高感光能力的「視杆細胞」,辨別色彩的視錐細胞則很少。

除了貓頭鷹之外,多數鳥類的夜視能力較差,習性也都是晝伏夜出。即便如此,一些鳥類會在夜間遷徙,在視力不濟的情況下撞上人造建築物。

即使是光纖充足的白晝,玻璃這種人造材料對於鳥類來說可能也是過於陌生的。一些受過訓練的鳥類能辨別玻璃,但野生的鳥類並沒有試錯的機會。

給風力發電機塗色的研究,某種程度上也反映了我們目前對鳥類的視覺系統還是知之甚少。

「鳥瞰」這個詞,描述了居高臨下的視角。這種視角鳥類可以輕松獲得,但許多陸生動物只能通過登高來實現。對於鳥類視覺的了解,我們顯然尚未「登頂」。

來源:cnBeta