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            海洋科普:看我?還在看我?再看......
            來源:科普中國
            發布時間:2022-08-08
            瀏覽次數:451

            版權歸原作者所有,如有侵權,請聯系我們

            假如有一只海螺盯著你看,你會有什么感覺?

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            圖源:Pinterest

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            圖源:cheezburger

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            海螺正在暗中觀察 圖源:gizmodo

            是不是感覺海綿寶寶里的小蝸探出大眼睛在看你?

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            圖源: entrepreneur

            可能很多人都不知道海螺有眼睛,其實海螺不僅有眼睛,而且還像圖里那樣大得明顯。和他有親戚關系的貝類,眼睛就比海螺小得多。

            不要以為它的眼睛只是裝飾品,實際上它的眼睛和章魚這類頭足綱類動物形態類似,因為眼球的構造和攝像頭差不多,也被稱為攝像頭式眼(Camera type eye)。

            下圖就是鷹翼海螺(Strombus raninus)的眼球,大約1.9 mm × 1.6 mm。

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            圖源文獻1

            這種眼睛像小蝸一樣,有一根長長的、可收縮的眼柄連接這眼球,眼球由角膜、晶狀體、玻璃體、色素細胞和感桿束組成。

            海螺各器官的位置,其中標注了眼睛的位置。

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            但海螺和人類及其他脊椎動物的眼睛還是不太一樣,甚至可以說這些低級生物的眼睛在構造上更“高級”些。

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            海螺的眼睛

            如下圖所示,在脊椎動物(左邊)的眼睛中,神經纖維(2)在視網膜(1)前面,這就意味著光要穿過神經纖維才能抵達視網膜,阻擋了一部分光線,造成了視網膜上有一塊區域沒法感光,便形成了盲點(4)。而在海螺和頭足類動物的眼睛中,神經纖維在視網膜后面,便不會阻擋光線或破壞視網膜。

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            換言之,人類的眼睛還沒有海螺的眼睛設計得合理,畢竟人家眼睛沒有盲點。

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            人的眼球構造 圖源:thoughtco

            海螺眼球的晶狀體更接近一個球形,人眼球的晶狀體更接近一個橢圓,相比海螺的更扁。

            出現這個差異,是因為海螺生活在水里,而人在陸地上,人看物體時透過的介質是空氣,而海螺則是透過水。介質的折射率不同,導致了水生的海螺進化出了更高折射率的球形晶狀體。

            科學家還發現,海螺的球形晶狀體的折射率并不是均勻的,折射率是從中心向外向下遞減形成一個梯度。

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            那問題來了,這么一個移動緩慢的生物,它要眼睛有什么用?

            首先,我們得知道它能看到啥?而它能看到啥,很大一部分上取決于眼球對光的靈敏度。

            科學家 Kirschfeld 推算出一個公式,通過眼球的瞳孔直徑、眼球焦距、感桿束長度、感桿束直徑和光感受器的吸收系數,計算出眼球對光源的絕對靈敏度。

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            A為瞳孔直徑 ,f為眼球焦距,d為感桿束直徑,x為感桿束長度,k為光感受器吸收系數 圖源:文獻1

            然后科學家通過計算得出鷹翼海螺的光絕對靈敏度平均值為9.9μm2,而人眼的只有0.023μm2(單位的意思是每平方米能接受到的光子數量)。鷹翼海螺的對光源的絕對靈敏度是人類的約430倍。也就是說,海螺對光的敏感度比人高得多。

            對光的靈敏度高,只能說這種生物在弱光環境下會看得更清楚。海螺喜歡黃昏和傍晚行動,它們的眼睛肯定需要對光有更高的靈敏度。但光線稍微強一點,海螺的眼睛可能就受不了了。

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            不同生物間的眼球各項數值對比 resolution 那一欄為視網膜分辨率,人類的肉眼分辨率是海螺的60倍左右 圖源:文獻1

            但是在視網膜的分辨率方面,海螺就比不過人了(如上表)。所以,簡單來說,海螺擁有一雙對光敏感但分辨率極低的眼睛,啥也看不清。相比用眼睛這個詞來稱呼它這一視覺器官,其實叫它“光感受器”更合適。如果有一只魚從它面前游過,估計它的眼睛就只能看到一個黑影劃過。

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            不過這點視力足夠它用了。只要它感受到外面的光影發生了變化,它馬上就會把頭縮回提供庇護的殼子里。人家壓根不需要逃跑,只需要在覺察到危險的時候龜縮就好了。

            扇貝的眼睛和海螺的眼睛功能也差不多。但扇貝的眼睛雖小,數量卻多得多,一只扇貝大約有200多個眼睛,所以相比于海螺兄來說,它的感光范圍更廣。并且,它覺察到危險后,會馬上鼓掌一樣游開,在逃跑能力這一方面上,只能說扇貝略勝一籌。

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            圖源:clamsplaning

            此外,海螺的眼睛還有一個你想不到的特異功能,它會再生。2018年,有科學家對海螺做了一個實驗,把它的兩只眼睛切掉了,但過了8周之后,它就長了一對新眼在眼柄上。

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            海螺眼睛的再生過程 圖源:文獻2

            由此看來,在再生這點上,人類的眼睛就永遠比不上海螺的眼睛。

            參考文獻:

            Seyer J O. Structure and optics of the eye of the hawk‐wing conch, Strombus raninus (L.)J. Journal of Experimental Zoology, 1994, 268(3): 200-207.

            Clark J M. Restoration of visual performance and opsin expression within the retina during eye regeneration in the Florida fighting conch (Strombus alatus)J. 2018.



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