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动物的假眼睛

 卜君心 2017-03-22

我们是中科院主管、科学出版社主办,与日本知名科普杂志Newton版权合作的一本综合性科普月刊。

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都说眼睛是心灵的窗户,通过眼睛我们能一窥对方心中的秘密。但是有时候,眼睛也具有很强的欺骗性和伪装性,比如很多动物身上的“假眼”。所谓假眼,实际上是一些眼状的斑点,会出现在鱼类、青蛙、蝴蝶、鸟类以及一些昆虫的身上。这些带有迷幻色彩的斑点已经让博物学家们痴迷了几个世纪之久,现在,我们不妨从进化的角度重新审视一下这些“假眼睛”吧。

毛毛虫:我是一条蛇

头顶上的大眼睛是真的吗?

虽然普遍认为动物身上眼状斑点的一大用途就是迷惑捕食者,但究竟如何迷惑,又是根据什么原则进化出各式各样的斑点图案,始终是一个谜。

很多动物会利用身上的眼状斑点向捕食者发出警告信息,希望以此吓退捕食者从而避免遭受袭击。对于捕食者而言,眼状斑点可能是一种从未见过的陌生图案,因此不敢轻易靠近。当然,还有另一种可能:这种斑点会让捕食者误以为自己面对的是另一种更加危险可怕的动物。

以上都是以我们人类的思维模式进行的推测,其他的动物也会这样想吗?英国纽卡斯尔大学的John Skelhorn教授就做过这样的实验:研究团队用面粉做成了逼真的毛毛虫模型,并在毛毛虫身上的不同部位画上了眼状斑点。结果,小鸟们不会袭击在身体前端有眼状斑点的毛毛虫(如上图),而对身体其他部位有斑点的毛毛虫就没有那么“嘴下留情”了。实际上,在真实的自然环境中,绝大多数毛毛虫的眼状斑点都长在头顶,能成功地蒙骗它们的天敌——鸟类,让对方以为自己是一条蛇。

蝴蝶:翅膀上的眼睛

蝴蝶翅膀上的眼状斑可是常见图案

如果说毛毛虫伪装成蛇还算成功,那蝴蝶翅膀上的大眼睛又是在伪装什么动物呢?有研究认为,蝴蝶身上眼状斑点的作用与毛毛虫不同,它并非是要伪装成其他更危险的动物的眼睛,而是单纯地凭借不寻常的图案吓退捕食者。

众所周知,很多蝴蝶的翅膀上都有眼状斑点,且形状尺寸色泽不一。英国埃克赛特大学的教授Martin Stevens特意做了实验,观察鸟类面对各种各样斑点时的反应。

实验中将蝴蝶模型粘在树上,让野生的小鸟观看其上不同形状、大小、甚至颜色对比度的眼状斑点。起初,研究人员认为,如果斑点的逼真程度(与真实的眼睛的相似度)是一个很重要的迷惑指标,小鸟应该对有中间黑色(模仿动物的眼球),周围白色(模仿动物的眼白)的图案更加敏感,而实际上,很多蝴蝶翅膀上的眼状斑点的颜色也正是这样分布的。可出乎意料地是,把黑白颜色的区域调换(中间白色周围黑色),图案对小鸟起到威慑作用几乎是一样的。

除了颜色的分布,小鸟们对斑点的形状好像也不太感冒。研究人员将斑点的形状从圆形变成长方形,小鸟的反应并没什么不同。但是,当研究人员把斑点与背景的颜色对比度调高时,小鸟们的警惕程度明显增加,不敢靠近。

青蛙:不好意思,我有毒

有没有人和小编一样,第一眼看成小章鱼的

有些动物不仅身上长了眼状斑点,还能使假眼膨胀以起到恐吓敌人的目的。比如有一种栖息在巴西萨凡纳地区的青蛙,眼状斑点居然长在了后腿上(如上图,这是青蛙的背面!)。观察发现,当遭到鸟类的袭击时,这种青蛙会让自己全身如充气一般肿胀起来,并抬起后肢炫耀自己的假眼。

如果你以为这双假眼的作用只限于恐吓威慑那就错了。这其实是青蛙防御体系的一部分,假眼中心的黑色圆盘连接着能释放毒液的腺体。毒液的毒性很强,单边腺体一次喷射出的毒液可以毒死150只老鼠。所以,如果这双假眼的可怕外形没能把捕食者吓走,分泌出的毒液也不会放过对方。

鱼类:你看你看,我的头在这里

鱼类的眼状斑多张在背鳍尾鳍处

最近的一项研究发现,有些动物非常聪明,知道身上的眼状斑点也许不能避免自己被天敌袭击的厄运,于是转变策略利用假眼误导对方,使其攻击非要害部位。比如鱼类,身上就有很多眼状斑点,全都长在与真正的眼睛相反方向的位置上。这种误导的求生策略能让自己拥有短暂却宝贵的逃生时间。2013年,来自土耳其的研究团队用依靠视觉进行捕猎的棘鱼做实验,发现棘鱼总是率先攻击猎物的假眼部位。研究人员分析,假眼图案使捕猎者误以为这里是猎物的头部,并对猎物的逃走方向做出错误的判断。

哪边是头,哪边是尾?

其实,除了鱼类,人们也曾怀疑过蝴蝶。比如上图中的灰蝶,在其后翅的腹侧面上长有眼状斑点。更加“狡猾”的是,眼状斑下方通常还连带着一对尾凸,这种组合像极了蝴蝶自己的眼睛与触角,很多捕食者会误以为后翅才是头部并进行攻击。而显然,后翅遭受损害并不会危及蝴蝶的生命。

如果你细心观察,会发现有些鱼类和蝴蝶眼状斑附近的鳍和翅膀处有破损,这就是被捕食者攻击过的证据。

捕猎者的疏忽

虽然人们普遍认为,相较于眼状斑点的高显眼度,其高逼真度更加考验捕食者的辨别能力。但是,不论是颜色艳丽的眼状斑,还是像极了其他猛兽眼睛的眼状斑,都能让捕食者在下手之前稍作犹豫,从而错过最佳的捕猎机会。看起来,这些捕猎者对眼状斑的厌恶似乎是种与生俱来的本能,比如家养的小鸡,从未有过接触其他危险动物的经历,却也对眼状斑图案表现出强烈的厌恶反应。

捕猎者也有凶狠的眼睛(并且是真眼睛)

那么,捕食者为何一直没有发现这些眼状斑的秘密呢?实际上,在一些实验环境中,捕食者也有一定几率能识破假眼。但在自然环境中,捕食者遇见潜在危险的第一反应大多是避开或者逃跑,因此很难意识到这只是猎物使用的障眼法罢了。换句话说,只要有危险的可能,捕食者就会小心谨慎而不敢轻易行动,毕竟万一猜错可能会付出生命的代价。

眼状斑点从何而来?

孔雀应该拥有最多的假眼睛吧?

迄今为止,科学家还是将蝴蝶作为眼状斑的主要研究对象,这些绚丽又复杂的标记是由斑点中心的色素细胞发散排列而成的。细胞中的色素浓度由一种叫“生成素”的化学物质进行控制,进而形成了带有不同颜色(深浅)的形似眼睛的同心圆。相较于其他更复杂的图案,这种同心圆图案仅由向外发射方向的浓度梯度控制,更易于从简单的标记进化而来,这也解释了为何在各种类别的动物身上都能独立地进化出眼状斑。期待在未来,通过生物学家的不断探索,我们不仅知道眼状斑的种种作用,还能清楚其形成机制与进化过程,解开动物为适应环境而进行的形态演变过程中的更多秘密。 

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