有了优秀的眼睛,动物就能拥有优秀的视力,对周围环境的感知能力也能大大提高。它们前进时可以吃东西,撤退时可以躲避敌人,大大提高了它们的适应能力。但在地球生命进化的现阶段,视力并不是动物的“科技进化树”上必须指出的技能点。比如在泥泞的水域、黑暗的地下、洞穴或深海、漆黑的夜晚,依靠光线的视力无法发挥应有的作用。生活在这些环境中的动物通常会选择视觉以外的其他感知方式。
回声定位
声纳(声音导航和测距)是一种利用回声进行导航和测距的手段。声波是由动物分布的。当它碰到障碍物时,声波被反射回来并被动物接收。动物可以根据声波的反射时间和波的反射方向来确定障碍物的距离和方向。通过这种与光线无关的检测方法,即使在光线很差的环境中,动物也可以准确地知道它们的周围环境。
蝙蝠回声定位的原理;橙色是透射波,绿色是反射波
利用动物回声定位的一个典型例子是蝙蝠3354,它在夜晚光线较暗时活动。当在夜空中飞行时,它们从喉咙中发出声波来执行回声定位,以避开障碍物并捕食飞行的昆虫。(但也有蝙蝠成员不具备回声定位能力)
与大多数其他蝙蝠不同,翼手目的大多数成员不使用回声定位,它们的视力很好。
一些水生动物,如鲸目动物中的齿鲸,经常使用声纳系统来感知周围环境。为什么?
在初中物理课本中,我们曾经了解到,光的本质是一种电磁波,它在空气中传播很好,但在水中衰减很快,特别是如果水域浑浊,那么水下光的视觉效果就会受到限制(读者可以在游泳时体验水下和水下视觉的区别)。
但是,声波机械波(物质振动产生的波)的机制与光的电磁波不同,其物理性质也与光不同。声波的传播就像是物质振动引起的多米诺骨牌效应。由于液体中物质的密度远高于气体,声波在水中的传播效果要比在空气中好得多,这使得声纳非常适用于光照较差的水体。
南亚河豚(南亚),因为没有晶状体,眼睛无法成像,但很敏感,几乎失明;使用南亚河豚回声定位。
电场定位
除了声波,还有什么能在水中传播得很好?电!
生命总是伴随着电流的产生,我们称之为生物电。大多数动物产生的生物电是微弱的,而一些水生动物进化出了发电的能力(相对明显的电压),在自身周围形成电场,并利用这个电场来探索周围的环境。当动物周围的电场遇到物体时,电场会会在物体的影响下发生畸变(即电场会会因电导率不同的物体的影响而发生变化),而这种畸变可以被动物周围的电传感器感知,从而使动物了解周围的水。
Apteronotus albifrons和Gnathonemus petersii是两个典型的例子(这两种鱼也是常见的弱电热带淡水观赏鱼);值得一提的是,电鳗——中国鼻猴(Rhinopithecus chinensis)属于Gymnotiformes,与著名的电鳗(——电鳗)有亲缘关系。
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线电鳗,商品名“黑魔鬼”,是一种非常常见的热带淡水观赏鱼,是电鳗的近亲。
彼得锥颚象鼻鱼也是一种非常常见的热带淡水观赏鱼,它的下颚像象鼻一样拉长,因此得名。
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