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動物的假眼睛

我們是中科院主管、科學出版社主辦,與日本知名科普雜誌Newton版權合作的一本綜合性科普月刊。


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都說眼睛是心靈的窗戶,通過眼睛我們能一窺對方心中的秘密。但是有時候,眼睛也具有很強的欺騙性和偽裝性,比如很多動物身上的「假眼」。所謂假眼,實際上是一些眼狀的斑點,會出現在魚類、青蛙、蝴蝶、鳥類以及一些昆蟲的身上。這些帶有迷幻色彩的斑點已經讓博物學家們痴迷了幾個世紀之久,現在,我們不妨從進化的角度重新審視一下這些「假眼睛」吧。


毛毛蟲:我是一條蛇

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頭頂上的大眼睛是真的嗎?


雖然普遍認為動物身上眼狀斑點的一大用途就是迷惑捕食者,但究竟如何迷惑,又是根據什麼原則進化出各式各樣的斑點圖案,始終是一個謎。


很多動物會利用身上的眼狀斑點向捕食者發出警告信息,希望以此嚇退捕食者從而避免遭受襲擊。對於捕食者而言,眼狀斑點可能是一種從未見過的陌生圖案,因此不敢輕易靠近。當然,還有另一種可能:這種斑點會讓捕食者誤以為自己面對的是另一種更加危險可怕的動物。


以上都是以我們人類的思維模式進行的推測,其他的動物也會這樣想嗎?英國紐卡斯爾大學的John Skelhorn教授就做過這樣的實驗:研究團隊用麵粉做成了逼真的毛毛蟲模型,並在毛毛蟲身上的不同部位畫上了眼狀斑點。結果,小鳥們不會襲擊在身體前端有眼狀斑點的毛毛蟲(如上圖),而對身體其他部位有斑點的毛毛蟲就沒有那麼「嘴下留情」了。實際上,在真實的自然環境中,絕大多數毛毛蟲的眼狀斑點都長在頭頂,能成功地矇騙它們的天敵——鳥類,讓對方以為自己是一條蛇。


蝴蝶:翅膀上的眼睛

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蝴蝶翅膀上的眼狀斑可是常見圖案


如果說毛毛蟲偽裝成蛇還算成功,那蝴蝶翅膀上的大眼睛又是在偽裝什麼動物呢?有研究認為,蝴蝶身上眼狀斑點的作用與毛毛蟲不同,它並非是要偽裝成其他更危險的動物的眼睛,而是單純地憑藉不尋常的圖案嚇退捕食者。


眾所周知,很多蝴蝶的翅膀上都有眼狀斑點,且形狀尺寸色澤不一。英國埃克賽特大學的教授Martin Stevens特意做了實驗,觀察鳥類面對各種各樣斑點時的反應。

實驗中將蝴蝶模型粘在樹上,讓野生的小鳥觀看其上不同形狀、大小、甚至顏色對比度的眼狀斑點。起初,研究人員認為,如果斑點的逼真程度(與真實的眼睛的相似度)是一個很重要的迷惑指標,小鳥應該對有中間黑色(模仿動物的眼球),周圍白色(模仿動物的眼白)的圖案更加敏感,而實際上,很多蝴蝶翅膀上的眼狀斑點的顏色也正是這樣分布的。可出乎意料地是,把黑白顏色的區域調換(中間白色周圍黑色),圖案對小鳥起到威懾作用幾乎是一樣的。


除了顏色的分布,小鳥們對斑點的形狀好像也不太感冒。研究人員將斑點的形狀從圓形變成長方形,小鳥的反應並沒什麼不同。但是,當研究人員把斑點與背景的顏色對比度調高時,小鳥們的警惕程度明顯增加,不敢靠近。


青蛙:不好意思,我有毒

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有沒有人和小編一樣,第一眼看成小章魚的


有些動物不僅身上長了眼狀斑點,還能使假眼膨脹以起到恐嚇敵人的目的。比如有一種棲息在巴西薩凡納地區的青蛙,眼狀斑點居然長在了後腿上(如上圖,這是青蛙的背面!)。觀察發現,當遭到鳥類的襲擊時,這種青蛙會讓自己全身如充氣一般腫脹起來,並抬起後肢炫耀自己的假眼。


如果你以為這雙假眼的作用只限於恐嚇威懾那就錯了。這其實是青蛙防禦體系的一部分,假眼中心的黑色圓盤連接著能釋放毒液的腺體。毒液的毒性很強,單邊腺體一次噴射出的毒液可以毒死150隻老鼠。所以,如果這雙假眼的可怕外形沒能把捕食者嚇走,分泌出的毒液也不會放過對方。


魚類:你看你看,我的頭在這裡

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魚類的眼狀斑多張在背鰭尾鰭處


最近的一項研究發現,有些動物非常聰明,知道身上的眼狀斑點也許不能避免自己被天敵襲擊的厄運,於是轉變策略利用假眼誤導對方,使其攻擊非要害部位。比如魚類,身上就有很多眼狀斑點,全都長在與真正的眼睛相反方向的位置上。這種誤導的求生策略能讓自己擁有短暫卻寶貴的逃生時間。2013年,來自土耳其的研究團隊用依靠視覺進行捕獵的棘魚做實驗,發現棘魚總是率先攻擊獵物的假眼部位。研究人員分析,假眼圖案使捕獵者誤以為這裡是獵物的頭部,並對獵物的逃走方向做出錯誤的判斷。

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哪邊是頭,哪邊是尾?


其實,除了魚類,人們也曾懷疑過蝴蝶。比如上圖中的灰蝶,在其後翅的腹側面上長有眼狀斑點。更加「狡猾」的是,眼狀斑下方通常還連帶著一對尾凸,這種組合像極了蝴蝶自己的眼睛與觸角,很多捕食者會誤以為後翅才是頭部並進行攻擊。而顯然,後翅遭受損害並不會危及蝴蝶的生命。


如果你細心觀察,會發現有些魚類和蝴蝶眼狀斑附近的鰭和翅膀處有破損,這就是被捕食者攻擊過的證據。


捕獵者的疏忽


雖然人們普遍認為,相較於眼狀斑點的高顯眼度,其高逼真度更加考驗捕食者的辨別能力。但是,不論是顏色艷麗的眼狀斑,還是像極了其他猛獸眼睛的眼狀斑,都能讓捕食者在下手之前稍作猶豫,從而錯過最佳的捕獵機會。看起來,這些捕獵者對眼狀斑的厭惡似乎是種與生俱來的本能,比如家養的小雞,從未有過接觸其他危險動物的經歷,卻也對眼狀斑圖案表現出強烈的厭惡反應。

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捕獵者也有兇狠的眼睛(並且是真眼睛)


那麼,捕食者為何一直沒有發現這些眼狀斑的秘密呢?實際上,在一些實驗環境中,捕食者也有一定幾率能識破假眼。但在自然環境中,捕食者遇見潛在危險的第一反應大多是避開或者逃跑,因此很難意識到這只是獵物使用的障眼法罷了。換句話說,只要有危險的可能,捕食者就會小心謹慎而不敢輕易行動,畢竟萬一猜錯可能會付出生命的代價。


眼狀斑點從何而來?

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孔雀應該擁有最多的假眼睛吧?


迄今為止,科學家還是將蝴蝶作為眼狀斑的主要研究對象,這些絢麗又複雜的標記是由斑點中心的色素細胞發散排列而成的。細胞中的色素濃度由一種叫「生成素」的化學物質進行控制,進而形成了帶有不同顏色(深淺)的形似眼睛的同心圓。相較於其他更複雜的圖案,這種同心圓圖案僅由向外發射方向的濃度梯度控制,更易於從簡單的標記進化而來,這也解釋了為何在各種類別的動物身上都能獨立地進化出眼狀斑。期待在未來,通過生物學家的不斷探索,我們不僅知道眼狀斑的種種作用,還能清楚其形成機制與進化過程,解開動物為適應環境而進行的形態演變過程中的更多秘密。


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