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不幸的是,伯吉斯页岩动物的眼睛没有透露足够的光学信息,让我们可以仅从一只单个眼睛便得出有关捕食的结论。我们不能从它们个体的小眼面上解决细节问题。除此之外,大部分伯吉斯页岩的非三叶虫动物眼睛的结构都呈茎状,因此它们眼部的机动性使得定位生物是捕食者还是被捕食者变得很困难。但是有一些茎状眼对古生物学的研究还是很有帮助的。 由于茎状眼的长度太短,伯吉斯节肢动物多须虫的眼睛受到了极大限制,它们的眼睛只能定位在前方,这暗示了它们掠食性的生活方式。另外一种伯吉斯节肢动物一约霍伊虫的眼睛是固定的球根状,都朝向前方,意在扩大眼前的视野,这再次表明了捕食者在08亿年前就已经存在。伯吉斯页岩化石还留下了其他捕食者的迹象,这将会成为本章下一部分的主题,但是首先我们应该考虑武纪的三叶虫,它复眼上单个的小眼会为我们展示出更多的细节。意首 大多数三叶虫的眼睛,特别是最早出现在地球上的复眼,眼球中心的小眼比眼球边缘的要更大。早期三叶虫的眼睛在头部的两侧,但是眼部弯曲的表面可以扫描周围完整的视野区域。所以它们能够精确地看到两侧的环境,眼睛与其移动的方向呈直角。这些特征看起来和大多数动物是自相矛盾的一一眼晴在头部两侧为猎物,而眼睛中
——安德鲁·帕克《第一只眼》
能够从一个类似于报警器的结构中受益,这种早期的报警系统会探测出正在靠近的捕食者,而这种预警功能正来自它们的眼睛。一且在水中检测到类似鱼的运动时,蛤蜊会紧紧地关闭它的壳;扇虫则会躲进它的管道中。然后,它们会迅速关上它们装甲一般的门。它们的多复眼结构不管从组成材料还是实用意义来讲,实现这种警报功能都是最简易也最有用的演化选择。显然,种种迹象表明眼睛的构造和位置不仅能够解释动物观察周围环境的方式还能解释该动物在食物链中的位置一一用于判断它们是捕食者还是猎物。
——安德鲁·帕克《第一只眼》
在天空中,蜻蜓是捕猎专家。它们像刀片一样的口器附近长的对足,庞大的翅膀同样也为它们提供了速度和动力。但它们首先必须找到无助的猎物,然后才能开始追击。这是通过视觉实现的一一长在头部的巨大眼睛。眼睛将猎物锁定在它们的视线之内,它们的视线仅仅是眼睛的一部分并且不是全部都呈面状。这种结构同时也提供了古生物学方面更多的思考。蜻蜓的复眼拥有几百甚至是几千个面状结构,不过不是每只眼晴都相同。它们的眼睛中一个或者两个区域有着更大的面状结构,这些区域被称为敏锐区,也就是“视线区”。较大的面能够提供更高、更好的分辨率一一它们看得更加敏锐。一个敏锐区域位于眼晴的上方,这是用来在空中扫描并且识别蜻的猎物昆虫。一旦猎物被发现,蜻蜓就会移动到它的水平面并且利用前面的敏锐区追踪它猎物现在被锁定了。而与之相关的一点为,眼内平面的大小和位置为捕食者提供了捕食的信息。而猎物的眼睛则很不一样。 对于那些只需要避免被捕食的动物来说,具有两只眼睛只是其中的一种解方案。比起演化出两只可以扫描整体环境并且绘制出图像的眼晴,它们更有可能演化出很多只大面积分布在身体上却效能较低的眼睛。虽然没有了清晰的图像,但大量的眼睛对检测行动是非常理想的一当一个物体
——安德鲁·帕克《第一只眼》
当眼晴像兔子眼睛一样处于头部的两侧时,宽阔的视野覆盖了整个地平线。起初,这看起来像是最理想的视觉方式,但是为了获得这样的全景,每只眼都会看到不同的画面一一每只眼睛都只能看到180°的地平面一一而且绝不是同一个物体。并且,通过一只眼睛看到的是二维的世界,因此很难去估算距离。 当眼睛位于头部的前面时,一个人行进的距离和方向都能够被预测。因此,这种排列方式可以让眼睛感知一个物体的三维影像。图像位置的差异性创造出了有深度的感观,这可以用立体图像来反映。每只眼睛从不同角度看见了同样的物体。立体图像出现的原因,可能是因为服务于两个视网膜的不同区域的视神经会聚在大脑中的相同“双眼”细胞上,来自同一物体两个不同角度的视图会进行叠加并且取平均值一一如此这般,我们便能够感受其深度。所以,两只眼睛在前的动物均具有立体视觉一一它们可以在3D立体视图中感知图像。 …… 对于一种猎物来说,要想存活,首先要做到的是避免成为别人的盘中餐,然后进食才变得相对重要。所以周围环境具有开放的空间是非常理想的,因为在开放的空间意味着它们中埋伏的可能性最小。可能性最小,意味着它们需要360°全视角地观察地形一一地面上的盲点是非常非常危险的。
——安德鲁·帕克《第一只眼》
动物可以使用视觉以外的其他策略来制造真实或是虚幻的场景。如前所述,其他感官的作用也是确实存在的。再一次强调,光的适应性通常是在生存法则中使用的主要策略,这是因为光刺激和其他刺激是有区别的。无论我们或者任何生物,无论喜欢或不喜欢光线都一直存在着。因此加入了第七章,我们提出“不管喜欢与否,光线确实存在”的观点。现在,动物中有95%以上有眼睛,所以如果动物要避免被捕食,它就必须适应环境中的光线。我们开始将所掌握的关于光线和视觉的知识纳捕猎的主题中。
——安德鲁·帕克《第一只眼》
动物生存法则目录基本规则1人人为自己而活1.1避免成为食物1.2进食2延续种族2.1繁殖2.2找到合适的栖息环境并且保护它2.3适应环境中的变化生存方式1捕食者2猎物战术1惹人注目2隐蔽/错觉3真正的实力/能力
——安德鲁·帕克《第一只眼》
就像视网膜的蛋白质一样,参与感光过程的生物,身体中的其他部位似乎也需要非常符合眼晴本身对于感光系统背后的计算要求。如果大脑中视觉处理中心的演化落后于眼睛的演化,那么尼尔森和佩杰尔对于时间的预测就毫无意义。1959年,生物学家冯贝克西表明,声音所造成的影响可以通过振动皮肤来模拟。这就证明了在处理感觉信息的时候,耳朵和皮肤具有共同的特征,也就是我们所说的“神经”。但是这对于眼睛的演化来说意味着什么呢?可以想象,神经可以由一种感觉使用升级到由两种感觉共同使用。如果听觉和触觉可以共享神经,那么视觉和触党也同样可以。也就是说,作用于眼睛的神经不需要从发育不完全的结构中演化一一它们本身就具有良好的开端。这样极有可能对于大脑就是一种帮助。大脑中的某些部分看起来有能力将触觉转换为视觉。丹一埃里克・尼尔森认为,始和钢毛虫的复“眼”是从能修抑制光线的化学探测器演化而来的。所以眼睛本身的演化就是一种限制性因素,或者说是在视觉演化道路上的退化一一并且身体系统的其他部位能兼容这种变化。事实上,三叶虫的眼睛周围还有其他感官,最原始的光受体可能是从这些感觉神经中“借”来的。 现在我们能够让紧张的神经平复下来了,因为我们给了复眼100
——安德鲁·帕克《第一只眼》
他们以一块光敏皮肤作为研究的起点,皮肤的凹痕向内,并逐渐向内折叠,形成一个朝向光源时就愈加敏感的探测器。这个假设是完全可以接受的,因为和这个发展过程非常相似的各个中间阶段的产物,都能在现在各种动物的身上见到。重要的是,这条生物演化链中的每个环节都有存在于地球上的意义。与此相反的论据也曾经被用来批评进化论,甚至使达尔文本人一度怀疑起了自己的想法,正如在本章开头的格言所写的那样。为了进一步证明这一点,我们可以解释为什么不是所有动物都具有生物演化理论中的“终极眼晴”。那些发展过程的中间状态,或者概念上的次等视觉器官,的确在今天是存在的,因为它们的宿主生物并不能处理通往相机式眼的演化发展道路上的下一阶段的信息量一因此实际上达尔文其实不用担心。回到演化的道路上,我们已经到了一个不能形成正确图像的“杯状眼”的环节上了。同时我们也到达了一个路口。当我们更靠近这个“杯子”时,我们就会遇到鹦鹉螺的针孔眼了。然后顺着这条路继续前进,透镜将演化出来,与此同时,生物演化的另一条路也开启了,那就是典型的脊椎动物的相机式眼的发展之路。 尼尔森和佩尔格的假设十分现实:在眼晴方向上的每一次演化过程中,光受体只会改变其1%的长度、宽度或
——安德鲁·帕克《第一只眼》
在这里我重申一次,有关三叶虫眼睛的研究数据里出现了一个常见却令人好奇的现象。许多带眼晴的三叶虫种类大约出现在5。22亿年前…但在那之前,却从来没有出现过一种。没有眼晴的三叶虫相比较而言,进入地质年代的时间要晚一些。所以5,2亿年前,地球见证了第一只三叶虫的出现…以及第一双眼睛。S2亿年对于我们而言可能是个神奇的数字。
——安德鲁·帕克《第一只眼》
已知最古老的三叶虫来自早寒武纪一一寒武纪早期的时段。这听起来还不错。但我们可以追溯到比这更精确的时间节点一一出现在寒武纪开始后约2000万年,也就是大约5。22亿万年前,它们当时已经具有了复眼。在此之前,地球上既没有三叶虫也没有任何眼睛结构。所以研究三叶虫和它们的眼睛是值得的。来自爱丁堡大学研究三叶虫眼睛的专家尤安・克拉克森教授和他在中国成都地质矿产研究所的同事张喜光教授,曾经描述过世界上已知的最古老且保存完好的三叶虫眼晴。他们专注于研究中国中南部发掘的三叶虫化石,并且发现了两种特别有趣的带复眼的三叶虫一一河南川古盘虫( Neocobboldia chinlinica)和龙泉古盘虫 Shizhudiscus longquanensis )o
——安德鲁·帕克《第一只眼》
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