虾蛄神奇的眼睛

2019-09-16 来源:中国照明网报道 阅读原文

  虾蛄类起源于中生代的侏罗纪,全世界约有400种虾蛄,大部份分布于热带和亚热带的海岸,底栖性。被抓时腹部会射出无色液体,所以又被称为攋尿虾(常误写为濑尿虾或赖尿虾)。虾蛄亦称螳螂蛄。

  在我国、日本、韩国及东南亚各国沿海都有分布,是海产经济动物。种类多达几十种,主要有口虾蛄、黑斑口虾蛄、尖刺口虾蛄等,见图一,我国大部分地区民间称之为皮皮虾。虾蛄因其肉质鲜美,营养丰富,倍受人们喜爱,是人们餐桌上的美味佳肴;它还有药用价值,能治小儿尿疾(因此又称为:濑尿虾)等。

图一、虾蛄

  虾蛄的眼睛构造和高等脊椎动物发达的眼睛相似,虾蛄的眼睛同样有感光细胞,视网膜中对光敏感的细胞为视杆细胞和视锥细胞。其视锥细胞纳亮的光,有辨色与精细分辨能力;视杆细胞纳弱光线,光敏感性高,无辨色和精细分辨能力。

  生物对光的敏感度都有很大差异,如大多数人类之外的其他哺乳动物是二色视者;啮齿类动物(如猫头鹰)只有视杆细胞,往往是单色视觉,并且辨色能力较弱;蜜蜂还能看见偏振光。

图二、视杆细胞、视锥细胞

  人类不能看到紫外线,但许多节肢动物和脊椎动物可以,如蜜蜂、鹦鹉和蜘蛛都能看到紫外线,虾蛄也是其中一种。

  能看到紫外光仅仅是虾蛄的眼睛的优点之一。虾蛄具有发达的、性状突出的眼睛。眼柄几乎是连续运动,能够在3个旋转轴上独立运动。虾蛄的眼面被“中间带”分隔成背侧眼面和腹侧眼面。如图三所示。通过图四对中间带解剖图的分析可见,虾蛄的眼睛包含16种不同的感光细胞,其中14种都分布在眼睛的中间带上。其中第1-4行(R1-R4)包含12种具有色彩辨别能力的细胞,主要用来调整并实现最大范围的光谱覆盖;行5(R5)和行6(R6),这是专门为偏振视觉; 而第8行(R8)包含4种用来感知紫外光线的细胞。因为虾蛄的眼睛含有对紫外线感光的细胞,即含有感光色素R8细胞,紫外视觉可以提高中层捕食者和猎物的视觉辨别能力;DH和VH负责空间视觉和运动检测等标准视觉任务,即单色视觉和深度依赖。这些感光细胞经检测均为耐光的天然色素。

图三 虾蛄眼睛的中间带

图四 中间带侧视解剖图

  图五为人类与虾蛄视觉范围的对比图。虾蛄这种海生甲壳纲动物有着非同寻常的视力,具有现今人们已知动物中最杂的视觉系统。它能够分辨出12种颜色和多种形式的偏振光。相比之下,人类只能分辨出其中3种。虾蛄具有比人类更宽的可见光谱范围,其辨色能力也更强,可覆盖紫外和红外波段。这也能够给出虾蛄从人眼的黑白图像辨别出彩色的合理解释。

图五 人类与虾蛄的视觉范围对比

  如果有设计师对水生动物眼睛生理结构光学仿真感兴趣,想设计出一款别出心裁的灯具,虾姑的眼睛应是典型的研究对象,我也愿意大力协助。

  (本文感谢大连海洋大学邢坤老师提供的材料)

编辑:严志祥

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