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猫头鹰翻不了白眼?它的眼睛居然是固定的!

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仔细观察过猫头鹰的小伙伴会发现,猫头鹰的眼睛总是炯炯有神,直直地盯着前方,几乎从不转动。其实,这并不是错觉——猫头鹰的眼球结构确实使其无法在眼眶中转动。它们是极少数双眼朝向前方、具备面盘结构的鸟类,视觉立体感极强。在分类学上,它们被单独归为鸮形目,拥有一套独特的视觉与感知系统。那么,为什么猫头鹰的眼睛不能动呢?这背后隐藏着怎样的生物奥秘?


面盘形态各异的鸮形目(图片来源:北京自然博物馆)

猫头鹰的眼睛其实是“眼筒”

猫头鹰的眼睛与人类有着本质上的差别。人眼是球形的,嵌在眼眶内,可以通过六条眼外肌灵活转动,实现上下左右的目光移动。然而猫头鹰的眼睛却呈长管状,科学上称为“眼筒”。


猫头鹰的头骨,能看出眼睛呈长管状(图片来源:[7])

这种眼筒结构是为了最大限度地增强视觉灵敏度和进光量。与球形眼睛相比,眼筒能容纳更大直径的晶状体和视网膜,这就好比在暗夜中用上了“超大光圈”的相机镜头。因为夜间光线微弱,猫头鹰为了提高视觉灵敏度,不得不牺牲眼球的活动能力——也就是说,它们选择了“看得更清”而不是“看得更灵活”。

(图片来源:网络)

由于眼筒结构不适合在眼眶中自由转动,猫头鹰的眼睛基本上是固定在头骨里的。这也就导致了它们无法像人类那样仅用眼球转动来扫视环境,必须依靠转动整个头部来调整视线方向。

猫头鹰的头部可以旋转270度?

眼睛不能动听上去似乎是一种劣势,毕竟灵活的目光有助于快速捕捉移动的猎物。但猫头鹰并没有因此成为视觉上的弱者。相反,它们通过其他方式补偿了眼球转动的缺陷。

最引人注目的便是猫头鹰惊人的头部旋转能力。在不少纪录片或照片中,我们都能看到猫头鹰将头转得几乎“倒过来”的画面。事实上,猫头鹰可以将头部旋转达270度,几乎可以回头看自己背后。


猫头鹰可以将头部旋转达270度(图片来源:网络)

这种旋转能力来自于其独特的骨骼与血管结构:猫头鹰的颈部拥有14块颈椎骨(人类只有7块),这为其提供了更多的灵活性;此外,它们的椎动脉通过宽大的骨管穿过颈椎,血管结构具有备用血液通路,能防止快速转头时造成血流中断或脑缺氧;特殊的肌肉和韧带结构,也让猫头鹰可以“轻松”完成大幅度旋转,而不会造成损伤。


猫头鹰的颈动脉和椎动脉之间存在独特的血管连接,允许血液在两条血管之间交换(图片来源:[1])

猫头鹰是如何成为“夜视高手”的?

虽然猫头鹰的眼睛不能动,但其视觉性能却令人惊叹。尤其是在夜晚,它们是当之无愧的夜视高手。

首先,猫头鹰的视网膜上分布着大量的杆状细胞。这类细胞对弱光极其敏感,使得猫头鹰在微光环境下也能分辨出猎物的轮廓和运动。其次,猫头鹰的双眼朝前排列,使得它拥有极强的立体视觉和距离判断能力。这在捕猎时至关重要,因为它能精准判断猎物的位置与距离,确保扑击一击即中。


视网膜内的细胞组成(图片来源:[5])

值得注意的是,这种前置的双眼结构,也就意味着猫头鹰的视野范围较窄,约为110度,其中双眼重叠的立体视觉范围为70度。相比之下,人类的双眼重叠区域约为120度,整体视野约为180度。因此,猫头鹰更加依赖头部转动来扫描周围环境,这也解释了为何它们的“头动得特别多”。

精准飞行单纯是视觉的功劳吗?

有趣的是,尽管猫头鹰的眼睛不转动,视野相对狭窄,但它们却能在黑夜中精准飞行,避开树枝、绕过障碍,悄无声息地逼近猎物。这要归功于猫头鹰不仅仅依赖视觉,还调动了极其敏锐的听觉。

猫头鹰的耳孔位置并不对称,有的一边略高,有的一边略低,这种“偏心耳”设计让它们可以准确地判断声音的方向和距离,甚至可以在完全黑暗的环境中仅凭声音定位猎物。这就为视觉的局限性提供了强有力的补充。


一些猫头鹰种类,比如西仓鸮,有着不对称的耳孔(图片来源:[6])

此外,猫头鹰的飞行方式也与众不同。它们拥有特殊结构的飞羽,能在飞行中有效削弱空气振动,几乎无声飞行。这让它们可以在黑夜中悄然接近猎物,而不会惊动目标。


猫头鹰的羽毛是毛绒绒的,使其能够做到“静音飞行”(图片来源:[4])

猫头鹰的眼睛虽然不能转动,但这并不妨碍它们成为黑夜中的王者。在黑暗的丛林里,正是这份看似僵硬的凝视,使它们成为悄然无声、百发百中的捕猎高手。

参考文献:

1.Krings M, Nyakatura J A, Fischer M S, et al. The cervical spine of the

American barn owl (Tyto furcata pratincola): I. Anatomy of the vertebrae and regionalization in their S-shaped arrangement[J]. PloS one, 2014, 9(3): e91653.

2.https: //mp.weixin.qq.com/s/ba6tMyJYZv4GhYeZWufnqA

3.https://mp.weixin.qq.com/s/O0HrKjP48I1nmdpKDxRY8Q

4.https://mp.weixin.qq.com/s/ NSh-5KbX1zJFa_rsghyf-A

5.h ttps://mp.weixin.qq.com/s/ -4OK1bAQub4QdZxSDiB90A

6. h ttps://mp.weixin.qq.com/s/ bapKwbnwVicX0vE-HFFeUg

7.https://www.aiwc.ca/blog/owl-eyes-natures-night-vision-goggles/

来源:力学科普

编辑:小鹿

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