动物对世界的感知是什么样的?

鸟类的感官

动物对世界的感知是什么样的?1974年,哲学家托马斯·内格尔在他的论文《假如你是一只蝙蝠,你眼中的世界会是什么样的?》中指出:我们永远也不可能真正了解它们的世界。他当时选择蝙蝠来探讨这个问题。他说,尽管蝙蝠和我们人类一样,也是哺乳动物,但它们拥有我们人类所不拥有的利用回声定位和测定方向的能力,而这是一种我们难以想象的能力。

或许,内格尔过于悲观了。40年后的今天,人类对于其他动物如何感知世界已经有了广泛的了解。在物种分类中,鸟类离我们比蝙蝠更远,虽然我们不能准确地知道,作为一只鸟,它的感觉会是什么样的,但对于它的感官世界,我们已经有了足够的了解,特别是对于它的视觉的了解。那么,鸟眼是如何看世界的呢?它们眼中的世界又是什么样的呢?

①鸟类的视觉

鸟类的视觉能力远远超出人类的想象,有的鸟类可以看到它们的身后,有的鸟类可以远距离视物,有的鸟类可以看到人类看不到的紫外线,还有一些鸟类甚至可以“看”到声音。

左眼右眼有分工

所有脊椎动物的大脑都分为左右两半球,大脑神经系统的安排也非常有趣,左半球大脑处理来自右侧身体的信息,右半球大脑则处理来自左侧身体的信息。此外,大脑的某些认知功能由大脑左半球或大脑右半球负责。例如,大脑左半球的布洛卡区域专门负责语言能力,主管语言信息的处理和话语的产生。身体和大脑的偏侧性或偏侧优势,如绝大多数人用右手,曾一度被认为只有人类才拥有,但到上世纪70年代,科学家研究发现,金丝雀专门用左侧大脑来控制它们的鸣唱行为。

我们如今已经知道,鸟类大脑的偏侧倾向甚至更甚于人类。有趣的是,鸟类的两只眼睛长在脑袋的两侧,而不像我们并排长在前面,这可能更进一步促使了它们左右眼的明确分工。例如,刚出生一天的小鸡往往会用右眼寻觅食物,而用左眼警惕潜在的捕食动物袭击。

或许有人会认为这是一种奇特的遗传基因所致。事实却是,正常情况下,小鸡在破壳孵出前,是右眼对着外面的,右眼可以接收到透过蛋壳进入的光线,而朝向内侧的左眼则没有接收外部光线的机会。但是,如果你能将蛋壳中小鸡的脑袋转个方向,让它的左眼接收到光线,那么它的左右眼偏侧性就会反转过来,与正常情况正好相反。

鸟类能够听声“视”物

南美大怪鸱和金丝燕是两种完全不同的鸟类,但它们都拥有一种不同凡响的能力,即利用回声定位和测定方向。虽然它们与蝙蝠不同,能发出一种可以听得见的短暂而尖利的“喀哒”声,但它们听声“视”物的原理却和蝙蝠是相同的:都是利用声波遇到障碍物后反射回来的回声在黑暗中“视”物。对于蝙蝠而言,它们对低频声波的辨别能力不如高频声波那么有效,而研究人员发现大怪鸱听声“视”物能力极强,可以定位直径大于20厘米的障碍物,这种能力足以让它们在黑暗的洞穴中轻松寻找到自己栖居的巢窝。

内格尔认为人类无法想象回声定位是怎样的一种感觉,事实上他错了。研究人员对一个盲人少年进行的山地骑自行车测试实验发现,盲人少年可根据两个车轮发出的与大怪鸱类似的2千赫兹低频的“喀哒”声安全前行。

鸟类视野与众不同

我们对鸟类有着某种认同感:我们和鸟类一样,都是两足动物,基本上都是一夫一妻制,都极度依赖视觉。我们与鸟类有着很多表面上的相似之处。然而,鸟类眼中的世界与我们人类是大不相同的。

首先,鸟类拥有三种不同的视域,或者说视野,究竟是哪种视域则取决于它们眼睛生长的位置。眼睛长在脑袋两侧的鸟类,如山鸟类、知更鸟等,拥有良好的两侧视野,以及部分面前的视野,但看不到它们身后的景象。眼睛高高地长在脑袋两侧的鸟类,如鸭子和丘鹬,也有良好的两侧视野,实际上它们可以同时看到身体两侧,还可以看到脑袋后面,但它们看不到自己的嘴的尖端。眼睛长在脸的正前方的猫头鹰,和我们人类一样拥有双目视觉(这不仅仅是因为良好的视觉对它们来说非常重要,还因为没有别的地方可以安放它们的大大的夜视眼睛)。

鸟类和人类视觉还有更多的不同之处。一些鸟类,如欧洲蓝冠山雀、相思鹦鹉和斑马雀等,可以看见人类看不到的紫外线光。还有一些鸟类,特别是天上的捕食猛禽,如鹰隼、猎鹰等,可以看到人类目力远不能及的远处。

鸟类眼睛与人类眼睛为什么如此不同?部分原因是因为眼睛的结构不同。人类眼睛后面的视网膜只有一个小凹,用来聚集影像的感光点,而鹰等天上的猛禽,它们每只眼睛里都有两个这样的小凹,相当于同时拥有远距镜头和超近镜头的摄像机。还有其他一些鸟类,包括海鸥等,拥有一条横贯视网膜的小凹,所以它们可以一直保持水平方向的视野。

“眼睛导引翅膀”,早在1943年,就有一位眼科专家在一本关于脊椎动物视觉的小册子中描述鸟类特征时如此写道。除了新西兰产的一种叫作几维鸟的夜行无翼鸟之外,对于大多数鸟类来说,视觉显然是至关重要的,但鸟类的其他感官同样也很重要。

②鸟类的触觉和听觉

一些鸟类,如水中觅食的鸭子,在夜间捕食的猫头鹰,以非凡的适应能力来支持它们的这些日常活动。从表面看,研究鸟类的听觉或触觉敏感性似乎也不太可能给人类带来什么益处。但事实并非如此,例如,关于鸟类听觉研究的一些发现,可给治疗人类耳聋和神经退行性疾病带来很多启发。而对于鸟类的触觉的研究,谁又知道会带来多少实际应用的启示呢?

敏锐的触觉感官

在鸟类中,很少有像鸭子那样是在水中游的。鸭子戏水看起来再平常不过,但实际上,隐藏在鸭喙中的感官能力令人难以想象。

在鸭喙尖端的半圆形区域里,有许多触觉小体,鸭子能用它们探测水面的波动。靠喙对食物的触觉,再与嘴中的味觉受体结合起来,鸭子还能区分哪些食物是可食用的,哪些是不能食用的。

除了鸭子,其他许多鸟类的喙尖上也有触觉受体,如几维鸟、涉禽类,它们用来寻觅隐藏食物的触觉受体极为丰富和成熟。例如,在沙滩上觅食的禽鸟,它们可以通过触觉受体寻找到可吃的双壳贝类。

鸟类敏锐的触觉不仅能够帮助它们寻觅到更多食物,在鸟类的社会活动中也起着重要的作用。许多鸟类都会花很多时间用喙为同伴梳理羽毛,这与灵长类动物相互为对方理毛的社交活动相类似。这种个体间的接触交往可能是通过皮肤上的感觉受体,或者通过一种叫作毛羽的感官羽毛来进行的。鸟类用喙清理羽毛的行为与灵长类动物的理毛行为有着异曲同工之妙,都会导致释放带有善意的化学物质,从而促进个体间的联系。

非同一般的耳朵

猫头鹰能够在黑暗中视物,但一些传奇故事显然夸大了它们的这种能力。事实上,虽然猫头鹰在较暗的光线下仍然拥有极佳的视力,但在完全的黑暗中,它们是什么都看不见的。鲜为人知的是,猫头鹰最为出众的不是它们的视觉能力,而是它们杰出的听觉能力,而听觉能力在任何时候都不受光线条件的限制。

如果你仔细观察就会发现,好几个种类的猫头鹰的耳朵都呈不对称的位置,但请不要与它们那丛绒毛样的“耳朵”给混淆起来。以大灰鹰为例,它们的两只耳朵的位置一高一低,这种不对称导致声音抵达两只耳朵的时间或音量都稍有不同,正是这种微小的时间差别,或音量差别,让猫头鹰可以精确定位声音的来源。

大灰鹰是猫头鹰中体形最大的,但它们却是白天的狩猎者。利用它们出众的听觉能力,它们可以发现躲藏在雪地里的啮齿动物,然后通过精确的定位能力,抓出隐藏在雪下的猎物。

独特的耳蜗结构

鸟类拥有出众的鸣唱能力,科学家对于鸟类的叫声和“歌声”投入了大量的研究。相比之下,科学家对于鸟类听觉的研究实在是少之又少,而部分原因在于:鸟类是从爬行类动物演化来的,它们没有外耳或耳廓。

鸟类能够听到我们所能听到的所有声音,尽管它们只有一块听小骨(这同样源自于它们的爬行类祖先),而不像我们拥有三块听小骨。有意思的是,生活在温暖气候条件下的鸟类,它们的听觉能力在一年里的不同时段会产生一些波动和变化。这是因为,它们大脑里负责听力的区域在繁殖季节里会更发达一些,而在繁殖季节过去之后,当鸣唱求偶行为不太重要时,这部分大脑的功能就会萎缩。如果能够充分理解鸟类大脑的这种机制,将有助于人类寻找治疗阿尔兹海默氏症和其他神经退行性疾病的线索。

鸟类听力与人类听力的另一个重要不同,在于它们的内耳结构,特别是耳蜗(内含能感知振动的听毛)。人类的耳蜗形似蜗牛,故得其名。鸟类的耳蜗则形似香蕉。耳蜗中的听毛细胞可检测到声波压力的变化,并将其转变为电信号,大脑将这些电信号作为声音信号接收下来。重要的一点是,受损的听毛细胞无法更新替换,因此耳聋给许多老年人带来无以逆转的痛苦。而对于鸟类来说,却不存在这样的问题,它们可以不断地长出新的听毛来。如果我们能够从基因层面来诠释这一现象,或许就能用以解决普遍存在的老年人的听力丧失问题。

③鸟类的味觉、嗅觉和“第六感”

鸟类的味觉和嗅觉一直是引起诸多争议的问题。而如今,鸟类的“第六感”也引起了科学家们极大的兴趣。坚硬的喙,再加上不表露任何喜好的脸,鸟儿似乎不会对食物味道和气味做出反应——这也部分解释了为什么鸟类学家始终没有将鸟类对味道和气味的辨别列为其属性之一。事实上,我们对鸟类的一些潜在能力所知甚少。

扑朔迷离的鸟类嗅觉

很久以来,鸟类学家一直认为鸟类缺少嗅觉能力。20世纪初的一些证明鸟类没有嗅觉的研究更是“证实”了这一偏见。在其中的一项研究中,研究者在火鸡面前放两盘食物,一个盘子里的食物上浇有一些味道浓烈的调料,如熏衣草油,另一个盘子里的食物上则不添加有其他气味的东西。火鸡很快将两盘食物吃完,之后又毫不犹豫地吃下第三盘食物——被氢氰酸污染的食物。当然,这只火鸡最后死了。人们于是得出结论认为:鸟类没有嗅觉。

尽管早期解剖学对此提出了相反的证据,但这种错误观点还是以讹传讹地流传了下来。1837年,英国生物学家理查德·欧文在解剖一只土耳其兀鹫后得出结论说,这种鸟有着“发育良好的嗅觉器官”。他还在刚被人们发现不久的几维鸟的大脑里找到了嗅球存在的证据。之后的一些观察还发现,野地里的几维鸟在夜间会在矮树丛下嗅来嗅去寻找蚯蚓。这些都毫无疑问地表明,这种鸟会利用嗅觉来觅食。但是,由于几维鸟与其他鸟类有着很大的不同,这些证据很容易被认为只是一种例外。

直到上世纪60年代,约翰霍普金斯大学的贝蒂西·班的研究终于扭转了人们对于鸟类嗅觉的偏见。她发现人类鼻腔中用来温暖吸入空气以及检测气味的鼻窝结构,一些鸟类也同样拥有,只是更小更精致而已。她据此认为鸟类也有嗅觉。在对鸟类的嗅球进行了深入研究后,她发现,不同种类鸟类的体形大小不一,它们的嗅球大小占大脑的比例也不一样,反映了它们各自不同的生活环境和生活方式对嗅觉的依赖程度。

如今,人们对鸟类嗅觉的认识已大有改观,最近一项描述信天翁和海燕嗅觉能力的研究称,这些鸟类生活在“嗅觉构成的海景中”,灵敏的嗅觉帮助它们寻找食物,繁衍后代,甚至筑窝建巢、寻找配偶也离不开敏感的嗅觉能力。

鸟类也有味觉

狗通常被认为“狼吞虎咽”地迅速咽下食物,它们似乎根本没有花时间去品尝食物的口味。但事实上,狗主人都知道,狗并不是对食物不挑剔。对于鸟类来说,其实也是这样。

很早以前,达尔文和华莱士研究鸟类的同行韦尔的一些研究证据表明,鸟类也有发育完全的味觉。他在给鸟喂食巢蛾毛虫时观察到,笼子里的鸟儿摇晃着脑袋,厌恶地将毛虫吐了出来。之后,华莱士的一些研究表明,鸟类感觉味道难吃的毛虫通常都带有鲜艳的“警告色”,拥有这两个特点的毛虫发出的信号就是:“我不好吃,请别吃我!”

后来的研究表明,像我们人类一样,鸟类的舌头上也有味蕾。不过,令研究人员感到困惑的是,鸟类的味蕾似乎太少,不足以用以区分食物的好吃与难吃。1974年,荷兰莱顿大学的研究人员在鸭喙上发现了疑似味蕾的东西,通过显微镜下的仔细观察发现,原来野鸭共有五簇味蕾,四簇分布于上颚,一簇分布在下颚,而舌头上则没有味蕾。虽然鸟类的味蕾远少于哺乳动物——人类有数万个味蕾,野鸭只有400个味蕾,但它们就像我们人类一样,同样拥有对甜酸苦咸的品尝能力,至于它们是否能品出人类情有独钟的鲜味来,目前还没有经过实验证实。

鸟类神秘的“第六感”

鸟类的另一种鲜为人知的能力——检测地球磁场的神秘能力,如今正在引起研究人员的极大兴趣。

许多鸟类的导航能力堪称神奇。在威尼斯的教堂塔楼上放飞一只马恩岛上的海鸥类飞鸟,它们可以准确无误地回到英国西海岸沿海一个岛屿上的它们出生的巢穴中。它们是如何做到这一点的呢?燕子和其他许多鸟类又是如何冬去春来,在地球南半球和北半球年年往返不绝的呢?它们是如何寻找到正确的飞行方向的呢?为什么它们拥有如此神奇的导航能力呢?一个世纪以来,这些问题一直困扰着鸟类学家。

如今我们知道,鸟类体内拥有多种导航机制,包括利用太阳和星星导航,以及利用嗅觉导航等,而最新也最神奇的发现是鸟类利用地球磁场导航的能力。这曾经被认为是不可能的,但上世纪80年代,越来越多的人开始相信鸟类确实拥有这种神奇的“第六感”。我们不知道鸟类是如何做到这一点的,但我们知道它们确实拥有这种不可思议的神奇能力。

最近的研究发现,鸟类不仅能够检测到地球磁场的方向,甚至还能通过某种化学反应检测到磁场的强度。早在上世纪70年代,物理学家就已经知道,某些化学反应能够因磁场而发生变化。更奇异的是,科学家在对欧洲知更鸟的研究中发现,通过鸟类右眼的光线可产生这种变化。目前研究人员正在研究这种反应具体发生在鸟类身体的哪个部位。一些科学家猜测,鸟类甚至可以“看见”地球磁场的轮廓线。对人类来说,这确实是非常难以想象的。

看似不可思议的鸟类感官研究有着改善和提高人类健康水平的巨大潜力,鸟类身上还有许多我们不知道的秘密等待我们去发现。那么,关于鸟类的感官,下一个有趣的问题会是什么呢?

在鸟类所有的感官和感知中,最为有趣的是情绪。那么鸟类真的有情绪吗?它们能感觉痛苦和快乐吗?一些人认为,非人类无法像人类一样体验这类情绪,因为它们没有情感意识。这确实是一个棘手的问题,因为意识究竟是什么,很难清楚并具体地加以定义,也很难以任何客观的、科学的方法来加以衡量。然而,如今有证据表明,鸟类也拥有丰富的情绪。例如,许多鸟类都能维持长久的伴侣关系,也不乏鸟类久别重逢表达喜悦行为的传闻轶事。这些都表明,一些鸟类也拥有维系情感的纽带。

作者:方陵生 

来源:《大自然探索》