动物眼睛的奥秘

篇一：动物眼睛的奥秘.doc

动物眼睛的奥秘

作者：张 信

来源：《发明与创新(学生版)》2010年第06期

在所有感觉器官中，眼睛大概是动物王国中变化最多的。数百万年的进化已经形成了10种以上的动物视力系统，每一种都要特别适应它们各自的需要。

科学家对各种动物眼睛进行了观察，当他们设计人造光学系统时，就可以参照不同的动物眼睛来设计。

弹涂鱼生活在水里，但它们时常爬到岸边的树上，在陆地上呆几个小时，因此，它们的眼睛是典型的陆地型眼睛。而它生活的水域大都是水质混浊的池塘，水下的视力好坏也无关紧要。

鼓虫生活的水域是清澈的，因为它在定居问题上选择了水陆两栖，因此，大自然毫不吝啬地给了它两对眼睛，一对在水里用，另一对浮出水面用。

美洲中部湖泊里一种四眼鱼，能敏捷地跃出水面，捕食正在飞行的昆虫。说它是“四眼鱼”，实际上它只有两只眼睛，这两只眼睛的特别之处在于，瞳孔上下径伸长，并被一层间隔将眼睛横截成两部分，其透明介质上部的折射介质适应于在空气中看东西，眼睛的下半部则适应于水中观察。

鸬鹚等一些鸟类既要在飞行中远望，又需在水中捕鱼时看清近距离的景物。它们可以在极大的范围内调整晶状体的曲率。通常年轻人眼睛的折射率不足15个屈光度，鸬鹚则高达40—50个。因此，它们既能在稠密的水草中搜寻小鱼，又能发现高空中盘旋、随时都有可能发动突袭的猛禽。

深海软体动物的眼睛，直径达20厘米，是具有延伸功能的套迭型眼睛。它们的瞳孔很大，可以将尽可能多的光线收入眼帘，在灵敏度极高的感光成分上聚焦。猫头鹰是善于夜战的动物，光线再弱它也能明察秋毫。它看东西所需要的光，强度仅为人眼需求的1，100。 猫眼在黑暗中闪闪发光，狼眼在夜色中阴森恐怖，其实它们的眼睛本身并不发光，但能反射进入眼睛的月光、星光和其他微弱的光线，并将这些光线汇集于眼睛的后表面上，所以才使它们的眼睛光彩照人。

科研人员认为，眼睛与身体的基本关系能反映每个物种是如何适应、利用自己所在的生存环境，尤其是那些眼睛大小偏离正常标准的动物。例如，以猫头鹰为例，就眼睛与身体的比例来说，它在脊椎动物中拥有最“大”的眼睛，这是适应其在灰暗光线中发现、捕捉灰色动物的需要。

爬行动物与啮齿动物的眼睛一般来说都比较小，而一些啮齿动物却像猫头鹰一样在晚间活动，由于它们的眼睛比较小，这就暗示着这些啮齿动物在进化过程中弱化了视觉，而强化了触觉和嗅觉。

就鱼类来说，它们的情况与陆地动物大不一样。专家称，它们并不按一致的方向发展自己的视力。由于水的浮力作用，许多鱼类进化成细长的身体，眼睛有大有小，有的则因为生活在海底黑暗世界里，因此眼睛早就退化了。可以说，鱼的眼睛大小与否也是其生存进化的必然结果。

鸟的眼睛有特别的肌肉，能改变晶体的厚度和角膜的形状。鲸的眼睛有特别的“水压”，通过注水和排水来调压，从而可以让它们的晶体前后移动，使其离视网膜忽远忽近。这种独特系统可以让鲸在水里水外都能看得一清二楚。

章鱼眼的单晶体像洋葱一样分层，每层都有稍微不同的光学特性，以利于章鱼快速聚光，还拥有极大的视野。

昆虫和节肢动物有复眼。复眼由许多单个晶体组成。单个成像单位称为“小眼”。比如，蜻蜒为单复眼，其晶体达1万个。有些复眼能同时处理图像，每个晶体传送自己的信号给昆虫或节肢动物的大脑。这使它们快速发现目标和图像识别，这就是为何苍蝇很难打着。

篇二：有趣的动物眼睛

有趣的动物眼睛

彭连举

长在肢体上的眼睛 海星有5只眼睛，分别长在5只脚的顶端。鱼蛭 的眼睛长在尾巴上。有一种蜗牛，1只眼

长在头上，可以望见前方，另 1只眼长在背上，专门监视空中。

能再生的眼睛 螃蟹的眼睛能够再生。它的眼珠下面连着一根眼柄， 能伸能缩，运动自如。如果坏了一只眼球，眼柄上又能长出新的来； 如果把眼柄切断，眼窝里还能长出触角，以弥补缺眼的不足。

数目最多的眼睛 蜻蜓的两只大复眼由近3万只小眼组成。复眼内 上半部的小眼，专看远处的物体，下半部的小眼专看近处的物体。除 了复眼外，蜻蜓头上还长有3只单眼，专门负责观察前方的目标。 体积最大的眼睛 大乌贼生活在黑暗的深海中，它的眼睛的直径 达38厘米，同一个普通洗脸盆差不多大。

看得最全面的眼睛 蜘蛛的8只眼睛分别长在头部的前方和左右两 侧，互相配合，几乎可以同时在360度的空间里准确察知物体的形态。 最简单的眼睛 蚯蚓没有成形的眼睛，视觉凭借分布在全身表皮并 与神经纤维紧密联系着的视觉细胞。

最复杂的眼睛 青蛙的眼睛里有4种感觉细胞组成的检测器，能显 示4种不同的图像，把4种图像重叠在一起，就能得到鲜明的立体感， 故有“活雷达”之称。

篇三：生物眼睛奥秘多

生物眼睛奥秘多

猫眼夜视仪

提起夜视术，你一定会想到猫。漆黑的夜晚，猫能清楚地观察老鼠的一举一动并敏捷地抓住它。

猫的眼睛为什么能在黑暗中看清眼前的一切呢其原因就在于猫眼的视网膜上具有圆锥细胞和圆柱细胞，圆锥细胞大都在视网膜的中央部分，它能感受白昼普通光的光强和颜色；圆柱细胞大都在视网膜的周围部分，它能感受夜间的光觉。一般只能在白天活动的动物如鸟、鸡等，它们的视网膜中常常只有圆锥细胞，所以到了晚上就看不见东西，而另一些只能在夜间活动的动物如猫头鹰，其视网膜上只具有圆柱细胞，所以，它们的眼睛在白天什么也看不清，一到晚上就成为火眼金睛。猫的眼睛与上述动物不同，不但具有这两类细胞，而且具有较多的圆柱感觉细胞，所以它不但白天能活动，到了晚上，它也显得异常活跃。 此外，猫眼还有一个特点，在它感受弱光线时，瞳孔能够随着光的不同强度而自动调整。所以，在中午阳光很强时，你会看到猫眯着它的双眼，瞳孔已缩小成直线般的细缝，保证只让少量的光线进入瞳孔内。而在光线十分微弱的晚上，瞳孔又能放大呈圆形，以便让较多的光线进入眼内，保证在黑暗中也能看清楚各种物体。猫眼具有这样的奥妙，怪不得它视黑夜如同白昼，成为人类捕杀老鼠的得力助手了。

军事科学家们模仿猫的特殊本领研制了军事上大有用处的微光夜视仪。

发展微光夜视技术的关键是图像增强器，它的功能是把输入图像的亮度增强并加以显示，微光通过图像增强器后，其光增益可达10万，可视距离达2 000千米，但在性能、体积、结构、重量等方面，与猫和其他动物的夜视术相比，仍有一定的差距。

鱼眼侦察机

高空侦察机用普通相机从高空拍摄地面照片，一次只能摄得10平方千米面积的景物，为了了解对方更多的情况，侦察机必须深入敌境，因而要冒被敌人导弹击中的危险。 科学家们研制出了一种高性能相机，可以从高空大面积拍照，图像十分清晰。这种新式相机所采用的镜头不是普通镜头，而是仿照鱼眼构造制成的鱼眼镜头。

鱼眼有什么值得仿效的特点呢一般动物眼睛的视野或像场角是比较小的，只能看到眼睛前方的景物，而鱼眼的像场角很大，可以达到220度，不仅可以看到前面180度范围内的景物，还可以拐弯看到身体两侧往后的一些景物。仿照这种“眼观六路”的鱼眼制成的鱼目镜头，也具有200多度的像场角，比普通照相机的像场角扩大了2～4倍。因此，在飞机和人造卫星上使用鱼目照相机，一次可以拍摄几十平方千米的景物，效率高，费用低，有很高的军事价值。

许多鱼还具有“水陆两用眼”，能同时观察水中和空中的目标。一种生活在美洲亚马逊河的四眼鱼就是如此。它的眼睛特别，两只眼都被一个水平隔膜隔开，将眼分成上、下两半，上半部突出头上，适于视空中之物，下半部适于视水中之物。模仿四眼鱼的眼睛，人们将来可设计出能视空中之物和水中之物的装置，使船舰在水面航行时，既能看见水上的物体，也能看见水下之物，这对于防止船舰的触礁和水下航行的物体将大有帮助。

虫眼速度计

人们说导弹是长眼睛的炮弹，在现代化的战争中，双方的战斗目标都在快速地移动，导弹即使长了眼睛，也难以精确测定迅速运动着的目标的相对速度，所以，打不中目标的情形

也是很多的。能不能为导弹配上一双更敏锐的眼睛，让它快速计算出目标运动的速度呢首先让我们分析一下昆虫的眼睛特殊的结构。

请你捉一只苍蝇、蜻蜓或者螳螂看看，与身躯相比，它们的一对眼睛显得多么大啊!如果通过放大镜再看看这对大眼睛，你就会发现它们是由许许多多小眼睛组成的，因此昆虫的眼睛叫做复眼。组成复眼的小眼非常之多，蜻蜓的一只复眼竞然由28 000只小眼组成。每一个小眼都有自己的屈光系统和感觉细胞，因此都能看见东西。当然，这些小眼毕竟太小，它们的视力比人眼要差多了。但是，由这些小眼组成的复眼却有很高的分辨率，而且还是极为灵敏的速度计。

你一定看见过螳螂捕虫吧。那只瘦瘦的螳螂，静静地蹲在树荫草丛中，两只锯刀般的大前足举在胸前，似乎在做着“祷告”。可是，一旦有小虫掠过，它就猛然跃起，前足死命一击，将小虫一举捕获，前后不到百分之五秒，真是一瞬间，小昆虫还来不及“躲闪”，就变成了螳螂的美食。像螳螂这样的发现和瞄准系统，要比成吨重的现代电子跟踪系统还要灵敏。 在这短促的一瞬间，螳螂是如何发现和跟踪目标的呢原来螳螂有两种器官能把关于小昆虫的大小、飞行方向和速度的信息报告给脑子，这就是复眼和本体感受器。螳螂的复眼由几千个小眼组成，小眼的中心轴互成1～3度的角，一个接一个，组成蜂窝状的半球形视野。当小虫在它眼前掠过时，小虫的景象在复眼里急速地移动。虽然每一个小眼看不到景物的连续运动，而只能看到一个个单镜头。就像电影胶片那一个个单镜头一样，但运动的物体由各个小眼轮流感觉，它脑子里就感觉了景物的运动，这样，脑子自然可以感知景物的运动速度了。

当复眼跟踪飞虫时，位于颈部的本体感受器也开始了工作。本体感受器有两组由数百根弹性纤维组成的感受垫，飞虫向右边掠过，螳螂把头转向右边，使右感受纤维被压弯。头部旋转的角度越大，被压弯的弹性纤维越多。与此相对应，左感受垫里有同样根的纤维伸直了。纤维的弯曲或伸直刺激位于它们基部的感受细胞，使脑子形成不同的兴奋信号，通过这种兴奋信号的差别，脑子就测出了飞虫运动的速度。模仿昆虫复眼制造的虫眼速度计，它的用途可大啦!人们给导弹装上了模仿昆虫复眼的虫眼速度计，它能迅速地测定导弹与目标间的相对速度，并指示导弹不断调整方向与速度，一举而将目标击毁。还可装在飞机上，用来测量飞机相对于地面的速度。飞机有了这种“眼睛”，在着陆时就能随时测知它相对于地面的速度，既不会飞得太慢而耽误时间，也不会飞得太快而飞过了头。

蛙眼成像术

首先让我们看看青蛙捕虫的情景：青蛙蹲在稻田里，偶尔眨一眨那凸凸的大眼睛，尽管它眼前的禾秆上停着一只蛾子，它却一动也不动，似乎“熟视无睹”。可是，蛾子刚一展翅起飞，青蛙就以迅雷不及掩耳之势，向上猛地一跳，张开大口，翻出舌尖，一下子就粘住蛾子，“勾”进嘴里。

为了弄清楚为什么青蛙一定要等蛾起飞才发动攻击，仿生学家对青蛙进行了特殊的实验研究。实验表明：在迅速飞动的各种形状的小动物里，青蛙可立即识别出它最喜欢吃的苍蝇和飞蛾，而对其他飞动着的东西和静止不动景物都毫无反应。蛙眼帮助青蛙敏捷地发现运动着的目标，迅速判断目标的位置，运动的方向和速度，并且立即选择最好的攻击姿态和攻击时间，这样的眼睛真称得上“火眼金睛”!

仿生学家进而研究这种火眼金睛的构造。原来，蛙眼视网膜的神经细胞分成五类，一类只对颜色起反应，另外四类只对运动目标的某个特征起反应，并能把分解出的的特征信号输送到大脑视觉中枢——视顶盖。视顶盖上有四层神经细胞，第一层对运动目标的反差起反应，能把目标的暗前缘和后缘的特征抽取出来；第二层能把目标的凸边抽取出来；第三层只看见目标的四周边缘；第四层则只管目标暗前缘的明暗变化。这四层特征就好像在四张透明纸上的

画图，迭在一起，就是一个完整的图像。当复杂的图像分解成几种易于辨别的特征时，发现目标的敏捷性和准确性也就自然提高了。

弄清了蛙眼的原理和结构，仿生学家就发明了电子蛙眼。电子蛙眼和蛙眼一样，也有四种检测器，执行抽取图像的反差、凸边、边缘和变暗四种功能。这种电子蛙眼倍受军事科学家的青睐。在现代化的战争中，敌方可能发射导弹来攻击我方的目标、这时我方可以发射反导弹截击对方的导弹，但敌方为了迷惑我方，又可能发射信号来扰乱我方的视线。在战场上，敌人的飞机、坦克、舰艇发射的真假导弹都处于快速运动之中，要克敌制胜，必须及时把真假导弹区别开来，去截击真正的导弹；同时必须把预定的搜索目标与其他背景物体区别开来，集中火力攻击真正的目标。将电子蛙眼和雷达相配合，就可以像蛙眼一样，敏锐迅速地跟踪飞行中的目标，区分真假导弹和真假目标，这就会大大提高我们的作战和防御能力。

鲎眼摄像仪

鲎是在我国沿海一带生活的一种称之为“活化石”的节肢动物。它们或在浅海中活动，或在海底游行，有时还潜藏在海底的泥沙中。

鲎的每只复眼由1 000只小眼组成，每只小眼都有感光细胞，并且都与神经末梢相连，小眼中的每个感光细胞也都有自己的透镜，能把投射来的光线聚焦，形成的神经脉冲传递到鲎脑，由脑子进行信息处理，鲎就能看见水中的物体了。

由于鲎眼的个头比较大，神经纤维比较粗，科学家们选择用来进行复眼的研究。结果他们发现，鲎的小眼之间有侧向神经相互联系，当一个小眼受到光照而产生神经兴奋时，周围的小眼却受到抑制。也就是说，小眼对光的刺激的反应反而比正常情况下减弱，它们发生的神经脉冲减少，这种现象叫侧抑制作用。鲎眼靠这种特殊作用，把眼睛接受到的视觉信号抽出加工，略去图像的轮廓，这样就大大加强了目标的清晰度，使鲎在昏暗的海底能看清外界的景物。

根据鲎眼的侧抑制作用原理，人们研制出了鲎眼电子模拟机，用它来处理模糊的X光照片、航空摄影照片和太空卫星侦察照片，可得到轮廓鲜明的清晰图像，发现敌方伪装的导弹发射场、飞机基地等军事目标。人们还用类似鲎眼功能的电子系统来提高雷达的灵敏度，即使在微弱的光线下，也可以提供清晰度较高的影像。

鸽眼定向术

鸽子的眼睛是非常敏锐的。鸽眼的神经具有100多万个神经细胞，这些神经细胞分成六类，分别管看物体的凸边、垂直边、水平边、方向边、普通边和亮度，其中管方向边的神经细胞特别有用。它只能看到向着某个固定方向运动的物体的全部边缘，而对物体的颜色、外界光线的强弱都毫无反应。军事科学家模仿鸽子的这一特殊本领制成了电子鸽眼，它具有鸽眼那种迅速辨别单方向运动物体的特性，给雷达装上这种“电子鸽眼”就大大提高了雷达的分辨能力。

“电子鸽眼”能迅速发现运动着的斑点和一定取向的边缘。当敌机群袭来时，它们向四周发射干扰雷达信号，使雷达屏幕上目标模糊不清，而电子鸽眼对这些干扰“视而不见”，只牢牢盯着定向运动的机群。这样，敌机再狡猾，也逃不过我方的火眼金睛了。

电子鸽眼除在国防线上布置使用外，还可用在机场上监视飞进机场的飞机，以保障机场的安全。

鹰眼望远镜

“草枯鹰眼疾”，鹰眼之锐利是人所共知的。翱翔在二三千米高空的雄鹰两眼虎视眈眈地扫视着地面，它能一下子从许多相对运动着的景物中发现兔子、小鸡或其他食物，并敏捷

地俯冲而下，一举将猎物捕捉。

鹰眼为什么这样锐利呢？原来鹰眼有两个中央凹，一正一侧，其中正中央凹能敏锐地发现前侧视野里的物体，侧中央凹则能接收鹰头前面的物体像。中央凹上的光感受器叫视锥细胞，它的密度高达每平方毫米100万个，比人眼的密度要高6～7倍。感光细胞越多，分辨物体的本领就越大。鹰眼的瞳孔也比人眼的大，此外它还有叫做梳状突起的特殊结构，能降低视细胞接收的光强。所以在强光下鹰眼不用缩小瞳孔，也不感到眼花，而仍然具有很高的视觉灵敏度。

由于有以上特点，鹰眼就能在空中迅速准确地发现和识别地面目标，并能判断出目标的运动方向和速度大小。这种能力是人的眼睛所不具备的。即使采用雷达，由于靠地面目标反射回来的无线电波显示图景，其分辨率也很差。因此，军事科学家向鹰眼学习，制造了电光鹰眼系统。这种电子光学装置配备有装上望远镜的电视摄像机和电视屏，飞行员在高空中只要盯住电视屏，就可以看到飞机下宽阔的视野中的所有物体。一旦发现可疑目标，就可利用望远镜放大形成光学图像，用摄像机拍摄下来，再在电视屏上显示出跟实物一样的图像。飞行员还可把接收到的图像信号发送到地面。这样，指挥员不用上天，也可以从荧光屏上及时掌握第一手情报了。

作者：马庆恒

篇四：眼睛的奥秘

篇五：浅谈眼睛的进化历程与动物对环境的适应之间的关系

中国农业大学

课程论文

（2013-2014学年秋季学期）

论文题目：浅谈眼睛的进化历程与动物对生存条件的适应之间的关系课程名称：野生动物疾病学

任课教师：金艺鹏

班 级：动医103班

学 号：姓 名： 刘飔雨

浅谈眼睛的进化历程与动物对生存条件的适应 之间的关系

【摘要】眼睛是趋同进化很好的例证。特化的具有光转换功能细胞的器官就可能称之为眼，因此可以说所有的动物都有眼睛。动物眼睛的起源与进化过程是人类在探索自然奥秘过程中遇到的一个非常有趣且引人注目的研究热点，目前这方面的研究已取得了丰硕的成果。本文概述了眼睛的进化历程，并且就脊椎动物为了适应不同的生存条件导致正透视眼的一系列变化问题进行了一些讨论。

【关键词】单眼 进化 适应

所有哺乳动物都有非常复杂的单眼。在眼睛这个系统中，任何一个部分似乎都是不可或缺的，以至于长期以来神创论者和智能设计论者将其当做反对达尔文进化论的有力证据，作为他们提出的“不可简化的复杂性”的最好例证。但是现在，经过无数科学家们的努力，我们已经能够很好地解释眼睛的进化历程，同时还发现这种进化与动物的生存需要是密不可分的。

一. 眼睛的起源和进化的基本过程

由于眼睛这样的软组织很难在化石中保存下来，生物学家们通过研究眼睛在胚胎中的形成过程，以及比较不同物种的眼睛结构和基因来确定关键性状出现的时期。结果表明，复杂的单眼在1亿年内就进化形成了：大约6亿年前它们还只是能感知昼夜节律和季节节律的简单感光器，5亿年前则进化成了在光学和神经学上非常复杂的器官1。眼睛是逐渐进化而且如此迅速这一发现，除了验证了进化论的观点，还解释了眼睛并非完美的器官的原因。

10亿年前，简单的多细胞生物分化为径向对称（进化为绝大多数无脊椎动物）和两侧对称（进化为脊椎动物）两种身体结构。6亿年前，日出日落的光线节律变化促使与水母相似的物种向视力迈出了关键的一步，它们的身体底部出现了眼点。这些眼点对光线敏感，不能成像，但可以识别不同的光波，也就是说，它们已经可以识别颜色，以此躲避短波长的光线对透明动物带来的伤害。

此后进化发生的突然爆发——寒武纪生命大爆发，奠定了复杂眼睛出现的基础。随着捕食动物和捕食作用的出现，眼睛的类型发生了根本性的变化，光作为一种动作信号而加速了眼睛的进化2。这次生命大爆发中出现了两类眼睛，一类是节肢动物普遍具有的复眼，另一类则是照相机式的眼睛。

有许多成像单元的复眼体积小但视角宽广，对小动物非常有利。在寒武纪，具有了复眼的视觉能力的三叶虫等节肢动物因此获得了更大的生存优势。而昆虫将复眼进一步发展，虽然成像弱，但有着非凡的解析速度，是人眼的5倍，满足了很多昆虫快速飞行、捕食和躲避障碍的需求。

但是复眼对大型动物不太适用，它们体积过于庞大，因而出现了另一类眼睛，也就是单眼。单眼的进化从位于皮肤表面的感光细胞群开始，之后出现了眼窝，这些感光细胞分布在眼窝1

2 Trevor D. Lamb, 眼睛的进化路线图（王天奇翻译） 马冬梅,朱华平,桂建芳. 动物眼睛的起源与进化研究进展

底部，成了有方向性的感光器官，接着一步步进化出聚焦结构，最终成为复杂的单眼。这种眼睛主要有三种类型：一种是照相机似的眼睛（正透镜眼）（positivelens or camera eye），存在于脊椎动物和一些非脊椎动物，例如人和头足类的眼睛。第二种是凹透镜眼（concave mirror eye），蛤和介形亚纲甲壳类的眼，能产生明亮但却十分模糊的图案。第三种是小孔眼（pinhole eye），小孔眼和杯状眼主要存在于软体动物中，它只能观察到物体的位置3。这样说来，虽然鱼类、爬行类、鸟类和哺乳类在整体上存在明显的进化关系，但从眼睛的进化这一角度来说，这种关系变得不很明显，它们均属于正透视眼（虽然一些内部结构仍有不同）。一般意义上低等的动物却拥有复杂的眼睛结构，这样使得动物可以接受到更多信息，也一定程度上说明了视觉对于动物生存的重要性。

图表 1 单眼的进化历程

二. 对于黑暗的适应——夜视能力与退化

光感受器是眼睛重要的组成部分，它们在眼壁的内表面排列成一个层状的视网膜。实际上，光感受器共有两种，一种是睫纤毛光感受器(Ciliary photoreceptors)；另一种是微绒毛光感受器(Microvillar phototreceptors)。照相机似的单眼是由睫纤毛光感受器进化成的，也叫做睫状细胞光感受器，它们进一步进化成了我们熟悉的主司昼视觉的视锥细胞（cone）和主司夜视觉的视杆细胞（rod）。因此，白天活动的动物视网膜中视锥细胞较多，能够产生良好的分辨率；夜间活动的动物都具有视杆细胞占支配地位的视网膜，保证动物能够捕捉到细微的光线。

对于夜行动物来说，仅仅是细胞分布的改变还远远不能满足它们在漆黑的夜晚看清东西的需求，为此它们进化出了更大的视网膜和角膜。与相似的大脑和身体的白天活动的猴子相比，夜猴属的猴子视网膜面积要大50%以捕捉更多光子4。角膜的增大就更加直观，比如夜行动物肥尾倭狐猴的角膜就很大，几乎占据了整个眼球的前表面，这样能够捕捉到更多光线。眼镜猴将这一方式发挥到了极致，它角膜的直径几乎等于眼球的直径，这赋予它敏锐且敏感的视觉，便于在黑夜捕捉昆虫。它的眼球也很大，甚至比它的大脑还要大，因此需要强大的结缔组织来固定，这使得它的眼球不能转动，却也使它进化出了能够180°旋转的脖子。同样需要在夜间捕食的猫头鹰也进化出相似的眼睛。 3

4 马冬梅,朱华平,桂建芳. 动物眼睛的起源与进化研究进展 Michael A. Dyera etc. Developmental sources of conservation and variation in the evolution of the primate eye

图表 2 夜猴（夜间活动）和卷尾猴（白天活动）的头骨对比

（Michael A. Dyera etc. Developmental sources of conservation and variation in the

evolution of the primate eye）

有些动物则不完全依靠更大的角膜。猫科动物，比如狮子，进化出了位于视网膜后方、可以反射光线的膜状层，使得视杆细胞能够第二次捕捉光线，用另一种方式适应了黑暗。可是这也付出了代价，由于这种反射作用，使狮子看到的图像轮廓就不那么鲜明了5。

有些脊椎动物则采取了不同的方法来应对黑暗，在几乎完全黑暗的环境中，它们舍弃了视力。洞鲈是其中的代表。这种硬骨鱼类生活在黑暗的洞穴中，眼睛埋在皮肤之下，几乎没有视力。一般来说鱼类的眼睛属于正透视眼，眼睛的晶状体呈圆球形，视觉调节依靠晶状体位置的前后移动，而不是改变晶状体的凸度，因此，鱼眼是极端近视的。但是这依然可以说是非常复杂形式的眼睛。5亿年前，无颌鱼类就具有了这样的眼睛，比如今天仍然存在的七鳃鳗，具有整套的晶状体、虹膜和眼部肌肉，其视网膜甚至和哺乳动物一样具有三层结构。七鳃鳗的近亲盲鳗生活在黑暗的海底，虽然是脊椎动物，但是它的眼睛极度退化，缺乏角膜、虹膜、晶状体和所有眼部支撑肌肉，视网膜只有两层结构，整个眼睛埋在半透明的皮肤之下。盲鳗与七鳃鳗有着共同的祖先，这个祖先很可能也拥有复杂的眼睛。因此盲鳗的眼睛肯定是从更高级的形态退化而来。舍弃对于生存意义不大的器官，是为了节约宝贵能量，用于更加有利于生存的方面，从这一角度来说，这种适应也可以一定程度上称为“进化”。但是盲鳗仍然保有眼睛这个器官，没有因为生活在昏暗的海底而完全消失，这表明眼睛对于生存还有一定的重要性。经过大量的研究，我们现在认为这是为了向盲鳗的大脑提供昼夜的节律。这为研究眼睛的起源提供了很大帮助。

图表 3一般有颌鱼类的眼睛 图表 4成年七鳃鳗的眼睛

[Trevor D. Lamb, 眼睛的进化路线图（王天奇

翻译）] 图表 5成年盲鳗的眼睛 [Trevor D. Lamb, 眼睛的进化路线图（王天奇翻译）]

三.

极端环境对眼睛的改造

有些动物生活在相对极端的环境中，比如沙漠和戈壁，那里风沙很大，又极度缺水，这样的环境对它们眼睛的结构也产生了一些影响。

5 陈珍. 动物眼睛探秘

双峰驼是荒漠地区典型的动物，有双层眼睑和多层睫毛，具有发达的漏斗肌（灵长类无此肌肉），漏斗肌使突出的眼球在必要时及时收缩，这些结构特点能够更好地抵御风沙的侵袭。双峰驼角膜前总表面积远大于人类角膜前总表面积，能使眼球内的结构接受更多光线，既使是在大的风沙面前，上下眼睑只张开很小的缝隙，依然可以很好地辨别方位6。双峰驼泪腺的大小与马牛泪腺相似，但没有马牛发达，泪腺的排泄管数目仅有大约3-4条，这一特点据推测可能是为了在干旱的环境中保持水分。

鸵鸟是目前世界上最大的陆栖鸟类，可以很好地适应热带、亚热带、温带的湖泊、沙滩、河滩、荒滩及半山坡的荒山草地。它的视锐度及视觉分辨率很高，视网膜照明度可与其他夜间活动种类相比7。这样的特点除了和双峰驼一样能够抵御风沙、及时发现危险之外，也是为了适应鸵鸟的快速奔跑。作为一种不会飞的鸟类，为了在几乎没有遮挡物的荒漠逃避掠食者，鸵鸟进化出了极快的奔跑速度，最大步伐可达4m，时速可达80km，为了适应这种快速移动，它才相应地进化出很高的视锐度及视觉分辨率。

四. 捕食与眼睛的进化

捕食作用在寒武纪时就对眼睛的进化起到了巨大的推动作用，在现代动物身上同样可以看到捕食作用对它们眼睛的影响。

以鹰为代表的猛禽是典型的捕食者，它们的眼睛是非常敏锐的，能够在320km/h的高速俯冲时定位。鹰视网膜上的感光细胞可达100万个/mm2（人是20万个/mm2），因此成像更加清晰；它们的角膜更平，与虹膜的距离较远，起到类似望远镜的作用，可以将远处的物体放大。除此之外，鹰还具有典型的双眼视野，也就是说两只眼睛距离较近，视野重叠的角度很大，达55°。这使得猛禽拥有了三维立体的视觉，可以很好地判断距离，将猎物从背景环境中突出出来，便于捕食。恐龙时代的顶级食肉动物之一暴龙也具有相似的双眼视觉，它们甚至重塑了头部的形态，使其更加狭长，加强这种视觉作用。其实双眼视觉并不仅仅服务于食肉动物。很多灵长类虽然以植物为食，但是由于常常在林间穿梭，进化出双眼视觉使得它们可以很好地判断距离，因而能快速而安全地在树枝间移动，躲避天敌或寻找食物。

捕食者的眼睛离得越来越近，而被捕食者的眼睛离得越来越远。比如鹰的猎物兔子的眼睛，长在头部两侧，这样就获得了360°的视野。虽然这种形式的眼睛让兔子不能够有三维的视觉，却可以让它们及时发现两侧和身后的捕食者，迅速逃跑。绝大多数鱼类的眼睛也是长在头部两侧的。水中的环境非常复杂，虽然很多鱼类并不依靠视觉发现危险或捕捉猎物，但是视野宽阔的眼睛同样有助于鱼类“环视四周”，有利于它们的生存的。有一些捕食者也拥有分开的眼睛，比如鳄鱼这样的伏击型猎手，便于发现身边毫不知情的猎物。

人眼可以识别全色谱，或者说正常的人眼可以识别红色，这种很多哺乳动物没有的能力据推测来源于我们的祖先，因为科学家们发现其他灵长类也能够识别红色，而且发现识别全色谱的能力也与摄食有关。为了获得更有营养的树叶，灵长类都偏向采食嫩叶，嫩叶一般是红色的。灵长类进化出能够识别红色的视锥细胞，便于直接摘取营养丰富的嫩叶，节省时间和6

7 马景红等. 双峰驼眼的解剖组织学 柳林等. 鸵鸟眼球组织学的研究

初中作文