本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
大王烏賊和巨槍烏賊可以長到約12米長。但這並不能解釋為什麼它們擁有地球上最大的眼球。大王烏賊的眼睛直徑達280毫米,遠大於劍魚的眼睛,劍魚的眼睛為90毫米,是第二大眼睛。
杜克大學的生物學家松克·約翰森在一份準備好的宣告中說:“大王烏賊和劍魚體型相似,但烏賊的眼睛按比例大得多,直徑是三倍,體積是27倍,這沒有道理。” 為什麼這些頭足類動物會進化出足球大小的眼睛呢?
當然,是為了更好地看到你。好吧,不完全是你——除非你恰好是一隻飢餓的抹香鯨。科學家發現,擁有這些極端的眼球可能使這些烏賊能夠在鯨魚還很遠的時候就發現它們,從而逃脫巨大的捕食者。這些發現於3月15日在《當代生物學》雜誌上線上發表。
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更大的眼睛似乎是獲得更好視力的顯而易見的解決方案。“對於在昏暗的光線下觀看,大眼睛比小眼睛更好,僅僅是因為它能接收更多的光線,”隆德大學的合著者丹-埃裡克·尼爾森在一份準備好的宣告中說。
但是,中上層海洋的弱光、低對比度世界,是這些烏賊和鯨魚生活和死亡的地方,比我們陸地上空氣流通的環境要渾濁得多。“我們發現,對於生活在水中的動物來說,眼睛比橙子大得多是不划算的,”尼爾森說。“對於生活在海洋或湖泊中的動物來說,水的光學特性將嚴重限制可以看到多遠的東西。” 並且在達到一定尺寸(約90毫米)後,更大的眼睛不會帶來足夠的視覺優勢來彌補它們的尺寸、重量和能量需求。因此,考慮到收益遞減,為什麼會有如此極端的進化發展呢?
這就是為什麼這些巨大眼睛的奇特案例讓科學家們撓頭。尼爾森、約翰森及其同事在新研究中寫道,這些烏賊的眼睛比其他動物的眼睛大得多,這一事實表明它們“使用眼睛的目的與其他動物不同”。
事實證明,根據研究中描述的數學模型,在這種怪物般的尺寸下,眼睛並不會在看所有物體時都變得更好——只是在看那些同樣是巨型的物體時才更好。(簡而言之:要在遠距離看到對比度的細微變化,既需要大的瞳孔,也需要大的目標——“以產生物體和背景之間在統計上可檢測到的差異,”研究人員寫道。)
因此,這些超大眼睛遠非多餘,而是大自然用來發現更大物體的答案。而且,正如作者在論文中指出的那樣,另一個大型物體“很可能很重要,無論是作為威脅,還是作為食物或性的潛力。” 換句話說,對於這些超大型烏賊來說,尺寸確實很重要。
所有這一切都發生在完全沒有陽光的深處;相反,唯一的光線來自發光生物的存在。“當鯨魚在水中移動時擾亂了小型凝膠狀動物時,就會產生光,”尼爾森解釋說。“生物發光可以在夜間揭示潛艇,而潛水的抹香鯨也會因為同樣的原因而變得可見。”
在充足的生物發光條件下,這些大王烏賊和巨槍烏賊(分別為Architeuthis和Mesonychoteuthis)可能在120米外(在500米或更深的黑暗深度)發現抹香鯨(Physeter macrocephalus),並可能使用其高壓噴射來避開危險。發現距離表明,烏賊可以在大約七百萬立方米的範圍內警戒移動的捕食者。根據新的視覺方程式,這種情況將使90至300毫米的眼睛達到最佳狀態。小於這個尺寸,它們就會錯過燈光秀(併成為晚餐),而大於這個尺寸又會開始收益遞減的趨勢,並且不值得花費能量去進化——或拖累。
當然,鯨魚不需要大眼睛來發現烏賊。它們有在黑暗中看得更好的東西:聲納。
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