偏振顯示揭示章魚和烏賊的視覺與偽裝

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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


據稱章魚是色盲,但它們可以辨別我們無法辨別的一件事:偏振光。這種額外的視覺領域可能使它們在一些競爭中佔據優勢(呃,觸手)。

一個研究團隊創造了一種新的方法來測試頭足類動物對這種光的敏感程度。他們的研究結果於週一在《當代生物學》雜誌上線上發表。

“我們現在知道偏振的調整比我們想象的要精細得多,”英國布里斯托大學視覺生態實驗室的 Shelby Temple 說,他是這項研究的負責人。


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但是測試偏振光很棘手,尤其因為我們人類無法感知到它。正如 Temple 和他的合著者在他們的論文中寫道:“對於能夠看到它的動物來說,光的偏振為視覺增加了一個維度,類似於為黑白影像新增顏色。” 偏振光與我們所看到的不同,因為它來自單一角度,並且能夠檢測到它的動物似乎根據其角度的變化以不同的解析度看到它。(我們最接近使用它的方法是戴上一副偏光鏡片來減少眩光。)

在調整最佳的動物中,偏振光感知的差異被認為限制在約 10 到 20 度。但在該小組的新實驗中,哀悼烏賊 (Sepia plangon) 對偏振光方向僅 1.05 度的變化做出了反應。

在實驗中,該團隊使用了移除偏振光濾鏡的計算機螢幕(如果沒有這些液晶顯示器 (LCD) 上的前置濾鏡,我們的顯示器將投射我們無法看到的偏振光影像)。

這些修改後的顯示器播放了“逼近刺激”的數字電影版本,例如一個擴大的圓圈,這表明潛在的捕食者正在接近。但是,他們建立的影像不是基於顏色或強度,而是基於僅改變偏振光方向。

章魚似乎還沒有像烏賊那樣對偏振光的細微梯度那麼敏感,僅在約 10 度偏移後才做出反應。但是,Temple 說,“這可能是我們的測試方式。” 正如他指出的那樣,烏賊對接近的捕食者的本能反應是快速改變顏色,研究人員可以將其用作他們已經看到偏振光角度的細微變化的跡象。

“烏賊,它們將情緒寫在臉上,非常形象,”Temple 說。“它們展示了它們作為神經反應所做的一切。” 事實上,烏賊的反應非常好,以至於他和他的同事認為他們做錯了什麼。他們擔心在數字渲染中,他們可能意外地包含了非偏振光線索,例如亮度或強度。但他們回去檢查並發現,確實只是偏振光的輕微變化嚇壞了這些動物。

對於章魚,“沒有可比性,”他說。但是,他承認,章魚可能已經看到了更精細的偏振光偏移解析度,但只是沒有像烏賊那樣簡單、快速的反應。

Temple 說,“可能是某些物種在這方面做得更好。” 到目前為止,他發現藍環章魚看起來比日間章魚更敏感。他計劃很快測試不同種類的章魚。

研究人員仍在努力探究頭足類動物視覺的奧秘,事實證明這非常複雜。這項新工作支援了這樣一種觀點,即對偏振光的這種敏感性之所以出現,正是因為這些動物看不清顏色——如果它們能看到顏色的話。

如果章魚、烏賊和魷魚——以及它們的一些捕食者和獵物——能夠如此敏銳地看到偏振光,那麼它們是否也像使用顏色和亮度一樣,積極地創造偽裝

其他研究人員正在研究這個問題。Temple 和他的同事觀察到,至少在某些烏賊中,它們可以在皮膚上建立基於偏振光的圖案。他們寫道,這種光的運用可能“被用作對缺乏偏振視覺的動物不可見的秘密通訊渠道的一部分”。

但這些圖案仍然很難讓我們捕捉到。為此,Temple 和他的同事開發了一種方法,讓我們能夠深入瞭解偏振光和黑暗的隱形世界,方法是修改數碼單反鏡頭 (SLR) 相機並建立一個計算機程式,將偽彩色饋送到不同程度的偏振光中。這些神秘的彩虹色生態系統影像清楚地表明,“對於這個故事,我們肯定還沒有結束,”Temple 說。

插圖由Ivan Phillipsen提供

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