鸟类在很大程度上依赖于看东西的能力。飞行不仅需要良好的视力,它对寻找食物和水、寻找配偶和躲避捕食者也至关重要。鸟类对视觉的依赖程度从其眼睛相对于身体的大小就可以明显看出。
鸟类眼睛大小和颜色是多种多样的。这既是它们外形特征的不同表现,又反映它们不同的生存需要和适应性。
一、眼睛的大小
鸟类眼睛的实际大小与外观的大小不相一致,人们仅仅只能看到虹膜部分的大小,而并未看到眼球的实际大小。实际上,鸟类的眼睛所占比例非常之大。
鸟类眼睛占身体的比例远大于其他脊椎动物。人类的眼睛重量只有头部重量的 5%左右,紫翅椋鸟(Sturnus vulgaris)的眼睛重量占头部重量的 15%,而猫头鹰约占到1/3,灰林鸮的眼睛重量占到头部重量70%。鸵鸟拥有陆地生物中最大的眼球,重量约为60克,而它们的大脑重量只有40克左右,鸵鸟的眼球重量比大脑重量还要大。
紫翅椋鸟
长耳鸮
灰林鸮
鸵 鸟
鸟类的眼睛大小与生活环境高度相关。据此前的科学研究,无论鸟类所处的纬度为何,只要是在接近森林底层等阴暗处狩猎与觅食的鸟类都长着大眼睛,因为大眼睛能让它们在阴暗的环境中捕捉到更多的光信号。相反,那些在天空翱翔时间较长的鸟类则长着较小的眼睛,因为这样能减少眩光的影响。
近来有研究似乎证明了这一点。美国研究人员发现,大城市的明亮灯光可能导致一些鸟类在进化过程中适应性地将眼睛变小。
研究人员发现,北美红雀和卡罗莱纳鹪鹩两种常见鸣禽作为留鸟,常年生活在得克萨斯州圣安东尼奥市中心,它们的眼睛比整体光线较暗郊区的同类鸟小5%。
北美红雀
卡罗莱纳鹪鹩
而另外两种候鸟,彩鹀和白眼绿鹃的眼睛大小没有差异,无论它们一年中大部分时间生活在城市的哪个地方。候鸟因过冬的地方有所变化,可能不太承受同样的人类造成的光和噪音压力,从而在繁殖季节更难适应城市生活。
彩鹀
白眼绿鹃
这项研究表明,留鸟可能会随着时间的推移适应城市生活,但候鸟并未适应。较小的眼睛尺寸可能会使鸟类能够应对城市环境中更明亮、更稳定的光线。眼睛较大的鸟可能会被城市的强光刺眼,或者睡不好觉,这让它们在城市地区处于不利地位。
除了与生活环境有关,鸟类眼睛的大小也与食性密切相关。大眼睛不仅能吸收更多光线,还能增加焦距和解析度,这就相当于给相机加装一个长焦镜头。不论是生活森林底层还是开阔环境的鸟类,只要是以昆虫和其他小型动物为食,往往具有更大的眼睛,因大眼睛能远距离发现猎物,并在追捕的过程中持续锁定猎物。
大眼斑雉的眼睛
而吃花蜜和果实的鸟类,眼睛相对最小,这可能是因为它们在寻找食物时,更多是依赖颜色而非形状。蜂鸟的眼睛拥有四种颜色受体细胞,作为对比,人类只有三种,这意味着它们能够感知我们人类根本“看不见”的颜色。
蜂鸟的眼睛
鸵鸟眼睛之所以相对较大,是因为它们需要在广阔的开阔地区寻找食物和观察潜在的危险。作为一种无法飞行的鸟类,鸵鸟需要依赖它们的视觉来觅食、寻找配偶和保护自己。大眼睛可以提供更广阔的视野,并帮助它们更容易地发现食物和潜在的捕食者。
鸵鸟的眼睛
二、眼睛的颜色
人类的眼睛色彩由虹膜颜色决定。常见人类眼球虹膜有四种颜色:棕色、蓝色、绿色和灰色四种。与人类相比,鸟类的眼睛色彩更鲜明,更多样。既有常见的褐色虹膜,又有红色、黄色、黄色、绿色、白色等。
虹膜棕褐色——黑脸噪鹛
虹膜红色——夜鹭
虹膜血红色——蓝绿鹊
虹膜暗红色——大斑啄木鸟
虹膜黄色——大杜鹃
虹膜金黄色——山斑鸠
虹膜橙黄色——雀鹰
虹膜蓝色——弄岗穗鹛
虹膜绿及灰色——长尾阔嘴鸟
虹膜白色——白眼潜鸭
科学家正在研究鸟类眼睛呈现不同颜色的原因。一方面,鸟类眼睛的颜色是由颜色遗传基因决定的;另一方面,有可能也是鸟类对环境的适应性。
研究人员发现,在鸟类羽毛中,主要的色素是黑色素(黑色、棕色、灰色、红褐色)和类胡萝卜素(红色、黄色、橙色)。两者也存在于鸟类的眼睛中,但另外两种类型的色素——蝶呤和嘌呤——是许多颜色鲜艳的鸟类眼睛的原因。除此之外,还有多种其他因素,包括血管、胶原纤维、胆固醇晶体、脂滴和结构元素,也会影响眼睛的颜色。并且更为复杂的是,相同的眼睛颜色可以通过各种不同的机制产生。
上图表示:一定范围的色素、结构和混合物可以产生相同的眼睛颜色(白色/灰色、黄色和红色)。对应的每一种情况都有不同种鸟类来作为例子。
一种假设是,眼睛的颜色通过影响鸟类的视觉或伪装来影响鸟类的生存。虽然目前尚不能确定虹膜的颜色是否会影响光线到达视网膜的方式,因为眼睛深处有很多外部看不到的吸光色素。尽管如此,眼睛颜色可能通过减少眩光来影响视力的假设仍有待验证。
另一方面,对猫头鹰和洞穴筑巢鸟类的研究提出了眼睛颜色可能与伪装有关的假设,因为更脆弱的物种,如日间栖息的猫头鹰和开放式筑巢的鸣禽,眼睛更暗、更不显眼。
在许多鸟类中,信号可能在眼睛颜色的进化中发挥更大的作用。一些天堂鸟、bowerbirds和cormorants生动的眼睛颜色似乎受到性选择的影响,就像五颜六色的羽毛一样。由于眼睛的颜色因物种而异,它可以作为年龄、性别或配偶质量的标志。或者,这可能只是一个个体存在的宣告:一项针对寒鸦的实验发现,它们明亮的眼睛阻止了对手靠近它们的巢穴。
猛禽的虹膜有不同深浅的黄色和棕色、蓝色/灰色、橙色或深红色。令人惊讶的是,白天活动的猛禽的眼睛颜色往往随着年龄的增长而变化。
以白头海雕为例(如图所示):
一岁幼鸟有一双深棕色的眼睛。
二岁的幼鸟有浅棕色到深奶油色的眼睛。
三岁的幼鸟眼睛大多是奶油色的
四岁的亚成鸟有奶油色的眼睛,大部分是黄色的
五岁的成年鸟和所有年龄较大的鸟都有明亮的黄色眼睛。
对鸟类眼睛颜色变化的研究,不仅需要在鸟类鸣叫和标本采集过程中拍摄标准化的眼睛照片,并利用 the Macaulay Library等照片数据库的潜力,以便全面地了解物种内部和跨物种的变化;还需要进行一系列物种进行高效液相色谱法和其他化学分析,揭示这种变异背后的色素和结构。多态种群和杂交区的全基因组测序将有助于识别野生鸟类的颜色基因。比较系统发育分析和行为实验将确定和测试关于鸟眼睛颜色的适应性意义和进化起源的假设。
无论怎样,对鸟类眼睛颜色的研究,用一个词来描述就是:方兴未艾。这将需要更多研究团队使用不同的方法,做更深入的了解。
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