蜘蛛的八只眼睛都能看见东西吗?

知乎日报
02月07 00:00
苏澄宇,动物科学 / 冷门问题收割者 / 分享动物们的小秘密

这是全世界最讨人喜欢的蜘蛛卢卡斯。

小蜘蛛卢卡斯(Lucas the Spider)

你不仔细看的话,只会注意到卢卡斯那一对水灵灵的大眼睛,和旁边那一对稍微小点的眼睛,给人感觉是 4 只眼睛。

其实跳蛛还藏了 4 只眼睛,有 4 对共 8 只眼睛,只是位置不能从正面直接看到。

跳蛛是游猎性捕手,不靠网,而是靠跟踪猎物,然后像猫一样扑过去。准确、敏捷,一气呵成(失误总是有的)。

很明显,这 8 只眼睛在精准捕猎中起到了巨大的作用。但对于它眼睛如何协同工作的,很长一段时间一来,还是未知的。

为了搞清楚跳蛛的眼睛是如何工作的,马萨诸塞州大学的蜘蛛生物学家伊丽莎白·雅各布(Elizabeth Jakob)领导了一个研究小组,组员来自美国、肯尼亚和新西兰,他们对跳蛛的视觉能力进行了实验研究[1]

第一步是定制一个专门用于跳蛛的眼动仪。眼动仪是一种能够跟踪测量眼球位置及眼球运动信息的一种设备。雅各布博士做了两个用于跳蛛的眼动仪,可能是世界上仅有的两台。 她自己拿了一台,她在新西兰的同事有另一台。

人类的眼动仪
人眼在进行文字阅读时停留位置和扫过的经典轨迹图。可以看出,人们在阅读的时候,眼睛的注视点并非平滑的扫过文字。

然后,科学家将跳蛛固定在仪器上。科学家用石蜡涂在蜘蛛的头上,接着把一顶特殊的塑料帽子给跳蛛戴上。

小可爱在戴上帽子之前

最后,接到观察的设备上。

下方是滚动球

跳蛛被固定在轨迹球上,然后观看一些动态图像(一个小黑点),用摄像机对准跳蛛主要的两只眼睛 -- 最前面两个大眼睛。同时,用紫外线穿透蜘蛛的头部,照亮小脑袋,看看小脑袋在实验的时候发生了什么。

跳蛛正中间最大的 2 只眼睛,是它最主要的 1 对眼睛(主眼)。既然是最大的眼睛,它们所能提供的图像也是所有眼睛中最清晰的。每一个主眼视网膜后面有一个较长的可移动管状结构。

跳蛛可以移动这些管状结构,用于扫描周围环境。

管状物
通过观察管状结构的变化,结合眼动仪的数据,作为眼睛活动的判断依据

虽然主眼已经很可以提供清晰的图像了,但它们只能看到正前方的东西。这样视野是很窄的。如果它在寻找猎物,就像你用手电筒在一个黑屋子里找东西一样,效率很低。

通过观察管状结构的变化,结合眼动仪的数据科学家发现,跳蛛前侧方的一对眼睛,它们的作用类似于运动探测器的作用,会告诉主眼应该往哪儿盯。

如果用可涂掉的颜料覆盖在前侧方的眼睛上,一旦图像稍微偏离了正前方,蜘蛛就不知道往哪儿盯了。如果前侧方眼睛是活动状态,主眼会跟着前侧方眼睛注意到的东西。

在遮住侧眼的情况下,跳蛛的主眼活动范围小,视野范围有限。

这项研究现在只搞懂了前侧眼的作用:给主眼指路。对于中间和后面那两对眼睛,还没有做研究,但推测应该类似于前侧方眼睛的作用,这样就可以获得 360°的全面视角。

接下来,科学家得研究它们小脑袋里到底怎么处理不同影像之间的信息的。