動物如何夜視？－ 安娜·施沓扣

觀看完整課程：http://ed.ted.com/lessons/how-do-animals-see-in-the-dark-anna-stockl

人眼看見的夜間世界，是個隱約的灰色帆布。而許多夜行動物體驗到有著豐富細節、形狀、顏色，多姿多彩的世界。人與飛蛾的差異是什麼呢？安娜·施沓扣揭示夜視背後的科學。

課程：安娜·施沓扣，動畫： TED-Ed。

人眼看見的夜間世界
是個隱約的灰色帆布。

另一方面，許多夜行動物體驗

有著豐富細節、形狀、顏色，
多姿多彩的世界。

人與飛蛾的差異是什麼呢？

飛蛾和其他許多夜行動物
夜裡能看得見，

是因為牠們的眼睛已經適應，
彌補了光線的不足。

無論是否是夜行的動物，所有的眼睛

都靠「視網膜」的「受光體」
來偵測光的粒子，

稱為「光子」。

受光體把光子的資訊

傳給視網膜的其他細胞和大腦。

大腦篩選資訊，

用來建立眼睛感知的環境形象。

光越亮，就有越多的光子進入眼睛。

在陽光明媚的日子，

眼睛接收到的光子
是無月陰夜的數億倍。

在黑暗中，不只光子的數量少很多，

光子進入眼睛的方式也不可靠。

這意味著受光體接收的資訊

會隨時間而變化，

改變圖像的品質。

在黑暗中，試圖偵測稀疏、
隨機抵達的散射光子

對於大部分的白天動物而言，
太困難了。

但對於夜間生物而言，
只是個適應的問題。

其中之一的適應機制是眼睛的大小。

以眼鏡猴為例，眼球和腦一般大，

牠的眼頭比例，
是所有哺乳動物中最大的。

如果人類有同樣的腦眼比例，
我們的眼睛將會大如葡萄柚。

眼鏡猴演化的大眼球，
不是為使它變得可愛，

而是要盡可能地多收集光子。

大的眼睛有更大的開口，
也就是「瞳孔」，

和更大的鏡頭，

允許更多的光聚焦在受光體上。

眼鏡猴以巨大的眼睛掃描夜景，

而貓用的是閃閃發亮的眼睛。

貓眼的亮光來自
「脈絡膜毯」這個結構，

位於受光體的後方。

這結構由層層含有像鏡子模樣、
晶體結構的細胞所組成，

把射入光反彈給受光體，

然後從眼睛出去。

如此產生了詭異的亮光，

並給受光體二次偵測光子的機會。

事實上，貓眼啟發我們設計出
嵌在馬路上的反光人工貓眼。

另一方面，蟾蜍適應了慢活。

牠們能看見成形的圖像，

即使其受光體每秒只收到一粒光子。

比人慢25倍的受光體

意味著它收集光子的間隔長達4秒，

使得眼睛能在
每個間隔4秒的視覺時間裡

比人收集更多的光子。

缺點是使得蟾蜍反應遲緩，

因為每四秒才更新一次圖像。

還好牠們習慣獵食動作緩慢的獵物。

同時，夜間嗡嗡飛著的昆蟲，

如鷹蛾，

能看到喜愛的花朵色彩，
即使在只有星光照明的夜空。

牠們通過異乎尋常的演化：

省略細節的受光體。

鄰近的受光體所接收的信息
在腦裡組合成群，

因此每個群組捕獲的光子
較個別受光體的更多。

然而，群組的受光體
損失了圖像的細節，

因為更多的細節
需要更細密的受光體網絡，

網絡的每一點都要有受光體。

關鍵是要平衡細節與光子數目

讓牠仍能找到花朵。

無論眼睛是緩慢的、巨大的、
有光的，或粗略看的，

這些生物適應的組合

給予夜行動物獨特的視覺能力。

想像透過牠們的眼睛看到

太陽下山後的甦醒世界，是何模樣。