《眼生万物》是一本由[英] 史蒂夫 • 帕克(Steve Parker)著作,低音 • 北京联合出版公司出版的精装图书,本书定价:60.00元,页数:192,特精心从网络上整理的一些读者的读后感,希望对大家能有帮助。 《眼生万物》读后感(一):引 言 人脑中大约有四分之三或更多的信息——事实、场景、文字、事件、面孔、地点——来自眼睛。在动物界,哺乳动物的眼睛是这种感觉器官的典型,人眼则是绝佳的例子,这部分源于作为灵长类动物成员的我们遗传到了这种进化成果。其他灵长类动物,特别是与我们血缘最接近的现存表亲——猿类与猴类,在很大程度上也依赖视力生活。我们确实是以人类的视角在看世界。 光、视觉与色彩主导着生物界。90% 以上的动物拥有成像眼或某种类型的视觉加工,所以视觉必当赋予了巨大的进化优势。某类眼睛的优势取决于其存在的时间、地点及所有者,并且由于眼睛能够引导或指导行为和生存任务,如觅食和寻找庇护,从而发挥作用。数百万年以来,视觉系统日益复杂,从基本的眼点,到我们人类眼睛这种极为复杂的结构与机制,这与基于视觉的行为日益发展有关。 眼睛就像其他任何身体部位一样,由于自然选择机制,眼睛通过进化过程不断发展。这方面的证据随处可见:如今大量生物所拥有的各式眼睛的设计;生物体内用于制造眼睛的指令或基因;由这些基因确定的眼睛其他结构单元的材料;以及保存在岩石中的古老动物化石眼。纵观全局,有许多不同种类的动物眼睛进化了出来。其中,最复杂、奇妙的眼睛从更简单、更平庸的前身历经各个阶段发展而来,同时在每个阶段对眼睛的所有者依旧有用。 眼睛是视觉故事里的一部分。光必须照到眼睛上并射入眼睛,眼睛才能感测到色彩、形状与图案,并向大脑发送神经信号。在大脑的视觉中心这里,信号得到解码、分析并组合成图像。这就是我们所意识到的——通过我们的"心灵之眼"。我们拥有人类如何运行这种机制的第一手经验。但对于其他动物而言,有些拥有截然不同的眼睛与大脑,它们看到的世界是否与我们看到的一样? 光最显著的属性之一是色彩。可以将光的能量想象为波的起伏运动。阳光照在雨滴上时,产生的彩虹揭示出白光中隐藏的全部光谱。这些色彩源于不同的波长,红色的波长最长,蓝色和紫色则最短。当阳光穿过雨滴时,波发生了折射,使每种色彩以稍微不同的角度发生弯曲——红色的弯曲程度最小,蓝色和紫色则最大。色彩就是这样被揭示出来的,因此折射对于眼睛和自然界至关重要。作为个体,我们在许多方面体会着色彩的意义与内涵,从深邃的蓝色大海与天空到色彩绚丽的蝴蝶与花朵。但是,这又引申出了更多问题。色彩对动物而言是否具有类似的意义?若不具有能够看到色彩的眼睛,色彩是否真实存在? 色彩必然重要,因为自然界以无数种方式利用色彩,从植物绿叶的能量收集,到伪装、防御及展示自己。和与背景融为一体的低调动物形成鲜明对照的,是海蛞蝓、蝴蝶、珊瑚鱼、树蛙和极乐鸟等生物的绚烂色彩。色彩甚至可以延续数百万年——从一些化石中可推断出早已灭绝的物种颜色。 人类的视觉系统具有高度复杂性。再加上我们拥有调查、学习和理解能力,这使我们得以珍视色彩和视觉在自然界和我们切身体验中的核心重要作用。 《眼生万物》读后感(二):引 言 人脑中大约有四分之三或更多的信息——事实、场景、文字、事件、面孔、地点——来自眼睛。在动物界,哺乳动物的眼睛是这种感觉器官的典型,人眼则是绝佳的例子,这部分源于作为灵长类动物成员的我们遗传到了这种进化成果。其他灵长类动物,特别是与我们血缘最接近的现存表亲——猿类与猴类,在很大程度上也依赖视力生活。我们确实是以人类的视角在看世界。 光、视觉与色彩主导着生物界。90% 以上的动物拥有成像眼或某种类型的视觉加工,所以视觉必当赋予了巨大的进化优势。某类眼睛的优势取决于其存在的时间、地点及所有者,并且由于眼睛能够引导或指导行为和生存任务,如觅食和寻找庇护,从而发挥作用。数百万年以来,视觉系统日益复杂,从基本的眼点,到我们人类眼睛这种极为复杂的结构与机制,这与基于视觉的行为日益发展有关。 眼睛就像其他任何身体部位一样,由于自然选择机制,眼睛通过进化过程不断发展。这方面的证据随处可见:如今大量生物所拥有的各式眼睛的设计;生物体内用于制造眼睛的指令或基因;由这些基因确定的眼睛其他结构单元的材料;以及保存在岩石中的古老动物化石眼。纵观全局,有许多不同种类的动物眼睛进化了出来。其中,最复杂、奇妙的眼睛从更简单、更平庸的前身历经各个阶段发展而来,同时在每个阶段对眼睛的所有者依旧有用。 眼睛是视觉故事里的一部分。光必须照到眼睛上并射入眼睛,眼睛才能感测到色彩、形状与图案,并向大脑发送神经信号。在大脑的视觉中心这里,信号得到解码、分析并组合成图像。这就是我们所意识到的——通过我们的"心灵之眼"。我们拥有人类如何运行这种机制的第一手经验。但对于其他动物而言,有些拥有截然不同的眼睛与大脑,它们看到的世界是否与我们看到的一样? 光最显著的属性之一是色彩。可以将光的能量想象为波的起伏运动。阳光照在雨滴上时,产生的彩虹揭示出白光中隐藏的全部光谱。这些色彩源于不同的波长,红色的波长最长,蓝色和紫色则最短。当阳光穿过雨滴时,波发生了折射,使每种色彩以稍微不同的角度发生弯曲——红色的弯曲程度最小,蓝色和紫色则最大。色彩就是这样被揭示出来的,因此折射对于眼睛和自然界至关重要。作为个体,我们在许多方面体会着色彩的意义与内涵,从深邃的蓝色大海与天空到色彩绚丽的蝴蝶与花朵。但是,这又引申出了更多问题。色彩对动物而言是否具有类似的意义?若不具有能够看到色彩的眼睛,色彩是否真实存在? 色彩必然重要,因为自然界以无数种方式利用色彩,从植物绿叶的能量收集,到伪装、防御及展示自己。和与背景融为一体的低调动物形成鲜明对照的,是海蛞蝓、蝴蝶、珊瑚鱼、树蛙和极乐鸟等生物的绚烂色彩。色彩甚至可以延续数百万年——从一些化石中可推断出早已灭绝的物种颜色。 人类的视觉系统具有高度复杂性。再加上我们拥有调查、学习和理解能力,这使我们得以珍视色彩和视觉在自然界和我们切身体验中的核心重要作用。 《眼生万物》读后感(三):孩子爱看手机怎么办?屏幕使用时长不必太在意,换个角度看问题! 宝妈群里时常有人求教怎么控制孩子使用电子产品的问题,尤其疫情期间,孩子们出不去门,小的闲着无聊待不住要看动画片打游戏,大的听课不停学要上网课,这些都需要使用电子产品。 小孩子控制力差,一不留神就容易沉迷,一看一两个小时不在话下,宝妈们都很担心孩子的视力。可是,任你怎么说,威逼利诱效果都甚微,孩子那颗灵动的心总是能轻而易举胜过理性脑! 孩子不听劝爱看手机除了生理原因,还有就是受环境影响,这又要说到爸爸妈妈们最不爱听的话了,孩子看爸爸妈妈们总是看手机,自己也就忍不住。 爸爸妈妈可能会说,我们那是工作所需,不得不啊!这么说来,孩子们学习、娱乐,那也是没办法呢~所以,发现没?这里有个矛盾,那就是不让孩子看手机,到底是为了他们的视力?还是怕他们玩? 答案显而易见,怕孩子玩游戏,看动画。因为,上网课爸爸妈妈咋就支持手机了呢?比如我女儿,现在四年级,每天网课时间平均四小时,不上网课的话即使看手机也达不到这个数,所以,至少不是全为视力。 所以,跟孩子们斗智斗勇藏手机、为看手机闹不开心一段时间以后,我干脆放弃了!在宝妈群里我宣布,不再为孩子看手机的事患得患失瞎焦虑了,互联网时代,近视是迟早的事,反正不是还有眼镜呢吗? 这么想以后,倒是轻松了不少,而且看到了孩子使用电子产品的诸多好处。比如,上幼儿园的儿子无聊时他会跟siry聊天,让siry给他背古诗。女儿休息时,会跟siry玩成语接龙…… 不是说吗?成年人都看利弊。这看手机怕近视是一弊,怕沉迷游戏是其二,而利呢?往往被忽视。比如孩子可以开阔视野,长见识;变着花样学习、娱乐来一个,还不打扰爸爸妈妈工作。 所以,电子产品能带来的益处不会比弊端少吧?未来的趋势是Ai,是智能机器人。越来越智能的电子产品是未来的趋势,网课也是。我们不可能遇见问题,不让孩子求助便捷的互联网,而一定要让孩子查字典、问老师! 所以,眼睛这一战肯定是要打了,而且要打持久战!那么,家长们该做的就是想法给孩子普及眼科学知识。让他们了解我们的眼睛是怎么回事?能知道合理用眼该从哪做起! 去年年前我推荐过一套关于眼睛的绘本,也是我家孩子们特别喜欢的,是面向孩子们的。今天,再向家长朋友们推荐一本眼科学的读物——《眼生万物》,虽然不是绘本,但是亲子共读也是可以。 这本《眼生万物》的作者是自然、生物、科技和科普多领域的作家、编辑和顾问史蒂夫·帕克,本书获《英国卫报》、《Time Out 伦敦》五星推荐,是一部见证跨越5亿年的眼睛演化史! 《眼生万物》一书不仅讲述了人类的眼睛是如何工作的,更多的讲述了孩子们较为感兴趣的动物的眼睛相关知识,书中还配有大量的博物馆藏稀有插图,堪称英国自然历史博物馆视觉科普大展知识全收录! 从光开始讲起,到动物的眼,斑斓色彩的缘起,我们这个七彩的世界,3/4的信息都是通过眼镜传递的,然而又有许多眼睛看到的并非是事实,作为感官器官,眼睛的视界也充满了欺骗…… 哪些是真实的视界,哪些是我们以为的视界?这是孩子们较为感兴趣的。比如孩子们大都喜爱小动物,狗狗和鹦鹉一类适合养在家里的宠物更能获得孩子们的青睐,于是,狗狗眼中的视界跟我们相同吗?这样的问题孩子们就特别感兴趣。 当我儿子听我读到狗是二色觉动物,不会区分绿色和红色,这两种颜色狗狗的眼睛探测到的是中性色,类似灰色的时候,他有些忧伤"那狗狗好可怜哦",不过转而又开心地说,"妈妈,那奇奇(我家的狗狗)的那个彩球是不是可以给我玩了?我喜欢彩色。"…… 不仅如此,在书中儿子还知道了他最喜欢的海狮为什么更适合在水中生活的原因了。包括书中更多对脊椎动物的眼睛的介绍,听了后让他连连直呼"好酷!好厉害",他还让我给他仔细地读了动物的复眼、突眼这些他最感兴趣的知识。 兴趣是最好的老师,有了兴趣,就有了学习的动力,以及研究的方向。跟孩子一起看这本书不仅让孩子从侧面详实地学习了眼睛知识,更加爱惜眼睛,还引导了孩子对其他动物眼睛的研究兴趣,可谓一举多得! 《眼生万物》读后感(四):视觉,发现更精彩的世界 以前读过一本关于人工智能的书,提到人工智能的研究曾经陷入一个瓶颈期——在很长一段时间无法超越人脑,其根本原因是人工智能"视觉识别"能力不足。自从人工智能拥有了"看世界"的能力才终于突破瓶颈突飞猛进。 人类的眼睛经过数百万年的演化,拥有及其复杂的结构——眼睛捕捉图像,然后向大脑发送神经信号,大脑的视觉中心收到信息,解码、分析并组合成图案。研究显示,人脑中有超过四分之三的信息来自视觉。 在这个被称为"大数据"的时代,如何快速获取信息、传达信息、分析信息成为至关重要的一个课题,解决的关键是信息"视觉化"。 有一种推测:未来,数字可视化可能不再局限于任何媒介,比如我们熟悉的图片、视频,而是直接与人脑连接,跳过眼睛的视觉体验,大脑意识可以直接看到数据的样子。 这一推测让我对眼睛的前世今生产生了很大兴趣,未来我们真的会跳过视觉体验看世界吗?如果真的实现,我们的眼睛会发生什么样的变化?进化还是退化? 最近读了一本书科普书《眼生万物:看见看不见的"视"界》,通过这本书,了解了眼睛的演化过程,眼睛如何看到色彩,不同动物的眼睛,动物的色彩,以及色彩对物种的进化影响等等。你会发现,视觉对生命体的演化具有非凡的意义。 该书由英国自然历史博物馆(NHM)出品,作者史蒂夫·帕克是伦敦动物学会高级研究员,曾任NHM展览科学家。NHM举办过一场名为《色彩和视觉》的展览——从生物进化的角度探索视觉的进化以及色彩对生物进化的影响,这本书应展而生。 这本书有意思的地方是,通过视觉和色彩的角度,你可以看到动物的另一面。比如蜜蜂拥有紫外线视觉、猫头鹰的视觉最敏锐、蜥蜴能同时看到前后方或者上下方,鲨鱼的眼睛在黑暗条件下比人眼的视觉敏锐10倍左右,有的动物有第三只眼,扇贝有100多只眼睛等等,这一切都是物种演化的结果。 接下来可以跟我一起了解这本书,内容分为两大块:视觉和色彩。 01
视觉的演化 1. 眼睛进化的四个阶段 眼睛从最初只是感觉光线,到精准成像,经历了漫长的演化。值得注意的是,演化并不总是朝着更为复杂的方向发展。比如复杂的眼睛在完全黑暗的环境中很少有用,所以洞穴中的物种即使曾经拥有复杂的眼睛,在演化过程中也会逐渐退化甚至消失。 在每个演化阶段,我们都应该问"为什么"。在当时的条件下,为什么眼睛在特定的演化阶段适合于某种动物?如何提供由视觉引导的行为,从而得到自然选择的青睐? 达尔文说,如果"在简单的眼点到复杂的眼睛之间存在一系列等级",是否可以证明复杂的眼睛是从简单的眼睛发展而来? 通过研究刺胞动物,发现它们拥有不同的眼睛,有简单的感光棍,也有像人眼一样复杂的眼睛。比如普通水母和箱水母拥有被称为感觉棍的小型感觉器官,而有些箱水母,比如伊鲁坎吉箱水母则拥有类似相机一样的结构,类似人眼。通过对现存软体动物的研究,可以大致推断出眼睛演化的四个阶段。 在这里额外补充一句,箱水母的毒液可以麻痹或者杀死人类,如果海水中有这种水母出现,一定不能下水。 2. 四个阶段的眼睛,各有什么特点? 眼睛从最初只是感觉光线,到精准成像,经历了漫长的演化。值得注意的是,演化并不总是朝着更为复杂的方向发展。比如复杂的眼睛在完全黑暗的环境中很少有用,所以洞穴中的物种即使曾经拥有复杂的眼睛,在演化过程中也会逐渐退化甚至消失。 在每个演化阶段,我们都应该问"为什么"。在当时的条件下,为什么眼睛在特定的演化阶段适合于某种动物?如何提供由视觉引导的行为,从而得到自然选择的青睐? 3. 眼睛如何具备感知色彩的能力? 眼睛最有用的视觉特征之一是发现色彩。当你看一副画的时候,相比构图、线条,最吸引我们注意力的首先是色彩。 看到色彩的本质是眼睛能够分辨不同波长的光。 一般人类的眼睛可见光波长在390-700纳米的多数可见光,有些人的范围会更大一些。 这意味着其它动物看到的色彩范围不一样,可以看到紫外线或者感受到(温觉)红外线。比如蜜蜂、昆虫和一些爬行动物能够看到紫外线。 通过紫外线照片,我们可以发现,紫外线视觉能够看到花朵中的图案,这些图案直接指向甜花蜜的中心区域。这种视觉能力能够帮助昆蜜蜂寻找食物。 有些动物可以探测到红外线,比如响尾蛇,它们的颊窝器官类似杯状眼,能够探测到红外线,并粗略判断发出热量的物体的大小和形状——它们有可能是美味的盘中餐,比如老鼠或者鸟类。 4. 眼睛如何辨识不同的波长? 既然视觉的本质是分辨不同的波长,眼睛是如何分辨不同波长的? 视网膜的感光细胞上有视蛋白和生色团,视蛋白的作用是与生色团合成形成视色素,并影响视色素吸收光,转换为神经信号,经过神经纤维传递给大脑。 人类有三类视蛋白:蓝色、绿色、红色视锥。三种不同的视蛋白会影响视色素,视色素会分别选择吸收一定范围的波长,综合起来得到的信息就可以让我们识别上千,甚至上百万种颜色。 这里需要注意的,视蛋白的名字是根据它们对那段光最敏感,比如蓝色视锥感测短波,并非只感测蓝光,看到的是紫色和蓝色。 有的动物拥有四类视蛋白,意味着它们看到的色彩是通过四种主要颜色的组合来诠释。少数人类拥有四色觉,wow,它们看到的色彩会不会更细致? 5. 生命大爆发和视觉 随着许多物种拥有清晰的视觉和色彩的感知,视觉优势成为物种生存至关重要的要素。动物能够观察猎物或其它食物,提防捕食者和敌人,表现出威胁、吸引,与其它动物交流等等。 拥有了视觉,在寒武纪,动物们开始了视觉"军备竞赛",寒武纪出现超过30个动物门存在,甚至可能达到40个门,已经非常接近现在的数量。因此,距今4.85-5.41亿年的寒武纪被称为"寒武纪生命大爆发"。 02
自然界如何产生无穷无尽的色彩? 动物的色彩是件特别奇妙的事情,比如为什么同一只鸟在不同角度颜色不一样?甲壳类为什么烹饪后会变成粉红色?斑马为什么有条纹状的图案?软体动物死后为什么光彩不再?为什么有的鸟在不同季节有不同的颜色?为什么动物界雄性比雌性漂亮?等等...... 1. 色彩产生的方式主要方式有两种:结构和色素。 2. 结构色 微小的结构化表面,比如表面周期性的脊或狭缝,薄膜等等,蝴蝶、翠鸟、孔雀就拥有结构色。下图是凤蝶重叠的鳞片,这种结构产生令人炫目的色彩。 结构色通过微小的结构化表面能够改变光线的方向和角度,使之以不同方式组合,如果波长同步,会被加强,就是相长干涉;如果不完全同步,会被消弱或者抵消,就是相消干涉。 比如蓝色和红色的波可能会因相消干涉被去除,绿色波可能会因相长干涉得到增强,由此得到的绿色会加深。 结构色会随着光线落在物体上的角度和观测角度的变化而变化。 3. 色素色 色素色可以通过遗传或者后天习得。不会随着光照角度变化而变化。 你知道吗?火烈鸟漂亮的粉色不是天生的,而是后天习得的。 不同种类的火烈鸟会摄入各种各样藻类和甲壳动物,富含丰富的类胡萝卜素,火烈鸟消化吸收了这些色素,使其进入羽毛,腿部和面部,这些部位就变成了粉红色或者淡红色。如果类胡萝卜素食物摄入量不足,火烈鸟的颜色就会偏白。 遗传基因会导致物种颜色的变化,最终是适者生存。 环境也会影响物种的颜色:丛林中,较暖的地方,蜗牛颜色浅,较冷的地方,蜗牛外壳的颜色深,因为浅色能够反射出更多阳光,蜗牛不会过热,深色系吸收热量更多,可以帮助保暖。 4. 动物死后为什么会失去色彩? 色素色和结构色通常没有持久性,尤其是胡萝卜素,生物死亡后,胡萝卜素会迅速降解和消失。 这就是为什么光彩夺目的软体动物死后便迅速暗淡的原因。 甲壳类和贝类是个例外,比如虾,它们一般是棕色、蓝色或者灰色,同时含一丝红色。它们体内含有虾青素,虾青素与产生暗色的蛋白结合时它们呈现出暗杂色,但是烹饪会破坏这种结合,于是烹饪后,龙虾会变成粉红色。 这本书的有趣之处,不止这些,你知道有一种叫白金龟的甲虫,它是自然界中最白的天然物体之一,它的色彩来自结构色而不是自然色。因为它甲壳上的鳞片以最随机的方式均匀反射光色中的所有色彩,观察着在任何角度都会接受到所有波长,从而看到它是白色的。 视觉和色彩让世界更加丰富,有了这些视觉和色彩知识,你会发现更有意思的动物世界。 《眼生万物》读后感(五):了解视觉,发现更精彩的世界 以前读过一本关于人工智能的书,提到人工智能的研究曾经陷入一个瓶颈期——在很长一段时间无法超越人脑,其根本原因是人工智能"视觉识别"能力不足。自从人工智能拥有了"看世界"的能力才终于突破瓶颈突飞猛进。 人类的眼睛经过数百万年的演化,拥有及其复杂的结构——眼睛捕捉图像,然后向大脑发送神经信号,大脑的视觉中心收到信息,解码、分析并组合成图案。研究显示,人脑中有超过四分之三的信息来自视觉。 在这个被称为"大数据"的时代,如何快速获取信息、传达信息、分析信息成为至关重要的一个课题,解决的关键是信息"视觉化"。 有一种推测:未来,数字可视化可能不再局限于任何媒介,比如我们熟悉的图片、视频,而是直接与人脑连接,跳过眼睛的视觉体验,大脑意识可以直接看到数据的样子。 这一推测让我对眼睛的前世今生产生了很大兴趣,未来我们真的会跳过视觉体验看世界吗?如果真的实现,我们的眼睛会发生什么样的变化?进化还是退化? 最近读了一本书科普书《眼生万物:看见看不见的"视"界》,通过这本书,了解了眼睛的演化过程,眼睛如何看到色彩,不同动物的眼睛,动物的色彩,以及色彩对物种的进化影响等等。你会发现,视觉对生命体的演化具有非凡的意义。 该书由英国自然历史博物馆(NHM)出品,作者史蒂夫·帕克是伦敦动物学会高级研究员,曾任NHM展览科学家。NHM举办过一场名为《色彩和视觉》的展览——从生物进化的角度探索视觉的进化以及色彩对生物进化的影响,这本书应展而生。 这本书有意思的地方是,通过视觉和色彩的角度,你可以看到动物的另一面。比如蜜蜂拥有紫外线视觉、猫头鹰的视觉最敏锐、蜥蜴能同时看到前后方或者上下方,鲨鱼的眼睛在黑暗条件下比人眼的视觉敏锐10倍左右,有的动物有第三只眼,扇贝有100多只眼睛等等,这一切都是物种演化的结果。 接下来可以跟我一起了解这本书,内容分为两大块:视觉和色彩。 01 视觉的演化 1. 眼睛进化的四个阶段 达尔文说,如果"在简单的眼点到复杂的眼睛之间存在一系列等级",是否可以证明复杂的眼睛是从简单的眼睛发展而来? 通过研究刺胞动物,发现它们拥有不同的眼睛,有简单的感光棍,也有像人眼一样复杂的眼睛。比如普通水母和箱水母拥有被称为感觉棍的小型感觉器官,而有些箱水母,比如伊鲁坎吉箱水母则拥有类似相机一样的结构,类似人眼。通过对现存软体动物的研究,可以大致推断出眼睛演化的四个阶段。 在这里额外补充一句,箱水母的毒液可以麻痹或者杀死人类,如果海水中有这种水母出现,一定不能下水。 2. 四个阶段的眼睛,各有什么特点? 眼睛从最初只是感觉光线,到精准成像,经历了漫长的演化。值得注意的是,演化并不总是朝着更为复杂的方向发展。比如复杂的眼睛在完全黑暗的环境中很少有用,所以洞穴中的物种即使曾经拥有复杂的眼睛,在演化过程中也会逐渐退化甚至消失。 在每个演化阶段,我们都应该问"为什么"。在当时的条件下,为什么眼睛在特定的演化阶段适合于某种动物?如何提供由视觉引导的行为,从而得到自然选择的青睐? 3. 眼睛如何具备感知色彩的能力? 眼睛最有用的视觉特征之一是发现色彩。当你看一副画的时候,相比构图、线条,最吸引我们注意力的首先是色彩。 看到色彩的本质是眼睛能够分辨不同波长的光。 一般人类的眼睛可见光波长在390-700纳米的多数可见光,有些人的范围会更大一些。 这意味着其它动物看到的色彩范围不一样,可以看到紫外线或者感受到(温觉)红外线。比如蜜蜂、昆虫和一些爬行动物能够看到紫外线。 通过紫外线照片,我们可以发现,紫外线视觉能够看到花朵中的图案,这些图案直接指向甜花蜜的中心区域。这种视觉能力能够帮助昆蜜蜂寻找食物。 有些动物可以探测到红外线,比如响尾蛇,它们的颊窝器官类似杯状眼,能够探测到红外线,并粗略判断发出热量的物体的大小和形状——它们有可能是美味的盘中餐,比如老鼠或者鸟类。 4. 眼睛如何辨识不同的波长? 既然视觉的本质是分辨不同的波长,眼睛是如何分辨不同波长的? 视网膜的感光细胞上有视蛋白和生色团,视蛋白的作用是与生色团合成形成视色素,并影响视色素吸收光,转换为神经信号,经过神经纤维传递给大脑。 人类有三类视蛋白:蓝色、绿色、红色视锥。三种不同的视蛋白会影响视色素,视色素会分别选择吸收一定范围的波长,综合起来得到的信息就可以让我们识别上千,甚至上百万种颜色。 这里需要注意的,视蛋白的名字是根据它们对那段光最敏感,比如蓝色视锥感测短波,并非只感测蓝光,看到的是紫色和蓝色。 有的动物拥有四类视蛋白,意味着它们看到的色彩是通过四种主要颜色的组合来诠释。少数人类拥有四色觉,wow,它们看到的色彩会不会更细致? 5. 生命大爆发和视觉 随着许多物种拥有清晰的视觉和色彩的感知,视觉优势成为物种生存至关重要的要素。动物能够观察猎物或其它食物,提防捕食者和敌人,表现出威胁、吸引,与其它动物交流等等。 拥有了视觉,在寒武纪,动物们开始了视觉"军备竞赛",寒武纪出现超过30个动物门存在,甚至可能达到40个门,已经非常接近现在的数量。因此,距今4.85-5.41亿年的寒武纪被称为"寒武纪生命大爆发"。 02 自然界如何产生无穷无尽的色彩? 动物的色彩是件特别奇妙的事情,比如为什么同一只鸟在不同角度颜色不一样?甲壳类为什么烹饪后会变成粉红色?斑马为什么有条纹状的图案?软体动物死后为什么光彩不再?为什么有的鸟在不同季节有不同的颜色?为什么动物界雄性比雌性漂亮?等等...... 1. 色彩产生的方式主要方式有两种:结构和色素。 2. 结构色 微小的结构化表面,比如表面周期性的脊或狭缝,薄膜等等,蝴蝶、翠鸟、孔雀就拥有结构色。下图是凤蝶重叠的鳞片,这种结构产生令人炫目的色彩。 结构色通过微小的结构化表面能够改变光线的方向和角度,使之以不同方式组合,如果波长同步,会被加强,就是相长干涉;如果不完全同步,会被消弱或者抵消,就是相消干涉。 比如蓝色和红色的波可能会因相消干涉被去除,绿色波可能会因相长干涉得到增强,由此得到的绿色会加深。 结构色会随着光线落在物体上的角度和观测角度的变化而变化。 3. 色素色 色素色可以通过遗传或者后天习得。不会随着光照角度变化而变化。 你知道吗?火烈鸟漂亮的粉色不是天生的,而是后天习得的。 不同种类的火烈鸟会摄入各种各样藻类和甲壳动物,富含丰富的类胡萝卜素,火烈鸟消化吸收了这些色素,使其进入羽毛,腿部和面部,这些部位就变成了粉红色或者淡红色。如果类胡萝卜素食物摄入量不足,火烈鸟的颜色就会偏白。 遗传基因会导致物种颜色的变化,最终是适者生存。 环境也会影响物种的颜色:丛林中,较暖的地方,蜗牛颜色浅,较冷的地方,蜗牛外壳的颜色深,因为浅色能够反射出更多阳光,蜗牛不会过热,深色系吸收热量更多,可以帮助保暖。 4.. 动物死后为什么会失去色彩? 色素色和结构色通常没有持久性,尤其是胡萝卜素,生物死亡后,胡萝卜素会迅速降解和消失。 这就是为什么光彩夺目的软体动物死后便迅速暗淡的原因。 甲壳类和贝类是个例外,比如虾,它们一般是棕色、蓝色或者灰色,同时含一丝红色。它们体内含有虾青素,虾青素与产生暗色的蛋白结合时它们呈现出暗杂色,但是烹饪会破坏这种结合,于是烹饪后,龙虾会变成粉红色。 这本书的有趣之处,不止这些,你知道有一种叫白金龟的甲虫,它是自然界中最白的天然物体之一,它的色彩来自结构色而不是自然色。因为它甲壳上的鳞片以最随机的方式均匀反射光色中的所有色彩,观察着在任何角度都会接受到所有波长,从而看到它是白色的。 视觉和色彩让世界更加丰富,有了这些视觉和色彩知识,你会发现更有意思的动物世界。 年初的时候,告诉自己,要多接触不同的领域,这个月奉献给了视觉。 《眼生万物》读后感(六):三种认知角度,带你领略世间万物之好"色"景象 五色比象,昭其物也。世间万物皆可以色述之,色乃基本特征之一。言及生命之色彩,何止五颜六色、万紫千红!自然造物,鬼斧神工,五气五色,甚至形体色理,以目异。 ——中科院动物研究所工程师、国家动物博物馆研究馆员张劲硕绿色的极光,妖娆迷人;天蓝色瀑布,美如油画;湖床红岩柱,壮丽无比;粉色的雪山,梦幻至极。自然界诞生出如此绚丽多彩的景象,彷佛是一个好"色"之徒。 色彩是如何产生的?《眼生万物》一书从5.53亿年前到2000万年前讲起,通过生物体眼睛的演化,逐步探索了眼睛是如何从只能感知明暗到看见色彩斑斓的世界。随着视觉的突飞猛进,催生了动物对色彩的精湛运用,人类也产生了色彩文化,彷佛色彩开始具备了新的意义。《眼生万物》获得了《英国卫报》、《TimeOut伦敦》评论家五星推荐,也受到了我国自然博物馆人员高度赞扬。 下面,让我们从物理学、生物学、心理学三个角度,走进"色彩"的神秘世界。 产生色彩的基本原理 自然界总共有多少种色彩呢?我们人类又能分辨出多少呢?在解开这一切的谜题之前,我们需要先了解产生色彩的基本原理是什么。 从物理学中,我们得知:颜色是由不同波长的电磁波组成。而我们人眼的可见光波长为400~780纳米之间,某些天生感知能力强的人则可以捕捉到380~880纳米的波长。 1665年,科学家艾萨克·牛顿通过三棱镜的折射将太阳光分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种主要色彩,称之为光谱。其中较短的波位于光谱中蓝色和紫色那端,中长波位于光谱中黄色和绿色的中间段,较长的波则位于光谱中红色和橙色的顶端。 色彩的产生方式是怎样呢?其实,它与光波的波长有着重大关系。 色彩的产生方式主要有两种:结构和色素。 结构色 结构色是通过物体的表面特征产生的颜色,而这些表面特征多为脊、孔或投射多分子层等微小的结构。正因如此,结构色会随着落在物体表面的光照角度以及光被观测的角度而发生变化。 比如生活中我们常见的DVD和CD,通过调整观察角度,DVD和CD会展现出彩虹般的闪烁效果。 色素色 色素色是着色物质或色素通过选择性地吸收、散射或反射不同波长的光而产生色彩。与结构色不同,色素色不随光照角度和观测角度的变化而变化,在生活中也更为常见。 谈到"色素",很多人都会想到纺织行业与服装行业,这些染料大多是由天然动植物中提取出的色素组成,不仅需要考虑潮流元素,更要符合洗涤、摩擦、日晒等要求。 比如金丝雀羽毛中的黄色素就吸收或散射太阳光中除黄色以外的所有波长,只反射570~590纳米波长的黄色光。 在大自然中,由于不同物体的表面特征、透射性质和反射特性,以及太阳光照射在物体上的角度等因素各不相同,才造就了自然界斑斓多彩的景象。 自然界对色彩的运用 生物学家达尔文在《人类的由来及性选择》一书中指出:"根据我们的判断,各类动物色彩为某种特殊目的被修改的行为要么出于直接或间接的保护目的,要么出于两性之间的吸引。" 自然界对色彩的运用不胜枚举:警告、恐吓、引诱、排斥、求偶、调节体温等等。在这些行为中,色彩无疑发挥着重要的作用。 直接保护目的——警戒色许多分泌毒液的生物都具有明亮的色彩,这种现象并非巧合。1878年,德国自然学家弗里茨·米勒对这一现象做出了解释,提出米勒式拟态理论。即生物之间互相复制或模仿具备明亮色彩警戒色的现象,目的是为了给捕食者或敌人统一的信号,起到威慑的作用。 在遇到捕食者或敌人时,有毒物种会发出各种警告。比如令人不安的声音,令人厌恶的臭味,还有令人害怕的色彩鲜艳、反差鲜明的视觉图案。 间接保护作用——保护色与调整体温 一些生物并无毒素,为了在自然界得以生存,它们具备与周围环境融合的伪装技术——保护色。比如北极熊与冰雪世界融合的白色,这可以帮它捕捉到竖琴海豹的幼崽;茶色蟆口鸱这种鸟类的羽毛由银色、灰色、米色、棕色、黑色的斑点和条纹组成,这可以与树皮外形完美融合,避免了被敌人识别攻击;还有大家熟知的变色龙,甚至可以改变着色来匹配不同环境。 除此之外,一些生物还可以通过改变颜色来调节自己的体温。物理学表明,颜色较深的物体所吸收的热量更多,并因此升温。海龟会通过肤色变深与伸展四肢的方式来使自身升温,通过肤色变浅与收回四肢防止身体过热。 两性间的吸引——求偶 在一些物种中,雄性会使用色彩,伴随着展示行为、声音、气味等方式,吸引异性前来交配。而使用绚丽的色彩则是向潜在配偶展示自己的强壮与健康,是将基因延续的合适人选。比如尾羽华丽的孔雀以及带有蓝红色面部的山魈。 由于光的存在,自然界产生了绚丽多姿的色彩,各种生物为了生存又将色彩大加利用。彷佛这一刻,色彩除了它的物理属性,又衍生出了新的意义。 色彩文化与人类的心理息息相关 我们人类虽不如动物会产生毒液警告潜在敌人,亦不会利用我们的天然肤色做伪装。然而,我们却乐于使用各种各样的方式为我们的生活"增添色彩"。 服装、头发、指甲、卧室墙壁、建筑、各类商品,甚至包括食品与饮料等,全部都被色彩所充斥。我们通过视觉与色彩的不断互动,开始形成色彩文化。久而久之,色彩已经不知不觉对我们的情绪、心理和行为造成影响。当不同波长的色光进入我们的眼睛,诸如冷暖、软硬、轻重等心理感应也开始涌入心头。 色彩的冷暖 色彩也有温度,这里的温度并不是色彩具备物理属性中的冷暖,而是色彩感知带给人类色彩认知中的冷暖体验。当我们冬天看到红色时,往往会有一种熊熊火焰燃烧般温暖的感觉;当我们夏天看到蓝色时,又会有一种冰冷的凉爽感觉。 这是因为,在我们的色彩心理感知认知中,偏向于认为诸如蓝色等短波光线色彩让人感到寒冷,诸如红色等长波光线色彩让人感到温暖。 色彩的软硬 从我们通过生活经验的认知中得知:棉花是软的,石头是硬的;云朵是软的,钢铁是硬的。通过大量的视觉色彩经验,我们发现色彩的软硬与明度和饱和度息息相关。 明度低、饱和度高的色彩给人坚硬、冷漠的感觉;明度高、饱和度低的色彩则给人柔软、亲切的感觉。 色彩的轻重 当我们看同样大小的两个物体时,往往黑色给人感觉重一些,白色则轻一些。这是由于我们人类对色彩的联想产生了心理轻重的感知。黑色会让人想到金属、煤块、钢铁等厚重物品,白色则会让人想到雪花、棉花、薄雾等轻柔物质。 色彩的轻重主要取决于纯度和明度。明度高的色彩感觉轻盈、明度低的色彩感觉沉重。当明度相同时,纯度高的色彩感觉相对较轻,而纯度低的色彩则感觉相对较重。 除此之外,色彩也与人类的个性特征相关,设计师与艺术家会运用色彩来抒发个性的表现力。红色象征着激情、强大、澎湃的精神;橙色代表着热情和鼓励;黄色给人透明、辉煌的印象;绿色象征着生命、健康与活力;蓝色则具有冷静、悠远、忧郁等神秘特质。 眼生万物——看见看不见的"视"界 1665年,牛顿揭示了光的秘密,向世间展示了太阳光的七种色彩;1871年,达尔文揭示了色彩的秘密,让人类了解了自然界对色彩的运用;20世纪,系统的色彩心理学理论相继诞生,让我们意识到色彩与人类的心理息息相关。 经过计算,自然界存在大约1677万种色彩,这让世界变得如此丰富多彩。若没有眼睛去看,色彩岂不是失去了意义,人类也无法深入体会大自然的迷人魅力。我们人类的眼睛对色彩的体验有不少限制因素,大概能辨认出百万种色彩。随着科学技术的发展,科学家可以通过检测红外线、紫外线等设备,将图像转换为可见光,让人类得以看到肉眼无法感知的事物。 技术的进步拓展了人类的"眼界",让我们可以看见更多看不见的"视"界。 《眼生万物》读后感(七):历经亿年的双眼,带你穿越人群、纵情书海、领略四季的风云变幻 这是近视眼中的风景 这是远视眼中的风景 这是散光眼中的风景 这是动物眼中的风景 英国自然学家查尔斯.达尔文在《物种起源》中提到:"眼睛像一种独一无二的发明,可以根据不同距离调节其焦点,承受不同强度的光,校正球面的像差和色彩的色差。如果假定眼睛能由自然选择而形成,我坦白承认,这种说法好像是极其荒谬的。理性告诉我,如果能够显示从简单而不完全的眼睛到复杂而完全的眼睛之间有无数等级存在......" 事实上,眼睛的进化是由自然选择机制驱动的随机过程。我们习以为常的双目明眸、司空见惯的五彩缤纷,其背后的成因却是从史前时代开始漂洋过海,直到现代才被人所熟知了解。英国作者史蒂夫.帕克创作的《眼生万物-看见看不见的"视"界》为我们揭开了视觉的奥秘,让我们了解眼睛的从无到有、色彩的结构与特质、以及色彩运用后的视觉感官。 眼生万物8.8[英] 史蒂夫 • 帕克(Steve Parker) / 2020 / 低音 • 北京联合出版公司 作为伦敦动物学会高级科研员的作者史蒂夫.帕克曾任英国自然历史博物馆NHM的展览科学家,《眼生万物》正是NHM视觉和色彩的集大成者,书中不仅讲述了从寒武纪时期生命的爆发、眼睛的诞生,还附赠了涉及植物学、昆虫学、古生物学及动物学等领域的稀有图像,在讲述视觉色彩的同时也为读者呈现了一场视觉盛宴。 研究岩石的地质学家和古生物演变的古生物学家认为,距今约40亿~45.4亿年的冥古宙时期,是地球形成的初期,那时还没有出现生命的迹象。随后来到距今25~40亿年的太古宙,水中出现了最早的生命形式,类似于如今细菌和蓝藻的单细胞生物,但这个时候的生物没有眼睛,只是能对光做出响应,也就是把光作为提供自己生命的能量,也是我们现在俗称的光合作用。 接着,时间来到距今5.41~25亿年的元古宙,生命的形式开始多样化,尤其是多细胞动物不断被考古发现。然后就是距今5.41亿年至今的显生宙,被发现的化石分布更广,也出现了现有动物的祖先,眼睛与视觉的作用也在此阶段出现并演化。 《眼生万物》书中讲到,在南澳大利亚的埃迪卡拉海域和淡水中发现了古生物感光部位,像海月水母这样的刺胞动物,就拥有被称为感觉棍的小型感官结构。这类生物没有所谓的神经中枢,只能用神经束将感觉棍和网状神经系统连接起来,来感受光。 眼睛的进化也适应环境的变化:一开始,基础眼点结构是较为平坦的层,也就是上文提到的光感受器,这种细胞含有着色物质,可以吸收光,与光能发生反应,产生神经信号。 接着,眼点形成凹陷、杯状或坑状,也就是所谓的内线,这样一来就增加了与入射光方向有关的信息,通过基本的光感来躲避或接近对象,甚至是识别对象。 随之,坑状或杯状的开口变得越来越小或越来越窄,便于获取与方向有关的更多细节。这时候,也提高了成像的清晰度与细节,来确定更小的狭窄区域。 最后,杯状结构增加了晶状体聚焦的能力,通过不同角度和强度来弯曲和衍射,加强空间分辨能力。 随着眼睛的不断演化,角膜、晶状体、视网膜等感光细胞层已充分形成。其中,这些光感受器中有被称为视蛋白的蛋白质,当视蛋白与生色团结合时,就会形成视色素。视蛋白的结构变化会影响视色素对不同光波长的敏感程度。因为每种视色素会选择性地吸收一定范围波长的光,并反射其他波长的光线,不同的波长不同的光线。作者史蒂夫.帕克提到,我们人类的眼睛主要有两种主要的感光细胞:视杆细胞和视锥细胞。它们综合起来得到的信息可以分辨上百万种色彩,我们的眼中就会呈现出五彩斑斓的颜色。 虽然人类高于其他动物,但从眼部结构来说,眼睛只分为单眼和复眼。 单眼,指的是光通过单个开口摄入,穿过晶状体。《眼生万物》书中提到,单眼拥有相机式的结构,眼睛内部有由晶状体隔开的两个内室,并通过单个开口接收光。大多数哺乳动物,包括我们人类,都属于单眼结构。 作者史蒂夫.帕克提到,在"相机式"单眼结构中,入射光首先在眼球前方遇到透明的圆顶盖,也就是我们常听到的角膜,并且角膜具有自身透明的薄覆盖层—结膜,来起保护眼睛的作用。结膜对空气中的物质比较敏感,因此,眼皮会每隔几秒眨一下,并涂抹泪液来清洁结膜表层的灰尘或其他颗粒。 当入射光离开角膜后,光线在通过不同密度的物质时发生折射,改变光线方向,这样一来有利于聚焦光线,让我们能够清楚地看清事物。《眼生万物》书中就说到,人眼中75%的聚焦能力都由角膜提供。 然后入射光的一部分光线会通过瞳孔,也就是位于有色肌肉圆环(虹膜)的中心,这一过程中,一些光被吸收,一些光则被虹膜中的色素反射出去了。黑暗中,我们可以仔细观察,会发现自己的瞳孔放大,这就是虹膜的作用,让更多的光线射入,便于自己在黑暗中看清事物。 紧接着,光线会遇到晶状体,这个由清澈物质组成的透明凸面体,会根据近远处的物体来调整自己的形态,以达到光线聚集在视网膜上,形成清晰的图像。 除了看清物体以外,眼睛还帮助我们分辨颜色。上文有提到人类拥有两种感光细胞,哺乳动物同样如此,也拥有视杆细胞和视锥细胞。其中,视杆细胞占绝大多数,数量超过1亿,每个视杆细胞只有0.1毫米,直径为0.002毫米。视杆细胞的上端为圆柱形,最为接近入射光,并且在"杆"这一部分有膜盘结构,在膜表面存在和光发生反应的视紫红质分子,可以看到黑白色调。 仅仅是黑白色调还不够,这时候,视锥细胞就出场了。虽然视锥细胞的数量只有五六百万,但细胞中有可以分辨色彩的视锥蛋白,能够探测色彩和细节。 复眼,则强调"多",通过多个晶状体式的视觉单位接收光线,每个晶状体的后部都有各自的感光细胞。动物物种不同,视觉单位数量从几个到数千个不等,像昆虫、甲壳类等节肢动物就拥有了复合或多单原结构的眼。 《眼生万物》书中描述到,复眼由许多单独的感光单元组成,这些感光单元被称为小眼,每个小眼就是一个单独的眼睛,也就是我们提到的单眼,拥有复眼的动物所看到的图像是来自众多小眼输入的组合。比如,在蜜蜂和黄蜂的眼中,小眼数量可以达到几千个,高度为0.5~2.5毫米不等,入射光进入单眼进行整合之后,光线会沿感杆分体传播并刺激微绒毛中的光敏分子,进而产生神经信号,随之信号从网膜细胞沿神经纤维传递,通向大脑和主神经系统。 早在5亿年前,节肢动物就已演化出复眼,直至今日,复眼已演化出多种变体结构,根据成像方式,一类是并列型复眼结构,每组光线分别进入一个小眼,刺激这个小眼内的网膜细胞,小眼也只收集一定角度的入射光;另一类是重叠型复眼结构,这类眼睛的角膜-晶锥结构被透明的间隙分开,光线穿过这个空白区到达下面的数个网膜-感杆单元。这类复眼在昏暗环境下更为敏感。 《眼生万物》一书不仅为我们带来了眼睛的发展演化及其结构外,还为我们讲述了色彩的缘起和发展。 作者史蒂夫.帕克提到,自然色是由物体的表面特征、透射性质和反射特性,以及照射在物体和眼睛上的光属性综合响应而产生的复杂结果。 学生时代我们所学的物理知识告诉我们,颜色由波长不同的电磁波组成。我们能够看到的可见光波长为390~700纳米,虽然我们在物理课上没有去研究波长的尺寸和特性,但我们需要了解波长,这样才能知道自然是如何产生无穷无尽的色彩、色系、色相等。《眼生万物》一书讲到,色彩主要的产生方式包括结构和色素。 结构色通过衍射或光子晶体的机制产生,这种微小的结构化表面就会产生色彩,并且这种表面细微到足以干涉可见光。自然界中,不同波长通过结构色可以相长干涉,得到更强的效果;也可以相消干涉,彼此减弱或抵消。 色素色是通过选择性地吸收、散射或反射不同波长的光来产生色彩的物质。《眼生万物》书里提到,与结构色不同的是,色素色不随光照角度和观测角度的变化而变化。"色素"一词我们经常在涂料行业用上,其实不仅在涂料行业,生物色素遍及自然界,我们听过的胆色素、类胡萝卜素、黑色素就属于色素色。 我们喜爱的火烈鸟,就是摄入了大量的富含角黄素的类胡萝卜素,色素进入到羽毛、腿部和面部,进而就变成了粉红色或淡红色。另外,现在大多数女性都在努力防晒,为的就是减少皮肤黑色素的产生,防止自己变黑。当我们的皮肤暴晒在阳光下时,身体机能会产生黑色素来保护皮肤,但副作用就是皮肤会变黑。像患有白化病的人,就是身体缺少产生黑色素或其他色素的基因,导致皮肤苍白和其他健康问题。 色彩的出现除了让我们人类欣赏五彩斑斓的世界外,也给动物的生命增加了一些保护色。查尔斯.达尔文在《人类的由来及性选择》中提到:"各类动物色彩为某种特殊目的被修改的行为,要么出于直接或间接的保护目的,要么出于两性之间的吸引。"很多动植物会通过鲜明的色彩反差来警告捕食者或敌人,比如我们在野外看到的鲜艳的蘑菇,第一反应是有毒,不能吃,进而也就不会去采摘了。除了警告,还有保护自己的意愿。《眼生万物》书中提到,有些无毒动物的外表颜色跟有毒动物类似,以此来帮助自己躲避危险,伪装并保护自己。 倘若我们没有眼睛,我们便很难感知色彩的魅力。《眼生万物》一书带给我们的不仅是从无到有的视觉体验,还有独特的博物馆珍藏图像欣赏,通过双眼,感受万物的炫彩;通过双眼,品味世界的变换;通过双眼,记录自然的美好。 《眼生万物》读后感(八):五彩世界背后,原来藏着这三层可以"看见"的演变 "天空为什么是蓝色的?小草为什么是绿色的?彩虹为什么有七种颜色?" "赤橙黄绿青蓝紫...为什么世界有这样丰富的色彩?为什么我们能看见这些奇妙的颜色?" 这样的问题,我猜咱们都曾疑惑过或是被问起过。而这本《眼生万物——看见看不见的"视"界》恰巧揭开了这些问题的神秘面纱。 《眼生万物》是英国著名的科普作家,伦敦动物学会高级科研员史蒂夫 • 帕克的作品。帕克用通俗易懂的语言从从5.53亿年前到2000万年前地球生命诞生之初开始讲起,从进化论的角度为我们讲述了生物的眼睛如何进化出现、自然界的颜色如何形成、生物体如何来通过色彩获得生存竞争优势以及人类对色彩的应用与理解。这本书出版后好评如潮,获得《英国卫报》《TimeOut伦敦》评论家五星推荐。 接下来让我们从生物如何拥有眼睛、识别颜色、利用颜色三个角度揭开"看见"的"视"界。 生物是如何进化出眼睛的? 当我们环看生物界,你会发现大部分生物都有着一个共同的器官——眼睛,它使得生物拥有感知周围环境的能力,更有效率地捕食、求偶、躲避天敌,从而在物竞天择的生物界获得更好的生存优势。 眼睛,指的是具有接受、响应和比较来自不同方向的光线以形成图像的能力,即辨别视野中的线条、形状等类似的特征。从它的定义我们可以看到,作为在生物界普遍存在的生存利器,眼睛有着让人惊叹又极为复杂、精巧的组织结构,且潜藏着一个生物进化上的巨大谜团——它是如何通过自然选择而进化出来的呢?《眼生万物》用前两章内容告诉我们"眼睛"的出现经历了四个进化阶段: 第一阶段是生物体出现点状或班块状的光感受器,由含有着色物质的细胞构成。这种物质会吸收光,与光能发生反应,并产生神经信号。这种原初的光感受器一般位于生物体的表层、上皮组织,生物学上一般把它称为"眼点"。 第二阶段是"眼点"开始形成凹陷、杯状或坑状,由最初的平坦结构变为内陷结构。通过这一步,增加了与入射光线方向有关的信息,从而对外界信息的感知多了一个重要的维度。 第三个阶段是坑状或杯状的开口变得越来越小、越来越窄,使得外界入射光线的进入角度收窄,从而提高了成像的清晰度,使得生物能探测到更多关于尺寸和形状的细节。这一点如果玩过小孔成像游戏的读者就很容易理解,在游戏中,如果孔开得越大,成像就会越模糊,甚至无法成像,而反之,孔开得越小,成像就越清晰。这个进化阶段就类似于在小孔成像将开孔收窄,两者背后的原理大致相同。 第四阶段则是增加了能使光线聚焦的晶状体结构。晶状体能过通过自身柔性变化使得来自不同距离的光线发生相应的弯曲和衍射,从而极大增加了空间分辨力。这一步带来了生物体视觉上的大飞跃,就如同一个视力只有0.1的近视眼,突然视力暴增为1.5,那感觉,整个世界都清晰了。 经过这四个阶段的进化,生物学意义上的"眼睛"就出现了。尽管生物界中不同生物体的眼睛在形态、数量、位置上有很多差异,但是就"眼睛"最基本的组成结构来说,却都大致相同。这一现象在生物学中被称为"趋同进化"。由于"眼睛"让生物个体在生存竞争中获得了显而易见的优势,于是各种各样不同种类、不同形态的生物,不约而同地进化出符合物种需求的"眼睛"。 五彩斑斓的颜色从何而来? 生物自打有了眼睛就开始具备感知外部环境的明暗、远近、大小、形状的能力。其中,对颜色的识别能力,让世界在生物体眼中变得五彩斑斓起来。那么,这世界上的颜色究竟从何而来?它们又代表着什么呢? 我们知道,生物对色彩的感知来自于不同波长的光线给眼睛造成的刺激形成的。在日常生活中,我们常常看到的阳光折射出来的七种色彩——红、橙、黄、绿、青、蓝、紫——就是如此。那么当我们说苹果是红色、青蛙是绿色的时候,究竟指的是什么呢? 一切自身不发光的物体所呈现出来的颜色,都是通过对周围光线的反射而形成的。因此这些物体的自然色是由物体的表面特征、透射性质和反射性质,以及照射在物体和眼睛上的光属性综合响应而产生的复杂结果。而影响这些物体的特征和性质的因素主要可分为两类,我们把它们分别称为结构和色素。 1、结构色 由物体细微的结构化表面所产生的色彩称为结构色,这种表面结构要足够细微,以致于能够干涉可见光。我们知道可见光是由一系列波长不同的光线混合而成的,而表面结构对光的干涉,就可以使得这些不同波长的光线在不同的角度传播之间相互产生影响,从而改变光线传播的方向和角度,使它们以不同的方式组合,进而呈现出不同的色彩。 比如,蓝色和红色的光波可能因为相消干涉而被去除,这样我们就看不到物体呈现出蓝色和红色;而绿色的光波可能通过相长干涉得到加强,这样我们就能看到物体呈现出绿色。 影响结构色的除了物体自身细微的表面结构之外,还有落在表面的光照角度和光被观测的角度。这也就是说,如果我们改变光照在物体上的方向,或者我们移动目光改变观看物体的角度,就能看到物体呈现出不同的色彩。这种因光照角度和观察角度的不同而改变色彩的性质被称为虹彩。 在日常经验中我们最常观察到的虹彩现象就是光盘表面。当把光盘放到阳光下转动时,我们就可以明显看到如彩虹般变幻的闪烁效果。 除此之外,在自然界中有一种蜂鸟叫安氏蜂鸟,它头部羽毛的色彩就可以随着观察角度的变化而发生变化。当然安氏蜂鸟的羽毛颜色变化,除了上面所说的结构色因素之外,还有接下来我们将要谈到的色素色的因素。 2、色素色 色素这个词我们并不陌生,在今天的很多工业和食品行业都能接触到。色素是通过选择性地吸收、散射或反射不同波长的光而产生色彩的物质。物体由色素所产生的色彩被称为色素色,它与上面所讲的结构色有一个最明显的差别,那就是色素色不随光照角度和观察角度的变化而变化。 自然界中的生物有着各种色素,这也让我们生活其中的生命世界充满着丰富多彩的颜色。如我们最为熟悉的叶绿素就广泛存在于植物界,从名字上就可以得知它是一种绿色素,所以绝大部分植物的叶子都呈现绿色。 另外还有一种最为常见的生物色素叫类胡萝卜素,广泛存在于植物、某些细菌、蓝藻和一些已知动物身上。虽然类胡萝卜素有超过600中变体,但它们呈现出来的颜色大部分为黄色、橙色或红色。这些颜色都是波长相对较长的一类,因为类胡萝卜素会吸收掉波长较短的光。 类胡萝卜素有两个主要的子类:胡萝卜素和叶黄素。其中前者就是令胡萝卜呈现出亮橙色的色素了,它也因此而得名,而后者可以呈现出粉红色、红色或黄色。每当秋日来临,落叶纷飞,此时叶子中的叶绿素被分解,绿色便渐渐退去,而叶黄素便显露出来,这就是秋日落叶大部分会呈现红色、橙色和黄色的原因了。 生物体中的色素不仅仅是在生命终结之后会发生变化,比如落叶,而且有些在生长过程之中也会发生改变,比如很多果实在成熟的过程之中颜色会发生变化,我们最熟悉的一个例子就是番茄成熟会由绿变红。这一变化过程就是由于其内部色素变化而带来的。 在动物界中,同样存在通过改变色素来使得生物体的颜色发生变化的例子,最典型的莫过于变色龙。动物体改变颜色往往有多种用途,包括伪装以躲避捕食者、发出警示以应对危险、以及展示以吸引求偶等。还有一种通过人为干预而改变生物色素的情况,例如我们把龙虾煮熟之后就会呈现出让人充满食欲的鲜红色。 结构色和色素色有时会在生物体上共同发生作用,并产生相互影响,从而让生物体呈现出色彩叠加后的另外颜色。例如有一种叫做绿金翅的鸟类,它的羽毛结合了由黄色素形成的黄色和由结构色形成的蓝色,从而使它看上去透出一股淡淡的绿色。 色彩对生物体有何用? 进化论的创始人达尔文曾在他的《人类的由来及性选择》一书中这样写道:"根据我们的判断,各类动物色彩为某种特殊目的被修改的行为,要么出于直接或间接的保护目的,要么出于两性之间的吸引。"由此可见,色彩主要为生物体提供警示、隐藏、求偶三类作用,从而保障生存与繁衍两大需求。 1、直接保护——警示与威胁 利用色彩来对周围环境提出警示,这种现象大多出现在能分泌毒液或者自身携带毒素的生物体上面,比如毒蛇、毒蜘蛛,和一些有毒的蛙类等等。 这一类生物往往拥有一些明亮的色彩,能够与周围环境形成明显的反差,用来警示捕食者自己有毒危险,或者口味不佳。通过这种略带示威的方式,来阻止捕食者和敌人。这一点也提醒我们一个小知识,如果你身处野外,遇上颜色鲜艳明亮的生物,那你就得小心了,往往它们体内带毒。 2、间接伪装——隐藏与觅食 与警示相反,隐藏往往是生物体利用色彩将自己与周围的环境协调起来,从而使自己不容易被捕食者所发现。这种伪装的技术,也常被称为保护色,而且这种技术在进化史上被使用了数百万年。这样的例子在今天的生物界中也比比皆是,有些伪装看上去比较粗糙,有些伪装则精细到让人叹为观止。 从另一方面来看,捕食者也会慢慢进化出色彩伪装,从而在捕食过程中不被发现。无数被捕者与捕食者就这样在数百万年的时间里,相互竞争着进化,上演了一番波澜壮阔的伪装与反伪装的生死斗争大戏。 3、两性的吸引——求偶与繁衍 把色彩用在求偶的性行为上,这一点是从低等动物到高等动物普遍存在的一种现象。在大多数情况下,主动利用色彩来吸引异性的是雄性,而雌性因需要生育和抚育后代,往往具有保护色,以隐藏躲避捕食者。因此生物界中雄性通常明亮华丽,有时还带有引人注目的表演,以展示其强壮、健康,是合适的父亲人选。这样的例子中我们最熟知的就是拥有华丽尾羽的雄性孔雀。 除此之外,还有一种把色彩用在求偶上的性行为,不是利用生物体自身的色彩,而是利用自然界中五彩缤纷的物体。最为典型的就是一种生活在新几内亚和澳大利亚的园丁鸟,这种雄性园丁鸟自身并没有华丽的色彩,但是它却利用树枝、花瓣、贝壳、羽毛等等各种颜色的小物体,搭建起一个华丽色彩的鸟巢,从而来吸引雌性园丁鸟。 据动物学家统计,目前地球上已知的动物已达约150万种。我们之所以喟叹自然界的诸多奇观,究其源头便是眼睛的出现、演化引发的生命剧变。眼睛,让世界从明暗逐渐变得清晰与色彩斑斓。《眼生万物》带我们看见"看见"的价值,未来或许还将帮助人类"看见"更多的色彩,打开更多曾经看不见的"视"界,从而更加丰富人类艺术想象力和文化生活体验。