在做實驗時,科學家們在屏上移動黑色或白色的圓形、正方形、長方形的物體,也把這些物體固定不動,觀察青蛙有什麼反應。或者給青蛙看各種不同的景物,其中包括青蛙在自然界的棲息環境中看到過的堤岸、池塘、花草樹木的彩色照片。為了考察蛙眼對光的暗和亮以及對不同顏色的反應,實驗時又有時打開燈光,有時關閉燈光,有時使燈光由亮變暗,有時又使燈光由暗變亮,或者用紅色、藍色等單色光照明。
根據大量的實驗,科學家們發現,青蛙隻對運動的物體有反應,對靜止不動的物體一概不起反應;對於運動的物體,也隻是對與它喜歡吃的昆蟲或者要吃掉它的飛禽的形狀相似的物體才起反應。由此可見,盡管蛙眼的大體結構很像一架照相機,但蛙眼的作用範圍卻遠遠超過了照相機。因為照相機基本上是“一點不漏”地把景物全部記錄在照相膠片上,而蛙眼則要對落在相當於膠片的視網膜上的影像(稱作視網膜圖像)進行一番分析和檢查。蛙眼不是“一點不漏”地把視網膜圖像全部向大腦報告,而隻挑選出對青蛙本身有意義的東西上報告給大腦。
那麼,青蛙的眼睛又是用什麼方法來對視網膜圖象進行分析的呢?
科學家們做了進一步的研究,他們把微電極插到一個個不同的視網膜的視覺細胞上,然後看這些細胞有什麼反應。結果發現,蛙眼視網膜的幾百萬個視覺細胞的作用並不都是一樣的。
一類細胞隻對景物的某一種特征起反應。因此,各類視覺細胞就可以對視網膜圖象進行嚴格分析,分別抽取出不同的特征。
這麼一來,也就把一個複雜的圖象分解成了五種容易辨認的簡單特征,使青蛙能夠很快地發現和識別目標了。
蛙眼的五類視覺細胞同時工作,各自執行不同的任務。它們都把自己抽取的圖象特征變成神經電信號,並經過視神經上報給大腦。大腦彙總接收到的這些信號,這就類似於用幾塊印刷版疊加套印彩色畫片一樣,蛙腦最終感覺到的仍然是一幅完整的圖象。
經過大自然二百萬年的精雕細刻,蛙眼的這種視覺機能已經達到了十分完善的地步。蛙眼對背景不起反應,也不理睬靜止不動的物體,而是集中注意那些具有特定形狀、而且是相對於背景運動的物體。當讓青蛙觀看一幅它生活過的池塘等自然環境的照片時,它會無動於衷。一旦一隻吞蠅飛進它的視野,或者一隻天敵(大鳥)從它眼前掠過時,青蛙就會立即作出反應:撲向蒼蠅,或者逃進水中。
一切都清楚了,青蛙的眼睛隻是對那些對它有意義的景物起反應;跟它的生活無關的東西,青蛙則全部“視而不見”。
大自然給青蛙設計了一雙多麼奇妙的眼睛!
青蛙眼睛的這種視覺特性,給了人們有益的啟示。人們根據蛙眼的功能原理,製成了多種“蛙眼電子模型”,也叫“電子蛙眼”。這些電子蛙眼是用電子線路做成的,能夠模擬青蛙眼睛的功能。它們有的可以像真的蛙眼那樣,準確地識別出形狀一定的物體;有的裝在雷達係統裏,可以提高雷達的抗幹擾能力,有效地把被搜索的目標與別的物體分開;還有的裝置成了“圖象識別機”,可以根據導彈的飛行特性把真假導彈識別出來,或者監視機場飛機的起飛和降落;有一種電子蛙眼還是一種人造衛星跟蹤係統的主要部件呢!在阿波羅登月計劃中,要把拍攝到的大量照片發送到地球上。由於在發送係統中采用了蛙眼對信息的抽提原理,因而既大大減少了照片的信息發送量,又減小了在遙遠距離上的噪聲幹擾,這樣在地球上就收到了清晰的照片。
禽言獸語
俗話說“人有人言,獸有獸語”,從某種意義上講,動物也是會“說話”、也是各有“語言”的,隻是它們的語言和人的不同罷了。我們在這裏所說的“動物語言”,在生物學中,科學家們把它叫做“動物通信”。
人類的語言,語音複雜、語彙豐富,可以用來充分表達意思、交流思想。相比之下,動物的語言就遜色多了。然而,動物的語言盡管簡單,卻能以種種人類所沒有的巧妙方式進行通信聯係,表達和交流尋找食物、逃避敵害、選擇配偶等各種信息,這些信息對於動物的生存是必不可少的。動物語言的表達形式也形形色色,有用聲音或超聲波的,有用閃光的,有用電磁信號的,還有的用動作或色彩,更有的用氣味作為交談、通信的媒介。