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大海深处动物的独特视觉

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来源: 作者: 2019-05-17 01:41:10

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图为1只螳螂虾处于防守位置,其腿、头和尾部区域反射出圆偏振光,表示随时备战。

在广袤的大海深处,蕴藏着许多不可思议的奥秘,有些海洋动物在黑暗的世界里秘密地使用着一种光通信方式,这是澳大利亚昆士兰大学脑研究所的研究人员发现的,相干研究刊登在最新一期的《当代生物学》杂志上。

极为罕见的能力

据物理学家组织报道,澳大利亚昆士兰大学的贾斯廷·马歇尔教授及其同事发现,螳螂虾具有在自然界极其罕见的视觉能力——可以检测和反应圆偏振光。到现在为止,还没有人知道它们用这一视觉能力做些什么。

圆偏振光,这类对我们而言耳目一新的“语言”情势,属于偏振光(又称极化光)的一种。实验证明,电磁波中能引发视觉和使感光材料感光的原因主要是振动着的电场强度,我们把电场简谐振动称为光振动,把电场强度称为光矢量。而光波的振动方向始终保持在同一平面内,光矢量的端点在波面内描绘的轨迹为一个圆的偏振光。

线性偏振光仅能在一个平面上看到,而圆偏振光沿螺旋,即顺时针或逆时针方向行进。若没有特殊镜头的帮助,人类不能感知到偏振光,其常常会在太阳镜中被发现。

马歇尔教授说:“我们熟悉鸟的色彩,和在海洋中鱼类彰显的色彩,这是能够理解的一种交流形式。而现在发现的是一个全新的通讯语言。”

隐晦的通讯形式

螳螂虾属于甲壳纲掠虾亚纲动物,学名虾蛄。马歇尔说:“这些虾生活在珊瑚礁的洞里,喜欢潜藏起来;它们很隐蔽,不喜欢暴露在外面。”

他补充说,不过,它们非常善于打埋伏,极为好斗,很“暴力”,是使人讨厌的动物。它们被称为螳螂虾的缘由是其用前面的一双腿来捕捉猎物,并可用头下带倒刺的臂飞快地刺向食品,即便遇到个头体重比自己大10倍的头足类动物,也常常表现得无所畏惧、异常凶悍,它们还会出重拳猛击,旋即毁坏对手的神经系统使其当场毙命,好似一颗点22口径子弹打破鱼缸玻璃的威力。

新的研究表明,这类虾在用圆偏振光作为隐晦的宣布,自己要攻击竞争对手了。马歇尔说:“我们已确定螳螂虾在其身上显示圆偏振模式,特别是在它的腿部、头和沉重铠甲的尾巴上。当它们在冲突中卷曲时,就是最明显的部分。”

研究人员把螳螂虾放到一个带有两个洞的罐子里,一个洞反射无偏振光,另一个发射圆偏振光。研究显示,这种虾68%的时间选择了前者,意味着它认为具有圆偏振光的洞穴已被另一只螳螂虾占据。

马歇尔教授说:“如果基本通过在洞上用圆偏振光作为标签区分,螳螂虾是不会靠近这个洞的。它们知道,或者它们认为那里还有另外一只同类。”

有助于检测癌症

无独有偶,布里斯托大学的研究人员也发现,生活在泥滩的招潮蟹,处于一个四周有反射的环境中,而它们在用偏振光视觉增强探查物体,以及对同类和地面的捕食者作出反应,其行为取决于由物体对象反射的偏振量而有所不同。

马歇尔教授说:“看来招潮蟹已经内置了‘太阳镜’,正如我们使用偏振太阳镜来减少眩光一样。”

这种螃蟹能够检测并识别基于地面物体反射的偏振光。它们要末向前走,要末是在交配,或以不同的速度撤退到自己的洞穴里。

这项关于表明“线性偏振光被招潮蟹作为一种通信情势使用”的研究,也同样发表在最新一期《当代生物学》上。

这些海洋动物正在使用人类完全看不见的偏振光交换,是一种极化语言。这项发现可能未来会运用于卫星遥感、生物医学成像、癌症检测和计算机数据存储中。

马歇尔教授特别指出,这项研究发现将可能有助于医生更好地检测癌症。由于癌细胞不反射偏振光,特别是圆偏振光,装备上圆偏振传感器的相机便可帮助我们检测到它们。

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