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雞走路時為什麼腦袋一抖一抖的?

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大朋友小朋友們,你們見過鴿子和雞走路的樣子嗎?它們走路的時候腦袋一突一突的,樣子非常奇怪。

如果你仔細觀察地話,就會發現它們走路的樣子是這樣的:頭先彈到一個地方頓住,然後身體再跟上,接著頭再往前彈,就這樣一路彈彈彈、彈著前進。

鴿形目、鶴形目走路時,先伸脖子,身體再跟上

這種腦袋一彈一彈是鳥類特有的走路方式。實際上,鶴、喜鵲、鵪鶉等鴿形目、雞形目、鸛形目(如蒼鷺)、鶴形目的鳥類走路時都會一突一突。

那麼這些鳥走路的時候為什麼會突突突的呢?

一開始大家認為,

這可能是這樣走路比較容易把握平衡吧,畢竟鳥類的脖子這麼長(13-25塊頸椎,比人類和其他哺乳動物多多了),被身體帶著走的話可能會在身體後面甩來甩去,拖到地上就不太優雅了。不如先讓頭先走,找到一個位置穩住,然後身體再跟上。

這樣想挺有道理的,

因為鳥和人類一樣,身體裡也有一些控制方位的系統(比如管平衡的前庭系統和感受肌肉運動的感受器)。但是美好的理論經常毀在一些奇葩手裡,有人把鴿子的眼睛蒙上後,它們走路時居然就不會突突了。

為啥看不見了以後就不突突了呢,看來這動作和視覺有關係,和身體位置的變化沒有關係啊。

為了證明這一點,1978年的時候,一個叫弗羅斯特(Barrie J Frost)的科學家在校園裡跟蹤偷拍了幾隻鴿子,

然後乘它們不注意把它們綁起來做實驗。

用什麼證明鴿子突突和眼睛有關捏?抱著綁來的鴿子在跑步機上運動的弗羅斯特有了主意!

差不多就這個意思

他在跑步機上做了一個透明的塑膠罩子,然後把鴿子放在裡面,

強迫它們競走。他發現如果跑步機的速度和鴿子走路的速度一樣,那麼鴿子看到的景物永遠都是靜止的,它們的頭就不會突突了。

如果鴿子跟不上跑步機的速度,鴿子看到的景物就會移動,它們就會開始突突。如果跑步機的速度非常非常慢,鴿子就懶得走了,但是依然會為了讓頭保持在原來的位置而把脖子伸老長,最後 piaji 一下直挺挺地摔倒。

弗羅斯特明白了,在突突的時候,鴿子的頭幾乎是靜止的,鴿子突突原來是為了看清楚東西啊。

所以說,鴿子腦袋突突就和人走路的時候眼睛盯著一處看(optokinetic response)是一樣的道理。

這事兒說到底還是得怪眼睛。

對於任何動物來說,視覺和運動都不太匹配。這是因為動物眼睛裡的感光細胞是很遲鈍的,它要盯著某個東西看20毫秒才能看清那是啥。

如果動物開始運動的話,遲鈍的感光細胞根本還來不及看清就被高速運動的圖案甩在了後面。所以不管是鳥還是人,都需要照顧遲鈍的感光細胞,儘量為眼睛創造一個不晃的慢速世界。

防震雞頭

那麼,鴿子、雞這些鳥類為什麼不能像人那樣轉眼珠子,而要靠頭部運動來保持視線呢?

這個問題到現在也沒有確切的答案,因為鴿子和少數鳥類是能夠轉眼珠子的,而且不是所有的鳥都會突突。比如所有的水禽,比如鴨子、天鵝走路時就不會突突。

不過許多人認為,鳥類不喜歡轉眼珠,而喜歡轉頭是因為它們眼珠子太大了,眼珠上沒有什麼肌肉,轉起來不方便,還不如轉頭呢,畢竟脖子長、肌肉多。

看到你的雙下巴,變!

當然了,還有人認為,走路突突可以幫助雞啊、鴿子啊這些鳥看清物體的深度,獲得運動視差(motion parallax)。

視差是説明大腦判斷物體距離的深度資訊。人類的雙眼都長在一邊,看到的景物大同小異,所以大腦可以比較左右眼看到的東西,然後算出靜物的深度。但是,許多鳥類,比如鴿子的兩個眼睛各長一邊,兩個眼睛看到的景色是不同的,所以它們不能像人類那樣輕鬆判斷物體的深度。

在鴿子突突向前走的時候,就好像在拍攝景物的快照。往前突一下,前面的景物變大,後面的景物變小。前後的景象一對比,鴿子的每個眼睛就可以判斷景物的深度了。所以,不少鳥類在起飛或落地前頭也容易一突一突的。

那麼許多鳥站著不動的時候會突然開始搖頭晃腦,這又是為什麼呢?

這還是和眼睛有關。

對於任何依賴視覺的動物來說,高解析度的眼睛非常重要,你肯定希望看得越清楚越好。但是眼睛的解析度高了,處理器——大腦的負擔也就重了,需要長得更大更笨重。有沒有方法讓眼睛有高的解析度,同時也可以讓腦袋不用那麼大呢?

不人類,大自然給我的大眼和小臉是有代價的,你不知道我是色盲嗎?

大自然的座右銘是:“能省就省”。所以,在視網膜上出現了一小塊解析度最高的地方,叫做中央凹(有些動物叫做視覺帶),而視網膜的其他地方其實解析度很低,比較瞎。

人類眼球中中央凹的位置

想想看如果你的手機鏡頭只有中間的一個點比較清晰的話,會對自拍造成多大的影響。因為中央凹的面積比較小,能看到的區域也不大,所以為了清楚地看見眼前的圖像,眼睛就必須時不時地轉動,這樣中央凹才能用各個角度觀察,把一系列的高解析度小圖拼成大圖。

你的眼睛是這樣看東西的,看得清楚的地方其實只有一小塊,是中央凹包辦的

因此,包括人類在內的絕大多數動物每個眼睛只有一個中央凹,而我們的眼睛平常需要不自主地抽動(掃視)才能看得清楚。不怕告訴你,因為這個原因其實每天我們有1個半小時是瞎的。

其實你的眼睛會不自主地抽動(掃視)

但是許多鳥類每個眼睛有2個中央凹,比如海鷗、蜂鳥、翠鳥、燕子,還有絕大多數猛禽。

為什麼摳門的大自然會多給它們一對中央凹呢?

許多鳥類的眼睛長在身體兩側,因為前面講到的原因,沒有輔助設備的話它們的眼睛看不清景物的深度。不過這些鳥類在空中高速飛行,不知深淺很容易有危險。因此這些需要瞭解景物深度的鳥類每只眼睛長出了2個中央凹。

隼的2個中央凹(紅圈內)

其中一個長在視網膜中央(central fovea),可以看見腦袋側面的東西。另外一個長在視網膜邊上(temporal fovea),主要接收腦袋前方的視覺資訊。具體它們的管轄範圍是這樣的:

所以當鳥要看前面的東西時,它們會用邊上的那個中央凹。如果看煩了想看看身體兩邊的東西,就轉到視網膜中間的那個中央凹。而大多數鳥的眼球是無法自由轉動的,必須轉頭,所以你會看到它們好像突然給自己加戲一樣,站在那裡抽搐的樣子。

好我們再回來看鴿子。鴿子每只眼睛只有一個中央凹,因此它低頭吃東西的時候並不能看清楚自己吃的是啥,而且吃不了一會兒就會忘了食物的位置,所以它得時不時抖一下頭,確認一下自己吃的是什麼。這就是你在喂鴿子的時候它們會搖頭晃腦的原因。

彩蛋:你其實有點鬥雞,而鳥則有點脫窗

一些動物,比如變色龍的兩個眼睛可以分別轉動。但是大多數動物都不行,因為我們需要兩個眼睛看著同一個東西,這樣大腦才能知道它的深度。

所以不論何時,我們的眼睛都是有些鬥雞的。

鳥類的眼睛呢,就介於人類和變色龍之間了。如果一個眼珠突發奇想想要看什麼地方,另外一個也會懶洋洋地跟上。所以鳥其實都有點脫窗啦。

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參考資料:

Binggeli, Richard L., and W. J. Paule. "The pigeon retina: quantitative aspects of the optic nerve and ganglion cell layer." Journal of Comparative Neurology 137.1 (1969): 1-18.

Frost, B. J. The optokinetic basis of head-bobbing in the pigeon. Journal of experimental biology, v. 74, June 1, 1978: 187-195.

Necker, Reinhold. "Head-bobbing of walking birds." Journal of comparative physiology A 193.12 (2007): 1177.

https://www.loc.gov/rr/scitech/mysteries/pigeon.html

https://www.nature.com/articles/srep38406?WT.feed_name=subjects_animal-behaviour

弗羅斯特明白了,在突突的時候,鴿子的頭幾乎是靜止的,鴿子突突原來是為了看清楚東西啊。

所以說,鴿子腦袋突突就和人走路的時候眼睛盯著一處看(optokinetic response)是一樣的道理。

這事兒說到底還是得怪眼睛。

對於任何動物來說,視覺和運動都不太匹配。這是因為動物眼睛裡的感光細胞是很遲鈍的,它要盯著某個東西看20毫秒才能看清那是啥。

如果動物開始運動的話,遲鈍的感光細胞根本還來不及看清就被高速運動的圖案甩在了後面。所以不管是鳥還是人,都需要照顧遲鈍的感光細胞,儘量為眼睛創造一個不晃的慢速世界。

防震雞頭

那麼,鴿子、雞這些鳥類為什麼不能像人那樣轉眼珠子,而要靠頭部運動來保持視線呢?

這個問題到現在也沒有確切的答案,因為鴿子和少數鳥類是能夠轉眼珠子的,而且不是所有的鳥都會突突。比如所有的水禽,比如鴨子、天鵝走路時就不會突突。

不過許多人認為,鳥類不喜歡轉眼珠,而喜歡轉頭是因為它們眼珠子太大了,眼珠上沒有什麼肌肉,轉起來不方便,還不如轉頭呢,畢竟脖子長、肌肉多。

看到你的雙下巴,變!

當然了,還有人認為,走路突突可以幫助雞啊、鴿子啊這些鳥看清物體的深度,獲得運動視差(motion parallax)。

視差是説明大腦判斷物體距離的深度資訊。人類的雙眼都長在一邊,看到的景物大同小異,所以大腦可以比較左右眼看到的東西,然後算出靜物的深度。但是,許多鳥類,比如鴿子的兩個眼睛各長一邊,兩個眼睛看到的景色是不同的,所以它們不能像人類那樣輕鬆判斷物體的深度。

在鴿子突突向前走的時候,就好像在拍攝景物的快照。往前突一下,前面的景物變大,後面的景物變小。前後的景象一對比,鴿子的每個眼睛就可以判斷景物的深度了。所以,不少鳥類在起飛或落地前頭也容易一突一突的。

那麼許多鳥站著不動的時候會突然開始搖頭晃腦,這又是為什麼呢?

這還是和眼睛有關。

對於任何依賴視覺的動物來說,高解析度的眼睛非常重要,你肯定希望看得越清楚越好。但是眼睛的解析度高了,處理器——大腦的負擔也就重了,需要長得更大更笨重。有沒有方法讓眼睛有高的解析度,同時也可以讓腦袋不用那麼大呢?

不人類,大自然給我的大眼和小臉是有代價的,你不知道我是色盲嗎?

大自然的座右銘是:“能省就省”。所以,在視網膜上出現了一小塊解析度最高的地方,叫做中央凹(有些動物叫做視覺帶),而視網膜的其他地方其實解析度很低,比較瞎。

人類眼球中中央凹的位置

想想看如果你的手機鏡頭只有中間的一個點比較清晰的話,會對自拍造成多大的影響。因為中央凹的面積比較小,能看到的區域也不大,所以為了清楚地看見眼前的圖像,眼睛就必須時不時地轉動,這樣中央凹才能用各個角度觀察,把一系列的高解析度小圖拼成大圖。

你的眼睛是這樣看東西的,看得清楚的地方其實只有一小塊,是中央凹包辦的

因此,包括人類在內的絕大多數動物每個眼睛只有一個中央凹,而我們的眼睛平常需要不自主地抽動(掃視)才能看得清楚。不怕告訴你,因為這個原因其實每天我們有1個半小時是瞎的。

其實你的眼睛會不自主地抽動(掃視)

但是許多鳥類每個眼睛有2個中央凹,比如海鷗、蜂鳥、翠鳥、燕子,還有絕大多數猛禽。

為什麼摳門的大自然會多給它們一對中央凹呢?

許多鳥類的眼睛長在身體兩側,因為前面講到的原因,沒有輔助設備的話它們的眼睛看不清景物的深度。不過這些鳥類在空中高速飛行,不知深淺很容易有危險。因此這些需要瞭解景物深度的鳥類每只眼睛長出了2個中央凹。

隼的2個中央凹(紅圈內)

其中一個長在視網膜中央(central fovea),可以看見腦袋側面的東西。另外一個長在視網膜邊上(temporal fovea),主要接收腦袋前方的視覺資訊。具體它們的管轄範圍是這樣的:

所以當鳥要看前面的東西時,它們會用邊上的那個中央凹。如果看煩了想看看身體兩邊的東西,就轉到視網膜中間的那個中央凹。而大多數鳥的眼球是無法自由轉動的,必須轉頭,所以你會看到它們好像突然給自己加戲一樣,站在那裡抽搐的樣子。

好我們再回來看鴿子。鴿子每只眼睛只有一個中央凹,因此它低頭吃東西的時候並不能看清楚自己吃的是啥,而且吃不了一會兒就會忘了食物的位置,所以它得時不時抖一下頭,確認一下自己吃的是什麼。這就是你在喂鴿子的時候它們會搖頭晃腦的原因。

彩蛋:你其實有點鬥雞,而鳥則有點脫窗

一些動物,比如變色龍的兩個眼睛可以分別轉動。但是大多數動物都不行,因為我們需要兩個眼睛看著同一個東西,這樣大腦才能知道它的深度。

所以不論何時,我們的眼睛都是有些鬥雞的。

鳥類的眼睛呢,就介於人類和變色龍之間了。如果一個眼珠突發奇想想要看什麼地方,另外一個也會懶洋洋地跟上。所以鳥其實都有點脫窗啦。

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參考資料:

Binggeli, Richard L., and W. J. Paule. "The pigeon retina: quantitative aspects of the optic nerve and ganglion cell layer." Journal of Comparative Neurology 137.1 (1969): 1-18.

Frost, B. J. The optokinetic basis of head-bobbing in the pigeon. Journal of experimental biology, v. 74, June 1, 1978: 187-195.

Necker, Reinhold. "Head-bobbing of walking birds." Journal of comparative physiology A 193.12 (2007): 1177.

https://www.loc.gov/rr/scitech/mysteries/pigeon.html

https://www.nature.com/articles/srep38406?WT.feed_name=subjects_animal-behaviour