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蝙蝠瞎不瞎?  

2014/06/24 | | 標籤:

「本篇投稿內容有部分爭議,作者正與蝙蝠學會專家討論中,確認後文章會再重新上架。」2014.07.14 P.M.4:36

撰文|陳民峰(蜜蜂老師)

 最近見到電視新聞頻道開始播放科學新聞,身為一位「科青」一定要收看媒體的創新性科學報導。不過我發現可能礙於時間的壓縮,新聞報導並不是講得詳細精準,而且有些需要修改的內容。本文試著討論「蝙蝠瞎不瞎?」來討論、補充這則有趣的科學新聞。

【蝙蝠視力大不同?】

在我們的印象裡,蝙蝠住在無光洞窟中,人們容易認為蝙蝠是沒有視力的。「as blind as a bat」這句英文俗諺形容人「如蝙蝠般盲目」,而這則科學新聞替蝙蝠們抱不平。事實上如該報導所言,蝙蝠不但具有視力,而且這些小傢伙們所見世界與人類大不相同!

其實,蝙蝠的視力跟種類大有關係!

例如分類於「大蝙蝠亞目」,也就是通常為中大型、吃水果/魚/花蜜/小動物的蝙蝠(俗稱狐蝠、果蝠),牠們擁有強大的視覺中樞可以來清楚的認識世界。如果從外觀來看,這些蝙蝠有著大大的眼睛,這雙眼睛不但能夠在白天看到周遭環境,還能夠看見色彩(而且對紅色敏感,幫助他們找到成熟的果實)。儘管大蝙蝠亞目的蝙蝠是夜行性動物,活動的高峰時間卻是在晨昏夕末之時。因為在漫漫深夜裡,牠們的大眼睛在無光的環境反而無法見到清楚的事物。

大型蝙蝠擁有大眼睛看世界。 圖片來源|綠島出現台灣狐蝠,2010年東森新聞照片資料,由林務局提供

大型蝙蝠擁有大眼睛看世界。
圖片來源|綠島出現台灣狐蝠,2010年東森新聞照片資料,由林務局提供

另外一群(約佔了所有種類七成)被分類學者分類為「小蝙蝠亞目」的蝙蝠,以昆蟲為主食(俗稱食蟲蝙蝠),在晚上活動,以樹洞、森林、洞穴為居。牠們擁有發出超音波的能力,利用回音來定位獵物或障礙物的所在,也是我們對於蝙蝠最普遍的印象。小型蝙蝠的外觀肯定會讓初次見識的人印象深刻,為了收到更多回音,小蝙蝠亞目的蝙蝠有各種特殊構造,例如扁扁像豬鼻的「鼻葉」、大且複雜的「外耳」、臉部不討喜的「皺紋」。長期以來大家都認為小型蝙蝠沒有眼睛,其實牠們只不過眼睛小了一些而已。

小型蝙蝠外觀奇特,不過還是擁有小小的眼睛看見世界。 圖片來源|《ision in Echolocating Bats》Göteborg動物學博士論文附圖

小型蝙蝠外觀奇特,不過還是擁有小小的眼睛看見世界。
圖片來源|〈ision in Echolocating Bats〉Göteborg動物學博士論文附圖

那麼這雙小眼睛能不能在晚上看見東西?這要討論到眼睛的構造了。

主司哺乳動物看見這個世界的,是眼睛視網膜上的兩種細胞:桿細胞、錐細胞。桿細胞能夠察覺到微弱的光線,卻對光線是什麼顏色(波長頻率)不在行。至於錐細胞在較強光線下可以感知色彩,例如人類有三種錐細胞,對應「光線三原色」的辨認;鳥類的錐細胞有四種,因此比人類多見識一些不可見的顏色。過去科學家認為小型蝙蝠在晚上活動,視力只需要依靠「光線強度」不需要「辨認色彩」,以為小蝙蝠「有桿細胞沒有錐細胞」,後來研究卻發現牠們能夠看得到!

哺乳動物的視網模有兩種細胞,其中人類擁有三種錐細胞讓人類看到「紅、綠、藍」三原色。其他動物擁有其他種類的錐細胞,則可以看到不同種類的色光。

哺乳動物的視網模有兩種細胞,其中人類擁有三種錐細胞讓人類看到「紅、綠、藍」三原色。其他動物擁有其他種類的錐細胞,則可以看到不同種類的色光。

【埋藏在夜晚裡,人們看不見的色光】

想想看,夜晚裡,你身處在沒有燈光的地方,你看到的畫面將是灰黑一片,失去了色彩。人類的錐細胞需要在光線充足下讓我們看見「可見光」,也就是紅~紫之間、光波波長約400~750奈米範圍。對於蝙蝠而言,牠們所能見的夜晚世界繽紛多了!小型蝙蝠能看見人們看不見的光線:在可見光範圍外的紫外光、紅外光。

假想我們不是人類,我們是小型蝙蝠,在夜晚裡我們的小眼睛並不靈活,卻能看到前方移動的大型哺乳動物因為體溫而散發著紅外線光,左方的花朵花瓣有紫外光訊號告訴動物們可來授粉採蜜,右方的一隻昆蟲帶著奇幻的紫外光斑紋正在飛行。蝙蝠在夜裡見到這些人類看不見的光芒,有助於牠們躲避障礙物、閃躲天敵、採食或獵食,看到更加繽紛的黑暗世界。

人類肉眼看到的黃花,在能見紫外光的動物眼中中間成了一個「標把」,提醒牠們「這裡有蜜吃,快來授粉!」 圖片來源|陽明大學生命科學系普通生物學教學網站

人類肉眼看到的黃花,在能見紫外光的動物眼中中間成了一個「標把」,提醒牠們「這裡有蜜吃,快來授粉!」
圖片來源|陽明大學生命科學系普通生物學教學網站

【那麼蝙蝠能看到什麼範圍的紅外光與紫外光呢?】

2003年Nature雜誌刊登了一篇〈Ultraviolet vision in a bat(蝙蝠的紫外光視覺)〉一文,打破大家對於蝙蝠視力的低貶成見。論文以葉鼻口蝠科的花蝙蝠Glossophaga soricina做研究,發現牠們可能難以辨別人類能見的可見光,換句話說人類會覺得這些蝙蝠是色盲,對於綠色或紫色的光波比較敏感一些。不過這些蝙蝠卻能夠見到小至310奈米的波長光(屬於紫外線光)

隨後2011年Nature雜誌又刊登了一篇〈Ganglion-specific splicing of TRPV1 underlies infrared sensation in vampire bats〉,這次對吸血蝙蝠Desmodus rotundus做研究,和上文的花蝙蝠是同屬於葉鼻口蝠科的成員,這次研究想探討的是吸血蝙蝠為了找尋獵物而使用的紅外線觀感。不同是牠們使用類似蛇類的「熱感應器」(熱窩/凹窩)而並非眼睛所見效果,可以更加精準的發現溫度(紅外光)的細微差異。

而蝙蝠的眼睛到底能不能看見紅外線?目前臺灣師範大學生命科學系研究生林天宇(新聞報導裡頭的採訪對象),同樣以葉鼻口蝠科的台灣原生蝙蝠 – 臺灣無尾葉鼻蝠Coelops frithi formosanus做研究,發現食蟲蝙蝠的眼睛確對紅外光具有反應。也就是說蝙蝠們即使不如吸血蝙蝠有特化的熱感應蛋白,依然可能”擁有對於紅外光的視覺感應。這篇研究尚未發表,不過可以期待這項研究對於蝙蝠視力的學術貢獻。

【科學新聞也鬧科科 – 科學新聞中可能的迷思概念】

[ 迷思概念其一 – 解釋科學知識的失準 ]

科學新聞令我們關注科學的觀眾期待,不過記者可能非科學相關背景出身,在解釋上可能有些失準。讓我們看看新聞報導中的這張圖畫面。

圖片來源|科學不一樣節目片段

圖片來源|科學不一樣節目片段

這張解釋圖做得生動、易懂,只可惜解釋失準了。這個是屬於「過度類化」的迷思概念。蝙蝠的確可以見到紅外光、紫外光,但是到底能看到多少範圍?

還記得前文有篇討論到蝙蝠的紫外線視力,裡頭提到特定種類蝙蝠可以看到小至310奈米的紫外光。然而紫外光範圍為10nm~400nm,蝙蝠能見的紫外光其實只佔紫外光很少的部份(註)。解釋動畫將整個紫外光全部包含在內其實是失準的。至於紅外光可已看到多少範圍呢?目前作者沒找到研究資料,但也很可能不是涵蓋全體紅外光範圍。

註:其他種類的蝙蝠,筆者推測也差不了多少,因為靠近10nm的紫外光已經具有相當強的能量,自然界鮮少出現。演化出能見到極短波長的紫外光難以想像對動物生存幫助,推論難演化出這種能力。所以是否總體蝙蝠的視力能夠涵蓋所有紫外線區塊,筆者依然抱持懷疑態度。

[ 迷思概念其二 – 描述科學用語造成的失準 ]

報導的最後說「蝙蝠耳聰目明」,但是所有的蝙蝠都「耳聰」嗎?耳聰的蝙蝠真的「目明」嗎?

如前文一開始所講,蝙蝠也有具備大大眼睛的種類,他們是不依靠「聲納」來生活的,可能與其他蝙蝠比較,無法稱上「耳聰」。

至於「目明」,我們可能要想一下什麼叫做「視力好」,這是科學上有點難判斷的標準。我們講的「視力」包含了各種因素:可以旋轉頭部的貓頭鷹視力好、有大眼睛與動態視力的猛禽視力好、可以看到各種色彩的鳥類視力好……。用科學用語的角度,可能要判斷錐狀感光細胞的種類數、感光細胞內油滴的有無、空間解析度、時空解析度、可以見到的空間範圍、有無盲點、中央窩數量……族繁不足備載。

那麼請問:具備哪些條件才稱為視力好?

動物為了生存而演化出各種視力構造,並沒有所謂「完美」或者「最好」的視力構造,「黑貓、白貓,能抓耗子是好貓」,只要能夠看見世界、幫助生存的眼睛,都是好眼睛。

舉個極端的例子,以昆蟲為例,昆蟲具有大大的眼睛,由一格一格的小眼睛組成「複眼」。目前有公司研發模擬昆蟲視角的攝影,長得像這樣:

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對於昆蟲來說,牠們所能看到的世界很模糊,但是也好清楚!(咦?)

可以這樣想像:昆蟲擁有不太清楚的畫質,每秒顯示幀數卻很高。雖然”霧煞煞”,但是移動的東西跑得很慢,有如武打片慢動作播放一般。昆蟲的「空間解析度」很差,但是「時間解析度」很好,比人類好上三倍。科技公司模仿昆蟲的眼睛,可以得到全方位的光源,經過電腦運算處理後可以得到景深極佳的照片。對於「深度」的辨認也是人類肉眼所望洋興嘆!

那麼昆蟲的視力是不是可以描述成「擁有雪亮的眼睛」,我想在這裡打個「?」

到底昆蟲的視力好還是不好呢?

回到該則科學新聞,我們可以這樣想:大蝙蝠亞目的眼睛好大顆,又可以看到各種可見光,真是好眼睛!小蝙蝠亞目的眼睛好小粒,可以看到紅外線或者紫外線,這也是雙好眼睛!

反過來說大蝙蝠亞目在晚上看不到,小蝙蝠亞目在白天光線太強、對於光線變化太敏感,而不能見光。大蝙蝠亞目在晚上夜盲,小蝙蝠亞目的視力在晚上的也不是很清楚,只是個模糊的樣子,主要靠聲波來判斷飛行。

 如此我們能說蝙蝠的視力就是不好、不良嗎?

或者反過來說蝙蝠耳聰目明?

[ 對於科學新聞的期許 ]

這是新聞報導科學的困難之處,使用文字修飾的同時可能會將科學的真實內容犧牲。不管有沒有科學背景,記者都要做出「快、狠、準」的科學新聞報導,而擁有「即時性與精簡、吸引力與話題、科學準確度」三者合一相當困難。本文並非想要批評新聞媒體,只是我們期許科學新聞能越來越好,未來能有更多科學背景的加入傳播行列。人文記者掌握對於詞語的修飾魔力,而科學家擁有對事物求真的實證精神,希望未來各位科青夥伴們能夠試著融合兩者,讓更多人接近並且喜好科學。

後話:感謝好友曾文宣,對於後半段昆蟲的視力於臉書上討論補充

【延伸閱讀文章與網站】

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【參考文獻與資料】

 

關於作者

活躍星系核

活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。