錘頭鯊非凡雙眼具有360度全方位視野

2009年12月01日 09:16:04 　來源：新浪科技

據國外媒體報道，錘頭鯊(hammerhead shark)為什麼會長那樣一個外形奇特的腦袋的問題，一直困擾著科學家。雖然一種理論認為，兩只眼睛分列一個寬寬的“錘頭”兩側，有助于提高錘頭鯊的視野，但科學界對于這種觀點是有分歧意見的，這種頭型究竟有助于改善視野，還是不利于觀察外界，研究人員莫衷一是。

然而，現在一項研究或許解決了這個難題。研究顯示，這種頭型使鯊魚具有非凡的雙眼視覺(binocular vision)，使錘頭鯊具有360°全方位視野。

該研究結果發表在《實驗生物學(Experimental Biology)》雜志上。波卡拉頓(Boca Raton)佛羅裏達州大西洋大學的米歇爾．麥克庫姆(Michelle McComb)博士表示，過去幾個世紀以來，人們一直在爭論有關錘頭鯊為什麼擁有這種形狀的腦袋；過去幾十年間，這種鯊魚的視覺能力一直是人們爭論的話題。例如，1948年脊椎動物的眼睛進化權威人士，動物學家戈登．威爾斯(Gordon Walls)指出，錘頭鯊的眼睛的位置，妨礙它擁有雙眼視覺。然而，首席鯊魚專家倫納德．坎普葛諾(Leonard Campagno)在1984年提出，事實上錘頭鯊兩眼之間的距離可能讓它擁有非凡的雙眼視覺。

當兩只眼睛的視野重疊時，就會出現雙眼視覺，雙眼視覺能精確感知深度和距離。對那些需要對獵物的距離做出判斷的食肉動物來說，這種能力尤其重要。然而麥克庫姆說，雖然雙眼視覺顯然非常重要，但是“數十年來人們一直在考慮錘頭鯊的前向視覺能力，但是從沒進行過相關試驗”。因此，她和同事們——美國夏威夷大學的蒂莫西．特裏卡斯(Timothy Tricas)教授和佛羅裏達州大西洋大學的斯蒂芬．卡久拉(Stephen Kajiura)，決定進行這方面的試驗。

他們把各種不同鯊魚放進一個水族館，每種鯊魚都擁有不同形狀的腦袋。然後他們把傳感器放到鯊魚皮膚上，用來測量它的大腦活動情況，重點測試這只動物是否能對從水族館不同位置發出的光束做出反應。通過這種方法，他們可以測量出每種鯊魚的視野范圍。麥克庫姆說：“這項研究證實，錘頭鯊擁有前向雙眼視覺。”這意味著它們在海洋中遨遊時，能看到腦袋的正前方，並能精確判斷距離，尤其是它們要捕殺的獵物與它們之間的距離。

更重要的是，這些研究人員發現，兩只眼睛的視覺重疊范圍會隨腦袋寬度的增加而增加。擁有正常腦袋的鯊魚，例如檸檬鯊，兩只眼睛的重疊視野只有10度。路氏雙髻鯊(scalloped hammerhead shark)的腦袋相對較寬，它們的兩眼交疊范圍達到32度。翼頭鯊( winghead shark)的視野重疊度數達到48度，麥克庫姆形容這種鯊魚是一種“遊泳的飛鏢”，因為它的腦袋的寬度幾乎是體長的一半。他解釋說：“錘頭腦袋越大，兩眼的視野交疊范圍就越多。”

這一結果使研究人員倍感吃驚。麥克庫姆承認：“我認為錘頭鯊沒有雙眼視覺，因為它們的眼睛分別朝向腦袋的兩側。然而研究結果顯示，眼睛的位置是它們擁有雙眼視覺的關鍵。”她表示，錘頭鯊的眼睛稍微向前，這使兩眼的視野相交在一起。麥克庫姆說：“這項研究證實，視覺在這種海洋最奇特的一種生物的進化過程中起著至關重要的作用。自200多年前人類第一次發現錘頭鯊以來，這個問題就一直困擾著科學界。”

研究人員發現，錘頭鯊奇特的腦袋形狀給它帶來更多好處。這種鯊魚在海洋中暢遊時，它們只要稍稍扭動腦袋，就能看到身後的情況。更加奇特的是，這種鯊魚的眼睛位置，使它們能看到垂直面360度范圍內的動向，這意味著錘頭鯊隨時都能觀察到它們上方和下方的情況。在提高捕食獵物的能力的同時，“這一能力或許還對那些有可能會被較大鯊魚捕食的較小鯊魚有好處”。(孝文)

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原文為：

McComb, D. M., Tricas, T. C. and Kajiura, S. M. (2009). Enhanced visual fields in hammerhead sharks. J. Exp. Biol. 212, 4010-4018.

Summary：

Several factors that influence the evolution of the unusual head morphology of hammerhead sharks (family Sphyrnidae) are proposed but few are empirically tested. In this study we tested the ‘enhanced binocular field’ hypothesis (that proposes enhanced frontal binocularity) by comparison of the visual fields of three hammerhead species: the bonnethead shark, Sphyrna tiburo, the scalloped hammerhead shark, Sphyrna lewini, and the winghead shark, Eusphyra blochii, with that of two carcharhinid species: the lemon shark, Negaprion brevirostris, and the blacknose shark, Carcharhinus acronotus. Additionally, eye rotation and head yaw were quantified to determine if species compensate for large blind areas anterior to the head. The winghead shark possessed the largest anterior binocular overlap (48deg.) and was nearly four times larger than that of the lemon (10deg.) and blacknose (11deg.) sharks. The binocular overlap in the scalloped hammerhead sharks (34deg.) was greater than the bonnethead sharks (13deg.) and carcharhinid species; however, the bonnethead shark did not differ from the carcharhinids. These results indicate that binocular overlap has increased with lateral head expansion in hammerhead sharks. The hammerhead species did not demonstrate greater eye rotation in the anterior or posterior direction. However, both the scalloped hammerhead and bonnethead sharks exhibited greater head yaw during swimming (16.9deg. and 15.6deg., respectively) than the lemon (15.1deg.) and blacknose (15.0deg.) sharks, indicating a behavioral compensation for the anterior blind area. This study illustrates the larger binocular overlap in hammerhead species relative to their carcharhinid sister taxa and is consistent with the ‘enhanced binocular field’ hypothesis.