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生物眼睛奥秘多 猫眼夜视仪提起夜视术，你一定会想到猫。漆黑的夜晚，猫能清楚地观察老鼠的一举一动并敏捷地抓住它。猫的眼睛为什么能在黑暗中看清眼前的一切呢其原因就在于猫眼的视网膜上具有圆锥细胞和圆柱细胞，圆锥细胞大都在视网膜的中央部分，它能感受白昼普通光的光强和颜色；圆柱细胞大都在视网膜的周围部分，它能感受夜间的光觉。一般只能在白天活动的动物如鸟、鸡等，它们的视网膜中常常只有圆锥细胞，所以到了晚上就看不见东西，而另一些只能在夜间活动的动物如猫头鹰，其视网膜上只具有圆柱细胞，所以，它们的眼睛在白天什么也看不清，一到晚上就成为火眼金睛。猫的眼睛与上述动物不同，不但具有这两类细胞，而且具有较多的圆柱感觉细胞，所以它不但白天能活动，到了晚上，它也显得异常活跃。此外，猫眼还有一个特点，在它感受弱光线时，瞳孔能够随着光的不同强度而自动调整。所以，在中午阳光很强时，你会看到猫眯着它的双眼，瞳孔已缩小成直线般的细缝，保证只让少量的光线进入瞳孔内。而在光线十分微弱的晚上，瞳孔又能放大呈圆形，以便让较多的光线进入眼内，保证在黑暗中也能看清楚各种物体。猫眼具有这样的奥妙，怪不得它视黑夜如同白昼，成为人类捕杀老鼠的得力助手了。军事科学家们模仿猫的特殊本领研制了军事上大有用处的微光夜视仪。发展微光夜视技术的关键是图像增强器，它的功能是把输入图像的亮度增强并加以显示，微光通过图像增强器后，其光增益可达10万，可视距离达2 000千米，但在性能、体积、结构、重量等方面，与猫和其他动物的夜视术相比，仍有一定的差距。鱼眼侦察机高空侦察机用普通相机从高空拍摄地面照片，一次只能摄得10平方千米面积的景物，为了了解对方更多的情况，侦察机必须深入敌境，因而要冒被敌人导弹击中的危险。科学家们研制出了一种高性能相机，可以从高空大面积拍照，图像十分清晰。这种新式相机所采用的镜头不是普通镜头，而是仿照鱼眼构造制成的鱼眼镜头。 鱼眼有什么值得仿效的特点呢一般动物眼睛的视野或像场角是比较小的，只能看到眼睛前方的景物，而鱼眼的像场角很大，可以达到220度，不仅可以看到前面180度范围内的景物，还可以拐弯看到身体两侧往后的一些景物。仿照这种“眼观六路”的鱼眼制成的鱼目镜头，也具有200多度的像场角，比普通照相机的像场角扩大了24倍。因此，在飞机和人造卫星上使用鱼目照相机，一次可以拍摄几十平方千米的景物，效率高，费用低，有很高的军事价值。许多鱼还具有“水陆两用眼”，能同时观察水中和空中的目标。一种生活在美洲亚马逊河的四眼鱼就是如此。它的眼睛特别，两只眼都被一个水平隔膜隔开，将眼分成上、下两半，上半部突出头上，适于视空中之物，下半部适于视水中之物。模仿四眼鱼的眼睛，人们将来可设计出能视空中之物和水中之物的装置，使船舰在水面航行时，既能看见水上的物体，也能看见水下之物，这对于防止船舰的触礁和水下航行的物体将大有帮助。虫眼速度计人们说导弹是长眼睛的炮弹，在现代化的战争中，双方的战斗目标都在快速地移动，导弹即使长了眼睛，也难以精确测定迅速运动着的目标的相对速度，所以，打不中目标的情形也是很多的。能不能为导弹配上一双更敏锐的眼睛，让它快速计算出目标运动的速度呢首先让我们分析一下昆虫的眼睛特殊的结构。请你捉一只苍蝇、蜻蜓或者螳螂看看，与身躯相比，它们的一对眼睛显得多么大啊!如果通过放大镜再看看这对大眼睛，你就会发现它们是由许许多多小眼睛组成的，因此昆虫的眼睛叫做复眼。组成复眼的小眼非常之多，蜻蜓的一只复眼竞然由28 000只小眼组成。每一个小眼都有自己的屈光系统和感觉细胞，因此都能看见东西。当然，这些小眼毕竟太小，它们的视力比人眼要差多了。但是，由这些小眼组成的复眼却有很高的分辨率，而且还是极为灵敏的速度计。你一定看见过螳螂捕虫吧。那只瘦瘦的螳螂，静静地蹲在树荫草丛中，两只锯刀般的大前足举在胸前，似乎在做着“祷告”。可是，一旦有小虫掠过，它就猛然跃起，前足死命一击，将小虫一举捕获，前后不到百分之五秒，真是一瞬间，小昆虫还来不及“躲闪”，就变成了螳螂的美食。像螳螂这样的发现和瞄准系统，要比成吨重的现代电子跟踪系统还要灵敏。在这短促的一瞬间，螳螂是如何发现和跟踪目标的呢原来螳螂有两种器官能把关于小昆虫的大小、飞行方向和速度的信息报告给脑子，这就是复眼和本体感受器。螳螂的复眼由几千个小眼组成，小眼的中心轴互成13度的角，一个接一个，组成蜂窝状的半球形视野。当小虫在它眼前掠过时，小虫的景象在复眼里急速地移动。虽然每一个小眼看不到景物的连续运动，而只能看到一个个单镜头。就像电影胶片那一个个单镜头一样，但运动的物体由各个小眼轮流感觉，它脑子里就感觉了景物的运动，这样，脑子自然可以感知景物的运动速度了。当复眼跟踪飞虫时，位于颈部的本体感受器也开始了工作。本体感受器有两组由数百根弹性纤维组成的感受垫，飞虫向右边掠过，螳螂把头转向右边，使右感受纤维被压弯。头部旋转的角度越大，被压弯的弹性纤维越多。与此相对应，左感受垫里有同样根的纤维伸直了。纤维的弯曲或伸直刺激位于它们基部的感受细胞，使脑子形成不同的兴奋信号，通过这种兴奋信号的差别，脑子就测出了飞虫运动的速度。模仿昆虫复眼制造的虫眼速度计，它的用途可大啦!人们给导弹装上了模仿昆虫复眼的虫眼速度计，它能迅速地测定导弹与目标间的相对速度，并指示导弹不断调整方向与速度，一举而将目标击毁。还可装在飞机上，用来测量飞机相对于地面的速度。飞机有了这种“眼睛”，在着陆时就能随时测知它相对于地面的速度，既不会飞得太慢而耽误时间，也不会飞得太快而飞过了头。蛙眼成像术首先让我们看看青蛙捕虫的情景：青蛙蹲在稻田里，偶尔眨一眨那凸凸的大眼睛，尽管它眼前的禾秆上停着一只蛾子，它却一动也不动，似乎“熟视无睹”。可是，蛾子刚一展翅起飞，青蛙就以迅雷不及掩耳之势，向上猛地一跳，张开大口，翻出舌尖，一下子就粘住蛾子，“勾”进嘴里。为了弄清楚为什么青蛙一定要等蛾起飞才发动攻击，仿生学家对青蛙进行了特殊的实验研究。实验表明：在迅速飞动的各种形状的小动物里，青蛙可立即识别出它最喜欢吃的苍蝇和飞蛾，而对其他飞动着的东西和静止不动景物都毫无反应。蛙眼帮助青蛙敏捷地发现运动着的目标，迅速判断目标的位置，运动的方向和速度，并且立即选择最好的攻击姿态和攻击时间，这样的眼睛真称得上“火眼金睛”!仿生学家进而研究这种火眼金睛的构造。原来，蛙眼视网膜的神经细胞分成五类，一类只对颜色起反应，另外四类只对运动目标的某个特征起反应，并能把分解出的的特征信号输送到大脑视觉中枢视顶盖。视顶盖上有四层神经细胞，第一层对运动目标的反差起反应，能把目标的暗前缘和后缘的特征抽取出来；第二层能把目标的凸边抽取出来；第三层只看见目标的四周边缘；第四层则只管目标暗前缘的明暗变化。这四层特征就好像在四张透明纸上的画图，迭在一起，就是一个完整的图像。当复杂的图像分解成几种易于辨别的特征时，发现目标的敏捷性和准确性也就自然提高了。弄清了蛙眼的原理和结构，仿生学家就发明了电子蛙眼。电子蛙眼和蛙眼一样，也有四种检测器，执行抽取图像的反差、凸边、边缘和变暗四种功能。这种电子蛙眼倍受军事科学家的青睐。在现代化的战争中，敌方可能发射导弹来攻击我方的目标、这时我方可以发射反导弹截击对方的导弹，但敌方为了迷惑我方，又可能发射信号来扰乱我方的视线。在战场上，敌人的飞机、坦克、舰艇发射的真假导弹都处于快速运动之中，要克敌制胜，必须及时把真假导弹区别开来，去截击真正的导弹；同时必须把预定的搜索目标与其他背景物体区别开来，集中火力攻击真正的目标。将电子蛙眼和雷达相配合，就可以像蛙眼一样，敏锐迅速地跟踪飞行中的目标，区分真假导弹和真假目标，这就会大大提高我们的作战和防御能力。鲎眼摄像仪鲎是在我国沿海一带生活的一种称之为“活化石”的节肢动物。它们或在浅海中活动，或在海底游行，有时还潜藏在海底的泥沙中。鲎的每只复眼由1 000只小眼组成，每只小眼都有感光细胞，并且都与神经末梢相连，小眼中的每个感光细胞也都有自己的透镜，能把投射来的光线聚焦，形成的神经脉冲传递到鲎脑，由脑子进行信息处理，鲎就能看见水中的物体了。由于鲎眼的个头比较大，神经纤维比较粗，科学家们选择用来进行复眼的研究。结果他们发现，鲎的小眼之间有侧向神经相互联系，当一个小眼受到光照而产生神经兴奋时，周围的小眼却受到抑制。也就是说，小眼对光的刺激的反应反而比正常情况下减弱，它们发生的神经脉冲减少，这种现象叫侧抑制作用。鲎眼靠这种特殊作用，把眼睛接受到的视觉信号抽出加工，略去图像的轮廓，这样就大大加强了目标的清晰度，使鲎在昏暗的海底能看清外界的景物。根据鲎眼的侧抑制作用原理，人们研制出了鲎眼电子模拟机，用它来处理模糊的X光照片、航空摄影照片和太空卫星侦察照片，可得到轮廓鲜明的清晰图像，发现敌方伪装的导弹发射场、飞机基地等军事目标。人们还用类似鲎眼功能的电子系统来提高雷达的灵敏度，即使在微弱的光线下，也可以提供清晰度较高的影像。鸽眼定向术鸽子的眼睛是非常敏锐的。鸽眼的神经具有100多万个神经细胞，这些神经细胞分成六类，分别管看物体的凸边、垂直边、水平边、方向边、普通边和亮度，其中管方向边的神经细胞特别有用。它只能看到向着某个固定方向运动的物体的全部边缘，而对物体的颜色、外界光线的强弱都毫无反应。军事科学家模仿鸽子的这一特殊本领制成了电子鸽眼，它具有鸽眼那种迅速辨别单方向运动物体的特性，给雷达装上这种“电子鸽眼”就大大提高了雷达的分辨能力。“电子鸽眼”能迅速发现运动着的斑点和一定取向的边缘。当敌机群袭来时，它们向四周发射干扰雷达信号，使雷达屏幕上目标模糊不清，而电子鸽眼对这些干扰“视而不见”，只牢牢盯着定向运动的机群。这样，敌机再狡猾，也逃不过我方的火眼金睛了。电子鸽眼除在国防线上布置使用外，还可用在机场上监视飞进机场的飞机，以保障机场的安全。鹰眼望远镜“草枯鹰眼疾”，鹰眼之锐利是人所共知的。翱翔在二三千米高空的雄鹰两眼虎视眈眈地扫视着地面，它能一下子从许多相对运动着的景物中发现兔子、小鸡或其他食物，并敏捷地俯冲而下，一举将猎物捕捉。鹰眼为什么这样锐利呢？原来鹰眼有两个中央凹，一正一侧，其中正中央凹能敏锐地发现前侧视野里的物体，侧中央凹则能接收鹰头前面的物体像。中央凹上的光感受器叫视锥细胞，它的密度高达每平方毫米100万个，比人眼的密度要高67倍。感光细胞越多，分辨物体的本领就越大。鹰眼的瞳孔也比人眼的大，此外它还有叫做梳状突起的特殊结构，能降低视细胞接收的光强。所以在强光下鹰眼不用缩小瞳孔，也不感到眼花，而仍然具有很高的视觉灵敏度。由于有以上特点，鹰眼就能在空中迅速准确地发现和识别地面目标，并能判断出目标的运动方向和速度大小。这种能力是人的眼睛所不具备的