科學家花費數十年思考海星眼睛的用途,現在終於有些發現了。

海星
科學家說,海星用眼睛讓自己待在家附近,例如這隻藍指海星。/ PHOTOGRAPH BY ARCO IMAGES GMBH, ALAMY

海星有眼睛──每隻觸手末端都有一隻眼睛,但我們一直不了解這些眼睛的用途。

長久以來,海星都被認為是構造簡單的動物。因為牠們的眼睛也相對簡單,而且牠們沒有腦,所以我們很難了解牠們如何看東西,或甚至是否看得見。

2014年的研究顯示,熱帶海星的眼睛可形成模糊影像,避免牠們移動到離家太遠的地方。(在英文裡,科學家傾向以「sea star」作為海星的名稱,而非「starfish」,因為無脊椎動物並非真正的魚類。)

美國華盛頓特區史密森尼國立自然史博物館的研究人員克里斯多夫.馬(Christopher Mah)在一封電子郵件裡寫道:「這[2014年的研究]代表我們更進一步了解海星如何感知世界。」

現在,一項新研究顯示,某些北極深海海星也依靠視力來判斷方向。該研究涵蓋13種海星,其中有兩種是發光生物,代表牠們可能利用光線與潛在同伴溝通。

科學家曾研究藍指海星(Linckia laevigata),這是一種分布於印度洋及太平洋熱帶地區的海星。他們於2014年1月7日在網路上發表研究結果,刊登在《英國皇家學會報告-B輯》。而本文提及的新研究是由不同研究人員發表,於今年2月7日刊登於同一期刊。

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比預期更複雜

科學家一直認為海星並不複雜,因為牠們長久以來都被視為「無複雜行為的簡單生物。」馬博士說。他並未參與該研究。「事實上,海星的行為及身體形態都顯示高度複雜性。」他解釋。

丹麥赫爾辛格哥本哈根大學的神經生物學家安德斯.嘉姆(Anders Garm)說,科學家早在大約200年前就知道海星有眼睛,但他們除了研究海星眼睛的構造外,鮮少針對海星眼睛進行研究。

他說,部分原因是科學家很難從海星眼睛獲得任何生理學的資訊,直到最近因為科學設備的進步,這種狀況才有改善。

先前研究顯示,海星眼睛對光敏感。在光影斑駁的水底世界裡,海星可能藉由眼睛得知明暗位置。

甜蜜的家

雖然科學家已經確認海星有視力,但目前並不認為這種動物有絕佳視力。

「海星眼睛形成的影像非常模糊,」該研究共同作者嘉姆說:「大約只有200畫素。」

但他說,這樣的影像已經能讓藍指海星辨認固定的大型構造。

藍指海星與珊瑚礁的關係十分緊密。如果牠游出珊瑚礁到周圍的沙地上,就無法找到食物,最後可能餓死。

因此,對於藍指海星而言,能夠找到珊瑚礁是非常重要的,而珊瑚礁可能就是海星周遭唯一一個靜止的大型物體。

任意亂游

嘉姆說,海星和昆蟲或龍蝦等節肢動物一樣具有複眼,但兩者的相似性就僅止於此。舉例來說,藍指海星的眼睛缺乏水晶體,這與節肢動物的眼睛不同。

嘉姆與同事結合了藍指海星眼睛本身的生理檢測數據及行為實驗的結果,得出研究結論。

其中一種檢測讓研究人員了解海星的視野有多廣:足夠讓海星辨認眼前的珊瑚礁。

第二種檢測是研究海星眼睛解析影像的能力。「水晶體能製造解析度較高的影像,」嘉姆說:「也就是說它能聚集更多光。」因為藍指海星的眼睛沒有水晶體,所以形成的影像也相當模糊。

科學家在日本沖繩附近的珊瑚礁研究藍指海星的行為,他們將個別海星移到珊瑚礁外,觀察海星是否能回到珊瑚礁。

遠離珊瑚礁1公尺的海星能以幾近直線的路徑回到家,但遠離珊瑚礁2公尺或4公尺的海星最後卻任意亂游。

在夜間遠離珊瑚礁1公尺的海星也會任意亂游,嘉姆說最有可能的原因是牠們看不到珊瑚礁。

未來展望

史密森尼的馬博士說,海星視力的研究才剛起步,但他很好奇其他海星的視力是否也有功能。

「太平洋沿岸的大型向日葵海星(Pycnopodia helianthoides)是迅捷又有效率的掠食者,我們常看到牠追逐獵物,然後吞下食物。」他說。馬博士想知道視力是否影響這種大型動物的捕食能力。

嘉姆與同事想要研究一種大型海星,但並非向日葵海星。

嘉姆計畫研究棘冠海星(Acanthaster planci)的視覺系統,這種海星以澳洲與亞洲沿岸大部分地區的珊瑚礁為食。

嘉姆說:「了解牠們是否利用視力尋找珊瑚礁應該會很有意思。」他希望利用這些知識來保護大堡礁等地區,避免棘冠海星這種貪吃的掠食者破壞珊瑚礁。

如果嘉姆能了解棘冠海星偵測珊瑚礁的方式,研究人員就能避免棘冠海星找到珊瑚礁,或者在棘冠海星毀滅珊瑚礁之前,設置吸引棘冠海星的陷阱來捕捉牠們。

馬博士說:「對於海星這種在生態系中非常重要的海洋動物,我們的基本知識仍有極大落差。」

現在,這個落差似乎變小了一點。

 

撰文:Jane J. Lee

編譯:涂瑋瑛

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