在浩瀚的自然界中，动物的视觉系统展现出令人惊叹的多样性，有的能感知人类无法察觉的光谱范围，有的具备卓越的夜视能力，还有的能够精准捕捉快速移动的物体。这些能力不仅丰富了它们的生存技能，也为我们揭示了光与生命之间错综复杂的联系。

许多动物都拥有超越人类视觉的紫外线感知能力。它们能够捕捉到频率高于人类可见光谱的紫外线，这一能力在这些动物觅食、求偶和领地划分中发挥着至关重要的作用。更神奇的是，一些动物还能识别并借助偏振光定位。由此，偏振光这种因阳光与地球大气分子碰撞而产生的特殊光现象，成为某些动物导航的天然指南针。例如，沙蚁利用偏振光来定位，确保在广阔的沙漠中能够准确找到回家的路；而蜜蜂通过复眼中的感光细胞感知偏振光，向同伴传递花蜜来源的精确方位，是自然界的一种高效的通讯方式。

光是一种电磁波，由相互垂直的振荡电场和磁场组成。这些电磁波以不同的频率振动，赋予光波独特的性质。非偏振光，就像是一条由两人分别向左右拉动、不断变换方向的绳子，每秒可变换方向达上亿次，形成一种杂乱无章的光波状态。而当光波的电场矢量仅在一个方向上振动时，便形成偏振光，这种有序的光波可以为动物提供更加精确的视觉信息。

在水下世界，光线的传播方式会发生显著变化。由于水的密度高于空气，光的传播速度会减慢，同时水分子对光的吸收和散射作用也导致水下色彩的变化。水对波长较长的光吸收显著，对波长较短的吸收不明显，所以红光和黄光在水中容易被吸收，而蓝光和绿光则相对不易被吸收。所以随着潜水深度增加，我们眼中的世界会逐渐变成浅绿色，最终陷入一片黑暗。对于水生生物而言，它们不仅要适应这种色彩的变化，还要学会在光线散射造成的模糊环境中觅食和生存。

射水鱼生活在热带河川和湖泊水面附近，以其惊人的射击技巧而闻名。它们以空中的昆虫为食，这需要它们精确计算光线从空气进入水中的折射角。每当发现猎物，射水鱼会迅速调整自己的位置，校正因折射而产生的视觉误差，然后以一记精准的水柱将昆虫击落水中，成为自己的美味佳肴。这一过程不仅需要极高的视觉精度，也体现了动物巧妙利用物理环境的智慧。

射水鱼朝靠近水面的昆虫发射水柱。

在动物界中，光线的利用不仅仅局限于视觉感知。大王乌贼除了体型巨大，还拥有一双巨大的眼睛，能够捕捉到浮游生物在抹香鲸惊扰下发出的微弱光芒，从而在漆黑的深海中捕捉到猎物。

大王乌贼（giant squid）拥有巨大的眼睛，能侦测出浮游生物受抹香鲸惊扰后所发出的光芒。

棕腹鹰鹃和许多布谷鸟一样，会将卵产在其他鸟类的巢中，由不知情的“养父母”代为孵化和养育。孵化后的棕腹鹰鹃雏鸟会杀死同巢的其他雏鸟，独占养父母带回的食物。比起被杀死的雏鸟，棕腹鹰鹃的雏鸟需要更多的食物才能长得更大，因此为了获取更多食物，其翅膀下侧长有两块醒目的黄斑，这能让喂养它的红胁蓝尾鸲误以为巢中还有另一只张着橘黄色大嘴的雏鸟，从而带来更多的食物。

“养父母”喂食身上带有黄色翅斑的棕腹鹰鹃雏鸟。

动物的生存之道不仅体现在对光线的利用，更体现在对力学、声学、电学和磁学等物理原理的巧妙应用上。

在力学方面，科莫多巨蜥尽管咬合力看似微弱，但却能在猎物身上留下致命伤口。这得益于它们锯齿状的利齿和强大颈肌的配合，使得它们能够像开罐器一样轻松撕开猎物。而壁虎，则利用微弱的分子间作用力，通过布满细毛且有皱褶的脚掌，紧紧吸附在天花板上，展现了力学原理在生物体上的奇妙应用。

在声学领域，雄孔雀通过摩擦羽毛发出超低频音吸引雌性孔雀注意。这种声音虽超出了人类听觉范围，却是孔雀求偶的关键信号。大象，则能够感受到地面传来的声波，即使相隔1.5千米，也能准确辨识出同伴的叫声，这种能力对维护群体联系和领地安全至关重要。

大象可感受地面由远方同伴传来的声波。

在电学和磁学领域，电鳗可以利用它独特的发电器官产生接近900伏特的电压，用于定位和捕捉猎物。这一能力不仅让它们在捕食中占据优势，还曾启发人类早期的电学研究。而红头龟，则能利用地球磁场导航，完成长达14500千米的迁徙，展示了生物对地球磁场的精准感知和利用。

电鳗的发电器官遍布全身，合计可产生接近900伏特的电压。

动物界中存在许多令人惊叹的物理现象。例如，雨滴的质量可能是蚊子的50倍，但蚊子却能巧妙地攀附在下落的雨滴上，通过降低冲击力来避免受伤。这种对物理原理的巧妙运用，不仅彰显了动物的智慧，也为我们提供了无尽的启示。

雨滴的质量可能是蚊子的50倍，但这类昆虫可攀附于落下的雨滴上，以减缓冲击力道并存活下来。

动物的智慧无处不在，它们以独特的方式感知和利用世界。从捕捉光线到运用力学、声学、电学和磁学，动物展现出惊人的适应性和创造力。这些现象不仅能加深我们对自然界的理解，也为人类探索物理世界提供了宝贵的灵感。

文中图片均来源于《How it works》杂志

本文为科普中国·星空计划扶持作品

作者：《how it works》科普团队

审核：黄乘明 中国科学院动物研究所研究员，海南大学特聘教授，中国动物学会监事，中国野生动物保护协会理事

来源: 科普中国创作培育计划

内容资源由项目单位提供