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出品：科普中國

作者：郭菲 煙台大學

監製：中國科普博覽

前些年，某汽車品牌曾采用雞拍攝廣告，以展現自家轎車有著和雞頭一樣的穩定性。在那之後，很多與(yu) 雞頭這種神奇穩定性相關(guan) 的短片就不停地湧現於(yu) 各大視頻網站。從(cong) 其中可以看出，雞頭穩定器的效果，簡直是“企業(ye) 級”。

無論是定點、隨行、還是自主運動，都完全不輸最先進的人類科技，以至於(yu) 國外甚至有人專(zhuan) 門為(wei) 雞開發了成套的頭戴攝像設備。隻可惜現有的技術還無法控製雞頭的轉向，這也讓“雞雲(yun) 台”的搞笑屬性無限大於(yu) 科技屬性。

動圖：就是不動！（視頻來源：SmarterEveryDay）

有一說一，雞頭還真不是一般的“穩”。那麽(me) 問題就來了，雞頭為(wei) 什麽(me) 這麽(me) 穩？其他鳥類的頭也能這麽(me) 穩嗎？

一、鳥類的天賦異稟

雞頭的穩定性主要體(ti) 現在兩(liang) 個(ge) 方麵。第一，當固定身體(ti) 位置不動時，無論如何晃動它們(men) ，頭部總是趨向於(yu) 固定在空間中的某一點。第二，假如為(wei) 雞戴上便攜式攝像頭放它們(men) 自由行走，就會(hui) 發現拍攝的畫麵相對穩定（當然，我們(men) 無法控製雞頭的突然轉向）。

雞頭能夠擁有這樣的異能，從(cong) 身體(ti) 構造角度來說，首先要感謝靈活的脖子。鳥類的頸椎骨普遍擁有13或14節，遠超人類（7節）在內(nei) 的大部分哺乳類動物，有些鳥類甚至擁有25節頸椎骨（如天鵝）。這也讓鳥類的頭部可以在以最後一節頸椎為(wei) 球心，以脖子長度為(wei) 半徑的球內(nei) 自由活動（當然軀幹部分除外）。不少鳥類的頭部甚至可以旋轉接近360°（左右各180°）。

典型的鴿子骨骼 （圖片來源：wikipedia（左））

不過，靈活的脖子僅(jin) 僅(jin) 代表雞頭能夠做到原地鎖定，並沒有解釋清楚雞為(wei) 什麽(me) 會(hui) 原地鎖定。其實，雞這種行為(wei) 本身隻是為(wei) 了盡量看清周圍的景物，或者說是一種為(wei) 了看清景物而顯露的本能。

詳細來說，雞和絕大部分鳥類一樣，眼球體(ti) 積占頭部體(ti) 積比例高，視覺係統發達，不僅(jin) 視力不差，大腦中處理與(yu) 視覺有關(guan) 信號的腦區麵積也很大。不過，比較遺憾的是，鳥類的眼睛本身活動能力非常有限（具體(ti) 原因之後詳細討論）。

人類的眼睛可以在眼眶內(nei) 靈活運動，在頭部完全不動的情況下，雙眼的最佳視野也可以達到正麵120°角範圍的圓錐麵。但鳥類的眼睛在眼眶內(nei) 的活動範圍則非常受限，所以大部分情況下，鳥類想要以最佳視野看清在麵前移動的物體(ti) ，隻能通過扭轉脖子，而非轉動眼球。

這裏要說明的是，所謂最佳視野是指視覺分辨力最高的一小塊區域。例如人眼平視前方時的整體(ti) 視野可以達到180°以上，但其中的最佳視野隻是視線集中的一小塊區域（大概40°），在這塊區域之外，人類的視力其實會(hui) 迅速衰減。

鳥類視覺範圍的對比，圖片來源：作者自製

上圖是角鴞和扇尾沙錐的視覺範圍對比，可見猛禽（前者）前向雙眼立體(ti) 視覺發達，後向視覺薄弱。而普通鳥類全向視覺發達，但前向雙眼立體(ti) 視覺差。

雞的兩(liang) 隻眼睛分別位於(yu) 頭部兩(liang) 側(ce) ，所以雙眼視覺非常差。不過兩(liang) 側(ce) 的眼睛可以各自提供180°的視野，從(cong) 而讓雞幾乎擁有300°的視力範圍。但它們(men) 視野正前方，能夠形成雙眼視覺的範圍可能還不到5°。除猛禽外的大部分鳥類視覺最為(wei) 敏感的區域在兩(liang) 側(ce) 眼球正中附近，同時正前方的雙眼視覺區也是鳥類視覺相對好的區域——簡單來說，鳥類可以同時看清正前方和兩(liang) 側(ce) 正中位置的物體(ti) 。

二、眼動or頭動？這是個(ge) 現實的問題

現在假設在人類的正前方放置一個(ge) 靜止的物體(ti) ，然後要求我們(men) 在小幅度移動軀體(ti) 的同時盯住這個(ge) 靜止物體(ti) ，我們(men) 會(hui) 怎麽(me) 做？當然是轉動眼球從(cong) 而讓最佳視野不會(hui) 因為(wei) 身體(ti) 的移動而偏離物體(ti) 。而當我們(men) 用雞重複上麵的實驗時，雞為(wei) 了看清前方的物體(ti) ，就會(hui) 盡量保持自己頭部固定，同時用靈活的脖子去補償(chang) 身體(ti) 的位移。

看清靜止的物體(ti) 顯然比看清運動的物體(ti) 要容易，而運動是相對的，有時候動的並非是眼前的物體(ti) ，而是我們(men) 的身體(ti) 本身。不管是物體(ti) 動還是身體(ti) 動，當運動幅度不大的時候，人類並不需要專(zhuan) 門扭頭或者轉身去正視想看的目標，隻要轉動眼球即可。雞的眼球不怎麽(me) 能轉，但是脖子靈活，所以也用不著調整身體(ti) 的方位，光讓脖子動就行了。

很多人可能會(hui) 問，想要讓雞頭實現定位，莫非還要在它們(men) 麵前放一個(ge) 固定不動的標靶讓它們(men) 盯著？這倒未必，不見得非得是具體(ti) 的某個(ge) 物體(ti) ，雞頭擁有的視野本身，就是雞此時想要看清的畫麵。為(wei) 了讓這個(ge) 畫麵固定不動從(cong) 而看的更清楚，雞就自然而然地動用起了靈活的脖子。結果上來看，就是頭沒動身子沒動，光是脖子在動。

三、雞伸脖子走路，其實是視覺增強手段

接下來，我們(men) 再來看看當雞步行時，雞頭還能不能那麽(me) 穩。雞頭戴式攝像頭的畫麵顯示，雞頭即便是在走路過程中拍到的畫麵也相當穩定，至少是遠超人類無雲(yun) 台情況下手持攝像設備的水平。人類兩(liang) 條腿，雞也兩(liang) 條腿，大家都是兩(liang) 腳獸(shou) ，結果卻大不同。其實，如果留意過雞或者鴿子的走路姿勢，你會(hui) 發現它們(men) 並不是一直保持上身和脖子不動然後朝前輪流邁步，而是脖子在不斷地伸縮。

這種獨特的步行姿態，就是雞頭戴式攝像頭在運動狀態下也能保證畫麵穩定的原因，它的背後仍然與(yu) 雞的視覺形成機理密切相關(guan) 。動物學家們(men) 在大約五十年前就開始研究雞或者鴿子步行姿態背後的科學問題，他們(men) 用幾個(ge) 非常巧妙的實驗證明了視覺與(yu) 步態間的密切關(guan) 係。例如，科學家們(men) 讓鴿子在步行機上行走，這個(ge) 時候鴿子視野中的景物其實並不發生變化，僅(jin) 僅(jin) 是腳下在動。

此時有趣的現象發生了，鴿子步行時會(hui) 保持身體(ti) 和脖子的姿態不動。而在另外的實驗中，假如身處眼睛無法感光的暗室，紅外線攝像機中步行的雞同樣會(hui) 保持脖子不動。

之後，隨著人類影像科學的發展，攝像機、視頻處理相關(guan) 的軟硬件迅速普及，越來越多的人進行了類似的研究。人們(men) 發現，雞和鴿子走路時，最先探到前方的是脖子，脖子伸長到身體(ti) 前方，頭部相對固定後，兩(liang) 腳再分別探出一步，在兩(liang) 隻腳邁步時，頭部幾乎靜止。之後，頭部再探向前方，繼而重複。

頭部前探時，眼睛處於(yu) 運動狀態，這並不是理想的視覺條件，因此頭部快速前探，在整個(ge) 運動期間中占據的比例不大。而頭部前探完成後，等於(yu) 是在前麵等著身體(ti) ，並且在身體(ti) 跟上的同時能夠在脖子的調節下保持相對靜止，這個(ge) 過程視覺穩定，在整個(ge) 運動期間占據的時間更長。

鴿子步態慢鏡頭動圖 （圖片來源：作者拍攝）

以上的實驗說明，雞或者鴿子之所以采取脖子不斷前後運動的步行姿態，就是為(wei) 了更好地看清周圍的景物，或者說是為(wei) 了讓看清周圍景物的時間盡量長，看不清的時間盡量短。從(cong) 動物行為(wei) 學的角度來說，這種行為(wei) 的深層原因，是在消耗能量最低的前提下，盡量保證時間足夠長的最佳視野。一旦視野已經很好（比如步行機）或者什麽(me) 也看不到（比如暗室），鴿子和雞就沒有必要專(zhuan) 門采取這樣的步態了。

四、其他鳥類也能像雞一樣變身雲(yun) 台？

那麽(me) 問題又來了，鴿子和雞之外的鳥類，也會(hui) 有一樣的行為(wei) 嗎？是，也不是。頭部靜止時利用脖子作為(wei) 雲(yun) 台補償(chang) 身體(ti) 的動作是鳥類共通的行為(wei) 。但鴿子和雞的步態則並非所有鳥類都會(hui) 采取。其背後的原因是非常深邃的科學問題，我們(men) 僅(jin) 僅(jin) 做一些定性的說明。

多種多樣的鳥類 （圖片來源：維基百科）

先來說脖子雲(yun) 台的問題，實際上不光是雞，所有鳥類都會(hui) 或多或少表現出這樣的行為(wei) 。例如風中樹枝上站立的翠鳥，雖然樹枝不停晃動，但翠鳥的頭卻巋然不動。

從(cong) 進化的角度，應該如何理解鳥類的這一習(xi) 性？如前所述，靈活的脖子是鳥類們(men) 的天賦，而並不靈活的眼睛又是鳥類的缺陷。為(wei) 什麽(me) 鳥類的眼睛就沒有進化地那麽(me) 靈活呢？鳥類天生是適應於(yu) 飛翔的群體(ti) ，飛翔要求盡可能輕的體(ti) 重和盡可能流線型的身體(ti) 。因此，一個(ge) 像河馬一樣比例的巨大頭顱顯然不符合飛翔的動力學要求。

同時，飛翔需要不差的視力，所以鳥類的視覺都相對發達，眼睛占據頭部的空間不小。很多視力優(you) 秀的其它物種，都擁有精準而靈活的眼球，例如可以兩(liang) 隻眼睛分別獨立旋轉的變色龍。但這種高配大眼必然需要大量的眼球運動肌肉以及足夠的空間布局進行支撐，所以變色龍的眼球實際上是突出於(yu) 頭部表麵的。但對於(yu) 鳥類而言，且不說較小的頭部無處安放這樣的豪華配置，突出的眼眶和眼球也會(hui) 在飛行過程中形成阻力。

變色龍的雙眼各自獨立，可以自由轉向不同視角

圖片來源：維基百科

此外，鳥類還擁有非常發達的鞏膜環，這是一組圍繞在眼周的硬質結構，它們(men) 像鎧甲一樣保護著眼球。鳥類在飛行過程中受到風壓影響，眼球會(hui) 有一定的受壓變形，而鞏膜環的存在可以使鳥類眼球維持原本的形狀，從(cong) 而更好地確保飛行中的視力。不過，這副鎧甲的存在也進一步降低了鳥類眼球的活動靈活性。

幾種猛禽的頭骨和鞏膜環展示 （圖片來源：作者拍攝）

因此鳥類的眼睛雖發達，但集成度和特化度太高，導致必須在某些方麵減配。於(yu) 是，鳥類的脖子便越來越靈活，以此抵消眼球本身不善運動的損失。

白頸麥雞的瞬膜（鳥類眼睛為(wei) 了飛翔進行的另一種適應性進化）

圖片來源：維基百科

五、鳥類的步態複雜多變，但背後道理很簡單

至於(yu) 鳥類的步態問題，我們(men) 也可以從(cong) 進化中去尋找答案。現實中的鳥類，步態呈現多樣化。除了鴿子和雞的前後伸頭，小型鳥類經常采用雙腳跳，而鴨子則采用兩(liang) 腳輪流拍地左右搖晃的姿態……。看過了對鴿子和雞的步態分析，很多人可能會(hui) 問，難道別的鳥類就不需要讓視覺清晰的時間盡可能長嗎？答案是當然需要，但必須注意鳥類的體(ti) 型和習(xi) 性千差萬(wan) 別，不能一概而論。

比如體(ti) 型輕巧的小型鳥類，雖然采用跳躍式的走路方式會(hui) 讓騰空過程中眼睛無法清晰看到周圍物體(ti) 。但它們(men) 體(ti) 態輕盈，跳躍的方式迅捷而省力，需要進行觀察時駐足觀察，確定目標後即可迅速上前，最後反而很有效率。雞和鴿子經常在地麵覓食，本身又受體(ti) 型限製沒法像小鳥一樣進行“閃現”，所以不如幹脆邊走邊看，以便隨時發現食物。至於(yu) 野鴨，本身就是水禽，路上行走覓食不是剛需，所以走路姿勢比較潦草，兩(liang) 隻腳來回倒騰能快點進水就行。

野鴨 （圖片來源：維基百科）

鶴一類的涉禽，雖然也是在有水的地方生活覓食，但它們(men) 為(wei) 了能最大效率地觀察周圍情況，覓食時的走路姿勢與(yu) 雞和鴿子是一致的。紅嘴鷗在正常狀態下步行時，僅(jin) 僅(jin) 兩(liang) 腳並用，並不會(hui) 有額外的脖子前後動作。但當需要尋找食物時，同樣會(hui) 前探脖子。此外，一些需要潛入水中捕魚的鳥類，甚至在水中都會(hui) 采用頭部前探再身體(ti) 跟上的遊泳姿勢，其用意仍然是盡可能長時間地看清周圍環境。

夏季（左）和冬季（右）的成年紅嘴鷗

圖片來源：維基百科《紅嘴鷗》條目

當然，鳥類采用什麽(me) 姿態走路，不光與(yu) 習(xi) 性、覓食方式、體(ti) 型有關(guan) ，還要考慮維持平衡感等因素，並不是一個(ge) 可以簡單歸納的問題。

鳥類選擇了適合自己的進化道路，並最終成功地占領了地球的天空。雞頭的穩定性與(yu) 鳥類的步態，背後都有著進化的影子。我們(men) 在今後遇到鳥類的時候，不妨留心觀察它們(men) 的步伐，再結合其習(xi) 性與(yu) 體(ti) 型去分析采用這種步伐的原因，細細一想，這其中蘊含著無限樂(le) 趣呢！

參考文獻：

1.圖說骨骼係統(Skeletal system)·脊椎動物
https://zhuanlan.zhihu.com/p/166289725

2.動物の眼・視覚

https://www2.tbb.t-com.ne.jp/mark/siya.html

3.犬や鳥は人間と同じ見え方をしてるのかな？ 〜その１「視野」〜

https://ist-ud.iseto.co.jp/?p=1385

4.橫向きながら睨みきかす ニワトリの不思議な視覚

https://style.nikkei.com/article/DGXNASDG06030_W3A101C1000000

5.鳥には世界がどう見えている？ 人間にはない驚きの眼の機能

https://logmi.jp/business/articles/157552

6.ハトはなぜ首を振りながら歩くのか？

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