คำอธิบายโดยย่อของแมลงในชั้นเรียน โลกจะเป็นอย่างไรเมื่อมองผ่านสายตาของแมลงวันธรรมดา? ดวงตาที่เรียบง่ายของแมลงรับรู้

แมลงวันมีอายุสั้นกว่าช้าง ไม่มีข้อสงสัยเกี่ยวกับเรื่องนี้ แต่จากมุมมองของแมลงวัน ชีวิตของพวกเขาดูสั้นลงมากจริงๆ เหรอ? โดยพื้นฐานแล้วเป็นคำถามที่ตั้งโดย Kevin Gealey จาก Trinity College Dublin ในบทความที่เพิ่งตีพิมพ์ใน Animal Behavior คำตอบของเขา: ไม่ชัดเจน แมลงวันตัวเล็กที่มีอัตราการเผาผลาญที่รวดเร็วเหล่านี้ มองโลกแบบสโลว์โมชัน ประสบการณ์ส่วนตัวของเวลาเป็นเพียงอัตนัยเท่านั้น แม้แต่บุคคลที่สามารถแลกเปลี่ยนความประทับใจด้วยการพูดคุยกันก็ไม่สามารถรู้ได้อย่างแน่ชัดว่าประสบการณ์ของตนเองเกิดขึ้นพร้อมกับประสบการณ์ของผู้อื่นหรือไม่

แมลงวัน - นิมิตของแมลงวันและเหตุใดจึงฆ่าได้ยาก

แต่มีการวัดวัตถุประสงค์ที่อาจสัมพันธ์กับประสบการณ์ส่วนตัวอยู่ มันถูกเรียกว่าความถี่การกะพริบ-ฟิวชั่นวิกฤต CFF และเป็นความถี่ต่ำสุดที่แสงริบหรี่เกิดจากแหล่งกำเนิดแสงคงที่ โดยจะวัดว่าดวงตาของสัตว์สามารถอัปเดตรูปภาพและประมวลผลข้อมูลได้เร็วเพียงใด

สำหรับมนุษย์ ความถี่การสั่นไหววิกฤตโดยเฉลี่ยคือ 60 เฮิรตซ์ (นั่นคือ 60 ครั้งต่อวินาที) นี่คือสาเหตุว่าทำไมอัตรารีเฟรชบนหน้าจอโทรทัศน์จึงมักตั้งค่าเป็นค่านี้ สุนัขมีความถี่การสั่นไหววิกฤตที่ 80 เฮิรตซ์ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมพวกเขาถึงดูไม่สนุกกับการดูทีวี สำหรับสุนัข รายการทีวีดูเหมือนรูปถ่ายจำนวนมากที่เปลี่ยนแปลงกันอย่างรวดเร็ว

ความถี่การสั่นไหวที่สำคัญที่สูงขึ้นควรแสดงถึงข้อได้เปรียบทางชีวภาพ เนื่องจากช่วยให้ตอบสนองต่อภัยคุกคามและโอกาสได้เร็วขึ้น แมลงวันที่มีความถี่การสั่นไหววิกฤต 250 เฮิรตซ์ ถือเป็นแมลงที่ฆ่าได้ยาก หนังสือพิมพ์ที่พับไว้ซึ่งดูเหมือนผู้ชายจะเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วเมื่อถูกโจมตี ดูเหมือนจะบินได้ราวกับกำลังเคลื่อนไหวอยู่ในกากน้ำตาล

นักวิทยาศาสตร์ Kevin Gealy แนะนำว่าปัจจัยหลักที่จำกัดความถี่การสั่นไหวที่สำคัญในสัตว์คือขนาดและอัตราการเผาผลาญของมัน ขนาดเล็กหมายความว่าสัญญาณเดินทางไปยังสมองได้น้อยลง อัตราการเผาผลาญที่สูงหมายความว่ามีพลังงานมากขึ้นในการประมวลผล อย่างไรก็ตาม การสืบค้นวรรณกรรมพบว่าไม่มีใครสนใจเรื่องนี้มาก่อน

โชคดีสำหรับ Gili การค้นหาเดียวกันนี้ยังเผยให้เห็นว่าผู้คนจำนวนมากกำลังศึกษาความถี่การสั่นไหววิกฤตในสัตว์หลายชนิดด้วยเหตุผลอื่นๆ นักวิทยาศาสตร์หลายคนยังได้ศึกษาอัตราการเผาผลาญในสัตว์ชนิดเดียวกันหลายชนิดด้วย แต่โดยทั่วไปแล้วข้อมูลเกี่ยวกับขนาดของชนิดพันธุ์ก็ทราบกันดีอยู่แล้ว ดังนั้นสิ่งที่เขาต้องทำคือสร้างความสัมพันธ์และนำผลการศึกษาอื่นๆ ไปประยุกต์ใช้เพื่อประโยชน์ของเขา ซึ่งเป็นสิ่งที่เขาทำ

เพื่อให้การวิจัยของเขาง่ายขึ้น นักวิทยาศาสตร์ได้นำข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับสัตว์มีกระดูกสันหลังเพียง 34 ชนิดเท่านั้น บน ช่วงล่างสเกลกลายเป็นปลาไหลยุโรปโดยมีความถี่การสั่นไหววิกฤตที่ 14 เฮิรตซ์ ตามด้วยเต่ามะเฟืองทันที โดยมีความถี่การกะพริบวิกฤตที่ 15 เฮิรตซ์ สัตว์เลื้อยคลานของสายพันธุ์ทัวทารา (ทัวทารา) มี CFF ที่ 46 เฮิร์ตซ์ ฉลามหัวค้อนและมนุษย์มี CFF 60 Hz และนกครีบเหลืองก็มี CFF 80 Hz เช่นเดียวกับสุนัข

สถานที่แรกถูกครอบครองโดยกระรอกดินสีทอง โดยมี CFF ที่ 120 Hz และเมื่อ Gili วางแผน CFF กับขนาดสัตว์และอัตราการเผาผลาญ (ซึ่งเป็นที่ยอมรับว่าไม่ใช่ตัวแปรอิสระ เนื่องจากสัตว์เล็กมักจะมีอัตราการเผาผลาญสูงกว่าสัตว์ใหญ่) เขาพบความสัมพันธ์อย่างแน่ชัดตามที่เขาคาดการณ์ไว้

ปรากฎว่าสมมติฐานของเขาที่ว่าวิวัฒนาการบังคับให้สัตว์มองโลกในแบบสโลว์โมชันที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้นั้นดูถูกต้อง ชีวิตของแมลงวันอาจดูเหมือนมีอายุสั้นสำหรับมนุษย์ แต่จากมุมมองของแมลงวันเอง พวกมันสามารถมีชีวิตอยู่ได้จนถึงวัยชรา โปรดจำสิ่งนี้ไว้ในครั้งต่อไปที่คุณพยายาม (ไม่สำเร็จ) เพื่อโจมตีแมลงวันตัวอื่น

อวัยวะรับสัมผัสที่ซับซ้อนที่สุดในแมลงคืออวัยวะในการมองเห็น หลังมีรูปแบบหลายประเภท โดยประเภทที่สำคัญที่สุดคือดวงตาเหลี่ยมเพชรพลอยที่ซับซ้อนซึ่งมีโครงสร้างประมาณเดียวกับดวงตาที่ซับซ้อนของสัตว์จำพวกครัสเตเชียน

ดวงตาประกอบด้วย ommatidia แต่ละตัว (รูปที่ 337) ซึ่งจำนวนนั้นถูกกำหนดโดยลักษณะทางชีวภาพของแมลงเป็นหลัก แมลงปอเป็นสัตว์นักล่าที่กระตือรือร้นและบินเก่ง มีตาที่แต่ละด้านมีมากถึง 28,000 เหลี่ยม ในเวลาเดียวกัน มด (อันดับ Hymenoptera) โดยเฉพาะมดที่ทำงานในสายพันธุ์ที่อาศัยอยู่ใต้ดิน มีตาที่ประกอบด้วย 8 - 9 ommatidia

ออมมาทิเดียมแต่ละตัวแสดงถึงประสาทสัมผัสทางแสงที่สมบูรณ์แบบ (รูปที่ 338) ประกอบด้วยอุปกรณ์เกี่ยวกับการมองเห็น รวมถึงกระจกตา ซึ่งเป็นส่วนที่โปร่งใสของหนังกำพร้าเหนือออมมาทิเดียม และสิ่งที่เรียกว่ากรวยคริสตัล พวกเขาร่วมกันทำหน้าที่เป็นเลนส์ อุปกรณ์รับรู้ของ ommatidia นั้นมีเซลล์รับหลายเซลล์ (4 - 12) เซลล์; ความเชี่ยวชาญของพวกเขาไปไกลมากโดยเห็นได้จากการสูญเสียโครงสร้างแฟลเจลลาร์โดยสิ้นเชิง ส่วนที่ละเอียดอ่อนที่แท้จริงของเซลล์ - rhabdomeres - เป็นกลุ่มของ microvilli ที่อัดแน่นอยู่ตรงกลางของ ommatidium และอยู่ติดกันอย่างใกล้ชิด พวกเขาช่วยกันสร้างองค์ประกอบที่ไวต่อแสงของดวงตา - rhabdom

เซลล์เม็ดสีที่ป้องกันอยู่ตามขอบของ ommatidium; อย่างหลังมีความแตกต่างกันค่อนข้างมากระหว่างแมลงในเวลากลางวันและกลางคืน ในกรณีแรก เม็ดสีในเซลล์จะไม่เคลื่อนไหวและแยก ommatidia ที่อยู่ใกล้เคียงออกอย่างต่อเนื่อง เพื่อป้องกันไม่ให้รังสีแสงผ่านจากตาข้างหนึ่งไปยังอีกตาหนึ่ง ในกรณีที่สองเม็ดสีสามารถเคลื่อนที่ในเซลล์และสะสมเฉพาะในส่วนบนเท่านั้น ในกรณีนี้รังสีของแสงกระทบกับเซลล์ที่ละเอียดอ่อนไม่ใช่เซลล์เดียว แต่มี ommatidia ที่อยู่ใกล้เคียงหลายแห่งซึ่งมีนัยสำคัญ (เกือบสองลำดับความสำคัญ) เพิ่มความไวโดยรวมของดวงตา โดยธรรมชาติแล้วการปรับตัวแบบนี้เกิดขึ้นในยามพลบค่ำและแมลงออกหากินเวลากลางคืน Ommatidia มาจากเซลล์รับความรู้สึก ปลายประสาทก่อตัวเป็นเส้นประสาทตา

นอกจากตาประกอบแล้ว แมลงหลายชนิดยังมีโอเชลลีธรรมดาอีกด้วย (รูปที่ 339) ซึ่งมีโครงสร้างที่ไม่สอดคล้องกับโครงสร้างของออมมาทิเดียมเดี่ยว อุปกรณ์หักเหแสงนั้นมีรูปร่างคล้ายเลนส์ ด้านล่างสุดจะเป็นชั้นของเซลล์ที่ไวต่อแสง ดวงตาทั้งหมดถูกปกคลุมไปด้วยเซลล์เม็ดสี คุณสมบัติทางแสงของดวงตาธรรมดานั้นไม่สามารถรับรู้ภาพของวัตถุได้

ตัวอ่อนของแมลงส่วนใหญ่จะมีเพียงโอเชลลีธรรมดาเท่านั้น ซึ่งมีโครงสร้างที่แตกต่างจากโอเชลลีธรรมดาในระยะตัวเต็มวัย ไม่มีความต่อเนื่องระหว่าง ocelli ของตัวเต็มวัยกับตัวอ่อน ในระหว่างการเปลี่ยนแปลง ดวงตาของตัวอ่อนจะถูกดูดซับกลับคืนมาอย่างสมบูรณ์

ความสามารถในการมองเห็นของแมลงนั้นสมบูรณ์แบบ อย่างไรก็ตามลักษณะโครงสร้างของตาประกอบจะกำหนดกลไกการมองเห็นทางสรีรวิทยาพิเศษไว้ล่วงหน้า สัตว์ที่มีตาประกอบมีการมองเห็นแบบ "โมเสก" ขนาดที่เล็กของ ommatidia และการแยกออกจากกันนำไปสู่ความจริงที่ว่าเซลล์ที่ละเอียดอ่อนแต่ละกลุ่มรับรู้เพียงลำแสงขนาดเล็กและค่อนข้างแคบเท่านั้น รังสีที่ตกกระทบในมุมที่มีนัยสำคัญจะถูกดูดซับโดยเกราะป้องกันเซลล์เม็ดสี และไปไม่ถึงองค์ประกอบที่ไวต่อแสงของ ommatidia ดังนั้น ตามแผนผัง แต่ละ ommatidia จะได้รับภาพของจุดเล็กๆ เพียงจุดเดียวของวัตถุที่อยู่ในขอบเขตการมองเห็นของดวงตาทั้งหมด ด้วยเหตุนี้ ภาพจึงประกอบด้วยจุดแสงจำนวนมากที่สอดคล้องกับส่วนต่างๆ ของวัตถุเท่ากับจำนวนแง่มุมที่รังสีจากวัตถุตกในแนวตั้งฉาก ภาพโดยรวมจะถูกรวมเข้าด้วยกันจากภาพบางส่วนเล็กๆ หลายภาพโดยการนำภาพเหล่านั้นมาต่อกัน

การรับรู้สีโดยแมลงก็มีความโดดเด่นด้วยความคิดริเริ่มบางประการเช่นกัน ผู้แทน กลุ่มที่สูงขึ้นแมลงมีการมองเห็นสีตามการรับรู้ของสีหลักสามสี ซึ่งการผสมสีดังกล่าวทำให้เกิดความหลากหลายที่มีสีสันของโลกรอบตัวเรา อย่างไรก็ตาม ในแมลงเมื่อเทียบกับมนุษย์ มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมากไปยังส่วนของคลื่นสั้นของสเปกตรัม: พวกมันรับรู้รังสีสีเขียวเหลือง สีน้ำเงิน และรังสีอัลตราไวโอเลต อย่างหลังนั้นเรามองไม่เห็น ดังนั้นการรับรู้สีของโลกโดยแมลงจึงแตกต่างจากของเราอย่างมาก

การทำงานของดวงตาธรรมดาของแมลงตัวเต็มวัยยังต้องมีการศึกษาอย่างจริงจัง เห็นได้ชัดว่าพวกมัน "เสริม" ดวงตาประกอบซึ่งส่งผลต่อกิจกรรมและพฤติกรรมของแมลงในสภาพแสงที่แตกต่างกันในระดับหนึ่ง นอกจากนี้ ยังแสดงให้เห็นว่าโอเชลลีธรรมดาพร้อมกับดวงตาประกอบ สามารถรับรู้แสงโพลาไรซ์ได้

ใครก็ตามที่เคยพยายามตบแมลงวันจะเข้าใจดีว่านี่ไม่ใช่งานง่าย บางคนมองว่าการพลาดเกิดจากปฏิกิริยาโต้ตอบทันทีของแมลงวัน ส่วนคนอื่นๆ เกิดจากการมองเห็นและการมองเห็นแบบพาโนรามา ต้องบอกว่าทั้งคู่มีสิทธิเท่าเทียมกัน แมลงวันบินเร็วมากและเคลื่อนที่ในทันที ซึ่งเป็นสาเหตุที่จับได้ยาก

แต่ เหตุผลหลักอยู่ในการมองเห็นของแมลงชนิดนี้อย่างแม่นยำตลอดจนในโครงสร้างและจำนวนตาของมัน

อวัยวะที่มองเห็นของแมลงวันทั่วไปนั้นอยู่ที่ด้านข้างของศีรษะ ซึ่งเป็นเรื่องยากมากที่จะไม่สังเกตเห็นตาโปนใหญ่ของแมลง ดวงตาของแมลงชนิดนี้มีโครงสร้างที่ซับซ้อนและเรียกว่าเหลี่ยมเพชรพลอย (จากคำภาษาฝรั่งเศส fasette - facet) ความจริงก็คืออวัยวะในการมองเห็นนั้นถูกสร้างขึ้นจากหน่วย 6 ด้าน - แง่มุมซึ่งภายนอกมีรูปร่างคล้ายรวงผึ้ง (แต่ละส่วนของตาของแมลงวันนั้นมองเห็นได้ชัดเจนภายใต้กล้องจุลทรรศน์) หน่วยเหล่านี้เรียกว่า ออมมาติเดีย

ดวงตาของแมลงวันมีแง่มุมเหล่านี้ประมาณ 4,000 แง่มุม แต่นี่ไม่ใช่ขีดจำกัด แมลงอื่นๆ อีกหลายชนิดมีมากกว่านั้นมาก ตัวอย่างเช่น ผึ้งมี 5,000 เหลี่ยม ผีเสื้อบางตัวมี 17,000 เหลี่ยม และในแมลงปอมีจำนวน ommatidia ใกล้ถึง 30,000 เหลี่ยม

แต่ละด้านจาก 4,000 เหลี่ยมเหล่านี้สามารถมองเห็นได้เพียงส่วนเล็กๆ ของภาพทั้งหมด และสมองของแมลงก็รวบรวม "ปริศนา" นี้ไว้ในภาพรวมทั้งหมด

ตัวอย่างแมลงวันที่เก่าแก่ที่สุด มีอายุประมาณ 145 ล้านปี ถูกพบในประเทศจีน

แมลงวันมองเห็นได้อย่างไร

โดยเฉลี่ยแล้ว การมองเห็นของแมลงวันมีมากกว่าความสามารถของมนุษย์ถึง 3 เท่า

เนื่องจากตาของแมลงวันมีขนาดใหญ่และนูน ประกอบด้วย ommatidia (แง่มุม) ในทุกด้านของพื้นผิวดวงตา โครงสร้างนี้จึงทำให้แมลงมองเห็นได้อย่างสงบในทุกทิศทางในคราวเดียว - ด้านข้าง ขึ้น ไปข้างหน้า และข้างหลัง การมองเห็นแบบพาโนรามา (เรียกอีกอย่างว่าการมองเห็นรอบด้าน) ช่วยให้แมลงวันสังเกตเห็นอันตรายได้ทันเวลาและถอยหนีทันที ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการตบมันจึงเป็นเรื่องยาก ยิ่งไปกว่านั้น แมลงวันไม่เพียงแต่สามารถมองเห็นในทิศทางที่แตกต่างกันทางกายภาพในคราวเดียวเท่านั้น แต่ยังมองไปรอบๆ อย่างตั้งใจ ราวกับว่ากำลังดูพื้นที่ทั้งหมดรอบๆ ตัวมันในเวลาเดียวกัน

เป็นออมมาติเดียจำนวนมากที่ช่วยให้แมลงวันติดตามวัตถุที่กะพริบและเคลื่อนที่เร็วมากโดยไม่สูญเสียความชัดเจนของภาพ ในทางกลับกัน หากการมองเห็นของมนุษย์สามารถจับภาพได้ 16 เฟรมต่อวินาที แมลงวันก็สามารถจับภาพได้ 250-300 เฟรมต่อวินาที คุณภาพนี้จำเป็นสำหรับแมลงวันไม่เพียงแต่จับการเคลื่อนไหวจากด้านข้างเท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงการวางแนวและการมองเห็นคุณภาพสูงในระหว่างการบินอย่างรวดเร็ว

สำหรับสีของวัตถุที่อยู่รอบๆ แมลงวันไม่เพียงมองเห็นสีหลักเท่านั้น แต่ยังมองเห็นเฉดสีที่ละเอียดอ่อนที่สุดด้วย รวมถึงรังสีอัลตราไวโอเลต ซึ่งธรรมชาติไม่ได้ให้มนุษย์มองเห็น ปรากฎว่าแมลงวันมองเห็นโลกรอบตัวเขาเป็นสีดอกกุหลาบมากกว่าคน นอกจากนี้แมลงเหล่านี้ยังมองเห็นปริมาตรของวัตถุอีกด้วย

จำนวนตา

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว มีตาประกอบขนาดใหญ่ 2 ดวงอยู่ที่ด้านข้างของหัวของแมลงวัน ในเพศหญิง ตำแหน่งของอวัยวะที่มองเห็นจะค่อนข้างขยาย (คั่นด้วยหน้าผากกว้าง) ในขณะที่ในเพศชายดวงตาจะอยู่ใกล้กันเล็กน้อย

แต่ที่กึ่งกลางหน้าผาก หลังตาประกบ มีตาปกติ (ไม่ประกบ) อีก 3 ตาเพื่อการมองเห็นเพิ่มเติม ส่วนใหญ่มักจะเข้ามามีบทบาทเมื่อจำเป็นต้องตรวจสอบวัตถุในระยะใกล้ เนื่องจากในกรณีนี้ตาที่ซับซ้อนพร้อมการมองเห็นที่สมบูรณ์แบบไม่จำเป็นนัก ปรากฎว่าแมลงวันมีตาทั้งหมด 5 ตา

พวกเราแต่ละคนที่เคยพยายามกำจัดแมลงวันที่น่ารำคาญด้วยการวิ่งตามมันโดยมีประทัดอยู่ในมือ รู้ดีว่างานนี้ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะทำสำเร็จเสมอไป และบางครั้งก็เป็นไปไม่ได้เลย ปฏิกิริยาของผู้เช่ารายย่อยสีเทาดำนั้นถูกต้อง ประเด็นก็คือคุณไม่ใช่คู่แข่งของเธอ ทำไม อ่านบทความที่เราจะบอกคุณเกี่ยวกับศัตรูพืชมีปีก

แมลงวันตัวนี้เหนือกว่าเราในทางใด:

• ด้วยความเร็วในการเคลื่อนที่ (มากกว่ายี่สิบกิโลเมตรต่อชั่วโมง)
• สามารถติดตามการเคลื่อนไหวอันรวดเร็วของเธอได้

แมลงวันมองเห็นได้อย่างไร

เราซึ่งเป็นตัวแทนของเผ่าพันธุ์มนุษย์ซึ่งถือว่าตนเองสมบูรณ์แบบและมีอำนาจทุกอย่าง มีเพียงการมองเห็นแบบสองตาเท่านั้นที่ทำให้เรามีสมาธิกับ วัตถุเฉพาะหรือในพื้นที่แคบๆ ตรงหน้าเรา และไม่อาจมองเห็นสิ่งที่เกิดขึ้นข้างหลังเราได้ แต่สำหรับแมลงวัน นี่ไม่ใช่ปัญหา เนื่องจากการมองเห็นเป็นแบบพาโนรามา จึงมองเห็นพื้นที่ทั้งหมดได้ 360 องศา ( ตาแต่ละข้างสามารถมองได้ 180 องศา)

นอกจากนี้แมลงเหล่านี้ไม่เพียงแต่ด้วยโครงสร้างทางกายวิภาคของอุปกรณ์การมองเห็นเท่านั้นที่สามารถมองเห็นในทิศทางที่แตกต่างกันได้ในคราวเดียว แต่ยังสามารถสำรวจพื้นที่รอบตัวพวกมันได้อย่างมีจุดมุ่งหมายอีกด้วย และ ทั้งหมดนี้ให้ไว้ตั้งอยู่ด้านข้างมีตานูนขนาดใหญ่ 2 ดวง โดดเด่นอยู่บนหัวแมลงอย่างชัดเจน ขอบเขตการมองเห็นที่กว้างใหญ่เช่นนี้เป็นตัวกำหนด "ความเข้าใจ" พิเศษของแมลงเหล่านี้ นอกจากนี้ พวกมันต้องใช้เวลาในการระบุวัตถุน้อยกว่ามนุษย์อย่างเรามาก การมองเห็นของพวกเขานั้นมากกว่ามนุษย์ของเราถึง 3 เท่า

โครงสร้างของตาประกอบ

หากคุณตรวจตาของแมลงวันด้วยกล้องจุลทรรศน์ คุณจะเห็นว่ามันถูกประกอบขึ้นจากส่วนเล็กๆ จำนวนมาก เช่น เหลี่ยมมุม - หน่วยโครงสร้างหกเหลี่ยม ซึ่งมีรูปร่างภายนอกคล้ายกับรวงผึ้งมาก ตาดังกล่าวตามนั้น เรียกว่าด้านและด้านต่างๆ เองก็เรียกว่า ออมมาทิเดีย ดวงตาของแมลงวันมีแง่มุมดังกล่าวอยู่ประมาณสี่พันด้าน พวกมันทั้งหมดให้ภาพ (ส่วนเล็กๆ ของทั้งหมด) และสมองของแมลงวันก็สร้างภาพโดยรวมจากพวกมัน เหมือนกับจากปริศนา

การมองเห็นแบบพาโนรามา ด้านข้าง และการมองเห็นแบบสองตา ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของมนุษย์ มีจุดประสงค์ที่ตรงกันข้ามกัน เพื่อให้แมลงสามารถเดินเรือได้รวดเร็วยิ่งขึ้น สังเกตเห็นอันตรายที่กำลังใกล้เข้ามาแต่ยังต้องมีเวลาหลีกเลี่ยงมันเป็นสิ่งสำคัญที่จะไม่มองเห็นวัตถุเฉพาะเจาะจงได้ดีและชัดเจน แต่โดยหลักแล้วจะต้องรับรู้การเคลื่อนไหวและการเปลี่ยนแปลงในอวกาศอย่างทันท่วงที

มีคุณลักษณะที่น่าสงสัยอีกประการหนึ่งของการรับรู้ทางสายตาของแมลงวันต่อโลกโดยรอบเกี่ยวกับจานสี บางตัวที่ดวงตาของเราคุ้นเคยมากไม่สามารถแยกแยะได้ด้วยแมลงเลย บางตัวก็ดูแตกต่างจากพวกเราด้วยสีที่ต่างกัน ส่วนสีสันของพื้นที่โดยรอบ - แมลงวันสร้างความแตกต่างไม่เพียงแต่แม่สีทั้งเจ็ดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเฉดสีที่ละเอียดอ่อนที่สุดด้วย เพราะดวงตาของพวกเขาสามารถมองเห็นได้ไม่เพียงแต่แสงที่มองเห็นได้เท่านั้น แต่ยังรวมถึงรังสีอัลตราไวโอเลตด้วย ซึ่งอนิจจาผู้คนไม่ได้รับอนุญาตให้มองเห็น ปรากฎว่าในการรับรู้ภาพของแมลงวัน โลกรอบตัวพวกมันมีสีดอกกุหลาบมากกว่าในมนุษย์

ควรสังเกตด้วยว่าแม้ว่าพวกเขาจะมีข้อได้เปรียบบางประการในระบบการมองเห็น แต่ตัวแทนของโลกหกขาเหล่านี้ (ใช่ พวกเขามีขา 3 คู่) ไม่สามารถมองเห็นในความมืด ในเวลากลางคืนพวกเขานอนหลับเพราะตาไม่เอื้ออำนวย เวลาที่มืดมนวัน

และสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กและว่องไวเหล่านี้สังเกตเห็นเฉพาะวัตถุขนาดเล็กและเคลื่อนไหวเท่านั้น แมลงไม่รับรู้วัตถุขนาดใหญ่เช่นมนุษย์ แต่ เข้าใกล้มือมนุษย์ดวงตาของแมลงวันมองเห็นได้อย่างสมบูรณ์และส่งสัญญาณที่จำเป็นไปยังสมองทันที นอกจากนี้ มันจะไม่ยากสำหรับพวกเขาที่จะเห็นอันตรายอื่น ๆ ที่ใกล้เข้ามาอย่างรวดเร็วด้วยโครงสร้างดวงตาที่ซับซ้อนและเชื่อถือได้ ซึ่งช่วยให้แมลงมองเห็นพื้นที่ในทุกทิศทางในเวลาเดียวกัน - ขวา, ซ้าย, ขึ้น, กลับ และส่งต่อและตอบสนองตามนั้น ช่วยตัวเอง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมพวกเขาถึงสแลมยากมาก

แง่มุมต่างๆ มากมายทำให้แมลงวันสามารถติดตามวัตถุที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วและมีความชัดเจนของภาพสูง เพื่อการเปรียบเทียบ หากการมองเห็นของบุคคลสามารถรับรู้ได้ 16 เฟรมต่อวินาที จากนั้นแมลงวันจะมี 250–300 เฟรมต่อวินาที คุณสมบัตินี้จำเป็นสำหรับแมลงวันตามที่อธิบายไว้แล้ว เพื่อตรวจจับการเคลื่อนไหวจากด้านข้าง ตลอดจนทิศทางของพวกมันในอวกาศระหว่างการบินอย่างรวดเร็ว

จำนวนตาในการบิน

อย่างไรก็ตาม นอกจากตาประกอบขนาดใหญ่สองตาแล้ว แมลงวันยังมีตาธรรมดาอีกสามตาอีกด้วย ที่ส่วนหน้าส่วนหัวในช่วงเวลาระหว่างแง่มุม ตรงกันข้ามกับสิ่งที่ซับซ้อน ทั้งสามสิ่งนี้จำเป็นเพื่อที่จะมองเห็นวัตถุในระยะใกล้ เนื่องจากดวงตาที่ซับซ้อนในกรณีนี้ไม่มีประโยชน์

ดังนั้น สำหรับคำถามที่ว่าแมลงวันบ้านมีตากี่ตา ตอนนี้เราสามารถตอบได้อย่างแม่นยำว่ามีแมลงวันห้าดวง:

• สองด้าน (ซับซ้อน) ประกอบด้วย ommatidia นับพันและจำเป็นเพื่อรับข้อมูลเกี่ยวกับเหตุการณ์ที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในอวกาศ
• และสามตาที่เรียบง่ายช่วยให้ลับคมได้

ตาประกอบอยู่ในแมลงวัน ที่ด้านข้างของศีรษะและในเพศหญิงตำแหน่งของอวัยวะที่มองเห็นจะค่อนข้างขยาย (คั่นด้วยหน้าผากกว้าง) ในขณะที่ในเพศชายดวงตาจะอยู่ใกล้กันเล็กน้อย

เชื่อกันว่าบุคคลจะได้รับความรู้มากถึง 90% เกี่ยวกับโลกภายนอกโดยใช้การมองเห็นสามมิติของเขา กระต่ายได้รับการมองเห็นด้านข้างด้วยการที่พวกเขาสามารถมองเห็นวัตถุที่อยู่ด้านข้างและด้านหลังได้ ในปลาทะเลน้ำลึก ดวงตาสามารถครอบครองได้ถึงครึ่งหนึ่งของหัว และ "ตาที่สาม" ข้างขม่อมของปลาแลมเพรย์ช่วยให้สามารถเคลื่อนที่ได้ดีในน้ำ งูมองเห็นได้เพียงวัตถุที่กำลังเคลื่อนไหว แต่ดวงตาของเหยี่ยวเพเรกรินได้รับการยอมรับว่ามีความตื่นตัวมากที่สุดในโลก สามารถติดตามเหยื่อได้จากความสูง 8 กม.!

แต่ตัวแทนของสิ่งมีชีวิตหลายประเภทและหลากหลายที่สุดในโลก - แมลง - มองโลกอย่างไร? นอกจากสัตว์มีกระดูกสันหลังซึ่งมีขนาดร่างกายต่ำกว่าแล้ว แมลงยังมีวิสัยทัศน์ที่ก้าวหน้าที่สุดและระบบการมองเห็นที่ซับซ้อนของดวงตาอีกด้วย แม้ว่าดวงตาประกอบของแมลงจะไม่มีที่พักซึ่งเป็นผลมาจากการที่พวกมันสามารถเรียกได้ว่าเป็นสายตาสั้น แต่พวกมันก็สามารถแยกแยะวัตถุที่เคลื่อนที่เร็วมากได้ซึ่งแตกต่างจากมนุษย์ และด้วยโครงสร้างที่ได้รับคำสั่งของเซลล์รับแสง หลายคนจึงมี "สัมผัสที่หก" ที่แท้จริง - การมองเห็นแบบโพลาไรเซชัน

วิสัยทัศน์จางหายไป - ความแข็งแกร่งของฉัน
หอกเพชรที่มองไม่เห็นสองอัน...

อ. ทาร์คอฟสกี้ (1983)

เป็นการยากที่จะประเมินความสำคัญสูงไป สเวต้า (รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าสเปกตรัมที่มองเห็นได้) สำหรับผู้อยู่อาศัยทุกคนในโลกของเรา แสงแดดทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับพืชและแบคทีเรียสังเคราะห์แสง และทางอ้อมสำหรับสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในชีวมณฑลของโลก แสงส่งผลโดยตรงต่อกระบวนการชีวิตที่หลากหลายของสัตว์ ตั้งแต่การสืบพันธุ์ไปจนถึงการเปลี่ยนแปลงสีตามฤดูกาล และแน่นอนว่า ต้องขอบคุณการรับรู้แสงจากอวัยวะรับสัมผัสพิเศษ สัตว์จึงได้รับนัยสำคัญ (และบ่อยครั้ง ข โอข้อมูลส่วนใหญ่) เกี่ยวกับโลกรอบตัวสามารถแยกแยะรูปร่างและสีของวัตถุกำหนดการเคลื่อนไหวของร่างกายปรับทิศทางในอวกาศ ฯลฯ

การมองเห็นเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับสัตว์ที่สามารถเคลื่อนไหวในอวกาศได้อย่างแข็งขัน เนื่องจากสัตว์เคลื่อนที่ปรากฏขึ้นมา อุปกรณ์การมองเห็นจึงเริ่มก่อตัวและปรับปรุง ซึ่งเป็นระบบประสาทสัมผัสที่ซับซ้อนที่สุดในบรรดาระบบประสาทที่รู้จักทั้งหมด สัตว์ดังกล่าวรวมถึงสัตว์มีกระดูกสันหลังและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง - ปลาหมึกและแมลง เป็นกลุ่มสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ที่สามารถอวดอวัยวะการมองเห็นที่ซับซ้อนที่สุดได้

อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์การมองเห็นของกลุ่มเหล่านี้มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ เช่นเดียวกับการรับรู้ภาพ เชื่อกันว่าแมลงโดยทั่วไปมีความดึกดำบรรพ์มากกว่าเมื่อเทียบกับสัตว์มีกระดูกสันหลัง ไม่ต้องพูดถึงสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในระดับสูงสุด และโดยธรรมชาติแล้วคือมนุษย์ แต่การรับรู้ทางสายตาของพวกเขาแตกต่างกันแค่ไหน? กล่าวอีกนัยหนึ่ง โลกมองผ่านสายตาของสิ่งมีชีวิตเล็กๆ ที่เรียกว่าแมลงวัน แตกต่างจากของเรามากไหม?

โมเสกของรูปหกเหลี่ยม

โดยหลักการแล้วระบบการมองเห็นของแมลงนั้นไม่แตกต่างจากสัตว์ชนิดอื่นและประกอบด้วย อวัยวะต่อพ่วงการมองเห็น โครงสร้างประสาท และการก่อตัวของส่วนกลาง ระบบประสาท- แต่สำหรับสัณฐานวิทยาของอวัยวะที่มองเห็นความแตกต่างนั้นน่าทึ่งมาก

ทุกคนคุ้นเคยกับความซับซ้อน เหลี่ยมเพชรพลอยตาของแมลง ซึ่งพบได้ในแมลงตัวเต็มวัยหรือในตัวอ่อนของแมลงที่กำลังพัฒนาด้วย การเปลี่ยนแปลงที่ไม่สมบูรณ์กล่าวคือไม่มีระยะดักแด้ ไม่มีข้อยกเว้นมากนักสำหรับกฎนี้ ได้แก่ หมัด (อันดับ Siphonaptera), ปีกแฟน (อันดับ Strepsiptera), ปลาตัวสามเงินส่วนใหญ่ (วงศ์ Lepismatidae) และกลุ่ม cryptognathans ทั้งหมด (Entognatha)

ตาประกอบดูเหมือนตะกร้าดอกทานตะวันสุก ประกอบด้วยหลายเหลี่ยม ( ออมมาติเดีย) - ตัวรับรังสีแสงอัตโนมัติซึ่งมีทุกสิ่งที่จำเป็นในการควบคุมฟลักซ์แสงและการสร้างภาพ จำนวนแง่มุมแตกต่างกันอย่างมาก: จากไม่กี่ชิ้นในขนหาง (อันดับ Thysanura) ไปจนถึง 30,000 ชิ้นในแมลงปอ (อันดับ Aeshna) น่าแปลกที่จำนวนของ ommatidia อาจแตกต่างกันได้แม้จะอยู่ในกลุ่มที่เป็นระบบเดียว ตัวอย่างเช่น แมลงปีกแข็งจำนวนหนึ่งที่อาศัยอยู่ในพื้นที่เปิดโล่งมีตาประกอบที่ได้รับการพัฒนามาอย่างดี จำนวนมาก ommatidia ในขณะที่ด้วงดินที่อาศัยอยู่ใต้ก้อนหิน ดวงตาจะลดลงอย่างมากและประกอบด้วย ommatidia จำนวนเล็กน้อย

ชั้นบนของ ommatidia แสดงด้วยกระจกตา (เลนส์) - ส่วนของหนังกำพร้าโปร่งใสที่ถูกหลั่งโดยเซลล์พิเศษซึ่งเป็นเลนส์เหลี่ยมเหลี่ยมหกเหลี่ยมชนิดหนึ่ง ใต้กระจกตาของแมลงส่วนใหญ่จะมีกรวยผลึกโปร่งใสซึ่งโครงสร้างอาจแตกต่างกันไป ประเภทต่างๆ- ในบางสปีชีส์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสปีชีส์ที่ออกหากินเวลากลางคืน มีโครงสร้างเพิ่มเติมในอุปกรณ์หักเหแสงซึ่งส่วนใหญ่มีบทบาทเป็นสารเคลือบป้องกันแสงสะท้อนและเพิ่มการส่งผ่านแสงของดวงตา

ภาพที่เกิดจากเลนส์และกรวยคริสตัลตกอยู่ภายใต้แสง จอประสาทตาเซลล์ (ภาพ) ซึ่งเป็นเซลล์ประสาทที่มีแอกซอนหางสั้น เซลล์เรตินาหลายเซลล์รวมตัวกันเป็นมัดทรงกระบอกเดียว - จอประสาทตา- ภายในแต่ละเซลล์ดังกล่าว โดยหันด้านเข้าด้านในจะมี ommatidium อยู่ แรบโดเมอร์- การก่อตัวพิเศษของหลอดวิลลี่ด้วยกล้องจุลทรรศน์จำนวนมาก (มากถึง 75–100,000) หลอดซึ่งมีเมมเบรนซึ่งมีเม็ดสีที่มองเห็นได้ เช่นเดียวกับสัตว์มีกระดูกสันหลังทุกชนิด เม็ดสีนี้ก็คือ โรดอปซิน- โปรตีนสีที่ซับซ้อน เนื่องจากพื้นที่ขนาดใหญ่ของเยื่อหุ้มเหล่านี้ทำให้เซลล์ประสาทรับแสงมีอยู่ จำนวนมากโมเลกุลโรดอปซิน (เช่น ในแมลงวันผลไม้ แมลงหวี่จำนวนนี้เกิน 100 ล้าน!)

แรบโดเมียร์ของเซลล์การมองเห็นทั้งหมดรวมกันเป็น ท่าทางและมีความไวต่อแสง องค์ประกอบตัวรับของตาประกอบ และเรตินูลาทั้งหมดรวมกันเป็นอะนาล็อกของเรตินาของเรา

อุปกรณ์หักเหแสงและไวต่อแสงของด้านนั้นถูกล้อมรอบด้วยเซลล์ที่มีเม็ดสีซึ่งมีบทบาทเป็นฉนวนแสง: ต้องขอบคุณพวกมันที่ฟลักซ์แสงเมื่อหักเหจะไปถึงเซลล์ประสาทของ ommatidia เพียงอันเดียว แต่นี่คือวิธีการจัดเรียงแง่มุมในสิ่งที่เรียกว่า ภาพถ่ายดวงตาปรับให้เข้ากับแสงสว่างในเวลากลางวัน

สำหรับสายพันธุ์ที่มีวิถีชีวิตยามพลบค่ำหรือออกหากินเวลากลางคืน ดวงตาประเภทอื่นจะมีลักษณะเฉพาะ - สโคโทป- ดวงตาดังกล่าวมีการปรับตัวหลายอย่างต่อฟลักซ์แสงที่ไม่เพียงพอ เช่น แรบโดเมียร์ที่มีขนาดใหญ่มาก นอกจากนี้ ใน ommatidia ของดวงตาดังกล่าว เม็ดสีที่แยกแสงสามารถเคลื่อนย้ายได้อย่างอิสระภายในเซลล์ เนื่องจากฟลักซ์แสงสามารถเข้าถึงเซลล์การมองเห็นของ ommatidia ที่อยู่ใกล้เคียงได้ ปรากฏการณ์นี้รองรับสิ่งที่เรียกว่า การปรับตัวที่มืดมนตาแมลง - เพิ่มความไวของดวงตาในที่แสงน้อย

เมื่อแรบโดเมียร์ดูดซับโฟตอนของแสง แรงกระตุ้นของเส้นประสาทจะถูกสร้างขึ้นในเซลล์เรตินา ซึ่งจะถูกส่งไปตามแอกซอนไปยังกลีบประสาทตาที่จับคู่กันของสมองแมลง กลีบประสาทตาแต่ละกลีบมีศูนย์กลางที่เชื่อมโยงกัน 3 จุด ซึ่งจะมีการประมวลผลการไหลของข้อมูลภาพที่มาจากหลายแง่มุมไปพร้อมๆ กัน

ตั้งแต่หนึ่งถึงสามสิบ

ตามตำนานโบราณ ผู้คนเคยมี "ตาที่สาม" ซึ่งมีหน้าที่ในการรับรู้จากประสาทสัมผัสภายนอก ไม่มีหลักฐานสำหรับเรื่องนี้ แต่ปลาแลมเพรย์ชนิดเดียวกันและสัตว์อื่นๆ เช่น กิ้งก่ากระจุกและสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำบางชนิด มีอวัยวะที่ไวต่อแสงผิดปกติในตำแหน่งที่ "ผิด" และในแง่นี้ แมลงไม่ได้ล้าหลังสัตว์มีกระดูกสันหลัง: นอกเหนือจากดวงตาประกอบตามปกติแล้ว พวกมันยังมีโอเซลลีเพิ่มเติมอีกเล็กน้อย - โอเชลลีตั้งอยู่บนพื้นผิวส่วนหน้าและ ลำต้น- ที่ด้านข้างของศีรษะ

Ocelli พบส่วนใหญ่ในแมลงที่บินได้ดี: ตัวเต็มวัย (ในสายพันธุ์ที่มีการเปลี่ยนแปลงโดยสมบูรณ์) และตัวอ่อน (ในสายพันธุ์ที่มีการเปลี่ยนแปลงไม่สมบูรณ์) ตามกฎแล้ว สิ่งเหล่านี้คือโอเชลลีสามอันที่จัดเรียงเป็นรูปสามเหลี่ยม แต่บางครั้งโอเชลลีที่อยู่ตรงกลางหนึ่งหรือสองอันอาจหายไป โครงสร้างของโอเชลลีนั้นคล้ายคลึงกับออมมาทิเดีย: ภายใต้เลนส์หักเหแสงจะมีชั้นของเซลล์โปร่งใส (คล้ายกับกรวยผลึก) และเรตินา

Stemmas สามารถพบได้ในตัวอ่อนของแมลงที่พัฒนาด้วยการเปลี่ยนแปลงโดยสมบูรณ์ จำนวนและที่ตั้งแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสายพันธุ์: ในแต่ละด้านของศีรษะอาจมีได้ตั้งแต่หนึ่งถึงสามสิบโอเชลลี ในหนอนผีเสื้อ มี ocelli หกตัวที่พบได้ทั่วไปมากกว่า โดยจัดเรียงเพื่อให้แต่ละตัวมีขอบเขตการมองเห็นที่แยกจากกัน

ในลำดับแมลงที่แตกต่างกัน Stemma อาจมีโครงสร้างที่แตกต่างกัน ความแตกต่างเหล่านี้อาจมีสาเหตุมาจากโครงสร้างทางสัณฐานวิทยาที่แตกต่างกัน ดังนั้นจำนวนเซลล์ประสาทในตาข้างเดียวอาจมีตั้งแต่หลายหน่วยไปจนถึงหลายพัน โดยธรรมชาติแล้วสิ่งนี้ส่งผลต่อการรับรู้ของแมลงต่อโลกรอบตัว: หากแมลงบางตัวมองเห็นเพียงการเคลื่อนที่ของแสงและ จุดด่างดำจากนั้นคนอื่นๆ จะสามารถรับรู้ขนาด รูปร่าง และสีของวัตถุได้

ดังที่เราเห็น ทั้ง Stemmas และ Ommatidia ต่างก็มีความคล้ายคลึงกันของด้านเดียว แม้ว่าจะมีการปรับเปลี่ยนก็ตาม อย่างไรก็ตาม แมลงก็มีทางเลือกอื่นในการ "สำรอง" ดังนั้นตัวอ่อนบางตัว (โดยเฉพาะจากลำดับ Diptera) จึงสามารถรับรู้แสงได้แม้ในดวงตาที่มืดสนิทโดยใช้เซลล์ไวแสงที่อยู่บนพื้นผิวของร่างกาย และผีเสื้อบางชนิดก็มีสิ่งที่เรียกว่าเซลล์รับแสงที่อวัยวะเพศ

โซนรับแสงดังกล่าวทั้งหมดมีโครงสร้างในลักษณะเดียวกันและเป็นกลุ่มของเซลล์ประสาทหลายตัวภายใต้หนังกำพร้าที่โปร่งใส (หรือโปร่งแสง) เนื่องจาก "ดวงตาที่เพิ่มมากขึ้น" ตัวอ่อนของ Dipteran จึงหลีกเลี่ยงพื้นที่เปิดโล่ง และผีเสื้อตัวเมียจะใช้พวกมันเมื่อวางไข่ในที่ร่ม

โพลารอยด์เหลี่ยมเพชรพลอย

ดวงตาที่ซับซ้อนของแมลงทำอะไรได้บ้าง? ดังที่ทราบกันดีว่าการแผ่รังสีทางแสงใดๆ สามารถมีคุณลักษณะได้สามประการ: ความสว่าง, สเปกตรัม(ความยาวคลื่น) และ โพลาไรซ์(การวางแนวการแกว่งของส่วนประกอบแม่เหล็กไฟฟ้า)

แมลงใช้ลักษณะสเปกตรัมของแสงเพื่อจดจำและจดจำวัตถุในโลกโดยรอบ เกือบทั้งหมดสามารถรับรู้แสงในช่วง 300–700 นาโนเมตร รวมถึงสเปกตรัมอัลตราไวโอเลตซึ่งสัตว์มีกระดูกสันหลังไม่สามารถเข้าถึงได้

โดยทั่วไปแล้ว สีที่ต่างกันจะถูกรับรู้ตามส่วนต่างๆ ของตาประกอบของแมลง ความอ่อนไหว "ในท้องถิ่น" ดังกล่าวอาจแตกต่างกันไปแม้จะอยู่ในสายพันธุ์เดียวกัน ขึ้นอยู่กับเพศของแต่ละบุคคล บ่อยครั้งที่ ommatidia เดียวกันอาจมีตัวรับสีที่แตกต่างกัน ดังนั้นในผีเสื้อสกุล ปาปิลิโอเซลล์รับแสงสองตัวมีเม็ดสีที่มองเห็นโดยมีการดูดกลืนแสงสูงสุดที่ 360, 400 หรือ 460 นาโนเมตร และอีกสองตัวที่ 520 นาโนเมตร และส่วนที่เหลืออยู่ระหว่าง 520 ถึง 600 นาโนเมตร (Kelber et al., 2001)

แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมดที่ตาแมลงสามารถทำได้ ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น ในเซลล์ประสาทที่มองเห็น เยื่อหุ้มเซลล์รับแสงของไมโครวิลลี่ rhabdomeral จะถูกพับเป็นท่อที่มีหน้าตัดเป็นวงกลมหรือหกเหลี่ยม ด้วยเหตุนี้โมเลกุลโรดอปซินบางชนิดจึงไม่มีส่วนร่วมในการดูดกลืนแสงเนื่องจากโมเมนต์ไดโพลของโมเลกุลเหล่านี้ตั้งอยู่ขนานกับเส้นทางของลำแสง (Govardovsky และ Gribakin, 1975) เป็นผลให้ไมโครวิลลัสได้มา การแบ่งแยก- ความสามารถในการดูดซับแสงแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับโพลาไรซ์ การเพิ่มความไวของโพลาไรเซชันของ ommatidium ยังได้รับการอำนวยความสะดวกด้วยความจริงที่ว่าโมเลกุลของเม็ดสีที่มองเห็นนั้นไม่ได้สุ่มอยู่ในเมมเบรนเช่นเดียวกับในมนุษย์ แต่มุ่งเน้นไปที่ทิศทางเดียวและยิ่งไปกว่านั้นได้รับการแก้ไขอย่างเข้มงวด

หากดวงตาสามารถแยกแยะระหว่างแหล่งกำเนิดแสงสองแหล่งตามลักษณะสเปกตรัมได้ โดยไม่คำนึงถึงความเข้มของรังสี เราก็สามารถพูดถึงได้ การมองเห็นสี- แต่ถ้าเขาทำสิ่งนี้โดยกำหนดมุมโพลาไรเซชัน ดังเช่นในกรณีนี้ เรามีเหตุผลทุกประการที่จะพูดถึงการมองเห็นโพลาไรเซชันของแมลง

แมลงรับรู้แสงโพลาไรซ์ได้อย่างไร จากโครงสร้างของออมมาทิเดียม สามารถสันนิษฐานได้ว่าเซลล์รับแสงทั้งหมดต้องมีความไวต่อทั้งคลื่นแสงตามความยาวที่กำหนดและระดับโพลาไรเซชันของแสงพร้อมกัน แต่ในกรณีนี้อาจเกิดปัญหาร้ายแรง - ที่เรียกว่า การรับรู้สีที่ผิด- ดังนั้นแสงที่สะท้อนจากพื้นผิวมันวาวของใบไม้หรือผิวน้ำจึงถูกโพลาไรซ์บางส่วน ในกรณีนี้ สมองที่กำลังวิเคราะห์ข้อมูลตัวรับแสงอาจทำผิดพลาดในการประเมินความเข้มของสีหรือรูปร่างของพื้นผิวสะท้อนแสง

แมลงได้เรียนรู้ที่จะรับมือกับความยากลำบากดังกล่าวได้สำเร็จ ดังนั้น ในแมลงจำนวนหนึ่ง (โดยหลักแล้วคือแมลงวันและผึ้ง) rhabdom จึงก่อตัวขึ้นใน ommatidia ที่รับรู้เพียงสีเท่านั้น ประเภทปิดโดยที่แรบโดเมียร์ไม่ได้ติดต่อกัน ในเวลาเดียวกัน พวกเขายังมี ommatidia ที่มี rhabdoms ตรงตามปกติซึ่งมีความไวต่อแสงโพลาไรซ์ด้วย ในผึ้ง ด้านดังกล่าวจะอยู่บริเวณขอบตา (Wehner และ Bernard, 1993) ในผีเสื้อบางตัว ความบิดเบี้ยวในการรับรู้สีจะถูกกำจัดออกไป เนื่องจากความโค้งที่สำคัญของไมโครวิลลี่ของแรบโดเมียร์ (Kelber et al., 2001)

ในแมลงอื่นๆ อีกหลายชนิด โดยเฉพาะผีเสื้อกลางคืน แรบดอมตรงปกติจะยังคงอยู่ในออมมาทิเดียทั้งหมด ดังนั้นเซลล์รับแสงของพวกมันจึงสามารถรับรู้ทั้ง "สี" และแสงโพลาไรซ์ได้พร้อมๆ กัน นอกจากนี้ ตัวรับแต่ละตัวยังมีความไวต่อมุมโพลาไรเซชันที่ต้องการและความยาวคลื่นแสงที่แน่นอนเท่านั้น การรับรู้ทางสายตาที่ซับซ้อนนี้ช่วยให้ผีเสื้อกินอาหารและวางไข่ได้ (Kelber et al., 2001)

ดินแดนที่ไม่คุ้นเคย

คุณสามารถเจาะลึกคุณสมบัติของสัณฐานวิทยาและชีวเคมีของตาแมลงได้อย่างไม่สิ้นสุดและยังพบว่าเป็นการยากที่จะตอบคำถามง่ายๆ และในเวลาเดียวกันก็เหลือเชื่อ คำถามที่ยาก: แมลงมองเห็นได้อย่างไร?

เป็นเรื่องยากสำหรับคนๆ หนึ่งที่จะจินตนาการถึงภาพที่เกิดขึ้นในสมองของแมลง แต่ควรสังเกตว่ามันเป็นที่นิยมในปัจจุบัน ทฤษฎีโมเสกแห่งการมองเห็นตามที่แมลงเห็นภาพในรูปแบบของปริศนารูปหกเหลี่ยมไม่ได้สะท้อนถึงสาระสำคัญของปัญหาอย่างแม่นยำทั้งหมด ความจริงก็คือแม้ว่าแต่ละด้านจะจับภาพแยกกัน ซึ่งเป็นเพียงส่วนหนึ่งของภาพทั้งหมด แต่ภาพเหล่านี้สามารถทับซ้อนกับภาพที่ได้รับจากด้านข้างเคียงได้ ดังนั้นภาพของโลกที่ได้รับโดยใช้ดวงตาขนาดมหึมาของแมลงปอซึ่งประกอบด้วยกล้องหน้าจิ๋วหลายพันตัวและตาหกเหลี่ยมที่ "เจียมเนื้อเจียมตัว" ของมดจะแตกต่างกันมาก

เกี่ยวกับ การมองเห็น (ปณิธานนั่นคือความสามารถในการแยกแยะระดับของการแยกส่วนของวัตถุ) จากนั้นในแมลงจะถูกกำหนดโดยจำนวนแง่มุมต่อหน่วยของพื้นผิวนูนของดวงตานั่นคือความหนาแน่นเชิงมุมของพวกมัน ตาแมลงต่างจากมนุษย์ตรงที่ไม่มีการพัก: รัศมีความโค้งของเลนส์นำแสงไม่เปลี่ยนแปลง ในแง่นี้แมลงสามารถเรียกได้ว่าเป็นสายตาสั้น: พวกมันจะเห็นรายละเอียดมากขึ้นเมื่ออยู่ใกล้วัตถุที่สังเกตมากขึ้น

ในเวลาเดียวกัน แมลงที่มีตาประกอบสามารถแยกแยะวัตถุที่เคลื่อนที่เร็วมากได้ ซึ่งอธิบายได้จากระบบการมองเห็นที่มีคอนทราสต์สูงและแรงเฉื่อยต่ำ ตัวอย่างเช่น คนสามารถแยกแยะแสงวาบได้เพียงประมาณยี่สิบครั้งต่อวินาที แต่ผึ้งสามารถแยกแยะได้มากกว่าสิบเท่า! คุณสมบัตินี้มีความสำคัญสำหรับแมลงที่บินเร็วซึ่งจำเป็นต้องตัดสินใจในการบิน

ภาพสีที่แมลงรับรู้นั้นมีความซับซ้อนและแปลกประหลาดกว่าของเรามาก ตัวอย่างเช่น ดอกไม้ที่ดูเป็นสีขาวสำหรับเรามักจะซ่อนเม็ดสีจำนวนมากไว้ในกลีบดอกซึ่งสามารถสะท้อนแสงอัลตราไวโอเลตได้ และในสายตาของแมลงที่กำลังผสมเกสร มันเปล่งประกายด้วยเฉดสีหลากสีสัน - ตัวชี้ทางไปสู่น้ำหวาน

เชื่อกันว่าแมลง “ไม่เห็น” สีแดง ซึ่งใน “ รูปแบบบริสุทธิ์"และหาได้ยากในธรรมชาติ (ยกเว้นพืชเมืองร้อนที่ผสมเกสรโดยนกฮัมมิ่งเบิร์ด) อย่างไรก็ตาม ดอกไม้ที่มีสีแดงมักประกอบด้วยเม็ดสีอื่นๆ ที่สามารถสะท้อนรังสีคลื่นสั้นได้ และหากคุณพิจารณาว่าแมลงจำนวนมากสามารถรับรู้สีหลักไม่ใช่สามสีเหมือนคน แต่มากกว่านั้น (บางครั้งอาจมากถึงห้าสี!) ภาพที่มองเห็นของพวกมันก็ควรเป็นเพียงสีสันที่อลังการ

และสุดท้าย “สัมผัสที่หก” ของแมลงก็คือการมองเห็นแบบโพลาไรเซชัน ด้วยความช่วยเหลือแมลงจึงสามารถมองเห็นโลกรอบตัวในสิ่งที่มนุษย์สามารถทำได้โดยใช้ฟิลเตอร์แสงแบบพิเศษ ด้วยวิธีนี้ แมลงสามารถระบุตำแหน่งของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้าที่มีเมฆได้อย่างแม่นยำ และใช้แสงโพลาไรซ์เป็น "เข็มทิศแห่งท้องฟ้า" และแมลงในน้ำที่บินจะตรวจจับแหล่งน้ำด้วยแสงโพลาไรซ์บางส่วนที่สะท้อนจากผิวน้ำ (Schwind, 1991) แต่ภาพแบบไหนที่พวกเขา "เห็น" นั้นเป็นไปไม่ได้เลยที่คนๆ หนึ่งจะจินตนาการได้...

ใครก็ตามที่สนใจการมองเห็นของแมลงไม่ว่าจะด้วยเหตุผลใดก็ตามอาจมีคำถาม: ทำไมพวกเขาถึงไม่พัฒนาตาห้องคล้ายกับ สู่สายตามนุษย์,กับรูม่านตา,เลนส์และอุปกรณ์อื่นๆ?

คำถามนี้ครั้งหนึ่งเคยได้รับคำตอบอย่างละเอียดถี่ถ้วนโดยนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีชาวอเมริกันผู้โดดเด่น ผู้ได้รับรางวัลโนเบลอาร์ ไฟน์แมน: “สิ่งนี้มีอุปสรรคอยู่บ้าง เหตุผลที่น่าสนใจ- ประการแรก ผึ้งมีขนาดเล็กเกินไป ถ้ามันมีตาคล้ายกับของเรา แต่มีขนาดเล็กกว่าตามนั้น ขนาดของรูม่านตาก็จะอยู่ที่ 30 ไมครอน ดังนั้นการเลี้ยวเบนจะมากจนผึ้งสามารถ ยังไม่สามารถมองเห็นได้ดีขึ้น ตาที่เล็กเกินไปก็ไม่ดี หากตาดังกล่าวมีขนาดเพียงพอ ก็ไม่ควรเล็กกว่าหัวผึ้ง คุณค่าของตาประสมอยู่ที่ว่าแทบไม่ต้องใช้พื้นที่ใดๆ เลย เป็นเพียงชั้นบางๆ บนพื้นผิวของศีรษะ ดังนั้นก่อนที่คุณจะให้คำแนะนำกับผึ้ง อย่าลืมว่ามันมีปัญหาในตัวมันเอง!

ดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจที่แมลงได้เลือกเส้นทางของตัวเองในการรับรู้ภาพของโลก และเพื่อที่จะมองเห็นมันจากมุมมองของแมลง เราจะต้องได้รับดวงตาประกอบขนาดใหญ่เพื่อรักษาความสามารถในการมองเห็นตามปกติของเรา ไม่น่าเป็นไปได้ที่การซื้อกิจการดังกล่าวจะเป็นประโยชน์ต่อเราจากมุมมองของวิวัฒนาการ ของแต่ละคน!

วรรณกรรม
1. Tyshchenko V. P. สรีรวิทยาของแมลง อ.: โรงเรียนมัธยมปลาย, 2529, 304 หน้า
2. Klowden M. J. ระบบสรีรวิทยาในแมลง. สำนักพิมพ์วิชาการ 2550 688 หน้า
3. Nation J.L. สรีรวิทยาแมลงและชีวเคมี. ฉบับพิมพ์ครั้งที่สอง: CRC Press, 2008