Written by Nancy Miorelli

oči jsou pozoruhodné struktury, které se vyvinuly nezávisle nejméně třikrát. Nejviditelnější výhodou oči, je to, že nám pomáhají pochopit svět kolem nás tím, že absorbuje to, co je v podstatě údaje, které náš mozek pak dekódovat aby nám přijíždí autobus a dostat se ven z cesty.

no, věc o evoluci je, že to nemusí fungovat dokonale-prostě dost dobrý, jako váš dokonale průměrný student C. Celkovou účinnost a následné modifikace složeného oka shrnuje Nilsson velmi dobře.

je jen malou nadsázkou říci, že evoluce se zdá být bojem zoufalé bitvy o zlepšení v podstatě katastrofálního designu.

Nilsson 1989

takže výhoda, kterou složené oko dává mouše, je, že moucha vidí. Umožňuje mouše vědět, jestli se k ní něco blíží, kde je moucha umístěna ve svém prostředí, co tam je, a říká mouše, že se pohybuje ve vztahu k jiným věcem.

ale předpokládám, že to není *opravdu* to, co se otázka ptá. Takže pojďme si pár věcí z cesty, než budeme mluvit o tom, co složené oči dělají, a některé úpravy, které mouchy provedly v průběhu let.

1. evoluce není vybíravá o tom, jak se věci dělají. Takže, light sensing orgánů pop-up a držet kolem, protože organismy, které mají obvykle méně mrtvých, než věci, které nemají.
2. To je, samozřejmě, v případě, že organismus potřebuje vidět. Oči jsou obvykle první věci, které zmizí, pokud žijete v jeskyních. Nebo pokud jste moucha červ, který investuje své rané dny čelit nejprve jíst hnijící mrtvoly.
   

   jsem červ a nic víc než dýchací trávicí systém.
   PC: CedricDW (CC by SA 3.0)

3. nejsou to jen mouchy, které mají složené oči. Veškerý hmyz, který má oči, má složené oči. Mnoho hmyzu podvádí a má jak jednoduché receptory pro snímání světla, tak složené oči.
   

   tato Dobsonfly má složené oči i ocelli. (Neuroptera: Corydalidae)
   PC: Nancy Miorelli

4. Existuje asi 150 000 popsaných druhů je popsáno pravda, mouchy (Diptera) s odhadem celkového počtu létat druhů, které mají být kolem 240,000. Takže to bude velmi zobecněné a vůbec nezahrnuje každý organismus.

pojďme tedy mluvit o složeném oku a o tom, jak ho hmyz a konkrétně mouchy přizpůsobily konkrétním potřebám.

složené oko není nic jako lidské oko. Máme dvě oční bulvy a v každém z nich máme čočku, která zaostří obraz na naši sítnici. Kužely nám pomáhají vidět barvu a pruty nám pomáhají vidět ve tmě. Optický nerv je kabel, který vede z oční bulvy-datového centra – do našeho mozku-tlumočníka. Je těžké mluvit o tom, jaké rozlišení lidského oka ve skutečnosti je z mnoha důvodů (což vysvětluje Vsauce níže). V podstatě, rozlišení je docela dobré a, všechny věci zváženy, nevyžaduje tolik fyzického prostoru k výrobě.

složené oko se skládá z mnoha „ommatidia“, základní jednotky, které hmyzí oko se skládá. Každý z nich je něco jako oční bulvy v tom, že má čočku, která zaostřuje světlo a má pigmenty (opsiny) pro detekci barvy. Jednou z výhod tohoto systému je, že obraz je promítán v každém ommatidum pravou stranou nahoru, na rozdíl od našich očí. Hmyz s velkými kulovitými očima má prakticky 360 panoramatický výhled na svět a nemusí otáčet hlavou, aby získal pocit svého prostředí. Toto nastavení, pro většinu hmyzu, odstraňuje zjevná slepá místa a je jedním z důvodů, proč mouchy vidí, jak přicházíte a vyhýbáte se neúspěšným pokusům o swatting.

mouchy dělají špatný systém lepší

rozlišení složeného oka je dosaženo různými způsoby.

1. stačí přidat další jednotky. To je v podstatě to, co vážka udělala se všemi 30 000 + ommatidiemi, které má. Někteří podzemní hmyz mají pouze 20.
2. můžete vytvořit větší jednotky.
3. jednotky můžete upravovat. To bylo provedeno v několika skupinách a určitě existují nějaké kompromisy.

mouchy, které se do značné míry spoléhají na svou vizi, z větší části inkasovaly všechny možnosti. Mouchy domácí (Musca domestica) mít přiměřené množství ommatidia, ale muži mají více ommatidia (~3,500) než u žen (~3,400) a větší oči, což naznačuje, že zrak hraje důležitou roli ve mate odhodlání. Ve skutečnosti je tento vzorec snadno vidět ve dvou dalších rodinách much, maso mouchy (Sarcophagidae) a foukací mouchy (Calliophoridae). Dům mouchy byly na dolním konci spektra s nějakou Ránu Soubory přicházet blíže k ~5,500 ommatidia Včely. I když to není 30 000, které vážky mají, každé ommatidium domácí mušky, masové mušky nebo foukací mušky je větší než u vážky. Navíc mají ještě mnohem víc než 2000 amerických švábů a 800, které má Drosophila. Takže tomu budeme říkat pěkná střední cesta.

všechny mouchy mají rhabdom v každém ommatidiu. To je v podstatě to, co dělá „vidění“ v hmyzu. Světlo je zaměřeno přes čočku a na rhabdom a jsou stimulovány fotopigmenty. Ve většině očí hmyzu se každé ommatidium chová jako jediný „pixel“, který hmyz vidí. I když to ve skutečnosti není „pixel“, Pro jednoduchost funguje jako docela dobrá analogie. Pravé mušky (řád Diptera) mají své rhabdom rozdělené na sedm částí. Je to docela komplikovaný systém, ale v podstatě mouchy mohou zvýšit své rozlišení faktorem 7, aniž by zvětšily velikost oka.

vezměte si domů bod je, že složené oči jsou špatný design pro usnesení, protože, jak získat více, budete muset vzít spoustu prostoru. A prostor není komoditou na malém zvířeti jako hmyz, takže hmyz musí být mazaný.

výhled

Hmyz nemůže zaostřit na objekty, které změnou tvaru čočky nebo postavení jejich čočky, tak, aby se pohybovat blíž nebo dál vidět věci jasně. Obětují vnímání hloubky a schopnost soustředit se, aby viděli spoustu věcí (širokoúhlé vidění) a vnímali kontrast. Proto je něco, co se nazývá zraková ostrost, velmi důležité. V zásadě platí, že čím větší je jejich zraková ostrost, tím více detailů může hmyz vidět na objektu. Je zřejmé, že čím více detailů vidíte, tím lépe. Někteří hmyz jsou na maximálních limitech svého rozlišení, takže mají v rukávech nějaké další šikovné triky. To je místo, kde přicházejí zrakové linie.

někteří hmyz potřebují vysokou zrakovou ostrost pro páření nebo pro lov kořisti. Proto jsou určité oblasti jejich očí přiděleny, aby viděly věci s větší ostrostí a zároveň obětovaly kvalitu obrazu jiných částí jejich očí. Vážky mají velkou zrakovou ostrost v horní a střední části očí. To jim pomáhá chytit jejich kořist. Mužské mušky, kromě toho, že mají větší oči, mají specializovanější zóny ostrosti než jejich ženské protějšky. Zejména jedna vznášející se moucha (Syritta pipiens) vidí samici na dálku, kde ho nevidí. Doslova ji pronásleduje. Mouchy nejsou známé tím, že jsou romantické.

vize je umění vidět, co je neviditelné pro ostatní ~Johnathon Swift

lidé jsou docela dobří v vidění barev. Můžeme vidět asi 10 milionů různých barev se třemi typy kuželů. Hmyz a korýši používají opsiny k detekci světla. Kudlanky krevety mají 16 opsiny a dříve se předpokládalo, že drží světový rekord, být schopen vidět biliony barev, dokud některé vážky nezasáhly. Bylo zjištěno, že některé druhy vážek mají více než 30 opsinů, ale nejsme si jisti jejich specifickou schopností rozlišit barvy. Pomocí kudlanky krevety se přehodnocují možnosti barevné diferenciace složeného oka. Velkou otázkou je, “ proč je důležité vidět všechny tyto různé barvy.“?”. V obou těchto případech jsou tato zvířata rychlými predátory a musí být schopna rozlišit jedlé věci od ne jedlých věcí. Rychlé barevné uvážení je důležité, ale možná, že určující rozdíl mezi #75D1FF a #83D6FF není. Ve skutečnosti, pokud se tyto dva nebyly označeny, a ty jsou uvedeny jeden po druhém, můžete poznat rozdíl? Technicky vaše oči mohou, ale váš mozek ne, zvláště pokud nemáte slova k popisu různých barev.

Dobře, takže některé složené oči může (pravděpodobně) rozlišovat více barev než my, ale mnoho hmyzu jsou slepí červené a oranžové světlo. Hmyz však může vidět UV světlo, zatímco my nemůžeme. Jejich rozlišení může být horší než naše, ale mohou vidět škodlivé a škodlivé UV vlnové délky. To je používáno opylovači (z nichž mnohé jsou opylovači jako hover mouchy!) navigovat k květům a pro složité Páření signály, ale může je také vést k jejich smrti. Hmyz může také vidět polarizované světlo a mnozí ho používají k navigaci a páření.

noční vidění

hmyz, který je zcela noční, modifikoval strukturu složeného oka. Obvykle je vnitřek ommatidia lemován pigmentovými buňkami. Tím se zabrání prosakování světla do přilehlé ommatidy. Obvykle je to dobré, protože čím více světla, které zaplaví, způsobí, že vaše rozlišení sestřelí trubky. Ale noční létající hmyz nemají tyto pigmentové buňky, takže světlo se zaplavit ommatidia, který jim umožňuje vnímat více v noci, ale v nižším rozlišení. Taky, zatímco rhabdom obvykle sedí přímo pod strukturami v jedné ommitidii v denním létajícím hmyzu, v nočním létajícím hmyzu je rhabdom odpojen a oddělen jasnou zónou. To umožňuje, aby světlo ze sousedních ommatidií stimulovalo jeden rhabdom, aby vytvořil lepší obraz.

Mnoho mušky a komáři jsou soumrační smyslu, že mohou létat za úsvitu a za soumraku, ale mouchy mají obvykle oční změny pro dovádí ve slunečním světle. Normálně by měli smůlu, kdyby viděli, jakmile slunce klesne pod obzor, ale mouchy to mají 7 způsob rozdělení rhabdom. To jim pomáhá létat za zhoršených světelných podmínek, protože 7 části rhabdom jsou odděleny a působí podobným způsobem jako rhabdoms oddělené od ommatidia jasnou zónou. Konkrétně pro komáry a komáry jim dává dalších 15 minut před úsvitem a po západu slunce. To se nám nezdá moc, ale dává jim to malé okno, aby se rojili, pářili a krmili, aniž by byli dravci neuvěřitelně viditelní.

některé bizarní modifikace

nejčastěji pozorované u vážek (ale některé mouchy to mají také), horní část oka je tmavší než zbytek oka. To bylo navrženo, že se chová jako sluneční brýle a chrání oči před přímým slunečním světlem. Bylo také navrženo pro vážky a sovy, že tato tmavá skvrna pomáhá hmyzu vidět kořist létající proti modré obloze.

půjčování slunečních brýlí Kanye West:

spousta much má na očích šílené barevné vzory. Nejsme si jisti přesným účelem. Pro některé to může hrát roli při páření. Koně mouchy (Tabanidae) pravděpodobně používají jako vhodný barevný filtr. Koně mouchy jsou krmítka krve a věci, které napadají, jsou velké, objemné, krmítka trávy, které jsou obvykle obklopeny spoustou vegetace. Tím, že mají zelené oči, koně mouchy účinně kladen na zelené brýle, které dělají pozadí vypadat šedě a jejich hostitelé vyčnívat z pozadí.

, aby To, Pokud je To Sexy:

Někdy je evoluce jen jedno, pokud můžete vidět, a to je jen důležité, jak jsi sexy. To se stalo s mouchou stopkovýma očima. Nehorázné stonky, které samci nosí, skutečně brání jejich létajícím schopnostem, ale stále mohou vidět relativně dobře.

TL;DR

složené oči nejsou opravdu největší, protože je těžké kompenzovat nízké rozlišení. Hmyz a mouchy však mají některé docela šikovné triky, které kompenzují. Složené oči opravdu nedovolí hmyzu vidět červené nebo oranžové světlo, ale hmyz může dobře vidět do UV rozsahu a dokonce použít polarizované světlo pro navigaci.

1. Belušič G, Pirih P, Stavenga DG. Akutní a vysoce kontrastní superpoziční oko-denní owlfly Libelloides macaronius. Journal of Experimental Biology 216: 2061-2088.

2. Blamires SJ, Hochuli DF, and Thompson MB. 2008. Proč přes web: dekorace spektrální vlastnosti a zachycení kořisti v pavučině orb (Argiope keyserlingi). Biologický časopis Linnean Society 94 (2): 221-229.

3. Bybee SM, Yuan F, Ramstetter MD, Llorente-Bousquets, Reed RD, Osorio D, Briscoe ad. 2012. UV fotoreceptory a UV-žluté křídlové pigmenty u motýlů Heliconius umožňují barevnému signálu sloužit jak mimikry, tak intraspecifické komunikaci. Americký Přírodovědec 179(1).

4. Evangelista C, Kraft P, Dake M, Labhart T, Srinivasan MV. 2014. Honeybee navigace: kriticky zkoumá roli polarizačního kompasu. The Royal Society Philosophical Transactions B.370(1665): doi 10.1098/rstb.2013.0037.

5. Futahashi R, Kawahara-Miki R, Kinoshita M, Jošitake K, Yajima S, Arikawa K, and Fukatsu T. 2015. Mimořádná rozmanitost vizuálních opsinových genů u vážek. PNAS doi 10.1073/pnas.1424670112.

6. Klowden mj. 2007. Fyziologické systémy u hmyzu. ISBN: 978-0-12-415819-1

7. Land MF. 1997. Zraková ostrost u hmyzu. Roční přehled Entomologie 42: 147-77.

8. Lunau K a Knüttel h.1995. Vidění barevnými očima. Naturalwissenschaften 82 (9): 432-434.

9. Michielsen K, Raedt HD a Stavenga DG. 2010. Odrazivost gyroid biophotonic krystaly ve spodní křídlo váhy Zelené Hairstreak Butterfly, Callophrys rubi. Rozhraní Královské společnosti 12(105): doi 10.1098/rsif.2009.0352.

10. Morrison J.2014. Super barevné vidění kudlanky krevety odhaleno. Nature News DOI: 10.1038.povaha.2014.14578.

11. Nilsson DE. 1989. Optika a vývoj složeného oka. V aspektech vidění, ed DG Stavema, RC Hardie pp 30-75. Berlín: Springer.

12. Ozgen E a Davies IRL. 1997. Ovlivňují jazykové kategorie vnímání barev? Srovnání anglického a tureckého vnímání modré. Vnímání 26 ECVP.

13. Ribak G a polykat JG. 2007. Volné letové manévry much s očima “ ovlivňují oční stonky chování při otáčení antény? Žurnál srovnávací fyziologie Neuroetologie, senzorická, Nueruální a behaviorální fyziologie 193 (10): 1065-1079.

14. Stavenga GŘ. 2002. Barva v očích hmyzu. Žurnál srovnávací fyziologie. A, Neuroetologie, senzorická, neurální a behaviorální fyziologie 188(5): 337-348.

15. Sukontason KL, Chaiwong T, Piangjai S, Upakut S, Moophayak K, a Sukontason K. 2008. Ommatidia of blow fly, House fly a flesh fly: implikace jejich efektivity vidění. Parazitologický Výzkum 103: 123-131.

16. Thoen HH, jak MJ, Chiou TH, Marshakk J.2014. Jiná forma barevného vidění u krevet kudlanky. Věda 343 (6169): 411-413.

17. Winawer J, Witthoft N, Frank MC, Wu L, Wade AR, Boroditsky L. 2007. Ruské blues odhalují účinky jazyka na diskriminaci barev. PNAS 104 (19): 7780-7785.‘