Written by Nancy Miorelli

a szemek figyelemre méltó struktúrák, amelyek legalább háromszor önállóan fejlődtek ki. A szemek legnyilvánvalóbb előnye, hogy segítenek megérteni a körülöttünk lévő világot azáltal, hogy elnyelik azt, ami lényegében adat, amelyet az agyunk dekódol, hogy elmondja nekünk, hogy jön egy busz, és hogy elálljon az útból.

Nos, a dolog az evolúció, hogy nem kell tökéletesen működik – csak elég jó, mint a tökéletesen átlagos C diák. Nilsson nagyon jól összefoglalja az összetett szem általános hatékonyságát és későbbi módosításait.

csak egy kis túlzás azt mondani, hogy az evolúció úgy tűnik, hogy kétségbeesett csatát vív egy alapvetően katasztrofális tervezés javítása érdekében.

Nilsson 1989

tehát az összetett szem előnye, hogy a légy lát. Tudatja a légynek, ha valami közeledik feléje, hol helyezkedik el a környezetében, mi van ott, és elmondja a légynek, hogy más dolgokkal kapcsolatban mozog.

de feltételezem, hogy ez nem *igazán* az, amit a kérdés feltesz. Tegyünk félre néhány dolgot az útból, mielőtt arról beszélnénk, hogy az összetett szemek mit csinálnak, és néhány módosítást, amelyet a legyek végeztek velük az évek során.

1. az evolúció nem válogatós abban, hogy a dolgok hogyan történnek. Tehát a fényérzékelő szervek felbukkannak és megmaradnak, mert azok az organizmusok, amelyek rendelkeznek velük, általában kevésbé halnak meg, mint azok, amelyek nem.
2. természetesen, ha az organizmusnak látnia kell. A szemek általában az első dolgok, amelyek eltűnnek, ha barlangokban élsz. Vagy ha egy légy féreg, amely befekteti a korai napjait, először rothadó holttesteket eszik.
   

   féreg vagyok, és nem más, mint egy lélegző emésztőrendszer.
   PC: CedricDW (CC BY SA 3.0)

3. nem csak a legyeknek van összetett szemük. Minden rovarnak, amelynek szeme van, összetett szeme van. Sok rovar megcsal, és mind egyszerű fényérzékelő receptorokkal, mind összetett szemekkel rendelkezik.
   

   Ez a Dobsonfly mind összetett szemmel, mind ocellivel rendelkezik. (Neuroptera: Corydalidae)
   PC: Nancy Miorelli

4. körülbelül 150 000 leírt faj van a leírt valódi legyeknek (Diptera), a becsült összes légyfaj körülbelül 240 000 körül van. Tehát ez nagyon általános lesz, és egyáltalán nem terjed ki minden organizmusra.

tehát beszéljünk az összetett szemről, és arról, hogy a rovarok és kifejezetten a legyek hogyan igazították azt az egyedi igényekhez.

az összetett szem nem olyan, mint az emberi szem. Két szemgolyónk van, mindegyikben van egy lencse, amely a képet a retinánkra fókuszálja. A kúpok segítenek látni a színt, a rudak pedig segítenek látni a sötétben. A látóideg az a kábel, amely a szemgolyótól – az adatközponttól – az agyunkig – a tolmácsig fut. Nehéz beszélni arról, hogy mi az emberi szem felbontása valójában sok okból (amit a Vsauce az alábbiakban magyaráz). Alapvetően a felbontás elég jó, és mindent figyelembe véve, nem igényel annyi fizikai helyet a termeléshez.

az összetett szem sok “ommatidia” – ból áll, az alapvető egységekből, amelyekből a rovarszem áll. Mindegyik olyan, mint egy szemgolyó abban a tényben, hogy van egy lencséje, amely a fényt fókuszálja, és pigmenteket (opsin) tartalmaz a szín kimutatására. Ennek a rendszernek az egyik előnye, hogy a képet minden ommatidumban jobb oldalával felfelé vetítik, ellentétben a szemünkkel. A nagy, gömbölyű szemű rovarok gyakorlatilag 360 panorámás kilátást nyújtanak a világra, és nem kell elfordítaniuk a fejüket, hogy megértsék környezetüket. Ez a beállítás a legtöbb rovar számára eltávolítja a nyilvánvaló vakfoltokat, és része annak az oknak, hogy a legyek láthatják, hogy jönnek, és elkerülik a sikertelen swatting kísérleteket.

A Legyek jobbá teszik a rossz rendszert

az összetett szem felbontása különböző módon érhető el.

1. csak további egységeket adhat hozzá. Alapvetően ezt tette a szitakötő mind a 30 000 + ommatidia-val. Néhány földalatti rovarnak csak 20 van.
2. lehet, hogy nagyobb egységek.
3. az egységek módosíthatók. Ez néhány csoportban történt, és határozottan vannak kompromisszumok.

legyek, hogy nagyban támaszkodnak a látás, a legtöbb esetben már beváltotta az összes lehetőséget. A házi legyeknek (Musca domestica) mérsékelt mennyiségű ommatidia van, de a hímeknek több ommatidia (~3500), mint a nőstényeknek (~3400) és nagyobb szemük van, ami arra utal, hogy a látás fontos szerepet játszik a pár meghatározásában. Valójában ez a minta könnyen látható két másik legyek családjában, a Húslegyek (Sarcophagidae) és a Csaplegyek (Calliophoridae). A házi legyek a spektrum alsó végén voltak, néhány fújási Fájl közelebb került a ~5500 ommatidia mézelő méhhez. Bár ez nem az a 30 000 szitakötő, amely rendelkezik, a házi légy, a hús légy vagy a Fúvólégy minden ommatidiumja nagyobb, mint egy szitakötőé. Ráadásul még mindig sokkal több, mint a 2000 amerikai csótány és a 800 Drosophila. Szóval nevezzük szép középútnak.

minden legynek rabja van minden ommatidiumban. Ez alapvetően az, amit a rovar “lát”. A fény a lencsén keresztül és a rabságba fókuszálódik, és a fotopigmenteket stimulálják. A legtöbb rovar szemében minden ommatidium egyetlen “pixelként” működik, amelyet a rovar lát. Bár valójában nem “pixel”, az egyszerűség kedvéért nagyon jó analógiaként működik. Az igazi legyek (a Diptera rend) rabságukat hét részre osztják. Ez egy elég bonyolult rendszer, de alapvetően a legyek 7-szeresére növelhetik felbontásukat anélkül, hogy növelnék a szemük méretét.

a hazavihető pont az, hogy az összetett szemek rossz kialakításúak a felbontáshoz, mert ahhoz, hogy többet szerezzen, sok helyet kell elfoglalnia. És az űr nem árucikk egy kis állaton, mint egy rovar, ezért a rovaroknak ravasznak kell lenniük.

Látóvonalak

a rovarok nem tudnak a tárgyakra összpontosítani a lencse alakjának vagy a lencse helyzetének megváltoztatásával, ezért közelebb vagy távolabb kell mozogniuk, hogy tisztán lássák a dolgokat. Feláldozzák a mélységérzékelést és a fókuszálás képességét, hogy sok dolgot lássanak (széles látószögű látás) és érzékeljék a kontrasztot. Ezért nagyon fontos a látásélesség. Alapvetően minél nagyobb a látásélességük, annál részletesebben láthatja a rovar egy tárgyat. Nyilvánvaló, hogy minél több részletet lát, annál jobb. Egyes rovarok a felbontás maximális határain vannak, így más remek trükkök vannak az ujjukban. Itt jönnek be a látóvonalak.

egyes rovaroknak nagy látásélességre van szükségük a párzáshoz vagy a zsákmány fogásához. Ezért a szemük bizonyos területeit úgy osztják ki, hogy nagyobb élességgel lássák a dolgokat, miközben feláldozzák a szemük más részeinek képminőségét. A szitakötők nagy látásélességgel rendelkeznek a szemük tetején és közepén. Ez segít nekik elkapni a zsákmányt. A hím legyek amellett, hogy nagyobb szemekkel rendelkeznek, speciálisabb élességi zónákkal rendelkeznek, mint női társaik. Különösen egy lebegő légy (Syritta pipiens) olyan távolságban látja a nőstényt, ahol nem látja. Szó szerint üldözi. A legyek nem arról ismertek, hogy romantikusak.

A látás a mások számára láthatatlan látás művészete ~Johnathon Swift

az emberek nagyon jól látják a színeket. Körülbelül 10 millió különböző színt láthatunk három típusú kúppal. A rovarok és rákok opsineket használnak a fény érzékelésére. A sáska garnélaráknak 16 opszinje van, és korábban úgy gondolták, hogy a világrekordot tartja, több billió színt képes látni, amíg néhány szitakötő be nem csapott. A szitakötők bizonyos fajainak több mint 30 opszinje van, de bizonytalanok vagyunk abban, hogy képesek-e megkülönböztetni a színeket. A sáska garnélarák használatával az összetett szem színdifferenciálási képességeit felülvizsgálják. A nagy kérdés itt az, ” miért fontos látni ezeket a különböző színeket?”. Mindkét esetben ezek az állatok gyors ragadozók, és képesnek kell lenniük megkülönböztetni az ehető dolgokat a nem ehető dolgoktól. A gyors színes diszkréció fontos, de talán a #75D1FF és a #83D6FF közötti különbség meghatározása nem. valójában, ha ezt a kettőt nem címkézték, és egyenként megmutatták, meg tudná mondani a különbséget? Technikailag a szemed képes, de az agyad nem, különösen, ha nincs szavad a különböző színek leírására.

Oké, így néhány összetett szem (valószínűleg) több színt képes megkülönböztetni, mint mi, de sok rovar vak a vörös és narancssárga fényre. A rovarok azonban látják az UV fényt, míg mi nem. Lehet, hogy a felbontásuk rosszabb, mint a miénk, de látják a káros és káros UV hullámhosszokat. Ezt a beporzók használják (amelyek közül sok olyan beporzók, mint a lebegő legyek!) navigálni a virágokhoz és összetett párzási jelekhez, de halálukhoz is vezethet. A rovarok is látják a polarizált fényt, és sokan használják navigációra és párzásra.

éjjellátó

rovarok, amelyek teljesen éjszakai módosított szerkezete az összetett szem. Általában az ommatidium belseje pigmentsejtekkel van bélelve. Ez megakadályozza, hogy a fény beszivárogjon a szomszédos ommatidába. Általában ez jó, mert minél több fény árad be, annál a felbontása lő le a csöveket. De az éjszakai repülő rovarok nem rendelkeznek ezekkel a pigmentsejtekkel, így a fény elárasztja az ommatidiát, amely lehetővé teszi számukra, hogy éjszaka többet érzékeljenek, de alacsonyabb felbontással. Továbbá, míg a rabság általában ül közvetlenül a struktúrák egy ommitidia nappali repülő rovarok, éjszakai repülő rovarok a rabság leválasztják és elválasztják egy tiszta zóna. Ez lehetővé teszi, hogy a szomszédos ommatidia fénye stimulálja az egyiket rabság hogy jobb képet készítsen.

sok kis szúnyog és szúnyog krepuszkuláris, ami azt jelenti, hogy hajnalban és alkonyatkor repülnek, de a legyeknek általában szemmódosításaik vannak a napfényben való szórakozáshoz. Normális esetben nem lenne szerencséjük látni, ha a nap a horizont alá süllyed, de a legyeknek ez van 7 módon osztott rabság. Ez segít nekik gyenge fényviszonyok között repülni, mivel a rabság 7 része el van választva, és hasonló módon cselekszik, mint az ommatidiától a tiszta zóna által elválasztott rabdomoké. Különösen a szúnyogok és szúnyogok számára ad nekik egy extra 15 percet hajnal előtt és napnyugta után. Ez nem tűnik soknak számunkra, de ad nekik egy kis ablakot, hogy rajzzanak, párosodjanak és táplálkozzanak anélkül, hogy hihetetlenül láthatók lennének a ragadozók számára.

néhány furcsa módosítás

leggyakrabban szitakötőknél (de néhány legynél is ez van), a szem felső része sötétebb színű, mint a szem többi része. Ez arra utal, hogy úgy viselkedik, mint egy napszemüveg, és védi a szemüket a közvetlen napfénytől. Azt is javasolták szitakötők és baglyok, hogy ez a sötét folt segít a rovar látni zsákmányt repül ellen a kék ég.

Kanye West napszemüvegének kölcsönzése:

sok legynek őrült színmintája van a szemén. Nem vagyunk biztosak a pontos célban. Egyesek számára ez szerepet játszhat a párzásban. A ló legyek (Tabanidae) valószínűleg kényelmes színszűrőként használják. A ló legyek véradók, és a megtámadott dolgok nagy, terjedelmes, fűadagolók, amelyeket általában sok növényzet vesz körül. Zöld szemével a ló legyek hatékonyan zöld szemüveget viselnek, amelyek a hátteret szürkének tűnnek, és gazdáik kiemelkednek a háttérből.

tartsd meg, ha Szexi:

néha az evolúciót nem érdekli, hogy látod-e, és csak az a fontos, hogy milyen szexi vagy. Ez történt a szárszemű légykel. A felháborító szárak, amelyeket a hímek ténylegesen hordoznak, akadályozzák repülési képességeiket, de még mindig viszonylag jól látják.

TL;DR

az összetett szemek nem igazán a legnagyobbak, mert nehéz kompenzálni az alacsony felbontást. Azonban a rovarok és legyek kifejezetten van néhány szép remek trükköket kompenzálni. Az összetett szemek nem igazán engedik, hogy a rovarok vörös vagy narancssárga fényt lássanak, de a rovarok jól látják az UV tartományt, sőt polarizált fényt is használnak a navigációhoz.

1. Belu Caitnii G, Pirih P, Stavenga DG. Éles és erősen kontrasztérzékeny szuperpozíciós szem – a napi bagolylepke Libelloides macaronius. A kísérleti biológiai folyóirat 216: 2061-2088.

2. Blamires SJ, Hochuli DF és Thompson MB. 2008. Miért keresztezzük az internetet: dekorációs spektrális tulajdonságok és zsákmányfogás egy gömbpókban (Argiope keyserlingi) web. A Linnean Társaság biológiai folyóirata 94 (2): 221-229.

3. Bybee SM, Yuan F, RAMSTETTER MD, Llorente-Bousquets, Reed RD, Osorio D, Briscoe AD. 2012. A Heliconius pillangókban található UV fotoreceptorok és UV-sárga szárnypigmentek lehetővé teszik a színjelzést, amely mind a mimikriát, mind az intraspecifikus kommunikációt szolgálja. Az Amerikai Természettudós 179(1).

4. Evangelista C, Kraft P, Dake M, Labhart T, Srinivasan MV. 2014. Honeybee navigáció: a polarizációs iránytű szerepének kritikai vizsgálata. A Királyi Társaság filozófiai tranzakciói B. 370 (1665): DOI 10.1098/rstb.2013.0037.

5. Futahashi R, Kawahara-Miki R, Kinoshita M, Yoshitake K, Yajima S, Arikawa K és Fukatsu T. 2015. A vizuális opsin gének rendkívüli sokfélesége szitakötőkben. PNAS DOI 10.1073 / pnas.1424670112.

6. Klowden MJ. 2007. Fiziológiai rendszerek rovarokban. ISBN: 978-0-12-415819-1

7. Föld MF. 1997. Látásélesség rovarokban. Az entomológia éves áttekintése 42: 147-77.

8. Lunau K és KN) 1995. Látás színes szemeken keresztül. Naturalwissenschaften 82 (9): 432-434.

9. Michielsen K, Raedt HD és Stavenga DG. 2010. A giroid biofotonikus kristályok visszaverődése a zöld Hairstreak pillangó ventrális szárnymérlegében, Callophrys rubi. A Royal Society interfész 12(105): DOI 10.1098/rsif.2009.0352.

10. Morrison J. 2014. A sáska garnélarák szuper színes látása meghiúsult. Természet Hírek DOI: 10.1038.természet.2014.14578.

11. Nilsson de. 1989. Optika és az összetett szem evolúciója. A látás aspektusaiban, ed DG Stavema, RC Hardie 30-75. Berlin: Springer.

12. Ozgen E és Davies IRL. 1997. A nyelvi kategóriák befolyásolják a színérzékelést? A kék angol és török felfogásának összehasonlítása. Észlelés 26 ECVP.

13. Ribak G és Fecske JG. 2007. A szárszemű legyek szabad repülési manőverei” a szemszárak hatással vannak a légi fordulási viselkedésre? Journal of Comparative Physiology a Neuroethology, Sensory, Nuerual, and Behavioral Physiology 193 (10): 1065-1079.

14. Stavenga DG. 2002. Szín a rovarok szemében. Összehasonlító élettani folyóirat. A, Neuroetológia, szenzoros, idegi és viselkedési fiziológia 188(5): 337-348.

15. Sukontason KL, Chaiwong T, Piangjai S, Upakut S, Moophayak K és Sukontason K. 2008. Ommatidia blow fly, house fly, és a hús fly: implikációja a látás hatékonyságát. Parazitológiai Kutatás 103: 123-131.

16. Thoen HH, hogyan MJ, Chiou TH, Marshakk J. 2014. A színlátás más formája a sáska garnélarákban. Tudomány 343 (6169): 411-413.

17. Winawer J, Wittoft N, Frank MC, Wu L, Wade AR, Boroditsky L. 2007. Az orosz blues feltárja a nyelv hatását a színdiszkriminációra. PNAS 104 (19): 7780-7785.’