複眼を通して

Written by Nancy Miorelli

目は、少なくとも三回独立して進化してきた顕著な構造です。 目の最も明白な利点は、本質的にデータであるものを吸収することによって、私たちの周りの世界を理解するのに役立つということです。p>

これらの三つの動物はすべて目を持っていますが、彼らはすべて非常に異なる方法で動作します! パソコン: Nancy Miorelli

これらの三つの動物はすべて目を持っていますが、彼らはすべて非常に異なる方法で動作します!まあ、進化についての事は、それが完全に動作する必要はないということです–あなたの完全に平均的なCの学生のように、十分に良いだけです。 複眼の全体的な有効性とその後の修正は、Nilssonによって非常によく要約されています。進化は基本的に悲惨なデザインを改善するために絶望的な戦いを戦っているように見えると言っても過言ではありません。

進化は基本的に悲惨なデザインを改善するために絶望的な戦いを戦っているようです。

Nilsson1989

だから、複眼がフライを与える利点は、フライが見ることができるということです。 それは、何かがそれに向かって来ているかどうか、ハエがその環境内に配置されている場所、そこに何があるかをフライに知らせ、他のものとの関係で動/p>

オスの大きな目のフライ。 それは頭全体が目のペアです。 (双翅目:Pipunculidae)PC:Marcello Consolo(CC BY SA2.0)'s entire head is a pair of eyes. (Diptera: Pipunculidae) PC: Marcello Consolo (CC BY SA 2.0)

オスの大きな目のハエ。 その全体の頭は目のペアです。 (双翅目:Pipunculidae)
PC:Marcello Consolo(CC BY SA2.しかし、私はそれが*本当に*質問が求めているものではないと仮定しています。 複眼が何をしているのか、ハエが長年にわたってそれらに加えたいくつかの変更について話す前に、いくつかのことを邪魔にしましょう。

  1. 進化は物事がどのように行われるかについてうるさいではありません。 だから、光感知器官がポップアップし、それらを持っている生物は、通常、そうでないものよりも死んでいないので、周りに固執します。
  2. それは、もちろん、有 あなたが洞窟に住んでいる場合、目は通常消える最初のものです。 または、あなたはその初期の頃に投資フライウジなら最初に腐敗死体を食べて直面しています。
    私はウジと呼吸消化器系以外の何ものでもありません。 PC:CedricDW(CC by SA3.0)'m a maggot and nothing more than a breathing digestive system. PC: CedricDW (CC by SA 3.0)

    私はウジと呼吸消化器系以外の何ものでもありません。
    pc:CedricDW(CC by SA3.0)

  3. 複眼を持っているのはハエだけではありません。 目を持っているすべての昆虫は複眼を持っています。 多くの昆虫はカンニングし、単純な光感知受容体と複眼の両方を持っています。
    このDobsonflyは複眼とocelliの両方を持っています。 (Neuroptera:Corydalidae)PC:Nancy Miorelli

    このDobsonflyは複眼とocelliの両方を持っています。 (Neuroptera:Corydalidae)
    PC:Nancy Miorelli

  4. 記載されている真のハエ(双翅目)の約150,000記載されている種があり、ハエ種の推定総数は約240,000であると推定されています。 だから、これは非常に一般化され、すべての生物を網羅するわけではありません。それでは、複眼と、昆虫や特にハエが特定のニーズに合わせてそれをどのように調整したかについて話しましょう。あなたは昆虫の目にいくつかの本当に印象的な星のパターンを得ることができるように、ほとんどの昆虫のommatidiaは六角形です。
    PC:Nancy Miorelli

    ほとんどの昆虫の複眼の単位は六角形なので、昆虫の目には本当に印象的な星のパターンを得ることができます。 これは緑のレースウィングです(Neuroptera:Chrysopidae)
    PC:Nancy Miorelli

    複眼は人間の目のようなものではありません。 私たちは二つの眼球を持っており、それぞれに私たちは私たちの網膜に画像を焦点を当てたレンズを持っています。 円錐形は私達が色を見るのを助け、棒は私達が暗闇で見るのを助ける。 視神経は、眼球–データセンター–から私たちの脳–インタプリタまで走るケーブルです。 人間の目の解像度が実際に何であるかについて話すのは難しい多くの理由があります(以下で説明します)。 基本的に、解像度はかなり良いですし、すべてのものを考慮すると、生産するためにそれほど多くの物理的なスペースを必要としません。

    ommatidium構造PC:Gullan and Cranston,2000

    ommatidium構造
    PC: Gullan and Cranston,2000

    複眼は、昆虫の目が構成されている基本的な単位である多くの”ommatidia”で構成されています。 それぞれは、光を集束させ、色を検出するための顔料(オプシン)を有するレンズを有するという事実において、眼球のようなものである。 このシステムの一つの利点は、画像が私たちの目とは異なり、各ommatidum右側アップに投影されることです。 大きな球状の目を持つ昆虫は、実質的に世界の360パノラマの景色を持っており、彼らの環境の感覚を得るために頭を回す必要はありません。 このセットアップは、ほとんどの昆虫のために、明らかな死角を削除し、ハエがあなたが来て、あなたの失敗したswattingの試みをかわす見ることができる理P>

    ハエは悪いシステムをより良くする

    複眼の人間のサイズについての初期の見積もりは、私たちが持っているのと同じ解 しかし、実際には、それはこれよりも大きくなければならないでしょう。 1976年、Kirschfedと契約した。複眼の人間の大きさについての初期の推定値は、私たちが持っているのと同じ解像度を得る必要があります。

    実際にはこれよりも大きくなければならないでしょうが。
    パソコン: Kirschfed1976;
    昆虫の生理学的システムで見つかった

    複眼の解像度は、さまざまな方法で達成されます。

    1. さらに単位を追加するだけです。 それは基本的にトンボは、それが持っているすべての30,000+ommatidiaでやったことです。 いくつかの地下の昆虫は20しか持っていません。
    2. 大きな単位を作ることができます。
    3. 単位を変更できます。 これはいくつかのグループで行われており、間違いなくいくつかのトレードオフがあります。

    彼らのビジョンに大きく依存しているハエは、ほとんどの場合、すべてのオプションに現金化しています。 ハウスハエ(Musca domestica)は適度な量のommatidiaを持っていますが、男性は女性(-3,400)よりもommatidia(-3,500)が多く、目が大きく、視力が仲間の決定に重要な役割を果たしていることを示唆しています。 実際には、このパターンは容易にハエの二つの他の家族、肉ハエ(石棺科)とブローハエ(Calliophoridae)で見られます。 ハウスハエは、スペクトルの下端にあり、いくつかのブローファイルは、-5,500ommatidiaミツバチが持っているに近い入って来ていました。 これはトンボが持っている30,000ではありませんが、家のフライ、肉のフライ、またはブローフライの各ommatidiumはトンボのそれよりも大きいです。 さらに、彼らはまだ2,000人のアメリカのゴキブリとショウジョウバエが持っている800人よりもはるかに多くを持っています。 だから我々はそれを素敵な中間地点と呼ぶでしょう。

    ブローフライの男性と女性。 (Chrysomya rufifacies)PC:Sukontason et al. 2008

    ブローフライの男性と女性。 (Chrysomya rufifacies)
    PC:Sukontason et al. 2008

    すべてのハエは、各ommatidiumに横紋を持っています。 これは基本的に昆虫の”見る”ことです。 ライトはレンズを通して集中され、rhabdomおよびphotopigmentsに刺激されます。 ほとんどの昆虫の目では、各ommatidiumは昆虫が見ることができる単一の”ピクセル”のように機能します。 それは実際には”ピクセル”ではありませんが、簡単にするために、それはかなり良い類推として機能します。 真のハエ(双翅目)は、彼らの横紋を7つの部分に分割しています。 それはかなり複雑なシステムですが、基本的にハエは目のサイズを大きくすることなく解像度を7倍に増やすことができます。

    横紋は横紋に分かれています。 技術的には8つありますが、7と8はお互いの上に座っています。 PC:Horrige,2005

    横紋は横紋に壊れました。
    技術的には八つがありますが、7と8はお互いの上に座っています。
    PC:Horrige,2005;Found in Physiological Systems of Insects;Edited by Nancy Miorelli

    持ち帰りのポイントは、複眼は解像度のための悪いデザインであるということです。 そして、宇宙は昆虫のような小さな動物の商品ではないので、昆虫は狡猾にならなければなりません。

    視線

    昆虫はレンズの形状やレンズの位置を変えることで物体に焦点を当てることができないので、物事をはっきりと見るために近 彼らは奥行き知覚と多くのもの(広角ビジョン)を見て、コントラストを知覚するために集中する能力を犠牲にします。 したがって、視力と呼ばれるものは非常に重要です。 基本的に、彼らの視力が大きいほど、昆虫が物体上で見ることができる詳細がより多くなります。 明らかに、あなたが見ることができるより多くの詳細は、より良いです。 彼らは彼らの袖の上にいくつかの他の気の利いたトリックを持っているので、いくつかの昆虫は、その解像度の最大限度にあります。 これは視線が入るところです。

    いくつかの昆虫は、交配や獲物を捕まえるために高い視力を必要とします。 したがって、彼らの目の特定の領域は、彼らの目の他の部分の画質を犠牲にしながら、より大きな視力で物事を見るために割り当てられています。 トンボは、彼らの目の上部と中央に大きな視力を持っています。 これは彼らが獲物を奪うのに役立ちます。 オスのハエは、大きな目を持つことに加えて、彼らの女性の対応よりも専門的な視力ゾーンを持っています。 特に一つのホバーフライ(Syritta pipiens)は、彼女が彼を見ることができない距離で女性を見ることができます。 彼は文字通り彼女を茎。 ハエはロマンチックであることで知られていません。p>

    私は私の視線であなたを持っています。 (Syritta pipiens)PC:Alvesgaspar(CC BY SA3.0)'ve got you in my sight lines. (Syritta pipiens) PC: Alvesgaspar (CC BY SA 3.0)

    私は私の視線であなたを持っています。 (Syritta pipiens)
    PC:Alvesgaspar(CC BY SA3.0)

    ビジョンは、他の人には見えないものを見る芸術です-Johnathon Swift

    人間は色を見るのがかなり得意です。 私たちは、コーンの三つのタイプで約10万色を見ることができます。 昆虫や甲殻類は光を検出するためにオプシンを使用します。 カマキリエビは16オプシンを持っており、以前にいくつかのトンボがで突き合わせまで、色の兆を見ることができること、世界記録を保持すると考えら トンボの特定の種は、30以上のオプシンを持っていることが判明したが、我々は色を区別するために、それらの特定の能力の不確かされています。 カマキリエビを使用して、複眼の色分化能力が再考されている。 ここでの大きな問題は、”なぜこれらの異なる色をすべて見ることが重要なのですか?”. これらの両方の場合において、これらの動物は速い捕食者であり、食用のものと食用ではないものとを区別できる必要がある。 クイックカラーの裁量は重要ですが、#75D1FFと#83D6FFの違いを判断するのは難しいかもしれません。実際、この2つがラベル付けされておらず、一度に1つずつ表示されていた場合、違いを教えてもらえますか? 技術的には、あなたの目はできますが、あなたの脳は、特にあなたが異なる色を記述する言葉を持っていない場合は、そうではありません。PC:Silke Baron(CC By2.0)André Karwath(CC By2.5)

PC:Silke Baron(CC By2.0)
André Karwath(CC By2.5)

さて、いくつかの複眼は(おそらく)私たちよりも多くの色を区別することができますが、多くの昆虫は赤 しかし、昆虫は紫外線を見ることができますが、私たちは見ることができません。 彼らの解像度は私たちのものよりも悪いかもしれませんが、有害で有害なUV波長を見ることができます。 これは花粉媒介者によって使用されます(その多くはホバーバエのような花粉媒介者です!)花に移動し、複雑な交配信号のために、しかし、また、彼らの死にそれらを導くことができます。 昆虫は偏光を見ることもでき、多くはそれをナビゲートしたり交配したりするために使用します。

白とUV光の下で撮影された花。 UV画像は、着陸ストリップのような昆虫のための蜜ガイドを示しています。 PC:Plantsurfer(CC BY SA2.0)

白とUV光の下で撮影された花。
UV画像は、ランディングストリップのような昆虫のための蜜ガイドを示しています。
PC:Plantsurfer(CC BY SA2.0)

ナイトビジョン

完全に夜行性である昆虫は、複眼の構造を変更しました。 通常、ommatidiumの内部には色素細胞が並んでいます。 これは隣接したommatidaに浸透するライトを防ぐ。 洪水より多くの光があなたの解像度は、チューブを撃墜するので、通常、これは良いです。 しかし、夜飛ぶ昆虫はこれらの色素細胞を持っていないので、光はommatidiaをあふれさせ、夜間にはより低い解像度で知覚することができます。 また、横紋は通常、昼の飛行昆虫では一つのommitidiaの構造の下に座っていますが、夜の飛行昆虫では横紋は切断され、明確なゾーンによって分離されています。 これは、隣接するommatidiaからの光がより良い画像を作るために一つの横紋を刺激することができます。

一般的に一日の飛行昆虫は、一つのommatidiumに関連付けられている一つの横紋を持っています。 夜間飛行昆虫では、一つの横紋は、いくつかのommatidiaから情報を受け取ることができます。

一般的に日飛行昆虫は、一つのommatidiumに関連付けられている一つの横紋を持っています。
夜飛ぶ昆虫では、一つの横紋は、いくつかのommatidiaから情報を受け取ることができます。
PC:Warrent et al,2004;Found in Physiological Systems in Insects,Edited by Nancy Miorelli

多くの小さなブヨや蚊は、夜明けや夕暮れに飛ぶが、ハエは一般的に日光の下で戯れるための目の修正を持っている。 通常、彼らは太陽が地平線の下に浸漬したら見て運の外になるだろうが、ハエはその7ウェイ分割横紋を持っています。 これは、rhabdomの7つの部分が分離されており、明確なゾーンによってommatidiaから分離されたrhabdomsと同様の方法で行動するため、低光の条件で飛ぶのに役立ちます。 具体的には、ブヨや蚊のために、それは夜明け前と日没後に彼らに余分な15分ほどを与えます。 これは私たちにとってあまり似ていないようですが、捕食者には信じられないほど目に見えることなく、群れ、仲間、餌を与える小さな窓を与えます。

いくつかの奇妙な変更

最も頻繁にトンボで見られる(しかし、いくつかのハエもこれを持っている)、目の上部は目の残りの部分よりも暗い色 これは、サングラスのペアのように機能し、直射日光から目を保護することが示唆されています。 また、この暗いスポットは、昆虫が青い空に向かって飛んで獲物を見るのに役立つことを、トンボやフクロウのために提案されています。P>

兵士が飛ぶ。 背側の上半分はサングラスのペアとして機能します。 PC:エディ*スミス

兵士が飛びます。 赤い色はサングラスのペアとして機能します。
PC:Eddie Smith

カニエ-ウェストのサングラスを借りる:

ハエの多くは、彼らの目に狂った色のパターンを持っています。 私たちは正確な目的がわかりません。 いくつかのためにそれは交配の一部を再生することができます。 馬のハエ(Tabanidae)は、おそらく便利なカラーフィルタとしてそれを使用します。 馬のハエは、血液フィーダーであり、彼らが攻撃するものは、通常、植生の多くに囲まれている大きな、かさばる、草のフィーダーです。 緑の目を持つことによって、馬のハエは効果的に背景が灰色に見えるように緑の眼鏡をかけ、そのホストは背景から目立つようにします。P>

PC:Thomas Shahan(CC by2.0)

Pc:Thomas Shahan(CC by2.0)

それはセクシーだ場合、それを保つ:

時には進化はちょうどあなたが見ることができるかどうか気にしないし、それはあなたがどのようにセクシーであるかだけが重要です。 それは茎の目のハエに起こったことです。 男性が実際に持ち歩いているとんでもない茎は、彼らの飛行能力を妨げますが、彼らはまだ比較的よく見ることができます。p>

茎目のフライPC:Rob Knell(CC By SA2.5)

茎目のフライ
PC:Rob Knell(CC By SA2.5)

TL;DR

複眼は、低解像度を補うのが難しいため、実際には最大ではありません。 しかし、昆虫やハエは、特に補償するためにいくつかのかなり気の利いたトリックを持っています。 複眼は実際に昆虫に赤いかオレンジライトを見させませんが、昆虫は紫外線範囲によく見、運行のために偏光を使用できます。/p>

写真クレジット:ナンシー Miorelli

写真クレジット:ナンシー Miorelli

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ホバーフライ(Syrphidae)PC:ナンシーミオレリ

ホバーフライ(Syrphidae)
PC:ナンシーミオレリ

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