معلومة

هل الحشرات ذات العيون المركبة لديها إدراك العمق؟


هل الحشرات ذات العيون المركبة لديها إدراك العمق؟ إنهم يطيرون كما لو كانوا يفعلون ذلك ، لكن عيونهم متقاربة جدًا ويبدو أن الصورة ستكون ثنائية الأبعاد.


يتضمن "1001 سؤال أجاب عن الحشرات" بقلم ألكسندر باريت وإلسي بروتون كلوتس المقطع التالي:

هل الحشرات لديها عمق الإدراك؟ يعتبر إدراك العمق من نوع ما مهمًا للحيوان الذي يتعين عليه اصطياد فريسته ؛ لحسن الحظ ، فإن معظم الحشرات لديها درجة ما. على الرغم من عدم وجود رؤية ثنائية العين يمكن مقارنتها برؤية الرجل ، إلا أنه من الصحيح أنه عندما يتم تغطية عين واحدة ، يتأثر إدراك العمق بشكل ملحوظ. يبدو أن معيار العمق يعتمد على زاوية التحفيز المتزامن لنقطتين متماثلتين لشبكية العينين.

ومع ذلك فإنه لا يذكر العيون المركبة على وجه التحديد.

قد تكون هناك طرق أخرى للحصول على تصور للمسافة بدلاً من الرؤية المجهرية عند البشر. تشير هذه الورقة إلى أن هناك "دليلًا واضحًا" على أن بعض الحشرات تدرك العمق عن طريق تحريك رؤوسها لإنشاء اختلاف المنظر بشكل مصطنع ، والذي يمكنهم بعد ذلك التعرف عليه وتفسيره على أنه عمق ومسافة. يستشهدون بفرس النبي كمثال ، والتي لديها عيون مركبة.


إن الشعور بالعمق مطلوب لنا لتوجيه أنفسنا في عالم ثلاثي الأبعاد. تقوم الحشرات بتوجيه نفسها في العالم الخارجي ثلاثي الأبعاد ، وذلك بفضل قدرتها على اكتشاف مستوى استقطاب ضوء الشمس ، والذي يستخدم كبوصلة تنقل في رحلات البحث عن الطعام وعند العودة إلى المنزل.

يمكنك العثور على مراجعة جيدة لعلم الأحياء الحالي (كراب 2007) ومحاضرة حول رؤية الحشرات من جامعة كورنيل.


اجابة قصيرة:

نعم فعلا.

Nityananda et al. (2018) أكد شكل جديد من رؤية ستيريو بوضع نظارات صغيرة ملونة على فرس النبي.

(جامعة نيوكاسل ، إنجلترا) [المصدر]

اجابة طويلة

خلفية

تعقيم = تصور العمق والبنية ثلاثية الأبعاد التي تم الحصول عليها من المعلومات المرئية من عينين.

تستخدم الفقاريات (بما في ذلك البشر وجميع الرئيسيات) الرؤية المجسمة لإدراك العمق. ترى كل عين صورًا مختلفة قليلاً بناءً على اتجاهها جنبًا إلى جنب ، مما يسمح للدماغ "بحساب" الاختلاف وتوليد إدراكنا للعمق. يتم تحقيق ذلك عادةً في الكائنات الحية التي تحتوي على أكثر من مليار خلية عصبية في الدماغ.

Nityananda et al. أكد (2018) لأول مرة أن اللافقاريات (التي تحتوي على مليون خلية عصبية فقط) قادرة أيضًا على التجسيم.

  • كان العمل الذي قام به S. Rossel (وآخرون) منذ عام 1983 قد اقترح سابقًا أن هذا هو الحال.

على وجه التحديد ، أظهر عملهم أنه بدلاً من استخدام ارتباطات تباين الصورة من أجل التصوير المجسم ...

يعتمد تجسيم السرعوف ... على اكتشاف تغير النصوع في المواضع المقابلة للتفاوتات المناسبة.

بعبارة أخرى ، يقترحون أن فرس النبي يبحث عن تغييرات في أنماط الضوء بمرور الوقت - فهم في الأساس يبحثون فقط عن الحركة.

يمكنك قراءة ورقتهم هنا.

مصادر

  1. نيتياناندا ، في ، الطراونة ، جي ، هنريكسن ، إس ، أومتون ، دي ، سيمونز ، إيه أند ريد ، جي سي ، 2018. شكل جديد من الرؤية المجسمة في فرس النبي. علم الأحياء الحالي.

  2. خان ، أمينة. 2018. ماذا ترى عندما تضع نظارات صغيرة على فرس النبي؟ طريقة جديدة لرؤية الروبوت. مرات لوس انجليس. تم الوصول إليه في فبراير 2018. http://www.latimes.com/science/sciencenow/la-sci-sn-praying-mantis-vision-20180209-story.html.

  3. ويكيبيديا. "ستيروبسيس". تم الوصول إليه في فبراير 2018. https://en.wikipedia.org/wiki/Stereopsis.


هل الحشرات ذات العيون المركبة لديها إدراك العمق؟ تتضمن بنية العين المركبة العديد من العدسات المركبة حول قبة حيث تكون الصورة زائدة عن الحاجة ولكنها تم تعديلها قليلاً من خلال موضع العدسة على سطح القبة. يوفر ذلك أيضًا إدراكًا للعمق بالإضافة إلى الرؤية المجهرية العادية لأن لهما عينان. هذا تخمين عشوائي دون البحث وقراءة ما درسه الآخرون حول الموضوع.


العيون المركبة للحشرات والقشريات: بعض الأمثلة التي تظهر أنه لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به

المراسلات: Victor Benno Meyer-Rochow، Department of Biology، Oulu University، P.O. ب 3000 ، FIN-90014 أولو ، فنلندا. هاتف: +49 421 6608778 فاكس: +81 49969-5427 بريد إلكتروني: [email protected] and [email protected] ابحث عن المزيد من الأوراق البحثية لهذا المؤلف

قسم علم الأحياء ، جامعة أولو ، ص. ب 3000 ، FIN-90014 أولو ، فنلندا

المراسلات: Victor Benno Meyer-Rochow، Department of Biology، Oulu University، P.O. ب 3000 ، FIN-90014 أولو ، فنلندا. هاتف: +49 421 6608778 فاكس: +81 49969-5427 بريد إلكتروني: [email protected] and [email protected] ابحث عن المزيد من الأوراق البحثية لهذا المؤلف

تسجيل الدخول المؤسسي
قم بتسجيل الدخول إلى مكتبة Wiley Online

إذا سبق لك الحصول على حق الوصول باستخدام حسابك الشخصي ، فيرجى تسجيل الدخول.

شراء الوصول الفوري
  • شاهد المقال بصيغة PDF وأي ملاحق وأرقام مرتبطة به لمدة 48 ساعة.
  • المادة يمكن ليس أن تتم طباعتها.
  • المادة يمكن ليس يمكن تنزيلها.
  • المادة يمكن ليس يتم إعادة توزيعها.
  • عرض غير محدود لمقال PDF وأي ملاحق وأرقام مرتبطة به.
  • المادة يمكن ليس أن تتم طباعتها.
  • المادة يمكن ليس يمكن تنزيلها.
  • المادة يمكن ليس يتم إعادة توزيعها.
  • عرض غير محدود للمقال / الفصل PDF وأي ملاحق وأرقام مرتبطة.
  • يمكن طباعة المقال / الفصل.
  • يمكن تحميل المادة / الفصل.
  • المادة / الفصل يمكن ليس يتم إعادة توزيعها.

الملخص

يتم شرح أوجه التشابه والاختلاف بين النوعين الرئيسيين من العين المركبة (التراكب والتراكب) بإيجاز قبل تقديم العديد من الموضوعات الواعدة للبحث في العيون المركبة. يعد البحث في علم الأجنة والتحكم الجزيئي لتطور العين ذات المنطقة الصافية للحشرة باستخدام بصريات التراكب أحد الاقتراحات ، لأن جميع الأعمال التنموية تقريبًا على عيون الحشرات في الماضي ركزت على العيون باستخدام بصريات التوصيف. دراسات البنية التحتية المتعلقة بالعمر والموئل لتنظيم شبكية العين هي اقتراح آخر ونذل الغزلان ليبوبتينا عنق الرحم، التي لها طور جوي يكون خلالها مجنحًا يتبعه طور طفيلي يمتد لعدة أشهر يكون خلالها بلا أجنحة ، وقد تم ذكره كنوع مرشح. إن إزدواج الشكل الجنسي الذي يعبر عن نفسه في العديد من الأنواع على أنه اختلاف في بنية العين ووظيفتها يوفر مجالًا واعدًا آخر للباحثين في مجال العين المركبة وكذلك التركيز على تصغير العين المركب في الحشرات الصغيرة جدًا ، خاصة تلك المائية والتي تنتمي إلى الأنواع ، والتي يكون فيها واضحًا عيون المنطقة هي حشرات تشخيصية أو حشرات صغيرة ليست مائية ، ولكنها تنتمي إلى أصناف مثل Diptera على سبيل المثال ، حيث تكون الممرات المفتوحة بدلاً من المغلقة هي القاعدة. تعتبر الهياكل مثل الشعر والغدد بين الجذور وكذلك الحواف الدقيقة للقرنية مجالًا آخر يمكن أن يسفر عن نتائج مثيرة للاهتمام وفي الماضي لم يحظَ بالاهتمام الكافي. أخيرًا ، تم ذكر ندرة المعلومات حول الرؤية عن بعد وإدراك العمق ، وتم تقديم نداء لفحص البيئة الضوئية داخل الملاجئ الرغوية للحشرات اللعابية والشرانق وغيرها من الهياكل التي تحمي الحشرات والقشريات.


علم الأحياء - أنواع مختلفة من العيون في الطبيعة

العيون هي أعضاء أساسية في الأجهزة البصرية. يكتشفون الضوء ويحولونه إلى نبضات كهروكيميائية تحملها الخلايا العصبية إلى الدماغ ، والتي تتحول بعد ذلك إلى صور. تمتلئ مملكة الحيوان بالعيون المدهشة التي تظهر وتعمل بأسلوب مختلف تمامًا. يمكن تصنيف كل العيون إلى مجموعتين: & # 8220 عيون بسيطة & # 8221 ، مع سطح مقعر واحد مستقبِل للضوء ، و & # 8220 عيون مجمعة & # 8221 ، والتي تضم عددًا من العدسات الفردية الموضوعة على سطح محدب. لاحظ أن & # 8220simple & # 8221 لا يعني انخفاض مستوى التعقيد أو الحدة.

عيون بسيطة. العين البشرية هي مثال للعين البسيطة ، التي تستخدم عدسة واحدة لتركيز الصور على غشاء حساس للضوء يبطن داخل مقلة العين يسمى شبكية العين.

عيون مركبة. النوع الموجود عادة في الحشرات ومفصليات الأرجل ، العيون المركبة تتكون من العديد من العدسات الفردية. في اليعسوب ، على سبيل المثال ، يمكن أن تحتوي العين المركبة الواحدة على ما يصل إلى 10000.

تعالج بعض العيون المركبة صورة بالتوازي ، حيث ترسل كل عدسة إشارة خاصة بها إلى دماغ الحشرة أو المفصليات. يسمح هذا بالكشف السريع عن الحركة والتعرف على الصور ، وهذا أحد أسباب صعوبة سحق الذباب.


العيون المركبة للحشرات والقشريات: بعض الأمثلة التي تظهر أنه لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به

المراسلات: Victor Benno Meyer-Rochow، Department of Biology، Oulu University، P.O. ب 3000 ، FIN-90014 أولو ، فنلندا. هاتف: +49 421 6608778 فاكس: +81 49969-5427 بريد إلكتروني: [email protected] and [email protected] ابحث عن المزيد من الأوراق البحثية لهذا المؤلف

قسم علم الأحياء ، جامعة أولو ، ص. ب 3000 ، FIN-90014 أولو ، فنلندا

المراسلات: Victor Benno Meyer-Rochow، Department of Biology، Oulu University، P.O. ب 3000 ، FIN-90014 أولو ، فنلندا. هاتف: +49 421 6608778 فاكس: +81 49969-5427 بريد إلكتروني: [email protected] and [email protected] ابحث عن المزيد من الأوراق البحثية لهذا المؤلف

الملخص

يتم شرح أوجه التشابه والاختلاف بين النوعين الرئيسيين من العين المركبة (التراكب والتراكب) بإيجاز قبل تقديم العديد من الموضوعات الواعدة للبحث في العيون المركبة. يعد البحث في علم الأجنة والتحكم الجزيئي لتطور العين ذات المنطقة الصافية للحشرة باستخدام بصريات التراكب أحد الاقتراحات ، لأن جميع الأعمال التنموية تقريبًا على عيون الحشرات في الماضي ركزت على العيون باستخدام بصريات التوصيف. دراسات البنية التحتية المتعلقة بالعمر والموئل لتنظيم شبكية العين هي اقتراح آخر ونذل الغزلان ليبوبتينا عنق الرحم، التي لها طور جوي يكون خلالها مجنحًا يتبعه طور طفيلي يمتد لعدة أشهر يكون خلالها بلا أجنحة ، وقد تم ذكره كنوع مرشح. إن إزدواج الشكل الجنسي الذي يعبر عن نفسه في العديد من الأنواع على أنه اختلاف في بنية العين ووظيفتها يوفر مجالًا واعدًا آخر للباحثين في مجال العين المركبة وكذلك التركيز على تصغير العين المركب في الحشرات الصغيرة جدًا ، خاصة تلك المائية والتي تنتمي إلى الأنواع ، والتي يكون فيها واضحًا عيون المنطقة هي حشرات تشخيصية أو حشرات صغيرة ليست مائية ، ولكنها تنتمي إلى أصناف مثل Diptera على سبيل المثال ، حيث تكون الممرات المفتوحة بدلاً من المغلقة هي القاعدة. تعتبر الهياكل مثل الشعر والغدد بين الجيوب وكذلك الحواف الدقيقة للقرنية مجالًا آخر يمكن أن يسفر عن نتائج مثيرة للاهتمام ، ولم يتلق في الماضي اهتمامًا كافيًا. أخيرًا ، تم ذكر ندرة المعلومات حول الرؤية عن بُعد وإدراك العمق ، وتم تقديم نداء لفحص البيئة الضوئية داخل الملاجئ الرغوية للحشرات اللعابية والشرانق وغيرها من الهياكل التي تحمي الحشرات والقشريات.


تم تصميم الكاميرا المركبة الجديدة الصغيرة مثل عين حشرة

لإعادة مراجعة هذه المقالة ، قم بزيارة ملفي الشخصي ، ثم اعرض القصص المحفوظة.

لإعادة مراجعة هذه المقالة ، قم بزيارة ملفي الشخصي ، ثم اعرض القصص المحفوظة.

ابتكر العلماء كاميرا رقمية مستوحاة من العيون المركبة للحشرات مثل النحل والذباب. تمنحك الكاميرا & # x27s المصفوفة نصف الكروية المكونة من 180 عدسة ميكروية مجال رؤية يبلغ 160 درجة والقدرة على التركيز بشكل متزامن على الأشياء في أعماق مختلفة.

تستخدم عيون الإنسان ، وجميع الكاميرات تقريبًا ، عدسة واحدة لتركيز الضوء على نسيج أو مادة حساسة للضوء. يمكن أن ينتج عن هذا الترتيب صور عالية الدقة ، لكن العيون المركبة تقدم مزايا مختلفة. يمكن أن توفر رؤية أكثر بانورامية ، على سبيل المثال ، وإدراك عمق رائع.

النسخة الاصطناعية الجديدة ، التي ابتكرها جون روجرز وزملاؤه في جامعة إلينوي في أوربانا شامبين ، وتم وصفها اليوم في طبيعة سجية, يمكن تطويرها لاستخدامها في الكاميرات الأمنية أو المناظير الجراحية.

وكتب روجرز في رسالة بريد إلكتروني إلى Wired. & quot مع أنظمة التصنيع التي تشبه تلك الموجودة في الصناعة ، وأقل تشابهًا مع الأجهزة الأكاديمية والبحثية التي نستخدمها حاليًا ، نشعر أنه من الممكن الوصول إلى مستوى اليعسوب أو ما بعده. & quot

في افتتاحية مصاحبة ، اقترح ألكساندر بورست ويوهانس بليت من معهد ماكس بلانك للبيولوجيا العصبية في مارتينسريد بألمانيا أن الكاميرات يمكن أن توفر أيضًا قدرات بصرية لطائرات صغيرة تسمى المركبات الجوية الصغيرة. & quot أحد التطبيقات الرئيسية هو الإغاثة في حالات الكوارث & quot؛ كتبوا. & quot تخيل ما يلي: مركبة الصعود من المريخ بحجم كف اليد تستخدم عينًا مصطنعة الأوجه للتنقل بشكل مستقل عبر مبنى منهار بينما تقوم أجهزة استشعار أخرى على متنها بفحص البيئة بحثًا عن الدخان أو النشاط الإشعاعي أو حتى الأشخاص المحاصرين تحت الأنقاض والحطام. & quot

من المفترض أن المهندسين الذين قاموا ببناء مركبات الإنقاذ المستقبلية هذه سيخرجون بطريقة للتأكد من أن الأشخاص الذين يحاولون مساعدتهم لا يخطئون في ذبابهم ويضربونهم.


Ommatidia الكبار و الجذعية الشبيهة بالأوماتيديا

من المحتمل أن تكون الأوماتيديا البالغة التي تمت دراستها بشكل أفضل هي تلك الخاصة بالذباب (الشكل 1 أ) (Cagan and Ready ، 1989) ، حيث تم تمييز الترتيب الصارم والمتسق لمواصفات الخلية والتمايز بين كل نوع من الخلايا المساهمة بشكل جيد (Cagan and Ready ، 1989 تشارلتون بيركنز وكوك ، 2010 كومار ، 2012). بصريًا ، عين الذبابة المركبة هي عين بؤرية متخصصة يشار إليها باسم منظمة التراكب العصبي (Nilsson ، 1989). يتم فصل المناطق المستقبلة للضوء (rhabdomeres) للمستقبلات الضوئية ماديًا ("rhabdom مفتوح") بحيث تلتقط الضوء من اتجاهات مختلفة قليلاً. يسمح هذا للعين بالتقاط المزيد من الضوء عن طريق التجميع العصبي لمخرجات المستقبلات الضوئية للأوماتيديا المجاورة (ومن هنا جاء مصطلح التراكب العصبي). إحدى السمات الرئيسية لـ fly ommatidia هو وجود اثنين من المستقبلات الضوئية المركزية (R7 و R8) ، والتي تقع فوق بعضها البعض ، وهي منظمة موجودة أيضًا في العديد من جذوع الأشجار ، ويشار إليها على أنها طبقات. في ommatidium العين المركب النموذجي ، يعمل المستويين كوحدة بصرية واحدة. على سبيل المثال ، في العيون المركبة للذباب البالغ ، تركز العدسة الضوء على الأطراف البعيدة لعنقود rhabdomere ، ويعمل كل rhabdomere كضوء أو دليل موجي ، مما يسمح للضوء الوارد بالانتشار على طول طوله بالكامل (للمراجعة ، انظر أمر و McIntyre ، 1993). ما يلفت الانتباه في هذه المنظمة هو أن خلية مستقبلات R8 القريبة لا تتلقى الضوء إلا من خلال نظيرتها البعيدة. وفقًا لذلك ، فإن الحقول المرئية للخلايا البعيدة والقريبة متطابقة. الأمر نفسه ينطبق على ommatidia البالغ المتدرج تمامًا من Lepidoptera (الشكل 1B لـ بابيليو) (أريكاوا ، 2003). تختلف تفاصيل التقاط الضوء في هذه العيون المركبة اختلافًا طفيفًا (Nilsson et al. ، 1988) ، وتشكل خلايا الشبكية الخاصة بهم ربدومًا واحدًا مدمجًا (يتكون من تسع خلايا تشكل أساسًا طبقتين) التي تأخذ عينات نقطة واحدة فقط في الفضاء. هنا أيضًا ، تعمل هذه البنية كدليل موجي ، وللمستويين البعيد والقريب مجالات استقبال متساوية.

يعكس التنظيم الخلوي لجذع الأوماتيديا الذي يشبه الأوماتيديا تلك الموجودة في أوماتيديا العين المركبة. لاحظ وجود طبقات: في كل من هذه الأمثلة ، توجد المستقبلات الضوئية (R) فوق بعضها البعض. L ، عدسة Ps ، pseudocone Cr ، مخروط بلوري P ، خلية صبغية CoC ، خلية قرنية. (أ) ذبابة الفاكهة بعد Cagan and Ready (Cagan and Ready ، 1989) ، (ب) بارناسيوس جلاسياليس بعد ماتسوشيتا وآخرون. (ماتسوشيتا وآخرون ، 2012) ، (ج) بابيليو كسوثوس، بعد إيشيكاوا وتاتيدا (إيشيكاوا وتاتيدا ، 1982) و (د) Panorpa communis بعد بولس (بولس ، 1979).

يعكس التنظيم الخلوي لجذع الأوماتيديا الذي يشبه الأوماتيديا تلك الموجودة في أوماتيديا العين المركبة. لاحظ وجود طبقات: في كل من هذه الأمثلة ، توجد المستقبلات الضوئية (R) فوق بعضها البعض. L ، عدسة Ps ، pseudocone Cr ، مخروط بلوري P ، خلية صبغية CoC ، خلية قرنية. (أ) ذبابة الفاكهة بعد Cagan and Ready (Cagan and Ready ، 1989) ، (ب) بارناسيوس جلاسياليس بعد ماتسوشيتا وآخرون. (ماتسوشيتا وآخرون ، 2012) ، (ج) بابيليو كسوثوس، بعد إيشيكاوا وتاتيدا (إيشيكاوا وتاتيدا ، 1982) و (د) Panorpa communis بعد بولس (بولس ، 1979).

وضعان رئيسيان لتشكيل الصورة. تم تعديل الصور من المنشورات السابقة (Land، 1981 Land and Nilsson، 2012). (أ) يمكن تحقيق الدقة المكانية من خلال شبكية مقعرة تلتقط الصور المقلوبة (كما هو الحال في عيون الثقب والحجرة الواحدة). (ب) بدلاً من ذلك ، يمكن الحصول عليها من خلال الانحناء المحدب الذي يلتقط صورًا منتصبة (كما في العيون المركبة).

وضعان رئيسيان لتشكيل الصورة. تم تعديل الصور من المنشورات السابقة (Land، 1981 Land and Nilsson، 2012). (أ) يمكن تحقيق الدقة المكانية من خلال شبكية مقعرة تلتقط الصور المقلوبة (كما هو الحال في عيون الثقب والحجرة الواحدة). (ب) بدلاً من ذلك ، يمكن الحصول عليها من خلال الانحناء المحدب الذي يلتقط صورًا منتصبة (كما في العيون المركبة).

تعتبر جذوع اليرقات التي تشبه الأوماتيديا شائعة جدًا ، ويدعم تحليل تطور الشخصية وجهة النظر القائلة بأن هذا النوع من الجذع الجذعية يمثل على الأرجح حالة الأجداد (الشكل 3). بشكل عام ، يتبعون التنظيم الخلوي الأومي النموذجي ، لكن بصريًا يمكنهم العمل بشكل مختلف تمامًا. أفضل مثال تمت دراسته هنا هو النظير اليرقي (الشكل 1 ج) لوحدة العين المركبة من قشريات الجناح البالغة. فيما يتعلق بالتنظيم الخلوي ، فإن هذه الخلايا الجذعية تذكرنا بقوة بـ ommatidia البالغ ، باستثناء أنه في قاعدة كليد lepidopteran / trichopteran ، يجب أن تكون إحدى الخلايا المخروطية قد تحولت إلى خلية صبغة أولية (Paulus ، 1979 Paulus and Schmidt ، 1978). بصريا ، تم إثبات أنه في جذع فراشة الذيل بشق (بابيليو كسوثوس) ، فإن مستقبلات اليرقات السبعة للضوء ، على الرغم من تنظيمها المدمج ، لها مجالات بصرية تختلف اختلافًا كبيرًا في الحجم. بالإضافة إلى ذلك ، تقوم هذه المستقبلات بأخذ عينات من مناطق مختلفة قليلاً في الفضاء (Ichikawa and Tateda ، 1982). وبالتالي ، على عكس نظرائهم البالغين (الذين يأخذون عينة واحدة فقط في الفضاء) ، فإن هذه الجذعية تعمل بالفعل مثل عيون الغرفة المفردة منخفضة الدقة للغاية ، حيث يتم قلب الصور. في هذا المثال ، الوحدة التي خدمت سلفًا لأخذ عينات من نقطة واحدة فقط في الفضاء كجزء من عين مركبة محدبة ، تحولت إلى عين ذات حجرة واحدة أساسية للغاية.

إحدى الخصائص التشريحية المستمرة لهذه وغيرها من الجذعية الشبيهة بالأوماتيديا هي أن المربعات الخاصة بهم ، على عكس نظرائهم البالغين الطويلة والضيقة ، تميل إلى أن تكون واسعة وقوية. جزئيًا ، قد تتعلق هذه التغييرات في الشكل بالرؤوس الصغيرة جدًا ، والتي لا يمكنها ببساطة استيعاب الوحدات العمودية الطويلة والضيقة. ومع ذلك ، فإن الاختلافات البصرية هنا تتعلق بالانخفاض F-الأرقام (الفتحات الكبيرة مقارنة بأطوالها البؤرية) التي ينتج عنها مخاريط من الضوء الساقط تكون واسعة جدًا بحيث لا يمكن حصرها بكفاءة في الممرات الموجهة للضوء. لتقليل فقد الضوء للوحدات المجاورة ، ولزيادة التقاط الضوء إلى الحد الأقصى ، من المفيد أن تكون ممرات اليرقات عريضة وقوية نسبيًا ، ومن المحتمل أن يتركز الضوء بشكل أعمق في شبكية العين. على سبيل المثال ، في الفراشة الجذعية ، تم اقتراح (Warrant and McIntyre ، 1993) أن الضوء قد يركز بالقرب من طرف المستقبلات القريبة ، بدلاً من التركيز على طرف المستقبلات البعيدة كما هو الحال عادةً بالنسبة للأوماتيديا التي تعمل فيها rhaboms كمرشدين للضوء. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي معظم اليرقات ذات الجذعية الشبيهة بالأوماتيديا على وحدات قليلة فقط ، ولكن لأخذ عينات من المساحة المرئية بشكل أفضل ، تحتوي هذه اليرقات على مجالات بصرية أكبر نسبيًا عند مقارنتها بأوماتيديا البالغة. في بابيليو، هذا هو الحال بشكل خاص بالنسبة للجذع الخلفي. على سبيل المثال ، يحتوي الجذع الأمامي III لهذا النوع على مجال تقبلي أقل من 20 درجة ، بينما في الجذع الخلفي VI يكون حوالي 60 درجة. على الرغم من الحقول المستقبلة الموسعة ، تظهر يرقات الفراشة فجوات كبيرة بين جذوعها الستة ، وبالتالي فهي تؤدي حركات مسح الرأس والجسم ، خاصة عند الاقتراب من الأشياء التي يحتمل أن تكون مثيرة للاهتمام (Ichikawa and Tateda ، 1982).

تطور الصور الجذعية المكونة للصورة. تحليل تطور الشخصية باستخدام المسكيت (Maddison and Maddison ، 2011) ، بناءً على سلالة نسالة بعد Wiegmann et al. (ويجمان وآخرون ، 2009) يقترحون أن الجذعية الشبيهة بالأوماتيديا هي أسلاف ، وأن الجذعيات المكونة للصور المتطورة قد تطورت عدة مرات بشكل مستقل. لاحظ ، مع ذلك ، أن هذا النموذج التطوري من المحتمل أن يكون غير مكتمل ، حيث تظل الجذعية في العديد من الحشرات غير محققة.

تطور الصور الجذعية المكونة للصورة. تحليل تطور الشخصية باستخدام المسكيت (Maddison and Maddison ، 2011) ، بناءً على سلالة نسالة بعد Wiegmann et al. (ويجمان وآخرون ، 2009) يقترحون أن الجذعية الشبيهة بالأوماتيديا هي أسلاف ، وأن الجذعيات المكونة للصور المتطورة قد تطورت عدة مرات بشكل مستقل. لاحظ ، مع ذلك ، أن هذا النموذج التطوري من المحتمل أن يكون غير مكتمل ، حيث تظل الجذعية في العديد من الحشرات غير محققة.

يتم تعديل بعض الجذعية البسيطة الأخرى بشكل طفيف. على سبيل المثال ، تمتلك Trichoptera ، والتي تعتبر مجموعة شقيقة من Lepidoptera ، عادةً سبع جذوع متشابهة من الناحية الهيكلية ولكنها تفتقر إلى العدسة مرتبة في دائرة (Paulus ، 1979 Paulus and Schmidt ، 1978). انتيجريبالبيا يحتوي فقط على ستة أجزاء جذعية ، ولكن واحد منهم يمثل وحدة مدمجة من اثنين من الجذعية ، يشار إليها بمضاعفة عدد الخلايا من كل نوع. يمكن أن يؤدي هذا الاندماج إلى تعقيد تفسير الأصل التطوري لجذور جذعية معينة ، ولكنه أيضًا شائع جدًا في مجموعات أخرى منفردة مثل Diptera و Coleoptera (Liu and Friedrich، 2004 Paulus، 1989 Paulus، 1979).

من بين أكثر جذوع الأوماتيديا تلك الخاصة بـ Mecoptera. بينما في بعض Mecoptera ، مثل ذباب العقرب (Melzer et al. ، 1994) ، يتم تقليل الجذع ، وأعضاء بانوربا ، نيوبانوربا و كوريستا لديها يرقات ذات عيون مركبة فعلية تحتوي على 30 وحدة أو أكثر (Byers and Thornhill ، 1983). في Panorpa ، تتميز كل وحدة بعدسة ثنائية الوجه ، وأربع خلايا Semper التي تؤدي إلى مخروط بلوري eucone كروي تقريبًا ، وخلايا صبغية أولية وثماني خلايا شبكية مرتبة في مستويين (الشكل 1D) (Chen et al. ، 2012 باولوس ، 1979). في حين أنه ليس من الواضح كيف تعمل هذه الجذور بصريًا ، فإن الشكل العام (بما في ذلك المستوى المنخفض المحتمل F-number) يذكرنا بجذع حرشفية الأجنحة ، مما يزيد من احتمال أنه حتى في هذا النوع ، فإن مستويين من المستقبلات يعينان مجالات بصرية مختلفة نوعًا ما.


كاميرا العين المركبة الصغيرة ترى العالم كما يفعل النمل

مع إدراك العمق الكبير ومجال الرؤية ، يمكن أن يفتح رؤية حشرة جديدة في التصوير.

تمنحك هذه الكاميرا الجديدة عرضًا لعيون الخلل # 8217s للحياة — حرفياً. مع 180 عنصر تصوير فردي مرتبة في قبة ، تعمل مثل الحشرات و # 8217 العيون المركبة. مثل عيون الحشرات ، حصلت على إدراك عميق للعمق ويمكنها رؤية ما يقرب من 180 درجة حولها.

قام الباحثون بصنع كاميرات عين مركبة مختلفة لسنوات. يمكن أن يذهب البحث إلى كاميرات التجسس أو المناظير الداخلية ، تلك الكاميرات الرفيعة والطويلة التي يستخدمها الأطباء للنظر داخل تجاويف الجسم. ومع ذلك ، فإن هذا النموذج الأولي الجديد صغير للغاية ومستدير ، كما كتب منشئوه في ورقة بحثية نُشرت اليوم في المجلة طبيعة سجية.

قام فريق المهندسين ، من الولايات المتحدة وكوريا الجنوبية وسنغافورة والصين ، بتطوير أجهزة تصوير صغيرة تعمل كل منها مثل الأوماتيديوم - العين الفردية & # 8220 الصغيرة & # 8221 التي تشكل عين الحشرات المركبة. العدسة الموجودة في الجزء العلوي من الكاميرا وأجهزة التصوير # 8217s مماثلة لقرنيات ommatidium ، في حين أن المشاركات التي تجلس عليها العدسات تشبه أقماع ommatidium.

يصنع الباحثون الأوماتيديا الاصطناعية في مصفوفة دائرية مسطحة ، باستخدام مواد مطاطية يمكن أن تنتفخ بسهولة في نصف الكرة ، مثل نفخ البالون. الكاميرات والإلكترونيات # 8217 مدمجة في المادة في شبكة.

مع هوكوب

يتيح هذا الشكل النصف كروي للكاميرا التقاط صور من 160 درجة حولها دون تشويه عند الحواف ، لأن كل قطعة صغيرة تعمل بشكل مستقل. وفي الوقت نفسه ، تعني كل عدسة & # 8217 أطوال بؤرية قصيرة أن الكاميرا لا تفقد التركيز على الأشياء القريبة أو البعيدة.

تمامًا مثل عيون الحشرات ، فإن أحد العيوب الكبيرة للكاميرا المركبة هو أن دقتها منخفضة. كل ommatidium يخلق بكسل واحد في الصورة. تتمتع عيون الثدييات والكاميرات العادية المصممة على غرارها بدقة أعلى. ومع ذلك ، فإن العديد من الحشرات تنتقل عبر العالم بـ 180 أوماتيديا فقط ، كما كتب المهندسون ، بما في ذلك النمل الناري وخنافس اللحاء.


محتويات

تتميز عيون الحرباء بوجود عدسة سلبية ، مما يعني أن العدسة مقعرة. يؤدي ذلك إلى زيادة حجم الصورة الشبكية ، مما يسمح بضبط بؤري أكثر دقة. [3] [4] في الواقع ، تكبير الصورة في الحرباء أعلى في مقارنة مع جميع عيون الفقاريات الأخرى. [4]

في حين أن العدسة سلبية ، تكون قرنية عيون الحرباء موجبة ، مما يعني أنها محدبة. تساهم القوة المتزايدة للقرنية أيضًا في تركيز أكثر دقة من الفقاريات الأخرى. [3] تعمل القرنية على تحسين دقة الرؤية في مجال الرؤية الضيق. [3]

يسمح الجمع بين العدسة السلبية والقرنية الموجبة في عين الحرباء بالتركيز الدقيق عن طريق تكييف القرنية. [4] استخدام تكييف القرنية لإدراك العمق [5] يجعل الحرباء هي الفقاريات الوحيدة التي تركز على أحادي العين. [1] بينما يكون البصر مستقلاً بشكل أساسي في عيني الحرباء ، فإن العين التي تكتشف الفريسة أولاً ستوجه الاستقامة في العين الأخرى. [3] على عكس الاعتقاد السابق بأن الحرباء تستخدم التجسيم (كلتا العينين) لإدراك العمق ، أظهرت الأبحاث أن التركيز أحادي العين يكون أكثر احتمالًا. [6] اعتمادًا على خطوة الحرباء في تسلسل الافتراس ، يمكن أن يقترن تكيف القرنية ، مما يعني أن العينين تركزان بشكل مستقل على الشيء نفسه. [3] عند مسح البيئة والحكم على المسافة بين الفريسة ، يتم فصل الرؤية والإقامة: تركز العيون على أشياء مختلفة ، مثل البيئة والفريسة حديثة النظر. مباشرة قبل تمديد لسان الحرباء المميز ، يتم الجمع بين التكييف في كلتا العينين: تركز كلتا العينين بشكل مستقل على الفريسة. [3] المحاذاة غير الدقيقة للصور من كل عين ، كما يتضح من قياس الزوايا المختلفة من العين إلى الهدف ، تُظهر أن التجسيم غير محتمل لإدراك عمق الحرباء. [3]

النقطة العقدية في العين هي النقطة التي تتقاطع عندها "الخطوط التي تربط النقاط في المشهد والنقاط المقابلة في الصورة". [5] في الحرباء ، تقع نقطة العقد على مسافة كبيرة قبل مركز الدوران ، وهي النقطة التي تدور حولها العين في محجر العين. نتيجة لفصل نقطة العقدة هذه ، تتحرك صور الأشياء بشكل أو بآخر على شبكية العين بناءً على بعدها عن الحرباء. موضع الصورة على شبكية العين هو "الوسيلة الأساسية التي تحكم الحرباء من خلالها المسافة." [3] لذلك ، فإن دوران إحدى العينين يعلم الحرباء "بالمسافات النسبية للأجسام المختلفة". [5] أحد الآثار المهمة للقدرة على الحكم على المسافة بعين واحدة هو أن الرأس لا يجب أن يدور للسماح برؤية مجسمة للجسم. [7]

الحرباء كتحول تطوري إلى تحرير المجسم

النظرية المقترحة لتطور الرؤية القشرية هي أن مواءمة القرنية وإدراك العمق الأحادي هما آليات "بدائية" مقارنة بالرؤية المجهرية والتجسيم. [3] تستخدم الحرباء إستراتيجية بديلة للتجسيم في الاقتران الوظيفي للعينين مباشرة قبل لقطة اللسان. هذا يختلف عن التجسيمي في أن الصور من كلتا العينين لا يتم التوفيق بينهما في صورة واحدة. ومع ذلك ، من الممكن أن يكون هذا قد تم استخدامه لأول مرة للحد من الاستاتيكية العصبية. [3] هذا يشير إلى أنه يمكن اعتبار الحرباء بمثابة انتقال بين استخدام العين المستقل والمزدوج. [8] ومع ذلك ، فمن الممكن أيضًا أن يكون نظام رؤية الحرباء بديلًا وناجحًا بنفس القدر في التقاط الفريسة وتجنب المفترس ، وربما يكون أكثر ملاءمة لمكانة الحرباء باعتبارها صيادًا شجريًا مموهًا من أنظمة الرؤية الأخرى.

الفريسة / المفترس أسباب تطور عين الحرباء

تعد الحرباء ، وهي سحلية مموهة بطيئة الحركة ، صيادًا شجريًا يخفي الفريسة وينصبها كمائن. [2] يمكن رؤية الفرائس والحيوانات المفترسة على حد سواء ومراقبتها باستخدام إدراك العمق الأحادي. أيضًا ، يسمح فصل النقاط العقدية بالحكم على المسافة بعين واحدة ، لذلك تحتاج الحرباء إلى الحد الأدنى من حركة الرأس في مراقبة محيطها ، مما يعزز استراتيجية الحرباء المتمثلة في عدم الوضوح. [5]

التقاط الفريسة تحرير

تنعكس الإستراتيجية المتخصصة التي من خلالها تلتقط الحرباء فريستها في تشريحها الحسي واستخدامها ، لا سيما الرؤية. [2] أولاً ، يتم رؤية الفريسة وتقييم المسافة باستخدام عين واحدة. [6] لتجنب الكشف عن طريق الفريسة ، تستخدم الحرباء الحد الأدنى من حركة الرأس ، والتي أصبحت ممكنة بفصل النقاط العقدية. [5] ثم تدير الحرباء رأسها ببطء نحو الفريسة. تركز كلتا العينين بشكل مستقل على الفريسة قبل التقاط اللسان. [3]

تحرير تجنب المفترس

استجابة تجنب مفترس الحرباء تتم بوساطة الرؤية. [1] في تجنب الحيوانات المفترسة ، تستخدم الحرباء الحد الأدنى من حركة الرأس وطريقة فريدة لمراقبة التهديدات المحتملة. بسبب فصل نقطة العقدة ، يمكن للحرباء أن تحكم على المسافة إلى تهديد محتمل بأقل قدر ممكن من حركة الرأس. عند مواجهة تهديد محتمل ، تقوم الحرباء بتدوير أجسامها النحيلة إلى الجانب الآخر من جثمها لتجنب اكتشافها. [1] سيستمرون في التحرك حول الفرع لإبقاء الفرع بينهم وبين التهديد ولإبقاء التهديد في مرمى نظرهم. [1] إذا كان الفرع ضيقًا ، يمكن للحرباء أن تلاحظ تهديدًا منظارًا حول الفرع. في حين أن فرعًا عريضًا قد يمثل صعوبة في إدراك العمق بالنسبة إلى سحلية أخرى حيث يتم إجبارها على رؤية التهديد أحاديًا ، يمكن للحرباء بسبب تكيف القرنية وفصل النقاط العقدية أن تحكم على المسافة بينها وبين التهديد المحتمل مع رؤية عين واحدة فقط للتهديد . [1]

مقارنة مع سمكة ساندلانس تحرير

في حين أن عين الحرباء فريدة من نوعها في السحالي ، توجد أوجه تشابه في الحيوانات الأخرى. على وجه الخصوص ، تشترك أسماك الجحور الرملية المحظورة في ميزات الرؤية الرئيسية مع الحرباء. وذلك لأن الظروف البيئية مثل الحاجة إلى أسر الفريسة المموهة التي أدت إلى تطور عين الحرباء يبدو أنها قد أثرت على سمكة الجحور الرملية أيضًا. [7] أصبحت الهجمات المفترسة السريعة ممكنة من خلال الحرباء وعضلات القرنية المخططة التي تسمح بملاءمة القرنية ، وعدسة ذات قوة منخفضة ، وزيادة قوة القرنية. [3] غطاء الجفن شبه الكامل وقلة حركة الرأس بسبب الفصل العقدي يقلل من وضوح الفريسة والحيوانات المفترسة. [7]


لقد تخيلت بعض الاحتمالات. قد يكون المرء عينًا مركبة ولكن مع كل عدسة قابلة للتعديل ولا تؤدي إلى مستقبل واحد ولكن مقلة العين تحتوي على العديد. خارج ذلك ، سيكون لديك ترتيب جيوديسي ، بحيث تتلقى كل عين صغيرة صورة غير مشوهة. سيحتاج الدماغ إلى معالجة صورة أكثر تعقيدًا.

أستطيع أن أرى كيف يمكنك الحصول على المزيد من المستقبلات لكل وحدة حجم حيث يشغل السطح المزيد من هذا الحجم. سيكون لشبكية العين المنفصلة تأثير أقل بكثير لأنها تتضمن نسبة أصغر بكثير من شبكية العين في تلك العين. مع كل عين فرعية قادرة على التركيز بشكل مستقل. هذا يعني أنه يمكن التركيز على المزيد في نفس الوقت.

تتمثل فائدة هذا التصميم في أنه يمكنك زيادة نطاق مستقبلات الألوان دون التأثير على الدقة. إذا قمت بتغيير العين البشرية من ثلاثة أنواع من المخروط إلى ستة ، فإنك ستخفض الدقة إلى النصف. يوجد هنا تداخل ، لذا فإن ستة أو حتى تسعة أقماع لونية لن تقلل من جودة الصورة.

إن الخلايا العصبية الحركية اللازمة للتحكم ، ناهيك عن القشرة البصرية ، ستكون شائنة. سيكون هذا عاملاً مقيدًا خطيرًا لهذا التصميم ، كما هو الحال مع الزيادة في عدد العضلات ، بسبب زيادة التعقيد. ستنخفض حركة العين بسبب الوزن الزائد ، ولكن يمكن أن يكون لديك عيون ثابتة تتمتع برؤية 180 × 180.

I don't see anything fundamentally wrong with this design, it's just a giant compound eye with a mini eyeball minus cornea behind each hard lens. It almost certainly can't occur naturally, although I should emphasize "almost", but it requires nothing that is impossible in nature.

The complexity reduces the reliability of parts even as the criticality of a part is reduced.

In such an arrangement, where two physically distinct eyes can see the same thing, you'd have stereoscopic vision, but you'd have nearly all-round vision at the same time. Most of it would be pseudo-3D as you'd get very basic depth information from the compound eyes.

Space restrictions mean this would really require an animal with essentially no other sense. Some of Carl Sagan's Jovian predator lifeforms could benefit from such eyes if they were engineered.


Do All Insect Species Possess The Same Sets Of Eyes?

In addition to having multiple legs, you may have noticed that insects possess multiple eyes as well. Considering this trait, it goes without saying that insects do not see the world in the way humans do. Since insects possess several eyes, you may be inclined to assume that their eyesight is superior to a humans. But given the many significant differences between the types of eyes that exist in nature, making a cut and dry comparison between insect eyes and human eyes is not so easy to do. In some aspects, such as color recognition, humans usually have superior vision, but many insects are capable of perceiving 360 degrees of their surrounding environment, which would be like a human having eyes on the back of his/her head. Many insects can also perceive فوق بنفسجي light, which is entirely invisible to the human eye. It is also true that the eyesight of insects اختلف tremendously from species to species in terms of acuity, depth perception, color recognition and many other factors.

Most insect species have two types of eyes, simple and compound. A simple eye, which is referred to as ocello (singular) and ocelli (plural), is a small eye that is made of just one lens. Compound eyes are the larger eyes that can be seen bulging on either side of an insect’s head. These eyes contain many small lenses, sometimes thousands. Adult insects have one set of compound eyes, but many people fail to take note of the three ocelli located in a triangular formation on the top of an insect’s head. Insects that undergo a complete metamorphosis, like butterflies, beetles and flies, are born only with ocelli and no compound eyes. For these insects, compound eyes become fully developed in adulthood. Insects that undergo incomplete metamorphosis, like grasshoppers, stink bugs, dragonflies and mayflies, have both ocelli and compound eyes during their nymphal stage and into adulthood. The ocelli perceive light and movement, while compound eyes provide a general, but not detailed, panoramic picture of the surrounding environment. Most parasitic insects, such as fleas, have only ocelli and no compound eyes, as their tiny environment makes compound eyes unnecessary.

Have you ever noticed a triangular pattern of tiny eyes on the top of an insect’s head?


شاهد الفيديو: Planete en die sonnestelsel Leer al die planete in Afrikaans! (كانون الثاني 2022).