化合物的眼睛

图像形成

在节肢动物最原生的眼睛也有类似的结构。每一个小眼由一个角膜土地昆虫是弯曲的,作为一个镜头。在角膜是透明的水晶锥通过射线收敛于一个图像的提示接受结构,称为rhabdom。rhabdom rodlike,由指状的流程(然后微绒毛)由少量的感光细胞。微绒毛的数量不同,八是典型的数字中找到昆虫。此外,还有各种色素细胞,单独的一个小眼未来;这些细胞可能采取行动限制,每个rhabdom接收的光量。在感光细胞通常有三个神经节层板,髓质,lobula-that形成一组神经元继电器,rhabdom由一个连接到这些层轴突。神经元继电器地图和重新映射的输入从视网膜光感受器,从而产生日益复杂的反应相反,运动,和形式。

在水生昆虫和甲壳类动物角膜表面不能作为一个镜头,因为它没有折射本领。一些水错误(例如,Notonecta,或回来游泳)使用曲面,在透镜来实现所需的光线弯曲,而其他人使用一个称为结构镜头筒。类似于鱼眼镜,镜片圆柱体弯曲光线,使用一个内部的梯度折射率,最高轴气缸壁和比喻的下降。在1890年代奥地利生理学家西格蒙德·报告》是第一个显示透镜圆柱体的眼睛可以用来形成图像。他发现在他研究的复眼马蹄蟹鲎。

问题仍然知之甚少,直到1960年代之间的关系是反向图像中形成个人复眼和图像形成眼作为一个整体。问题是当荷兰科学家在1690年代第一次提出安东尼·范·列文虎克观察到多个倒蜡烛火焰的图像通过清洗昆虫眼睛的角膜。后来ommatidial结构的调查显示,在并列的眼睛小眼是独立的,看到的一小部分的视野。字段定义的视图是镜头,这也可用于增加到达rhabdom的光量。每个rhabdom打乱和平均光接收个人ommatidial图像是通过神经元从复眼大脑。在大脑中,单独的图像被视为一个单一的整体形象。数组的图像形成的凸表面取样并置复眼的功能相当于凹表面取样视网膜在一院制的眼睛。

神经叠加的眼睛

传统的原生的眼睛,如蜜蜂和螃蟹有类似的光学设计,苍蝇的眼睛(双翅目)。然而,在飞的眼睛photopigment-bearing膜区域的不融合成一个单一的rhabdom感光细胞。相反,他们保持分居八个人小棒(有效七,因为两个躺在另一片之上),被称为感杆,每个都有它自己的轴突。这意味着每个小眼应该是七级的能力决议的图像,提出了将多个反向的问题图片到一个普通联立象眼避免勃起的形象。1967年德国生物学家Kuno Kirschfeld表明个人感杆之间的角度在一个小眼之间的相同相邻复眼。因此,每个七感杆在一个小眼的视野与邻近的小眼感杆。此外,所有七感杆把他们共享一个公共领域的视图轴突在同一个地方第一个神经节层板。因此,在叶片图像的水平是没有不同于普通的并置的眼睛。然而,由于每个七感光轴突输入连接到二阶神经元的图像在水平板实际上是比感光细胞本身的7倍。这让苍蝇飞在早上和晚上早些时候比其他昆虫的眼睛相似的决议。这变体同位语的眼睛被称为神经叠加。

波长和偏振面

虽然没有进一步内的空间分辨率rhabdom,各种光感受器小眼有足够的能力解决另外两个图像的特性,波长和飞机的极化。不同的光感受器不都有相同的光谱敏感性不同波长(敏感)。例如,在蜜蜂有三个光色素在每一个小眼,用最大紫外敏感性,蓝色,和绿色区域的光谱。这三色的基础形式彩色视觉系统,允许蜜蜂准确区分不同花颜色。一些蝴蝶有四个视觉色素,其中一个是红色的波长最大限度地敏感。最令人印象深刻的数组颜料中发现螳螂虾(订单Stomatopoda),有12眼视觉色素在一个特殊的乐队。八个颜料覆盖可见光谱,和四个覆盖紫外区域。

与人类不同的是,许多节肢动物有能力解决的平面偏振光。单光子光的波包中,波的电和磁组件在直角。飞机包含电气组件被称为偏振面。阳光包含在所有可能的飞机,因此光子偏振非偏振的。然而,大气散射光选择性,结果在天空偏振模式,直接关系到太阳的位置。奥地利的动物学家卡尔·冯·弗里施表明,蜜蜂可以通过使用导航的模式极化而不是太阳在天空是阴暗的。的组织光色素分子的微绒毛rhabdoms蜜蜂使这种类型的导航成为可能。光子会发现只有光色素分子的光敏双键在于光子的偏振面。背地区rhabdoms蜜蜂的眼睛与光色素分子轴的微绒毛谎言彼此平行的光感受器。因此,每个感光能够作为探测器为特定的偏振面。整个阵列探测器在蜜蜂眼中的安排,与天空中偏振模式匹配,从而使蜜蜂很容易检测模式的对称面,包含太阳的飞机。

其他物理过程,导致两极分化反射。例如,水的表面极化反射光,偏振面平行于表面的平面。许多昆虫,包括游泳的Notonecta利用这个性质,找到水之间飞行时池。蜜蜂的机制本质上是一样的。有双光感受器反对microvillar方向向下的地区,当光感受器刺激不同的偏振光反射表面,昆虫潜水。人类不能检测偏振光的原因是光色素分子会占用的磁盘内的所有可能的方向棒和视锥细胞不同于节肢动物的微绒毛,分子限制说谎microvillar平行轴。

的差异决议

复眼的数量并列的眼睛不同少数,在原始的无翼昆虫和一些蚂蚁在每只眼睛多达30000的蜻蜓(订单蜻蜓目)。的家蝇每眼3000复眼,果蝇(或果蝇)有700 /眼睛。一般来说,眼睛的决议ommatidial数增加而增大。然而,物理原理衍射意味着镜头越小,图像的分辨率越糟糕。这就是为什么天文望远镜有巨大的透镜(或镜子),这也是为什么复合眼睛可怜的小镜头分辨率。一只蜜蜂的眼睛,25-μm -(0.001英寸)宽镜头,可以解决一个学位。的人类的眼睛,与正常视觉敏度(20/20视力),可以解决行间隔不到一弧一分钟1度(六十分之一),约60倍比一只蜜蜂。此外,人类的眼睛有一个的单镜头孔径(白天)的直径2.5毫米(0.1英寸),宽100倍比单透镜的一只蜜蜂。如果一只蜜蜂试图提高其分辨率的两倍,就必须每个镜头的直径的两倍,这将需要两倍数量的复眼利用改进的决议。因此,联立象眼的大小会增加所需的分辨率的平方,导致荒谬的大眼睛。1894年英国物理学家亨利马洛克计算出一个与人类一样的分辨率中央复眼愿景会有一个半径为6米(19英尺)。鉴于这个问题,解决四分之一的程度,发现蜻蜓的大眼睛,可能是最好的,任何昆虫可以管理。

因为增加分辨率很高代价的总体大小眼,许多昆虫的眼睛与当地的区域增加分辨率(急性区),镜头更大。需要更高的分辨率通常是与性或掠食。在许多男性双翅类昆虫苍蝇和男性(无人机)蜜蜂,有一个区域上的额叶区域的眼睛方面的扩大,给三倍的决议急性比其他地方的眼睛。急性决议是用于检测和追求的女性。在一个盘旋飞翔属(Syritta)雄性利用上级决议留在外面的距离女性可以检测到它们。这样一个男性可以茎女性在机翼上,直到她落在一朵花,此时他挠。在几个苍蝇,如男性bibionids (3月飞)和simuliids (黑蝇),眼睛的高和低分辨率的部分单独的结构形式,使眼睛出现翻了一倍。昆虫捕捉其他昆虫的翅膀也有“急性特区。“男女强盗飞(家庭食虫虻科)已经扩大方面在眼睛的额叶区域,蜻蜓有多种或多或少upward-pointing高分辨率区域,他们使用现货对天空的昆虫。的hyperiid片脚类、中型甲壳类动物浅和深水域的海洋,有视觉问题类似蜻蜓,尽管在这种情况下,他们试图发现潜在的猎物的轮廓与残光从表面。这导致了高度专业化的发展,一些物种分裂的眼睛,最明显Phronima,整个头顶用于提供高分辨率和灵敏度窄(约10度)的视野。并不是所有急性upward-pointing区。一些empid苍蝇(或舞蹈苍蝇)巡游池塘上方寻找昆虫被困在水面,有扩大方面安排带在眼睛的“春分”区域,水面的看法。