Как устроен глаз стрекозы и почему она видит почти всё вокруг

Как устроен сложный глаз насекомого

Фасеточный глаз внешне напоминает пчелиные соты, свернутые полусферой. У крупных видов стрекоз, таких как коромысло или дозорщик, каждый глаз содержит до 28 000 или даже 30 000 микроскопических глазков — омматидиев. Эти полусферы настолько велики, что занимают больше половины объема головы и часто соприкасаются друг с другом на темени.

Каждый омматидий представляет собой отдельную оптическую систему со строгой структурой:

• Внешняя прозрачная шестигранная линза из хитина, выполняющая роль роговицы
• Хрустальный конус под роговицей, который собирает и фокусирует входящие пучки света
• Рабдом — удлиненная светочувствительная палочка, окруженная несколькими рецепторными клетками
• Изолирующие пигментные клетки, поглощающие боковые лучи и направляющие свет строго вдоль одного элемента

Благодаря такой изоляции отдельный омматидий видит исключительно крошечный фрагмент окружающего мира, находящийся прямо перед его линзой. Мозг стрекозы получает информацию сразу от десятков тысяч направлений и мгновенно объединяет эти сигналы в непрерывную панораму.

Разделение обязанностей между зонами глаза

Глаз стрекозы неоднороден по своему строению. Биологи выяснили, что верхняя и нижняя половины глаза решают совершенно разные зрительные задачи.

Верхняя половина направлена к небу. Там омматидии крупнее, а их рецепторы настроены на восприятие синего цвета и ультрафиолетового излучения. Это помогает стрекозе выслеживать добычу на светлом фоне открытого неба, где силуэты комаров или мух выглядят максимально контрастными темными точками.

Нижняя половина направлена к земле и растительности. Линзы здесь мельче, их плотность выше, а рецепторы настроены на зеленый, желтый и красный спектры. Такая настройка дает высокую четкость деталей внизу, что позволяет хищнице легко маневрировать среди травы, кустов и веток на полной скорости.

Скорость реакции и восприятие движения

Человеческий глаз воспринимает смену кадров с частотой слияния мельканий около 60 герц. Фильмы в кинотеатрах показывают со скоростью 24 кадра в секунду, и наш мозг видит это как абсолютно плавное движение.

Глаз стрекозы обновляет зрительную информацию с частотой до 200–300 герц. Человеческое движение рукой кажется стрекозе медленным перемещением в тягучем воздухе. Она успевает зарегистрировать малейшее смещение объекта, рассчитать траекторию его полета и скорректировать свой курс.

Стрекозы относятся к самым эффективным хищникам на планете. До 95 процентов их атак в воздухе заканчиваются успешным захватом добычи. Для сравнения, у львов результативность охоты редко превышает 25–30 процентов.

Дополнительные простые глазки

Помимо двух огромных фасеточных глаз у стрекозы есть еще три простых глазка, расположенных треугольником на лобной части головы. Их называют оцеллиями. Они крошечные и состоят всего из одной линзы.

Оцеллии не различают формы предметов, контуры добычи или мелкие детали. Их задача заключается в мгновенном замере уровня освещенности и определении линии горизонта. Сигналы от оцеллий поступают прямо к моторным центрам управления крыльями, минуя долгую обработку в высших отделах мозга. Это работает как природный авиационный гироскоп, помогающий удерживать равновесие при резких разворотах.

Цвета, невидимые человеку

Человеческое цветовое зрение держится на трех типах белков-опсинов, чувствительных к красному, зеленому и синему спектрам. У стрекоз генетики обнаружили от 15 до 30 различных типов генов опсинов в зависимости от вида.

Стрекозы видят мир в колоссальной палитре оттенков. Они воспринимают ультрафиолетовый свет, а также улавливают поляризацию света — направление колебаний световой волны. Поляризованный свет позволяет стрекозе моментально находить водную гладь для откладывания яиц даже среди сухой степи или густого леса, потому что отраженный от воды свет всегда сильно поляризован.