(تصاویر) چشم مرکب حشرات؛ یک شکل هندسی عجیب که تا به حال ندیده‌اید!

فرادید | چشمان حشرات یکی از شگفتی‌های مهندسی طبیعت است. هرکسی تنها با یک نگاه به شکل و ساختار آن‌ها می‌تواند تشخیص دهد که چشم‌های حشرات از نظرساختار پیچیده‌ای که دارند خاص و منحصر به فرد هستند. اما وقتی راجع به این مهندسی طبیعی تحقیق می‌کنید و مقالات و گزارش‌های علمی را می‌خوانید، با داستان جالب تری رو به رو می‌شوید که فراتر از یک شکل پیچیده هندسی است.

به گزارش فرادید؛ اکثر حشرات چشم‌های مرکب دارند. همانطور که احتمالا می‌دانید، چشم‌های مرکب ساختاری موزاییک مانند از اوماتیدی را دارند. ریزچشمک یا (اوماتیدی، اوماتیدیوم) به هر واحد بینایی چشم مرکب در حشرات می‌گویند. هر اوماتیدی یک عدسی متمرکزکننده نور (مخروط کریستالی)، یک قرنیه و تعدادی گیرنده نوری مجزا دارد که تعداد آن‌ها بین ۶ تا ۸ متغیر است. هر اوماتیدی نور را از یک بخش بسیار کوچک میدان دید آشکار می‌کند.

به گزارش بیولوژی آنلاین، این‌ها "واحد‌های ساختاری و عملکردی بینایی" هستند و تعداد آن‌ها بسته به حشره متفاوت است. برخی از گونه‌های حشره تنها شش گونه دارند در حالی که برخی دیگر مانند سنجاقک‌ها بیش از ۲۵۰۰۰ گونه دارند!

پس شاید این سؤال در ذهنتان ایجاد شود که آیا این بدان معناست که یک حشره بینایی بهتری نسبت به انسان دارد؟ در پاسخ باید بگوییم:خیر!پروفسور ران روتوفسکی در توضیح نحوه عملکرد چشم‌های پروانه‌ای به ما می‌گوید که حداقل در مورد پروانه‌هایی که او مطالعه کرده است، وضعیت بینایی آن‌ها بسیار بد و بغرنج است. اگر انسان بینایی کامل را ۲۰/۲۰ در نظر بگیرد، اغلب پروانه‌ها بینایی ۲۰/۲۰۰ دارند به این معنا که آن‌ها باید به یک جسم بسیار بسیار نزدیک باشند تا بتوانند به وضوح آن را ببینند.

اما این بدان معنا نیست که چشم‌های حشرات توانایی‌های شگفت انگیزی ندارند.

بیولوژی آنلاین اشاره می‌کند: برای اولین بار یوهانس مولر (۱۸۲۹ اصطلاح "نظریه موزاییک" یا همان اوماتیدی را برای چشمان حشرات پیشنهاد کرد، همانطور که پیشتر گفیتم هرواحد بینایی در حشرات شامل یک عدسی، یک قرنیه و تعدادی گیرنده‌های نوری است که به هر واحد یک اوماتیدی میگویند.

چشم‌های مرکب نمی‌توانند شکل اشیا را به خوبی تشخیص دهند. اگر چه سیستم عدسی هر اوماتیدی می‌تواند تصویر کوچک و معکوسی را تشکیل دهد، اما شواهد اندکی نشان می‌دهند که جانور آن‌ها را به صورت تصویر تشخیص می‌دهد. در عین حال، همه اوماتیدی‌ها با هم، یک تصویر مرکب یا موزائیکی را پدید می‌آورند. هر اوماتیدی با جمع آوری نور از بخش کوچکی از میدان دید جانور، در حقیقت میانگین نوری را که به آن بخش برخورد می‌کند جمع آوری می‌نماید. کنار هم قرار گرفتن این نقاط، یک تصویر موزائیک مانند را بوجود می‌آورد.

مگس‌ها اینگونه می‌بینند

همچنین چشم مرکب حشرات خاصیت ضد انعکاسی دارد و با این قابلیت از خودنمایی و دیده شدن از چشم شکارچیان پنهان میماند و به حشرات کمک می‌کند تا در شب دید خوبی داشته باشند. چشم مرکب برخی حشرات گیرنده‌هایی دارند که قادر است پرتو‌های فرابنفش را نیز دریافت کند، مثلا برخی زنبور‌های عسل قادرند با تشخیص پرتو‌های فرابنفش، گرده افشانی گل‌ها را انجام دهند.

هرچند چشم مرکب فقط می‌تواند تصاویر مبهمی از اشیاء فراهم کند، اما در عوض قادر است نوسانات دارای فرکانس بالا را تشخیص دهد. مگس‌ها می‌توانند تا ۲۶۵ تصویر در ثانیه را از یکدیگر تفکیک نمایند، در حالی که چشم انسان می‌تواند فقط ۴۵ تا ۵۳ تصویر در ثانیه را از هم تفکیک کند. نور‌های نوسانی با فرکانس بالاتر از این حد، توسط چشم انسان، به یکدیگر پیوسته و به صورت نور پیوسته و واحدی دیده می‌شوند؛ لذا ما نور ساطع شده از لامپ‌های معمولی را نوری ثابت و مداوم می‌بینیم و حرکات تصاویر سینما نیز یکنواخت و پیوسته به نظر می‌رسند. در حالی که برای یک حشره، نور لامپ‌ها و تصاویر سینما به طور بسیار مشخص و فاحشی منقطع هستند. به این ترتیب حشرات می‌توانند کوچک‌ترین حرکت شکار یا دشمن خود را به سرعت تشخیص دهند.

توانایی‌های ویژه حشرات به ردیابی حرکت ختم نمی‌شود. یک مقاله تحقیقاتی در سال ۲۰۱۰ نشان می‌دهد که چشم‌های حشرات در واقع توانایی دفع کثیفی را دارند، کشفی که می‌تواند به معنای راه‌حلی بیومیمتیک برای فناوری مهمی مثل استفاده سلول‌های خورشیدی کارآمدتر باشد.

بر خلاف بقیه بدن، اوماتیدیای حشرات مختلف حتی در یک محیط آلوده نیز تمیز می‌ماند. ما فرض می‌کنیم که این پدیده نادر و شگفت به دلیل کاهش سطح تماس واقعی بین ذرات آلوده و اوماتیدی است. چنین ترکیبی از سه عملکرد در یک نانوساختار می‌تواند برای توسعه سطوح چند منظوره صنعتی که قادر به افزایش برداشت نور و کاهش بازتاب نورهستند، جالب و کاربردی باشد.

ترجمه: فرادید