Нам недоступны многие способы познания природы. Некоторые из них – например, сонар летучих мышей и нюх собак – человеку, миллионы лет назад сделавшему выбор в пользу дневного образа жизни, и не нужны. Тем обиднее осознавать, что какие-то «мелкоскопические» родственники креветок достигли гораздо большего в развитии глаза – органа чувств, которым человек по праву может гордиться.
Уникальная структура глаза членистоногих обеспечивает им восприятие ближнего ультрафиолетового и инфракрасного спектров, и хотя точные пределы установить сложно, ученые не сомневаются, что они гораздо шире, чем у млекопитающих. Впрочем, в цветовосприятии с насекомыми и ракообразными могли потягаться рыбы, воспринимающие ближнюю ультрафиолетовую область.
сложные глаза, основной парный орган зрения насекомых, ракообразных и некоторых других беспозвоночных; образованы особыми структурными единицами – омматидиями, роговичная линза которых имеет вид выпуклого шестигранника – фасетки (французское facette – «грань»; отсюда название).
Фасеточные глаза насекомых неподвижны, расположены по бокам головы и могут занимать почти всю сё поверхность (у стрекоз, мух, пчёл). Фасеточные глаза расположены на капсуле головы в глубоких впячиваниях кутикулы, называемыми глазными капсулами. Кольцо из кутикулы, охватывающее глаз извне, удерживает его на головной капсуле. У ракообразных иногда сидят на подвижных выростах. Наиболее изучены фасеточные глаза взрослых насекомых и их личинок с неполным превращением, у которых они сложены сотнями и даже тысячами омматидиев.
Глаза различных видов насекомых состоят из различного числа омматидиев: у рабочего муравья – около 100, у комнатной мухи – около 4000, у рабочей пчелы – 5000, у бабочек – до 17 000, у стрекоз – до 30 000.
Нервная проекция сетчатки на оптические ганглии мозга и, отчасти, особенности оптики фасеточных глаз таковы, что они обеспечивают анализ внешнего мира с точностью до растра омматидиев, а не отдельных зрительных клеток. Низкая угловая плотность омматидиев (их оптические оси расходятся под углами 1–6°) препятствует различению мелких деталей, однако малая инерционность в сочетании с высокой контрастной чувствительностью (1–5 %) фасеточных глаз позволяет некоторым насекомым различать мелькания (мигания) света с частотой вплоть до 250–300 Гц (для человека предельная частота около 50 Гц). Фасеточные глаза обеспечивают многим беспозвоночным цветовое зрение с восприятием ультрафиолетовых лучей, а также анализ направления плоскости линейно-поляризованного света.
В новой работе учёных из университетов австралийского штата Квинсленд и американских Мэриленда и Калифорнии описана
еще одна уникальная особенность ротоногих – эти ракообразные способны различать круговую поляризацию света.
Как пояснил Science один из исследователей, Джастин Маршалл, «это новое измерение зрения».
для электромагнитных волн, к которым относится и свет, направление колебаний вектора электрической индукции E. Когерентное электромагнитное излучение может иметь:
линейную поляризацию – в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны;
круговую поляризацию – правую либо левую, в зависимости от направления вращения вектора индукции;
эллиптическую поляризацию – случай, промежуточный между круговой и линейными поляризациями.
Свет, испускаемый каким-либо атомом или молекулой, всегда поляризован. Но макроскопические источники света состоят из огромного числа таких частиц-излучателей. При этом пространственные ориентации векторов Е и моменты актов испускания света отдельными частицами в большинстве случаев распределены хаотически. Поэтому в общем излучении направление Е в каждый момент времени непредсказуемо. Подобное излучение называется неполяризованным, или естественным светом.
При круговой поляризации конец вектора индукции описывает спираль (право- или лево- вращающую), а проекция спирали на плоскость, перпендикулярную распространению света дает окружность.
Способность распознавать циркулярно поляризованный свет предполагалась раньше у пластинчатоусых жуков – их наружные покровы, отражая свет, способны превращать его в свет, поляризованный по кругу. Однако до сих пор остаётся неясным, нужна ли жукам такая способность, или это свойство наружных покровов возникло «случайно». Работа Маршалла и его коллег – первое реальное доказательство способности различать круговую поляризацию, как с точки зрения физиологического устройства органа зрения, так и биологической функциональности этой способности.
отряд ракообразных. Тело ротоногих крупное (до 34 см длиной) и расчленено на следующие отделы (или тагмы): протоцефалон, челюстегрудь – из слитных трёх челюстных и четырёх грудных сегментов, грудь – из четырёх свободных сегментов и мощно развитое сегментированное брюшко.
Первая пара грудных ножек – чувствующая, со второй по пятую пары – хватательные, а последние три пары – ходильные. На 1–5-й парах грудных ног имеются жабры. Хватательные ноги имеют необычную особенность: в них последний членик острый, зубчатый, подобен лезвию и вкладывается в продольную борозду предпоследнего членика, как перочинный нож. Первая пара хватательных ножек самая крупная, ими схватывается добыча, а остальные хватательные ножки ее удерживают.
По строению хватательных ног ротоногие похожи на насекомых-богомолов, что и послужило поводом для их названия. Брюшной отдел длиннее передней части тела. Первые пять брюшных ножек двуветвистые, листовидные, с перистыми щетинками. Они выполняют плавательную и дыхательную функции. Первые две пары брюшных ног у самцов преобразованы в копулятивный аппарат. Последняя пара брюшных ног уплощенные. Вместе с тельсоном они образуют хвостовой плавник. Развитие с метаморфозом.
Распространены в тёплых морях и ведут хищный образ жизни. Раки-богомолы роют норы, в которых подкарауливают свою добычу. Раки-богомолы съедобны и встречаются в дальневосточных морях у российского побережья. В Средиземном море обычен вид Squilla oratoria. В Индийском и Тихом океанах ведётся промысел крупных ротоногих.
Второй способ доказательства – самый надежный, проверен сотнями лет. Энтомологи натренировали ротоногих, научив их двигаться за пищей в ответ на правовращающий или левовращающий свет. Как признают ученые, этого удалось добиться не у всех подопечных, но у большинства.
Самый интересный вопрос – зачем это уникальное умение нужно членистоногим.
Маршалл считает, что, как всегда, «всё дело в сексе». Известно, что линейная поляризация используется ими как раз для взаимодействия в обществе. Свет, поляризованный по кругу, помогает различить самцов и самок, ведь он отражается от кутикулы – покрова самцов, но не самок. По крайней мере, учёные смогли отличить самцов от самок через анализатор круговой поляризации. Возможно, на это способны и похожие на больших креветок ротоногие.
По мнению учёного, это еще и универсальный канал общения, не доступный ни хищникам – врагам и конкурентам ротоногих, ни их жертвам – ещё более мелким рачкам. Правда, хищникам и жертвам отличать самок ротоногих от самцов не нужно: своими кулинарными свойствами и охотничьими повадками они несильно отличаются друг от друга.
