昆虫视觉世界
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昆虫的视觉系统昆虫的眼睛结构和视觉能力的研究昆虫的视觉系统昆虫的眼睛结构和视觉能力的研究视觉是昆虫生存和繁衍的重要感知方式之一。
昆虫的眼睛结构和视觉能力一直以来都是研究者们的关注焦点。
本文将探讨昆虫视觉系统的相关研究,包括眼睛结构、复眼与单眼的不同、视觉感知等方面。
一、昆虫的眼睛结构昆虫的眼睛分为复眼和单眼两种类型。
复眼是昆虫独有的眼睛结构,由多个小型单眼(单元眼)组成,每个单眼都具有独立的镜头和感光细胞。
这种复合结构赋予了昆虫广泛的视野和高灵敏度的视觉能力。
单眼则较为简单,通常用于辅助视觉或在光线较暗的环境中提供基本的光线感知。
二、复眼与单眼的不同复眼是昆虫独特的视觉系统,它将多个单眼组织在一个球状的表面上,形成了一种类似蜂窝状的结构。
这种构造使得昆虫可以同时感知多个方向的视觉信息,并且能够快速地捕捉移动物体。
与复眼相比,单眼的感知范围较窄,对空间的感知和移动物体的追踪能力相对较弱。
三、昆虫的视觉能力昆虫的视觉能力相对于其体型来说非常出色。
研究表明,昆虫可以感知多种颜色,包括红、绿、蓝等,并且具有较高的色彩饱和度感知能力。
此外,昆虫的视觉系统还具有很强的运动感知能力,使其能够迅速反应并逃避来自外界的威胁。
除了色彩和运动感知能力外,昆虫的视觉系统还能够感知光线的偏振状态,即光的振动方向。
这种感知能力在昆虫的导航和社交行为中起着重要作用。
例如,某些昆虫可以通过感知到阳光的偏振状态来确定自己的位置和航向。
四、眼睛结构与昆虫行为的关系昆虫的眼睛结构与其特定的行为密切相关。
例如,以花蝇为代表的果蝇科昆虫的头部覆盖有大量的复眼,可以感知周围的环境,从而帮助它们在寻找食物和繁殖对象时更加敏锐。
而以蜜蜂为代表的膜翅目昆虫则具有大型复眼和较小的单眼,这使得它们能够通过复眼在广泛的视野范围内搜索花朵,并通过单眼感知光线的方向和强度,快速找到归巢的方向。
结论昆虫的视觉系统是一项复杂而精巧的生物学机制,其中眼睛结构和视觉能力是相辅相成的。
昆虫的视觉系统与视觉行为昆虫作为地球上最为丰富和多样化的动物类群之一,其视觉能力在自然界中起着至关重要的作用。
本文将探讨昆虫的视觉系统以及视觉行为,包括视觉感知、图案识别、运动感知和色彩感知等方面。
一、昆虫的视觉系统昆虫的视觉系统由复眼、简眼和视网膜组成,不同类型的昆虫在视觉系统结构上存在一定的差异。
复眼是昆虫独有的特殊眼之一,由许多微小独立的单元组成,每个单元都有一个对应的感光细胞,能够单独感知光线方向和角度。
这样的结构使得昆虫拥有广阔的视野,能够快速捕捉到周围环境中的动态变化。
简眼则是一种单个感光细胞组织形成的眼,无法感知光线方向和角度,但可以感知光的强度和颜色。
它们主要用于光线定向和夜间导航。
视网膜是昆虫视觉系统中最为复杂和精细的部分,包含了感光细胞和处理信息的神经元。
不同昆虫的视网膜结构也有所差异,如蜜蜂的视网膜包含许多锥形细胞和杆细胞,能够感知颜色和运动。
相比之下,苍蝇的视网膜则更专注于运动感知。
二、昆虫的视觉感知昆虫通过视觉感知来获取外界的信息,并将其转化为行为反应。
视觉感知主要基于昆虫对光线的感知和图案识别能力。
首先,昆虫能够感知光线的强度和方向。
例如,蚊子在寻找人类宿主时会根据光线的强度和方向来判断目标的位置。
此外,昆虫还能够通过光的偏振来感知光源的位置和距离,这在它们进行导航和交流时起到了重要的作用。
其次,昆虫具有图案识别的能力,能够辨别不同的图案和颜色。
以蜜蜂为例,它们能够识别花朵上的花粉和花蜜,从而选择适合的花来采集食物。
三、昆虫的运动感知昆虫对运动的感知能力极为敏锐,这也是其在食物寻找、繁殖和避免捕食者等方面的重要影响因素。
针对运动感知,昆虫的复眼能够感知物体的运动速度和方向。
例如,在捕食和逃避捕食者的时候,昆虫能够根据快速运动的物体来判断其是否构成威胁。
此外,昆虫的视网膜对于运动感知也起到了重要的作用。
它们能够检测到图像中不同位置的像素变化,并将其转化为动态的运动图像。
昆虫的视觉和听觉系统昆虫是地球上最为丰富和多样化的生物群体之一。
他们占据了各种生态系统的关键地位,而他们独特而精确的感觉系统中,视觉和听觉系统无疑是最为重要的。
本文将探讨昆虫视觉和听觉系统的特点和功能。
一、昆虫的视觉系统昆虫的视觉系统发达而复杂,他们能够感知和识别出各种不同的视觉刺激。
不同种类的昆虫对颜色、形状和运动的敏感度各不相同。
昆虫的复眼是其独特的视觉器官,由许多小而凸起的单位眼组成。
每个单位眼都有一组角膜、晶状体和感光细胞,这些细胞能够转化光线刺激为神经信号,从而传递给昆虫的大脑。
由于复眼中单位眼的数量众多,昆虫在视野范围和分辨率上都具备优势。
他们能够感知到广阔的视野,并能够同时注意到多个事物。
此外,昆虫还对运动具有高度敏感。
一些飞行昆虫,如苍蝇和蚊子,通过迅速而精确地感知运动,能够避免潜在的危险和捕捉猎物。
根据昆虫种类的不同,他们对颜色和形状的识别能力也各异。
有些昆虫对颜色非常敏感,可以分辨出多种不同的颜色。
例如,蜜蜂能够识别和利用花朵的颜色来找到花蜜。
而有些昆虫,则在形状和纹理上表现出更高的识别能力。
这种视觉系统的多样性和适应性,使得昆虫能够在各种环境中寻找食物、繁殖和避免捕食者的威胁。
二、昆虫的听觉系统与视觉系统类似,昆虫的听觉系统也具备很高的灵敏度和适应性。
昆虫的耳膜一般位于它们身体的侧面,有些还分布在翅膀上。
他们通过震动和振动来感知声音刺激,并将其转化为神经信号传递到大脑。
昆虫的听觉系统主要用于沟通、求偶和避免危险。
例如,蟋蟀通过发出扬声器上的鸣叫来吸引异性。
雄性花天牛则利用翅膀上的耳膜来感知同类的求偶召唤。
此外,一些昆虫还能够通过听觉系统感知捕食者的警告信号,迅速逃离危险区域。
昆虫的听觉系统在频率和音量的感应上有很高的辨别能力。
不同的昆虫对声波的敏感范围和频率响应也有所差异。
例如,蝉科昆虫非常擅长发出高频率的鸣叫声,可以吸引异性。
而蜜蜂则偏好低频率的声音,对于花朵的振动和蜜蜂自身的鸣叫有着较高的感知度。
昆虫的视觉系统与人类视觉系统的区别昆虫是地球上最为繁盛的生物之一,它们占据了地球上生物体的60%以上。
昆虫拥有独特的视觉系统,在夜间和狭窄的空间中具有优越的视觉能力。
相比之下,人类的视觉系统相对简单,并且仅能在特定时间段和光线下发挥作用。
本文将探讨昆虫视觉系统和人类视觉系统之间的区别和联系。
昆虫的复眼视觉系统昆虫的复眼是一种由许多微型单眼组成的独特结构。
在每一个单眼中,昆虫都有一个小的透镜,这些透镜通常只能接收周围区域的图像。
对昆虫来说,这种复杂的观察系统非常重要,因为它允许它们看到不同方向的事物,甚至可以看到位于整个头部周围的事物。
昆虫的眼睛相互连接,允许它们看到物体以更多的维度和角度。
这使昆虫能够识别来自多个方向的运动物体,这是复杂的视觉信息。
不过,由于昆虫的视觉系统在较低分辨率下工作,所以它们的运动判断能力非常高。
人类的视觉系统相比之下,人类的视觉系统无法与昆虫的视觉系统相提并论。
人眼的观察系统主要由水晶状体和眼球组成。
人眼有一组复杂的光学组件,包括晶体和视网膜,以便有效地捕捉光线并转换成视觉信息。
眼球内部还有眼虹膜,这可以帮助人眼在不同的光线环境下适应和调整。
人眼的视网膜可见光只能识别三种基本颜色–红、绿和蓝。
通过不同级别颜色的混合,人眼才能看到更真实、更丰富、更明艳多彩的画面。
人眼能够检测到高分辨率图像,但只能在充足的光照条件下工作。
人类对运动的感知非常依赖于眼球的横向移动和神经系统的传输速度。
昆虫视觉系统和人类视觉系统之间的相似之处和差异虽然昆虫视觉系统和人类视觉系统之间有很多不同点,但它们之间也存在相似之处。
昆虫和人类的眼睛都可以识别物体的轮廓,这些物体在运动时会改变其形状,并表现出超光速的极速。
这种共同之处反映了许多动物在发展中的生存适应能力。
另一方面,昆虫的复眼视觉系统意味着它们能够看到一张物体的多个图像,因此具有更高的立体视觉能力。
在实际应用中,这意味着昆虫更容易辨认移动中的物体,并能够活动在非常狭窄的空间中。
昆虫像学通过昆虫视角看待世界在自然界中,昆虫是一类数量庞大且种类繁多的生物。
它们生活于各种环境中,有着与我们截然不同的视觉、嗅觉和行为特点。
昆虫像学是一门研究昆虫的学科,通过昆虫视角看待世界,可以让我们对于自然界中的昆虫活动和生态系统有更深入的了解。
一、昆虫视觉的独特之处人类通过视觉器官感知世界,但昆虫的视觉与我们不同。
许多昆虫具有复眼,这个复杂的器官由数十到数百个小眼组成。
这些小眼各自负责不同的视角,使得昆虫能够同时感知到多个方向的信息。
此外,昆虫的复眼通常可以感知紫外光,这使得它们能够看到一些我们人类无法察觉的细微差别。
二、昆虫嗅觉的敏锐程度不仅仅是视觉,昆虫的嗅觉也是非常敏锐的。
昆虫的嗅觉器官通常位于它们的触角上,触角上密布着许多嗅觉感受器。
这些感受器可以感知到微小的化学物质,甚至能够追踪到其他昆虫释放的信息素。
昆虫利用嗅觉来寻找食物、找到配偶以及避免危险。
三、昆虫视觉对于繁殖行为的影响在昆虫的世界中,视觉在繁殖行为中起着重要的作用。
许多昆虫通过独特的外形、颜色和花纹来吸引异性。
这些特征对于不同物种的昆虫来说是独一无二的,它们通过视觉信号来吸引潜在的配偶。
比如,雄性孔雀展开美丽的尾羽来吸引雌性孔雀,这是基于昆虫视觉交流的一个典型例子。
四、昆虫视觉对于生态系统的重要性昆虫在许多生态系统中起着重要的角色,而昆虫视觉则是它们成功生存和繁衍的关键。
昆虫通过视觉辨别植物、探测食物和识别敌人。
一些植物也利用昆虫视觉来吸引传粉昆虫,从而实现繁殖。
昆虫视觉对于生态系统内种类的多样性和平衡具有重要的影响。
五、昆虫视角启示的价值通过昆虫像学,我们可以借鉴昆虫的视角来解决生活和工程中的问题。
比如,昆虫的复眼结构和昆虫感知的光谱范围可以启发我们开发更高分辨率和多光谱的摄像技术。
昆虫的嗅觉系统对于人工嗅觉器官的发展也具有借鉴意义。
而昆虫视觉对于繁殖行为的研究则可以为生物学和心理学领域提供新的视角。
总结:昆虫像学通过昆虫视角看待世界,为我们揭示了一个与人类不同但同样精彩的视觉世界。
昆虫记中的昆虫视觉与感知能力昆虫记是法国作家让-亨利·法布尔的一部重要作品,通过描写昆虫的视觉与感知能力,向读者展示了一个不同于人类的生物世界。
昆虫不仅有独特的视觉系统,还拥有超强的感知能力,使它们能够适应各种复杂的环境。
本文将从昆虫视觉和感知两个方面,阐述昆虫记中所揭示的昆虫的独特能力。
一、昆虫视觉昆虫的视觉系统相较于人类而言,有着独特的结构和功能。
昆虫的眼睛分为复眼和单眼。
复眼是由数十甚至数万个小眼(称为复眼元),通过这些小眼可以看到周围的景象。
由于复眼的构造特点,昆虫的视野覆盖范围广阔,对运动的感知也更加敏锐。
而单眼则担当着检测光线强弱和方向的作用。
在《昆虫记》中,作者生动地描绘了昆虫的视觉系统。
例如,作者描写了小甲虫通过利用复眼发现了一个引人注目的斑点,从而引发了一连串的思考和行动。
这些描写展示了昆虫视觉的敏锐和独特性,使读者对昆虫世界产生了浓厚的兴趣。
二、昆虫感知能力与视觉系统相辅相成的是昆虫的感知能力。
昆虫的感知能力特别发达,能够通过多种感觉器官感知并适应外界环境。
除了视觉以外,昆虫还依靠触角、化学感知器官等感知外界刺激。
通过这些感知器官,昆虫可以辨别食物、寻找伴侣、感知危险等。
在昆虫记中,作者通过多个角色塑造了昆虫的感知能力。
比如,作者描写了一只蜜蜂通过化学感知器官寻找花蜜,一只蝴蝶通过触角感知周围的气味等。
这些描写使得读者更深入地了解了昆虫的感知能力,以及它们在生存和繁衍过程中的重要作用。
三、昆虫视觉与感知能力的意义昆虫视觉与感知能力的独特性不仅仅是生物学上的奇观,更对人类有着重要的借鉴意义。
首先,昆虫视觉系统的高效能让我们对图像处理技术有所启发,为科学家们开发先进的机器视觉系统提供了借鉴。
其次,昆虫的感知能力让我们重新认识了大自然的奥秘,从而更加关注和保护昆虫及其栖息地。
总结起来,《昆虫记》中的描写生动地展示了昆虫的视觉与感知能力。
昆虫的视觉系统与人类不同,但其独特性让我们对生物多样性和自然界的奥秘有了更深的认识。
昆虫记中的昆虫的视觉与感知能力昆虫世界是一个神奇而充满活力的生态系统,而《昆虫记》这本由Maurice Maeterlinck创作的文学作品,则以独特的视角展现了昆虫们的生活。
在这本作品中,我们可以深入了解昆虫们与外界的互动,特别是关于昆虫的视觉与感知能力,下面将为您详细介绍。
首先,昆虫的视觉系统在昆虫记中得到了广泛的描绘。
在作品中,作者通过对昆虫视觉的描写,向读者展示了它们独特的视觉能力。
比如,蜜蜂的复眼结构被描绘为能够快速旋转的“钻石般的眼睛”,它们能够从多个角度观察世界。
而蚂蚁的触角则被描绘为能够感知地理信息和化学物质的“活生生的眼睛”。
这些描写既让读者们了解了昆虫视觉器官的独特之处,也让我们对昆虫们的视觉世界有了更深入的认识。
其次,昆虫的感知能力也在昆虫记中得到了充分的展示。
昆虫们通过感知器官与外界进行信息的交流,它们能够感知光线、温度、气味、声音等多种刺激,并根据这些刺激做出相应的行为。
比如,作品中描绘的蚂蚁感知到食物的气味后,会迅速与同伴们分享这一信息。
这些描写带给读者们一个全新的认识,认识到昆虫们不仅有强大的视觉能力,还具备了敏锐的感知能力。
除了视觉和感知能力的描写,昆虫记还反映了昆虫们在生存和繁衍过程中的适应性与智慧。
昆虫们通过对环境的感知和对外界刺激的迅速反应,能够有效地躲避天敌、寻找食物、进行交配等重要生活活动。
作品中描绘的蚂蚁团队合作、密蜂优雅的飞行以及蟋蟀发出的动人乐曲等情节,进一步展示了昆虫们的适应性和智慧。
总的来说,《昆虫记》这本文学作品用细腻而生动的笔触勾勒出了昆虫们独特的视觉与感知能力。
通过对昆虫的视觉、感知以及适应性的描写,我们深入了解了昆虫们的世界,也更加赞叹大自然的神奇和智慧。
这本作品不仅是文学的珍品,也是对昆虫世界的一场视觉盛宴。
以上就是关于《昆虫记》中昆虫的视觉与感知能力的文章。
通过对昆虫视觉系统和感知能力的深入分析,我们能够更好地了解昆虫们的世界,并对自然界的多样性有更深入的认识。
昆虫的复眼视觉系统解析昆虫作为地球上数量最多、种类最丰富的生物之一,拥有独特而强大的感知能力。
其中,昆虫的复眼视觉系统被认为是它们感知世界的重要工具之一。
本文将对昆虫的复眼视觉系统进行解析,并探讨其在昆虫生活中的重要性。
一、昆虫的复眼结构昆虫的复眼是一种特殊的视觉器官,由许多个简单的眼单元组成。
每个眼单元都包含一个光感受器和一个光学透镜。
这些眼单元紧密排列在昆虫的复眼表面上,形成了复杂而多样的结构。
二、昆虫的复眼视觉特点1. 视野广阔:由于昆虫的复眼由众多眼单元组成,每个眼单元具有一定的视野范围,因此昆虫的复眼视野通常要比人类的单眼视野广阔得多。
2. 动态感知能力强:昆虫的复眼能够对快速移动的物体进行有效的感知,这使得昆虫在捕食、逃避掠食者等行为中具有明显的优势。
3. 极高的时间分辨率:昆虫的复眼能够以非常高的时间分辨率感知光的变化。
这使得它们能够迅速响应外界环境的变化,并做出相应的行动。
三、昆虫复眼的视觉信息处理昆虫的复眼不仅能够感知外界的光线,还能对光线的方向、强度等信息进行处理和解析。
这一过程主要依赖于昆虫复眼内部的神经网络和脑部结构。
复眼所接收到的光信号会通过神经元网络传递至昆虫的大脑,然后经过复杂的信息处理,进一步被解析成昆虫能够理解和利用的形象。
四、昆虫复眼视觉在昆虫生活中的应用昆虫的复眼视觉系统在昆虫的生活中发挥着重要的作用,如下所示:1. 寻找食物和花朵:昆虫的复眼能够帮助它们准确地定位食物和花朵的位置,以满足其能量和营养的需求。
2. 避免危险:昆虫的复眼能够感知到潜在的威胁并进行快速反应,使昆虫能够及时逃离危险。
3. 繁殖行为:昆虫的复眼视觉系统对于配偶选择和繁殖行为也起到了重要的作用。
例如,雄性昆虫可以通过对雌性昆虫颜色和形态的感知来判断其繁殖潜力。
4. 地标导航:昆虫的复眼能够帮助它们识别和记忆地标,以便在复杂的环境中准确导航。
五、昆虫复眼视觉系统的启示昆虫复眼视觉系统的独特特点和功能给我们带来了一定的启示:1. 多样性与适应性:昆虫复眼视觉系统的多样性和适应性使得昆虫能够在各种复杂的环境中生活和繁衍。
课程论文题目: 昆虫的视觉世界及其对人类的启示姓名:学院:专业:班级:学号:指导教师:2012年6 月25 日昆虫的视觉世界及其对人类的启示摘要:大部分的昆虫的视觉系统与人类相比,显得复杂一些。
昆虫的视觉系统大致可以分为单眼、复眼和视叶等。
其中以复眼为主要的感光器官,单眼是视觉的辅助器官。
昆虫的复眼和单眼往往都不止一个,复眼往往是由成千上万个小眼组成的。
而视叶的功能主要是用来连接前脑的神经纤维。
由于昆虫的视觉系统的复杂多样性,加上近年来随着科学尤其是分子科学和仿生学的不断进步,在细胞和分子水平对视觉系统的研究取得了不错的进展。
本文主要介绍昆虫的普遍视觉系统的结构和功能,并针对近年来利用昆虫视觉系统取得的科学进展做出进一步总结与说明。
关键字:昆虫;视觉系统;仿生学人类的视觉系统总体说来可以用规律、高度进化、简明等词语来描述。
人类感知外界明暗色彩主要依靠感光细胞。
受光的刺激,人眼视网膜中感光细胞经过一系列的物理、生化变化,把光的刺激转换为神经冲动,传递到大脑后产生视觉。
而在人类的视觉系统中,感光细胞主要分为两种:感受强光的视锥细胞和支撑弱光的视杆细胞。
这两类细胞都采用一种名为发色团的特殊化学基因:11-顺式黄醛。
当光子收到刺激时,发色团会转化为低能态结构并向大脑发出信号。
此发色团在吸收另一个光子前便“复位”,此循环称为一个视觉循环。
1. 昆虫视觉系统结构及功能而昆虫的视觉系统的生理结构和机能与人类不同。
昆虫视觉系统的中心配件便是单眼和复眼。
其中,单眼是用以提高昆虫复眼所感知的视觉刺激的兴奋水平部位,复眼是最主要的视觉器官。
此外,视叶是视觉神经系统的中心。
下面来单独介绍。
1.1 昆虫的单眼复眼是昆虫主要的视觉器官,长期以来,人们对复眼的研究也比较多, 但大多数昆虫都具有的另一类视觉器官,即单眼,却往往被忽视。
昆虫的单眼可以分为两类,即背单眼和侧单眼。
背单眼是视觉的辅助器官,对它的研究工作前人已进行过许多。
19 世纪中期,开始了对侧单眼的内部解剖方面的描述,Graber 用实验证明了毛虫侧单眼在所有的光谱区包括紫外光区都有绝对的趋光反应,因此可以认为它有视觉功能。
背单眼为成虫和不完全变态类昆虫的若虫或稚虫所具有的单眼一般位于头部2个复眼之间,类型多种多样:有的昆虫具有1 个背单眼,位于额的前中部,如一种皮蠹; 有的具有2个,位于额的两侧,如一种隐翅甲;有的具有3 个,在额的上部呈倒三角形的排列,相互之间大致呈60°,双翅目、膜翅目大多是这种类型;而另一些昆虫则没有背单眼,如蜚蠊目、半翅目的红蝽、大部分盲蝽等。
背单眼的基本结构包括1 个角膜晶体、1层角膜生成细胞(覆盖在角膜晶体上)、视网膜(由大约1 000个感光细胞构成,视类群而不同)等。
背单眼有大量的网膜细胞,紧密排布在一起, 蝗虫就有800~1000个之多。
每个网膜细胞大都有一个轴突,穿过单眼的基膜,终止于单眼后面的突触丛处,与脑的次级神经元形成突触,后者的细胞体位于脑的间脑部内,蝗虫成虫中就是这种情况。
背单眼严格地来说是不能聚焦的,进入其视野的物体只是在光感受器层使光线强度发生变化而不能形成物像。
背单眼是一种激发器官,它可以提高昆虫复眼所感知的视觉刺激的兴奋水平。
电生理学的研究发现蝗虫背单眼和复眼可以对相同的波长产生反应,但背单眼对光的敏感性比复眼要高好几倍。
因此来自于背单眼的信息可以用于调整复眼对于刺激的反应。
将背单眼遮起来往往会使昆虫行动缓慢,在强光中更是如此。
背单眼还与飞翔有关,在无翅昆虫中很少发现背单眼的存在。
侧单眼为全变态类昆虫的幼虫所具有的感觉器官,位于头的两侧,相当于成虫复眼的位置处。
在全变态昆虫的各个目中侧单眼的数目变化较大,即使在相同的目其侧单眼也不尽相同。
侧单眼分为屈光器和光感受器。
屈光器是侧单眼的光学结构,由透镜、晶状体和其他反光组织组成。
透镜,是一个增厚的半透明的表皮,它是由许多层折射率不同的区域组成的,最外面的区域反射能力最强。
这与脊椎动物和节肢动物的球形透镜相比较差,因为球形透镜的折射率是呈梯级分布的,这样就会让更多的光学表面可以接受成像信息,但这种透镜在侧单眼中不存在,因此侧单眼是不能精确成像的。
侧单眼能够感知颜色、形状、距离、运动和偏振光等,因此具有侧单眼的昆虫就获得了相应的能力。
侧单眼也能够成像,但因透镜下光感受器数目太少,每个光感受器间接受区的空间范围有50% 不重叠,其视野不能完全覆盖周围的环境,因此只能形成一个粗糙的镶嵌性图像。
具侧单眼的幼虫能感知周围环境的反差,这可以通过它们具有的一些趋性反应得到验证。
侧单眼具有一系列不同的感光色素系统,因此昆虫能感知短、中、长波光,具有辨别波长的能力。
侧单眼对平面偏振光是敏感的,这可以对昆虫起到导航作用,这种行为在许多昆虫的幼虫中都有发现。
侧单眼能感知运动,但视动反应(能感知运动物体,但不能感知静止物体的视觉反应)的缺少阻碍了此方面的研究的深入,因此必须采用其他行为学模式的方法,例如由视觉调节的进攻或逃避反应。
1.2 昆虫的复眼昆虫的复眼是昆虫最重要的光感受器,复眼是由一个个独立的小眼构成的,每个小眼主要是由角膜、晶锥、感杆束、色素细胞、基膜等组成。
角膜和晶锥构成了复眼的屈光器, 主要是起到透光、保护感受器和屈光的作用。
感杆束和色素细胞可以随着光强的变化而变化,起到调节光量的作用,同时还起到视觉定向功能的作用。
基膜是连接小眼和视神经的部分,起到了增加视神经感受性和支撑小眼的作用。
在昆虫的各种感受器中,光感受器无疑是最重要的。
尤其对于快速飞行的昆虫来说,复眼是快速获得信息的中心。
像蜻蜓的复眼几乎就是整个头部的1/ 3,可见复眼是昆虫最重要的感受器,是一对位于头部2 侧大而突出的光感受器。
下面就结构与其功能做出简单的介绍。
角膜作为复眼的最外层主要是起到保护感受器的作用。
角膜的透光度极高,烟草天蛾对400~ 650nm 的光透过率可达90%,近紫外区的光线几乎完全可以透过,而远紫外区的则不能,起到保护的作用。
大部分的昆虫的晶锥都形成晶束,这些晶束的直径可以决定能否把物象传递给感杆束,还可以起到光导管的作用。
色素细胞主要是包围着感杆和晶锥,吸收、分散到达每个小眼的光线,通过色素细胞的移动来调节到达视杆的光量,适应环境中光的强度,可能起到脊椎动物的虹膜作用。
感杆束和色素细胞很好的起到了调节光强,使复眼适应不同光强度变化的作用。
(图为蟋蟀小眼结构示意图)昆虫复眼对光强的适应能力和范围都是很大的。
首先是光通过屈光器进入到感杆束,为了调节适应的光强,色素细胞开始移动,或横向或纵向,有的感杆束也可以进行上下伸缩移动,这样完成了类似于人类的瞳孔调节机制。
不同类型的昆虫复眼在进行光适应时也具有一定的区别。
2. 对人类的启示在亿万年的进化过程中,许多不能适应环境变化的动物种群被逐渐消亡,现存动物种类的75%以上是昆虫。
而且都不同程度地发展了它们的生存绝技,有些技能甚至连号称万物之灵的人类也会自叹不如。
比如蛙螂能在0.05秒内一跃而起,吞下飞行中的小虫,在这0.05秒内,它需要准确地测出虫的大小,飞行方向和速度。
人类发明的科技都难以实现的事情,小小的昆虫却靠它的一对大复眼和颈部的一个本体感受器轻而易举地实现了。
动物脑的信息有90%以上来自眼睛。
虽然昆虫的脑容量仅为人脑的百万分之一,但昆虫的复眼却和人及哺乳动物的透镜眼有相同的基本功能,包括脑的高级功能——学习和记忆功能,有些甚至是人和哺乳动物透镜眼所不及的。
例如昆虫复眼能感知偏振光、紫外线,对运动目标特别敏感等。
因而,昆虫复眼视觉信息加工的研究引起了国内外科学家,特别是人工智能方面科学家的高度重视。
在国际上,许多关于昆虫复眼视觉信息加工研究成果已在国防上和工程技术领域内得到应用。
偏振光导航仪:根据蜜蜂复眼对偏振光敏感的视细胞结构,在单个小眼中相邻地排列着偏振方向稍有差别的偏振片a 所示,模型是由8 块小三角形的检偏振片组成,若把这种“人工蜂眼”向天空望去,随着太阳位置的改变明暗图案发生变化,由此即可知光的偏振方向。
研制的偏振光导航仪早已在航海事业中使用。
多孔径光学系统装置:科学家根据昆虫复眼多孔径光学系统的结构特点,设计了一种半球型多孔径光学系统装置该装置是由多孔径光学系统前置放大系统和探测系统组成。
由于该装置视场大,容易搜索到目标,所以国外已在一些重要武器系统中使用,例如,大型红外望远镜,装在预警卫星上,如果进一步提高该装置的灵敏度、分辨率和作用距离,可以用在雷达系统、舰艇的搜索和跟踪系统及宇宙空间的监测等。
将昆虫视觉系统的原理应用于制造微型化的机器人公司,是一个重要的应用前景。
该公司帮助计算科学家实现昆虫化机器人。
大部分公司认为, 从事机器人研究的科学家、工程师以前走错了路, 试图建造象人那样的机器人,用计算机当大脑,眼睛是电子视觉系统,手和脚全由计算机协调,结果耗资巨大, 研制出的机器人却智能很低,只能干些焊接汽车之类的简单而重复性很强的活。
昆虫化机器人造价低廉, 能承担某些特殊任务,而且活动自如。
参考文献:[1]昆虫单眼的结构和功能刘红霞,彩万志“昆虫知识”, 中国农业大学昆虫学系, 2007 44(4)[2]昆虫对偏振光的响应及感受机理研究进展,蒋月丽等, “昆虫学报”, 河南省农业科学院植物保护研究所, 2012 55(2)[3]视锥细胞,视杆细胞与视觉环境, 唐文连,“中国眼镜科技杂志”, 2003,6[4]昆虫视觉的研究及其应用,吴卫国,吴梅英,“昆虫知识”, 中国科学院生物物理研究所, 1997 34(3)[5]蟋蟀视觉系统的解剖结构与生理功能,冷雪,谢璐等,“昆虫知识”,沈阳师范大学化学与生命科学学院,2009 46(5)[6]昆虫复眼的结构和功能,冷雪,那杰,“沈阳师范大学学报”,沈阳师范大学化学与生命科学学院,2009,4[7]复眼光学系统的分辨率与灵敏度,吴梅英,“量子电子学”,中国科学院生物物理研究所[8]关于光刺激所引起的大蛛复眼和视叶粽合电反应的研究,刘育民等,“生理学报”,中国科学院生理研究所,1964,9。