الفيزياء في عالم الحيوان: الأسماك "رباعية الأعين" و "أدواتها البصرية"

تُعرف أسماك أعماق البحر لعائلة الأوبستوبروكت لفترة طويلة. تم وصفهم لأول مرة منذ أكثر من مائة عام. للوهلة الأولى ، هذه سمكة غير ملحوظة تعيش حيث يسود الظلام شبه الكامل. لماذا سكان هذه الأماكن لديهم عيون؟ ومع ذلك ، يمكن لمعظم ممثلي هذه العائلة أن يروا ، وبشكل جيد. هذا ممكن بسبب البنية الأصلية لأعينهم.

لها شكل أنبوبي وموجهة نحو الأعلى. في الأسماك ، ليس هذا حدثًا نادرًا - على سبيل المثال ، يتم توجيه عيون أسماك الزينة التلسكوبية إلى الأعلى أيضًا. لكن عيون Opistoproctovye هي أنبوبي ، وليست مستديرة. إنها تشبه التلسكوب ، وليس مقلة العين. وهيكل هذا التلسكوب غير عادي للغاية.

والحقيقة هي أن كل عين مقسمة. يتلقى الجزء الذي يواجه العين صورة لما هو في الأعلى ، وهو منطقي. يتم توجيه الجزء الثاني من العين إلى أسفل. يتم استخدام سطح مرآة هنا لتركيز الصورة. الضوء الساقط داخل النصف الثاني من العين ينعكس ويركز. تتميز المرآة بطبيعة غير عادية للغاية ، وهي عبارة عن لوحات من بلورات فضية ، تقع على شكل قشور مجاورة لبعضها البعض.

يعتقد العلماء أن بلورات مرآة عين السمكة هي الجوانين. بفضل الجوانين ، تتألق قشور السمك أيضًا. يتم ترتيب بلورات القشرة في عدة طبقات بترتيب معين ، مما يؤدي إلى اختلاف زاوية الرقائق مع المسافة من مركز "المرآة". أجرى العلماء محاكاة لمبدأ عمل مثل هذه العين ، واتضح أن وضع البلورات في المرآة يسمح للأسماك بالحصول على صورة واضحة التركيز. يساعد النصف السفلي الأسماك على مراقبة الكائنات المتوهجة بعمق. ترتفع إلى طبقات حيث يكون هناك القليل من الضوء ، يمكن للأسماك رؤية كل ما يحدث فوقه ، وأمامها وعلى الجانبين. هذه الأسماك لديها رؤية دائرية تقريبًا.



في الصورة أعلاه (تظهر الأسماك أعلاه) ، يمكن ملاحظة انعكاس الضوء من العيون الأنبوبية. لكن العيون الرتوية التي تطل لأسفل لا تتألق. سوف تعكس الضوء فقط في حالة واحدة - إذا تم تصوير الأسماك من الأسفل. تساعد "المرآة" الموجودة في العيون الثانوية الرتجية أسماك العائلة على الحصول على صور واضحة لما يراه. بفضل عينيه ، يمكن للأسماك أن تلتقط حتى فريسة مضيئة قليلاً ، أو التعرف بسرعة على العدو والاختباء.

تضم عائلة الأوبستوبروكت 6 أجناس مع 10 أنواع. هناك عدد من الأنواع النادرة للغاية ، تم اكتشاف بعضها عن طريق الصدفة. على سبيل المثال ، الأنواع Rhynchohyalus و Dolichopteryx و Winteria و Bathylychnops معروفة بـ 3-5 عينات فقط. يعيش معظم أفراد الأسرة في مياه المحيطات المدارية والدافئة باعتدال. ويفضلون العيش على عمق 200 إلى 2500 متر.

سمكة أخرى ، من الأنواع Anableps anableps ، لديها بنية مشابهة إلى حد ما لجهاز الرؤية(أربع عيون). إنها لا تعيش بعمق ، كممثلين لعائلة Opistoprokt ، ولكن عمليا على السطح. علاوة على ذلك ، يقضي السمك معظم الوقت على الفور في بيئتين - الماء والهواء. تنقسم عينيها في هذه الحالة إلى قسمين على سطح الماء. الجزء العلوي في الهواء ، والنصف الثاني تحت الماء.

يساعد هيكل العين الأسماك على رؤية كل ما يحدث فوق الماء ، وكذلك ما يحدث في الماء. تنقسم عينيها إلى قسمين بطبقة من النسيج الظهاري. حتى العدسة لها شكل غير عادي ، لها شكل بيضاوي ويمكنها استقبال الصور من مصدرين في وقت واحد. يمكن أن تعطي النظارات ثنائية البؤرة ، التي تنقسم عدساتها أيضًا إلى جزأين ، فكرة عن بنية عين السمكة.



الجزء العلوي من عين السمكة محمي بشريط خاص من القزحية ، والذي لا يسمح لضوء الشمس الساطع بإبهار الأسماك. في هذه الأسماك ، لا تنقسم قرنية العين فحسب ، بل أيضًا قاع العين ، الذي يتكون من شبكية العين. جزء من العدسة الموجود في هذا الجزء من العين مسطح إلى حد ما ، مما يسمح بإعطاء صورة غير مشوهة. في النصف السفلي من العين ، تكون العدسة محدبة وسميكة ، مما يعطي أيضًا صورة دقيقة لما يحدث حولها ، دون تشويه. في الماء والهواء ، ترى العيون الأربعة كل شيء دون تحريف. وكل ذلك بفضل الهيكل الخاص للعين والعدسة.



بالمناسبة ، غالبًا ما تضطر الأسماك إلى خفض رؤوسها تمامًا في الماء لمنع النصف العلوي من العين من الجفاف. بفضل العين المزدوجة ، يمكن لـ Anableps anableps رؤية فريسة في الهواء (تتغذى على الحشرات) ، وحيوان مفترس في الماء. بالإضافة إلى ذلك ، تطفو الأسماك على الفور إذا اقترب أحد الحيوانات أو الشخص من الماء. ثلاثة أنواع فقط بأربع عيون. إنهم يعيشون في المياه العذبة والمالحة لأمريكا الوسطى والجنوبية.

Source: https://habr.com/ru/post/ar397089/