الفيزياء في عالم الحيوان: الأفيور ورؤيتهم غير العادية

أكثر من مرة أو مرتين في Geektimes كانت هناك مواد منشورة حول أجهزة رؤية الحيوانات - الموجودة حاليًا والأحافير ، تلك التي اختفت منذ ملايين السنين. هذه المقالة هي عبارة عن استمرار للدورة ، لأنها مخصصة أيضًا للرؤية. هذه المرة ، لا تنظر المادة إلى العينين ، بل بالأحرى حساسية للضوء ، والحساسية لضوء الحيوانات غير العادية - ofiur.

Ophiuras ، أو ذيول الثعبان ، هي فئة من الحيوانات البحرية القاعية من نوع echinoderm. معظم الأنواع لديها طريقة غير معتادة للتحرك: عندما يزحف الأفيورا على طول الجزء السفلي ، فإن أشعةها تلتوي ، مما يجعل حركات تشبه الثعابين. تعيش معظم أنواع هذه الفئة في المياه الاستوائية. على الرغم من حقيقة أن الأفيور ليس لديه عين ، على هذا النحو ، فإنه يعرف بطريقة ما كيفية التهرب من المطاردة والقبض على الفريسة. كيف يفعلون ذلك؟ دعنا نرى.

في الإنصاف ، تجدر الإشارة إلى أنه لا يمكن لجميع أنواع الأفيور الاستجابة للضوء. تم اكتشاف الحساسية للضوء لأول مرة في أحد الأنواع ، Ophiocoma wendtii. كما اتضح ، بعد دراسة متأنية لأفيور هذا النوع ، تدين هذه الحيوانات "برؤيتها" للقدرة على عزل بلورات صغيرة من الكالسيت CaCO3 ، والتي تشكل البنية المجهرية الكروية لشكل عدستين. وفقًا للباحثين ، يمكن لأفيورا هذا وبعض الأنواع الأخرى أن تشكل عدسات دقيقة تقريبًا. تشكل البلورات شبكة ، تركز الضوء مباشرة في الأنسجة الظهارية للطبقات الأساسية إلى عمق 4-7 ميكرون. هناك ، يتم التقاط الضوء بحزم الأعصاب.

تشير الدراسة أيضًا إلى أن مجموعة العدسة في الأفيور لديها بنية تسمح بتقليل الانحراف الكروي والانكسار المزدوج للحزمة. هذا يفتح إمكانية لأفيور لالتقاط الضوء من اتجاه معين ، وليس من كل مكان على الفور. لديهم (عدد من الأنواع لديها هذه الميزة) كروماتوفوروفوتروبيك التي تنظم جرعة الإضاءة التي تصل إلى المستقبلات. تؤدي هذه التركيبات الدقيقة وظيفة ميكانيكية بحتة ووظيفة بصرية.

وفقا للخبراء، إن العدسات الدقيقة التي تخلق الأفيور مثالية لدرجة أن الشخص غير قادر على إنشاء شيء مثل هذا (تم التعبير عن هذا الرأي في عام 2001 - محرر تقريبًا). ربما يمكن استخدام مثل هذه الهياكل في أنظمة نقل البيانات البصرية. إنها تنقل الضوء دون أي تشويه. شبكة من العدسات الدقيقة ، وفقًا للعلماء ، تنقل صورة واحدة ، وليس الكثير من الصور الصغيرة.

تعمل جوانا أيزنبرغ ، مهندسة من مختبرات بيلا ، على بحث وتحليل هذه الهياكل الدقيقة لفترة طويلة. إنها تعتقد أن التكوينات الدقيقة التي أنشأها الأفيور "تشبه إلى حد كبير العدسات التي لا يمكن إنشاؤها بشكل عشوائي". وبعبارة أخرى ، يعتقد أيزنبرغ أن هذه الميكروليونات نشأت أثناء التطور ، وليست نزوة من الطبيعة ، مما خلق نظامًا غير ضروري للجسم.

قال روي سامبلز ، المتخصص في علم البصريات والضوئيات من جامعة إكستر: "من المثير للإعجاب أن هذا المخلوق العضوي يمكنه استخدام مواد غير عضوية لعمليات بدرجة عالية من الدقة - وهذا على الرغم من حقيقة أن المخلوق ليس لديه دماغ" .


تم الحصول على صورة مجهرية بواسطة المجهر الإلكتروني. في الصورة - جزء من الهيكل العظمي لل Ophiocoma wendtii ophiura مع

العدسات الدقيقة . تعيش Ophiuras في كل مكان على قاع البحرعلى عمق 6-8 كم. يحدث معظمها على عمق أكثر من 500 م ؛ تسكن الشعاب المرجانية أيضا. يزحفون على طول القاع عن طريق ثني الأشعة أو الحفر في الأرض. يتحركون في الصدمات ، ويمتدوا إلى الأمام إلى 2 أزواج من اليدين ويثنّونهم بحدة. عند تناول الطعام ، ترتفع أيدي الأفيور بشكل عمودي تقريبًا. في بعض الأنواع ، يشبه فرع الذراعين واحتقان تناول الأفيور سجادة مخالب حقيقية. تتعثر الحيوانات الصغيرة (الديدان والقشريات وقنديل البحر) وجزيئات الطعام المعلقة (العوالق) أو تلتقطها بنشاط.

يجب أن يكون نمو البلورات ، وفقًا للعلماء ، منظمًا ذاتيًا ، ويدعم هذه العملية جسم الأفيور وتستمر باستمرار. قال سامبلز: "كل شيء يبدأ بحساء من العناصر الكيميائية ، وفي النهاية نحصل على هيكل دقيق مذهل". يأمل في تكرار العملية في المختبر ، مما سيسمح بنمو بلورات الشكل الصحيح مع محور بصري لتلبية الاحتياجات المختلفة للصناعة والعلوم.

على الرغم من عدم وجود دماغ ، إلا أن الأفيور لديه نظام عصبي مشوه. كما ذكر أعلاه ، تركز البلورات الضوء على أنسجة الجسم ، في معظم الحالات ، على النهايات العصبية. جسم الأفيورا هو في الأساس عين واحدة كبيرة ، تسمح للحيوان "برؤية" بيئته والتفاعل وفقًا لذلك. يقارن آيزنبرغ عملية تكوين الصورة بكاميرا رقمية ، والتي تبني بيكسل صورة واضحة بكسل.

يقول مايكل لاند ، أخصائي رؤية الحيوانات في جامعة ساكس ، المملكة المتحدة: "إنه أمر غريب - لا أعرف شيئًا مثل العدسات المدمجة في الجسم".

لسوء الحظ ، لا يمكن للعلماء حتى الآن تحديد مدى جودة الصورة النهائية. لكن حقيقة أن الأفيون مع جهاز الرؤية هذا يتفاعلون مع إضاءة البيئة ويمكن أن يشعروا بأن الحيوانات المفترسة تهددهم ليس هناك شك. لتحسين نتائج المراقبة ، هناك حاجة لمزيد من التجارب.

Source: https://habr.com/ru/post/ar401053/