Fisika di dunia binatang: trilobita dan "lensa" mereka dari kalsit

Trilobita adalah kelas hewan laut yang mati ratusan juta tahun yang lalu. Para ilmuwan mengetahui 9 pesanan trilobita, yang meliputi 150 keluarga, 5 ribu genera, dan 10 ribu spesies. Analog modern trilobita modern terdekat dalam struktur tubuh adalah kutu kayu dan kepiting tapal kuda (omong-omong, "mineral hidup"). Kebanyakan trilobita memiliki cangkang yang kuat. Mulut dan kaki terletak di sisi bawah tubuh, dan mata berada di atas.

Mata kebanyakan trilobita sangat kompleks, dan strukturnya sangat berbeda dari struktur mata hewan modern. Hewan-hewan ini tidak memiliki lensa kristal kristalin, sebaliknya, trilobita memiliki lensa mineral dari kalsit. Sekarang satu-satunya hewan dengan lensa optik mineral adalah beberapa ophiur yang ada saat ini dan moluska Acanthopleura granulata. Kompleksitas mata trilobita jauh lebih tinggi daripada kompleksitas mata orang-orang sezaman ini.

Bagaimana para ilmuwan menemukan struktur mata trilobite? Karena fakta bahwa mereka terdiri dari kalsit anorganik, mata trilobita sangat terawat. Dalam lensa dasar mata majemuk arthropoda fosil, kalsit memiliki struktur kristal yang tidak biasa. Sinar cahaya yang bergerak pada sudut tertentu tidak membias dan tidak pecah menjadi beberapa sinar. Tetapi sinar yang jatuh pada mata hewan dari sudut yang berbeda dibagi menjadi dua sinar, yang dibiaskan dan masuk ke dalam sel-sel sensorik persis seperti yang diperlukan untuk pembentukan selanjutnya dari keseluruhan gambar. Karena mata trilobita hampir sepenuhnya anorganik, mereka tidak dapat fokus pada berbagai objek sendiri. Pada kebanyakan hewan modern, pemfokusan bersifat otomatis karena perubahan bentuk dan ukuran pupil dan lensa (tentu saja,ini hanya berlaku untuk hewan yang memiliki pupil dan lensa).

Mata sebagian besar spesies trilobite memiliki struktur yang sangat mirip dengan struktur struktur optik yang dibuat oleh Descartes dan Huygens pada pertengahan abad ke-17. Lensa Mata Huygensterdiri dari dua lensa cembung datar yang terletak di bagian datar di mata pengamat dan dipisahkan oleh celah tertentu. Lensa disebut lensa mata dan lensa lapangan. Bidang fokus terletak di antara dua lensa. Ini ditemukan oleh Christian Huygens pada akhir 1660-an dan merupakan lensa komposit (multi-lensa) pertama. Huygens menemukan bahwa dua lensa yang dipisahkan celah dapat digunakan untuk membuat lensa mata dengan nol chromatic aberration. Lensa anaplanatny asferis ini dapat mengoptimalkan gambar yang dibentuk oleh elemen individu mata, mengumpulkan sinar cahaya lebih baik daripada sistem lain. Di antara trilobita, ada spesies yang tidak memiliki mata sama sekali (mereka mungkin hidup dalam gelap atau di perairan yang sangat berlumpur), misalnya, spesies Agnostus, atau spesies yang memiliki mata primitif.

Tetapi sebagian besar sisanya mengembangkan mata. Mereka dibagi menjadi tiga jenis :

Mata tipe holochroic. Mereka terdiri dari sejumlah besar "aspek" dasar, kita berbicara tentang 15.000 lensa prismatik, atau bahkan lebih dari itu. Semua lensa elementer berada dalam kontak langsung satu sama lain, tanpa membran pemisah yang buram. Selaput pelindung transparan menutupi jenis mata ini hanya dari atas.

Mata tipe schizochroic. Mereka masing-masing terdiri dari sekitar 700 elemen dan dipisahkan oleh dinding buram. “Aspek” individu adalah lensa bulat atau poligon. Mata dilapisi di atasnya dengan selaput transparan yang mungkin melindungi seluruh organ dari kerusakan. Pada semua spesies trilobita awal, mata bersifat holochroic, yang kemudian berevolusi menjadi jenis mata schizochroic.

Jenis mata abatochroic. Itu memiliki elemen yang jauh lebih sedikit (tidak lebih dari 70). Ini semua adalah lensa bulat atau poligonal yang sama yang berbeda dari ukuran jenis lensa mata schizochroic. Setiap lensa elementer dipisahkan dari lensa di sekitarnya oleh membran opaque yang tipis (sclera). Mata ini lebih kecil dari dua tipe sebelumnya, tetapi memberi "pemilik" pandangan yang baik. Mungkin mata abatochroic ada pada trilobita yang hidup di dasar atau di air yang relatif berlumpur.

Mata berbagai spesies trilobita berbeda dalam ukuran dan lokasi. Misalnya, pada hewan-hewan yang hidup di tanah terbawah, mata mereka terletak di batang. Mereka membiarkan hewan yang terkubur di lumpur untuk melihat semua yang terjadi di sekitarnya. Banyak trilobita memiliki visibilitas yang sangat baik. Jadi, mata spesies Opipeuter memberikan pandangan hampir melingkar - hewan-hewan terapung ini melihat segala sesuatu yang terjadi di atas, di bawah dan di samping. Mereka tidak memiliki apa yang disebut zona mati.



Secara umum, "gambar" pada trilobita terbentuk kira-kira dengan cara yang sama seperti pada serangga modern dengan mata bercabang. Elemen-elemen individual dari gambar membentuk mosaik umum, yang lebih baik, semakin banyak elemen individual yang terdapat pada mata. Mungkin, ini dapat dibandingkan dengan pixelasi gambar pada monitor - semakin besar pixelnya, semakin besar "graininess" yang kita lihat.

Bridgette Schöömenen, ahli paleontologi di University of Bonn , adalah salah satu yang pertama mempelajari mata trilobita menggunakan fluoroskopi. Berkat metodenya, dia bisa menghargaistruktur tidak hanya lensa facet, tetapi juga sel-sel yang terletak di bawahnya. Sel sensorik terletak di bawah setiap lensa mini, dan lokasinya menyerupai kelopak bunga. Elemen utamanya adalah fotoreseptor berbentuk berlian. Di ruang tengah ada sel-sel pigmen, yang memberi mata warna coklat-hitam.

Seperti disebutkan di atas, trilobita tidak memiliki masalah dengan pemfokusan gambar. Pada saat yang sama mereka melihat benda-benda di dekat mereka dan benda-benda yang berjarak ratusan meter dari mereka. Secara umum, hewan purba ini memiliki mata yang rumit yang memberikan "gambar" tidak lebih buruk dari mata hewan modern. Dan sementara struktur mata kuno ini secara radikal berbeda dari struktur mata hewan modern.

Source: https://habr.com/ru/post/id398981/