Беседы о бионике

Человеческий глаз, как известно, воспринимает электромагнитные колебания в области от 0,4 до 0,8 мк, тогда как у многих насекомых нижняя граница этой области доходит до 0,3 мк. Пчелы, мухи и муравьи воспринимают ультрафиолетовое излучение. Правда, пчелы не "знают", что такое красный цвет. Алые цветы они выделяют среди прочих по другим признакам, например по интенсивности отраженных ультрафиолетовых лучей, так что алая роза или красный мак имеют для пчел "ультрафиолетовую" окраску.

Как ориентируются в своих длинных перелетах пчелы? Каким образом, пролетев очень большие расстояния, они находят дорогу к своему улью? Направление полета пчелы определяет все тот же фасеточный глаз.

У пчел и шмелей, кроме отчетливо видных фасеточных глаз, есть еще три малозаметных простых, одиночных, глаза (рис. 7). Назначение этих глаз до последнего времени объясняли по-разному: либо как вспомогательные органы для видения на расстоянии или фиксирования положения цели, либо как органы, определяющие интенсивность освещения. Недавно получены сведения, подтверждающие последнее предположение.

Опыты показали, что благодаря своим одиночным глазам — прекрасным фотометрам — пчелы различают степень освещенности (в пределах от 1,5 до 5 люксов), по которой они определяют время вылета утром за взятком и возвращения в улей вечером. Пчелы с заклеенными одиночными глазами вылетали позже и возвращались в улей раньше, чем контрольные. Если заклеивался только один одиночный глаз, то вылет и последнее возвращение в улей совершались при освещенности, вдвое большей, а в случае ослепления всех трех глаз — в 4,5 раза большей, чем в контрольном опыте. Выключение этих глаз не влияло на поведение пчел в течение дня. Интересно, что в нормальных условиях эти удивительные существа начинают свой последний вечерний путь в улей при освещенности, несколько превышающей ту, при которой они вылетали из него утром. Пчелы как бы учитывают продолжительность полета домой, чтобы прибыть к улью не позже того момента, после которого им станет трудно ориентироваться из-за недостаточной освещенности.

Одна из интереснейших возможностей зрительного аппарата насекомых — их способность видеть "быстрее", чем многие другие животные. Там, где человек видит какую-то промелькнувшую тень, та же пчела, например, отчетливо различает размеры и форму предмета. Временная разрешающая способность фасеточного глаза выше, чем у глаза человека.

Частота повторения вспышек, при которой они сливаются и создают у человека впечатление непрерывного света — 24 раз в секунду, — известна давно и используется в кино, телевидении, для измерений, основанных на стробоскопическом эффекте, и т. д. Насекомые же — мухи, пчелы, осы — не смогли бы смотреть ни кинофильмы, ни телевизионные передачи. При изучении их зрения оказалось, что частота повторения световых импульсов, при которой они сливаются в непрерывный свет, примерно равна 300, т. е. в 10 с лишним раз больше, чем у человека; поэтому насекомые видели бы на экране совершенно раздельные кадры, не сливающиеся в цельное изображение.

Рис. 8. Схема работы фасеточного глаза. В мозг насекомого поступает сигнал от изображения предмета, находящегося напротив ближайшего омматидия

Чем замечательно это свойство фасеточного глаза? Человек различает форму движущегося тела только в том случае, если изображение задерживается на сетчатке в течение 0,05 сек. Если время экспозиции меньше, то различить контуры отдельного изображения уже не удается, а одинаковые изображения сливаются в одно. У мухи же или у осы это время равно 0,01 сек. Измерение центрального угла омматидия мухи позволяет заключить следующее: если муха летит со скоростью 5 м/сек, то предмет диаметром 1,25 см, находящийся на расстоянии 1 м, будет восприниматься каждым омматидием в течение 0,01 сек, и, следовательно, будет виден очень отчетливо. Человек же увидел бы только промелькнувшую мимо тень. Для насекомого в единице времени больше мгновений! Процессы, кажущиеся человеку очень быстрыми, для насекомых идут гораздо медленнее, представляются расчлененными. С этим связана и чрезвычайно быстрая, непостижимая для человека скорость реакции насекомого.

Ничтожная инерционность зрительного восприятия насекомого в сочетании с одной особенностью фасеточного глаза представляет для бионики особый интерес. Дело в том, что в каждом омматидии, как отмечалось выше, возникает одно изображение предмета, находящегося в поле зрения, а значит, во всем фасеточном глазе — целая серия независимых друг от друга изображений. Однако, несмотря на это, мозг насекомого воспринимает лишь одно изображение — то, которое возникло в ближайшем к предмету омматидии. Изображения в остальных омматидиях блокируются (рис. 8). Любой перемещающийся предмет последовательно попадает в поле зрения различных омматидиев. Таким образом, животное оказывается в состоянии определить скоростьдвижения этого предмета.