生物奇觀:神奇的昆蟲複眼!

2020-12-15 嘉哥愛鍛鍊

昆蟲是生生不息的自然界中重要的一員,最近的研究表明,全世界的昆蟲可能有1000萬種,但目前有名有姓的昆蟲種類僅100萬種。

龐大的昆蟲家族蘊藏著無窮的奧秘,它們的「複眼」就是科學家們感興趣的研究課題之一。昆蟲的眼與人類的不同,它分為單眼與複眼兩類:單眼位於頭部中央,通常有三個,部分種類完全退化或缺少12個。

它的功能只能辨別光線的明暗與物體的遠近,是複眼的輔助器官。大部分的昆蟲還有一對複眼,位於頭部兩側,大小與形狀依種類而異,它是昆蟲的主要視覺器官。昆蟲的複眼是由許多六角形的小眼組成的,每個小眼與單眼的基本構造相同。複眼的體積越大,小眼的數量就越多,看東西的視力也就越強。

複眼中的小眼的數目變化很大,從最少的只有一個小眼,到最多的有數萬個小眼例如有一種螞蟻的工蟻只有一個小眼,蝴蝶有1.2萬1.7萬個小眼,蜻蜓則有1萬28萬個小眼,蒼蠅有4000個小眼。

昆蟲的複眼雖然由許多小眼組成,但它們的視力遠不如人類的好,蜻蜓可以看到12米遠,蒼蠅只能看到4070毫米遠。但是,昆蟲對於移動物體的反應卻十分敏感,當一個物體突然出現時,人通常需要盯住物體觀看0.05秒才能看清楚,但蒼蠅或蜜蜂,只需約0.01秒就夠了。

另外,就看東西的範圍-「視野」來說,昆蟲的複眼比人的要寬廣得多。這是因為對一個在活動著的物體來說,複眼中的所有小眼,並不是同時看到它的,各個小眼是有先有後地看到這個物體的。

我們知道,放電影時,儘管電影畫面是一幅幅的,但如果以每秒鐘放映25幅的速度放映,那麼那些動作不連續的畫面,看起來會覺得是連續的。但如果讓有複眼的昆蟲去看電影,會是一幅幅不動的「定格」般的畫面,若要它們感到是連續動作,每秒鐘至少要放映幾百個鏡頭才行。這對昆蟲來說是彳艮有好處的,因為在它快速飛行時,不會把各種不動的物體看成是連續活動的。

不然的話,既發現不了要「著陸」的花朵,要捕食的獵物,也不能準確地發現敵人,有效地躲避敵人。由於昆蟲飛行時,每個小眼都在觀看它的視野範圍內的景物,並獲得它所觀測到的「數據」,而根據這些數據,它們的腦就能「計算」出自身相對於地面物體的飛行速度,所以,在「著陸」時,能調整它的飛行運動,自動控制飛行速度,不快不慢,恰到好處地完美著陸。

人們正是從中受到啟發,於是模仿複眼的功能原理,研製出一種飛行器對地速度計。這種速度計是在飛行器上裝備兩個成一定角度的光電接收器,而在地上一固定地點發出光學信號。

由於兩個光電接收器的位置是兩者成某一角度的,有如複眼中的某兩個小眼,故它們必然是按順序地接收地面上同一目標發來的光信號,因此,只要將兩者接收到地面光信號的時間差,和飛行器的飛行高度,以及兩個接收器所形成的夾角的度數等數據輸入計算機,就能得出該飛行器相對於地面的相對速度,據此,就可以按要求來調整飛行器的飛行速度。近年來,科學家還根據昆蟲的複眼原理研發出一種「蟲眼相機」。

這種含有密集安裝於一個針頭大小面積上的人造「昆蟲眼」由8500個六角形透鏡組成,它所得的視野,比目前最好的廣角鏡頭還要寬廣。研究人員認為,未來幾年內這種技術很可能應用於微型全方位監視設備、超薄照相機以及高速運動傳感器上。

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