Jak Pszczoły Widzą Świata: Oka wielopłaskowcowego, Światła Ultravioletowego i Map Polarnej Nieba

Dwa bardzo różne rodzaje oka

Pracownica pszczela ma na bokach głowy dwa duże okraśnięte oko, każde zbudowane z około 6000 osobnych jednostek widzenia nazywanych omatidiami, plus trzy małe proste oka, czyli ocelli, ułożone wtriangle na szczycie głowy. Okraślone okna zajmują się prawie całą jej widzeniem przestrzennym, wykrywając kształty, kolorystykę, ruch oraz położenie kwiatów lub wejścia do gniazdka, podczas gdy ocelli nie tworzą żadnych obrazów w żadnym znacznym sensie; zamiast tego działają jako detektory poziomu światła i horyzontu, pomagając pszczółce czuć ogólne jasnościę i utrzymywać stabilną orientację podczas lotu, szczególnie przydatne w szybkich, krzywych manewrach lotu zbieracza, gdzie nie jest potrzebny pełen obraz, ale szybka orientacja w kierunku do góry oraz jasność absolutnie.

Każde omatidium w okraśniętym oku to samodzielna jednostka optyczna z własnym lustrzanikiem i komórek czujnych światła, skierowanego lekko inaczej niż sąsiednie omatidia, dlatego mózg tworzy mosaikowy obraz z tysięcy szeroko kątowych wprowadzeń zamiast jednego ciągłego obrazu jak ten, który tworzy oka ludzkie. To daje pszczółkom doskonałą czucie do ruchu, wykrywają one szybkość morska znacznie wyższą niż ludzie mogą zauważać, na koszt znacząco niższej rozdzielczości przestrzennej, co oznacza, że ogólny widok świata pszczółki jest znacznie mniej ostro i szczegółowy niż nasz w każdym danym odległości.

Widzenie kolorów i przesunięcie ku długim wavelkom ultravioletowym

Widzenie kolorem pioników jest trójkolorowe, podobnie jak u ludzi, ale przesunięte po spektrum: pioniki mają receptory optyczne dostosowane do długich wavelków ultravioletowych, niebieskich i zielonych, a nie błękitnych, zielonych i czerwonych jak u ludzi. To oznacza, że pioniki mogą widzieć światło ultravioletowe, które jest całkowicie niewidoczne dla oka ludzkiego, ale są w praktyce niemal niezdolni do rozróżnienia czerwonego od czerni lub ciemnego zieloności, ponieważ ich zestaw receptorów optycznych podstawowo nie jest w stanie rozróżnić długowavelkowego światła czerwonego od ogólnego braku światła, który by inaczej zarejestrowali inne receptory.

Praktyczne konsekwencje dla kwiatów są dramatyczne. Wiele kwiatów, które dla obserwatora ludzkiego wyglądają puste lub jednokolorowe, pokazuje ostry wzór ultravioletowy, często nazywany wskaznikami nektarowymi lub miodowymi, tworzący wzory w kształcie ośmiu i rozpraszającego się do środka kwiatu, wskazujące na jego centrum oraz nagrodę za nektar i pączek. Te wzory są niewidoczne bez fotografii czujnej na ultravioletowe światło, ale z punktu widzenia ewolucji kwiatów, są one prawie jak neonowe znaki reklamowe przeznaczone dla widzenia pioników, a nie naszego. To jest również powód, dla którego kwiaty czysto czerwone, które są powszechne w ogrodach rosnących na potrzeby widzenia ludzkiego, są często słabo odwiedzane przez pszczół skrzypek porównany z niebieskimi, fioletowymi lub ultravioletowo wzorowanymi kwiatami, podczas gdy kwiaty czerwone, które są polinowane przez ptaki (które widzą czerwień dobrze), rzadko investują w silny zapach ani wzór ultravioletowy.

Polarizowana światło i kompass siedmiennikowy

Jeden z bardziej zaskakujących zdolności sensojnych pszczół nie ma nic wspólnego z kolorami ani kształtami: pszczółe są w stanie wykryć wzór polarizacji światła niebieskiego, cechę rozproszonego słońca, które powstaje z atmosfery i tworzy konsekwentny, zależny od położenia słońca wzór, niewidoczny dla ludzkich oczu. Specjalizowane omatydia w niewielkim pasie na szczycie siedmiennika, zwane obszarem krawędziowym dorsoanalnym (dorsal rim area), są dostosowane do wykrywania tego wzoru polarizacji, a nie zwykłych informacji kolorowych lub jasności.

To daje pszczółom zdolność do funkcjonowania jako kompas nawet wtedy, gdy słońce jest ukryte za chmurami, ponieważ wzór polarizacji nad obszarem czystego nieba nadal wskazuje położenie słońca poprzez geometrię rozproszonego światła. Jest kluczowy dla komunikacji kierunku podczas tańca wawrzyńczego, ponieważ ta tańcinga koduje kierunek względem położenia słońca, a zbieraca musi mieć wiarygodny sposób na ustalenie, gdzie jest słońce (lub byłoby), nawet pod częściowo zasłonionym brytyjskim niebem, aby ta komunikacja pozostała dokładna.

Wykrywanie ruchu i kontrola lotu

Poza statycznym odczytaniem obrazu i kolorów, oka wielokomórkowe pszczół są wyjątkowo dobre w wykrywaniu ruchu i przepływu optycznego, czyli sposobu, w jaki widoczny scenariusz przechodzi obok pszczół podczas lotu. To bezpośrednio wpływa na kontrolę lotu, a nie na świadome rozpoznawanie w jakimś czlowieckim sensie. Pszczóły wykorzystują przepływ optyczny do oceny własnej prędkości względem ziemi i bliskich obiektów, aby utrzymać bezpieczną odległość od przeszkód oraz kontrolować łagodne lądowania poprzez dopasowanie stopnia rozszerzenia widoczności powierzchni do prędkości zbliżania się, co efektywnie oznacza ocenę, jak szybko miejsce lądowania rosnie w polu widzenia jako proxy dla tego, jak szybko trzeba zwolnić.

Ta czucie ruchu również podstawia się za reakcję pszczół na nagle wystąpienie ruchu blisko gniazda, ponieważ szybki, niepewny ruch registeruje znacznie silniej w oka wielokomórkowych skonfigurowanych do wykrywania migotania niż wolne i zdecydowane ruchy. Jednym z praktycznych powodów dla doświadczonego hodowców pszczół jest to, że poruszają się cicho i przewidywalnie wokół otwartego gniazda zamiast wykonywać szybkie lub niespokojne gesty.

Nauczenie się, pamięć i rozpoznawanie wzorów

Pionki są zdolne do niezwykle zaawansowanego uczenia się wizualnego, rozróżniania i przypinania się do kształtów kwitów, wzorów, nawet prostej asocjacji symbolicznej po tylko kilku treningowych odwiedzinach. Ta zdolność do nauczonych pamięci wizualnych działa razem z zapachami i niezmienną atrakcją dla guzików nectarowych UV, co oznacza, że doświadczona zbieraarka buduje prawdziwe mapy umysłowe złożone z rodzajów kwitów i lokalizacji pól korzystnych, które przewodnią jej dalsze wybory zbierawcze, a nie reagują na każde kwiecie, do którego napotkają.

Często zadawane pytania