Навигация: восприятие поляризованного света глазом муравья
Мультифасеточный сложный глаз муравья состоит из набора отдельных единиц, омматидий (ommatidia), от каждой из которых идет свое нервное волокно. В каждой омматидии находится 8 фоторецепторов. Каждая омматидия видит мир в собственной перспективе. У пустынного муравья определенные группы омматидий чувствительны к поляризованному свету строго определенной ориентации. Они расположены в области дорзального ободка (dorsai rim) сложного глаза и воспринимают свет преимущественно в УФ диапазоне. На рис. 15.15 и рис. 15.16 показано расположение этих рецепторов. Их чувствительность к поляризации возникает из-за точной ориентации мембран, содержащих фотопигмент родопсин . Молекулы родопсина расположены параллельно в однотипно расположенных микроворсинках фоторецепторных клеток, как показано на рис 15.16 . Так как родопсин оптимально поглощает свет, направленный вдоль длинной оси молекулы, только одна определенная плоскость поляризованного света будет наиболее эффективно вызывать электрические сигналы в данной фоторецепторной клетке. Более того, молекулы родопсина в четырех различных фоторецепторах одной омматидии дорзального ободка ориентированы таким образом, что образуют углы строго в 90* по отношению друг к другу. Такая ориентация фоторецепторов присутствует только в тех зонах, которые ответственны за восприятие поляризованного света. Ортогональная ориентация четырех фоторецепторов в одной омматидии кажется специально созданной для определения угла поляризации. (Одиночный фоторецептор сам по себе не способен различить разницу в интенсивности, длине волны и угле поляризации).
Очень сходные по строению образования найдены и в глазах ракообразных .
Доказательством того, что поляризованный свет является основным условием для ориентации у муравьев, служат следующие эксперименты. Во-первых, если глаз покрыть контактными линзами, пропускающими свет только в области переднего дорзального квадранта, мутавей все равно способен находить прямую дорогу домой. Во-вторых, если область дорзального ободка закрыта, поиск обратного пути нарушается. И в-третьих, если угол поляризованного света, падающего на глаз муравья, дополнительно сдвигается подходящими фильтрами, на обратном пути муравей отклоняется от правильного направления на строго определенную и поддающуюся расчету величину.
Для успешной навигации информация, получаемая муравьем посредством зрения, должна коррелировать с картой звездного неба, положение солнца на которой определяет направление поляризации света. По мере того как муравей удаляется от гнезда, омматидии и обеспечивают его ориентирами относительно довольно запутанного, но тем не менее постоянного неба. На основании этого НС рассчитывает пройденное расстояние и углы поворота.
Сложный глаз муравья имеет полусферическую форму, что обеспечивает достоверное пространственное восприятие ориентации поляризованного света, как показано на рис. 15 14 . Более того, при анализе распределения омматидий, воспринимающих поляризованный свет определенной ориентации, можно выявить, что расположение этих омматидий и их нервных элементов формирует как бы нейронную "карту", коррелирующую с распределением поляризованного света неба. В результат этого степень соответствия между такой "картой" и поляризацией солнечного света может быть использована для определения направлении движения, которое может быть рассчитано как муравьем, так и исследователем.
