Пчёлы могут ориентироваться по солнцу даже в пасмурную погоду
Пчёлы способны улетать за нектаром на километры от улья, но всегда находят дорогу обратно. Их компасом служит положение солнца, даже когда его закрывают облака. Эта способность основана на особом строении сложных глаз, которые анализируют невидимые для человека узоры поляризованного света в небе.
Исследователи из Университета Констанца и Люблянского университета изучили свойства специализированной верхней части глаз пчёл. В работе, опубликованной в Biology Letters (Royal Society Publishing), они обнаружили, что в этой области светочувствительные клетки (фасетки) связаны между собой: сигнал, полученный одной клеткой, появляется и в соседних. Это создаёт менее детализированное, но более точное изображение поляризованного света.
Специализированная область среди тысяч фасеток
Глаз пчелы состоит из тысяч отдельных фасеток (омматидиев), каждая со своей линзой. Большинство из них обеспечивают чёткое изображение окружения. Однако верхняя область содержит группу омматидиев, ответственных за детектирование поляризованного света.
«Светочувствительные клетки в этих верхних фасетках менее чувствительны, что защищает пчёл от ослепления при взгляде на дневное небо», — объясняет соавтор работы Георгиос Колифетис, докторант из исследовательской группы Джеймса Фостера в Университете Констанца.
Эта особенность имеет свою цену: сниженная чувствительность не позволяет пчёлам различать тонкие изменения в небе. «Пчёлы видят небо скорее как акварельную картину, где соседние мазки сливаются, а детали скрыты. Но именно это делает данную часть глаза особенно хорошей для обнаружения крупномасштабных паттернов поляризации», — поясняет руководитель исследования Джеймс Фостер.
Совместная работа для общей картины
Механизм напоминает «пространственное суммирование» (spatial summation) в человеческом глазу, когда при слабом освещении сигналы от нескольких рецепторов объединяются для усиления, ценой потери детализации. У пчёл верхняя группа фасеток работает схожим образом, но постоянно, а не только ночью.
«У млекопитающих и человека нервные клетки объединяют сигналы множества световых рецепторов и отправляют общий сигнал в мозг. У пчёл же некоторые световые клетки напрямую связаны друг с другом. Каждая отдельная фасетка также реагирует на то, что видят её соседи», — объясняет нейробиолог Грегор Белушич из Люблянского университета.
Видеть главное
Размытое изображение пространства над ними помогает пчёлам отсеивать неважную информацию и фокусироваться на общей картине.
«Пчёлы регистрируют и анализируют паттерн поляризации света в небе. На основе этой информации они определяют положение солнца и настраивают свой внутренний компас. Они просто игнорируют помехи вроде облаков или веток над головой», — заключает Колифетис.
Это открытие интересно не только с биологической точки зрения, но и для современных технологий.
«Автономные транспортные средства также могли бы извлечь пользу из такой стратегии навигации. Камеры, направленные в небо, могли бы служить своего рода резервным компасом, если сигналы GPS и магнитные сигналы ненадёжны или отсутствуют», — говорит Фостер.
Поскольку пчёлы выполняют эту задачу с помощью небольшой группы фасеток, «искусственные пчелиные глаза» могли бы стать недорогим способом дополнения других автономных систем навигации.