Jak vidí svět kudlanky?

Vědci objevili u kudlanek nový typ stereoskopického vidění, který není typický pro jiná zvířata. Místo porovnávání snímků přijímaných levým a pravým okem, kudlanky nacházejí oblasti, ve kterých se osvětlení mění, a odhadují vzdálenost k objektu na základě změny osvětlení v čase, píší vědci Current Biology.

Stereoskopické vidění u zvířat je založeno na nepatrném rozdílu mezi obrazy, které spadají do zorného pole levého a pravého oka. Na základě rozdílu mezi těmito snímky je možné nejen získat informace o vzhledu objektu, ale také odhadnout vzdálenost k němu. Nejjednodušším typem stereoskopického vidění je vidění binokulární, kdy vizuální informaci přijímají dvě oči. Je známo, že mnoho hmyzu používá k získání snímků více očí (ommatidií), ale jediný hmyz, jehož stereoskopické vidění je spolehlivě známé, je kudlanka.

Obecné principy konstrukce trojrozměrného obrazu z informací přijatých vizuálním systémem byly u většiny obratlovců (především savců a ptáků) docela dobře prostudovány. O vlastnostech stereoskopického vidění kudlanky nábožné se dosud vědělo jen málo.

Tým biologů z Newcastle University vedený Vivekem Nityanandou studoval mechanismus stereo vidění u kudlanek pomocí experimentu, který byl dříve použit k potvrzení jeho přítomnosti: v jedné z předchozích studií. Kudlanky měly nasazeny speciálně navržené brýle s optickými filtry: tyto filtry jim umožňují zobrazovat různé obrazy pro levé a pravé oko. Snímky stimulů byly vysílány z obrazovky monitoru umístěné ve vzdálenosti 10 centimetrů od hmyzu. Aby bylo možné posoudit dopad konkrétního podnětu na kudlanku, byly k zobrazení vybrány ty obrázky, na které je známa reakce hmyzu (například pohyby končetin).

Aby vědci vyhodnotili přesné mechanismy stereoskopického vidění, ukázali kudlankám několik obrázků sestávajících z pohyblivých a statických bodů. Obrazy pro levé a pravé oko kudlanky byly různé a obraz byl složen tak, že v každém jednotlivém snímku pro každé oko nebylo možné rozlišit pohybující se cílový objekt od statického pozadí.

Aby vědci určili, jak důležitá je shoda mezi statickou částí obrazu pro levé a pravé oko pro analýzu podnětů, použili v experimentu několik různých kombinací konzistence mezi statickou a pohyblivou částí obrazu. K tomu autoři práce vyvinuli několik různých trajektorií pohybujících se bodů, které odpovídaly různým virtuálním polohám objektu (na obrazovce, před obrazovkou nebo s paprsky, které se vůbec neprotínají), aby pochopili, jak korespondence je stanovena mezi objekty pohybujícími se v pravém a levém zorném poli. Pro srovnání principů stereoskopického vidění byl proveden podobný experiment se stejnými obrazy s lidskými účastníky.

Ukázalo se, že na rozdíl od vidění obratlovců, které je založeno na porovnávání vzorců osvětlení získaných levým a pravým okem, kudlanka neporovnává samotné osvětlení, ale jeho změnu v čase. V tomto případě je zajímavé, že jak poloha pohybujícího se objektu, tak obrázek na pozadí viditelný pravým a levým okem nemusí být zcela konzistentní, což nebrání přesnému odhadu vzdálenosti k objektu.

Vědci poznamenávají, že objevený mechanismus vidění umožňuje velmi přesně určit vzdálenost k pohybujícím se objektům. Není však příliš jasné, jak dobře funguje stereoskopické vidění kudlanky u statických objektů. Stereoskopické vidění kudlanky nábožné navíc podle biologů zřetelně převyšuje lidské v případě, kdy si přijímané obrazy ve dvou zorných polích navzájem neodpovídají.

Autoři práce podotýkají, že vzhledem k tomu, že modely stereoskopického vidění se používají k vytváření umělých optických prvků, algoritmů zpracování obrazu a počítačového vidění, může být objevený mechanismus vidění kudlanek velmi užitečný pro zvýšení efektivity jejich práce.

Ne všechny principy XNUMXD vidění používané v robotice jsou však založeny na stereoskopickém vidění. Například žehlicí robot pomocí hloubkového senzoru vytváří XNUMXD obraz, který pomáhá najít záhyby a nerovnosti látky. A při přistání mohou drony místo stereoskopického vidění používat data z optické průtokové kamery.

Kudlanka nábožná, pojmenovaná podle prominentních předních končetin, které se skládají dohromady v gestu oddanosti, působí vyrovnaně a oduševněle. Nejsou však tak submisivní, jak se zdají. Ve skutečnosti jsou kudlanky nábožné dravé ze zálohy s bleskurychlými pohyby.

Jsou to fascinující tvorové, kteří si osvojili své místo v přírodním světě. Na celém světě je známo přibližně 2000 XNUMX druhů kudlanek, které vykazují širokou a působivou škálu adaptací na své prostředí. Zde je deset zajímavých faktů o kudlankach.

1. Mají výborný zrak

Vynikající vidění pomáhá kudlankám lovícím ze zálohy skočit na svou kořist. David Campling/EyeEm/Getty Images

Kudlanky mají stereo vidění a díky umístění očí mají také široké zorné pole. Každé z jejich očí má foveu, koncentrovanou oblast fotoreceptorových buněk, která jim umožňuje zaostřit a sledovat s vysokou přesností. Kudlanky nejen dokážou vidět v trojrozměrném prostoru, ale výzkum ukázal, že jejich trojrozměrné vidění funguje jinak než všechny dříve známé formy v přírodě. Kromě odhalení informací o samotných kudlankách by to mohlo vědcům pomoci zlepšit vidění robotů.

2. Jsou to opravdoví mistři

Kudlanky jsou jediným hmyzem, který dokáže hýbat hlavou ze strany na stranu. Schopnost otočit hlavu bez pohybu zbytku těla je klíčovou výhodou kudlanky při lovu, která umožňuje minimální pohyb, když pronásleduje svou kořist. (1)

3. Kudlanky jsou pohyblivé jako kočky

K překvapení vědců, kteří kudlanky nafilmovali, zjistili, že tento hmyz skáče s výjimečnou přesností, zkroutí se ve vzduchu, aby přistál na nejistém a specifickém cíli. Podívejte se na video výše; atletické, že?

4. Rychle pracují na své kořisti.

Kudlanky čekají, aby přepadli nebo trpělivě pronásledovali svou kořist, ale jakmile jsou připraveni zasáhnout, udělají to rychlostí blesku a zaútočí svými velkými předními končetinami tak rychle, že je pouhým okem těžko vidět. Na tlapách mají také ostny, kterými propíchnou kořist.

5. Kudlanky jsou mistry v maskování

Kudlanka orchidejí sedí na okvětních plátcích. Adegsm/Getty Images

Kudlanky jsou velmi talentované na maskování. Přicházejí ve formě listů, tyčinek a větví, jako mnoho hmyzu, ale mají také širší tvar. Některé kudlanky línají na konci období sucha, aby zčernaly, což pohodlně zajišťuje, že jejich proměna se shoduje se zčernalou krajinou, kterou za sebou zanechaly požáry. Květinové kudlanky jsou úžasné – některé jsou divoce zdobené, jiné vypadají tak přesvědčivě, že z nich nic netušící hmyz přichází sbírat nektar. a stává se obědem.

6. Jedí pouze živou potravu

Kudlanky jsou masožravý hmyz, který miluje živou potravu. Mohou poskytnout zahradníkům určitou pomoc při hubení škůdců, protože jedí potenciálně škodlivý hmyz, jako jsou brouci, cvrčci a kobylky. Nejsou však vybíraví – je také známo, že se živí užitečným hmyzem, jako jsou původní včely a motýli, takže jejich celkový dopad na kontrolu škůdců je obtížné předvídat.

7. Kudlanky jsou ambiciózní predátoři

O některých kudlankách je známo, že loví kolibříky. Mike Lewinski / Flickr / CC BY 2.0

Kudlanky nepřestávají jíst hmyz. Zaměřují se také na jiné členovce, jako jsou pavouci a někdy i na malé obratlovce. Některé kudlanky se například živí kolibříky a také řády ptáků, jako jsou pěvci, sluníčci, medojedi, mucholapky, vireos a červenky, stejně jako žáby a ještěrky.

8. Mají své predátory

Chameleoni patří mezi zvířata, která loví kudlanky. engabito/Getty Images

Přestože kudlanky loví kolibříky a jsou zdatnými lovci, jsou také loveni. Mezi jejich predátory patří žáby, ještěrky a ptáci, stejně jako některé druhy pavouků.

9. Kudlanky bojují s netopýry

Kudlanky se také stávají kořistí netopýrů, ale nejsou snadnou kořistí. Dokážou zachytit echolokační zvuky netopýrů, a když se k nim přiblíží, ponoří se k zemi a často se jim v cestě vytvoří spirály a smyčky. Pokud jsou chyceni, snaží se probojovat na svobodu pomocí svých velkých, ostnatých předních končetin.

10. Samice kudlanek požírají během páření samce.

Samci kudlanek ne vždy přežijí období páření. 13 až 28 procent páření končí kanibalismem, kdy samice kudlanky nábožné ukousne samci hlavu a sežere ho. Ve studii z roku 2016 vědci zjistili, že ženy, které kanibalizovaly svého mužského partnera, produkovaly výrazně více vajíček než ty, které to neudělaly, což naznačuje, že jejich kanibalistické chování může zvýšit jejich šance na reprodukční úspěch. (2)

Vědecký spisovatel, profesionální zoolog a pedagog s více než 10 lety zkušeností s prací se studenty, vědci a vládními experty. Autor na volné noze stránky “Znalosti jsou světlo”.