Пчёлы находят дорогу домой даже в облачную погоду благодаря особому строению глаз

Формы рецептивных полей (RF) в разных областях глаз медоносных пчёл и шмелей. Основная сетчатка (a,b), краевая DRA (c,d), несвязанная DRA (e,f) и связанная DRA (g,h) формы фоторецепторных RF для медоносной пчелы (A. mellifera) и шмеля (B. terrestris) соответственно. У обоих видов размер RF увеличивается от основной сетчатки к DRA, а их формы становятся более неправильными. Связанные фоторецепторные RF DRA наблюдались у обоих видов. Автор: Biology Letters (2025). DOI: 10.1098/rsbl.2025.0234

Медоносные пчёлы могут улетать за нектаром на километры от своего улья на неизвестную территорию — и тем не менее всегда находят дорогу обратно. Положение солнца в небе служит для пчёл своего рода компасом, даже когда облака или другие объекты закрывают его из виду. Этой способностью они обязаны особому строению своих сложных глаз, которые анализируют невидимые для человека узоры поляризованного света в небе.

Исследовательская группа из Констанцского университета и Люблянского университета изучила визуальные свойства этой специализированной части. В своём недавнем исследовании, опубликованном в Biology Letters, команда изучила, как некоторые светочувствительные клетки в глазах пчёл связаны друг с другом. Они обнаружили, что в области глаза, обращённой к небу, сигнал, полученный одной клеткой, также появлялся в других. Эта неожиданная связь создаёт менее детальное, но более точное изображение поляризованного света в небе.

Одна фасетка среди многих

В отличие от человеческого глаза, в котором одна линза фокусирует свет из окружающей среды на наши зрительные клетки, глаза пчёл состоят из тысяч отдельных фасеток (омматидиев), каждая со своей собственной линзой. Они известны как сложные глаза. В случае пчёл сложные глаза содержат различные специализированные области.

«Большинство фасеток обеспечивают чёткое изображение окружающей среды. Однако верхняя область глаз содержит группу омматидиев, которые работают по-другому и отвечают за обнаружение поляризованного света в небе. Мы внимательно изучили эту область», — объясняет Георгиос Колифетис, соавтор исследования.

«Светочувствительные клетки в каждой из этих верхних фасеток менее чувствительны, чем в фасетках в других местах. Это не даёт пчёлам ослепнуть, когда они используют эту часть глаз, чтобы смотреть на дневное небо», — добавляет он.

Это явно полезно, но имеет свою цену: пониженная чувствительность этих фасеток не позволяет пчёлам обнаруживать тонкие изменения в небе.

«В то время как остальной мир они видят более детально, небо пчёлы видят скорее как акварельную картину, где соседние мазки кисти сливаются друг с другом, а детали скрыты, — объясняет Джеймс Фостер, руководивший исследованием. — Но именно это делает эту часть глаза особенно хорошей для обнаружения крупномасштабных паттернов поляризации в небе».

Совместная работа для получения полной картины

Чтобы понять это, стоит взглянуть на то, как работает человеческий глаз. Наши глаза фокусируют свет на отдельные пиксели и используют их для построения общей картины. Ночью или при плохом освещении это точное зрение уже невозможно. Человеческий глаз компенсирует это, объединяя несколько пикселей вместе.

Потеря детализации — это компромисс для усиления светового сигнала. Учёные называют этот процесс «пространственным суммированием». Это исследование показывает, что верхняя группа фасеток в глазах пчёл работает таким же образом — и круглосуточно, а не только ночью.

Однако функция не совсем одинакова. «В глазах млекопитающих и человека нервные клетки объединяют сигналы нескольких световых рецепторов и отправляют объединённый сигнал в мозг. В случае пчёл некоторые световые клетки непосредственно связаны друг с другом, — объясняет нейробиолог Грегор Белушич из Люблянского университета. — Таким образом, каждая отдельная фасетка также реагирует на то, что видят соседние фасетки».

Видение того, что важно

Какой цели это служит? Размытое изображение пространства над ними может помочь пчёлам отсеять неважную информацию и сосредоточиться только на общей картине.

«Пчёлы регистрируют и анализируют паттерн поляризации света в небе. На основе этой информации они определяют положение солнца и соответствующим образом выравнивают свой внутренний компас. Они просто игнорируют помехи, такие как облака или ветки над головой», — заключает Колифетис.

Обнаружение этой функции в глазах пчёл интересно не только с биологической точки зрения, но и может быть использовано для дальнейшего развития современных технологий.

«Автономные транспортные средства также могут выиграть от этой стратегии навигации. Камеры, направленные на небо, могли бы служить своего рода резервным компасом, если сигналы GPS и магнитные сигналы ненадёжны или выходят из строя», — говорит Фостер.

Поскольку пчёлы способны выполнять этот трюк с небольшой группой фасеток, «искусственные пчелиные глаза» могли бы предоставить недорогой способ дополнения других автономных систем навигации.

Больше информации: George E. Kolyfetis et al, Electrophysiological recordings reveal photoreceptor coupling in the dorsal rim areas of honeybee and bumblebee eyes, Biology Letters (2025). DOI: 10.1098/rsbl.2025.0234

Источник: University of Konstanz