Hôm nay, chúng ta sẽ nói về một sinh vật nhỏ rất khó chịu, đó là ruồi. Chúng là những vị khách không mời mà đến khó chịu nhất trên bàn ăn vào mùa hè. Chúng không thể bị xua đuổi hoặc bị giết. Bất cứ nơi nào chúng xuất hiện, đĩa thức ăn đều trở nên không được ưa chuộng vì lý do vệ sinh.
Trong môn thể thao cạnh tranh đuổi ruồi bằng vợt đập ruồi, con người có khả năng thất bại cao hơn nhiều so với thành công. Tại sao ruồi có thể đánh bại con người, loài được cho là thông minh nhất trên trái đất? Nguyên nhân là do ruồi có một cặp mắt kép với sáu thấu kính và một cặp thanh cân bằng có thể được gọi là "nhà dẫn đường tự nhiên".
1. Trường nhìn rộng của mắt kép
Mắt của chúng ta nằm ở phía trước đầu và mỗi mắt chỉ có một cặp hệ thống hình ảnh võng mạc, được gọi là đơn nhãn. Nhiều loài côn trùng, bao gồm cả ruồi, có một cặp mắt kép lớn chiếm một diện tích lớn trên đầu.
Mỗi mắt kép bao gồm nhiều mắt nhỏ. Số lượng, kích thước và hình dạng của ommatidia thay đổi rất nhiều giữa các loài côn trùng khác nhau. Mắt kép của ruồi nhà có 4.000 mắt nhỏ, trong khi mắt kép của bướm và ngài có 28.000 mắt nhỏ. Mắt kép của côn trùng thường có hình lục giác, trong khi mắt kép của côn trùng vảy đực chứa vô số mắt kép tròn.
Mỗi ommatidium là một hệ thống hình ảnh độc lập bao gồm giác mạc, thủy tinh thể và tế bào thụ cảm ánh sáng. Giác mạc là một gương lồi lục giác nằm trên bề mặt của mắt có khả năng hội tụ ánh sáng. Bên dưới giác mạc là một thấu kính hình nón, cùng với giác mạc tạo thành bộ phận thu sáng. Bên dưới bộ phận thu sáng là dây thần kinh thị giác.
So với mắt người, hệ thống hình ảnh của mỗi ommatidium trong mắt kép tương đối đơn giản. Sau khi mỗi ommatidium cảm nhận được sự kích thích của ánh sáng, hình ảnh được tạo thành bởi các đốm sáng chỉ có thể phân biệt được độ sáng và màu sắc. Bộ não côn trùng không đủ mạnh để xử lý hình ảnh từ mắt kép ommatidia. Tầm nhìn của mắt kép được hình thành do sự chồng chéo của các mắt con giống như một bức tranh khảm có ít điểm ảnh và độ phân giải hình ảnh kém.
Với những khiếm khuyết rõ ràng như vậy, tại sao côn trùng vẫn nhất quyết tiến hóa thành mắt kép? Điều này liên quan đến hoạt động bay của côn trùng.
Khi những loài côn trùng có thân hình nhỏ bé thành thạo kỹ năng bay, không gian kiếm ăn của chúng sẽ được mở rộng đáng kể và không gian chạy trốn khỏi kẻ thù tự nhiên cũng tăng lên đáng kể. Một số loài động vật trên mặt đất thích ăn côn trùng, và nhiều loài chim trên trời thậm chí còn coi côn trùng là món ăn chính trong chế độ ăn của chúng. Khi chim săn côn trùng, chúng thường lợi dụng lực hấp dẫn của Trái Đất để tăng tốc độ lao xuống. Khi một con chim lao xuống, nó sẽ che khuất ánh sáng mặt trời đối với côn trùng, gây ra sự thay đổi trực tiếp về ánh sáng và bóng tối phía trên cơ thể côn trùng.
Mặc dù mắt kép có khả năng chụp ảnh kém nhưng lại cực kỳ nhạy cảm với những thay đổi về độ sáng. Mỗi mắt nhỏ có thể phản ứng với những thay đổi về ánh sáng và bóng tối ở tần số rất cao trong một khoảng thời gian rất ngắn. Mắt người bình thường có thể phân biệt 24 hình ảnh mỗi giây (cũng là tốc độ tối thiểu của phim hoạt hình), trong khi mắt kép của côn trùng có thể phân biệt khoảng 240 hình ảnh mỗi giây.
Do đó, mắt kép có thể cảm nhận sự thay đổi sáng tối ở tần số cao và tính toán hiệu quả vị trí tương đối và khoảng cách giữa mắt và vật thể quan sát. Do đó, côn trùng rất nhạy cảm với các vật thể chuyển động tiến lại gần chúng. Ví dụ, khi một vật thể đột nhiên xuất hiện, ong chỉ có 0,01 giây để phản ứng, và các loài côn trùng ăn thịt thậm chí còn nhạy cảm hơn với các vật thể chuyển động.
Ngoài ra, mắt kép có trường nhìn rộng hơn. Mắt kép của ruồi có thể nhìn thấy các vật thể trong phạm vi gần 360 độ. Bất kể bạn tiếp cận ruồi từ hướng nào với chiếc vợt đập ruồi, con ruồi vẫn có thể sử dụng mắt kép để phát hiện bạn đang lẻn đến gần nó!
2. Tốc độ cất cánh nhanh. Cơ thể của côn trùng được chia thành ba phần: đầu, ngực và bụng. Ngực có ba cặp chân và hai cặp cánh. Tuy nhiên, các loài côn trùng thuộc bộ Hai cánh đã thoái hóa cánh sau thành thanh giữ thăng bằng hình quả tạ, chỉ còn lại một cặp cánh để bay.
Khi một con ruồi bay, thanh thăng bằng của nó rung ở tần số 300 lần mỗi giây. Nếu cơ thể nghiêng và lệch khỏi hướng đi, hoặc mặt phẳng rung động thay đổi, các thụ thể trên thân gậy thăng bằng sẽ cảm nhận và truyền thông tin đến trung tâm thần kinh ở não, do đó nhanh chóng cân bằng cơ thể và điều chỉnh lại hướng đi.
Thanh thăng bằng là công cụ điều hướng hữu ích cho ruồi khi bay. Khi ruồi đứng yên, thanh cân bằng cũng sẽ rung đều đặn. Sự rung động đều đặn này giống như một bài tập khởi động, giúp ruồi có thể bay đi bất cứ lúc nào. Giống như một chiếc ô tô đang chờ đèn xanh tại ngã tư đèn giao thông, động cơ không tắt và ngay khi đèn xanh bật sáng, xe có thể nhanh chóng chạy đi.
Tại sao tôi không thể luôn bắt được ruồi? Bởi vì ruồi luôn sẵn sàng bay đi. Loài ruồi thông thường thuộc họ ruồi có cánh, chúng cất cánh nhanh hơn các loài ruồi khác, quá trình cất cánh mất trung bình 7,34 mili giây. Một người mất 300 mili giây để chớp mắt, vì vậy bạn có thể tưởng tượng được một con ruồi bay nhanh như thế nào.
Nếu thanh cân bằng bị hỏng, phản ứng, tốc độ cất cánh và độ ổn định khi bay của ruồi sẽ giảm đáng kể.
Dựa trên nguyên lý thanh cân bằng của ruồi, các nhà khoa học đã phát triển các thiết bị dẫn đường mới như con quay hồi chuyển rung, được sử dụng trên máy bay, tên lửa và các tàu vũ trụ khác. Điều này không chỉ có thể ngăn chặn các đường bay xoắn ốc nguy hiểm và đảm bảo sự ổn định của chuyến bay mà còn thực hiện được chức năng lái tự động.
