北京萤火虫复眼的显微结构及其光学特性

北京萤火虫(Pyrococelia pekinensis)是一种夜行性昆虫,具有一对半球形的复眼。本文叙述了我们研究北京萤火虫复眼的结构特点,测量了屈光器的折射率,观察了在复眼不同水平的成像特点,比较了影响屈光器成像的因素,并由此得出该复眼可能是一种具有晶丝光导的联立型复眼。     

棉铃虫夜眼反射光斑的研究

利用一个圆弧投光器,使点光源在90°范围内绕眼移动,对棉铃虫暗适应眼的反射光斑进行了研究。主要结果为:1.投射在眼上,并且与光斑垂直轴在背腹方向上构成的夹角不超过20°—23°的全部光线,对于引起光斑的反射光都是有效的。2.在眼的不同区域中,光斑的明亮度不等。以腹部区域最亮,而背部区域最不亮。3.有效投射光线依照其投射角,由光斑的不同部位进入眼中。平行于光斑垂直轴的光线,由整个光斑中的小眼面进入。具有较大投射角的光线,由同侧更边缘的小眼面进入。否则它们无助于被观察的光斑的亮度。4.在直径约为光斑直径1/2的中央部分,其反射光的来源是由两部分组成的,一部分是从该中央部分进入又反射出来,另一部分是从眼的其余部分进入而从该中央部分反射出来。起源于其余部分进眼的光线的总反射光,远强于起源于从该中央部分进眼的光线的总反射光。     

夜蛾趋光特性的研究:复眼转化过程中的行为变异

影响蛾类趋光性和灯光诱蛾效果的因素很多。过去,国内外许多观察和实验都侧重在研究光源的辐射光谱和辐射强度以及气候条件的影响。至于蛾类的主要感光器官的适应状态怎样影响趋光性,却极少引起注意。 陈元光等(1963)曾经用电生理学的方法,测出粘虫蛾复眼的暗适应过程大约为30—45分钟。Agee(1972)用电生理方法研究复眼,发现美国棉铃虫复眼在暗适应中,达到最高灵敏度的时间为30分至285分,雌、雄的平均时间分别为88分和115分;美国烟青虫雌、雄蛾的平均时间分别为119分和121分。最近,李典谟等(1977)以复眼反射光的增强作为暗适应的指标,测出烟青虫蛾在暗室内暗适应时,复眼的转化速率很不一致。快的个体约经过1小时就达到最大反射值;慢的个体则需经过3小时,而绝大多数个体(79％)则在1—2(1/2)小时内。因此,他们推测在入夜后的一段时间里,田间昆虫的眼由昼眼转化为夜眼的情况是各不相同的,并且认为这种差异会影响成虫对于灯光发生不同的行为反应。棉铃虫(Heliothis armigera)蛾是灯光防治的主要对象之一,为了进一步探索这个问题,我们认为有必要检查一下在日夜交替的自然暗适应条件下其复眼状态究竟是否一致,复眼状态怎样影响着趋光性,以便深入地了解夜蛾类趋光性的控制因素。     

三只复眼的昆虫

<正> 昆虫畸型怪胎,过去有过一些报道,如触角、上颚、足或翅的异常情况。但总的说来,发现很少。 本文报道新发现的一头具有三只复眼的昆虫,作为“昆虫小品”,以飨读者,增加一点《昆虫知识》的趣味性。 1981年6月30日在杭州浙江农业大学植保系大门口玻璃窗上获得一头日本黑瘤姬蜂Coccygomimusnipponicus(Uchida)雄蜂(浙江农业大学寄生峰标本室编号814689)。在鉴定时发现此峰头部有三只奇怪的复眼(见图),即在左复眼之上方生有另一只小形复眼,眼面小眼与正常复眼一样,而原来左复眼长和宽都比正常的复眼为小,且复眼内缘在触角窝附近平直,一点不凹入。右复眼之大小形状正常。此外,由于左侧多生了一个复眼,占据了部分头顶空间,左面的侧单眼亦向前移位而靠近中单眼。     

萤光虫复眼光学模型重叠成象的研究与模拟

以北京萤光虫复眼结构与生理参数为依据,基于已知的梯度折射率透镜特征,对复眼的整个光学系统进行模型化,模型的尺寸与折射率分布依据实际晶锥的测量值,通过对模型复眼的光线追迹,证明北京萤光虫复眼是一个折射重叠型复眼,重叠孔径以内入射的平行光线在视网膜水平形成一半宽度为一定值的模糊圈,利用计算机光线追迹模拟了复眼的重叠成象过程,随着象平面与晶锥近端距离的增加,信号光线的数目也逐渐增加,信噪比逐渐提高,在视     

棉铃虫复眼对过强刺激的调光反应

<正> 灯光防治是贯彻“预防为主,综合防治”植保方针的一项有效措施。了解害虫复眼的特性,对研究趋光行为的原理是非常重要的。 复眼对光的反应甚为复杂。就对光的强度而言,有能不能感受和能不能耐受的反应。也就是说,任何一种光强度对复眼的影响至少存在着照明作用的有无和大小以及刺眼(眩目)作用的有无和大小。有关昆虫复眼敏感度的研究     

萤火虫复眼光学模型重叠成象的研究与模拟

以北京萤火虫复眼结构与生理参数为依据,基于已知的梯度折射率透镜特征,对复眼的整个光学系统进行模型化.模型的尺寸与折射率分布依据实际晶锥的测量值.通过对模型复眼的光线追迹,证明北京萤火虫复眼是一个折射重叠型复眼.重叠孔径以内入射的平行光线在视网膜水平形成一半宽度为一定值的模糊圈.利用计算机光线追迹模拟了复眼的重叠成象过程,随着象平面与晶锥近端距离的增加,信号光线的数目也逐渐增加,信噪比逐渐提高,在视网膜水平达到最大值.     

昆虫复眼的仿生学应用

昆虫复眼结构独特、功能优异,是重要的仿生对象。仿生学家模拟复眼特性研发了人造同位复眼照相机;模拟蜻蜓复眼结构研制了相控阵雷达;从蚂蚁、蜜蜂和其他昆虫的复眼结构中得到启示,研制了偏振光导航仪;根据甲虫的视动反应机制研制出空对地速度计。科学家还对昆虫复眼的信息加工原理进行研究,研制出寻的末制导装置;法国科学家研制出仿复眼视觉导航装置及昆虫化机器人。     

昆虫单眼的结构和功能

大多数昆虫的视觉器官除了复眼外还有一些简单的小眼,称为单眼。昆虫成虫和半变态类若虫的单眼称为背单眼,位于头顶两复眼之间。背单眼在数目和结构上都有较大变化,但基本结构包括角膜晶体、一层角膜生成细胞(覆盖在角膜晶体上)、视网膜(由大约1000个感光细胞构成,视类群而不同)。背单眼对弱光比较敏感,但在图像感知方面的作用并不显著;它是一种“激发器官”,可以增加复眼的感知能力。全变态昆虫的幼虫既没有复眼也没有背单眼,但在其头部两侧有些类似复眼小眼的侧单眼。侧单眼的结构也与小眼相似,包括角膜,晶体和由一些视网膜细胞组成的视杆。侧单眼是完全变态类昆虫幼虫仅有的感光器官,与复眼一样,它们可以感知颜色、形状、距离等等。     

昆虫复眼结构及视觉导航研究进展

复眼是昆虫主要的视觉器官,具有感受物体的大小、形状和颜色等功能。研究复眼结构是了解昆虫感光机制的基础,进而明确视觉信号在昆虫行为中的作用。昆虫的复眼包括了重叠像眼和并列像眼两种类型,重叠像眼具有聚光作用,可以感受到低强度的光,但是分辨率较低;并列像眼没有聚光作用,分辨率较高。大多数白天活动的昆虫具有并列像眼,夜晚活动的昆虫具有重叠像眼。分子生物学、视网膜电位和行为学研究结果均表明昆虫对紫外、蓝和绿光最敏感。昆虫利用天体和地面目标物信号定向和导航,依靠天体发出的偏振光和地面目标物与背景颜色的对比度进行视觉判断,对于任何一种昆虫,这两种信号都可能同时应用。视觉信号在昆虫定位植物寄主、寻找配偶和产卵过程中起着至关重要的作用,不能低估昆虫视觉能力的作用。利用昆虫对不同波长光波的趋性,研制专一性强的诱捕装置,可为害虫的无公害防治提供理论基础。     

昆虫复眼形态结构及感光机制研究进展

复眼是昆虫的主要视觉器官,昆虫复眼形态、结构的研究是理解昆虫感光的基础。本文从昆虫复眼的外部形态、内部微观结构和功能以及对光的感受机制作一简要综述,且对今后昆虫复眼的研究方向进行了展望。     

昆虫的感觉和通讯

昆虫感知外世界的方式和能力与我们人类是很不相同的。视觉、嗅觉、味觉、触觉和听觉过五种感觉能力是人类和昆虫所共有的,但它们的性质和重要性在不同的昆虫类群中却差异很大。昆虫的复眼和视觉     

大双角蝎蛉幼虫复眼超微结构及其在全变态类幼虫侧单眼演化中的意义

【目的】长翅目(Mecoptera)是全变态类昆虫中唯一在幼虫期具有复眼而无侧单眼的类群,是研究昆虫复眼与侧单眼之间演化关系的理想材料。本研究旨在阐明长翅目幼虫复眼的结构特征,为探讨长翅目幼虫复眼与其他全变态类幼虫侧单眼之间的进化关系提供依据。【方法】本研究运用光学显微镜、扫描和透射电子显微镜技术观察了蝎蛉科(Panorpidae)大双角蝎蛉Dicerapanorpa magna(Chou)幼虫复眼的超微结构,并依据其结构特征对长翅目幼虫复眼在全变态类幼虫侧单眼演化中的意义进行了探讨。【结果】结果表明,大双角蝎蛉幼虫复眼属于并列像眼,由50多个小眼组成。小眼由1个角膜、1个晶体、8个视网膜细胞、2个初级色素细胞和数个次级色素细胞等组成。视网膜细胞分为4个远端细胞和4个近端细胞。远端视网膜细胞的视小杆向上延伸包裹着晶体的基部,使视杆末端呈漏斗状。【结论】分层的视网膜细胞和漏斗状的视杆很可能是长翅目幼虫复眼的共有祖征。这两个特征不存在于长翅目成虫复眼中,但存在于许多渐变态类昆虫中。由此推测,长翅目幼虫复眼可能与渐变态类昆虫的复眼存在同源关系。我们认为,长翅目幼虫独有的复眼很可能是全变态类昆虫的祖征,其他全变态类幼虫的侧单眼可能是由复眼演化来的。     

昆虫复眼瞳孔调节的一种新机制

本文采用细胞内记录方法,研究了蝗虫和螽斯复眼侧区小眼在不同时间(日间和夜间)和不同适应状态(暗适应和明适应)下,小网膜细胞角灵敏度的变化规律.结果表明:小网膜细胞角灵敏度的变化不仅与适应状态有关,而且伴随时间的变化而变化.小眼感杆束直径相应变化用光镜方法得到证实,我们认为在昆虫复眼中存在一种新的瞳孔调节机制.     

棉铃虫和玉米螟成虫复眼光反应特性的比较研究

通过记录棉铃虫和玉米螟复眼的网膜电图（Ｅｌｅｃｔｒｏｒｅｔｉｎｏｇｒａｍ,ＥＲＧ）比较了二者对光刺激的反应特性。结果如下：（１）二者具有相似的光谱反应曲线,均对５６２ｎｍ的光最敏感,另外对４００ｎｍ、４８３ｎｍ光也较敏感;（２）二者对这三种敏感光的光强度曲线近似,在一定范围内均近似线性递增,但玉米螟复眼ＥＲＧ在５６２ｎｍ和４８３ｎｍ下具有更高的反应幅度;（３）二者对白光的光强度曲线也近似,但随复眼适应状态及测试时间的不同,表现出不同的光敏感性。在相同条件下,棉铃虫复眼表现出更强的敏感性;同种昆虫复眼夜间比白天敏感,暗眼比亮眼敏感;（４）对不同测试时间复眼明暗状态转化的比较表明,棉铃虫复眼的ＥＲＧ反应具有更强的昼夜节律性。     

亲土苔蛾成虫复眼超微结构

【目的】重叠型眼在昆虫复眼演化中起着重要作用。本研究旨在阐明夜出型亲土苔蛾Manulea affineola复眼类型及结构特征,以期填补灯蛾亚科昆虫复眼研究的空白,扩充夜出型昆虫复眼的特征数据,为探讨重叠型眼的变异趋势及复眼演化提供依据。【方法】运用光学和透射电子显微技术观察亲土苔蛾成虫复眼的超微结构。【结果】亲土苔蛾成虫复眼具有一个透明区,由6个次级色素细胞的透明胞质构成。小眼具8个视网膜细胞,其中1个视网膜细胞较短,仅位于小眼基部。在透明区内,7个视网膜细胞聚集成一束,其远端与晶体束末端相接,但并不形成视杆。在透明区下方,这7个视网膜细胞形成一个中心融合的视杆。在复眼背缘区的小眼的视杆具有近似矩形的横截面,而其余小眼的视杆具多分支状截面。【结论】亲土苔蛾成虫复眼属于重叠型眼;复眼背缘区的矩形视杆很可能与昆虫的偏振敏感性有关。     

昆虫的发光及其应用

<正> 生物发光现象(Bioluminescence)是众所周知的,早在1700年前我国就有“车胤聚萤夜读”等记载。除萤火虫外,其它动物、植物、微生物也有一些发光的类群。近来人们还发现越来越多的生物反应都能发射很弱的光,这种低水平的发光被称为生物的化学发光(Chemilumi-nescence)。本文仅就昆虫的发光加以简介。 一、发光昆虫的类群及其研究状况 昆虫的发光可分为两大类,一类是由于发     

生物超微弱发光

萤火虫发光是一种广为人知的生物发光现象。自然界中能够发光的生物成千上万,不胜枚举:在海洋中有造成“海火”奇观的发光浮游生物;在森林里有晶莹闪烁的发光蘑菇;在草地上有发光的软体动物;在空中有形形色色的发光昆虫。这些发光生物都有一个共同的特点,它们所发出的光都...     

雌性意大利蜜蜂复眼形态发育及其视蛋白基因的表达

【目的】复眼作为大多数昆虫最重要的视觉器官,其小眼数量和体积大小一定程度上反映了昆虫视觉能力的强弱。视蛋白作为视觉感知中的功能性分子,在光信号转导过程中具有重要作用,基因的表达受到外源和内源等多种因素的影响。本研究旨在探讨蜂王和工蜂复眼形态发育及视蛋白基因的时间表达模式。【方法】选取3群群势相当的意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica蜂群进行人工育王,采集蜂王与工蜂蛹期各日龄蜂蛹及新蜂样品,采用扫描电镜技术观察蜂王和工蜂复眼的外部形态结构,利用Image J软件测量复眼短长轴、面积、小眼个数、小眼面积和小眼直径;采用实时定量PCR技术检测蜂王和工蜂蛹期紫外光视蛋白基因（UV-sensitiveopsin,UVop）、绿光视蛋白基因（Greenopsin,Lop1）和蓝光视蛋白基因（Blue-sensitive opsin,BLop）3种视蛋白基因的mRNA表达水平。【结果】蜂王和工蜂均是在蛹期末龄（出房前）分化出小眼;出房后,蜂王和工蜂复眼面积均变小（P＜0.001）,蜂王复眼短轴（P＜0.05）、面积（P＜0.001）、小眼个数（P＜0.001）均显著小于工蜂,但...     

蒙古寒蝉末龄若虫与成虫复眼的形态、组织结构和超微结构

【目的】本研究旨在明确蒙古寒蝉Meimuna mongolica末龄(5龄)若虫与成虫复眼的差异,探讨蝉总科昆虫在若虫与成虫生态位发生改变的过程中复眼的形态结构及功能变化。【方法】采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜技术,详细观察和比较研究了蒙古寒蝉末龄若虫和成虫复眼的一般形态、组织结构和超微结构。【结果】蒙古寒蝉的复眼为并列像眼。出土羽化前其末龄若虫复眼的颜色逐渐由白色变为红色至深褐色,成虫复眼则为浅褐色。末龄若虫复眼表面具有毛形感器、锥形感器和刺形感器,成虫复眼表面无感器。末龄若虫白色复眼的表面为完整的角膜,未分化形成小眼面;末龄若虫红色和深褐色复眼则由许多五边形或六边形小眼组成,排列不甚规则;成虫复眼均由排列整齐的等边六边形小眼组成。末龄若虫白色复眼内部由大量细胞团构成,未分化形成小眼结构;在末龄若虫深褐色复眼中,小眼次级色素细胞的细胞核集中分布在视杆和晶锥之间;在成虫复眼中,小眼次级色素细胞的细胞核分布在晶锥近心端周围。末龄若虫深褐色复眼中的初级色素细胞和小网膜细胞内的色素颗粒分布较均匀,而成虫复眼小网膜细胞内的色素颗粒都分布在视杆周围。【结论】蒙古寒蝉不同发育阶段的...