Từ lâu, con người luôn bị thu hút bởi khả năng thị giác phi thường của loài ruồi. Mắt ruồi, hay còn gọi là phức nhãn, sở hữu cấu trúc tinh vi gồm hàng ngàn ommatidium (mắt nhỏ) li ti, xếp sát nhau tạo thành mạng lưới hình cầu…
1. Kỳ quan thị giác của mắt ruồi: Phức nhãn
Trong thế giới loài ruồi nhặng hay còn gọi là nhặng xanh (danh pháp khoa học: Lucilia sericata), ẩn chứa một bí ẩn diệu kỳ - phức nhãn, hay còn gọi là mắt kép. Không giống với mắt người đơn giản với một thấu kính, phức nhãn sở hữu cấu trúc tinh vi gồm hàng ngàn ommatidium (mắt nhỏ) li ti, xếp sát nhau tạo thành mạng lưới hình cầu.
Nhờ cấu trúc độc đáo này, phức nhãn mang đến cho loài ruồi nhặng có khả năng nhìn tuyệt vời, vượt xa so với nhiều loài động vật khác, bao gồm cả con người.
2. Mạng lưới ommatidium - Bí mật tạo nên thị giác phi thường
Mỗi ommatidium nhỏ bé trong phức nhãn đóng vai trò như một mắt đơn lẻ, sở hữu đầy đủ các bộ phận cần thiết cho quá trình thị giác như giác mạc, thấu kính, tế bào sắc tố, tế bào võng mạc và sợi thần kinh. Khi ánh sáng lọt vào mắt, nó sẽ được tập trung bởi giác mạc và bẻ cong bởi thấu kính, tạo ra hình ảnh trên võng mạc. Các tế bào võng mạc sau đó sẽ chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu thần kinh, được truyền dẫn qua sợi thần kinh đến não bộ.
Điều kỳ diệu nằm ở chỗ, hàng ngàn ommatidium này không hoạt động độc lập mà được liên kết chặt chẽ với nhau, tạo thành mạng lưới thị giác khổng lồ. Mỗi ommatidium thu nhận một phần nhỏ của hình ảnh, và não bộ sẽ tổng hợp các tín hiệu riêng lẻ này để tái tạo hình ảnh hoàn chỉnh, giúp côn trùng nhìn toàn cảnh 360 độ xung quanh mình.
3. Phức nhãn: Cấu trúc và chức năng kỳ diệu
-
- Mỗi ommatidium thu nhận một phần nhỏ của hình ảnh, và não bộ sẽ tổng hợp các tín hiệu riêng lẻ này để tái tạo hình ảnh hoàn chỉnh, giúp côn trùng nhìn toàn cảnh 360 độ xung quanh mình. (Ảnh: cắt từ youtube)
Cấu tạo chi tiết của phức nhãn:
Ommatidium: Mỗi ommatidium bao gồm các thành phần sau:
Giác mạc: Lớp trong suốt che phủ ommatidium, giúp tập trung ánh sáng.
Thấu kính: Bẻ cong ánh sáng, tạo ra hình ảnh trên võng mạc.
Tế bào sắc tố: Hấp thụ ánh sáng, giúp điều chỉnh lượng ánh sáng đi vào ommatidium.
Tế bào võng mạc: Chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu thần kinh.
Sợi thần kinh: Truyền tín hiệu thần kinh đến não bộ.
Mạng lưới ommatidium: Hàng ngàn ommatidium được sắp xếp theo dạng mạng lưới, tạo nên bề mặt hình cầu của phức nhãn. Mỗi ommatidium thu nhận một phần nhỏ của hình ảnh, và não bộ sẽ tổng hợp các tín hiệu riêng lẻ này để tạo ra hình ảnh hoàn chỉnh.
Ưu điểm vượt trội so với mắt người
Khả năng nhìn toàn cảnh: Nhờ cấu trúc mạng lưới, phức nhãn giúp côn trùng nhìn thấy mọi thứ xung quanh mình mà không cần di chuyển mắt. Khả năng này vô cùng hữu ích cho việc tìm kiếm thức ăn, phát hiện kẻ thù và bay lượn an toàn.
Nhìn trong điều kiện thiếu sáng: Một số loài côn trùng, như ruồi và bướm đêm, có khả năng nhìn trong bóng tối nhờ cấu trúc đặc biệt của phức nhãn. Chúng có thể nhìn thấy tia cực tím, giúp định hướng trong đêm tối và tìm kiếm thức ăn như hoa.
Phân biệt màu sắc: Hầu hết các loài côn trùng có thể nhìn thấy nhiều màu sắc khác nhau, bao gồm cả tia cực tím mà mắt người không nhìn thấy được. Khả năng này giúp chúng tìm kiếm thức ăn, phân biệt bạn tình và tránh né những vật thể nguy hiểm.
Nhận biết chuyển động: Phức nhãn cực kỳ nhạy cảm với chuyển động. Nhờ vậy, côn trùng có thể dễ dàng bắt mồi và thoát khỏi kẻ thù.
4. Mắt ruồi: Nguồn cảm hứng cho công nghệ tương lai
Những đặc điểm vượt trội của mắt ruồi đã trở thành nguồn cảm hứng cho các nhà khoa học trong việc phát triển các ứng dụng thực tiễn đầy tiềm năng. Dưới đây là một số ví dụ:
5.1.Camera sinh học:
Lấy cảm hứng từ cấu trúc phức nhãn, các nhà khoa học đã chế tạo ra camera sinh học với nhiều ưu điểm vượt trội so với camera thông thường. Camera sinh học có thể quay phim 360 độ, nhìn trong điều kiện thiếu sáng và tiêu thụ ít năng lượng hơn. Ứng dụng của camera sinh học rất rộng rãi, bao gồm:
An ninh: Camera sinh học có thể được sử dụng để theo dõi an ninh một cách hiệu quả, giúp phát hiện và ngăn chặn hành vi phạm tội.
Y tế: Camera sinh học có thể được sử dụng trong phẫu thuật nội soi, giúp bác sĩ quan sát chi tiết hơn bên trong cơ thể bệnh nhân.
Công nghiệp: Camera sinh học có thể được sử dụng để kiểm tra chất lượng sản phẩm trong dây chuyền sản xuất.
5.2. Robot bay:
Mắt ruồi cũng giúp ích cho việc phát triển robot bay. Nhờ khả năng nhìn toàn cảnh 360 độ và nhận biết chuyển động nhạy bén, robot bay có thể di chuyển an toàn và tránh chướng ngại vật hiệu quả. Ứng dụng của robot bay rất đa dạng, bao gồm:
Giám sát: Robot bay có thể được sử dụng để giám sát môi trường, theo dõi tình hình giao thông hoặc tìm kiếm cứu nạn.
Giao hàng: Robot bay có thể được sử dụng để giao hàng hóa đến những khu vực xa xôi hoặc nguy hiểm.
Nông nghiệp: Robot bay có thể được sử dụng để phun thuốc trừ sâu, tưới nước hoặc theo dõi tình trạng cây trồng.
5.3. Kính thực tế ảo:
Các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu ứng dụng mắt ruồi trong việc phát triển kính thực tế ảo. Kính thực tế ảo sử dụng công nghệ để tạo ra môi trường ảo giống như thật, giúp người dùng trải nghiệm thế giới ảo một cách chân thực nhất. Nhờ khả năng nhìn toàn cảnh 360 độ của mắt ruồi, kính thực tế ảo có thể mang đến trải nghiệm thực tế ảo sống động và chân thực hơn.
Mắt ruồi, với cấu trúc tinh vi và khả năng thị giác phi thường, là nguồn cảm hứng cho nhiều ứng dụng thực tiễn đầy tiềm năng trong các lĩnh vực khác nhau. Nhờ những nghiên cứu và phát triển không ngừng, những ứng dụng này được kỳ vọng sẽ góp phần mang lại nhiều lợi ích cho con người trong tương lai.
