化石複眼の構造－視覚機能の成熟プロセスの解明：視覚特性の進化多様性

化石复眼的结构 - 阐明视觉功能的成熟过程：视觉特征的进化多样性

基本信息

批准号：
21K03736
负责人：
鈴木雄太郎
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

初期古生代に高い種多様化を達成した絶滅節足動物・三葉虫類において、複眼視覚特性の観点から多様化の生体生理的な理由を見出すことを目的としている。古生態的に大きく異なる四種を選定し、これらの化石複眼について、高精度のマイクロ形態解析と数理解析によって、視野特性を表す構造的特徴を解析している.解析手法については、複眼の表面形状をスプライン関数によって近似する手法を導入し、検討対象のオルドビス紀三葉虫の４種のうち3種については解析が終了し、残り１種は解析前の準備が完了した。視力（コントラスト感度）の尺度となる空間周波数（CPD）は、遠洋遊泳性種P. galicaでは0.4、礁生の底性種E. laticaudaでは0.37、礁生の底性定住性種S.oviformisにおいても0.4であった．この結果は、特徴的な行動生態パターンが備わった三葉虫種がおしなべて、周囲状況の視認を比較的高いレベルで行っていたことを強く示唆している．一方で、検討対象種における行動生態の異質性は、感度（受光能力）に強く関係する個眼サイズの違いに反映されていることが明らかとなった．個眼数と平均個眼直径の関係は、P. galicaでは2000強：およそ140μm、E. laticaudaでは6000弱：およそ100μm、S.oviformisでは3000前後：およそ50μm弱であり、感度の相違はP. galicaがE. laticaudaの２倍に、S.oviformisはE. laticaudaの1/4倍となる．およそ同等のCPD値ながら、高感度であれば視認効率はより高く、低感度であれば視認効率はより低いため、行動生態的特性に見合った視覚特性となっていることが示された．

本研究的目的是从复眼视觉特征的角度，揭示早古生代已灭绝的节肢动物和三叶虫实现高度物种多样化的生物生理原因。我们选取了四个在古生态方面存在显着差异的物种，通过高精度的微形态分析和数学分析，分析了代表这些化石复眼视野特征的结构特征，通过引入使用样条函数近似形状的方法，正在研究的四种奥陶纪三叶虫物种中的三种的分析已经完成，其余一种的分析前准备工作也已完成。空间频率 (CPD) 是视觉敏锐度（对比敏感度）的衡量标准，对于中上层物种 P. galica 为 0.4，对于珊瑚礁栖息的底栖物种 E. laticauda 为 0.37，对于珊瑚礁栖息的物种为 0.37底栖物种 S. oviformis 也是 0.4。这些结果强烈表明，所有具有独特行为和生态模式的三叶虫物种对其周围环境都具有相对较高水平的视觉识别能力。另一方面，很明显，所研究物种的行为生态学的异质性反映在小眼大小的差异上，而小眼大小与敏感性（光接收能力）密切相关。小眼数量与平均小眼直径之间的关系，P. galica 略高于 2000：约 140 μm，E. laticauda 略小于 6000：约 100 μm，S. oviformis 约 3000：约 1000 μm。略小于 50 μm，灵敏度差异是由于 P. galica 是 E. laticauda 的两倍，而 S. oviformis 是 E. laticauda 的 1/4 倍。虽然CPD值大致相同，但敏感度高则可见度效率较高，敏感度低则可见度效率较低，说明视觉特征与行为、生态特征相称。