Насекомите имат прости очи. Кратко описание на класа насекоми

Способност да виждаш Светътв цялата гама от цветове и нюанси - уникален подаръкприрода към човека. Светът на цветовете, които очите ни могат да възприемат, е ярък и удивителен. Но човекът не е единственото живо същество на тази планета. Животните и насекомите също ли виждат предмети, цветове, нощни форми? Как мухите или пчелите виждат нашата стая, например, или цвете?

очи на насекоми

Съвременната наука с помощта на специални инструменти е успяла да види света през очите на различни животни. Това откритие се превърна в сензация на времето си. Оказва се, че много от нашите по-малки братя и особено насекомите виждат напълно различна картина от тази, която виждаме ние. Виждат ли изобщо мухите? Да, но съвсем не така и се оказва, че ние и мухите, и другите летящи и пълзящи същества сякаш живеем в един и същи свят, но напълно различни.

Всичко е за Насекомите, той не е сам или по-скоро не е съвсем сам. Окото на насекомото е колекция от хиляди фасети или омматидии. Приличат на конусовидни лещи. Всяка такава омматидия вижда различна част от картината, достъпна само за нея. Как виждат мухите? Изображението, което наблюдават, изглежда като картина, сглобена от мозайка или пъзел.

Зрителната острота на насекомите зависи от броя на омматидиите. Най-зрящо е водното конче, има омматидии - около 30 хиляди. Виждат се и пеперуди - около 17 хиляди, за сравнение: мухата има 4 хиляди, пчелата - 5. Най-слабо зрението е мравката, окото й има само 100 фасети.

Всестранна защита

Друга способност на насекомите, която се различава от тази на хората, е способността да виждат всичко наоколо. Очната леща е в състояние да види всичко на 360o. Сред бозайниците заекът има най-голям зрителен ъгъл - 180 градуса. Затова го наричат ​​косия, но какво да се прави, като има толкова много врагове. Лъвът не се страхува от врагове, а очите му гледат на по-малко от 30 градуса от хоризонта. При малките насекоми природата компенсира липсата на растеж с възможността да виждат всеки, който пълзи върху тях. Това, което отличава визуалното възприятие на насекомите, е скоростта на промяна на картината. По време на бърз полет те успяват да забележат всичко, което хората не могат да видят при такава скорост. Например, как мухите виждат телевизията? Ако очите ни бяха като тези на муха или пчела, ще трябва да завъртим филма десет пъти по-бързо. Почти невъзможно е да хванете муха отзад, тя вижда махването на ръката по-бързо, отколкото се появява. Човек изглежда като бавна костенурка за насекомо, а костенурката изглежда като цяло неподвижен камък.

Цветовете на дъгата

Почти всички насекоми са далтонисти. Различават цветовете, но по свой начин. Интересно е, че очите на насекомите и дори на някои бозайници изобщо не възприемат червения цвят или го виждат като син или виолетов. За една пчела червените цветя изглеждат черни. Растенията, които се нуждаят от пчелно опрашване, не цъфтят червено. Мнозинство ярки цветовеалено, розово, оранжево, бордо, но не и червено. Тези редки, които си позволяват червено облекло, се опрашват по различен начин. Това е връзката в природата. Трудно е да си представим как учените са успели да разберат как мухите виждат цветовете на стаята, но се оказва, че любимият им цвят е жълтият, а синьото и зеленото ги дразнят. Просто така. За да имате по-малко мухи в кухнята си, просто трябва да я боядисате правилно.

Виждат ли мухите в тъмното?

Мухите, както повечето летящи насекоми, спят през нощта. Да, да, те също имат нужда от сън. Ако една муха постоянно се прогонва и не се оставя да спи три дни, тя умира. Мухите виждат лошо на тъмно. Това са насекоми с кръгли очи, но късоглед. Те не се нуждаят от очи, за да намерят храна.

За разлика от мухите, пчелите работнички виждат добре през нощта, което им позволява да работят нощна смянаЕдин и същ. През нощта цветята миришат по-интензивно и има по-малко конкуренти за нектар.

Те виждат добре през нощта, но несъмненият лидер в зрението на тъмно е американската хлебарка.

Форма на елемент

Интересно е възприемането на формата на даден предмет от различни насекоми. Спецификата е, че те може изобщо да не възприемат прости форми, които не са необходими за тяхната жизнеспособност. Пчелите, пеперудите не виждат предмети с прости форми, особено неподвижни, но те са привлечени от всичко, което има сложни форми на цветя, особено ако се движат, люлеят се. Това обяснява по-специално факта, че пчелите и осите рядко жилят неподвижен човек, а ако го направят, то е в областта на устните, когато той говори (движи устните си). Мухите и някои други насекоми не възприемат човек, те седят върху него просто в търсене на храна, която търсят по миризма и виждат със сензори на лапите си.

Общи характеристики на зрението на насекомите

• Само пеперудите могат да различават червения цвят - те опрашват редки цветятакъв диапазон.
• Структурата на окото е изцяло фасетирана, разликата е в броя на омматидиите.
• Трихромазия или способността да се трансформират цветовете в три основни цвята: виолетов, зелен и ултравиолетов.
• Способността да разбивате и отразявате светлинните лъчи и да виждате цялата картина на заобикалящата реалност.
• Възможност за преглед на снимки, които се променят много бързо.
• Насекомите знаят как да се ориентират по слънчевата светлина, така че молците се стичат до лампата.
• Бинокулярното зрение помага на хищниците в света на насекомите точно да определят разстоянията до плячката си.

И мухите, и пчелите имат пет очи.Три прости очи са разположени в горната част на главата (може да се каже, на темето), а две сложни или фасетни очи са разположени отстрани на главата. Сложните очи на мухите, пчелите (както и на пеперудите, водните кончета и някои други насекоми) са обект на ентусиазирано изследване от учени. Факт е, че тези органи на зрението са подредени по много интересен начин. Те са съставени от хиляди отделни шестоъгълници, или, с други думи, научен език, фасети. Всяка от фасетите е миниатюрна шпионка, която дава изображение на отделна част от обекта. Сложните очи на домашната муха имат приблизително 4000 фасети, пчела работничка- 5000, за дрон - 8000, за пеперуда - до 17 000, за водно конче - до 30 000. Оказва се, че очите на насекомите изпращат до мозъка им няколко хиляди изображения на отделни части от обект, които, макар те се сливат в образ на обекта като цяло, но целият този обект изглежда като направен от мозайка.

Защо са необходими сложни очи?Смята се, че с тяхна помощ насекомите се ориентират в полет. Докато прости очиПредназначен за разглеждане на обекти, които са наблизо. Така че, ако сложните очи на една пчела бъдат отстранени или покрити, тя се държи като сляпа. Ако простите очи са запечатани, тогава изглежда, че насекомото има бавна реакция.

1,2 -Фасетирани (съставни) очи на пчела или муха
3 -три прости очи на пчела или муха

Пет очи позволяват на насекомите да покриват 360 градуса, тоест да видите всичко, което се случва отпред, от двете страни и отзад. Може би затова е толкова трудно да се доближиш до муха незабелязано. И ако смятате, че сложните очи виждат движещ се обект много по-добре от неподвижен, тогава човек може само да се чуди как човек понякога успява да удари муха с вестник!

Особеност на насекомите с сложни очиулавянето и на най-малкото движение е илюстрирано в следния пример: ако пчели и мухи седнат с хора, за да гледат филм, ще им се стори, че двукраки зрители гледат един кадър дълго време, преди да преминат към следващия . За да могат насекомите да гледат филм (а не отделни кадри, като снимка), филмът на проектора трябва да се завърти 10 пъти по-бързо.

Трябва ли да завиждаме на очите на насекомите? Вероятно не. Например, очите на мухата виждат много, но не могат да гледат отблизо. Затова те откриват храна (капка сладко например), като пълзят по масата и буквално се блъскат в нея. А пчелите, поради особеностите на зрението си, не различават червения цвят - за тях той е черен, сив или син.

Страница 3 от 5

Насекомото и човекът гледат на света буквално с различни очи. Очите на всички насекоми - било то домашна муха, стършел, пеперуда или бръмбар - са сложни (фасетирани), състоящи се от отделни оцели. (Много видове също имат прости очи.) Някои пеперуди и водни кончета имат сложно око, съставено от 30 000 елемента; мравките имат само шест. Всяко око има своя леща, фокусно разстояниекоято е фиксирана и не побира. Насекомото вижда мозаечна картина (така изглежда силно увеличена снимка от вестник - съставена от отделни петна) и слабо различава формата на предметите. Но сложното око вижда перфектно движението, което помага на насекомото да избягва хищници и да открива плячка.

Очите на мухите и водните кончета заемат по-голямата част от повърхността на главата, осигурявайки почти 360-градусов изглед, така че хищниците могат да се видят приближаващи се отзад, отгоре и отдолу. Мравките, които прекарват по-голямата част от времето си под земята, се справят с недоразвити очи, а някои видове са слепи.

Структурата на сложното око

Колко очи има водното конче?

За хищните и бързо летящи насекоми зрението е голямо значение. Очите им са съставени от много отделни очи. Такова сложно око при водните кончета може да се състои от 30 000 отделни лещи. Преминавайки през лещи и прозрачни кристални конуси, светлината достига до чувствителните клетки. Те го превръщат в електрически импулси, които след това се предават в мозъка, където се събира пълно изображение. Тази картина сякаш е разделена на клетки и се състои от много точки - като снимка във вестник или скрийнсейвър на телевизор. В допълнение към сложните очи, много насекоми имат три малки очи на челото - с много светлочувствителни клетки и една обща леща. Насекомите се нуждаят от тях, за да определят степента на осветеност на околното пространство и да коригират позицията на тялото си, когато летят. При водното конче отделните очи в сложните очи са ясно видими. Сравнително просто по структура, допълнителното око в центъра на челото прилича на капка вода.

Скорост на полета на водното конче

Големите водни кончета обикновено летят със скорост около 30 км/ч. Един австралийски вид водно конче може да достигне скорост до 58 км/ч, когато лети на къси разстояния. Шампионите във високоскоростните полети обаче са конските мухи. американски видКонските мухи достигат скорост до 70 км/ч. Благодарение на преките си мускули, водните кончета могат да движат крилата си във всички посоки и по този начин дори да летят назад.

Виждат ли насекомите цветове?

Човешките зрителни клетки разпознават три основни цвята: син, зелен и червен. Всички други цветове възникват от смесването на тези три основни цвята. Всяка медоносна пчела отделно окосъщо съдържа три типа клетки, които обаче различават синя, зелена и ултравиолетова светлина. Пчелите не възприемат червения цвят: той им се струва тъмносив или черен. Ултравиолетовата светлина предоставя на пчелите, мравките и мухите информация за посоката на вибрациите на поляризираната светлина, които се анализират от мозъка на насекомото. Следователно насекомите, дори при високи облаци, могат да преценят местоположението на слънцето и да се ориентират в района. Водните буболечки и смутита също използват данни за поляризирана светлина, с които виждат водни повърхности, отразяващи светлината по време на полет.

Какво е резолюция?

Човек може да възприема 20 редуващи се изображения в секунда. Ако това се случи по-бързо, тогава картината се вижда в движение. Този ефект се използва при снимане на филми. Картината на компютърен монитор и телевизионен екран се актуализира 50 пъти в секунда и следователно изглежда постоянна. Окото на торна муха може да различи отделни изображения в рамките на четири хилядни от секундата. Медоносните пчели виждат 300 снимки в секунда.

Покажи всички

Разновидности на структурата на органите на зрението

При насекомите очите могат да бъдат представени в три разновидности:

• (фасетиран);
• (дорзално, оцели);
• ларва (странична, ларва). (снимка)

Те имат различна структураи неравна способност за виждане.

Сложните очи се срещат при повечето насекоми и колкото по-силно са развити последните, толкова по-добре са обикновено развити зрителните им органи. наричани още фасетирани, тъй като те външна повърхностПредставлява се от набор от разположени една до друга лещи – фасети.

Омматидиум

Омматидиум

A (вляво) - апозиционен омматидий,

B (вдясно) - наслагване на омматидий

1 - аксони на зрителни клетки, 2 - клетки на ретината,

3 - роговица, 4 - кристален конус,

5 - пигментни клетки, 6 - светлинен проводник, 7 - рабдом

Едно сложно око се състои от различен, обикновено голям брой индивидуални структурни звена- омматидии. включват редица структури, които осигуряват проводимост, пречупване на светлината (фасет, клетки на роговицата, кристален конус) и възприемане на визуални сигнали (клетки на ретината, рабдом, нервни клетки). В допълнение, всеки има пигментно изолиращо устройство, поради което е напълно или частично защитен от странични лъчи.

Диаграма на структурата на просто око

От всички видове очи насекомите имат най-слабата способност да виждат. Според някои доклади те изобщо не се представят зрителна функция, и са отговорни само за подобряване на функцията на сложните очи. Това по-специално се доказва от факта, че при насекомите практически няма прости без сложни. Освен това, когато сложните очи са боядисани, насекомите престават да се ориентират в пространството, дори ако имат добре очертани очи.

Характеристики на зрението на насекомите

Посветен на изучаването на зрението на насекомите голяма суманаучни трудове. Благодарение на такъв интерес от страна на специалистите, много от характеристиките на очите на Insecta вече са надеждно изяснени. Въпреки това, структурата на зрителните органи в тези организми е толкова разнообразна, че качеството на зрението, възприемането на цвят и обем, разграничаването на движещи се и неподвижни обекти, разпознаването на познати визуални образи и други свойства на зрението варират значително в различни групинасекоми Следните фактори могат да повлияят на това: при сложно око - структурата на омматидиите и техния брой, изпъкналост, местоположение и форма на очите; в прости очи и - техният брой и фини структурни характеристики, които могат да бъдат представени от значително разнообразие от опции. Зрението на пчелите е проучено най-добре досега.

Движението на обекта играе определена роля във възприемането на формата. Насекомите са по-склонни да кацат върху цветя, които се люлеят от вятъра, отколкото върху неподвижни. водните кончета се втурват след движеща се плячка, а мъжките пеперуди реагират на летящи женски и трудно виждат седящите. Това вероятно се дължи на определена честота на дразнене на омматидиите на очите по време на движение, трептене и трептене.

Разпознаване на познати предмети

Насекомите разпознават познати обекти не само по цвят и форма, но и по разположението на обектите около тях, така че идеята за изключителната примитивност на тяхното виждане не може да се нарече вярна. Например, пясъчната оса намира входа на дупка, ръководена от обектите, които се намират около нея (трева, камъни). Ако бъдат премахнати или местоположението им се промени, това може да обърка насекомото.

Възприятие за разстояние

Тази функция се изучава най-добре на примера на водни кончета, земни бръмбари и други хищни насекоми.

Способността да се определя разстоянието се дължи на наличието на висши насекоми бинокулярно зрение, тоест две очи, чиито зрителни полета частично се пресичат. Структурните характеристики на очите определят колко голямо е разстоянието за гледане на определено насекомо. Например скачащите бръмбари реагират на плячка и се нахвърлят върху нея, когато са на разстояние 15 см от обекта.

Светещо движение

Много насекоми се движат по такъв начин, че постоянно поддържат същия ъгъл на падане на светлината върху ретината. По този начин, слънчеви лъчиса своеобразен компас, по който се ориентира насекомото. По същия принцип молците се движат по посока на изкуствените източници на светлина.

Смята се, че човек получава до 90% от знанията за външния свят с помощта на своето стереоскопично зрение. Зайците са придобили странично зрение, благодарение на което могат да виждат предмети, разположени отстрани и дори зад тях. При дълбоководните риби очите могат да заемат до половината от главата, а париеталното „трето око“ на миногата й позволява да се движи добре във водата. Змиите могат да видят само движещ се обект, но очите на сокола скитник са признати за най-бдителните в света, способни да проследят плячка от височина 8 км!

Но как виждат света представителите на най-многобройния и разнообразен клас живи същества на Земята - насекомите? Наред с гръбначните, на които те отстъпват само по размер на тялото, насекомите имат най-съвършеното зрение и сложни структури. оптични системиочи. Въпреки че сложните очи на насекомите нямат акомодация, в резултат на което могат да се нарекат късогледи, те, за разлика от хората, са в състояние да различават изключително бързо движещи се обекти. И благодарение на подредената структура на техните фоторецептори, много от тях имат истинско „шесто чувство“ - поляризационно зрение.

Видението избледнява - моята сила,
Две невидими диамантени копия...

А. Тарковски (1983)

Трудно е да се надцени значението Света (електромагнитно излъчваневидим спектър) за всички жители на нашата планета. слънчева светлинаслужи като основен източник на енергия за фотосинтезиращи растения и бактерии и, косвено чрез тях, за всички живи организми от земната биосфера. Светлината пряко влияе върху потока на цялото разнообразие жизнени процесиживотни, от размножаването до сезонните промени в цвета. И, разбира се, благодарение на възприемането на светлина от специални сетивни органи, животните получават значителни (и често б Оповечето) от информацията за околния свят, те могат да различават формата и цвета на предметите, да определят движението на телата, да се ориентират в пространството и др.

Зрението е особено важно за животните, способни активно да се движат в космоса: именно с появата на подвижни животни зрението започна да се формира и подобрява. зрителен апарат- най-сложният от всички известни сензорни системи. Такива животни включват гръбначни и сред безгръбначните - главоногии насекоми. Именно тези групи организми могат да се похвалят с най-сложните органи на зрението.

Визуалният апарат на тези групи обаче се различава значително, както и възприемането на изображения. Смята се, че насекомите като цяло са по-примитивни в сравнение с гръбначните, да не говорим за най-високото им ниво - бозайниците и, естествено, хората. Но колко различни са техните визуални възприятия? С други думи, дали светът, видян през очите на едно малко същество, наречено муха, е много по-различен от нашия?

Мозайка от шестоъгълници

Зрителната система на насекомите по принцип не се различава от тази на другите животни и се състои от периферни органи на зрението, нервни структурии образувания на центр нервна система. Но що се отнася до морфологията на зрителните органи, тук разликите са просто поразителни.

Всеки е запознат с комплекса фасетираночи на насекоми, които се срещат при възрастни насекоми или в ларви на насекоми, развиващи се с непълна трансформация, т.е. без какавиден стадий. Няма много изключения от това правило: това са бълхи (разред Siphonaptera), ветрилокрили (разред Strepsiptera), повечето сребърни рибки (семейство Lepismatidae) и целият клас криптогнати (Entognatha).

Сложното око прилича на кошницата на зрял слънчоглед: състои се от набор от фасети ( омматидиан) - автономни приемници на светлинно излъчване, които имат всичко необходимо за регулиране на светлинния поток и формиране на изображение. Броят на фасетите варира значително: от няколко при четиноопашатите (разред Thysanura) до 30 хиляди при водните кончета (разред Aeshna). Изненадващо, броят на омматидиите може да варира дори в рамките на една систематична група: например редица видове земни бръмбари, живеещи в открити пространства, имат добре развити сложни очи с голяма сума ommatidia, докато при земните бръмбари, които живеят под камъни, очите са силно намалени и се състоят от малък брой ommatidia.

Горният слой на омматидиите е представен от роговицата (лещата) - част от прозрачна кутикула, секретирана от специални клетки, която е вид шестоъгълна двойно изпъкнала леща. Под роговицата на повечето насекоми има прозрачен кристален конус, чиято структура може да варира между различни видове. При някои видове, особено тези, които са нощни, има допълнителни структури в светлопречупващия апарат, които играят главно ролята на антирефлексно покритиеи увеличаване на светлинната пропускливост на окото.

Изображението, образувано от лещата и кристалния конус, попада на фоточувствителен ретинална(зрителни) клетки, които са неврон с къса опашка-аксон. Няколко клетки на ретината образуват единичен цилиндричен сноп - ретинус. Във всяка такава клетка, от страната, обърната навътре, се намира омматидиумът рабдомер- специална формация от много (до 75-100 хиляди) микроскопични тръбички-ворсини, чиято мембрана съдържа визуален пигмент. Както при всички гръбначни животни, този пигмент е родопсин- сложен цветен протеин. Благодарение на огромната площ на тези мембрани, фоторецепторният неврон съдържа голям броймолекули на родопсин (например при плодови мушици Дрозофилатова число надхвърля 100 милиона!).

Рабдомери на всички зрителни клетки, комбинирани в rabdom, и са фоточувствителни, рецепторни елементи на сложното око и цялата ретинула заедно съставлява аналог на нашата ретина.

Светлопречупващият и светлочувствителен апарат на фасета е заобиколен по периметъра от клетки с пигменти, които играят ролята на светлинна изолация: благодарение на тях светлинният поток, когато се пречупва, достига до невроните само на един омматидий. Но така са подредени фасетите в т.нар фотопиченочи, адаптирани към ярка дневна светлина.

За видовете, водещи здрач или нощен начин на живот, са характерни очи от различен тип - скотопичен. Такива очи имат редица адаптации към недостатъчен светлинен поток, например много големи рабдомери. В допълнение, в омматидиите на такива очи, светлоизолиращите пигменти могат да мигрират свободно в клетките, така че светлинният поток да достигне визуалните клетки на съседните омматидии. Това явление стои в основата на т.нар тъмна адаптация око на насекомо - повишаване на чувствителността на окото при слаба светлина.

Когато рабдомерите абсорбират светлинни фотони в клетките на ретината, нервни импулси, които се изпращат по аксоните към сдвоените зрителни дялове на мозъка на насекомите. Всеки оптичен лоб има три асоциативни центъра, където се обработва потокът от визуална информация, идващ едновременно от много аспекти.

От един до тридесет

Според древни легенди някога хората са имали „трето око“, отговорно за екстрасензорното възприятие. Няма доказателства за това, но една и съща минога и други животни, като кичурият гущер и някои земноводни, имат необичайни светлочувствителни органи на „погрешното“ място. И в този смисъл насекомите не изостават от гръбначните: в допълнение към обичайните сложни очи, те имат малки допълнителни оцели - ocelliразположен на фронтопариталната повърхност и стъбла- отстрани на главата.

Оцелите се срещат главно в добре летящи насекоми: възрастни (при видове с пълна метаморфоза) и ларви (при видове с непълна метаморфоза). По правило това са три оцела, разположени под формата на триъгълник, но понякога средният или двата странични могат да липсват. Структурата на оцелите е подобна на ommatidia: под светлопречупваща леща те имат слой от прозрачни клетки (аналогично на кристален конус) и ретинална ретина.

Стъблата могат да бъдат намерени в ларви на насекоми, които се развиват с пълна метаморфоза. Техният брой и местоположение варира в зависимост от вида: от всяка страна на главата може да има от един до тридесет оцела. При гъсениците по-често се срещат шест оцела, подредени така, че всеки от тях има отделно зрително поле.

В различните разреди насекоми стъблото може да се различава една от друга по структура. Тези разлики вероятно се дължат на техния произход от различни морфологични структури. По този начин броят на невроните в едно око може да варира от няколко единици до няколко хиляди. Естествено, това се отразява на възприятието на насекомите за околния свят: ако някои от тях могат да видят само движението на светлината и тъмни петна, тогава другите са способни да разпознават размера, формата и цвета на предметите.

Както виждаме, стемите и омматидиите са аналози на единични фасети, макар и модифицирани. Въпреки това, насекомите имат други „резервни“ опции. Така някои ларви (особено от разред Diptera) са способни да разпознават светлина дори с напълно засенчени очи, използвайки фоточувствителни клетки, разположени на повърхността на тялото. А някои видове пеперуди имат така наречените генитални фоторецептори.

Всички такива фоторецепторни зони са структурирани по подобен начин и представляват клъстер от няколко неврона под прозрачна (или полупрозрачна) кутикула. Поради такива допълнителни „очи“ ларвите на двукрилите избягват открити пространства, а женските пеперуди ги използват, когато снасят яйца в сенчести места.

Фасетиран полароид

Какво могат да направят сложните очи на насекомите? Както е известно, всяко оптично лъчение може да има три характеристики: яркост, диапазон(дължина на вълната) и поляризация(ориентация на трептенията на електромагнитния компонент).

Насекомите използват спектралните характеристики на светлината, за да регистрират и разпознават обекти в околния свят. Почти всички от тях са способни да възприемат светлина в диапазона от 300–700 nm, включително ултравиолетовата част на спектъра, недостъпна за гръбначните животни.

обикновено, различни цветовевъзприеман различни области сложно оконасекоми Такава „локална“ чувствителност може да варира дори в рамките на един и същи вид, в зависимост от пола на индивида. Често една и съща омматидия може да съдържа различни цветови рецептори. Така че, в пеперудите от рода Папилиодва фоторецептора имат визуален пигмент с максимум на абсорбция при 360, 400 или 460 nm, още два при 520 nm, а останалите между 520 и 600 nm (Kelber et al., 2001).

Но това не е всичко, което окото на насекомото може да направи. Както бе споменато по-горе, в зрителните неврони фоторецепторната мембрана на рабдомералните микровили е сгъната в тръба с кръгло или шестоъгълно напречно сечение. Поради това някои молекули родопсин не участват в поглъщането на светлина поради факта, че диполните моменти на тези молекули са разположени успоредно на пътя на светлинния лъч (Говардовски и Грибакин, 1975). В резултат на това микроворсите придобиват дихроизъм- способността да абсорбира светлината по различен начин в зависимост от нейната поляризация. Увеличаването на поляризационната чувствителност на омматидия се улеснява и от факта, че молекулите на зрителния пигмент не са произволно разположени в мембраната, както при хората, а са ориентирани в една посока и освен това са твърдо фиксирани.

Ако окото е в състояние да различи два източника на светлина въз основа на техните спектрални характеристики, независимо от интензитета на излъчването, можем да говорим за цветно зрение . Но ако той прави това чрез фиксиране на поляризационния ъгъл, както в този случай, имаме всички основания да говорим за поляризационно зрение на насекомите.

Как насекомите възприемат поляризирана светлина? Въз основа на структурата на омматидиума може да се приеме, че всички фоторецептори трябва да бъдат едновременно чувствителни както към определена дължина(и) на светлинните вълни, така и към степента на поляризация на светлината. Но в този случай може да има сериозни проблеми- така нареченият фалшиво цветово възприятие. По този начин светлината, отразена от лъскавата повърхност на листата или водната повърхност, е частично поляризирана. В този случай мозъкът, анализирайки данните на фоторецепторите, може да направи грешка при оценката на интензивността на цвета или формата на отразяващата повърхност.

Насекомите са се научили успешно да се справят с подобни трудности. И така, в редица насекоми (предимно мухи и пчели), в ommatidia, които възприемат само цвят, се образува рабдом. затворен тип, при които рабдомерите не контактуват един с друг. В същото време те също имат омматидии с обичайните прави рабдоми, които също са чувствителни към поляризираща светлина. При пчелите такива фасети са разположени по ръба на окото (Wehner and Bernard, 1993). При някои пеперуди изкривяванията в цветовото възприятие се елиминират поради значителна кривина на микровилите на рабдомерите (Kelber et al., 2001).

При много други насекоми, особено при Lepidoptera, обичайните директни рабдоми се запазват във всички омматидии, така че техните фоторецептори са в състояние едновременно да възприемат както „цветна“, така и поляризирана светлина. Освен това всеки от тези рецептори е чувствителен само към определен поляризационен ъгъл на предпочитание и определена дължина на вълната на светлината. Това усъвършенствано визуално възприятие помага на пеперудите при хранене и слагане на яйца (Kelber et al., 2001).

Непозната земя

Можете безкрайно да се ровите в особеностите на морфологията и биохимията на окото на насекомото и все още ви е трудно да отговорите на толкова просто и в същото време невероятно сложен въпрос: Как виждат насекомите?

За човек е трудно дори да си представи образите, които възникват в мозъка на насекомите. Но трябва да се отбележи, че днес е популярен мозаечна теория на зрението, според който насекомото вижда изображението под формата на своеобразен пъзел от шестоъгълници, не отразява съвсем точно същността на проблема. Факт е, че въпреки че всеки отделен аспект улавя отделно изображение, което е само част от цялата картина, тези изображения могат да се припокриват с изображения, получени от съседни аспекти. Следователно изображението на света, получено с помощта на огромното око на водно конче, състоящо се от хиляди миниатюрни фасетни камери, и „скромното“ шестстранно око на мравка ще бъде много различно.

Относно зрителна острота (резолюция, т.е. способността да се разграничава степента на разчленяване на обектите), тогава при насекомите тя се определя от броя на фасетите на единица изпъкнала повърхносточите, т.е. тяхната ъглова плътност. За разлика от хората, очите на насекомите нямат настаняване: радиусът на кривината на светлопроводимата леща не се променя. В този смисъл насекомите могат да бъдат наречени късогледи: те виждат повече подробности, колкото по-близо са до обекта на наблюдение.

В същото време насекомите със сложни очи са в състояние да различават много бързо движещи се обекти, което се обяснява с високия контраст и ниската инерция на тяхната зрителна система. Например, човек може да различи само около двадесет светкавици в секунда, но пчелата може да различи десет пъти повече! Това свойство е жизненоважно за бързолетящите насекоми, които трябва да вземат решения по време на полет.

Цветните изображения, възприемани от насекомите, също могат да бъдат много по-сложни и необичайни от нашите. Например, цвете, което ни изглежда бяло, често крие в своите венчелистчета много пигменти, които могат да отразяват ултравиолетова светлина. А в очите на насекомите опрашители блести с много пъстри нюанси – указатели по пътя към нектара.

Смята се, че насекомите „не виждат“ червения цвят, който в „ чиста форма"и е изключително рядък в природата (с изключение на тропическите растения, опрашвани от колибри). Въпреки това цветята, оцветени в червено, често съдържат други пигменти, които могат да отразяват късовълнова радиация. И ако смятате, че много насекоми са способни да възприемат не три основни цвята като човек, а повече (понякога до пет!), Тогава техните визуални изображения трябва да бъдат просто феерия от цветове.

И накрая, „шестото чувство“ на насекомите е поляризационно зрение. С негова помощ насекомите успяват да видят в света около себе си това, което хората могат да получат само бегла представа, използвайки специални оптични филтри. По този начин насекомите могат точно да определят местоположението на слънцето в облачно небе и да използват поляризирана светлина като „небесен компас“. А водните насекоми по време на полет откриват водни тела чрез частично поляризирана светлина, отразена от водната повърхност (Schwind, 1991). Но какви образи „виждат“ е просто невъзможно за човек да си представи...

Всеки, който по една или друга причина се интересува от зрението на насекомите, може да има въпрос: защо не са развили камерно око, подобно на за човешкото око, със зеница, обектив и други устройства?

На този въпрос веднъж беше даден изчерпателен отговор от изключителния американски физик теоретик, Нобелов лауреатР. Фейнман: „Това донякъде е възпрепятствано интересни причини. Първо, пчелата е твърде малка: ако имаше око, подобно на нашето, но съответно по-малко, тогава размерът на зеницата би бил от порядъка на 30 микрона и следователно дифракцията би била толкова голяма, че пчелата би все още не мога да видя по-добре. Твърде много малко око- Това не е хубаво. Ако такова око е направено с достатъчен размер, тогава то не трябва да бъде по-малко от главата на самата пчела. Стойността на комбинираното око се крие във факта, че не заема практически място - само тънък слой върху повърхността на главата. Така че преди да дадете съвет на пчела, не забравяйте, че тя има своите проблеми!

Ето защо не е изненадващо, че насекомите са избрали свой собствен път във визуалното опознаване на света. И за да го видим от гледна точка на насекоми, ще трябва да придобием огромни сложни очи, за да поддържаме обичайната си зрителна острота. Едва ли подобно придобиване би ни било полезно от еволюционна гледна точка. Всеки с вкуса си!

Литература
1. Тищенко В. П. Физиология на насекомите. М.: висше училище, 1986, 304 с.
2. Klowden M. J. Физиологични системи при насекомите. Академ Прес, 2007. 688 с.
3. Nation J. L. Физиология и биохимия на насекомите. Второ издание: CRC Press, 2008 г.