Зрение при насекоми. Фасетирани очи: как се различават от простите? Как една муха вижда света

Смята се, че до 90% от знанията за външния свят човек получава с помощта на своето стереоскопично зрение. Зайците са придобили периферно зрение, благодарение на което могат да виждат предмети, които са отстрани и дори зад тях. При дълбоководните риби очите могат да заемат до половината от главата, а теменното „трето око“ на миногата й позволява да се ориентира добре във водата. Змиите могат да видят само движещ се обект, а очите на сокол скитник са признати за най-бдителните в света, способни да проследяват 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 губят само по размер на тялото, насекомите имат най-съвършеното зрение и сложни оптични системи на окото. 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" - поляризирано зрение.

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

А. Тарковски (1983)

Трудно е да се надцени стойността Света (електромагнитно излъчваневидим спектър) за всички жители на нашата планета. Слънчевата светлина е основният източник на енергия за фотосинтезиращите растения и бактерии, а косвено чрез тях – и за всички живи организми от земната биосфера. Светлината пряко влияе върху потока на цялото разнообразие жизнени процесиживотни, от размножаване до сезонни промени в цвета. И, разбира се, благодарение на възприемането на светлината от специални сетивни органи, животните получават значително (и често дори повече) Оповечето) от информацията за света около тях, 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, които могат активно да се движат в космоса: именно с появата на подвижни животни те започнаха да се формират и подобряват зрителен апарат- най-сложната 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 от гръбначните, да не говорим за по-високото им ниво - бозайниците и, естествено, хората. Но колко различни са техните визуални възприятия? С други думи, колко по-различен от нашия свят, погледнат през очите на едно малко същество, наречено муха?

Шестоъгълна мозайка

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 органите на зрението, 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 от непълна трансформация, т.е. без какавиден стадий. Няма много изключения от това правило: това са бълхи (разред Siphonaptera), ветрилокрили птици (разред Strepsiptera), повечето сребърни риби (семейство Lepismatidae) и целият клас крипточелюстни (Entognatha).

Сложното око прилича на кошница от зрял слънчоглед: състои се от набор от фасети ( омматидиан) - автономни приемници на светлинно излъчване, притежаващи 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, живеещи 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 различни видове. При някои видове, особено тези, които водят нощен начин на живот, в светлопречупващия апарат има допълнителни структури, които играят основна роля антирефлексно покритиеи увеличаване на светлопропускливостта на очите.

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 всички гръбначни животни, този пигмент е родопсин- сложен цветен протеин. Благодарение на огромната площ на тези мембрани, фоторецепторният неврон съдържа голям броймолекули родопсин (например при плодовата мушица Дрозофилатова число надхвърля 100 милиона!).

Рабдомери на всички зрителни клетки, комбинирани в rabdomи са светлочувствителни рецепторни елементи на сложното око и всички ретинули заедно представляват аналог на нашата ретина.

Светлопречупващият и светлочувствителен апарат на фасетите по периметъра е заобиколен от клетки с пигменти, които играят ролята на светлинна изолация: благодарение на тях светлинният поток, пречупващ се, пада върху 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 за недостатъчна светлинна мощност, например много големи рабдомери. В допълнение, в омматидиите на такива очи, светлозащитните пигменти могат свободно да мигрират вътре в клетките, поради което светлинният поток може 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 светлинните фотони се абсорбират от рабдомерите, в клетките на ретината се генерират нервни импулси, които се изпращат по аксоните към сдвоените зрителни дялове на мозъка на насекомото. Във всеки зрителен лоб има три асоциативни центъра, където се извършва обработката на потока от визуална информация, идваща едновременно от много аспекти.

Едно до тридесет

Според древни легенди някога хората са имали „трето око“, отговарящо за екстрасензорното възприятие. Няма доказателства за това, но същата минога и други животни, като гущера туатара 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 очи - ocelliразположен на фронто-париеталната повърхност и стемма- 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 очи, разположени под формата на триъгълник, но понякога средното едно или две странични може да отсъстват. По структура оцелите са подобни на ommatidia: под светлопречупваща леща те имат слой от прозрачни клетки (аналогично на кристален конус) и ретинална ретина.

Стъбло може да се намери в ларви на насекоми, които се развиват с пълна метаморфоза. Техният брой и местоположение варира в зависимост от вида: от една до тридесет оцели могат да бъдат разположени от всяка страна на главата. При гъсениците по-често се срещат шест очи, подредени така, че всяко от тях има отделно зрително поле.

В различните разреди насекоми стъблото може да се различава една от друга по структура. Тези различия вероятно са свързани с произхода им 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 възприемането на околния свят от насекомите: 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, и стемата, и омматидиите са аналози на единични фасети, макар и модифицирани. Насекомите обаче имат и други „резервни“ възможности. По този начин някои ларви (особено от разред Diptera) са способни да разпознават светлина дори с напълно засенчени очи с помощта на фоточувствителни клетки, разположени на повърхността на тялото. А някои видове пеперуди имат така наречените генитални фоторецептори.

Всички такива фоторецепторни зони са подредени по подобен начин и представляват натрупване на няколко неврона под прозрачна (или полупрозрачна) кутикула. Поради такива допълнителни "очи" ларвите на Diptera избягват открити пространства, а женските пеперуди ги използват, когато снасят яйца на сенчести места.

Фасетиран полароид

На какво са способни сложните очи на насекомите? Както знаете, всяко оптично лъчение има три характеристики: яркост, диапазон(дължина на вълната) и поляризация(ориентация на трептенията на електромагнитния компонент).

Насекомите използват спектралната характеристика на светлината, за да регистрират и разпознават обекти от околния свят. Почти всички от тях са способни да възприемат светлина в диапазона 300–700 nm, включително ултравиолетовата част от 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 различни цветни рецептори могат да бъдат намерени в един и същ омматидий. Така че, в пеперудите от рода Папилиодва фоторецептора имат зрителен пигмент с максимум на абсорбция при 360, 400 или 460 nm, още два при 520 nm, а останалите от 520 до 600 nm (Kelber et al., 2001).

Но това не е всичко, което окото на насекомото може да направи. Както бе споменато по-горе, в оптичните неврони фоторецепторната мембрана на рабдомерните микровили е навита в кръгла или шестоъгълна тръба. Поради това някои от молекулите на родопсина не участват в поглъщането на светлината поради факта, че диполните моменти на тези молекули са успоредни на пътя на светлинния лъч (Говардовски, Грибакин, 1975). В резултат на това микроворсите придобиват дихроизъм- способността да абсорбира светлината по различен начин в зависимост от нейната поляризация. Повишаването на поляризационната чувствителност на омматидия се улеснява и от факта, че молекулите на зрителния пигмент не са подредени произволно 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 прави това чрез фиксиране на поляризационния ъгъл, както в този случай, имаме всички основания да говорим за поляризационно зрение на насекоми.

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 (дължини) 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. Така че 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 което рабдомерите не контактуват помежду си. 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 отстраняват поради значителна кривина на рабдомерните микровили (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 сложно визуално възприятие помага на пеперудите да се хранят и да снасят яйца (Kelber et al., 2001).

непозната земя

Човек може безкрайно да се рови в особеностите на морфологията и биохимията на окото на насекомото и все още е трудно да се отговори на такъв прост 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 всеки трябва да забележи това популярно днес теория на мозаечната визия, според който насекомото вижда изображението под формата на своеобразен пъзел от шестоъгълници, не отразява 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 огромно око на водно конче, състоящо се от хиляди миниатюрни фасетни камери, и „скромно“ око на мравка с шест лица, ще варира значително.

Относно зрителна острота (резолюция, т.е. способността да се разграничава степента на дисекция на обектите), тогава при насекомите 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 тях. В този смисъл насекомите могат да бъдат наречени късогледи: колкото повече детайли виждат, толкова 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 техния висок контраст и ниска инерция. зрителна система. Например, човек може да различи само около двадесет проблясъци в секунда, а пчела - десет пъти повече! Това свойство е жизненоважно за бързолетящите насекоми, които трябва да вземат решения директно 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, червените цветя често съдържат други пигменти, които могат да отразяват късовълновата радиация. И като се има предвид, че много от насекомите са в състояние 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 поляризираното зрение. С негова помощ насекомите успяват да видят в заобикалящия ги свят това, за което човек може да добие само бегла представа с помощта на специални оптични филтри. По този начин насекомите могат точно да локализират слънцето в облачно небе и да използват поляризирана светлина като "небесен компас". И водните насекоми по време на полет откриват водни тела чрез частично поляризирана светлина, отразена от водната повърхност (Schwind, 1991). Но какви образи „виждат“ едновременно, просто е невъзможно човек да си представи ...

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

Един изключителен американски теоретичен физик веднъж отговори изчерпателно на този въпрос, Нобелов лауреатР. Фейнман: „Има няколко доста интересни причини за това. 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 все още не може виж 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 практически не заема 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 познание на света. Да, и ние, за да го видим от гледна точка на насекоми, ще трябва да придобием огромни сложни очи, за да поддържаме обичайната зрителна острота. Малко вероятно е такова придобиване да ни бъде полезно от гледна точка на еволюцията. Всеки с вкуса си!

Литература
1. Тишченко 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.

И мухите, и пчелите имат пет очи.Три прости очи са разположени в горната част на главата (може да се каже, на короната на главата) и две сложни или фасетирани 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 много интересни. Те са съставени от хиляди отделни шестоъгълници, или да го кажем научен език, фасети. Всяка от фасетите е миниатюрно око, което дава изображение на отделна част от обекта. Сложните очи на домашната муха имат около 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, въпреки че те се сливат в образа на обекта като цяло, но всички освен този обект изглеждат като направени от мозайка.

Защо имате нужда от сложни очи?Смята се, че с тяхна помощ насекомите се ориентират в полет. Докато простите очи са предназначени да изследват обекти, които са близо. Така че, ако една пчела премахне или залепи сложни очи, тогава тя се държи като сляпа пчела. Ако простите очи са залепени, 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!

Особеността на насекомите със сложни очи да улавят и най-малкото движение се показва в следния пример: ако пчелите и мухите седнат с хората, за да гледат филм, тогава ще им се стори, че двуногите зрители гледат един кадър дълго време преди да преминете към следващия. За да могат насекомите да гледат филм (а не отделни кадри, като снимка), филмът на проектора трябва да се усуква 10 пъти по-бързо.

Струва ли си да завиждате на очите на насекомите? Вероятно не. Например, очите на мухата виждат много, но не могат да гледат отблизо. Ето защо 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 червеното - за тях то е черно, сиво или синьо.

В процеса на еволюция на зрението някои животни развиват доста сложни оптични устройства. Те, разбира се, включват сложни очи. Те се образуват в насекоми и ракообразни, някои членестоноги и безгръбначни. Каква е разликата сложно окоот прости, какви са основните му функции? Ще говорим за това в днешния ни материал.

Фасетирани очи

Това е оптична система, растерна, където няма единична ретина. И всички рецептори се комбинират в малки мрежи (групи), образувайки изпъкнал слой, който вече не съдържа никакви нервни окончания. Така окото се състои от много отделни единици - омматидии, обединени в обща системавизия.

Очите са сложни, присъщи и се различават от бинокулярните (присъщи и на хората) по лоша дефиниция на малки детайли. Но те са в състояние да различават леки вибрации (до 300 Hz), докато за човек ограничаващите възможности са 50 Hz. И мембраната на този тип око има тръбна структура. Поради това сложните очи нямат такива рефрактивни характеристики като далекогледство или късогледство, концепцията за акомодация не е приложима за тях.

Някои особености на структурата и визията

При много насекоми те заемат по-голямата част от главата и са практически неподвижни. Например, фасетираните очи на водно конче се състоят от 30 000 частици, образуващи сложна структура. Пеперудите имат 17 000 омматидии, мухата има 4000, а пчелата има 5. Най-малкият брой частици в мравката работничка е 100 броя.

Бинокъл или фасетиран?

Първият тип визия ви позволява да възприемате обема на обектите, техните малки детайли, да оценявате разстоянията до обектите и тяхното местоположение един спрямо друг. Човек обаче е ограничен до ъгъл от 45 градуса. Ако е необходим по-пълен преглед, очна ябълкаизвършва движение на рефлексно ниво (или завъртаме главата си около оста). Сложните очи под формата на полукълба с омматидии ви позволяват да виждате заобикалящата реалност от всички страни, без да обръщате органите на зрението или главата. Освен това изображението, което окото предава в този случай, е много подобно на мозайка: едно структурна единицаочите възприемат отделен елемент и заедно са отговорни за пресъздаването на пълната картина.

Разновидности

Ommatidia имат анатомични особености, в резултат на което оптичните им свойства се различават (например при различни насекоми). Учените определят три типа фасет:

Между другото, някои видове насекоми имат смесен типфасетирани органи на зрението и много, в допълнение към разглежданите от нас, също имат прости очи. Така че, в една муха, например, отстрани на главата има доста сдвоени фасетни органи големи размери. А на върха на главата има три прости очи, които изпълняват спомагателни функции. Пчелата има същата организация на органите на зрението - тоест само пет очи!

При някои ракообразни сложните очи, така да се каже, седят на подвижни израстъци-стебла.

А някои земноводни и риби имат и допълнително (теменно) око, което различава светлината, но има предметно зрение. Ретината му се състои само от клетки и рецептори.

Съвременни научни разработки

IN напоследъксложните очи са обект на изследване и наслада на учените. В крайна сметка такива органи на зрението, поради оригиналната си структура, пораждат научни изобретения и изследвания в света на съвременната оптика. Основните предимства са широка видимост на пространството, развитие на изкуствени аспекти, използвани главно в миниатюрни, компактни, секретни системи за наблюдение.

СЕНЗОРИ ПРИ НАСЕКОМИТЕ

Сетивните органи при насекомите са посредници между външна средаи организъм. В съответствие с външни стимули или стимули, насекомите извършват определени действия, които формират тяхното поведение.

Сетивните органи на насекомите са механично сетиво, слух, химично сетиво, хидротермално сетиво и зрение.

Основата на сетивните органи са нервночувствителни единици - сензили. Те се състоят от два компонента: възприемаща структура в кожата и съседни нервни клетки. Сенсилите изпъкват над повърхността на кожата под формата на косъм, четина, шишарки (фиг. 7).

механично усещане.Представен от механорецептори. Това са рецептори, както и чувствителни структури, които възприемат сътресение, позиция на тялото, неговия баланс и т.н. Тактилни или тактилни рецептори са разпръснати по цялото тяло под формата на прости сензили със сензорни, т.е. чувствителна коса. Промяната в позицията на косата при контакт с предмети или въздух се предава на чувствителна клетка, където възниква възбуждане, предавано чрез нейните процеси до нервния център.

Механорецепторите също включват камбановидна сенсила. Те нямат чувствителни косми и са вградени в кожата. Тяхната рецепторна повърхност под формата на кутикуларна шапка е разположена на повърхността на кутикулата. Пръчковият процес на чувствителната клетка, щифтът, се приближава към капачката отдолу. Звънчевидните сенсили се намират на крилата, церките, краката и пипалата. Те усещат треперене на тялото, огъване, напрежение.

Сред механорецепторите са хордотоналните органи като органи на слуха. Техните неврони завършват с пръчковиден щифт. Това е поредица от специални сензили, опънати между две секции на кутикулата. Хордотоналните сензили се наричат ​​сколопофори и се състоят от три клетки: сетивен неврон, шапка и париетални клетки.

Слухът не е развит при всички насекоми. Правокрилите (скакалци, скакалци, щурци), певческите цикади, някои буболечки и редица Lepidoptera имат слухови рецептори - тимпанални органи. Тези насекоми цвърчат или пеят. Тимпаналните органи са съвкупност от сколопофори, които са свързани с области на кутикулата, които са представени като тъпанче(фиг. 8).

При скакалци и щурци тимпаналните органи са разположени отстрани на 1-ви сегмент на корема, при скакалци и щурци те са на пищялите на предните крайници (фиг. 9).

При комарите органът на Джонстън изпълнява функцията на слуховите органи. На церките на хлебарките и правокрилите и на тялото на гъсениците има неврони върху космите, които улавят звукови вълни.

Стойността на органите на слуха:

- възприемат се сигнали, идващи от индивиди от собствения им вид, което осигурява връзката на половете, т.е. това е една от формите на местоположението на сексуалния сигнал;

- улавя други звуци (свирки, остър звук, търсене на жертва).

химическо усещане.Той служи за възприемане на химията на околната среда, а именно вкус и мирис. Представени от хеморецептори. Обонянието възприема и анализира газообразна среда с ниска концентрация на вещество, а вкусът - течна среда с висока негова концентрация. Хеморецепторните сензили са представени под формата на косми, пластини или конуси, потопени в тялото. На антените обонятелната функция се изпълнява от плакоидни и целоконични сензили. Обонянието служи на насекомите за търсене на индивиди от противоположния пол, разпознаване на индивиди от собствения им вид, намиране на храна и места за снасяне на яйца. Много насекоми отделят привличащи вещества - полови атрактанти или епагони.

Вкусът служи само за разпознаване на храната. Насекомите различават 4 основни вкуса - сладко, горчиво, кисело и солено.

Повечето захари, като глюкоза, фруктоза, малтоза и други, привличат пчели и мухи дори при относително ниска концентрация; други захари, като галактоза, маноза и други, се разпознават само във високи концентрации и пчелите ги отхвърлят. Някои пеперуди са много чувствителни към захари, различни от чиста водаразтвор на захар с незначителна концентрация - 0,0027%.

Много други вещества - киселини, соли, аминокиселини, масла и други - могат да бъдат отхвърлени при висока концентрация, но понякога слаби решениянякои киселини и соли имат привлекателен ефект.

Вкусовите рецептори са разположени предимно по устните части, но е възможна и другата им локализация. И така, при една пчела, някои мухи и редица дневни пеперуди, те са на лапите на краката и намират висока чувствителност; когато плантарната страна на лапите докосне захарния разтвор, гладната пеперуда реагира, като разгръща хоботчето си. И накрая, при пчелите и сгънатите оси (Vespidae) тези рецептори също са открити в крайните сегменти на антените.

Високата степен на развитие на химическото сетиво при насекомите е съществен аспект от тяхната физиология и служи научна основав търсенето и прилагането на някои методи за химически контрол на вредните видове. В практиката за борба с вредителите се използва методът на примамка, чиято същност е, че определени привличащи хранителни вещества се третират с отрови и се разпределят на места, където е концентриран вредителя; такива отровни примамки се използват широко и много успешно в борбата със скакалците. В борбата с вредителите се търсят и привличащи вещества, или атрактанти.

Хигротермално усещане.Той е от съществено значение в живота на редица насекоми и в зависимост от условията на влажност и температура на околната среда регулира поведението на индивида; също контролира воден баланси телесната температура. Съответните рецептори не са достатъчно проучени, но е установено, че при някои насекоми усещането за влага е локализирано върху главата и нейните придатъци - антени и пипала, усещането за топлина - върху антените, лапите и други органи. Усещането за топлина е силно развито при насекомите и определени видовеимат собствена оптимална температурна зона, към която се стремят. Границите на температурния оптимум обаче зависят от условията на температурата и влажността на средата, в която се развива насекомото, както и от фазата на неговото развитие.

Визия.Заедно с химичния смисъл, той вероятно играе решаваща роля в живота на насекомите. Органите на зрението имат сложна структура и са представени от два вида очи: сложни и прости (фиг. 10).

Ориз. 10. Схематичен разрез (А) и фасети на повърхността (В) на сложното око: 1 - роговица; 2 - кристален конус; 3 - клетки на ретината.

Сложни или фасетирани очи, включително две, са разположени отстрани на главата, често са много силно развити и след това могат да заемат значителна част от главата. Всяко сложно око се състои от мултивизионни единици - сензили, които се наричат ​​омматидии, броят им в едно сложно око може да достигне много стотици, както и хиляди.

Омматидиумът се състои от три вида клетки, които образуват соматичната, сетивната и пигментната част (фиг. 11). Отвън всеки омматидий образува заоблена или шестоъгълна клетка на повърхността на окото - фасет, поради което сложните очи са получили името си. Оптичната или пречупващата част на омматидиума се състои от прозрачна леща и прозрачен кристален конус, разположен под нея. Лещата или роговицата е по същество прозрачна кутикула и обикновено има вид на двойно изпъкнала леща. Кристалният конус се образува от четири удължени прозрачни клетки и заедно с лещата съставлява единна оптична система - цилиндрична леща; дължината на оптичната му ос е много по-голяма от диаметъра. Чувствителната част се намира под оптиката, образува ретината или ретината, която възприема светлинните лъчи и се състои от поредица от клетки на ретината. Тези клетки са удължени по протежение на омматидиума, подредени по секторен начин и образуват облицовка на централната му пръчка, оптичната пръчица или рабдома. В основата си клетките на ретината се сливат в нервни влакнаводещи до зрителните лобове на мозъка. Пигментната част се образува от пигментни клетки, които заедно образуват лигавицата на чувствителната част и кристалния конус; поради това всеки омматидий е оптически изолиран от съседния. Следователно пигментната част изпълнява функцията на апарат за оптична изолация.

Дневните насекоми имат това, което се нарича апозиционно зрение. Благодарение на оптична изолация с помощта на пигментни клетки, всеки омматидий се редуцира до изолирана тънка тръба; следователно само лъчи, преминаващи през лещата и освен това само стриктно съвпадащи с надлъжната ос на омматидиума, могат да проникнат през нея. Тези лъчи достигат зрителната пръчка или рабдома; последният е именно възприемащият елемент на ретината. Следователно зрителното поле на всеки омматидиум е много малко и той вижда само незначителна част от разглеждания обект. Но голямо число ommatidium ви позволява драстично да увеличите зрителното поле с взаимно приложениеедин към друг или апозиции; в резултат на това от отделните най-малки части на изображението се образува единен цялостен образ като в мозайка. Така насекомите имат мозаично зрение.

Нощни и крепускуларни насекоми имат суперпозиционно зрение, което е свързано с морфологични и физиологични различия между техните омматидии. В суперпозиционното око чувствителната част е по-отдалечена от оптичната част и пигментните клетки изолират главно оптичната част. Благодарение на това на визуална пръчкаПроникват 2 вида лъчи - прави и коси; първите влизат в омматидиума през лещата, докато вторите влизат от съседен омматидиум, което усилва светлинния ефект. Следователно образът на обекта се получава в този случай не само чрез комбиниране на отделни възприятия, но и чрез тяхното наслагване или суперпозиция.

На силна дневна светлина суперпозиционно окопридобива известно физиологично сходство с апозиционното око. Това се случва, защото пигментът в пигментните клетки на светлина започва да се движи и се разпределя по такъв начин, че образува тъмна тръба около омматидиума; поради това омматидиите са оптически почти изолирани един от друг и получават лъчи главно от лещата си. Тази способност на окото да реагира на степента на осветеност може да се разглежда като акомодация. До известна степен е характерно и за апозиционното око, което позволява на дневните насекоми бързо да адаптират окото към зрение при ярка светлина и на сянка, например, когато летят от открито място до гора.

С помощта на сложни очи насекомите различават форма, движение, цвят и разстояние до обект, както и поляризирана светлина. Въпреки това голямото разнообразие от насекоми, техният начин на живот и навици, несъмнено, създава разнообразие от характеристики на тяхното зрение. Последните зависят от структурните особености на очите и техните омматидии; диаметър, дължина, брой на последните и други свойства определят качеството на зрението. Смята се, че много видове са късогледи и на разстояние различават само движение. Това се потвърждава от много експерименти. И така, ларвите на водните кончета се втурват към движещата се плячка и не забелязват неподвижната. Мрежа, поставена пред гнездото на осите с клетки, надвишаващи дължината на тялото им, все още блокира входа на гнездото, но след известно време осите ще се научат да пълзят през клетките на тази мрежа.

Повечето насекоми са слепи за червено, но могат да виждат ултравиолетова радиацияи са привлечени от тях; обхватът на видимите светлинни вълни е в диапазона 2500-8000 A. Медоносната пчела е открила способността да различава поляризирана светлина, излъчвана от синьото небе, което й позволява да се ориентира в пространството, когато лети. Редица насекоми също се характеризират с промяна в движението в зависимост от посоката на слънчевите лъчи, т.е. ориентация на слънчев компас. Същността на това явление се състои в това, че ъгълът на падане на лъчите върху определени части на ретината остава постоянен за известно време; прекъснатото движение се възобновява под същия ъгъл, но поради изместването на слънцето посоката на движение се променя със същия брой градуси.

Близо е движението на светлинния компас, което обяснява пристигането на нощните насекоми в светлината. Светлинните лъчи се разминават радиално и когато се движат наклонено спрямо тях, ъгълът на тяхното падане ще се промени; за да поддържа фиксиран ъгъл, насекомото е принудено постоянно да променя пътя си към източника на светлина. Движението следва логаритмична спирала и в крайна сметка отвежда насекомото до самия източник на светлина (фиг. 12).

прости очи, или ocelli, се намират между сложните очи на челото и темето или само на темето (фиг. 13). Те са малки, обикновено три на брой и подредени в триъгълник. Поради разположението си в горната част на главата те често се наричат ​​още гръбни оцели. Морфологично оцелите не съответстват на омматидиите на сложните очи. И така, те се инервират не от зрителните дялове на мозъка, а от средната част на протоцеребрума. В допълнение, те имат серия от чувствителни части за една оптична част. При тях също липсва кристален конус и оптичната им част е представена само от кутикулярна леща, т.е. с един кристал.

Очите далеч не са развити при всички насекоми, по-специално те липсват при много Diptera и пеперуди. При безкрилите или късокрилите насекоми те също липсват или са рудиментарни. Тяхната роля не е достатъчно ясна. Установено е, че при редица форми фокусът на окото се намира зад чувствителната част, следователно в този случай възприемането на изображението не може да бъде; рисуването върху сложни очи прави тези насекоми слепи. В същото време съществува анатомична връзка между очните нерви и нервите на съставните очи, което показва съществуването на функционална връзкамежду тези тела. Несъмнено очите на различните насекоми могат да играят различна роля. Във всеки случай, в много от тях те имат регулаторен ефект върху сложните очи, осигурявайки стабилност на зрението при условия на променлив интензитет на светлината. При ниската си интензивност оцелите усилват реакцията на сложните очи, т.е. стават сегменти на последния, при високо - те проявяват инхибиторен ефект върху сложните очи.

Дорзалните оцели трябва да се разграничават от страничните или страничните оцели, които са характерни за ларвите на насекоми с пълна метаморфоза. Тези оцели, наричани още стъбла, са разположени отстрани на главата на мястото, където са сложните очи при възрастните. Техният брой е различен и дори променлив в рамките на един и същи вид. Някои видове имат само по едно око от всяка страна, докато други имат шест или повече чифта. Когато насекомото премине в зряла възрастлатералните оцели атрофират и се заменят със сложни очи.

Стъблата са разнообразни по структурни детайли, но се характеризират с наличието на леща. Гъсениците на пеперудата също имат кристален конус и е развит само един рабдом, което прави такова око подобно на сложното око омматидиум. Но в ларвите на триони, някои бръмбари и други насекоми има няколко или дори много рабдоми в оцела и кристалният конус може да отсъства. Това прави такива стебла подобни не на омматидиите, а на гръбните оцели.

Страничните оцели се инервират от зрителните дялове на мозъка и тяхната зрителна функция е безспорна.

Някои насекоми запазват способността си да реагират на светлина, когато очите и оцелите са отстранени или покрити с черен лак; хлебарките в същото време избягват светлината, както в нормално състояние, а гъсениците поддържат положителна реакция и се придвижват към източника на светлина. Пещерните насекоми без очи също могат да реагират на светлина. Очевидно повърхността на тялото им е способна да усеща светлина и следователно можем да говорим за фоточувствителност на кожата.

Способността 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 съвсем различна картина, която наблюдаваме. Мухите виждат ли изобщо? Да, но съвсем не така и се оказва, че и ние, и мухите, и другите летящи и пълзящи сякаш живеем в един свят, но те са напълно различни.

Всичко е за При 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. Всеки такъв омматидиум вижда различна част от картината, достъпна само за него. Как виждат мухите? Изображението, което наблюдават, е 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 е различна от тази на човека, е възможността за кръгов поглед. Очната леща може да види всичко на 360 градуса. Сред бозайниците заекът има най-голям зрителен ъгъл - 180o. Поради това той е наречен наклонен и какво да прави, ако има толкова много врагове. Лъвът не се страхува от врагове и очите му гледат на по-малко от 30 градуса около хоризонта. При малките насекоми природата компенсира липсата на растеж чрез способността да виждат всеки, който се промъкне към 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 случва. Човек изглежда като насекомо бавна костенурка, а костенурката като цяло е неподвижен камък.

Цветовете на дъгата

Почти всички насекоми са далтонисти. Различават цветовете, но по свой начин. Интересното е, че очите на насекомите и дори на някои бозайници изобщо не възприемат червеното или го виждат като синьо, лилаво. За една пчела червените цветя изглеждат черни. Растенията, които се нуждаят от пчелно опрашване, не цъфтят червено. Повечето ярки цветове са алено, 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. Това е. За да имате по-малко мухи в кухнята, просто трябва да я боядисате правилно.

Виждат ли мухите в тъмното?

Мухите, както повечето летящи насекоми, спят през нощта. 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 кръгли очино 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 са по-ароматни и има по-малко съперници за нектар.

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

Форма на предмета

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 ужилват човек, който стои неподвижно, а ако ужилят, тогава 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 различат червения цвят - те опрашват редки цветя от този 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 могат да се ориентират слънчева светлина, така че нощните пеперуди се стичат към лампата.
• Бинокулярното зрение помага на насекомите хищници точно да определят разстоянието до плячката си.