Защо голямото око на насекомото е сферично? Как изглежда светът през очите на една обикновена муха? Структурата на сложното око

Органите на зрението са развити при повечето насекоми. Постига се най-голямо развитие сложни или сложни очи . Броят на зрителните елементи - омматидии или фасети, в окото на домашна муха достига 4 хиляди, а при водните кончета дори 28 хил. Оматидиите се състоят от прозрачна леща или роговица под формата на двойно изпъкнала леща и подлежаща прозрачна леща кристален конус. Заедно се сдобряват оптична система. Под конуса е ретината, която възприема светлинните лъчи. Свързани клетки на ретината нервни влакнас оптичните дялове на мозъка. Всеки омматидиум е заобиколен от пигментни клетки.

В зависимост от възприемането на светлината различна интензивностИма апозиционни и суперпозиционни типове очи. Първият тип структура на очите е характерен за дневните насекоми, вторият - за нощните.

IN апозиционно оковсеки омматидий е изолиран в горната си част с пигмент от съседни оматидии. Така всяка структурна единица на окото работи отделно от всички останали, възприемайки само „своята“ част от външното пространство. Цялостната картина се формира в мозъка на насекомото като от много парченца мозайка.

IN суперпозиционно око Омматидиите са само частично, макар и по цялата си дължина, защитени от страничните лъчи: те са полупропускливи. От една страна, това пречи на насекомите при интензивна светлина, от друга страна, им помага да виждат по-добре в здрача.

Ocelli (дорзални прости очи)- това са малки зрителни органи, които присъстват при някои възрастни и обикновено са разположени на върха на главата. Обикновено се представят в размер на три, като един лежи леко отпред и още два - отзад и встрани от предната част. Те не съдържат омматидий, а структурата на простите оцели е значително опростена. Отвън е роговицата, състояща се от корнеогенни клетки, по-дълбоко е апаратът за приемане на светлина, изграден от ретинални (чувствителни) клетки, а още по-ниско са пигментните клетки, които преминават във влакната на зрителния нерв.

От всички видове очи на насекоми простите очи 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 насекомите практически нямат прости очи при липса на сложни. Освен това, когато сложните очи са боядисани, насекомите престават да се ориентират в пространството, дори ако имат добре очертани прости очи.

Стъбла, или странични прости очи– присъства в ларви на насекоми с пълна метаморфоза. По време на стадия на какавидата те се "преобразуват" в сложни очи. Те изпълняват зрителна функция, но поради опростената си структура виждат сравнително слабо. За подобряване на зрението очите на ларвите често присъстват на няколко части. При ларвите на триони те са подобни на гръбните, а при гъсениците на пеперудите приличат на омматидиите на сложното око. Гъсениците възприемат формата на предметите и различават малки детайли на повърхността им.

Най-сложните от сетивните органи при насекомите са органите на зрението. Последните са представени от образувания от няколко типа, от които най-важните са сложни фасетни очи с приблизително същата структура като сложните очи на ракообразните.

Очите се състоят от отделни омматидии (фиг. 337), чийто брой се определя главно от биологичните особености на насекомите. Активни хищници и добри летци, водните кончета имат очи с до 28 000 фасети всяко. В същото време мравките (разред Hymenoptera), особено работещите индивиди от видове, които живеят под земята, имат очи, състоящи се от 8 - 9 омматидии.

Всеки омматидий представлява перфектна фотооптична сенсила (фиг. 338). Състои се от оптичен апарат, включващ роговицата, прозрачен участък от кутикулата над омматидиума и така наречения кристален конус. Заедно те действат като леща. Възприемащият апарат на омматидиите е представен от няколко (4 - 12) рецепторни клетки; тяхната специализация е стигнала много далеч, както се вижда от пълната им загуба на флагеларни структури. Същинските чувствителни части на клетките - рабдомерите - са клъстери от гъсто опаковани микровили, разположени в центъра на омматидиума и плътно прилежащи един към друг. Заедно те образуват фоточувствителен елементочи - рабдом.

Екраниращите пигментни клетки лежат по ръбовете на омматидиума; последните се различават значително между дневните и нощните насекоми. В първия случай пигментът в клетката е неподвижен и постоянно разделя съседните омматидии, предотвратявайки преминаването на светлинните лъчи от едното око към другото. Във втория случай пигментът може да се движи в клетките и да се натрупва само в горната им част. В този случай светлинните лъчи удрят чувствителните клетки не на една, а на няколко съседни омматидии, което значително (почти два порядъка) повишава общата чувствителност на окото. Естествено, този вид адаптация възниква при здрач и нощни насекоми. Ommatidia произлизат от сетивни клетки нервни окончанияобразуване на зрителния нерв.

В допълнение към сложните очи, много насекоми имат и прости оцели (фиг. 339), чиято структура не съответства на структурата на един омматидий. Светлопречупващият апарат е с форма на леща, непосредствено под нея има слой от чувствителни клетки. Цялото око е покрито с покритие от пигментни клетки. Оптичните свойства на простите очи са такива, че те не могат да възприемат изображения на обекти.

Ларвите на насекомите в повечето случаи имат само прости оцели, които обаче се различават по структура от простите оцели на възрастните стадии. Няма приемственост между оцелите на възрастните и ларвите. По време на метаморфозата очите на ларвите се резорбират напълно.

Визуалните способности на насекомите са перфектни. Въпреки това, структурните особености на сложното око предопределят специален физиологичен механизъм на зрението. Животните със сложни очи имат "мозаечно" зрение. Малкият размер на омматидиите и тяхната изолация един от друг водят до факта, че всяка група чувствителни клетки възприема само малък и относително тесен лъч от лъчи. Лъчите, падащи под значителен ъгъл, се абсорбират от екраниращите пигментни клетки и не достигат до фоточувствителните елементи на омматидиите. Така, схематично, всеки омматидий получава изображение само на една малка точка от обект, разположен в зрителното поле на цялото око. В резултат на това изображението се състои от толкова светлинни точки, съответстващи на различни части на обекта, колкото е броят на фасетите, върху които перпендикулярно падат лъчите от обекта. Цялостната картина се комбинира, така да се каже, от много малки частични изображения чрез прилагането им едно към друго.

Възприемането на цвета от насекомите също се отличава с известна оригиналност. Представители по-високи групи Insecta имат цветно зрение, основан на възприятието на три основни цвята, чието смесване дава цялото цветно разнообразие на света около нас. При насекомите обаче, в сравнение с хората, има силно изместване към късовълновата част на спектъра: те възприемат зелено-жълто, синьо и ултравиолетови лъчи. Последните са невидими за нас. Следователно цветовото възприемане на света от насекомите е рязко различно от нашето.

Функциите на простите очи на възрастни насекоми все още изискват сериозно проучване. Очевидно те до известна степен „допълват“ сложните очи, влияейки върху активността и поведението на насекомите при различни условия на осветление. Освен това е доказано, че простите оцели, заедно със сложните очи, са способни да възприемат поляризирана светлина.

Въпросът „Колко очи прави обикновена муха? не е толкова просто, колкото изглежда големи очиразположени отстрани на главата могат да се видят с просто око. Но в действителност структурата на зрителните органи на мухата е много по-сложна.

Ако погледнете увеличен изглед на очите на муха, можете да видите, че те са подобни на пчелна пита и са съставени от много отделни сегменти. Всяка част има формата на шестоъгълник с правилни ръбове. Оттук идва и името на тази структура на окото – фасет („фасета” в превод от френски означава „ръб”). Много членестоноги могат да се похвалят със сложни фасетни очи, а мухата далеч не държи рекорда по брой фасети: тя има само 4000 фасети, докато водните кончета имат около 30 000.

Клетките, които виждаме, се наричат ​​омматидии. Омматидиите имат конусовидна форма, чийто тесен край се простира дълбоко в окото. Конусът се състои от клетка, която възприема светлина, и леща, защитена от прозрачна роговица. Всички омматидии са плътно притиснати един към друг и свързани с роговицата. Всеки от тях вижда „своя“ фрагмент от картината и мозъкът поставя тези малки изображения в едно цяло.

Разположението на големите сложни очи е различно при женските и мъжките мухи. При мъжките очите са близо една до друга, докато при женските са по-раздалечени, тъй като имат чело. Ако погледнете муха под микроскоп, тогава в средата на главата над фасетните органи на зрението можете да видите три малки точки, подредени в триъгълник. Всъщност тези точки са прости очи.

Общо мухата има един чифт сложни очи и три прости - общо пет. Защо природата пое по толкова труден път? Факт е, че фасетна визияоформени така, че да покриват възможно най-много пространство с поглед и да улавят движение. Такива очи изпълняват основни функции. С прости очи мухата беше „осигурена“ за измерване на нивото на осветеност. Сложните очи са основният орган на зрението, а простите очи са вторичен орган. Ако мухата нямаше прости очи, тя би била по-бавна и можеше да лети само при ярка светлина, а без сложни очи щеше да ослепее.

Как една муха вижда света около себе си?

Големите, изпъкнали очи позволяват на мухата да вижда всичко около себе си, тоест зрителният ъгъл е 360 градуса. Това е два пъти по-широко от човешко. Неподвижните очи на насекомото гледат едновременно в четирите посоки. Но зрителната острота на мухата е почти 100 пъти по-ниска от тази на човека!

Тъй като всяка омматидия е независима клетка, картината се оказва мрежа, състояща се от хиляди отделни малки изображения, които се допълват взаимно. Следователно за една муха светът е сглобен пъзел, състоящ се от няколко хиляди парчета, при това доста неясен. Насекомото вижда повече или по-малко ясно само на разстояние от 40 - 70 сантиметра.

Мухата е в състояние да различава цветове и дори невидими за човешкото окополяризирана и ултравиолетова светлина. Окото на мухата усеща и най-малките промени в яркостта на светлината. Тя може да види слънцето, скрито от гъсти облаци. Но на тъмно мухите виждат лошо и водят предимно дневен начин на живот.

Друга интересна способност на мухата е нейната бърза реакция на движение. Една муха възприема движещ се обект 10 пъти по-бързо от човек. Той лесно "изчислява" скоростта на обект. Тази способност е жизненоважна за определяне на разстоянието до източника на опасност и се постига чрез „предаване“ на изображението от една клетка - ommatidia - към друга. Авиационните инженери се възползваха от тази особеност на зрението на мухата и разработиха устройство за изчисляване на скоростта на летящ самолет, повтаряйки структурата на окото му.

Благодарение на такова бързо възприятие, мухите живеят в по-бавна реалност в сравнение с нас. Движение, което продължава секунда, от човешка гледна точка се възприема от мухата като действие от десет секунди. Със сигурност хората им изглеждат много бавни същества. Мозъкът на насекомото работи със скоростта на суперкомпютър, като получава изображение, анализира го и предава съответните команди на тялото за хилядни от секундата. Ето защо не винаги е възможно да убиете муха.

И така, правилният отговор на въпроса "Колко очи има обикновена муха?" числото ще бъде пет. Основните са чифтен орган в мухата, както при много живи същества. Защо природата е създала точно три прости очи- остава загадка.

Как виждат насекомите?

Муха рязко избягва летящ към нея обект, пеперуда избира определено цвете, а гъсеница пълзи към самия високо дърво. Насекомите, подобно на хората, също имат зрителни органи, но те виждат и възприемат света по специален начин. С изключителното си зрение, недостъпно за хората. Някои насекоми могат да определят само светло и тъмно, докато други са добре запознати с нюансите. И така, как насекомите виждат света?

Начините на насекомите да виждат света

Способността им да виждат е разделена на три начина.

Повърхност на цялото тяло

Интересна функция, в които не е необходимо да имате очи. Но големият му недостатък е, че насекомото може да различава само светлината от тъмнината. Не вижда никакви предмети или цветове. Как работи? Светлината преминава през кутикулата външен слойкожата и прониква в главата на насекомото. Там възниква реакция в мозъчните клетки и насекомото разбира, че върху него пада светлина. Такова устройство не е достъпно за всички, но е много полезно за онези насекоми, които живеят под земята, например земни червеи или слепи пещерни бръмбари. Този тип зрение се среща при хлебарки, листни въшки и гъсеници.

Свързани материали:

За какво е цветен прашец?

С прости очи

Насекомите с прости очи са по-щастливи. Те могат не само да определят тъмнината от светлината, но и да различават отделните обекти и дори тяхната форма. Такива очи най-често се срещат в ларви на насекоми. Например, ларвите на комарите имат очи вместо очи. тъмни петнакоито улавят светлина. Но гъсениците имат пет до шест очи от всяка страна на главите си. Благодарение на това тя е добре запозната с формите. Но тя вижда много по-добре вертикалните обекти от хоризонталните. Например, ако трябва да избере дърво, тя по-скоро ще пропълзи до по-високото, отколкото до по-широкото.

Сложни или сложни очи

Такива очи най-често се срещат при възрастни насекоми. Можете да ги идентифицирате веднага - те обикновено се намират отстрани на главата. Сложните очи са много по-сложни и разнообразни от всички останали. Те могат да разпознават формите на предметите и да идентифицират цветовете. Някои насекоми виждат добре през деня, докато други виждат добре през нощта. Интересна особеност на тези очи е, че те не виждат цялата картина като цяло, а само парчета. И вече в мозъка насекомото сглобява пъзел от получените изображения, за да види пълна картина. Как една муха успява да свърже всички части на фрагмент по време на полет? Изненадващо, по време на полет тя вижда по-добре, отколкото в покой. А за място за кацане всяко насекомо е по-вероятно да избере нещо, което се движи или люлее.

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

Сложното око се състои от различни, обикновено Голям бройиндивидуален 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 изпълняват зрителна функция, а 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: сложно око- структура на омматидиите и техния брой, изпъкналост, разположение 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.