Όραση στα έντομα. Γιατί τα έντομα έχουν στρογγυλά μάτια όπως βλέπουν τα έντομα; Από τη σκοπιά ενός εντόμου

Το μάτι ενός εντόμου υψηλή μεγέθυνσημοιάζει με ένα μικρό πλέγμα.

Αυτό συμβαίνει επειδή το μάτι του εντόμου αποτελείται από πολλές μικρές όψεις. Τα μάτια των εντόμων λέγονται πολύπλευρη. Μια μικροσκοπική όψη ματιού ονομάζεται ommatidium. Το Ommatidium έχει τη μορφή ενός μακρόστενου κώνου, η βάση του οποίου είναι ένας φακός που μοιάζει με εξάγωνο. Εξ ου και το όνομα του σύνθετου οφθαλμού: πτυχήμεταφρασμένο από τα γαλλικά σημαίνει "άκρη".

Μια δέσμη από ομματίδια αποτελεί ένα περίπλοκο, στρογγυλό, μάτι εντόμου.

Κάθε ommatidium έχει πολύ περιορισμένο οπτικό πεδίο: η γωνία θέασης των ommatidia στο κεντρικό τμήμα του ματιού είναι μόνο περίπου 1° και στις άκρες του ματιού - έως και 3°. Το Ommatidium «βλέπει» μόνο εκείνο το μικροσκοπικό τμήμα του αντικειμένου μπροστά στα μάτια του, στο οποίο «στοχεύει», δηλαδή εκεί που κατευθύνεται η συνέχεια του άξονά του. Επειδή όμως τα ομματίδια είναι στενά γειτονικά μεταξύ τους και οι άξονές τους είναι μέσα στρογγυλό μάτιαποκλίνουν ακτινικά, τότε ολόκληρος ο σύνθετος οφθαλμός καλύπτει το αντικείμενο ως σύνολο. Επιπλέον, η εικόνα του αντικειμένου λαμβάνεται σε αυτό ως μωσαϊκό, δηλαδή αποτελείται από ξεχωριστά κομμάτια.

Ο αριθμός των ομματιδίων στο μάτι ποικίλλει σε διαφορετικά έντομα. Ένα μυρμήγκι εργάτη έχει μόνο περίπου 100 ομματίδια στο μάτι του, μια οικιακή μύγα έχει περίπου 4.000 και εργάτρια μέλισσα- 5000, πεταλούδες - έως 17.000 και λιβελλούλες - έως 30.000! Έτσι, η όραση ενός μυρμηγκιού είναι πολύ μέτρια, ενώ τα τεράστια μάτια μιας λιβελλούλης -δύο ιριδίζοντα ημισφαίρια- παρέχουν μέγιστο οπτικό πεδίο.

Λόγω του γεγονότος ότι οι οπτικοί άξονες των ommatidia αποκλίνουν σε γωνίες 1-6°, η ευκρίνεια της εικόνας των εντόμων δεν είναι πολύ υψηλή: δεν διακρίνουν λεπτές λεπτομέρειες. Επιπλέον, τα περισσότερα έντομα είναι μυωπικά: βλέπουν γύρω αντικείμενα σε απόσταση μόλις λίγων μέτρων. Αλλά σύνθετα μάτιαείναι εξαιρετικά στο να διακρίνουν το τρεμόπαιγμα (αναβοσβήνει) του φωτός με συχνότητα έως και 250-300 hertz (για ένα άτομο, η περιοριστική συχνότητα είναι περίπου 50 hertz). Τα μάτια των εντόμων είναι σε θέση να προσδιορίσουν την ένταση της ροής φωτός (φωτεινότητα), και επιπλέον, έχουν μια μοναδική ικανότητα: μπορούν να προσδιορίσουν το επίπεδο πόλωσης του φωτός. Αυτή η ικανότητα τους βοηθά να πλοηγούνται όταν ο ήλιος δεν είναι ορατός στον ουρανό.

Τα έντομα βλέπουν τα χρώματα, αλλά όχι με τον ίδιο τρόπο όπως εμείς. Για παράδειγμα, οι μέλισσες «δεν γνωρίζουν» το κόκκινο χρώμα και δεν το ξεχωρίζουν από το μαύρο, αλλά αντιλαμβάνονται αόρατο σε εμάς υπεριώδεις ακτίνες, τα οποία βρίσκονται στο αντίθετο άκρο του φάσματος. Ορισμένες πεταλούδες, μυρμήγκια και άλλα έντομα διακρίνουν επίσης το υπεριώδες φως. Παρεμπιπτόντως, είναι ακριβώς η τύφλωση των επικονιαστικών εντόμων της λωρίδας μας στο κόκκινο χρώμα που εξηγεί το περίεργο γεγονός ότι ανάμεσα στην άγρια ​​χλωρίδα μας δεν υπάρχουν φυτά με κόκκινα λουλούδια.

Το φως που προέρχεται από τον ήλιο δεν είναι πολωμένο, δηλαδή τα φωτόνια του έχουν αυθαίρετο προσανατολισμό. Ωστόσο, περνώντας μέσα από την ατμόσφαιρα, το φως πολώνεται ως αποτέλεσμα της σκέδασης από τα μόρια του αέρα και στην περίπτωση αυτή το επίπεδο πόλωσής του κατευθύνεται πάντα προς τον ήλιο.

Παρεμπιπτόντως...

Εκτός από τους σύνθετους οφθαλμούς, τα έντομα έχουν ακόμη τρεις απλούς οφθαλμούς με διάμετρο 0,03-0,5 mm, οι οποίοι βρίσκονται σε μορφή τριγώνου στη μετωπιο-βρεγματική επιφάνεια του κεφαλιού. Αυτά τα μάτια δεν είναι προσαρμοσμένα για να διακρίνουν αντικείμενα και χρειάζονται για έναν εντελώς διαφορετικό σκοπό. Μετρούν το μέσο επίπεδο φωτισμού, το οποίο χρησιμοποιείται ως σημείο αναφοράς («μηδενικό σήμα») στην επεξεργασία οπτικών σημάτων. Εάν αυτά τα μάτια είναι κολλημένα σε ένα έντομο, διατηρεί την ικανότητα του χωρικού προσανατολισμού, αλλά μπορεί να πετάξει μόνο σε πιο έντονο φως από το συνηθισμένο. Ο λόγος για αυτό είναι ότι τα σφραγισμένα μάτια εκλαμβάνονται ως " μέσο επίπεδο» μαύρο πεδίο και έτσι δίνουν στα σύνθετα μάτια περισσότερα ευρύ φάσμαφωτισμό, και αυτό, κατά συνέπεια, μειώνει την ευαισθησία τους.

Πολλά έντομα έχουν πολύπλοκα σύνθετα μάτια, που αποτελούνται από πολυάριθμα μεμονωμένα μάτια - ομματίδια. Τα έντομα βλέπουν τον κόσμο σαν να ήταν συναρμολογημένος από μωσαϊκό. Τα περισσότερα έντομα είναι «μυωπικά». Μερικά από αυτά, όπως η μύγα διόψιδη, φαίνονται σε απόσταση 135 μέτρων. Πεταλούδα - και έχει τα περισσότερα οξεία όρασηανάμεσα στα έντομά μας - δεν βλέπει πέρα ​​από δύο μέτρα και η μέλισσα δεν βλέπει τίποτα ήδη σε απόσταση ενός μέτρου. Έντομα των οποίων τα μάτια αποτελούνται από ένας μεγάλος αριθμός ommatidia, είναι σε θέση να παρατηρήσουν την παραμικρή κίνηση γύρω τους. Εάν ένα αντικείμενο αλλάξει τη θέση του στο διάστημα, τότε η αντανάκλασή του στους σύνθετους οφθαλμούς αλλάζει επίσης τη θέση του, μετακινώντας έναν ορισμένο αριθμό ομματιδίων και το έντομο το παρατηρεί αυτό. Τα σύνθετα μάτια παίζουν τεράστιο ρόλο στη ζωή των αρπακτικών εντόμων. Χάρη σε αυτή τη δομή των οργάνων της όρασης, το έντομο μπορεί να εστιάσει τα μάτια του στο επιθυμητό αντικείμενο ή να το παρατηρήσει μόνο με ένα μέρος του σύνθετου ματιού. Είναι ενδιαφέρον ότι οι σκώροι πλοηγούνται με τη βοήθεια της όρασης και πετούν πάντα προς την πηγή φωτός. Αζιμούθιο των ματιών τους σε σχέση με σεληνόφωτοπάντα λιγότερο από 90°.

έγχρωμη όραση

Για να δει ένα συγκεκριμένο χρώμα, το μάτι του εντόμου πρέπει να αντιληφθεί Ηλεκτρομαγνητικά κύματαορισμένο μήκος. Τα έντομα αντιλαμβάνονται καλά τόσο τα υπερμικρά όσο και τα υπερμακρά κύματα φωτός και τα χρώματα του ορατού φάσματος. ανθρώπινο μάτι. Είναι γνωστό ότι ένα άτομο βλέπει χρώματα από κόκκινο έως μοβ, αλλά το μάτι του δεν μπορεί να αντιληφθεί υπεριωδης ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ- κύματα που είναι μακρύτερα από το κόκκινο και πιο κοντά από το μοβ. έντομα βλ υπεριώδες φως, αλλά μην ξεχωρίζετε τα χρώματα του κόκκινου φάσματος (μόνο οι πεταλούδες βλέπουν κόκκινο). Για παράδειγμα, ένα λουλούδι παπαρούνας γίνεται αντιληπτό από τα έντομα ως άχρωμο, αλλά σε άλλα χρώματα, τα έντομα βλέπουν υπεριώδη μοτίβα που είναι ακόμη και δύσκολο για ένα άτομο να φανταστεί. Τα έντομα περιηγούνται σε αυτά τα μοτίβα αναζητώντας νέκταρ. Τα φτερά της πεταλούδας έχουν επίσης υπεριώδη μοτίβα που είναι αόρατα στον άνθρωπο. Οι μέλισσες διακρίνουν μεταξύ τέτοιων χρωμάτων: γαλαζοπράσινο, βιολετί, κίτρινο, μπλε, μοβ και υπεριώδες. Τα έντομα είναι επίσης σε θέση να πλοηγούνται χρησιμοποιώντας πολωμένο φως. Όταν διέρχεται από την ατμόσφαιρα της Γης, μια δέσμη φωτός διαθλάται και ως αποτέλεσμα του γεγονότος ότι συμβαίνει πόλωση φωτός, διαφορετικές περιοχέςουρανό, τα μήκη κύματος είναι διαφορετικά. Χάρη σε αυτό, ακόμη και όταν ο ήλιος δεν είναι ορατός λόγω των νεφών, το έντομο καθορίζει με ακρίβεια την κατεύθυνση.

Ενδιαφέροντα γεγονότα

Οι προνύμφες ορισμένων σκαθαριών έχουν αναπτύξει απλά μάτια, χάρη στα οποία βλέπουν καλά και ξεφεύγουν από τα αρπακτικά. Τα ενήλικα σκαθάρια αναπτύσσουν σύνθετα μάτια, αλλά η όρασή τους δεν είναι καλύτερη από αυτή των προνυμφών. Πολύπλοκα σύνθετα μάτια βρίσκονται όχι μόνο σε έντομα, αλλά και σε ορισμένα καρκινοειδή, όπως τα καβούρια και οι αστακοί. Αντί για φακούς στα ομματίδια έχουν καθρέφτες μινιατούρες. Για πρώτη φορά, οι άνθρωποι μπόρεσαν να δουν τον κόσμο μέσα από τα μάτια ενός εντόμου το 1918 χάρη στον Γερμανό επιστήμονα Eksner. Ο αριθμός των μικρών ματιών στα έντομα (ανάλογα με το είδος) κυμαίνεται από 25 έως 25.000. Τα μάτια των εντόμων, όπως τα σκαθάρια που επιπλέουν στην επιφάνεια του νερού, χωρίζονται σε δύο μέρη: πάνω μέροςχρησιμεύει για να δει στον αέρα, και το κάτω - κάτω από το νερό. Τα σύνθετα μάτια των εντόμων δεν βλέπουν τόσο καλά όσο τα μάτια των πτηνών και των θηλαστικών, επειδή δεν είναι σε θέση να μεταφέρουν λεπτές λεπτομέρειες (τα έντομα μπορούν να έχουν από 25 έως 25.000 όψεις). Αντιλαμβάνονται όμως αντικείμενα που κινούνται καλά και καταγράφουν ακόμη και εκείνα τα χρώματα που είναι απρόσιτα στο ανθρώπινο μάτι.

Τα πιο πολύπλοκα από τα αισθητήρια όργανα στα έντομα είναι τα όργανα της όρασης. Οι τελευταίοι αντιπροσωπεύονται από σχηματισμούς πολλών τύπων, από τους οποίους οι πιο σημαντικοί είναι σύνθετοι οφθαλμοί με όψη περίπου ίδιας δομής με τους σύνθετους οφθαλμούς των καρκινοειδών.

Τα μάτια αποτελούνται από ξεχωριστά ομματίδια (Εικ. 337), ο αριθμός των οποίων καθορίζεται κυρίως από τα βιολογικά χαρακτηριστικά των εντόμων. Ενεργά αρπακτικά και καλά ιπτάμενα, οι λιβελλούλες έχουν μάτια με έως και 28.000 όψεις η καθεμία. Ταυτόχρονα, τα μυρμήγκια (αρν. Υμενόπτερα), ιδιαίτερα τα εργαζόμενα άτομα ειδών που ζουν υπόγεια, έχουν μάτια που αποτελούνται από 8 - 9 ομματίδια.

Κάθε ommatidium αντιπροσωπεύει μια τέλεια φωτοοπτική αίσθηση (Εικ. 338). Αποτελείται από μια οπτική συσκευή, που περιλαμβάνει τον κερατοειδή, ένα διαφανές τμήμα της επιδερμίδας πάνω από το ωμματίδιο και τον λεγόμενο κρυσταλλικό κώνο. Μαζί λειτουργούν ως φακός. Η συσκευή αντίληψης του ommatidium αντιπροσωπεύεται από πολλά (4 - 12) κύτταρα υποδοχέα. Η εξειδίκευσή τους έχει πάει πολύ μακριά, όπως αποδεικνύεται από την πλήρη απώλεια των μαστιγιακών δομών τους. Στην πραγματικότητα τα ευαίσθητα μέρη των κυττάρων - τα ραβδομέρια - είναι συστάδες πυκνά συσσωρευμένων μικρολάχνων, που βρίσκονται στο κέντρο του ωμματιδίου και στενά γειτονικά το ένα με το άλλο. Μαζί σχηματίζουν φωτοευαίσθητο στοιχείοτα μάτια είναι σκλάβος.

Τα προστατευτικά χρωστικά κύτταρα βρίσκονται κατά μήκος των άκρων του ommatidium. τα τελευταία είναι αρκετά σημαντικά διαφορετικά στα ημερήσια και νυκτόβια έντομα. Στην πρώτη περίπτωση, η χρωστική ουσία στο κύτταρο είναι ακίνητη και διαχωρίζει συνεχώς τα γειτονικά ομματίδια, μην αφήνοντας τις ακτίνες φωτός να περάσουν από το ένα μάτι στο άλλο. Στη δεύτερη περίπτωση, η χρωστική ουσία μπορεί να κινηθεί στα κύτταρα και να συσσωρευτεί μόνο στο πάνω μέρος τους. Σε αυτή την περίπτωση, οι ακτίνες φωτός πέφτουν στα ευαίσθητα κύτταρα όχι ενός, αλλά πολλών γειτονικών ομματιδίων, γεγονός που αυξάνει αισθητά (σχεδόν δύο τάξεις μεγέθους) τη συνολική ευαισθησία του ματιού. Φυσικά, αυτό το είδος προσαρμογής προέκυψε στο λυκόφως και τα νυχτερινά έντομα. Οι νευρικές απολήξεις που σχηματίζουν το οπτικό νεύρο απομακρύνονται από τα ευαίσθητα κύτταρα του ommatidium.

Εκτός από τα σύνθετα μάτια, πολλά έντομα έχουν επίσης απλά μάτια (Εικ. 339), η δομή των οποίων δεν αντιστοιχεί στη δομή ενός ομματιδίου. Η διαθλαστική συσκευή είναι φακοειδούς σχήματος, αμέσως κάτω από αυτήν υπάρχει ένα στρώμα ευαίσθητων κυττάρων. Ολόκληρο το μάτι καλύπτεται με ένα περίβλημα από χρωστικά κύτταρα. Οι οπτικές ιδιότητες των απλών ματιών είναι τέτοιες που δεν μπορούν να αντιληφθούν εικόνες αντικειμένων.

Οι προνύμφες των εντόμων στις περισσότερες περιπτώσεις έχουν μόνο απλούς ωκεανούς, οι οποίοι, ωστόσο, διαφέρουν στη δομή από τους απλούς ωοθύρους των ενήλικων σταδίων. Δεν υπάρχει συνέχεια μεταξύ των ματιών των ενηλίκων και των προνυμφών. Κατά τη μεταμόρφωση, τα μάτια των προνυμφών απορροφώνται πλήρως.

Οι οπτικές ικανότητες των εντόμων είναι τέλειες. Ωστόσο, τα δομικά χαρακτηριστικά του σύνθετου οφθαλμού προκαθορίζουν έναν ειδικό φυσιολογικό μηχανισμό όρασης. Τα ζώα με σύνθετα μάτια έχουν «μωσαϊκό» όραση. Το μικρό μέγεθος των ομματιδίων και η απομόνωσή τους το ένα από το άλλο οδηγεί στο γεγονός ότι κάθε ομάδα ευαίσθητων κυττάρων αντιλαμβάνεται μόνο μια μικρή και σχετικά στενή δέσμη ακτίνων. Οι ακτίνες που προσπίπτουν σε μια σημαντική γωνία απορροφώνται από τον έλεγχο των χρωστικών κυττάρων και δεν φτάνουν στα φωτοευαίσθητα στοιχεία των ομματιδίων. Έτσι, σχηματικά, κάθε ομματίδιο λαμβάνει μια εικόνα μόνο ενός μικρού σημείου ενός αντικειμένου που βρίσκεται στο οπτικό πεδίο ολόκληρου του ματιού. Ως αποτέλεσμα, η εικόνα αποτελείται από τόσα φωτεινά σημεία που αντιστοιχούν σε διαφορετικά μέρη του αντικειμένου, όσες όψεις είναι κάθετες στις ακτίνες του αντικειμένου. Η συνολική εικόνα συνδυάζεται, σαν να λέγαμε, από ένα πλήθος μικρών επιμέρους εικόνων με την εφαρμογή τους η μία στην άλλη.

Η αντίληψη του χρώματος από τα έντομα διακρίνεται επίσης από μια ορισμένη ιδιαιτερότητα. εκπροσώπους ανώτερες ομάδεςΤα έντομα έχουν χρωματική όραση που βασίζεται στην αντίληψη τριών βασικών χρωμάτων, η ανάμειξη των οποίων δίνει όλη την πολύχρωμη ποικιλομορφία του κόσμου γύρω μας. Ωστόσο, στα έντομα, σε σύγκριση με τον άνθρωπο, υπάρχει μια ισχυρή μετατόπιση στο τμήμα μικρού μήκους κύματος του φάσματος: αντιλαμβάνονται τις πρασινοκίτρινες, τις μπλε και τις υπεριώδεις ακτίνες. Τα τελευταία είναι αόρατα για εμάς. Κατά συνέπεια, η χρωματική αντίληψη του κόσμου από τα έντομα διαφέρει σημαντικά από τη δική μας.

Οι λειτουργίες των απλών ματιών των ενήλικων εντόμων απαιτούν ακόμη σοβαρή μελέτη. Προφανώς, «συμπληρώνουν» τα σύνθετα μάτια σε κάποιο βαθμό, επηρεάζοντας τη δραστηριότητα της συμπεριφοράς των εντόμων σε διαφορετικές συνθήκες φωτισμού. Επιπλέον, οι απλοί οφθαλμοί, μαζί με τα σύνθετα μάτια, έχουν αποδειχθεί ότι μπορούν να αντιληφθούν το πολωμένο φως.

έντομαόπως άλλα πολυκύτταρα οργανισμών, έχουν πολλούς διαφορετικούς υποδοχείς, ή sensilla, που είναι ευαίσθητοι σε ορισμένα ερεθίσματα. Οι υποδοχείς εντόμων είναι πολύ διαφορετικοί. Τα έντομα έχουν μηχανικούς υποδοχείς ( ακουστικούς υποδοχείς, ιδιοϋποδοχείς), φωτοϋποδοχείς, θερμοϋποδοχείς, χημειοϋποδοχείς. Με τη βοήθειά τους, τα έντομα συλλαμβάνουν την ενέργεια της ακτινοβολίας με τη μορφή θερμότητας και φωτός, μηχανικές δονήσεις, συμπεριλαμβανομένου ενός ευρέος φάσματος ήχων, μηχανική πίεση, βαρύτητα, συγκέντρωση υδρατμών στον αέρα και πτητικές ουσίες, καθώς και πολλούς άλλους παράγοντες. Τα έντομα έχουν ιδιαίτερα ανεπτυγμένη αίσθηση όσφρησης και γεύσης. Οι μηχανοϋποδοχείς είναι τριχοειδείς ευαίσθητοι που αντιλαμβάνονται τα απτικά ερεθίσματα. Μερικά sensilla μπορούν να ανιχνεύσουν τις παραμικρές διακυμάνσεις στον αέρα γύρω από το έντομο, ενώ άλλα σηματοδοτούν τη θέση των μερών του σώματος μεταξύ τους. Οι υποδοχείς αέρα αντιλαμβάνονται την ταχύτητα και την κατεύθυνση των ρευμάτων αέρα στην περιοχή του εντόμου και ρυθμίζουν την ταχύτητα πτήσης.

Οραμα

Η όραση παίζει μεγάλο ρόλο στη ζωή των περισσότερων εντόμων. Έχουν τρεις τύπους οργάνων όρασης - σύνθετους οφθαλμούς, πλάγιους (στελέχη) και ραχιαίους (ωθυλάκια). Τα ημερήσια και ιπτάμενα έντυπα έχουν συνήθως 2 σύνθετα μάτιακαι 3 κελιά. Στελέχη βρίσκονται σε προνύμφες εντόμων με πλήρη μεταμόρφωση. Βρίσκονται στα πλάγια του κεφαλιού σε ποσότητα 1-30 σε κάθε πλευρά. Οι ραχιαίοι οφθαλμοί βρίσκονται μαζί με τα σύνθετα μάτια και λειτουργούν ως πρόσθετα όργανα όρασης. Τα Ocellia σημειώνονται σε ενήλικες των περισσότερων εντόμων (απουσιάζουν σε πολλές πεταλούδες και δίπτερα, σε μυρμήγκια εργάτες και τυφλές μορφές) και σε ορισμένες προνύμφες (πέτρινες μύγες, μαϊμούδες, λιβελλούλες). Κατά κανόνα, υπάρχουν μόνο σε έντομα που πετούν καλά. Συνήθως υπάρχουν 3 ραχιαίοι ωχοί που βρίσκονται σε μορφή τριγώνου στην μετωπιοβρεγματική περιοχή του κεφαλιού. Η κύρια λειτουργία τους είναι πιθανώς να αξιολογούν τον φωτισμό και τις αλλαγές του. Υποτίθεται ότι συμμετέχουν επίσης στον οπτικό προσανατολισμό των εντόμων και στις αντιδράσεις φωτοταξίας.

Χαρακτηριστικά της όρασης των εντόμων οφείλονται πολύπλευρη δομήμάτια, που αποτελούνται από μεγάλο αριθμό ομματιδίων. Ο μεγαλύτερος αριθμόςΟμματίδια βρέθηκαν σε πεταλούδες (12-17 χιλιάδες) και λιβελλούλες (10-28 χιλιάδες). Η φωτοευαίσθητη μονάδα του ommatidium είναι το αμφιβληστροειδικό (οπτικό) κύτταρο. Η φωτοαντίληψη των εντόμων βασίζεται στον μετασχηματισμό της οπτικής χρωστικής ροδοψίνης υπό την επίδραση ενός ελαφρού κβαντικού στο ισομερές της μεταροδοψίνης. Η αντίστροφη ανάκτησή του το καθιστά δυνατό πολλαπλή επανάληψηστοιχειώδεις οπτικές πράξεις. Συνήθως, 2-3 οπτικές χρωστικές εντοπίζονται στους φωτοϋποδοχείς, που διαφέρουν ως προς τη φασματική ευαισθησία τους. Το σύνολο δεδομένων των οπτικών χρωστικών καθορίζει επίσης τα χαρακτηριστικά έγχρωμη όρασηέντομα. Οι οπτικές εικόνες σε σύνθετα μάτια σχηματίζονται από πολλές σημειακές εικόνες που δημιουργούνται από μεμονωμένα ομματίδια. Τα σύνθετα μάτια δεν έχουν την ικανότητα προσαρμογής και δεν μπορούν να προσαρμοστούν στην όραση σε διαφορετικές αποστάσεις. Ως εκ τούτου, τα έντομα μπορούν να ονομαστούν "εξαιρετικά κοντόφθαλμα". Τα έντομα χαρακτηρίζονται από μια αντιστρόφως ανάλογη σχέση μεταξύ της απόστασης από το αντικείμενο που εξετάζουμε και του αριθμού των λεπτομερειών που διακρίνονται από το μάτι τους: όσο πιο κοντά είναι το αντικείμενο, τόσο περισσότερες λεπτομέρειες βλέπουν. Τα έντομα είναι σε θέση να αξιολογούν το σχήμα των αντικειμένων, αλλά σε μικρές αποστάσεις από αυτά, αυτό απαιτεί τα περιγράμματα των αντικειμένων να ταιριάζουν στο οπτικό πεδίο του σύνθετου ματιού.

Η χρωματική όραση των εντόμων μπορεί να είναι διχρωματική (μυρμήγκια, χάλκινοι κάνθαροι) ή τριχρωματική (μέλισσες και μερικές πεταλούδες). Τουλάχιστον ένα είδος πεταλούδας έχει τετραχρωμική όραση. Υπάρχουν έντομα που είναι σε θέση να διακρίνουν χρώματα μόνο με το ένα (πάνω ή κάτω) μισό του σύνθετου ματιού (τετράστιχη λιβελλούλη). Για ορισμένα έντομα, το ορατό τμήμα του φάσματος μετατοπίζεται στην πλευρά του μικρού μήκους κύματος. Για παράδειγμα, οι μέλισσες και τα μυρμήγκια δεν βλέπουν κόκκινο (650-700 nm), αλλά διακρίνουν μέρος του υπεριώδους φάσματος (300-400 nm). Οι μέλισσες και άλλα έντομα επικονίασης μπορούν να δουν υπεριώδη μοτίβα στα λουλούδια που είναι κρυμμένα από την ανθρώπινη όραση. Ομοίως, οι πεταλούδες είναι σε θέση να διακρίνουν στοιχεία του χρώματος των φτερών, ορατά μόνο στην υπεριώδη ακτινοβολία.

Η αντίληψη των ήχων που μεταδίδονται μέσω ενός στερεού υποστρώματος πραγματοποιείται στα έντομα από δονητικούς υποδοχείς που βρίσκονται στις κνήμες των ποδιών κοντά στην άρθρωση τους με τον μηρό. Πολλά έντομα έχουν υψηλή ευαισθησίαστο τίναγμα του υποστρώματος στο οποίο βρίσκονται. Η αντίληψη των ήχων μέσω του αέρα ή του νερού πραγματοποιείται από φωνοϋποδοχείς. Τα δίπτερα αντιλαμβάνονται τους ήχους με τη βοήθεια των οργάνων Johnston. Τα πιο πολύπλοκα ακουστικά όργανα των εντόμων είναι τα τυμπανικά όργανα. Ο αριθμός των sensilla σε ένα τυμπανικό όργανο κυμαίνεται από 3 (μερικές πεταλούδες) έως 70 (ακρίδες) και ακόμη και μέχρι 1500 (σε τζιτζίκια τραγουδιών). Σε ακρίδες, γρύλους και γρύλους τυφλοπόντικας, τα τυμπανικά όργανα βρίσκονται στις κνήμες των μπροστινών ποδιών, στα ακριδοειδή, στις πλευρές του πρώτου κοιλιακού τμήματος. ακουστικά όργαναΤα τζιτζίκια τραγουδιών βρίσκονται στη βάση της κοιλιάς κοντά στη συσκευή παραγωγής ήχου. Τα ακουστικά όργανα των σκόρων βρίσκονται στο τελευταίο θωρακικό τμήμα ή σε ένα από τα δύο πρόσθια κοιλιακά τμήματα και μπορούν να αντιληφθούν τους υπερήχους που εκπέμπονται από νυχτερίδες. Οι μέλισσες παράγουν ήχους προκαλώντας δόνηση μέρους του θώρακα μέσω συχνών μυϊκών συσπάσεων. Ο ήχος ενισχύεται από τις πλάκες των φτερών. Σε αντίθεση με πολλά έντομα, οι μέλισσες είναι σε θέση να κάνουν ήχους διαφορετικών πίνων και χροιών, κάτι που τους επιτρέπει να μεταδίδουν πληροφορίες μέσω διαφορετικά χαρακτηριστικάήχος.

Οραμα

Τα έντομα έχουν μια πολύ ανεπτυγμένη οσφρητική συσκευή. Η αντίληψη των οσμών πραγματοποιείται χάρη στους χημειοϋποδοχείς - οσφρητική αίσθηση που βρίσκεται στις κεραίες και μερικές φορές στα περιστοματικά εξαρτήματα. Στο επίπεδο των χημειοϋποδοχέων, ο πρωταρχικός διαχωρισμός των οσφρητικών ερεθισμάτων συμβαίνει λόγω της παρουσίας δύο τύπων νευρώνων υποδοχέων. Οι γενικοί νευρώνες αναγνωρίζουν ένα πολύ ευρύ σύνολο χημικές ενώσεις, αλλά ταυτόχρονα έχουν χαμηλή ευαισθησία στις οσμές. Οι εξειδικευμένοι νευρώνες ανταποκρίνονται μόνο σε μία ή λίγες σχετικές χημικές ενώσεις. Παρέχουν αντίληψη οσμές ουσίεςπυροδότηση ορισμένων συμπεριφορικών αντιδράσεων (σεξουαλικές φερομόνες, ελκυστικά τροφών και απωθητικά, διοξείδιο του άνθρακα). Στους αρσενικούς μεταξοσκώληκες, η οσφρητική ευαισθησία φτάνει σε ένα θεωρητικά πιθανό όριο ευαισθησίας: μόνο ένα μόριο της θηλυκής φερομόνης είναι αρκετό για να διεγείρει έναν ειδικό νευρώνα. Στα πειράματά του, ο J. A. Fabre προσδιόρισε ότι τα αρσενικά με αχλάδι μπορούν να ανιχνεύσουν τα θηλυκά με φερομόνες σε απόσταση έως και 10 km.

Μορφή χημειοϋποδοχέων επαφής περιφερειακό τμήμααναλυτής γεύσης των εντόμων και επιτρέψτε τους να αξιολογήσουν την καταλληλότητα του υποστρώματος για τροφή ή ωοτοκία. Αυτοί οι υποδοχείς βρίσκονται στα στοματικά μέρη, στις άκρες των ποδιών, στις κεραίες και στον ωοτοκία. Τα περισσότερα έντομα είναι σε θέση να αναγνωρίσουν διαλύματα αλάτων, γλυκόζης, σακχαρόζης και άλλων υδατανθράκων, καθώς και νερού. Οι χημειοϋποδοχείς των εντόμων σπάνια ανταποκρίνονται σε τεχνητές ουσίες που μιμούνται γλυκές ή πικρές γεύσεις, σε αντίθεση με τους χημειοϋποδοχείς των σπονδυλωτών. Για παράδειγμα, η σακχαρίνη δεν γίνεται αντιληπτή από τα έντομα ως γλυκιά ουσία.

Κατά τη διαδικασία της εξέλιξης της όρασης, ορισμένα ζώα αναπτύσσουν μάλλον πολύπλοκες οπτικές συσκευές. Αυτά, φυσικά, περιλαμβάνουν σύνθετα μάτια. Σχηματίστηκαν σε έντομα και καρκινοειδή, μερικά αρθρόποδα και ασπόνδυλα. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός σύνθετου ματιού και ενός απλού, ποιες είναι οι κύριες λειτουργίες του; Θα μιλήσουμε για αυτό στο σημερινό μας υλικό.

Πρόσωπα μάτια

Αυτό οπτικό σύστημα, ράστερ, όπου δεν υπάρχει ενιαίος αμφιβληστροειδής. Και όλοι οι υποδοχείς συνδυάζονται σε μικρά ρετινούλια (ομάδες), σχηματίζοντας ένα κυρτό στρώμα που δεν περιέχει πλέον νευρικές απολήξεις. Έτσι, το μάτι αποτελείται από πολλές ξεχωριστές μονάδες - ομματίδια, συνδυασμένα σε κοινό σύστημαόραμα.

Τα μάτια είναι σύνθετα, εγγενή και διαφέρουν από τα διόφθαλμα (εγγενή και στους ανθρώπους) σε κακή ευκρίνεια μικρών λεπτομερειών. Είναι όμως σε θέση να διακρίνουν ελαφρούς κραδασμούς (έως 300 Hz), ενώ για ένα άτομο οι περιοριστικές δυνατότητες είναι 50 Hz. Και η μεμβράνη αυτού του τύπου ματιού έχει σωληνοειδές δομή. Λαμβάνοντας υπόψη αυτό, τα σύνθετα μάτια δεν έχουν τέτοια διαθλαστικά χαρακτηριστικά όπως η υπερμετρωπία ή η μυωπία· η έννοια της προσαρμογής δεν είναι εφαρμόσιμη σε αυτά.

Μερικά χαρακτηριστικά της δομής και του οράματος

Σε πολλά έντομα, καταλαμβάνουν το μεγαλύτερο μέρος του κεφαλιού και είναι ουσιαστικά ακίνητα. Για παράδειγμα, τα πολύπλευρα μάτια μιας λιβελλούλης αποτελούνται από 30.000 σωματίδια, που σχηματίζουν πολύπλοκη δομή. Οι πεταλούδες έχουν 17.000 ομματίδια, η μύγα έχει 4.000 και η μέλισσα έχει 5. Ο μικρότερος αριθμός σωματιδίων σε ένα μυρμήγκι εργάτη είναι 100 κομμάτια.

Διόπτρα ή πολύπλευρα;

Ο πρώτος τύπος όρασης σάς επιτρέπει να αντιλαμβάνεστε τον όγκο των αντικειμένων, τις μικρές λεπτομέρειες τους, να υπολογίζετε τις αποστάσεις από τα αντικείμενα και τη θέση τους σε σχέση μεταξύ τους. Ωστόσο, ένα άτομο περιορίζεται σε γωνία 45 μοιρών. Εάν απαιτείται πληρέστερη αναθεώρηση, βολβός του ματιούπραγματοποιεί κίνηση σε αντανακλαστικό επίπεδο (ή γυρίζουμε το κεφάλι μας γύρω από τον άξονα). Τα σύνθετα μάτια με τη μορφή ημισφαιρίων με ομματίδια σας επιτρέπουν να βλέπετε τη γύρω πραγματικότητα από όλες τις πλευρές χωρίς να στρέφετε τα όργανα της όρασης ή το κεφάλι. Επιπλέον, η εικόνα που μεταδίδει το μάτι σε αυτή την περίπτωση μοιάζει πολύ με ένα μωσαϊκό: ένα δομική μονάδατα μάτια αντιλαμβάνονται ένα ξεχωριστό στοιχείο και μαζί είναι υπεύθυνοι για την αναδημιουργία της πλήρους εικόνας.

ποικιλίες

Ομματίδια έχουν ανατομικά χαρακτηριστικά, με αποτέλεσμα να διαφέρουν οι οπτικές τους ιδιότητες (για παράδειγμα, σε διαφορετικά έντομα). Οι επιστήμονες ορίζουν τρεις τύπους πτυχών:

Παρεμπιπτόντως, ορισμένα είδη εντόμων έχουν μικτού τύπουπολύπλευρα όργανα όρασης, και πολλά, εκτός από αυτά που θεωρούμε εμείς, έχουν και απλά μάτια. Έτσι, σε μια μύγα, για παράδειγμα, στις πλευρές του κεφαλιού υπάρχουν αρκετά ζευγαρωμένα όργανα πτυχών μεγάλα μεγέθη. Και στο στέμμα υπάρχουν τρεις απλά μάτιαπου εκτελούν βοηθητικές λειτουργίες. Η μέλισσα έχει την ίδια οργάνωση των οργάνων της όρασης - δηλαδή μόνο πέντε μάτια!

Σε ορισμένα οστρακόδερμα, τα σύνθετα μάτια, σαν να λέγαμε, κάθονται σε κινητά εκβλαστήματα-κοτσάνια.

Και μερικά αμφίβια και ψάρια έχουν επίσης ένα πρόσθετο (βρεγματικό) μάτι, το οποίο διακρίνει το φως, αλλά έχει όραση αντικειμένων. Ο αμφιβληστροειδής του αποτελείται μόνο από κύτταρα και υποδοχείς.

Σύγχρονες επιστημονικές εξελίξεις

ΣΕ Πρόσφατατα σύνθετα μάτια είναι αντικείμενο μελέτης και χαράς των επιστημόνων. Άλλωστε, τέτοια όργανα όρασης, λόγω της αρχικής τους δομής, δίνουν αφορμή για επιστημονικές εφευρέσεις και έρευνες στον κόσμο της σύγχρονης οπτικής. Τα κύρια πλεονεκτήματα είναι η ευρεία άποψη του χώρου, η ανάπτυξη τεχνητών όψεων, που χρησιμοποιούνται κυρίως σε μικροσκοπικά, συμπαγή, μυστικά συστήματα επιτήρησης.