Visión en insectos. Ojos compuestos: ¿en qué se diferencian de los simples? ¿Cómo ve una mosca el mundo que la rodea?

Se cree que una persona recibe hasta el 90% del conocimiento sobre el mundo exterior a través de su visión estereoscópica. Las liebres han adquirido visión lateral, gracias a la cual pueden ver objetos ubicados a un lado e incluso detrás de ellas. En los peces de aguas profundas, los ojos pueden ocupar hasta la mitad de la cabeza, y el “tercer ojo” parietal de la lamprea le permite navegar bien en el agua. Las serpientes solo pueden ver un objeto en movimiento, pero los ojos del halcón peregrino son reconocidos como los más vigilantes del mundo, ¡capaces de rastrear presas desde una altura de 8 km!

Pero, ¿cómo ven el mundo los representantes de la clase más numerosa y diversa de seres vivos de la Tierra, los insectos? Junto con los vertebrados, a los que son inferiores sólo en tamaño corporal, son los insectos los que tienen la visión más avanzada y los sistemas ópticos complejos del ojo. Aunque los ojos compuestos de los insectos no tienen acomodación, por lo que se les puede llamar miopes, a diferencia de los humanos, son capaces de distinguir objetos que se mueven extremadamente rápido. Y gracias a la estructura ordenada de sus fotorreceptores, muchos de ellos tienen un verdadero "sexto sentido": la visión de polarización.

La visión se desvanece - mi fuerza,
Dos lanzas de diamantes invisibles...

A. Tarkovski (1983)

Es difícil sobreestimar la importancia sveta (radiación electromagnética espectro visible) para todos los habitantes de nuestro planeta. La luz del sol sirve como principal fuente de energía para las plantas y bacterias fotosintéticas e, indirectamente, a través de ellas, para todos los organismos vivos de la biosfera terrestre. La luz afecta directamente el flujo de toda diversidad. procesos de la vida animales, desde la reproducción hasta los cambios de color estacionales. Y, por supuesto, gracias a la percepción de la luz por órganos sensoriales especiales, los animales reciben importantes (y a menudo b) oh la mayor parte) de la información sobre el mundo circundante, pueden distinguir la forma y el color de los objetos, determinar el movimiento de los cuerpos, navegar en el espacio, etc.

La visión es especialmente importante para los animales capaces de moverse activamente en el espacio: fue con la aparición de los animales móviles que la visión comenzó a formarse y mejorarse. aparato visual- el más complejo de todos los sistemas sensoriales conocidos. Estos animales incluyen vertebrados y entre los invertebrados. cefalópodos e insectos. Son estos grupos de organismos los que pueden presumir de tener los órganos de visión más complejos.

Sin embargo, el aparato visual de estos grupos difiere significativamente, al igual que la percepción de las imágenes. Se cree que los insectos en general son más primitivos en comparación con los vertebrados, sin mencionar su nivel más alto: los mamíferos y, naturalmente, los humanos. Pero ¿cuán diferentes son sus percepciones visuales? En otras palabras, ¿el mundo visto a través de los ojos de una pequeña criatura llamada mosca es muy diferente al nuestro?

Mosaico de hexágonos

El sistema visual de los insectos, en principio, no se diferencia del de otros animales y está formado por órganos periféricos de visión, estructuras nerviosas y formaciones del centro sistema nervioso. Pero en cuanto a la morfología de los órganos visuales, aquí las diferencias son sencillamente sorprendentes.

Todo el mundo está familiarizado con los complejos. facetado ojos de insectos, que se encuentran en insectos adultos o en larvas de insectos que se desarrollan con transformación incompleta, es decir, sin la etapa de pupa. No hay muchas excepciones a esta regla: se trata de pulgas (orden Siphonaptera), alas de abanico (orden Strepsiptera), la mayoría de los peces plateados (familia Lepismatidae) y toda la clase de criptognatanos (Entognatha).

El ojo compuesto se parece a la cesta de un girasol maduro: consta de un conjunto de facetas ( omatidios) - receptores de radiación luminosa autónomos que cuentan con todo lo necesario para regular el flujo luminoso y la formación de imágenes. El número de facetas varía mucho: desde varias en las colas de cerda (orden Thysanura) hasta 30 mil en las libélulas (orden Aeshna). Sorprendentemente, el número de omatidios puede variar incluso dentro de un grupo sistemático: por ejemplo, varias especies de escarabajos terrestres que viven en espacios abiertos tienen ojos compuestos bien desarrollados con gran cantidad omatidios, mientras que en los escarabajos terrestres que viven debajo de las piedras, los ojos son muy reducidos y constan de una pequeña cantidad de omatidios.

La capa superior de omatidios está representada por la córnea (lente), una sección de cutícula transparente secretada por células especiales, que es una especie de lente biconvexa hexagonal. Debajo de la córnea de la mayoría de los insectos hay un cono cristalino transparente, cuya estructura puede variar entre diferentes tipos. En algunas especies, especialmente en las nocturnas, existen estructuras adicionales en el aparato refractor de luz que desempeñan principalmente el papel de Recubrimiento antirreflejos y aumentar la transmisión de luz del ojo.

La imagen formada por la lente y el cono de cristal cae sobre fotosensibles. de retina Células (visuales), que son una neurona con un axón de cola corto. Varias células de la retina forman un solo haz cilíndrico. retinula. Dentro de cada una de estas células, en el lado que mira hacia adentro, se encuentra el omatidio. rabdomador- una formación especial de muchos (hasta 75-100 mil) tubos de vellosidades microscópicas, cuya membrana contiene pigmento visual. Como en todos los vertebrados, este pigmento es rodopsina- proteína coloreada compleja. Debido al gran área de estas membranas, la neurona fotorreceptora contiene un gran número de Moléculas de rodopsina (por ejemplo, en moscas de la fruta). Drosofila¡Este número supera los 100 millones!).

Rabdómeros de todas las células visuales, combinados en rabia, y son elementos receptores fotosensibles del ojo compuesto, y toda la retina en conjunto constituye un análogo de nuestra retina.

El aparato facetario refractario y sensible a la luz está rodeado a lo largo del perímetro por células con pigmentos que desempeñan el papel de aislamiento de la luz: gracias a ellos, el flujo de luz, cuando se refracta, llega a las neuronas de un solo omatidio. Pero así es como se disponen las facetas en el llamado fotópico Ojos adaptados a la luz del día.

Las especies que llevan un estilo de vida crepuscular o nocturno se caracterizan por ojos de otro tipo: escotópico. Estos ojos tienen una serie de adaptaciones al flujo de luz insuficiente, por ejemplo, rabdómeros muy grandes. Además, en los omatidios de estos ojos los pigmentos que aislan la luz pueden migrar libremente dentro de las células, de modo que el flujo luminoso puede llegar a las células visuales de los omatidios vecinos. Este fenómeno subyace al llamado adaptación oscura ojos de insectos: mayor sensibilidad del ojo con poca luz.

Cuando los rabdómeros absorben fotones de luz, se generan impulsos nerviosos en las células de la retina, que se envían a lo largo de los axones a los lóbulos ópticos pares del cerebro del insecto. Cada lóbulo óptico tiene tres centros asociativos, donde se procesa el flujo de información visual procedente simultáneamente de muchas facetas.

Del uno al treinta

Según leyendas antiguas, la gente alguna vez tuvo un "tercer ojo", responsable de la percepción extrasensorial. No hay evidencia de esto, pero la misma lamprea y otros animales, como el lagarto copetudo y algunos anfibios, tienen órganos sensibles a la luz inusuales en el lugar "equivocado". Y en este sentido, los insectos no se quedan atrás de los vertebrados: además de los habituales ojos compuestos, tienen pequeños ocelos adicionales. ocelos Ubicado en la superficie frontoparietal y tallos- a los lados de la cabeza.

Los ocelos se encuentran principalmente en insectos que vuelan bien: adultos (en especies con metamorfosis completa) y larvas (en especies con metamorfosis incompleta). Por regla general, se trata de tres ocelos dispuestos en forma de triángulo, pero a veces pueden faltar el del medio o los dos laterales. La estructura de los ocelos es similar a la de los omatidios: debajo de una lente refractaria de luz tienen una capa de células transparentes (análoga a un cono cristalino) y una retina retiniana.

Los tallos se pueden encontrar en larvas de insectos que se desarrollan con metamorfosis completa. Su número y ubicación varía según la especie: a cada lado de la cabeza puede haber de uno a treinta ocelos. En las orugas, son más comunes seis ocelos, dispuestos de modo que cada uno de ellos tenga un campo de visión independiente.

En diferentes órdenes de insectos, los tallos pueden diferir entre sí en estructura. Estas diferencias posiblemente se deban a su origen a partir de diferentes estructuras morfológicas. Por tanto, el número de neuronas en un ojo puede oscilar entre varias unidades y varios miles. Naturalmente, esto afecta la percepción que tienen los insectos del mundo que les rodea: si algunos de ellos sólo pueden ver el movimiento de la luz y manchas oscuras, entonces otros son capaces de reconocer el tamaño, la forma y el color de los objetos.

Como vemos, tanto los tallos como los omatidios son análogos de facetas únicas, aunque modificadas. Sin embargo, los insectos tienen otras opciones de “respaldo”. Así, algunas larvas (especialmente las del orden Diptera) son capaces de reconocer la luz incluso con los ojos completamente sombreados utilizando células fotosensibles ubicadas en la superficie del cuerpo. Y algunas especies de mariposas tienen los llamados fotorreceptores genitales.

Todas estas zonas de fotorreceptores están estructuradas de manera similar y representan un grupo de varias neuronas debajo de una cutícula transparente (o translúcida). Gracias a estos "ojos" adicionales, las larvas de dípteros evitan los espacios abiertos y las mariposas hembras los utilizan cuando ponen huevos en zonas sombreadas.

Polaroid facetada

¿Qué pueden hacer los complejos ojos de los insectos? Como es sabido, cualquier radiación óptica puede tener tres características: brillo, rango(longitud de onda) y polarización(orientación de las oscilaciones del componente electromagnético).

Los insectos utilizan las características espectrales de la luz para registrar y reconocer objetos del mundo circundante. Casi todos ellos son capaces de percibir luz en el rango de 300 a 700 nm, incluida la parte ultravioleta del espectro, inaccesible para los vertebrados.

Generalmente, Colores diferentes percibido Varias áreas Ojo compuesto insectos Esta sensibilidad “local” puede variar incluso dentro de una misma especie, dependiendo del sexo del individuo. A menudo, los mismos omatidios pueden contener diferentes receptores de color. Entonces, en mariposas del género. papilio dos fotorreceptores tienen un pigmento visual con un máximo de absorción a 360, 400 o 460 nm, dos más a 520 nm y el resto entre 520 y 600 nm (Kelber et al., 2001).

Pero esto no es todo lo que puede hacer el ojo de un insecto. Como se mencionó anteriormente, en las neuronas visuales, la membrana fotorreceptora de las microvellosidades rabdomerales está plegada en un tubo de sección transversal circular o hexagonal. Debido a esto, algunas moléculas de rodopsina no participan en la absorción de luz debido a que los momentos dipolares de estas moléculas se encuentran paralelos a la trayectoria del haz de luz (Govardovsky y Gribakin, 1975). Como resultado, la microvellosidad adquiere dicroísmo- la capacidad de absorber la luz de forma diferente según su polarización. El aumento de la sensibilidad a la polarización del omatidio también se ve facilitado por el hecho de que las moléculas del pigmento visual no están ubicadas aleatoriamente en la membrana, como en los humanos, sino que están orientadas en una dirección y, además, están rígidamente fijadas.

Si el ojo es capaz de distinguir entre dos fuentes de luz en función de sus características espectrales, independientemente de la intensidad de la radiación, podemos hablar de la visión del color . Pero si lo hace fijando el ángulo de polarización, como en este caso, tenemos todas las razones para hablar de visión polarizada de los insectos.

¿Cómo perciben los insectos la luz polarizada? Basándose en la estructura del omatidio, se puede suponer que todos los fotorreceptores deben ser simultáneamente sensibles tanto a una determinada longitud de ondas luminosas como al grado de polarización de la luz. Pero en este caso puede haber problemas serios- la llamada percepción falsa del color. Por tanto, la luz reflejada por la superficie brillante de las hojas o la superficie del agua está parcialmente polarizada. En este caso, el cerebro, al analizar los datos de los fotorreceptores, puede cometer un error al evaluar la intensidad del color o la forma de la superficie reflectante.

Los insectos han aprendido a afrontar con éxito estas dificultades. Por lo tanto, en varios insectos (principalmente moscas y abejas), se forma un rabdom en omatidios que solo perciben el color. tipo cerrado, en el que los rabdómeros no entran en contacto entre sí. Al mismo tiempo, también tienen omatidios con los habituales rabdomes rectos, que también son sensibles a la luz polarizada. En las abejas, estas facetas se encuentran a lo largo del borde del ojo (Wehner y Bernard, 1993). En algunas mariposas, las distorsiones en la percepción del color se eliminan debido a una curvatura significativa de las microvellosidades de los rabdómeros (Kelber et al., 2001).

En muchos otros insectos, especialmente en los lepidópteros, en todos los omatidios se conservan los habituales rabdomes rectos, por lo que sus fotorreceptores son capaces de percibir simultáneamente luz "coloreada" y polarizada. Además, cada uno de estos receptores es sensible sólo a un determinado ángulo de polarización de preferencia y a una determinada longitud de onda de luz. Esta sofisticada percepción visual ayuda a las mariposas a alimentarse y oviponer (Kelber et al., 2001).

Tierra desconocida

Se puede profundizar infinitamente en las características de la morfología y bioquímica del ojo de un insecto y aún así resulta difícil responder a una pregunta tan simple y al mismo tiempo increíblemente compleja: ¿cómo ven los insectos?

Es difícil para una persona siquiera imaginar las imágenes que surgen en el cerebro de los insectos. Pero cabe señalar que hoy en día es popular. teoría del mosaico de la visión, según el cual el insecto ve la imagen en forma de una especie de rompecabezas de hexágonos, no refleja del todo fielmente la esencia del problema. El hecho es que aunque cada faceta captura una imagen separada, que es sólo una parte de la imagen completa, estas imágenes pueden superponerse con imágenes obtenidas de facetas vecinas. Por lo tanto, la imagen del mundo obtenida utilizando el enorme ojo de una libélula, que consta de miles de cámaras facetadas en miniatura, y el "modesto" ojo de seis caras de una hormiga será muy diferente.

Sobre agudeza visual (resolución, es decir, la capacidad de distinguir el grado de desmembramiento de los objetos), luego en los insectos está determinada por el número de facetas por unidad superficie convexa ojos, es decir, su densidad angular. A diferencia de los humanos, los ojos de los insectos no tienen acomodación: el radio de curvatura de la lente conductora de luz no cambia. En este sentido, a los insectos se les puede llamar miopes: ven más detalles cuanto más cerca están del objeto de observación.

Al mismo tiempo, los insectos con ojos compuestos son capaces de distinguir objetos que se mueven muy rápidamente, lo que se explica por su alto contraste y su baja inercia. sistema visual. Por ejemplo, una persona puede distinguir sólo unos veinte destellos por segundo, ¡pero una abeja puede distinguir diez veces más! Esta propiedad es vital para los insectos de vuelo rápido que necesitan tomar decisiones en vuelo.

Las imágenes en color que perciben los insectos también pueden ser mucho más complejas e inusuales que las nuestras. Por ejemplo, una flor que nos parece blanca suele esconder en sus pétalos muchos pigmentos que pueden reflejar luz ultravioleta. Y a los ojos de los insectos polinizadores brilla con muchos matices de colores: señales en el camino hacia el néctar.

Se cree que los insectos “no ven” el color rojo, que en “ forma pura"y es extremadamente raro en la naturaleza (con la excepción de las plantas tropicales polinizadas por colibríes). Sin embargo, las flores de color rojo suelen contener otros pigmentos que pueden reflejar la radiación de onda corta. Y si tenemos en cuenta que muchos insectos son capaces de percibir no tres colores primarios, como los humanos, sino más (¡a veces hasta cinco!), entonces sus imágenes visuales deberían ser simplemente una extravagancia de colores.

Y finalmente, el “sexto sentido” de los insectos es la visión de polarización. Con su ayuda, los insectos logran ver en el mundo que les rodea lo que los humanos sólo pueden hacerse una idea vaga mediante filtros ópticos especiales. De esta manera, los insectos pueden determinar con precisión la ubicación del sol en un cielo nublado y utilizar la luz polarizada como una “brújula celestial”. Y los insectos acuáticos en vuelo detectan cuerpos de agua mediante luz parcialmente polarizada reflejada desde la superficie del agua (Schwind, 1991). Pero qué tipo de imágenes “ven” es simplemente imposible de imaginar para una persona...

Cualquiera que, por una razón u otra, esté interesado en la visión de los insectos, puede tener una pregunta: ¿por qué no desarrollaron un ojo de cámara similar al al ojo humano, con pupila, lente y otros dispositivos?

Esta pregunta fue una vez respondida exhaustivamente por el destacado físico teórico estadounidense, Premio Nobel R. Feynman: “Esto lo impiden varias razones bastante interesantes. En primer lugar, la abeja es demasiado pequeña: si tuviera un ojo similar al nuestro, pero correspondientemente más pequeño, entonces el tamaño de la pupila sería del orden de 30 micrones y, por tanto, la difracción sería tan grande que la abeja Todavía no puedo ver mejor. Demasiado ojo pequeño- Esto no está bien. Si un ojo de este tipo tiene un tamaño suficiente, entonces no debe ser más pequeño que la cabeza de la abeja. El valor de un ojo compuesto radica en el hecho de que prácticamente no ocupa espacio, solo una fina capa en la superficie de la cabeza. Así que antes de darle un consejo a una abeja, ¡no olvides que ella tiene sus propios problemas!

Por tanto, no es de extrañar que los insectos hayan elegido su propio camino en el conocimiento visual del mundo. Y para poder verlo desde el punto de vista de los insectos, tendríamos que adquirir enormes ojos compuestos para mantener nuestra agudeza visual habitual. Es poco probable que tal adquisición nos resulte útil desde un punto de vista evolutivo. ¡A cada uno lo suyo!

Literatura
1. Tyshchenko V. P. Fisiología de los insectos. METRO.: Escuela de posgrado, 1986, 304 págs.
2. Klowden M. J. Sistemas fisiológicos en insectos. Prensa académica, 2007. 688 p.
3. Nation J. L. Fisiología y bioquímica de insectos. Segunda edición: CRC Press, 2008.

Tanto las moscas como las abejas tienen cinco ojos. Tres ojos simples están ubicados en la parte superior de la cabeza (se podría decir, en la coronilla), y dos ojos complejos o facetarios están ubicados a los lados de la cabeza. Los ojos compuestos de moscas, abejas (así como de mariposas, libélulas y algunos otros insectos) son objeto de un entusiasta estudio por parte de los científicos. El hecho es que estos órganos de la visión están organizados de una manera muy interesante. Están formados por miles de hexágonos individuales o, en otras palabras, lenguaje científico, facetas. Cada una de las facetas es una mirilla en miniatura que da una imagen de una parte separada del objeto. Los ojos compuestos de la mosca doméstica tienen aproximadamente 4.000 facetas, abeja trabajadora- 5000, para un dron - 8000, para una mariposa - hasta 17 000, para una libélula - hasta 30 000. Resulta que los ojos de los insectos envían a su cerebro varios miles de imágenes de partes individuales de un objeto, que, aunque se funden en una imagen del objeto en su conjunto, pero todo este objeto parece como si estuviera hecho de un mosaico.

¿Por qué se necesitan ojos compuestos? Se cree que con su ayuda los insectos se orientan en vuelo. Mientras que los ojos simples están diseñados para mirar objetos que están cerca. Entonces, si a una abeja se le quitan o cubren los ojos compuestos, se comporta como si fuera ciega. Si los ojos simples están sellados, entonces parece que el insecto tiene una reacción lenta.

1,2 -Ojos compuestos (compuestos) de una abeja o una mosca.
3 -tres ojos simples de una abeja o una mosca

Cinco ojos permiten a los insectos cubrir 360 grados, es decir, ver todo lo que sucede delante, a ambos lados y detrás. Quizás por eso es tan difícil acercarse a una mosca sin que nadie se dé cuenta. Y si tenemos en cuenta que los ojos compuestos ven un objeto en movimiento mucho mejor que uno estacionario, entonces uno sólo puede preguntarse cómo una persona a veces logra aplastar una mosca con un periódico.

La capacidad de los insectos con ojos compuestos para detectar hasta el más mínimo movimiento se refleja en el siguiente ejemplo: si las abejas y las moscas se sientan con la gente a ver una película, les parecerá que espectadores bípedos están mirando un fotograma durante mucho tiempo. antes de pasar a ver el siguiente. Para que los insectos puedan ver una película (y no fotogramas individuales, como una foto), la película del proyector debe girarse 10 veces más rápido.

¿Deberíamos envidiar los ojos de los insectos? Probablemente no. Por ejemplo, los ojos de una mosca ven mucho, pero no son capaces de mirar de cerca. Por eso descubren la comida (una gota de mermelada, por ejemplo) arrastrándose por la mesa y literalmente chocando con ella. Y las abejas, debido a las peculiaridades de su visión, no distinguen el color rojo; para ellas es negro, gris o azul.

Durante la evolución de la visión, algunos animales desarrollan dispositivos ópticos bastante complejos. Estos, por supuesto, incluyen los ojos compuestos. Se formaron en insectos y crustáceos, algunos artrópodos e invertebrados. Cuál es la diferencia Ojo compuesto De simple ¿cuáles son sus principales funciones? Hablaremos de esto en nuestro material de hoy.

ojos compuestos

Se trata de un sistema óptico, rasterizado, donde no existe una única retina. Y todos los receptores se combinan en pequeñas retinulas (grupos), formando una capa convexa que ya no contiene terminaciones nerviosas. Por tanto, el ojo consta de muchas unidades individuales: omatidios, unidos en sistema común visión.

Los ojos compuestos, inherentes a ellos, se diferencian de los binoculares (inherentes también a los humanos) por su mala definición de los pequeños detalles. Pero son capaces de distinguir entre fluctuaciones de luz (hasta 300 Hz), mientras que para los humanos las capacidades máximas son 50 Hz. Y la membrana de este tipo de ojo tiene una estructura tubular. En vista de esto, los ojos facetarios no tienen características refractivas como la hipermetropía o la miopía; el concepto de acomodación no les es aplicable.

Algunas características estructurales y de visión.

En muchos insectos ocupan la mayor parte de la cabeza y están prácticamente inmóviles. Por ejemplo, los ojos compuestos de una libélula están formados por 30.000 partículas, que forman Estructura compleja. Las mariposas tienen 17.000 omatidios, las moscas, 4.000 y las abejas, 5. La hormiga obrera tiene el menor número de partículas: 100 piezas.

¿Binocular o facetado?

El primer tipo de visión le permite percibir el volumen de los objetos, sus pequeños detalles, estimar la distancia a los objetos y su ubicación entre sí. Sin embargo, los humanos están limitados a un ángulo de 45 grados. Si se necesita una revisión más completa, globo ocular Realiza movimiento a nivel reflejo (o giramos la cabeza alrededor del eje). Los ojos compuestos en forma de hemisferios con omatidios le permiten ver la realidad circundante desde todos los lados sin girar los órganos visuales ni la cabeza. Además, la imagen que transmite el ojo es muy similar a un mosaico: uno unidad estructural los ojos perciben un elemento separado y juntos son responsables de recrear la imagen completa.

Variedades

Los omatidios tienen características anatómicas, como resultado de lo cual sus propiedades ópticas difieren (por ejemplo, entre diferentes insectos). Los científicos definen tres tipos de facetas:

Por cierto, algunos tipos de insectos tienen tipo mixtoórganos facetarios de la visión, y muchos, además de los que estamos considerando, también tienen ojos simples. Entonces, en una mosca, por ejemplo, a los lados de la cabeza hay órganos facetarios emparejados ubicados bastante tallas grandes. Y en la corona hay tres ojos sencillos que realizan funciones auxiliares. La abeja tiene la misma organización de órganos visuales, es decir, ¡solo cinco ojos!

En algunos crustáceos, los ojos compuestos parecen asentarse sobre tallos móviles.

Y algunos anfibios y peces también tienen un ojo adicional (parietal), que distingue la luz, pero tiene visión de objetos. Su retina se compone únicamente de células y receptores.

Desarrollos científicos modernos.

EN Últimamente Los ojos compuestos son objeto de estudio y deleite para los científicos. Después de todo, estos órganos de la visión, debido a su estructura original, proporcionan la base para las invenciones e investigaciones científicas en el mundo de la óptica moderna. Las principales ventajas son una amplia visión del espacio y el desarrollo de facetas artificiales, utilizadas principalmente en sistemas de vigilancia secretos, compactos y en miniatura.

ÓRGANOS DE LOS SENTIDOS EN LOS INSECTOS

Los órganos sensoriales de los insectos son intermediarios entre ambiente externo y el cuerpo. De acuerdo con estímulos externos o irritantes, los insectos realizan determinadas acciones que conforman su comportamiento.

Los órganos sensoriales de los insectos son el sentido mecánico, el oído, el sentido químico, el sentido hidrotermal y la visión.

La base de los órganos de los sentidos está formada por unidades sensoriales nerviosas: sensilla. Constan de dos componentes: una estructura receptiva en la piel y adyacentes. células nerviosas. Sensilla sobresale de la superficie de la piel en forma de pelos, cerdas y conos (Fig. 7).

Sensación mecánica. Representado por mecanorreceptores. Se trata de receptores, así como estructuras sensibles que perciben los golpes, la posición del cuerpo, su equilibrio, etc. Los receptores táctiles o táctiles se encuentran dispersos por todo el cuerpo en forma de sensilla simple con sensoriales, es decir. cabello sensible. Un cambio en la posición del cabello al entrar en contacto con objetos o aire se transmite a la célula sensible, donde se produce la excitación, transmitida a lo largo de sus procesos hasta el centro nervioso.

Los mecanorreceptores también incluyen sensillas en forma de campana. Carecen de pelos sensibles y están incrustados en la piel. Su superficie receptora en forma de casquete cuticular se encuentra en la superficie de la cutícula. El proceso de varilla de la célula sensible, el pasador, se acerca a la tapa desde abajo. Las sensillas en forma de campana se encuentran en las alas, cercos, patas y tentáculos. Perciben choques corporales, flexiones y tensiones.

Los mecanorreceptores también incluyen órganos cordotonos como órganos de la audición. Sus neuronas terminan en un alfiler en forma de varilla. Se trata de una serie de sensillas especiales estiradas entre dos secciones de la cutícula. Las sensilla cordotonal se llaman escolopóforos y constan de tres células: neurona sensorial, sombrero y células parietales.

No todos los insectos han desarrollado la audición. Los ortópteros (saltamontes, langostas, grillos), las cigarras cantantes, algunos insectos y varios lepidópteros tienen receptores auditivos: órganos timpánicos. Estos insectos chirrían o cantan. Los órganos timpánicos son un conjunto de escolopóforos que se asocian a áreas de la cutícula, que se presentan como tímpano(Figura 8).

En las langostas, los órganos timpánicos se encuentran a los lados del primer segmento abdominal, en los saltamontes y grillos, en la tibia de las patas delanteras (Fig. 9).

En los mosquitos, la función del órgano auditivo la realiza el órgano de Johnston. En los cercos de las cucarachas y ortópteros y en el cuerpo de las orugas, se encuentran neuronas en los pelos que detectan las ondas sonoras.

La importancia de los órganos auditivos:

– se perciben señales provenientes de individuos de su propia especie, lo que asegura una conexión entre los sexos, es decir esta es una de las formas de localización de señales sexuales;

- captar otros sonidos (silbatos, sonidos agudos, búsqueda de una víctima).

Sensación química. Sirve para percibir la química del medio ambiente, es decir, el gusto y el olfato. Presentado por quimiorreceptores. El olfato percibe y analiza un medio gaseoso con una baja concentración de una sustancia, y el gusto, un medio líquido con una alta concentración. Los quimiorreceptores sensilla se presentan en forma de pelos, placas o conos sumergidos en el cuerpo. En las antenas, la función olfativa la realizan las sensillas placoides y celocónicas. Los insectos utilizan el sentido del olfato para buscar individuos del sexo opuesto, reconocer individuos de su propia especie, encontrar comida y lugares para poner huevos. Muchos insectos secretan sustancias atractivas: atrayentes sexuales o epagonos.

El gusto sólo sirve para reconocer los alimentos. Los insectos distinguen 4 sabores principales: dulce, amargo, ácido y salado.

La mayoría de los azúcares, como la glucosa, la fructosa, la maltosa y otros, atraen a las abejas y las moscas incluso en concentraciones relativamente bajas; Otros azúcares, como la galactosa, la manosa y otros, sólo se reconocen en concentraciones elevadas y las abejas los rechazan. Algunas mariposas son muy sensibles a los azúcares, que se distinguen de agua limpia solución de azúcar con una concentración insignificante: 0,0027%.

Muchas otras sustancias (ácidos, sales, aminoácidos, aceites y otras) pueden rechazarse en altas concentraciones, pero a veces soluciones débiles Algunos ácidos y sales tienen un efecto atractivo.

Las papilas gustativas se encuentran principalmente en la boca, pero es posible que se encuentren en otras ubicaciones. Entonces, en una abeja, algunas moscas y varias mariposas diurnas, se ubican en las patas y se encuentran alta sensibilidad; cuando la parte plantar de las patas toca la solución de azúcar, la mariposa hambrienta reacciona desplegando su trompa. Finalmente, en las abejas y avispas plegadas (Vespidae), estos receptores también se encuentran en los segmentos finales de las antenas.

El alto grado de desarrollo del sentido químico en los insectos es un aspecto esencial de su fisiología y sirve base científica al investigar y aplicar ciertos métodos de control químico de especies nocivas. En la práctica del control de plagas, se utiliza el método del cebo, cuya esencia es que ciertas sustancias alimenticias atrayentes se tratan con venenos y se distribuyen en los lugares donde se concentra la plaga; Estos cebos envenenados se utilizan ampliamente y con mucho éxito en la lucha contra las langostas. En la lucha contra las plagas también se buscan sustancias atrayentes, o atrayentes.

Sensación higrotérmica. Es fundamental en la vida de numerosos insectos y, dependiendo de las condiciones de humedad y temperatura ambiental, regula el comportamiento del individuo; también controla balance de agua y temperatura corporal. Los receptores correspondientes no se han estudiado lo suficiente, pero se ha establecido que la sensación de humedad se localiza en algunos insectos en la cabeza y sus apéndices (antenas y tentáculos, y la sensación de calor) en las antenas, patas y otros órganos. La percepción del calor está muy desarrollada en los insectos y especies individuales tienen su propia zona de temperatura óptima a la que se esfuerzan. Sin embargo, los límites de la temperatura óptima dependen de las condiciones de temperatura y humedad del ambiente en el que se desarrolló el insecto, así como de la fase de su desarrollo.

Visión. Junto con el sentido químico, probablemente desempeña un papel decisivo en la vida de los insectos. Los órganos de la visión tienen una estructura compleja y están representados por dos tipos de ojos: complejos y simples (Fig. 10).

Arroz. 10. Corte esquemático (A) y facetas de la superficie (B) de un ojo compuesto: 1 – córnea; 2 – cono de cristal; 3 – células de la retina.

Los ojos compuestos o facetados, dos de ellos, están situados a los lados de la cabeza, suelen estar muy desarrollados y pueden ocupar una parte importante de la cabeza. Cada ojo compuesto consta de unidades multivisuales, las sensilas, que se denominan omatidios; su número en un ojo compuesto puede llegar a cientos o incluso miles.

El omatidio consta de tres tipos de células, que forman las partes somática, sensible y pigmentaria (Fig. 11). En el exterior, cada omatidio forma una célula redonda o hexagonal en la superficie del ojo, una faceta, de ahí el nombre de ojos compuestos. La parte óptica o refractiva del omatidio consta de una lente transparente y un cono de cristal transparente subyacente. El cristalino, o córnea, es esencialmente una cutícula transparente y suele parecerse a un cristalino biconvexo. El cono de cristal está formado por cuatro células transparentes alargadas y, junto con la lente, forma un único sistema óptico: una lente cilíndrica; la longitud de su eje óptico excede significativamente su diámetro. La parte sensible se encuentra debajo de la óptica, forma la retina, o retina, que percibe los rayos de luz y está formada por una serie de células retinianas. Estas células se alargan a lo largo del omatidio, se ubican sectorialmente y forman el revestimiento de su varilla central, la varilla óptica o rabdom. En su base, las células de la retina pasan a fibras nerviosas, yendo a los lóbulos visuales del cerebro. La parte pigmentaria está formada por células pigmentarias, que juntas forman el revestimiento de la parte sensible y el cono de cristal; debido a esto, cada omatidio está ópticamente aislado del vecino. En consecuencia, la parte de pigmento realiza la función de un aparato de aislamiento óptico.

Los insectos diurnos tienen la llamada visión de aposición. Gracias al aislamiento óptico mediante células pigmentarias, cada omatidio se transforma en un tubo delgado aislado; por lo tanto, solo los rayos que atraviesan la lente y, además, solo coinciden estrictamente con el eje longitudinal del omatidio pueden penetrar en ella. Estos rayos llegan al bastón óptico o rabdom; este último es precisamente el elemento perceptivo de la retina. En consecuencia, el campo de visión de cada omatidio es muy pequeño y sólo ve una parte insignificante del objeto en cuestión. Pero Número grande ommatidia le permite aumentar drásticamente el campo de visión al aplicación mutua entre sí o aposición; Como resultado, a partir de las partes más pequeñas de la imagen se forma una única imagen general, como en un mosaico. Por tanto, los insectos tienen una visión en mosaico.

Los insectos nocturnos y crepusculares tienen visión de superposición, que está asociado con las diferencias morfológicas y fisiológicas de sus omatidios. En el ojo de superposición, la parte sensible está más alejada de la parte óptica y las células pigmentarias aíslan principalmente la parte óptica. Gracias a esto varilla óptica Penetran 2 tipos de rayos: rectos y oblicuos; los primeros ingresan a los omatidios a través de la lente y los segundos desde los omatidios vecinos, lo que realza el efecto de la luz. En consecuencia, la imagen de un objeto se obtiene en este caso no sólo combinando percepciones individuales, sino también superponiéndolas o superponiéndolas.

A plena luz del día ojo de superposición adquiere algunas similitudes fisiológicas con el ojo aposicional. Esto sucede porque el pigmento en las células pigmentarias comienza a moverse con la luz y se distribuye de manera que forma un tubo oscuro alrededor del omatidio; Gracias a esto, los omatidios están casi ópticamente aislados entre sí y reciben los rayos predominantemente de su cristalino. Esta capacidad del ojo para responder al grado de iluminación puede considerarse acomodación. Hasta cierto punto, también es característico del ojo aposicional, que permite a los insectos diurnos adaptar rápidamente el ojo a la visión en condiciones de luz brillante y en la sombra, por ejemplo, cuando vuelan desde un lugar abierto a un bosque.

Con la ayuda de ojos compuestos, los insectos distinguen la forma, el movimiento, el color y la distancia a un objeto, así como la luz polarizada. Sin embargo, la gran variedad de insectos, su estilo de vida y hábitos, sin duda crea una variedad de características de su visión. Estos últimos dependen de las características estructurales de los ojos y sus omatidios; El diámetro, la longitud, el número de estos últimos y otras propiedades determinan la calidad de la visión. Se cree que muchas especies son miopes y sólo pueden distinguir el movimiento a distancia. Esto lo confirman muchos experimentos. Por lo tanto, las larvas de libélula corren hacia presas en movimiento y no notan presas estacionarias. Una malla colocada frente al nido de avispas con celdas que exceden la longitud de su cuerpo aún bloquea la entrada al nido, pero después de un tiempo las avispas aprenderán a arrastrarse a través de las celdas de esta malla.

La mayoría de los insectos son ciegos al color rojo, pero pueden ver Radiación ultravioleta y se sienten atraídos por ello; el rango de ondas de luz visible se encuentra entre 2500 y 8000 A. La abeja melífera tiene la capacidad de distinguir la luz polarizada emitida por el cielo azul, lo que le permite navegar en el espacio cuando vuela. Varios insectos también se caracterizan por cambios de movimiento según la dirección de los rayos del sol, es decir, Orientación de la brújula solar. La esencia de este fenómeno es que el ángulo de incidencia de los rayos en determinadas partes de la retina permanece constante durante algún tiempo; el movimiento interrumpido se reanuda en el mismo ángulo, pero debido al movimiento del sol, la dirección del movimiento cambia en el mismo número de grados.

Estrechamente relacionado está el movimiento de la fotobrújula, que explica la llegada a la luz de los insectos nocturnos. Los rayos de luz divergen radialmente y cuando se mueven oblicuamente con respecto a ellos, el ángulo de incidencia cambiará; Para mantener un ángulo fijo, el insecto se ve obligado a cambiar constantemente su trayectoria hacia la fuente de luz. El movimiento sigue una espiral logarítmica y finalmente conduce al insecto hasta la propia fuente de luz (Fig. 12).

ojos simples, u ocelos, se encuentran entre los ojos compuestos en la frente y la coronilla, o solo en la coronilla (Fig. 13). Son pequeños, normalmente son tres y están dispuestos en un triángulo. Debido a su posición en la parte superior de la cabeza, a menudo también se les llama ocelos dorsales. Morfológicamente, los ocelos no se corresponden con los omatidios de los ojos compuestos. Por tanto, no están inervados por los lóbulos ópticos del cerebro, sino por la parte media del protocerebro. Además, por una parte óptica disponen de una serie de partes sensibles. Carecen también de cono de cristal y su parte óptica está representada únicamente por una lente cuticular, es decir. una lente.

No todos los insectos tienen ojos; en particular, están ausentes en muchos dípteros y mariposas. En los insectos sin alas o de alas cortas también están ausentes o son rudimentarios. Su papel no está lo suficientemente claro. Se ha demostrado que en muchas formas el foco del ojo se encuentra detrás de la parte sensible, por lo que en este caso no puede haber percepción de la imagen; Pintar sobre los ojos compuestos deja ciegos a estos insectos. Al mismo tiempo, existe una conexión anatómica entre los nervios ocelares y los nervios de los ojos compuestos, lo que indica la existencia conexión funcional entre estos órganos. Sin duda, los ojos de diferentes insectos pueden desempeñar un papel diferente. En cualquier caso, para muchos tienen un efecto regulador sobre los ojos compuestos, asegurando la estabilidad de la visión en condiciones de intensidad luminosa fluctuante. A baja intensidad, los ocelos potencian la reacción de los ojos compuestos, es decir. se convierten en segmentos de estos últimos; en niveles elevados, presentan un efecto inhibidor sobre los ojos compuestos.

Conviene distinguir de los ocelos dorsales los ocelos laterales o laterales, característicos de las larvas de insectos con metamorfosis completa. Estos ocelos, también llamados tallos, se encuentran a los lados de la cabeza en el lugar donde se encuentran los ojos compuestos en los adultos. Su número es diferente e incluso variable dentro de una misma especie. Algunas especies tienen sólo un ojo a cada lado, mientras que otras tienen seis o más pares. Cuando un insecto entra estado adulto los ocelos laterales se atrofian y son reemplazados por ojos compuestos.

Los tallos varían en los detalles estructurales, pero se caracterizan por la presencia de una lente. Las orugas de las mariposas también tienen un cono de cristal y solo se desarrolla un rabdom, lo que hace que dicho ocelo sea similar al omatidio de un ojo compuesto. Pero en las larvas de moscas de sierra, algunos escarabajos y otros insectos, hay varios o incluso muchos rabdoms en el ojo y el cono de cristal puede estar ausente. Esto hace que dichos tallos sean similares no a los omatidios, sino a los ocelos dorsales.

Los ocelos laterales están inervados desde los lóbulos ópticos del cerebro y su función visual es indiscutible.

Algunos insectos conservan la capacidad de responder a la luz cuando se les quitan los ojos y los ocelos o se cubren con barniz negro; las cucarachas evitan la luz, como en en buena condición, y las orugas mantienen una reacción positiva y avanzan hacia la fuente de luz. Los insectos de las cavernas sin ojos también pueden responder a la luz. Evidentemente, la superficie de su cuerpo es capaz de detectar la luz y por tanto podemos hablar de fotosensibilidad cutánea.

capacidad de ver el mundo en todo el espectro de sus colores y matices - regalo único naturaleza al hombre. El mundo de colores que nuestros ojos pueden percibir es brillante y sorprendente. Pero el hombre no es el único ser vivo en este planeta. ¿Los animales y los insectos también ven objetos, colores y formas nocturnas? ¿Cómo ven las moscas o las abejas nuestra habitación, por ejemplo, o una flor?

ojos de insecto

La ciencia moderna, con la ayuda de instrumentos especiales, ha podido ver el mundo a través de los ojos de diferentes animales. Este descubrimiento se convirtió en una sensación en su época. Resulta que muchos de nuestros hermanos menores, y especialmente los insectos, ven una imagen completamente diferente a la que vemos nosotros. ¿Las moscas siquiera ven? Sí, pero no es así en absoluto, y resulta que nosotros, las moscas y otras criaturas voladoras y reptantes, parecemos vivir en el mismo mundo, pero completamente diferente.

Se trata de Insectos, no está solo, o mejor dicho, no del todo solo. El ojo de un insecto es un conjunto de miles de facetas u omatidios. Parecen lentes cónicas. Cada uno de estos omatidios ve una parte diferente de la imagen, a la que solo él puede acceder. ¿Cómo ven las moscas? La imagen que observan parece un cuadro ensamblado a partir de un mosaico o un rompecabezas.

La agudeza visual de los insectos depende de la cantidad de omatidios. La más vista es la libélula, tiene omatidios, alrededor de 30 mil. También se ven mariposas: alrededor de 17 mil, en comparación: una mosca tiene 4 mil, una abeja tiene 5. La persona con mayor discapacidad visual es la hormiga, su ojo contiene solo 100 facetas.

Defensa integral

Otra habilidad de los insectos que difiere de la de los humanos es la capacidad de ver todo a su alrededor. La lente del ojo es capaz de ver todo en 360º. Entre los mamíferos, la liebre tiene el ángulo visual más grande: 180 grados. Por eso lo apodan el oblicuo, pero qué hacer si hay tantos enemigos. El león no teme a los enemigos y sus ojos miran a menos de 30 grados del horizonte. En los insectos pequeños, la naturaleza compensó la falta de crecimiento con la capacidad de ver a cualquiera que se les acercara sigilosamente. Lo que más distingue la percepción visual de los insectos es la velocidad con la que cambia la imagen. Durante un vuelo rápido, logran notar todo lo que la gente no puede ver a esa velocidad. Por ejemplo, ¿cómo ven las moscas la televisión? Si nuestros ojos fueran como los de una mosca o una abeja, necesitaríamos hacer girar la película diez veces más rápido. Es casi imposible atrapar una mosca por detrás; ve el movimiento de la mano más rápido de lo que ocurre. Para un insecto, un hombre parece una tortuga lenta, y una tortuga, una piedra generalmente inmóvil.

Colores del arcoiris

Casi todos los insectos son daltónicos. Distinguen colores, pero a su manera. Es interesante que los ojos de los insectos e incluso de algunos mamíferos no perciben el color rojo en absoluto o lo ven azul o violeta. Para una abeja, las flores rojas parecen negras. Las plantas que necesitan polinización de abejas no florecen en rojo. Los colores más brillantes son el escarlata, el rosa, el naranja y el burdeos, pero no el rojo. Aquellos raros que se permiten un traje rojo son polinizados de otra manera. Ésta es la relación en la naturaleza. Es difícil imaginar cómo los científicos lograron descubrir cómo ven las moscas los colores de una habitación, pero resulta que su color favorito es el amarillo, y el azul y el verde les irritan. Así. Para tener menos moscas en tu cocina sólo necesitas pintarla correctamente.

¿Pueden las moscas ver en la oscuridad?

Las moscas, como la mayoría de los insectos voladores, duermen por la noche. Sí, sí, ellos también necesitan dormir. Si una mosca es ahuyentada constantemente y no se le permite dormir durante tres días, muere. Las moscas ven mal en la oscuridad. Estos son insectos con ojos redondos, pero miope. No necesitan ojos para encontrar comida.

A diferencia de las moscas, las abejas obreras ven bien de noche, lo que les permite trabajar en Turno nocturno Mismo. Por la noche, las flores huelen más intensamente y hay menos competidores por el néctar.

Ven bien de noche, pero el líder indiscutible en visión en la oscuridad es la cucaracha americana.

Forma del artículo

Es interesante la percepción de la forma de un objeto por parte de diferentes insectos. La especificidad es que es posible que no perciban en absoluto formas simples, que no son necesarias para su viabilidad. Las abejas y las mariposas no ven objetos de formas simples, especialmente los estacionarios, pero se sienten atraídas por todo lo que tiene formas florales complejas, especialmente si se mueven o se balancean. Esto explica, en particular, el hecho de que las abejas y las avispas rara vez pican a una persona que está inmóvil y, si lo hacen, es en la zona de los labios cuando habla (mueve los labios). Las moscas y algunos otros insectos no perciben a una persona, se posan sobre ella simplemente en busca de alimento, que buscan por el olfato y ven con sensores en las patas.

Características generales de la visión de los insectos.

• Sólo las mariposas pueden distinguir el color rojo: polinizan flores raras de esta variedad.
• Todos los ojos tienen una estructura facetaria, la diferencia está en el número de omatidios.
• Tricromasia, o capacidad de transformar colores en tres colores primarios: violeta, verde y ultravioleta.
• La capacidad de romper y reflejar los rayos de luz y ver la imagen completa de la realidad circundante.
• La capacidad de mirar imágenes que cambian muy rápidamente.
• Los insectos pueden navegar luz de sol, por eso las polillas acuden en masa a la lámpara.
• La visión binocular ayuda a los depredadores del mundo de los insectos a determinar con precisión las distancias hasta sus presas.