چرا چشم بزرگ حشره کروی است؟ دنیا از نگاه یک مگس معمولی چگونه است؟ ساختار چشم مرکب

اندام های بینایی در اکثر حشرات توسعه یافته است. به بزرگترین توسعه برسد چشم مرکب یا مرکب . تعداد عناصر بصری - اوماتیدیا یا وجه‌ها در چشم مگس خانگی به 4 هزار و در سنجاقک‌ها به 28 هزار می‌رسد. اوماتیدیوم از یک عدسی شفاف یا قرنیه به شکل یک عدسی دو محدب و یک کریستال شفاف تشکیل شده است. مخروطی که زیر آن قرار دارد. با هم می سازند سیستم نوری. زیر مخروط شبکیه است که پرتوهای نور را درک می کند. سلول های شبکیه متصل رشته های عصبیبا لوب های بینایی مغز هر ommatidium توسط سلول های رنگدانه احاطه شده است.

بسته به درک نور شدت متفاوتبین انواع اپوزیسیون و سوپرپوزیشن چشم ها تمایز قائل شوید. نوع اول ساختار چشم مشخصه حشرات روزانه است، دوم - شبانه.

AT چشم مخالفتهر ommatidium در قسمت بالایی خود توسط رنگدانه از ommatidia همسایه جدا شده است. بنابراین، هر واحد ساختاری چشم به طور جداگانه از سایرین کار می کند و تنها بخش "خود" فضای خارجی را درک می کند. تصویر کلی در مغز یک حشره شکل می گیرد، گویی از بسیاری از قطعات یک موزاییک.

AT چشم سوپرپوزیشن ommatidia فقط تا حدی، البته در تمام طول، از اشعه های جانبی محافظت می شود: آنها نیمه نفوذپذیر هستند. از یک طرف در نور شدید با حشرات تداخل می کند و از طرف دیگر در غروب به دید بهتر آنها کمک می کند.

Ocelli (چشم های ساده پشتی)- اینها اندامهای بینایی کوچکی هستند که برخی بزرگسالان دارند و معمولاً در بالای سر قرار دارند. معمولاً به مقدار سه ارائه می شود، در حالی که یکی کمی در جلو قرار دارد، و دو مورد دیگر - پشت و به سمت جلو. آنها حاوی ommatidium نیستند، ساختار چشم های ساده بسیار ساده شده است. در خارج، قرنیه متشکل از سلول‌های ریشه‌زا قرار دارد، دستگاه درک نور سلول‌های شبکیه (حساس) عمیق‌تر است، حتی پایین‌تر سلول‌های رنگدانه‌ای هستند که به فیبرهای عصب بینایی می‌رسند.

از بین انواع چشم های حشرات، چشم های ساده ضعیف ترین توانایی دیدن را دارند. طبق برخی گزارش ها اصلا اجرا نمی کنند عملکرد بصری، و فقط وظیفه بهبود عملکرد چشم مرکب را بر عهده دارند. این به ویژه با این واقعیت ثابت می شود که حشرات در غیاب چشم های پیچیده عملاً چشم های ساده ای ندارند. علاوه بر این، هنگام نقاشی روی چشم های مرکب، حشرات دیگر جهت گیری خود را در فضا متوقف می کنند، حتی اگر چشمان ساده و کاملاً مشخصی داشته باشند.

ساقه یا چشم ساده جانبی- در لارو حشرات با دگردیسی کامل وجود دارد. در مرحله شفیرگی، آنها به چشم های مرکب تبدیل می شوند. آنها عملکرد بصری را انجام می دهند، اما به دلیل ساختار ساده شده، نسبتا ضعیف می بینند. برای بهبود بینایی، لاروهای لارو اغلب به تعداد چندین قطعه در لارو ارائه می شوند. در لاروهای مگس اره شبیه لاروهای پشتی و در کاترپیلارهای پروانه ای شبیه اوماتیدیاهای مرکب چشم هستند. کاترپیلارها شکل اجسام را درک می کنند، جزئیات کوچک را روی سطح آنها تشخیص می دهند.

پیچیده ترین اندام های حسی در حشرات، اندام های بینایی هستند. دومی توسط سازندهای چند نوع نشان داده می شود که مهمترین آنها چشمهای مرکب وجهی با ساختار تقریباً مشابه چشمهای مرکب سخت پوستان است.

چشم ها از ommatidia جداگانه تشکیل شده است (شکل 337) که تعداد آنها عمدتاً توسط ویژگی های بیولوژیکی حشرات تعیین می شود. شکارچیان فعال و پرنده های خوب، سنجاقک ها دارای چشم هایی با حداکثر 28000 وجه هستند. در عین حال، مورچه ها (نفی Hymenoptera)، به ویژه افراد فعال گونه هایی که در زیر زمین زندگی می کنند، دارای چشم هایی هستند که از 8 - 9 ommatidia تشکیل شده است.

هر ommatidium نشان دهنده یک حس فتوپتیکی کامل است (شکل 338). از یک دستگاه نوری شامل قرنیه، یک بخش شفاف از کوتیکول بالای ommatidium و به اصطلاح مخروط کریستالی تشکیل شده است. آنها با هم به عنوان یک لنز عمل می کنند. دستگاه درک ommatidium توسط چندین سلول گیرنده (4 - 12) نشان داده می شود. تخصص آنها بسیار فراتر رفته است، همانطور که با از دست دادن کامل ساختارهای تاژک نشان می دهد. بخش‌های در واقع حساس سلول‌ها - رابدومرها - خوشه‌هایی از میکروویلی‌های متراکم هستند که در مرکز ommatidium و نزدیک به یکدیگر قرار دارند. با هم تشکیل می دهند عنصر حساس به نورچشم ها برده اند

سلول های رنگدانه محافظ در امتداد لبه های ommatidium قرار دارند. دومی در حشرات روزانه و شبانه کاملاً متفاوت است. در حالت اول، رنگدانه موجود در سلول بی حرکت است و دائماً اوماتیدیاهای همسایه را جدا می کند و اجازه نمی دهد پرتوهای نور از یک چشم به چشم دیگر عبور کنند. در حالت دوم، رنگدانه قادر است در سلول ها حرکت کند و فقط در قسمت بالایی آنها تجمع یابد. در این حالت، پرتوهای نور بر روی سلول های حساس نه یک، بلکه چندین ommatidia همسایه می افتند که به طور قابل توجهی (تقریباً دو مرتبه بزرگی) حساسیت کلی چشم را افزایش می دهد. به طور طبیعی، این نوع سازگاری در گرگ و میش و حشرات شبانه به وجود آمد. Ommatidia از سلول های حساس خارج می شود پایانه های عصبیتشکیل عصب بینایی

علاوه بر چشم های مرکب، بسیاری از حشرات نیز دارای چشم های ساده هستند (شکل 339) که ساختار آنها با ساختار یک ommatidium مطابقت ندارد. دستگاه انکسار به شکل عدسی شکل است، بلافاصله در زیر آن لایه ای از سلول های حساس قرار دارد. کل چشم با غلافی از سلول های رنگدانه پوشیده شده است. خواص نوری چشم های ساده به گونه ای است که نمی توانند تصاویر اجسام را درک کنند.

لارو حشرات در بیشتر موارد فقط دارای سلول‌های ساده است که با این حال ساختار آنها با سلول‌های ساده در مراحل بالغ متفاوت است. بین چشمان بالغ و لارو تداومی وجود ندارد. در طی دگردیسی، چشم لاروها به طور کامل جذب می شود.

توانایی های بصری حشرات کامل است. با این حال، ویژگی‌های ساختاری چشم مرکب، مکانیسم فیزیولوژیکی خاص بینایی را از پیش تعیین می‌کند. حیوانات با چشم های مرکب دارای دید "موزاییک" هستند. اندازه کوچک ommatidia و جداسازی آنها از یکدیگر منجر به این واقعیت می شود که هر گروه از سلول های حساس فقط یک پرتو کوچک و نسبتاً باریک از پرتوها را درک می کنند. پرتوهای تابیده شده با زاویه قابل توجهی توسط سلول های رنگدانه غربالگری جذب می شوند و به عناصر حساس به نور اوماتیدیا نمی رسند. بنابراین، به صورت شماتیک، هر ommatidia تصویری از تنها یک نقطه کوچک از یک جسم واقع در میدان دید کل چشم دریافت می کند. در نتیجه، تصویر از تعداد نقاط نوری متناظر با بخش‌های مختلف جسم تشکیل می‌شود، به همان اندازه که بسیاری از وجوه عمود بر پرتوهای جسم هستند. تصویر کلی، همانطور که بود، از تعداد زیادی از تصاویر جزئی کوچک با اعمال آنها به یکدیگر ترکیب شده است.

درک رنگ توسط حشرات نیز با یک ویژگی خاص متمایز می شود. نمایندگان گروه های بالاترحشرات دارند دید رنگی، بر اساس درک سه رنگ اصلی که اختلاط آنها همه تنوع رنگارنگ دنیای اطراف را به ما می دهد. با این حال، در حشرات، در مقایسه با انسان، یک تغییر شدید به بخش طول موج کوتاه طیف وجود دارد: آنها سبز-زرد، آبی و پرتو های فرابنفش. دومی ها برای ما نامرئی هستند. در نتیجه، درک رنگ از جهان توسط حشرات به شدت با ما متفاوت است.

عملکرد چشم های ساده حشرات بالغ هنوز نیاز به مطالعه جدی دارد. ظاهراً آنها چشم های مرکب را تا حدودی "مکمل" می کنند و بر فعالیت رفتار حشرات در شرایط نوری مختلف تأثیر می گذارند. علاوه بر این، اوسل های ساده، همراه با چشم های مرکب، قادر به درک نور قطبی شده هستند.

سوال "چند چشم داری؟ مگس معمولی"به آن سادگی که به نظر می رسد نیست چشم های درشتدر دو طرف سر قرار دارد و با چشم غیر مسلح دیده می شود. اما در واقع، دستگاه اندام های بینایی مگس بسیار پیچیده تر است.

اگر به تصویر بزرگ شده چشمان مگس نگاه کنید، می بینید که آنها شبیه لانه زنبوری هستند و از بخش های زیادی تشکیل شده اند. هر یک از قطعات به شکل یک شش ضلعی با لبه های منظم است. این جایی است که نام چنین ساختار چشمی از آنجا آمده است - facet ("facette" در فرانسوی به معنای "لبه" است). بسیاری از بندپایان و برخی از بندپایان می توانند از چشمان مرکب پیچیده به خود ببالند، و مگس از نظر تعداد وجه از قهرمان فاصله دارد: فقط 4000 وجه دارد و سنجاقک ها حدود 30000 وجه دارند.

سلول هایی که می بینیم ommatidia نامیده می شوند. Ommatidia مخروطی شکل است که انتهای باریک آن تا عمق چشم گسترش می یابد. مخروط شامل یک سلول است که نور را درک می کند و یک عدسی که توسط یک قرنیه شفاف محافظت می شود. همه اوماتیدیاها به یکدیگر فشرده شده و توسط قرنیه به هم متصل می شوند. هر یک از آنها قطعه "خود" را از تصویر می بیند و مغز این تصاویر کوچک را به یک کل اضافه می کند.

محل چشم های مرکب بزرگ بین مگس های ماده و نر متفاوت است. در نرها چشم ها نزدیک به هم هستند، در حالی که در ماده ها به دلیل داشتن پیشانی، فاصله بیشتری از هم دارند. اگر در زیر میکروسکوپ به مگس نگاه کنید، در وسط سر بالای اندام های وجهی بینایی، می توانید سه نقطه کوچک را که به صورت مثلثی مرتب شده اند مشاهده کنید. در واقع این نقاط چشم ساده هستند.

در مجموع، مگس یک جفت چشم مرکب و سه چشم ساده دارد - در مجموع پنج. چرا طبیعت چنین مسیر سختی را در پیش گرفت؟ واقعیت این است که دید وجهیبه منظور پوشش دادن هر چه بیشتر فضای ممکن با یک نگاه و حرکت شکل گرفته است. این چشم ها وظایف اصلی را انجام می دهند. با چشمان ساده، مگس برای اندازه گیری سطح روشنایی "تهیه" شد. چشم های مرکب اندام اصلی بینایی هستند و چشم های ساده در درجه دوم اهمیت قرار دارند. اگر مگس چشم‌های ساده نداشت، کندتر بود و فقط در نور شدید می‌توانست پرواز کند و بدون چشم‌های مرکب کور می‌شد.

مگس دنیا را چگونه می بیند؟

چشم های محدب بزرگ به مگس اجازه می دهد همه چیز را در اطراف خود ببیند، یعنی زاویه دید 360 درجه است. عرض آن دو برابر انسان است. چشمان ثابت حشره به طور همزمان از چهار طرف به نظر می رسد. اما حدت بینایی مگس تقریبا 100 برابر کمتر از یک انسان است!

از آنجایی که هر اوماتیدیوم یک سلول مستقل است، تصویر شبکه ای است که از هزاران تصویر کوچک مجزا تشکیل شده است که مکمل یکدیگر هستند. بنابراین، جهان برای یک مگس یک پازل مونتاژ شده است که از چندین هزار قطعه و نسبتاً مبهم تشکیل شده است. کم و بیش به وضوح، حشره فقط در فاصله 40 - 70 سانتی متری می بیند.

مگس قادر به تشخیص رنگ ها و حتی نامرئی است چشم انساننور پلاریزه و فرابنفش چشم مگس کوچکترین تغییر در روشنایی نور را حس می کند. او قادر به دیدن خورشید است که توسط ابرهای غلیظ پنهان شده است. اما در تاریکی، مگس ها ضعیف می بینند و سبک زندگی عمدتاً روزانه را پیش می برند.

یکی دیگر از توانایی های جالب مگس واکنش سریع به حرکت است. مگس یک جسم متحرک را 10 بار درک می کند سریعتر از انسان. به راحتی سرعت یک جسم را "محاسبه" می کند. این توانایی برای تعیین فاصله تا منبع خطر حیاتی است و با "انتقال" تصویر از یک سلول - ommatidium به سلول دیگر به دست می آید. مهندسان هوانوردی این ویژگی دید مگس را پذیرفته اند و دستگاهی برای محاسبه سرعت یک هواپیمای پرنده ساخته اند که ساختار چشم آن را تکرار می کند.

به لطف این درک سریع، مگس ها در مقایسه با ما در یک واقعیت حرکت آهسته زندگی می کنند. حرکتی که یک ثانیه طول می کشد، از دیدگاه انسانی، توسط مگس به عنوان یک عمل ده ثانیه ای درک می شود. مطمئناً مردم به نظر آنها موجودات بسیار کندی می آیند. مغز حشرات با سرعت یک ابر رایانه کار می کند و تصویری را دریافت می کند، آن را تجزیه و تحلیل می کند و دستورات مناسب را در هزارم ثانیه به بدن منتقل می کند. بنابراین، همیشه نمی توان یک مگس را زیر پا گذاشت.

بنابراین، پاسخ صحیح به سوال "مگس معمولی چند چشم دارد؟" عدد پنج خواهد بود آنها مانند بسیاری از موجودات زنده یک اندام جفت شده در مگس هستند. چرا طبیعت دقیقا سه را خلق کرد چشم های ساده- یک راز باقی مانده است.

حشرات چگونه می بینند؟

مگس ناگهان از شیئی که به سمت آن پرواز می کند طفره می رود، پروانه گل خاصی را انتخاب می کند و کاترپیلار به سمت خود می خزد. درخت بلند. حشرات نیز مانند انسان دارای اندام های بینایی هستند، اما جهان را به گونه ای خاص می بینند و درک می کنند. با دید استثنایی خود، غیرقابل دسترس برای انسان. برخی از حشرات فقط می توانند روشنایی و تاریکی را تعیین کنند، در حالی که برخی دیگر به خوبی در سایه ها آشنا هستند. پس چگونه حشرات جهان را می بینند؟

راه هایی برای دیدن جهان در حشرات

توانایی دیدن آنها به سه روش تقسیم می شود.

کل سطح بدن

ویژگی جالب، که در آن چشم داشتن لازم نیست. اما عیب بزرگ آن این است که حشره فقط می تواند نور را از تاریکی تشخیص دهد. هیچ شی یا گلی را نمی بیند. چگونه کار می کند؟ نور از کوتیکول عبور می کند لایه خارجیپوست، و تا سر حشره نفوذ می کند. در آنجا واکنشی در سلول‌های مغز رخ می‌دهد و حشره می‌فهمد که نور روی آن می‌افتد. چنین وسیله ای برای همه در دسترس نیست، اما به حشراتی که در زیر زمین زندگی می کنند، به عنوان مثال، کرم های خاکی یا سوسک های کور غار کمک زیادی می کند. این نوع بینایی در سوسک ها، شته ها و کاترپیلارها دیده می شود.

مواد مرتبط:

گرده گل برای چیست؟

با چشمای ساده

حشرات با چشمان ساده خوش شانس ترند. آنها نه تنها می توانند تاریکی را از نور تشخیص دهند، بلکه می توانند بین اشیاء فردی و حتی شکل آنها تمایز قائل شوند. چنین چشم هایی اغلب در لارو حشرات یافت می شود. به عنوان مثال، لارو پشه به جای چشم، چشم دارد نقاط تاریککه نور را جذب می کنند اما کاترپیلارها پنج تا شش چشم در هر طرف سر دارند. به همین دلیل، او به خوبی در فرم ها آشنا است. اما او اجسام عمودی را خیلی بهتر از اجسام افقی می بیند. به عنوان مثال، اگر او مجبور باشد درختی را انتخاب کند، ترجیح می دهد به سمت درختی که بالاتر است بخزد، نه به سمت درختی که پهن تر است.

چشم مرکب یا وجهی

چنین چشم هایی اغلب در حشرات بالغ یافت می شود. شما می توانید بلافاصله آنها را شناسایی کنید - آنها معمولا در دو طرف سر قرار دارند. چشم های مرکب بسیار پیچیده تر و متنوع تر از بقیه هستند. آنها می توانند اشکال اشیاء را تشخیص دهند و رنگ ها را تشخیص دهند. برخی از حشرات در روز خوب می بینند، در حالی که برخی دیگر در شب خوب می بینند. ویژگی جالب این چشم ها این است که کل تصویر را به صورت یکپارچه نمی بینند، بلکه فقط تکه هایی را می بینند. و در حال حاضر در مغز، حشره یک پازل از تصاویر دریافتی جمع آوری می کند تا ببیند تصویر کامل. مگس چگونه می تواند تمام قطعات قطعه را در حال پرواز به هم وصل کند؟ با کمال تعجب، در پرواز است که او بهتر از استراحت می بیند. و برای محل فرود، هر حشره ای بیشتر احتمال دارد چیزی را انتخاب کند که حرکت کند یا تاب بخورد.

نشان دادن همه

انواع ساختار اندام های بینایی

در حشرات، چشم ها را می توان در سه نوع نشان داد:

• (وجهی)؛
• (پشتی، اوسلی)؛
• لارو (جانبی، لارو). (یک عکس)

آنها دارند ساختار متفاوتو توانایی نابرابر دیدن

چشم‌های مرکب در بیشتر حشرات یافت می‌شود و هرچه حشرات پیشرفته‌تر باشند، معمولاً اندام‌های بینایی آن‌ها بهتر رشد می‌کنند. همچنین وجهی نامیده می شود زیرا آنها سطح بیرونیاین توسط مجموعه ای از لنزهایی که در کنار یکدیگر قرار دارند - جنبه ها نشان داده می شود.

اوماتیدیوم

اوماتیدیوم

A (سمت چپ) - اوماتیدیوم آپوزیونال،

B (راست) - اوماتیدیوم برهم

1 - آکسون سلولهای بینایی، 2 - سلولهای شبکیه،

3 - قرنیه، 4 - مخروط کریستالی،

5 - سلولهای رنگدانه، 6 - راهنمای نور، 7 - رابدوم

چشم مرکب از انواع مختلفی تشکیل شده است تعداد زیادیشخصی واحدهای ساختاری- اومتیدیان شامل تعدادی ساختار است که رسانایی، شکست نور (وجه، سلول ریشه، مخروط کریستال) و درک سیگنال های بصری (سلول های شبکیه، رابدوم، سلول های عصبی). علاوه بر این، هر یک دارای یک دستگاه جداسازی رنگدانه است که به دلیل آن کاملا یا تا حدی از اشعه های جانبی محافظت می شود.

نمودار ساختار یک چشم ساده

از بین تمام انواع چشم حشرات، آنها ضعیف ترین توانایی دیدن را دارند. بر اساس برخی گزارش ها، آنها به هیچ وجه عملکرد بینایی ندارند و تنها وظیفه بهبود عملکرد چشم مرکب را بر عهده دارند. این به ویژه با این واقعیت ثابت می شود که در حشرات در غیاب موارد پیچیده عملاً موارد ساده وجود ندارد. علاوه بر این، هنگام نقاشی روی چشم‌های مرکب، حشرات از جهت‌گیری خود در فضا بازمی‌مانند، حتی اگر چشم‌هایی کاملاً مشخص داشته باشند.

ویژگی های بینایی حشرات

اختصاص داده شده به مطالعه بینایی حشرات مقدار زیادیآثار علمی با توجه به چنین علاقه ای از جانب متخصصان، بسیاری از ویژگی های کار چشم در Insecta تا به امروز به طور قابل اعتمادی روشن شده است. با این حال، ساختار اندام های بینایی در این موجودات به قدری متنوع است که کیفیت بینایی، درک رنگ و حجم، تمایز بین اجسام متحرک و ثابت، تشخیص تصاویر بصری آشنا و سایر ویژگی های بینایی بسیار متفاوت است. که در گروه های مختلفحشرات عوامل زیر می توانند بر این امر تأثیر بگذارند: چشم مرکب- ساختار اوماتیدیا و تعداد آنها، برآمدگی، محل و شکل چشمها. در چشم های ساده و - تعداد آنها و ویژگی های ظریف ساختار، که می تواند با تنوع قابل توجهی از گزینه ها نشان داده شود. امروزه بینایی زنبورها به بهترین وجه مورد مطالعه قرار گرفته است.

نقش خاصی در درک فرم توسط حرکت جسم ایفا می شود. حشرات بیشتر روی گل هایی که در باد تکان می خورند می نشینند تا روی گل های ساکن. سنجاقک ها به دنبال شکار در حال حرکت می شتابند و پروانه های نر به ماده های در حال پرواز واکنش نشان می دهند و در دیدن پروانه های نشسته مشکل دارند. احتمالاً موضوع در فرکانس مشخصی از تحریک چشم های اوماتیدیا در هنگام حرکت، چشمک زدن و سوسو زدن است.

تشخیص اشیاء آشنا

حشرات اشیاء آشنا را نه تنها با رنگ و شکل، بلکه با چیدمان اشیاء اطراف آنها تشخیص می دهند، بنابراین ایده بدوی استثنایی دید آنها را نمی توان درست نامید. به عنوان مثال، زنبور شنی ورودی راسو را پیدا می کند و بر روی اشیایی که در اطراف آن قرار دارند (علف، سنگ) تمرکز می کند. اگر آنها برداشته شوند یا مکان آنها تغییر کند، این می تواند حشره را گیج کند.

درک فاصله

این ویژگی به بهترین وجه بر روی نمونه سنجاقک ها، سوسک های زمینی و سایر حشرات شکارچی مطالعه می شود.

توانایی تعیین فاصله به دلیل وجود حشرات بالاتر است دید دوچشمییعنی دو چشم که میدان دید آنها تا حدی قطع می شود. ویژگی های ساختاری چشم تعیین می کند که فاصله موجود برای بررسی یک حشره چقدر است. به عنوان مثال، سوسک‌های جهنده به طعمه واکنش نشان می‌دهند و زمانی که در فاصله 15 سانتی‌متری از جسم قرار دارند به آن حمله می‌کنند.

حرکت قطب نما نور

بسیاری از حشرات به گونه ای حرکت می کنند که دائماً همان زاویه تابش نور را روی شبکیه حفظ می کنند. به این ترتیب، اشعه های خورشیدنوعی قطب نما هستند که حشره با آن جهت گیری می کند. با همین اصل، پروانه ها در جهت منابع نور مصنوعی حرکت می کنند.