Pourquoi le gros œil d'un insecte est-il sphérique ? À quoi ressemble le monde à travers les yeux d'une mouche ordinaire ? La structure de l'œil composé

Les organes de la vision sont développés chez la plupart des insectes. atteindre le plus grand développement yeux composés ou composés . Le nombre d'éléments visuels - ommatidies, ou facettes, dans l'œil d'une mouche domestique atteint 4 000, et chez les libellules même 28 000. L'ommatidium se compose d'une lentille transparente, ou cornée, sous la forme d'une lentille biconvexe et d'un cristal transparent cône se trouvant en dessous. Ensemble, ils font Système optique. Sous le cône se trouve la rétine, qui perçoit les rayons lumineux. cellules rétiniennes connectées fibres nerveuses avec les lobes visuels du cerveau. Chaque ommatidium est entouré de cellules pigmentaires.

En fonction de la perception de la lumière intensité différente Distinguer les types d'yeux d'apposition et de superposition. Le premier type de structure oculaire est caractéristique des insectes diurnes, le second - nocturne.

À oeil d'apposition chaque ommatidie est isolée dans sa partie supérieure par le pigment des ommatidies voisines. Ainsi, chaque unité structurelle de l'œil travaille séparément de toutes les autres, ne percevant que « sa propre » partie de l'espace extérieur. L'image globale est formée dans le cerveau d'un insecte, comme si elle était composée de plusieurs morceaux d'une mosaïque.

À superposition oeil les ommatidies ne sont que partiellement, quoique sur toute la longueur, protégées des rayons latéraux : elles sont semi-perméables. D'une part, il gêne les insectes en pleine lumière, d'autre part, il les aide à mieux voir au crépuscule.

Ocelles (yeux simples dorsaux)- ce sont de petits organes de la vision que possèdent certains adultes et qui sont généralement situés sur le dessus de la tête. Habituellement présenté au nombre de trois, tandis que l'un se trouve légèrement devant et deux autres - derrière et sur le côté du devant. Ils ne contiennent pas d'ommatidium, la structure des yeux simples est grandement simplifiée. À l'extérieur, la cornée est située, constituée de cellules rootagen, plus profond est l'appareil de perception de la lumière des cellules rétiniennes (sensibles), encore plus bas sont les cellules pigmentaires qui passent dans les fibres du nerf optique.

De toutes les variétés d'yeux d'insectes, les yeux simples ont la capacité de voir la plus faible. Selon certains rapports, ils ne fonctionnent pas du tout fonction visuelle, et ne sont responsables que de l'amélioration de la fonction des yeux composés. Ceci, en particulier, est prouvé par le fait que les insectes n'ont pratiquement pas d'yeux simples en l'absence d'yeux complexes. De plus, lorsqu'ils peignent sur des yeux composés, les insectes cessent de s'orienter dans l'espace, même s'ils ont des yeux simples bien définis.

Tiges ou yeux simples latéraux- sont présents dans les larves d'insectes à métamorphose complète. Au stade nymphal, ils "se transforment" en yeux composés. Ils remplissent une fonction visuelle, mais, en raison de la structure simplifiée, ils voient relativement mal. Pour améliorer la vision, les ocelles larvaires sont souvent présentés en larves en plusieurs morceaux. Chez les larves de mouche à scie, elles ressemblent aux dorsales et chez les chenilles de papillon, elles ressemblent à des ommatidies à œil composé. Les chenilles perçoivent la forme des objets, distinguent de petits détails à leur surface.

Les organes sensoriels les plus complexes chez les insectes sont les organes de la vision. Ces derniers sont représentés par des formations de plusieurs types, dont les plus importants sont des yeux composés à facettes ayant approximativement la même structure que les yeux composés des crustacés.

Les yeux sont constitués d'ommatidies séparées (Fig. 337), dont le nombre est principalement déterminé par les caractéristiques biologiques des insectes. Prédatrices actives et bonnes volantes, les libellules ont des yeux avec jusqu'à 28 000 facettes chacune. Dans le même temps, les fourmis (nég. Hyménoptères), en particulier les individus travaillant des espèces vivant sous terre, ont des yeux composés de 8 à 9 ommatidies.

Chaque ommatidium représente une sensille photooptique parfaite (Fig. 338). Il se compose d'un appareil optique, comprenant la cornée, une section transparente de la cuticule au-dessus de l'ommatidium et le soi-disant cône de cristal. Ensemble, ils agissent comme une lentille. L'appareil de perception de l'ommatidium est représenté par plusieurs (4 - 12) cellules réceptrices ; leur spécialisation est allée très loin, comme en témoigne leur perte complète des structures flagellaires. En fait, les parties sensibles des cellules - les rhabdomères - sont des grappes de microvillosités densément emballées, situées au centre de l'ommatidium et étroitement adjacentes les unes aux autres. Ensemble, ils forment élément photosensible les yeux sont un esclave.

Des cellules pigmentaires protectrices se trouvent le long des bords de l'ommatidium; ces derniers sont assez sensiblement différents chez les insectes diurnes et nocturnes. Dans le premier cas, le pigment de la cellule est immobile et sépare constamment les ommatidies voisines, ne laissant pas passer les rayons lumineux d'un œil à l'autre. Dans le second cas, le pigment est capable de se déplacer dans les cellules et de s'accumuler uniquement dans leur partie supérieure. Dans ce cas, les rayons lumineux tombent sur les cellules sensibles non pas d'une, mais de plusieurs ommatidies voisines, ce qui augmente sensiblement (près de deux ordres de grandeur) la sensibilité globale de l'œil. Naturellement, ce type d'adaptation est apparu chez les insectes crépusculaires et nocturnes. Les ommatidies partent des cellules sensibles terminaisons nerveuses formant le nerf optique.

En plus des yeux composés, de nombreux insectes ont également des yeux simples (Fig. 339), dont la structure ne correspond pas à la structure d'un ommatidium. L'appareil de réfraction est de forme lenticulaire, immédiatement en dessous se trouve une couche de cellules sensibles. L'œil entier est recouvert d'une gaine de cellules pigmentaires. Les propriétés optiques des yeux simples sont telles qu'ils ne peuvent pas percevoir les images des objets.

Dans la plupart des cas, les larves d'insectes n'ont que des ocelles simples, qui diffèrent cependant par leur structure des ocelles simples des stades adultes. Il n'y a pas de continuité entre les yeux des adultes et des larves. Lors de la métamorphose, les yeux des larves sont complètement résorbés.

Les capacités visuelles des insectes sont parfaites. Cependant, les caractéristiques structurelles de l'œil composé prédéterminent un mécanisme physiologique particulier de la vision. Les animaux aux yeux composés ont une vision "mosaïque". La petite taille des ommatidies et leur isolement les unes des autres font que chaque groupe de cellules sensibles ne perçoit qu'un faisceau de rayons petit et relativement étroit. Les rayons incidents sous un angle significatif sont absorbés par les cellules pigmentaires tamisantes et n'atteignent pas les éléments photosensibles des ommatidies. Ainsi, schématiquement, chaque ommatidie reçoit une image d'un seul petit point d'un objet situé dans le champ de vision de l'œil entier. De ce fait, l'image est composée d'autant de points lumineux correspondant à différentes parties de l'objet que de facettes perpendiculaires aux rayons de l'objet. L'image globale est en quelque sorte combinée à partir d'une multitude de petites images partielles en les appliquant les unes aux autres.

La perception de la couleur par les insectes se distingue également par une certaine particularité. Représentants groupes supérieurs Les insectes ont vision des couleurs, basé sur la perception de trois couleurs primaires, dont le mélange donne toute la diversité colorée du monde qui nous entoure. Cependant, chez les insectes, par rapport aux humains, il y a un fort déplacement vers la partie courte du spectre : ils perçoivent le vert-jaune, le bleu et rayons ultra-violets. Ces derniers nous sont invisibles. Par conséquent, la perception des couleurs du monde par les insectes diffère fortement de la nôtre.

Les fonctions des yeux simples des insectes adultes nécessitent encore une étude sérieuse. Apparemment, ils "complètent" dans une certaine mesure les yeux composés, influençant l'activité du comportement des insectes dans différentes conditions d'éclairage. De plus, les ocelles simples, ainsi que les yeux composés, se sont avérés capables de percevoir la lumière polarisée.

La question "Combien d'yeux avez-vous ? mouche commune?" n'est pas aussi simple qu'il y paraît. Deux gros yeux situé sur les côtés de la tête, peut être vu à l'œil nu. Mais en fait, le dispositif des organes de vision de la mouche est beaucoup plus compliqué.

Si vous regardez l'image agrandie des yeux d'une mouche, vous pouvez voir qu'ils ressemblent à des nids d'abeilles et sont constitués de nombreux segments individuels. Chacune des pièces a la forme d'un hexagone aux bords réguliers. C'est de là que vient le nom d'une telle structure oculaire - facette ("facette" en français signifie "bord"). De nombreux et quelques arthropodes peuvent se vanter d'yeux composés complexes, et la mouche est loin d'être la championne du nombre de facettes : elle n'a que 4 000 facettes, et les libellules en ont environ 30 000.

Les cellules que nous voyons sont appelées ommatidies. Les ommatidies sont en forme de cône, dont l'extrémité étroite s'étend profondément dans l'œil. Le cône est constitué d'une cellule qui perçoit la lumière et d'une lentille protégée par une cornée transparente. Toutes les ommatidies sont étroitement pressées les unes contre les autres et reliées par la cornée. Chacun d'eux voit "son" fragment de l'image, et le cerveau ajoute ces minuscules images en un tout.

L'emplacement des grands yeux composés diffère entre les mouches femelles et mâles. Chez les mâles, les yeux sont rapprochés, tandis que chez les femelles, ils sont plus espacés, car ils ont un front. Si vous regardez une mouche au microscope, puis au milieu de la tête au-dessus des organes de vision à facettes, vous pouvez voir trois petits points disposés en triangle. En fait, ces points sont de simples yeux.

Au total, la mouche a une paire d'yeux composés et trois simples - un total de cinq. Pourquoi la nature a-t-elle pris un chemin si difficile ? Le fait est que vision à facettes a été formé afin de couvrir d'abord le plus d'espace possible d'un coup d'œil et d'attraper le mouvement. Ces yeux remplissent les fonctions principales. Avec des yeux simples, la mouche était "prévue" pour mesurer le niveau d'éclairement. Les yeux composés sont l'organe principal de la vision et les yeux simples sont secondaires. Si la mouche n'avait pas d'yeux simples, elle serait plus lente et ne pourrait voler qu'en pleine lumière, et sans yeux composés, elle serait aveugle.

Comment une mouche voit-elle le monde ?

De grands yeux convexes permettent à la mouche de voir tout ce qui l'entoure, c'est-à-dire que l'angle de vision est de 360 ​​degrés. Il est deux fois plus large qu'un humain. Les yeux fixes de l'insecte regardent simultanément sur les quatre côtés. Mais l'acuité visuelle d'une mouche est presque 100 fois inférieure à celle d'un humain !

Étant donné que chaque ommatidium est une cellule indépendante, l'image est réticulée, composée de milliers de petites images distinctes qui se complètent. Par conséquent, le monde pour une mouche est un puzzle assemblé, composé de plusieurs milliers de pièces, et plutôt vague. Plus ou moins clairement, l'insecte ne voit qu'à une distance de 40 à 70 centimètres.

La mouche est capable de distinguer les couleurs et même invisible œil humain lumière polarisée et ultraviolet. L'œil d'une mouche perçoit le moindre changement dans la luminosité de la lumière. Elle est capable de voir le soleil caché par d'épais nuages. Mais dans l'obscurité, les mouches voient mal et mènent une vie essentiellement diurne.

Une autre capacité intéressante de la mouche est une réaction rapide au mouvement. Une mouche perçoit 10 fois un objet en mouvement plus vite qu'un humain. Il "calcule" facilement la vitesse d'un objet. Cette capacité est vitale pour déterminer la distance à la source du danger et est obtenue en "transférant" l'image d'une cellule - ommatidium à une autre. Les ingénieurs aéronautiques ont adopté cette caractéristique de la vision de la mouche et ont mis au point un dispositif de calcul de la vitesse d'un avion en vol, répétant la structure de son œil.

Grâce à cette perception rapide, les mouches vivent dans une réalité au ralenti par rapport à nous. Un mouvement d'une seconde, d'un point de vue humain, est perçu par une mouche comme une action de dix secondes. Certes, les gens leur semblent être des créatures très lentes. Le cerveau de l'insecte fonctionne à la vitesse d'un superordinateur, recevant une image, l'analysant et transmettant les commandes appropriées au corps en millièmes de seconde. Par conséquent, il n'est pas toujours possible d'écraser une mouche.

Donc, la bonne réponse à la question "Combien d'yeux a une mouche commune?" sera le numéro cinq. Les principaux sont un organe apparié chez une mouche, comme chez de nombreux êtres vivants. Pourquoi la nature a-t-elle créé exactement trois yeux simples- Reste un mystère.

Comment voient les insectes ?

La mouche esquive brusquement un objet volant vers elle, le papillon choisit une certaine fleur et la chenille rampe vers elle-même. grand arbre. Les insectes, comme les humains, ont aussi des organes de vision, mais ils voient et perçoivent le monde d'une manière particulière. Avec sa vision exceptionnelle, inaccessible aux humains. Certains insectes ne peuvent déterminer que la lumière et l'obscurité, tandis que d'autres connaissent bien les nuances. Alors, comment les insectes voient-ils le monde ?

Façons de voir le monde chez les insectes

Leur capacité à voir est divisée en trois manières.

Toute la surface du corps

Fonctionnalité intéressante, dans lequel il n'est pas nécessaire d'avoir des yeux. Mais son gros inconvénient est que l'insecte ne peut distinguer que la lumière de l'obscurité. Il ne voit ni objets ni fleurs. Comment ça marche? La lumière traverse la cuticule couche externe peau, et pénètre jusqu'à la tête de l'insecte. Là, une réaction se produit dans les cellules cérébrales et l'insecte comprend que la lumière tombe dessus. Un tel appareil n'est pas disponible pour tout le monde, mais il aide beaucoup les insectes qui vivent sous terre, par exemple les vers de terre ou les coléoptères aveugles. Ce type de vision se retrouve chez les cafards, les pucerons et les chenilles.

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Avec des yeux simples

Les insectes aux yeux simples ont plus de chance. Ils peuvent non seulement déterminer l'obscurité de la lumière, mais aussi distinguer les objets individuels et même leur forme. Ces yeux se trouvent le plus souvent chez les larves d'insectes. Par exemple, les larves de moustiques ont des yeux au lieu de points noirs qui captent la lumière. Mais les chenilles ont cinq à six yeux de chaque côté de la tête. Pour cette raison, elle connaît bien les formulaires. Mais elle voit beaucoup mieux les objets verticaux que les horizontaux. Par exemple, si elle doit choisir un arbre, elle rampera plutôt vers celui qui est le plus haut et non vers celui qui est le plus large.

Yeux composés ou facettés

Ces yeux se trouvent le plus souvent chez les insectes adultes. Vous pouvez les identifier immédiatement - ils sont généralement situés sur les côtés de la tête. Les yeux composés sont beaucoup plus complexes et diversifiés que tous les autres. Ils peuvent reconnaître les formes des objets et identifier les couleurs. Certains insectes voient bien le jour, tandis que d'autres voient bien la nuit. Une caractéristique intéressante de ces yeux est qu'ils ne voient pas l'image entière dans son ensemble, mais seulement des morceaux. Et déjà dans le cerveau, l'insecte récupère un puzzle à partir des images reçues afin de voir image complète. Comment la mouche parvient-elle à relier tous les morceaux du fragment en vol ? Étonnamment, c'est en vol qu'elle voit mieux qu'au repos. Et pour un site d'atterrissage, tout insecte est plus susceptible de choisir quelque chose qui bouge ou se balance.

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Variétés de la structure des organes de la vision

Chez les insectes, les yeux peuvent être représentés en trois variétés :

• (à facettes);
• (dorsale, ocelles);
• larvaire (latéral, larvaire). (une photo)

Ils ont structure différente et une capacité inégale de voir.

Les yeux composés se trouvent chez la plupart des insectes, et plus ces derniers sont très développés, plus leurs organes de vision sont généralement développés. aussi appelés à facettes parce qu'ils extérieur Il est représenté par un ensemble de lentilles situées les unes à côté des autres - des facettes.

Ommatidium

Ommatidium

A (à gauche) - ommatidium d'apposition,

B (droite) - ommatidium superpositionnel

1 - axones des cellules visuelles, 2 - cellules rétinulaires,

3 - cornée, 4 - cône cristallin,

5 - cellules pigmentaires, 6 - guide de lumière, 7 - rhabdom

L'œil composé est composé de divers un grand nombre individuel unités structurelles- les ommatidiens. comprennent un certain nombre de structures qui assurent la conduction, la réfraction de la lumière (facette, cellule racine, cône cristallin) et la perception des signaux visuels (cellules rétiniennes, rhabdom, cellules nerveuses). De plus, chacun dispose d'un dispositif d'isolation des pigments, grâce auquel il est complètement ou partiellement protégé des rayons latéraux.

Schéma de la structure d'un œil simple

De toutes les variétés d'yeux d'insectes, ils ont la capacité de voir la plus faible. Selon certains rapports, ils ne remplissent aucune fonction visuelle et ne sont responsables que de l'amélioration de la fonction des yeux composés. Ceci, en particulier, est prouvé par le fait que chez les insectes, il n'y en a pratiquement pas de simples en l'absence de complexes. De plus, lorsqu'ils peignent sur des yeux composés, les insectes cessent de s'orienter dans l'espace, même s'ils en ont des bien définis.

Caractéristiques de la vision des insectes

Dédié à l'étude de la vision des insectes grande quantité travaux scientifiques. Compte tenu de cet intérêt de la part des spécialistes, de nombreuses caractéristiques du travail des yeux chez Insecta ont été élucidées de manière fiable à ce jour. Cependant, la structure des organes de la vision chez ces organismes est si diverse que la qualité de la vision, la perception de la couleur et du volume, la distinction entre les objets mobiles et fixes, la reconnaissance des images visuelles familières et d'autres propriétés de la vision diffèrent énormément. dans différents groupes insectes. Les facteurs suivants peuvent influencer cela : oeil composé- structure des ommatidies et leur nombre, renflement, emplacement et forme des yeux; aux yeux simples et - leur nombre et les caractéristiques subtiles de la structure, qui peuvent être représentées par une grande variété d'options. La vision des abeilles a été la mieux étudiée aujourd'hui.

Un certain rôle dans la perception de la forme est joué par le mouvement de l'objet. Les insectes sont plus susceptibles de s'asseoir sur des fleurs qui se balancent dans le vent que sur des fleurs fixes. les libellules se précipitent après avoir déplacé leurs proies, et les papillons mâles réagissent aux femelles volantes et ont du mal à voir celles qui sont assises. Probablement, la question est dans une certaine fréquence d'irritation des yeux des ommatidies pendant le mouvement, le clignotement et le scintillement.

Reconnaissance d'objets familiers

Les insectes reconnaissent les objets familiers non seulement par la couleur et la forme, mais aussi par la disposition des objets autour d'eux, de sorte que l'idée de la primitivité exceptionnelle de leur vision ne peut être qualifiée de vraie. Par exemple, la guêpe des sables trouve l'entrée du vison en se concentrant sur les objets qui se trouvent autour (herbe, pierres). S'ils sont enlevés ou si leur emplacement est modifié, cela peut confondre l'insecte.

perception à distance

Cette caractéristique est mieux étudiée sur l'exemple des libellules, des carabes et d'autres insectes prédateurs.

La capacité à déterminer la distance est due à la présence chez les insectes supérieurs Vision binoculaire, c'est-à-dire deux yeux dont les champs de vision se croisent partiellement. Les caractéristiques structurelles des yeux déterminent la distance disponible pour l'examen d'un insecte. Par exemple, les coléoptères sauteurs réagissent à une proie et bondissent dessus lorsqu'ils se trouvent à une distance de 15 cm de l'objet.

Mouvement léger de la boussole

De nombreux insectes se déplacent de telle manière qu'ils maintiennent constamment le même angle d'incidence de la lumière sur la rétine. De cette façon, rayons de soleil sont une sorte de boussole par laquelle l'insecte est orienté. Par le même principe, les papillons se déplacent en direction des sources lumineuses artificielles.