Složene oči insekata sastoje se od. Zašto insekti imaju okrugle oči? Kako vide insekti? Značajke strukture organa vida

I muhe i pčele imaju pet očiju. Tri jednostavne oči smještena u gornjem dijelu glave (moglo bi se reći na tjemenu), a dvije složene, ili fasetirane, sa strane glave. Složene oči muha, pčela (kao i leptira, vretenaca i nekih drugih insekata) predmet su entuzijastičnog proučavanja znanstvenika. Činjenica je da su ti organi vida vrlo zanimljivi. Sastoje se od tisuća pojedinačnih šesterokuta, ili da se tako izrazim znanstveni jezik, aspekti. Svaka od faseta je minijaturno oko koje daje sliku zasebnog dijela predmeta. U složene oči sjekira kućne muhe ima približno 4000 faseta, y pčela radilica- 5000, za dron - 8000, za leptira - do 17 000, za vretenca - do 30 000. Pokazalo se da oči insekata šalju nekoliko tisuća slika pojedinih dijelova predmeta u njihov mozak, koji, iako stapaju se u sliku predmeta kao cjeline, ali svi osim ovog objekta izgledaju kao da su napravljeni od mozaika.

Zašto su vam potrebne složene oči? Vjeruje se da se uz njihovu pomoć kukci orijentiraju u letu. Dok su jednostavne oči dizajnirane za ispitivanje objekata koji su blizu. Dakle, ako pčela izvadi ili zalijepi složene oči, onda se ponaša kao slijepa pčela. Ako su jednostavne oči zalijepljene, čini se da insekt ima sporu reakciju.

1,2 -Fasetirane (složene) oči pčele ili muhe
3 -tri jednostavna oka pčele ili muhe

Pet očiju omogućava kukcima da pokriju 360 stupnjeva, odnosno vidjeti sve što se događa ispred, s obje strane i iza. Možda je zato tako teško neopaženo se približiti muhi. A ako uzmete u obzir da složene oči mnogo bolje vide pokretni objekt od nepokretnog, onda se samo čudimo kako čovjek ponekad uspije pljesnuti muhu novinama!

Osobitost kukaca sa složenim očima da uhvate i najmanji pokret prikazana je u sljedećem primjeru: ako pčele i muhe sjednu s ljudima da gledaju film, tada će im se činiti da dvonožni gledatelji dugo gledaju u jedan kadar. prije nego prijeđete na sljedeći. Da bi kukci mogli gledati film (a ne pojedinačne kadrove, poput fotografije), film projektora mora se uvijati 10 puta brže.

Vrijedi li zavidjeti očima insekata? Vjerojatno ne. Na primjer, oči muhe vide mnogo, ali nisu sposobne gledati izbliza. Zato hranu (kap pekmeza, na primjer) otkrivaju pužući po stolu i doslovno se sudarajući s njom. A pčele, zbog osobitosti svog vida, ne razlikuju crvenu - za njih je crna, siva ili plava.

U procesu evolucije vida neke životinje razvijaju prilično složene optičke uređaje. To, naravno, uključuje složene oči. Nastali su kod kukaca i rakova, nekih člankonožaca i beskralješnjaka. Koja je razlika složeno oko od jednostavnog, koje su njegove glavne funkcije? O tome ćemo govoriti u našem današnjem materijalu.

Fasetirane oči

Ovo je optički sustav, raster, gdje nema jedinstvene mrežnice. I svi receptori su kombinirani u male mreže (skupine), tvoreći konveksni sloj koji ne sadrži više živčanih završetaka. Dakle, oko se sastoji od mnogih zasebnih jedinica - ommatidija, spojenih u zajednički sustav vizija.

Oči su složene, svojstvene i razlikuju se od binokularnih (svojstvenih i ljudima) u slaboj definiciji sitnih detalja. Ali oni su u stanju razlikovati svjetlosne vibracije (do 300 Hz), dok su za osobu granične mogućnosti 50 Hz. I membrana ove vrste oka ima cjevastu strukturu. S obzirom na to, složene oči nemaju takve refrakcijske značajke kao što su dalekovidnost ili miopija, na njih se ne može primijeniti koncept akomodacije.

Neke značajke strukture i vizije

Kod mnogih kukaca oni zauzimaju veći dio glave i gotovo su nepomični. Na primjer, fasetirane oči vilin konjica sastoje se od 30 000 čestica koje tvore složena struktura. Leptiri imaju 17 000 omatidija, muha 4 000, a pčela 5. Najmanji broj čestica kod mrava radnika je 100 komada.

Dalekozor ili fasetiran?

Prva vrsta vida omogućuje vam da uočite volumen predmeta, njihove sitne detalje, procijenite udaljenosti do objekata i njihov položaj jedan u odnosu na drugi. Međutim, osoba je ograničena na kut od 45 stupnjeva. Ako je potreban potpuniji pregled, očna jabučica izvodi pokret na razini refleksa (ili okrećemo glavu oko osi). Složene oči u obliku hemisfera s ommatidijom omogućuju vam da vidite okolnu stvarnost sa svih strana bez okretanja organa vida ili glave. Štoviše, slika koju oko prenosi u ovom je slučaju vrlo slična mozaiku: jedan element percipira jedna strukturna jedinica oka, a zajedno su odgovorni za ponovno stvaranje cjelovite slike.

Sorte

Ommatidije imaju anatomske značajke, zbog čega im se optička svojstva razlikuju (npr. kod različitih kukaca). Znanstvenici definiraju tri vrste faseta:

Usput, neke vrste insekata imaju mješoviti tip fasetirani organi vida, a mnogi, osim onih koje razmatramo, imaju i jednostavne oči. Dakle, kod muhe, na primjer, na stranama glave postoje upareni fasetni organi velike veličine. A na vrhu glave nalaze se tri jednostavna oka koja obavljaju pomoćne funkcije. Pčela ima istu organizaciju organa vida – dakle, samo pet očiju!

Kod nekih rakova složene oči, takoreći, sjede na pokretnim izraslinama-peteljkama.

A neki vodozemci i ribe također imaju dodatno (parijetalno) oko, koje razlikuje svjetlost, ali ima viziju predmeta. Njegova se mrežnica sastoji samo od stanica i receptora.

Suvremeni znanstveni razvoj

U U zadnje vrijeme složene oči su predmet proučavanja i oduševljenja znanstvenika. Uostalom, takvi organi vida, zbog svoje izvorne strukture, povod su znanstvenim izumima i istraživanjima u svijetu moderne optike. Glavne prednosti su širok pogled na prostor, razvoj umjetnih aspekata, koji se uglavnom koriste u minijaturnim, kompaktnim, tajnim sustavima nadzora.

Kod većine insekata razvijeni su organi vida. dostići najveći razvoj složene ili složene oči . Broj vidnih elemenata - ommatidija, ili faseta, u oku kućne muhe doseže 4 tisuće, a kod vretenaca čak 28 tisuća Ommatidij se sastoji od prozirne leće, odnosno rožnice, u obliku bikonveksne leće i prozirnog kristala. stožac koji leži ispod njega. Zajedno čine optički sustav. Pod konusom je mrežnica koja percipira svjetlosne zrake. povezane stanice retine živčana vlakna s vidnim režnjevima mozga. Svaki ommatidij okružen je pigmentnim stanicama.

Ovisno o percepciji svjetla različitog intenziteta Razlikovati tipove očiju apozicije i superpozicije. Prva vrsta strukture očiju karakteristična je za dnevne insekte, druga - noćna.

U apozicijsko oko svaki ommatidij je u svom gornjem dijelu izoliran pigmentom iz susjednih omatidija. Dakle, svaki strukturna jedinica oko radi odvojeno od svih ostalih, opažajući samo "svoj" dio vanjskog prostora. Cjelokupna slika formira se u mozgu kukca, kao iz mnogih djelića mozaika.

U superpozicijsko oko ommatidije su samo djelomično, iako cijelom dužinom, zaštićene od bočnih zraka: one su polupropusne. S jedne strane, ometa insekte pri intenzivnom svjetlu, s druge strane, pomaže im da bolje vide u sumrak.

Ocelli (leđne jednostavne oči)- to su mali organi vida koje imaju neki odrasli i obično se nalaze na vrhu glave. Obično se predstavljaju u količini od tri, dok jedan leži malo ispred, a još dva - iza i sa strane prednje strane. Ne sadrže ommatidium, struktura jednostavnih očiju uvelike je pojednostavljena. Vani je smještena rožnica koja se sastoji od rootagenih stanica, dublje je aparat za percepciju svjetlosti retinalnih (osjetljivih) stanica, još niže su pigmentne stanice koje prelaze u vlakna optičkog živca.

Od svih vrsta očiju kukaca, jednostavne oči imaju najslabiju sposobnost gledanja. Prema nekim izvješćima, oni uopće ne obavljaju vidnu funkciju, već su odgovorni samo za poboljšanje funkcije složenih očiju. To posebno dokazuje činjenica da insekti praktički nemaju jednostavne oči u nedostatku složenih. Osim toga, kada slikate preko složenih očiju, insekti se prestaju orijentirati u prostoru, čak i ako imaju dobro definirane jednostavne oči.

Stabljike ili bočne jednostavne oči- prisutni su u ličinkama kukaca s potpunom metamorfozom. Tijekom stadija kukuljice, oni se "pretvore" u složene oči. Oni obavljaju vizualnu funkciju, ali zbog pojednostavljene strukture vide relativno slabo. Da bi se poboljšao vid, ličinke se često nalaze u ličinkama u količini od nekoliko komada. Kod ličinki pilara slični su dorzalnim, a kod gusjenica leptira nalikuju složenim očnim omatidijama. Gusjenice percipiraju oblik predmeta, razlikuju male detalje na njihovoj površini.

Vratimo se biologiji. ljudsko oko nipošto nije jedina vrsta oka. Iako su oči gotovo svih kralježnjaka slične ljudskim, kod nižih životinja nalazimo mnoge druge vrste očiju. Nemamo vremena raspravljati o njima. Ali među beskralješnjacima (na primjer, u kukcima) postoje i visoko razvijene vrste očiju; Ovaj kompleks, ili fasetiran, oči. (Većina insekata, uz velike složene oči, ima i jednostavne oči, ili ocelli.) Vid pčele je najpomnije proučavan. Lako je proučavati osobine vida pčela, jer, kao što znate, one privlače med, a možemo raditi pokuse tako da medom namažemo npr. plavi ili crveni papir i promatramo koja će od njih privući pčela. Ovom metodom otkrivene su vrlo zanimljive značajke pčelinjeg vida.

Prije svega, pokušavajući utvrditi koliko jasno pčela vidi razliku između dva komada "bijelog" papira, neki istraživači su otkrili da ona to ne vidi baš najbolje, dok drugi, naprotiv, da to čini vraški dobro. Čak i ako su uzeta dva gotovo identična papirića, pčela ih je ipak razlikovala. Jedan je papir, primjerice, izbijeljen cinkovom bjelilom, a drugi olovnim, i iako su oba izgledala potpuno isto, pčela ih je razlikovala jer različito reflektiraju ultraljubičastu svjetlost. Tako se pokazalo da je pčelinje oko osjetljivo na kraće valne duljine od ljudskog oka. Naše oči vide u rasponu od 7000 do 4000 Å, od crvene do ljubičaste, a pčele vide do 3000 Å, odnosno u ultraljubičastom području! A to dovodi do niza vrlo zanimljivih učinaka. Prije svega, pčele razlikuju mnoge cvjetove koji nam se čine potpuno jednaki. Nema ničeg iznenađujućeg; jer cvijeće uopće ne cvjeta da bi ugodilo našim očima. Služe kao mamac za pčele, neka vrsta signala da ovdje ima meda. Svi znaju da ima puno "bijelog" cvijeća. Boja koju mi Čini se bijelo, očito, pčele ne vide, jer se pokazalo da se različiti bijeli cvjetovi ne odražavaju ultraljubičasto zrake su pune koliko i čine pravi Bijelo cvijeće. Ne reflektira se sva svjetlost koja pada na njega od bijelog predmeta, gube se ultraljubičaste zrake, a to je potpuno isto što i za nas gubitak plave boje, tj. dobivanje žute boje. Dakle, svi bijeli cvjetovi izgledaju obojeni pčelama. Međutim, također znamo da pčele ne vide crvenu boju. Dakle, možemo li pretpostaviti da crveno cvijeće pčelama izgleda crno? Ništa slično ovome! Pažljivo proučavanje crvenih boja pokazuje da, prvo, čak i naše oči mogu razlikovati blagu plavkastu nijansu u velikoj većini crvenih boja, uzrokovanu dodatnim odsjajem većine njih plave boje, koji je u području vidljivom pčelama. Osim toga, eksperimenti također pokazuju da se cvijeće razlikuje po svojoj sposobnosti odbijanja ultraljubičastog zračenja razne dijelove latica itd. Dakle, kad bismo cvijeće mogli vidjeti kao što ga vide pčele, smatrali bismo ga još ljepšim i raznovrsnijim!

Međutim, utvrđeno je da postoje tako crveni cvjetovi koji ne odražavaju plava ili ultraljubičaste zrake pa bi trebali činiti se crne pčele! To u određenoj mjeri objašnjava zbunjenost onih ljudi koji su jako zabrinuti zbog ovog pitanja: na kraju krajeva, crna boja ne izgleda privlačno i teško ju je razlikovati od prljave guste sjene. Ovako zapravo ispada: pčele ne stići za ovo cvijeće. Ali oni jednostavno vole malene kolibrić; Ispostavilo se da ove ptice jako dobro vide crveno!

Još jedna zanimljiva strana pogleda na pčelu. Gledajući komad plavo nebo i bez da vidi samo sunce, pčela očito još uvijek može odrediti gdje je sunce. Za nas to nije tako lako. Pogledaj kroz prozor u nebo. Vidite da je plavo. U kojem je smjeru sunce sada? Pčela to može reći jer je vrlo osjetljiva na smjer. polarizirani svjetlost, ali svjetlost koja se reflektira s neba polarizirani. Još uvijek se raspravlja o tome kako to uspijeva: ili zato što je raspršenje svjetlosti različito pod različitim okolnostima ili jesu li pčelinje oči izravno osjetljive na smjer polarizirane svjetlosti. U novije vrijeme dobiveni su podaci o izravnoj osjetljivosti pčelinjeg oka.

Također se kaže da je pčela u stanju razlikovati pojedinačne bljeskove svjetlosti s frekvencijom od 200 puta u 1 sjetvi, dok mi razlikujemo samo 20 bljeskova. U košnici se pčele kreću vrlo brzo; miču šapama, mašu krilima, ali naše oči jedva da imaju vremena pratiti sve te pokrete. Sada, ako možemo razlikovati brže treperenje, onda je druga stvar. Navodno je za pčelu vrlo važno da njezine oči imaju tako brzu reakciju.

Sada razgovarajmo o tome što je, zapravo, vidna oštrina pčele? Pčelinje oko je složeno; sastoji se od ogromnog broja posebnih očiju tzv ommatidija, koji se nalaze na gotovo kuglastoj površini sa strane glave kukca.

Na Sl. 36.7 prikazuje ommatidium. Na vrhu je prozirno područje, neka vrsta "kristalne leće", ali u stvarnosti je više poput filtera, tjerajući svjetlost da ide duž uskog vlakna, gdje se, očito, apsorbira. Od njegovog drugog kraja polazi živčano vlakno. Središnje živčano vlakno ima šest stanica sa strane, od kojih, zapravo, polazi. Za naše potrebe ovaj je opis dovoljan; glavna stvar je da stanica ima konusni oblik, a mnoge takve stanice, jedna uz drugu, tvore površinu pčelinjeg oka.

Pogledajmo sada koja je rezolucija takvog oka. Povucimo liniju (sl. 36.8), shematski prikazujući ommatidij, na površini oka, koju ćemo smatrati sferom polumjera r . Sada ćemo pokušati izračunatiširina svakog ommatidija, za što ćemo malo napregnuti svoju bistru pamet i pretpostaviti da je priroda tako bistra kao i mi! Ako je ommatidij jako velik, tada rezolucija ne može biti velika. Drugim riječima, jedan ommatidij prima informacije o jednom smjeru, susjedni ommatidij o drugom i tako dalje, a predmete koji padnu u procjep pčela neće moći dovoljno dobro vidjeti. Dakle, nesigurnost u vidnoj oštrini oka nedvojbeno je povezana s kutnom veličinom kraja ommatidija u odnosu na središte zakrivljenosti oka. (Zapravo, oči su samo na površini glave.) Ali kut od jednog ommatidija do drugog je, naravno, promjer ommatidija podijeljen s polumjerom zakrivljenosti površine oka:

F ig. 36.7. Građa ommatidija.

Dakle, možemo reći: „Što je manja vrijednost , veća je vidna oštrina.

F ig. 36.8. Shema rasporeda ommatidija na površini oka pčele.

Ali zašto priroda nije dala pčeli vrlo, vrlo male ommatidije?" Kao odgovor možemo reći sljedeće: mi već dovoljno dobro poznajemo fiziku da bismo shvatili da kada pokušavamo provući svjetlost kroz uski prorez, zbog difrakcije je nemoguće vidjeti dovoljno dobro u određenom smjeru, jer će svjetlost tamo ući iz različitih smjerova, tj. iz svih smjerova unutar kuta  d tako da

(36.2)

Sada je jasno da ako se b uzme premaleno, svaki će ommatidij, zbog difrakcije, vidjeti u više od jednog smjera! Ali ako vrijednost  učinite prevelikom, iako će svi gledati u istom smjeru, bit će ih premalo da biste dobili dovoljno detaljnu sliku. Dakle, moramo odabrati takvu udaljenost d, tako da je ukupan učinak ova dva mehanizma minimalan. Ako zbrojimo dva izraza i pronađemo mjesto gdje zbroj ima minimum, dobivamo

(36.3)

što daje udaljenost

(36.4)

U knjigama je naveden promjer jednak 30 mk. Kao što vidite, dogovor je prilično dobar! Jasno je da je taj mehanizam koji određuje veličinu pčelinjeg oka i sasvim je dostupan našem razumijevanju. Zamjenom sada dobivenog broja u (36.1), lako je odrediti kolika je kutna rezolucija pčelinjeg oka. Ispada da je to vrlo loše u usporedbi s ljudskim okom. U stanju smo vidjeti stvari koje se čine trideset puta manje nego što ih vidi pčela. Dakle, u usporedbi s osobom, slika pčele je prilično mutna, nefokusirana.

F ig. 36.9. Optimalna veličina ommatidia, jednak m .

Ipak, tako je i na više jednostavno ne može računati. Prirodno se postavlja pitanje zašto pčela ne bi dobila oko kao naše, s lećom i svim ostalim? Za to postoji nekoliko vrlo zanimljivih razloga. Prije svega, pčela je premalena; da ima oko slično našem, ali odgovarajuće smanjeno, tada bi veličina zjenice bila oko 30 mk, i stoga bi difrakcija bila tolika da pčela ipak ne bi bolje vidjela. Previše malo oko- Ovo nije dobro. Zatim, ako oko napravite veliko, poput glave pčele, onda bi zauzelo cijelu glavu. Uostalom, vrijednost složenog oka leži u činjenici da praktički ne zauzima prostor - samo tanki sloj na površini glave pčele. Dakle, prije nego što date savjet pčeli, ne zaboravite da ona ima svoje probleme!

Čak iu ranom djetinjstvu, mnogi od nas postavljali su tako naizgled beznačajna pitanja o kukcima, kao što su: koliko očiju ima obična muha zašto pauk plete mrežu, a osa može ugristi.

Znanost entomologija ima odgovore na gotovo svako od njih, ali danas ćemo se pozvati na znanje istraživača prirode i ponašanja kako bismo se pozabavili pitanjem što je vizualni sustav ove vrste.

U ovom ćemo članku analizirati kako muha vidi i zašto je ovog dosadnog insekta tako teško pljesnuti muholovkom ili ga uhvatiti dlanom o zid.

sobni stanovnik

Kućna muha ili kućna muha spada u obitelj pravih muha. I iako se tema našeg pregleda odnosi na sve vrste bez iznimke, dopustit ćemo si, radi praktičnosti, razmotriti cijelu obitelj koristeći primjer ove vrlo poznate vrste kućnih parazita.

Obična kućna muha vrlo je neupadljiv vanjski kukac. Ima sivo-crnu boju tijela, s nekim naznakama žutila u donjem dijelu trbuha. Duljina odrasle osobe rijetko prelazi 1 cm.Kukac ima dva para krila i složene oči.

Složene oči - koja je svrha?

Vizualni sustav muhe sastoji se od dva velike oči koji se nalazi uz rubove glave. Svaki od njih ima složenu strukturu i sastoji se od mnogo malih šesterokutnih faseta, otuda i naziv ove vrste vizije kao faseta.

Ukupno, oko muhe ima više od 3,5 tisuća ovih mikroskopskih komponenti u svojoj strukturi. I svaki od njih je u stanju uhvatiti samo mali dio ukupne slike, prenoseći informacije o primljenoj mini-slici u mozak, koji skuplja sve zagonetke ove slike zajedno.

Ako usporedimo fasetirana vizija i dvogled, koji osoba ima, na primjer, možete se brzo uvjeriti da su namjena i svojstva svakog dijametralno suprotni.

Razvijenije životinje imaju tendenciju koncentrirati svoj vid na određeno usko područje ili na konkretnog objekta. Za insekte je važno ne toliko vidjeti određeni objekt koliko brzo kretati se u prostoru i primijetiti pristup opasnosti.

Zašto ju je tako teško uhvatiti?

Ovu štetočinu je zaista jako teško iznenaditi. Razlog nije samo pojačana reakcija insekata u usporedbi s spora osoba i sposobnost gotovo trenutnog polijetanja. Uglavnom tako visoka razina Reakcija je posljedica pravovremene percepcije promjena i pokreta mozga ovog kukca unutar radijusa gledanja njegovih očiju.

Vid muhe omogućuje joj da vidi gotovo 360 stupnjeva. Ova vrsta vizije naziva se i panoramska. Odnosno, svako oko daje pogled od 180 stupnjeva. Ovog štetnika gotovo je nemoguće iznenaditi, čak i ako mu priđete s leđa. Oči ovog insekta omogućuju vam da kontrolirate cijeli prostor oko sebe, čime osiguravate stopostotnu sveobuhvatnu vizualnu obranu.

Ima li još zanimljiva značajka vizualna percepcija palete boja mušom. Uostalom, gotovo sve vrste različito percipiraju određene boje koje su poznate našim očima. Neke od njih kukci uopće ne razlikuju, drugi im izgledaju drugačije, u drugim bojama.

Usput, osim dva složena oka, muha ima još tri jednostavna oka. Nalaze se u međuprostoru fasetiranih, na čeonom dijelu glave. Za razliku od složenih očiju, ova tri koriste kukci za prepoznavanje jednog ili drugog objekta u neposrednoj blizini.

Dakle, na pitanje koliko očiju ima obična muha, sada možemo sa sigurnošću odgovoriti - 5. Dva složena fasetirana, podijeljena na tisuće ommatidija (faseta) i dizajnirana za najširu kontrolu nad promjenama. okoliš oko njega, i tri jednostavna oka, omogućujući, kako kažu, fokusiranje.

Pogled na svijet

Već smo rekli da su muhe slijepe za boje i ili ne razlikuju sve boje ili vide predmete koji su nam poznati u drugim tonovima boja. Također, ova vrsta može razlikovati ultraljubičasto.

Također treba reći da, uza svu jedinstvenost svoje vizije, ovi štetnici praktički ne vide u mraku. Noću, muha spava, jer oči ne dopuštaju ovom insektu da trguje u mraku.

Pa ipak, ovi štetnici obično dobro opažaju samo manje i pokretne predmete. Kukac ne razlikuje tako velike objekte kao što je, na primjer, osoba. Za muhu, ovo nije ništa drugo nego još jedan dio unutrašnjosti okoliša.

Ali približavanje ruke kukcu savršeno se hvata njegovim očima i odmah daje potreban signal mozgu. Kao i svakoj drugoj opasnosti koja se brzo približava, ovim lupežima neće biti teško zahvaljujući sofisticiranom i pouzdanom sustavu praćenja koji im je priroda dala.

Zaključak

Tako smo analizirali kako svijet izgleda očima muhe. Sada znamo da ovi sveprisutni štetnici, poput svih kukaca, imaju nevjerojatan učinak vidni aparat, dopuštajući im da ne izgube budnost, a danju da zadrže sveobuhvatnu osmatračku obranu sto posto.

Pogled obične muhe nalikuje složenom sustavu praćenja koji uključuje tisuće mini-nadzornih kamera od kojih svaka insektu daje pravovremenu informaciju o tome što se događa u neposrednoj blizini.