A rovaroknak egyszerű szemeik vannak. Az osztályba tartozó rovarok rövid leírása

A látás képessége a világ színeinek és árnyalatainak teljes spektrumában - egyedi ajándék természet az embernek. A színek világa, amelyet szemünk képes érzékelni, ragyogó és csodálatos. De nem az ember az egyetlen élőlény ezen a bolygón. Az állatok és a rovarok is látnak tárgyakat, színeket, éjszakai alakzatokat? Hogyan látják a legyek vagy a méhek például a szobánkat vagy egy virágot?

rovarszemek

A modern tudománynak speciális műszerek segítségével sikerült a világot különböző állatok szemével látni. Ez a felfedezés a maga idejében szenzációvá vált. Kiderült, hogy sok kisebb testvérünk, és különösen a rovarok teljesen más képet látnak, mint amit mi figyelünk meg. Egyáltalán látnak a legyek? Igen ám, de egyáltalán nem így, és kiderül, hogy mi és a legyek, meg a többi repülő és mászó egy világban élünk, de teljesen mások.

Minden arról szól, hogy a rovarokban nincs egyedül, vagy inkább nincs teljesen egyedül. A rovar szeme több ezer oldal vagy ommatidia gyűjteménye. Úgy néznek ki, mint a kúpos lencsék. Minden ilyen ommatidium a kép más-más részét látja, amely csak számára elérhető. Hogyan látnak a legyek? A kép, amit megfigyelnek, olyan, mint egy mozaikból összeállított kép vagy egy puzzle.

A rovarok látásélessége az ommatidiák számától függ. A leglátványosabb a szitakötő, ommatidia van - körülbelül 30 ezer. Pillangókat is látnak - körülbelül 17 ezret, összehasonlításképpen: egy légyben 4 ezer, egy méhben 5. A leggyengénlátóbb a hangya, a szeme mindössze 100 fazettát tartalmaz.

Teljes körű védekezés

A rovarok másik képessége, amely eltér az emberétől, a körkörös nézet lehetősége. A szemlencse mindent 360 fokban képes látni. Az emlősök közül a nyúlnak van a legnagyobb látószöge - 180 o. Ezért beceneve ferde, és mi a teendő, ha annyi ellenség van. Az oroszlán nem fél az ellenségtől, és a szeme 30-nál kevesebbet néz a horizonton. A kis rovaroknál a természet azzal kompenzálta a növekedés hiányát, hogy mindenkit látni tudott, aki odalopakodik hozzájuk. Ami még megkülönbözteti a rovarok vizuális észlelését, az a képváltás sebessége. Egy gyors repülés során sikerül mindent észrevenniük, amit az emberek ilyen sebességgel nem látnak. Például hogyan látják a legyek a tévét? Ha a szemünk olyan lenne, mint a légy vagy a méh, akkor tízszer gyorsabban kellene pörgetnünk a filmet. A legyet hátulról szinte lehetetlen elkapni, gyorsabban látja a kézlegyintést, mint ahogy történne. Az ember lassú teknősnek tűnik, a teknős pedig általában mozdulatlan kő.

A szivárvány színei

Szinte minden rovar színvak. Megkülönböztetik a színeket, de a maguk módján. Érdekes módon a rovarok, sőt egyes emlősök szeme egyáltalán nem érzékeli a vöröset, vagy kéknek, lilának látja. Egy méh számára a vörös virágok feketének tűnnek. A méhbeporzást igénylő növények nem virágoznak vörösen. Többség világos színek skarlát, rózsaszín, narancs, bordó, de nem piros. Azok a ritkák, amelyek megengedik maguknak a piros ruhát, más módon poroznak be. Ez a kapcsolat a természetben. Nehéz elképzelni, hogy a tudósoknak hogyan sikerült kitalálniuk, hogyan látják a legyek a szoba színeit, de kiderül, hogy kedvenc színük a sárga, a kék és zöld pedig idegesíti őket. Ez az. Ahhoz, hogy kevesebb légy legyen a konyhában, csak megfelelően kell festeni.

A legyek látnak a sötétben?

A legyek, mint a legtöbb repülő rovar, éjszaka alszanak. Igen, nekik is kell aludni. Ha egy legyet folyamatosan elűznek, és három napig nem hagyják aludni, elpusztul. A legyek rosszul látnak a sötétben. Ezek rovarok kerek szemek de rövidlátó. Nincs szükségük szemükre, hogy élelmet találjanak.

A legyekkel ellentétben a munkásméhek jól látnak éjszaka, ami lehetővé teszi számukra, hogy dolgozzanak Éjszakai műszak is. Éjszaka a virágok illatosabbak, és kevesebb a riválisa a nektárnak.

Jól látnak éjszaka, de az amerikai csótányt a sötétben való látás kétségtelen vezetőjének tartják.

Tétel alakja

Érdekes, hogy a különböző rovarok érzékelik egy tárgy alakját. A sajátosság az, hogy egyáltalán nem észlelnek olyan egyszerű formákat, amelyek életképességükhöz nem szükségesek. A méhek, pillangók nem látnak egyszerű formájú tárgyakat, főleg mozdulatlanokat, de mindenhez vonzódnak, aminek összetett virágalakja van, főleg ha mozognak, ringatnak. Ez magyarázza különösen azt a tényt, hogy a méhek és a darazsak ritkán csípnek meg egy helyben álló embert, és ha csípnek, akkor az ajkak területén, amikor beszél (mozgatja az ajkát). A legyek és néhány más rovar nem érzékeli az embert, egyszerűen csak élelmet keresve ülnek rá, amit szaglás alapján keresnek, és a mancsukon lévő érzékelőkkel látnak.

A rovarlátás általános jellemzői

• Csak a lepkék képesek megkülönböztetni a vörös színt - beporoznak ritka virágok ilyen tartomány.
• A szem szerkezete csupa fazettás, a különbség az ommatidiák számában van.
• Trichromasia, vagyis a színek három alapszínné való átalakításának képessége: ibolya, zöld és ultraibolya.
• Képes megtörni és visszaverni a fénysugarakat, és látni a környező valóság teljes képét.
• A nagyon gyorsan változó képek megtekintésének képessége.
• A rovarok tudják, hogyan kell eligazodni a napfényben, így az éjszakai pillangók a lámpához sereglenek.
• A binokuláris látás segít a rovarragadozóknak pontosan meghatározni a zsákmányuk távolságát.

A legyeknek és a méheknek is öt szeme van. Három egyszerű szem található a fej felső részén (mondhatnánk, a fej búbján), és két összetett vagy csiszolt szem a fej oldalán. A legyek, méhek (valamint a lepkék, szitakötők és néhány más rovar) összetett szemeit lelkesen vizsgálják a tudósok. Az a tény, hogy ezek a látószervek nagyon érdekesek. Több ezer egyedi hatszögből állnak, vagy úgy fogalmazva tudományos nyelv, facets. Mindegyik oldal egy miniatűr szem, amely a tárgy egy külön részének képet ad. A házilégy összetett szemének körülbelül 4000 szála van, munkásméh- 5000, drónnál - 8000, pillangónál - 17 000-ig, szitakötőnél - 30 000. Kiderült, hogy a rovarok szeme több ezer képet küld az agyukba a tárgy egyes részeiről, amelyek bár összeolvadnak a tárgy egészének képévé, de ezen a tárgyon kívül minden úgy néz ki, mintha mozaikból készült volna.

Miért van szükség összetett szemekre?Úgy gondolják, hogy segítségükkel a rovarok eligazodnak repülés közben. Míg egyszerű szemek közeli objektumok megtekintésére tervezték. Tehát, ha egy méh eltávolítja vagy ragasztja az összetett szemeket, akkor úgy viselkedik, mint egy vak méh. Ha egyszerű szemeket ragasztanak, akkor úgy tűnik, hogy a rovar lassú reakciót mutat.

1,2 -Méh vagy légy csiszolt (összetett) szeme
3 -egy méh vagy légy három egyszerű szeme

Öt szem lehetővé teszi a rovarok számára, hogy 360 fokot lefedjenek, azaz látni mindent, ami elöl történik, mindkét oldalról és hátulról. Talán ezért is olyan nehéz észrevétlenül közel kerülni egy légyhez. És ha belegondolunk, hogy az összetett szemek sokkal jobban látnak egy mozgó tárgyat, mint egy állót, akkor csak csodálkozhatunk, hogyan tud az ember néha egy légyre csapni egy újsággal!

rovarok jellemzője összetett szemek a legkisebb mozgást is elkapja a következő példa: ha a méhek és a legyek leülnek az emberekkel filmet nézni, akkor úgy tűnik számukra, hogy a kétlábú nézők sokáig néznek egy képkockát, mielőtt továbbmennének a következő. Ahhoz, hogy a rovarok egy filmet nézzenek (és ne az egyes képkockákat, például egy fotót), a projektor filmjét 10-szer gyorsabban kell megcsavarni.

Megéri irigyelni a rovarok szemét? Valószínűleg nem. Például egy légy szeme sokat lát, de nem képes közelről nézni. Ezért fedezik fel az ételt (például egy csepp lekvárt) úgy, hogy átkúsznak az asztalon, és szó szerint beleütköznek. És a méhek látásuk sajátosságai miatt nem különböztetik meg a vöröset - számukra ez fekete, szürke vagy kék.

3/5. oldal

A rovar és az ember szó szerint nézi a világot különböző szemek. Minden rovar szeme - legyen az házilégy, hornet, pillangó vagy bogár - összetett (fazettás), különálló szemekből áll. (Sok fajnak egyszerű szeme is van.) Egyes pillangóknál és szitakötőknél az összetett szem 30 000 elemből áll; a hangyáknak csak hat. Minden szemnek saját lencséje van gyújtótávolság ami fix és nem fér bele. A rovar mozaikképet lát (így néz ki egy nagymértékben felnagyított újságfotó - az egyes foltokból), és rosszul megkülönbözteti a tárgyak alakját. De az összetett szem tökéletesen látja a mozgást, ami segít a rovarnak elkerülni a ragadozókat és felismerni a zsákmányt.

A légy és a szitakötő szemei ​​a fej felületének nagy részét elfoglalják, így csaknem 360 fokos rálátást biztosítanak, így hátulról, felülről és lentről is látható egy ragadozó közeledni. Azok a hangyák, amelyek idejük nagy részét a föld alatt töltik, beérik fejletlen szemekkel, és egyes fajok vakok.

Az összetett szem szerkezete

Hány szeme van egy szitakötőnek?

A ragadozó, valamint a gyorsan repülő rovarok számára a látás rendelkezik nagyon fontos. Szemük sok egyedi szemből áll. A szitakötők ilyen összetett szeme 30 000 egyedi lencséből állhat. A lencséken és az átlátszó kristálykúpokon áthaladva a fény eléri az érzékeny sejteket. Elektromos impulzusokká alakítják, amelyeket aztán az agyba továbbítanak, ahol a teljes képet összegyűjtik. Úgy tűnik, hogy ez a kép cellákra van osztva, és sok pontból áll – például egy újságfotó vagy egy képernyővédő a TV-n. Az összetett szemeken kívül sok rovarnak három kis szemcse van a homlokán - sok fényérzékeny sejttel és egy közös lencsével. A rovaroknak szükségük van rájuk, hogy meghatározzák a környező tér megvilágításának mértékét, és beállítsák testük helyzetét repülés közben. A szitakötőben a különálló szemek jól láthatóak az összetett szemek részeként. Felépítését tekintve viszonylag egyszerű, egy további szem a homlok közepén úgy néz ki, mint egy vízcsepp.

Szitakötő repülési sebessége

A nagy szitakötők általában körülbelül 30 km/h sebességgel repülnek. Egy ausztrál szitakötőfaj akár 58 km/órás sebességet is elérhet, ha rövid távolságokon repül. A nagysebességű repülésben azonban a lólegyek a bajnokok. Amerikai nézet a lólégy akár 70 km/h sebességet is fejleszt. A szitakötők közvetlen izmaiknak köszönhetően minden irányba képesek mozgatni a szárnyaikat, és így akár hátrafelé is repülhetnek.

A rovarok látják a színeket?

Az emberi vizuális sejt három alapszínt ismer fel: kék, zöld és piros. Az összes többi szín e három alapszín keveréséből származik. Minden mézelő méh külön szem háromféle sejtet is tartalmaz, amelyek azonban megkülönböztetik a kéket, a zöldet és az ultraibolya sugárzást. A méhek nem érzékelik a vörös színt: számukra sötétszürke vagy fekete. Az ultraibolya fény információt szolgáltat a méheknek, hangyáknak és legyeknek a polarizált fény rezgésének irányáról, amelyet a rovarok agya elemzi. Ezért a rovarok még nagy felhőzet mellett is képesek felmérni a nap helyét és tájékozódni a talajon. A vízi poloskák és a vízi poloskák is polarizált fényadatokat használnak a tükröződő vízfelületek repülés közbeni megtekintéséhez.

Mi az a felbontás?

Egy személy másodpercenként 20 egymást követő képet képes érzékelni. Ha ez gyorsabban történik, akkor a kép mozgásban lesz látható. Ezt az effektust mozgóképek készítésekor használja. A számítógép monitorán és a TV képernyőjén megjelenő kép másodpercenként 50-szer frissül, ezért állandónak tűnik. A trágyalégy szeme négy ezredmásodperc alatt képes megkülönböztetni az egyes képeket. A mézelő méhek másodpercenként 300 képet látnak.

Mutasd az összeset

A látószervek szerkezetének változatai

A rovarokban a szem háromféleképpen ábrázolható:

• (fazettás);
• (háti, szemhéj);
• lárva (oldalsó, lárva). (Fénykép)

Van nekik eltérő szerkezetés egyenlőtlen látási képesség.

Az összetett szemek a legtöbb rovarban megtalálhatók, és minél fejlettebbek az utóbbiak, általában annál jobban fejlettek a látószerveik. csiszoltnak is nevezik, mert ők külső felület Egymás mellett elhelyezkedő lencsék - aspektusok - képviselik.

Ommatidium

Ommatidium

A (balra) - appozíciós ommatidium,

B (jobbra) - szuperpozíciós ommatidium

1 - vizuális sejtek axonjai, 2 - retinularis sejtek,

3 - szaruhártya, 4 - kristályos kúp,

5 - pigmentsejtek, 6 - fényvezető, 7 - rabdom

Az összetett szem általában számos különálló szemből áll szerkezeti egységek- ommatidiánusok. számos olyan struktúrát foglal magában, amelyek vezetést, fénytörést (faszlet, gyökérsejt, kristálykúp) és vizuális jelek észlelését biztosítják (retinasejtek, rhabdom, idegsejtek). Ezen kívül mindegyik rendelkezik egy pigment szigetelő eszközzel, aminek köszönhetően teljesen vagy részben védve van az oldalsó sugaraktól.

Egy egyszerű szem felépítésének diagramja

A rovarszemek összes fajtája közül ők rendelkeznek a leggyengébb látóképességgel. Egyes hírek szerint egyáltalán nem teljesítenek vizuális funkció, és csak az összetett szemek működésének javításáért felelősek. Ezt különösen az a tény bizonyítja, hogy a rovarokban gyakorlatilag nincsenek egyszerűek, összetettek hiányában. Ráadásul, ha összetett szemekre festünk, a rovarok megszűnnek tájékozódni a térben, még akkor sem, ha jól körülhatárolhatóak.

A rovarlátás jellemzői

A rovarok látásának tanulmányozása nagy mennyiség tudományos munkák. Tekintettel a szakemberek ilyen jellegű érdeklődésére, az Insecta szem munkájának számos jellemzőjét a mai napig megbízhatóan feltárták. Azonban ezekben az organizmusokban a látószervek felépítése annyira változatos, hogy a látás minősége, a szín- és térfogatérzékelés, a mozgó és álló tárgyak megkülönböztetése, az ismerős vizuális képek felismerése és a látás egyéb tulajdonságai rendkívül eltérőek. ban ben különböző csoportok rovarok. Ezt a következő tényezők befolyásolhatják: összetett szemben - az ommatidia szerkezete és számuk, kidudorodása, a szemek elhelyezkedése és alakja; egyszerű szemmel és - számuk és a szerkezet finom jellemzői, amelyeket számos lehetőség képviselhet. A méhek látását ma a legjobban tanulmányozták.

A forma érzékelésében bizonyos szerepet játszik a tárgy mozgása. A rovarok nagyobb valószínűséggel ülnek a szélben ringó virágokon, mint az állókon. a szitakötők rohannak a mozgó zsákmány után, a hím pillangók pedig reagálnak a repülő nőstényekre, és nehezen látják az ülőket. Valószínűleg az ommatidia szemek mozgás közbeni irritációjának, villogásának és villogásának bizonyos gyakoriságában van a probléma.

Ismerős tárgyak felismerése

A rovarok nemcsak színükről és alakjukról ismerik fel az ismerős tárgyakat, hanem a körülöttük lévő tárgyak elrendezése alapján is, így látásuk kivételes primitív voltának elképzelése nem nevezhető igaznak. Például a homokdarázs megtalálja a nyérc bejáratát, és a körülötte lévő tárgyakra összpontosít (fű, kövek). Ha eltávolítják őket, vagy megváltoztatják a helyüket, ez megzavarhatja a rovart.

távolságérzékelés

Ezt a tulajdonságot legjobban szitakötők, talajbogarak és más ragadozó rovarok példáján lehet tanulmányozni.

A távolság meghatározásának képessége a magasabb rovarokban való jelenlétnek köszönhető binokuláris látás, azaz két szem, amelyek látómezeje részben metszi egymást. A szem szerkezeti jellemzői határozzák meg, hogy mekkora a rovar áttekintésére rendelkezésre álló távolság. Például az ugráló bogarak akkor reagálnak a zsákmányra, és lecsapnak rá, ha 15 cm távolságra vannak a tárgytól.

Könnyű iránytű mozgás

Sok rovar úgy mozog, hogy állandóan ugyanazt a fény beesési szögét tartja fenn a retinán. Ily módon napsugarak egyfajta iránytű, amelyre a rovar irányul. Ugyanezen elv szerint a lepkék a mesterséges fényforrások irányába mozognak.

Úgy gondolják, hogy az ember a külvilágról szóló tudás akár 90% -át sztereoszkópikus látása segítségével kapja meg. A nyulak perifériás látást szereztek, aminek köszönhetően láthatják az oldalán, sőt mögöttük lévő tárgyakat is. A mélytengeri halakban a szemek a fej felét is elfoglalhatják, a lámpás parietális "harmadik szeme" pedig lehetővé teszi, hogy jól eligazodjon a vízben. A kígyók csak mozgó tárgyat látnak, a vándorsólyom szeme pedig a világ legéberebbje, amely 8 km magasságból képes követni a zsákmányt!

De hogyan látják a világot a Földön élőlények legszámosabb és legváltozatosabb osztályának képviselői - a rovarok? A gerincesek mellett, amelyeknek csak a testméretüket tekintve veszítenek, a rovarok rendelkeznek a legtökéletesebb látással és összetett szerkezettel. optikai rendszerek szemek. Bár a rovarok összetett szemei ​​nem rendelkeznek akkomodációval, aminek következtében rövidlátónak nevezhetők, az emberrel ellentétben képesek megkülönböztetni a rendkívül gyorsan mozgó tárgyakat. A fotoreceptorok rendezett szerkezetének köszönhetően pedig sokuknak van egy igazi "hatodik érzéke" - polarizált látás.

A látás elhalványul - az erőm,
Két láthatatlan gyémánt lándzsa...

A. Tarkovsky (1983)

Nehéz túlbecsülni az értéket Sveta (elektromágneses sugárzás látható spektrum) bolygónk minden lakója számára. napfény fő energiaforrásként szolgál a fotoszintetikus növények és baktériumok számára, és közvetve rajtuk keresztül - a Föld bioszférájának minden élő szervezete számára. A fény közvetlenül befolyásolja a sokféleség áramlását életfolyamatokatállatok, a szaporodástól a szezonális színváltozásokig. És természetesen a különleges érzékszervek általi fényérzékelésnek köszönhetően az állatok jelentős (sőt gyakran még többet) kapnak ról ről az őket körülvevő világra vonatkozó információk többsége) képesek megkülönböztetni a tárgyak alakját és színét, meghatározni a testek mozgását, eligazodni a térben stb.

A látás különösen fontos azoknak az állatoknak, amelyek képesek aktívan mozogni az űrben: a mobil állatok megjelenésével kezdtek kialakulni és fejlődni. vizuális berendezés- a legösszetettebb az összes ismert közül szenzoros rendszerek. Ilyen állatok a gerincesek és a gerinctelenek, fejlábúakés rovarok. Ezek a szervezetcsoportok büszkélkedhetnek a legösszetettebb látószervekkel.

Ezeknek a csoportoknak a vizuális apparátusa azonban jelentősen eltér egymástól, csakúgy, mint a képek észlelése. Úgy gondolják, hogy a rovarok összességében primitívebbek, mint a gerincesek, nem is beszélve magasabb szintjükről - az emlősökről és természetesen az emberekről. De mennyire különbözik a vizuális felfogásuk? Más szóval, mennyiben különbözik a mi világunktól, amelyet egy légynek nevezett kis lény szemével látunk?

Hatszög mozaik

A rovarok látórendszere elvileg nem különbözik más állatokétól, és perifériás látószervekből áll, idegi struktúrákés a központi idegrendszer. De ami a látószervek morfológiáját illeti, itt a különbségek egyszerűen szembeötlőek.

Mindenki ismeri a komplexumot csiszolt rovarszemek, amelyek kifejlett rovarokban vagy az abból fejlődő rovarlárvákban találhatók hiányos átalakulás, azaz bábszínpad nélkül. Ez alól a szabály alól nem sok kivétel van: ezek a bolhák (Siphonaptera rend), legyezőszárnyú madarak (Strepsiptera rend), a legtöbb ezüsthal (Lepismatidae család) és a kriptomaxillarisok (Entognatha) teljes osztálya.

Az összetett szem úgy néz ki, mint egy érett napraforgó kosárja: egy sor lapból áll ( ommatidian) - autonóm fénysugárzás vevők, amelyek mindennel rendelkeznek, ami a fényáram szabályozásához és a képalkotáshoz szükséges. A fazetták száma nagyon változó: néhány sörtefarkú (Thysanura rend) 30 ezer szitakötőig (Aeshna rend). Meglepő módon az ommatidiumok száma akár egy szisztematikus csoporton belül is változhat: például számos szabadon élő talajbogarak fajnak jól fejlett összetett szeme van. nagy mennyiség ommatidia, míg a kövek alatt élő földi bogaraknál a szemek nagymértékben lecsökkentek és kisszámú ommatidiaból állnak.

Az ommatidia felső rétegét a szaruhártya (lencse) képviseli - egy speciális sejtek által kiválasztott átlátszó kutikula szakasza, amely egyfajta hatszögletű bikonvex lencse. A legtöbb rovar szaruhártya alatt egy átlátszó kristályos kúp található, amelynek szerkezete eltérő lehet. különböző típusok. Egyes fajoknál, különösen az éjszakai életmódot folytatóknál a fénytörő berendezésben további struktúrák találhatók, amelyek főként szerepet játszanak. tükröződésmentes bevonatés a szem fényáteresztésének növelése.

A lencse és a kristálykúp által alkotott kép fényérzékenyre esik retina(vizuális) sejtek, amelyek egy rövid farok-axonnal rendelkező neuron. Több retinasejt egyetlen hengeres köteget alkot - retinusz. Minden ilyen sejt belsejében, a befelé néző oldalon található az ommatidium rabdomer- sok (legfeljebb 75-100 ezer) mikroszkopikus tubusból-bolyhokból álló speciális képződmény, melynek membránja vizuális pigmentet tartalmaz. Mint minden gerinces, ez a pigment is az rodopszin- összetett színű fehérje. Ezeknek a membránoknak a hatalmas területe miatt a fotoreceptor neuron tartalmaz nagyszámú rodopszin molekulák (például a gyümölcslégyben Drosophila ez a szám meghaladja a 100 milliót!).

Rhabdomers az összes vizuális sejt kombinálva rabdom, és az összetett szem fényérzékeny, receptor elemei, és az összes retinul együtt a retinánk analógját alkotja.

A kerület mentén lévő facetták fénytörő és fényérzékeny apparátusát pigmentekkel ellátott sejtek veszik körül, amelyek a fényszigetelés szerepét töltik be: ezeknek köszönhetően a fényáram megtörve csak egy ommatidium neuronjaira esik. De így rendeződnek a fazetták az ún fotopikus szemek alkalmazkodtak az erős nappali fényhez.

Az alkonyati vagy éjszakai életmódot folytató fajokra más típusú szemek jellemzőek - scotopic. Az ilyen szemeknek számos adaptációja van az elégtelen fénykibocsátáshoz, például nagyon nagy rhabdomers esetén. Ezen túlmenően az ilyen szemek ommatidiajában a fényvédő pigmentek szabadon vándorolhatnak a sejtek belsejében, aminek köszönhetően a fényáram elérheti a szomszédos ommatidia látósejtjeit. Ez a jelenség hátterében az ún alkalmazkodás a sötéthez rovarszem - a szem érzékenységének növekedése gyenge fényviszonyok mellett.

Amikor a fényfotonokat a rabdomerek elnyelik, retinasejtek keletkeznek ideg impulzusok, amelyek az axonok mentén a rovarok agyának páros vizuális lebenyeibe kerülnek. Minden látólebenyben három asszociatív központ található, ahol az egyidejűleg több oldalról érkező vizuális információáramlás feldolgozása történik.

Egytől harmincig

Az ősi legendák szerint az embereknek valaha volt egy "harmadik szeme", amely az extraszenzoros észlelésért felelős. Erre nincs bizonyíték, de ugyanaz a lámpaláz és más állatok, mint például a tuatara gyík és egyes kétéltűek, szokatlan fényérzékeny szervekkel rendelkeznek „rossz” helyen. És ebben az értelemben a rovarok nem maradnak el a gerincesek mögött: a szokásos összetett szemeken kívül kis kiegészítő szemük is van - ocelli a fronto-parietális felszínen található, és sztemma- a fej oldalain.

Az ocellusok főként a jól repülő rovarokban találhatók: imágókban (teljes metamorfózisú fajoknál) és lárvákban (a nem teljes metamorfózisú fajokban). Ez általában három háromszög alakú szem, de néha a medián egy vagy két oldalsó hiányzik. Szerkezetükben az ocellusok hasonlóak az ommatidiákhoz: a fényt megtörő lencse alatt átlátszó sejtréteg (a kristályos kúphoz hasonlóan) és retina retina van.

A szár olyan rovarlárvákban található, amelyek teljes metamorfózissal fejlődnek. Számuk és elhelyezkedésük fajtól függően változik: a fej mindkét oldalán egy-harminc ocellu található. A hernyóknál gyakoribb a hat szem, amelyek úgy vannak elrendezve, hogy mindegyiknek külön látómezője van.

A rovarok különböző rendjeiben a szár szerkezete eltérhet egymástól. Ezek a különbségek valószínűleg azzal függnek össze, hogy különböző morfológiai struktúrákból származnak. Így az egyik szem neuronjainak száma több egységtől több ezerig terjedhet. Ez természetesen befolyásolja a környező világ rovarok általi érzékelését: ha egy részük csak a fény mozgását, ill. sötét foltok, akkor mások képesek felismerni a tárgyak méretét, alakját és színét.

Amint látjuk, mind a stemma, mind az ommatidia egyetlen oldal analógjai, bár módosítottak. A rovaroknak azonban más „visszaesési” lehetőségeik is vannak. Így egyes lárvák (különösen a kétszárnyúak rendjéből) teljesen árnyékolt szemmel is képesek felismerni a fényt a test felszínén elhelyezkedő fényérzékeny sejtek segítségével. És bizonyos típusú lepkék úgynevezett genitális fotoreceptorokkal rendelkeznek.

Az összes ilyen fotoreceptor zóna hasonló módon van elrendezve, és több neuron felhalmozódását jelenti egy átlátszó (vagy áttetsző) kutikula alatt. Az ilyen további "szemek" miatt a Diptera lárvák elkerülik a nyílt tereket, a nőstény pillangók pedig használják őket, amikor árnyékos helyeken rakják le a tojásokat.

Csiszolt polaroid

Mire képes a rovarok összetett szeme? Mint tudják, minden optikai sugárzásnak három jellemzője van: Fényerősség, spektrum(hullámhossz) és polarizáció(az elektromágneses komponens rezgésének orientációja).

A rovarok a fény spektrális jellemzőit használják a környező világ tárgyainak regisztrálására és felismerésére. Szinte mindegyik képes érzékelni a 300-700 nm tartományban lévő fényt, beleértve a spektrum gerincesek számára hozzáférhetetlen ultraibolya részét is.

Általában, különböző színekérzékelt különböző területeken összetett szem rovarok. Az ilyen „helyi” érzékenység még ugyanazon a fajon belül is változhat, az egyed nemétől függően. Gyakran különböző színreceptorok találhatók ugyanabban az ommatidiában. Tehát a nemzetség pillangóiban Papilio két fotoreceptornak van egy vizuális pigmentje, amelynek abszorpciós maximuma 360, 400 vagy 460 nm, két másik 520 nm, a többi 520-600 nm (Kelber et al., 2001).

De ez nem minden, amire a rovarszem képes. Amint fentebb említettük, az optikai neuronokban a rhabdomer mikrobolyhok fotoreceptor membránja kerek vagy hatszögletű csőbe van tekercselve. Emiatt a rodopszin molekulák egy része nem vesz részt a fényelnyelésben, mivel ezeknek a molekuláknak a dipólusmomentumai párhuzamosak a fénysugár útjával (Govardovsky, Gribakin, 1975). Ennek eredményeként a mikrobolyhok megszerzik dikroizmus- polarizációjától függően eltérő fényelnyelési képesség. Az ommatidium polarizációs érzékenységének növekedését az is elősegíti, hogy a vizuális pigment molekulái nem véletlenszerűen helyezkednek el a membránban, mint az embernél, hanem egy irányba orientálódnak, ráadásul mereven rögzítve vannak.

Ha a szem a sugárzás intenzitásától függetlenül képes különbséget tenni két fényforrás között azok spektrális jellemzői alapján, akkor beszélhetünk kb. színlátás . De ha ezt a polarizációs szög rögzítésével teszi, mint ebben az esetben, akkor minden okunk megvan arra, hogy rovarok polarizációs látásáról beszéljünk.

Hogyan érzékelik a rovarok a polarizált fényt? Az ommatidium szerkezete alapján feltételezhető, hogy minden fotoreceptornak egyidejűleg érzékenynek kell lennie mind egy bizonyos hosszúságú (hosszúságú) fényhullámokra, mind a fénypolarizáció fokára. De ebben az esetben előfordulhat komoly problémákat- az úgynevezett hamis színérzékelés. Tehát a levelek fényes felületéről vagy a vízfelületről visszaverődő fény részben polarizált. Ebben az esetben az agy a fotoreceptorok adatait elemezve tévedhet a színintenzitás vagy a visszaverő felület alakjának megítélésében.

A rovarok megtanultak sikeresen megbirkózni az ilyen nehézségekkel. Így számos rovarban (elsősorban legyekben és méhekben), a csak színt észlelő ommatídiákban rhabdom képződik. zárt típusú, amelyben a rabdomák nem érintkeznek egymással. Ugyanakkor a szokásos egyenes rhabdomákkal is rendelkeznek ommatidiumokkal, amelyek szintén érzékenyek a polarizáló fényre. A méheknél az ilyen oldalak a szem széle mentén helyezkednek el (Wehner és Bernard, 1993). Egyes pillangóknál a rhabdomere mikrobolyhok jelentős görbülete miatt megszűnnek a színérzékelés torzulásai (Kelber et al., 2001).

Sok más rovarban, különösen a Lepidoptera esetében, minden ommatídiumban megőrződnek a szokásos közvetlen rhabdomok, így fotoreceptoraik képesek egyszerre érzékelni a „színes” és a polarizált fényt is. Ezen túlmenően ezen receptorok mindegyike csak egy bizonyos preferált polarizációs szögre és egy bizonyos fényhullámhosszra érzékeny. Ez az összetett vizuális észlelés segíti a lepkék táplálkozását és tojásrakását (Kelber et al., 2001).

ismeretlen föld

Végtelenül elmélyülhet a rovarszem morfológiájának és biokémiájának jellemzőiben, és még mindig nehéz válaszolni egy ilyen egyszerű és egyben hihetetlenül összetett kérdés: Hogyan látnak a rovarok?

Az embernek még csak elképzelni is nehéz a rovarok agyában keletkező képeket. De mindenkinek észre kell vennie, hogy ma népszerű mozaik látáselmélet, mely szerint a rovar egyfajta hatszögekből álló puzzle formájában látja a képet, nem tükrözi pontosan a probléma lényegét. A helyzet az, hogy bár minden egyes oldal egy külön képet rögzít, amely csak egy része a teljes képnek, ezek a képek átfedhetnek a szomszédos oldalak képeivel. Ezért a hatalmas, több ezer miniatűr fazettás kamerából és egy „szerény” hatoldalú hangyaszemből álló szitakötőszem segítségével kapott világkép erősen változhat.

Vonatkozó látásélesség (felbontás, azaz a tárgyak szétvágási fokának megkülönböztetésének képessége), akkor a rovaroknál az egységenkénti oldalszám határozza meg domború felület szemek, azaz szögsűrűségük. Az emberrel ellentétben a rovarok szeme nem rendelkezik akkomodációval: a fényvezető lencse görbületi sugara nem változik bennük. Ebben az értelemben a rovarokat rövidlátónak nevezhetjük: minél több részletet látnak, annál közelebb vannak a megfigyelés tárgyához.

Ugyanakkor az összetett szemű rovarok képesek megkülönböztetni a nagyon gyorsan mozgó tárgyakat, ami látórendszerük nagy kontrasztjával és alacsony tehetetlenségével magyarázható. Például egy személy csak körülbelül húsz villanást tud megkülönböztetni másodpercenként, egy méh pedig tízszer többet! Ez a tulajdonság létfontosságú a gyorsan repülő rovarok számára, akiknek közvetlenül repülés közben kell döntéseket hozniuk.

A rovarok által érzékelt színes képek is sokkal összetettebbek és szokatlanabbak lehetnek, mint a miénk. Például egy számunkra fehérnek tűnő virág gyakran sok olyan pigmentet rejt a szirmaiban, amelyek visszatükröződhetnek ultraibolya fény. A beporzó rovarok szemében pedig sok színes árnyalatban csillog – mutató a nektár felé vezető úton.

Úgy gondolják, hogy a rovarok "nem látják" a vörös színt, amely a " tiszta forma"és rendkívül ritka a természetben (kivéve a kolibri által beporzó trópusi növényeket). A vörös színű virágok azonban gyakran más pigmenteket is tartalmaznak, amelyek rövid hullámhosszú sugárzást tükrözhetnek. És tekintettel arra, hogy sok rovar nem három alapszínt képes érzékelni, mint egy ember, hanem többet (néha akár ötöt is!), akkor vizuális képüknek csak a színek extravagánsának kell lennie.

És végül a rovarok „hatodik érzéke” a polarizált látás. Segítségével a rovaroknak sikerül meglátniuk a körülöttük lévő világban azt, amit az ember csak halványan sejthet speciális optikai szűrők segítségével. A rovarok ilyen módon pontosan meghatározhatják a napot a felhős égbolton, és a polarizált fényt "égi iránytűként" használhatják. A repülés közben élő vízi rovarok pedig a vízfelületről visszaverődő, részben polarizált fény segítségével észlelik a víztesteket (Schwind, 1991). De milyen képeket „látnak” egyszerre, egyszerűen lehetetlen elképzelni az embernek ...

Akit valamilyen okból kifolyólag érdekel a rovarok látása, felmerülhet a kérdés: miért nem alkottak kamraszemet, hasonlót emberi szem, pupillával, lencsével és egyéb eszközökkel?

Egy kiváló amerikai elméleti fizikus egyszer kimerítően válaszolt erre a kérdésre, Nobel díjas R. Feynman: „Ezt némileg inkább akadályozza érdekes okok. Először is, a méh túl kicsi: ha a miénkhez hasonló, de ennek megfelelően kisebb szeme lenne, akkor a pupilla mérete 30 mikron nagyságrendű lenne, és ezért a diffrakció olyan nagy lenne, hogy a méh mégsem tudna. jobban látni. Túl sok kis szem- ez nem túl jó. Ha egy ilyen szem megfelelő méretű, akkor nem lehet kisebb, mint maga a méh feje. Az összetett szem értéke abban rejlik, hogy gyakorlatilag nem foglal helyet - csak egy vékony réteg a fej felszínén. Tehát mielőtt tanácsot adsz egy méhnek, ne felejtsd el, hogy megvannak a maga problémái!"

Ezért nem meglepő, hogy a rovarok saját útjukat választották a világ vizuális megismerésében. Igen, és ahhoz, hogy a rovarok szemszögéből lássuk, hatalmas összetett szemeket kellene beszereznünk, hogy fenntartsuk a megszokott látásélességet. Nem valószínű, hogy egy ilyen beszerzés hasznos lenne számunkra az evolúció szempontjából. Mindenkinek a magáét!

Irodalom
1. Tyshchenko V.P. A rovarok élettana. M.: elvégezni az iskolát, 1986, 304 p.
2. Klowden M. J. Fiziológiai rendszerek a rovarokban. Academ Press, 2007. 688 p.
3. Nation J. L. Rovarfiziológia és biokémia. Második kiadás: CRC Press, 2008.