Dlaczego duże oko owada jest kuliste? Jak wygląda świat oczami zwykłej muchy? Budowa oka złożonego

Narządy wzroku są rozwinięte u większości owadów. osiągnąć największy rozwój oczy złożone lub złożone . Liczba elementów wizualnych - ommatidiów, czyli fasetek, w oku muchy domowej sięga 4 tys., a u ważek nawet 28 tys. Ommatidium składa się z przezroczystej soczewki, czyli rogówki, w postaci dwuwypukłej soczewki i przezroczystego kryształu leżący pod nim stożek. Razem tworzą system optyczny. Pod stożkiem znajduje się siatkówka, która odbiera promienie świetlne. połączone komórki siatkówki włókna nerwowe z płatami wzrokowymi mózgu. Każde ommatidium jest otoczone komórkami barwnikowymi.

W zależności od postrzegania światła różna intensywność Rozróżnij typy oczu typu apozycji i superpozycji. Pierwszy typ budowy oka jest charakterystyczny dla dziennych owadów, drugi - nocny.

W oko przyłożenia każde ommatidium jest izolowane w górnej części pigmentem z sąsiednich ommatidium. W ten sposób każda jednostka strukturalna oka działa oddzielnie od wszystkich pozostałych, postrzegając tylko „swoją” część przestrzeni zewnętrznej. Ogólny obraz tworzy się w mózgu owada, jakby z wielu kawałków mozaiki.

W oko superpozycji ommatidia są tylko częściowo, choć na całej długości, chronione przed promieniami bocznymi: są półprzepuszczalne. Z jednej strony przeszkadza owadom w intensywnym świetle, z drugiej pomaga im lepiej widzieć o zmierzchu.

Ocelli (grzbietowe proste oczy)- są to małe narządy wzroku, które mają niektórzy dorośli i zwykle znajdują się na czubku głowy. Zwykle występuje w ilości trzech, przy czym jeden leży nieco z przodu, a dwa kolejne - z tyłu iz boku z przodu. Nie zawierają ommatidium, budowa prostych oczu jest znacznie uproszczona. Na zewnątrz znajduje się rogówka, składająca się z komórek korzeniowych, głębiej znajduje się aparat postrzegający światło komórek siatkówki (wrażliwych), jeszcze niżej znajdują się komórki pigmentowe, które przechodzą do włókien nerwu wzrokowego.

Spośród wszystkich odmian oczu owadów proste oczy mają najsłabszą zdolność widzenia. Według niektórych doniesień w ogóle nie działają funkcja wizualna i są odpowiedzialne jedynie za poprawę funkcji oczu złożonych. Dowodzi tego w szczególności fakt, że owady praktycznie nie mają prostych oczu w przypadku braku złożonych. Ponadto, malując oczy złożone, owady przestają orientować się w przestrzeni, nawet jeśli mają dobrze zdefiniowane proste oczy.

Pnie lub boczne proste oczy- występują u larw owadów z całkowitą metamorfozą. W stadium poczwarki „przekształcają się” w oczy złożone. Pełnią funkcję wizualną, ale ze względu na uproszczoną budowę widzą stosunkowo słabo. Aby poprawić widzenie, oczka larwalne są często prezentowane w larwach w ilości kilku sztuk. U larw muchówek są podobne do larw grzbietowych, a u gąsienic motyli przypominają ommatidia oka złożonego. Gąsienice postrzegają kształt przedmiotów, rozróżniają drobne szczegóły na ich powierzchni.

Najbardziej złożonymi narządami zmysłów u owadów są narządy wzroku. Te ostatnie są reprezentowane przez formacje kilku typów, z których najważniejsze to złożone fasetowane oczy o mniej więcej takiej samej budowie jak złożone oczy skorupiaków.

Oczy składają się z oddzielnych ommatidii (ryc. 337), których liczba zależy głównie od cech biologicznych owadów. Aktywne drapieżniki i dobre lotniki, ważki mają oczy o nawet 28 000 fasetkach każde. Jednocześnie mrówki (neg. Hymenoptera), zwłaszcza pracujące osobniki gatunków żyjących pod ziemią, mają oczy składające się z 8 - 9 ommatidiów.

Każde ommatidium reprezentuje doskonałą sensillę fotooptyczną (ryc. 338). Składa się z aparatu optycznego obejmującego rogówkę, przezroczystą część kutykuli powyżej ommatidium oraz tzw. stożek kryształowy. Razem działają jak soczewka. Aparat percepcyjny ommatidium jest reprezentowany przez kilka (4 - 12) komórek receptorowych; ich specjalizacja zaszła bardzo daleko, o czym świadczy całkowita utrata struktur wiciowych. Właściwie wrażliwe części komórek - rabdomery - to skupiska gęsto upakowanych mikrokosmków, znajdujących się w centrum ommatidium i ściśle przylegających do siebie. Razem tworzą element światłoczuły oczy są niewolnikami.

Osłonowe komórki pigmentowe leżą wzdłuż krawędzi ommatidium; te ostatnie różnią się dość znacząco u owadów dziennych i nocnych. W pierwszym przypadku pigment w komórce jest nieruchomy i stale oddziela sąsiednie ommatidia, nie pozwalając promieniom świetlnym przechodzić z jednego oka do drugiego. W drugim przypadku pigment może przemieszczać się w komórkach i gromadzić tylko w ich górnej części. W tym przypadku promienie światła padają na wrażliwe komórki nie jednej, ale kilku sąsiednich ommatidii, co zauważalnie (prawie o dwa rzędy wielkości) zwiększa ogólną wrażliwość oka. Naturalnie, ten rodzaj adaptacji powstał u owadów zmierzchowych i nocnych. Ommatidia odchodzą od wrażliwych komórek zakończenia nerwowe tworząc nerw wzrokowy.

Oprócz oczu złożonych wiele owadów ma również oczy proste (ryc. 339), których struktura nie odpowiada strukturze jednego ommatidium. Aparat refrakcyjny ma kształt soczewkowy, bezpośrednio pod nim znajduje się warstwa wrażliwych komórek. Całe oko jest pokryte osłonką komórek barwnikowych. Właściwości optyczne prostych oczu są takie, że nie mogą one postrzegać obrazów przedmiotów.

Larwy owadów w większości przypadków mają tylko proste oczka, które jednak różnią się budową od prostych oczek stadiów dorosłych. Nie ma ciągłości między oczami dorosłych i larw. Podczas metamorfozy oczy larw są całkowicie wchłonięte.

Zdolności wzrokowe owadów są doskonałe. Jednak cechy strukturalne oka złożonego determinują specjalny fizjologiczny mechanizm widzenia. Zwierzęta o oczach złożonych mają wzrok „mozaikowy”. Niewielki rozmiar ommatidii i ich izolacja od siebie powodują, że każda grupa wrażliwych komórek odbiera tylko niewielką i stosunkowo wąską wiązkę promieni. Promienie padające pod znacznym kątem są pochłaniane przez przesiewowe komórki barwnikowe i nie docierają do światłoczułych elementów ommatidii. Zatem schematycznie każda ommatidia otrzymuje obraz tylko jednego małego punktu obiektu znajdującego się w polu widzenia całego oka. W rezultacie obraz składa się z tylu punktów świetlnych odpowiadających różnym częściom obiektu, ile ścianek jest prostopadłych do promieni wychodzących z obiektu. Ogólny obraz składa się niejako z mnóstwa małych częściowych obrazów poprzez nakładanie ich jeden na drugi.

Postrzeganie koloru przez owady wyróżnia się również pewną osobliwością. Przedstawiciele wyższe grupy Insekty mają widzenie kolorów, oparty na postrzeganiu trzech podstawowych kolorów, których mieszanie daje całą barwną różnorodność otaczającego nas świata. Jednak u owadów, w porównaniu z ludźmi, występuje silne przesunięcie do krótkofalowej części widma: postrzegają one zielono-żółty, niebieski i promienie ultrafioletowe. Te ostatnie są dla nas niewidoczne. W związku z tym postrzeganie kolorów świata przez owady znacznie różni się od naszego.

Funkcje prostych oczu dorosłych owadów nadal wymagają poważnych badań. Najwyraźniej w pewnym stopniu „uzupełniają” one oczy złożone, wpływając na aktywność zachowania się owadów w różnych warunkach oświetleniowych. Ponadto wykazano, że proste ocelli, wraz ze złożonymi oczami, są w stanie postrzegać światło spolaryzowane.

Pytanie „Ile masz oczu? mucha pospolita nie jest tak proste, jak się wydaje. Dwa duże oczy zlokalizowane po bokach głowy, widać gołym okiem. Ale w rzeczywistości urządzenie narządów wzroku muchy jest znacznie bardziej skomplikowane.

Jeśli spojrzysz na powiększony obraz oczu muchy, zobaczysz, że są one podobne do plastrów miodu i składają się z wielu pojedynczych segmentów. Każda z części ma kształt sześciokąta o regularnych krawędziach. Stąd wzięła się nazwa takiej struktury oka - faseta ("faseta" po francusku oznacza "krawędź"). Wiele i niektóre stawonogi mogą pochwalić się złożonymi oczami złożonymi, a mucha jest daleka od mistrza pod względem liczby aspektów: ma tylko 4000 aspektów, a ważki około 30 000.

Komórki, które widzimy, nazywane są ommatidia. Ommatidia mają kształt stożka, którego wąski koniec sięga głęboko w oko. Stożek składa się z komórki odbierającej światło oraz soczewki chronionej przez przezroczystą rogówkę. Wszystkie ommatidia są ściśle do siebie przyciśnięte i połączone rogówką. Każdy z nich widzi „swój” fragment obrazu, a mózg łączy te maleńkie obrazki w jedną całość.

Położenie dużych oczu złożonych różni się u samic i samców much. U mężczyzn oczy są blisko osadzone, podczas gdy u kobiet są bardziej oddalone od siebie, ponieważ mają czoło. Jeśli spojrzysz na muchę pod mikroskopem, to na środku głowy nad fasetowanymi narządami wzroku zobaczysz trzy małe kropki ułożone w trójkąt. W rzeczywistości te punkty to proste oczy.

W sumie mucha ma jedną parę oczu złożonych i trzy proste - w sumie pięć. Dlaczego natura wybrała tak trudną drogę? Fakt jest taki fasetowa wizja powstał po to, aby przede wszystkim objąć spojrzeniem jak największą przestrzeń i złapać ruch. Te oczy pełnią główne funkcje. Z prostymi oczami mucha została „zapewniona” do pomiaru poziomu oświetlenia. Oczy złożone są głównym narządem wzroku, a oczy proste są drugorzędne. Gdyby mucha nie miała prostych oczu, byłaby wolniejsza i mogłaby latać tylko w jasnym świetle, a bez oczu złożonych byłaby ślepa.

Jak mucha widzi świat?

Duże wypukłe oczy pozwalają muszce zobaczyć wszystko wokół, czyli kąt widzenia wynosi 360 stopni. Jest dwa razy szerszy od człowieka. Stałe oczy owada patrzą jednocześnie ze wszystkich czterech stron. Ale ostrość wzroku muchy jest prawie 100 razy mniejsza niż u człowieka!

Ponieważ każde ommatidium jest niezależną komórką, obraz jest siatkowany, składający się z tysięcy oddzielnych małych obrazów, które się uzupełniają. Dlatego świat dla muchy to złożona układanka, składająca się z kilku tysięcy elementów i raczej niejasna. Mniej lub bardziej wyraźnie owad widzi tylko w odległości 40 - 70 centymetrów.

Mucha potrafi rozróżniać kolory, a nawet jest niewidoczna ludzkie okoświatło spolaryzowane i ultrafiolet. Oko muchy wyczuwa najmniejszą zmianę jasności światła. Jest w stanie zobaczyć słońce ukryte za gęstymi chmurami. Ale w ciemności muchy słabo widzą i prowadzą głównie dzienny tryb życia.

Kolejną interesującą zdolnością muchy jest szybka reakcja na ruch. Mucha dostrzega poruszający się obiekt 10 razy szybciej niż człowiek. Z łatwością „oblicza” prędkość obiektu. Zdolność ta jest niezbędna do określenia odległości do źródła zagrożenia i osiągana jest poprzez "przenoszenie" obrazu z jednej komórki - ommatidium do drugiej. Inżynierowie lotnictwa przyjęli tę cechę wzroku muchy i opracowali urządzenie do obliczania prędkości lecącego samolotu, powtarzające strukturę jego oka.

Dzięki tej szybkiej percepcji muchy żyją w rzeczywistości zwolnionej w porównaniu z nami. Ruch trwający sekundę, z ludzkiego punktu widzenia, jest postrzegany przez muchę jako działanie dziesięciosekundowe. Z pewnością ludzie wydają im się bardzo powolnymi stworzeniami. Mózg owada pracuje z prędkością superkomputera, odbierając obraz, analizując go i wysyłając odpowiednie polecenia do ciała w tysięcznych częściach sekundy. Dlatego nie zawsze jest możliwe uderzenie muchy.

Tak więc poprawna odpowiedź na pytanie „Ile oczu ma zwykła mucha?” będzie numer pięć. Głównymi są sparowane narządy w locie, jak u wielu żywych stworzeń. Dlaczego natura stworzyła dokładnie trzy proste oczy- pozostaje tajemnicą.

Jak widzą owady?

Mucha nagle uchyla się przed lecącym w jej kierunku przedmiotem, motyl wybiera pewien kwiat, a gąsienica czołga się do siebie. wysokie drzewo. Owady, podobnie jak ludzie, również mają narządy wzroku, ale widzą i postrzegają świat w szczególny sposób. Ze swoją wyjątkową wizją, niedostępną dla człowieka. Niektóre owady potrafią tylko określić światło i ciemność, podczas gdy inne są dobrze zorientowane w odcieniach. Jak więc owady postrzegają świat?

Sposoby widzenia świata w owadach

Ich zdolność widzenia jest podzielona na trzy sposoby.

Cała powierzchnia ciała

Ciekawa funkcja, w którym nie trzeba mieć oczu. Ale jego dużą wadą jest to, że owad może odróżnić tylko światło od ciemności. Nie widzi żadnych przedmiotów ani kwiatów. Jak to działa? Światło przechodzi przez naskórek zewnętrzna warstwa skórę i przenika do głowy owada. Tam w komórkach mózgowych zachodzi reakcja i owad rozumie, że pada na niego światło. Takie urządzenie nie jest dostępne dla wszystkich, ale bardzo pomaga owadom żyjącym pod ziemią, na przykład dżdżownicom czy ślepym chrząszczom jaskiniowym. Ten rodzaj widzenia występuje u karaluchów, mszyc i gąsienic.

Powiązane materiały:

Do czego służy pyłek?

Z prostymi oczami

Owady o prostych oczach mają więcej szczęścia. Potrafią nie tylko odróżniać ciemność od światła, ale także rozróżniać poszczególne obiekty, a nawet ich kształt. Takie oczy najczęściej występują u larw owadów. Na przykład larwy komarów zamiast oczu mają oczy ciemne miejsca które przechwytują światło. Ale gąsienice mają od pięciu do sześciu oczu po każdej stronie głowy. Z tego powodu jest dobrze zorientowana w formach. Ale znacznie lepiej widzi obiekty pionowe niż poziome. Na przykład, jeśli ma wybrać drzewo, to raczej podczołga się do tego, które jest wyższe, a nie do tego, które jest szersze.

Oczy złożone lub fasetowane

Takie oczy najczęściej występują u dorosłych owadów. Możesz je natychmiast zidentyfikować - zwykle znajdują się po bokach głowy. Oczy złożone są znacznie bardziej złożone i różnorodne niż wszystkie inne. Potrafią rozpoznawać kształty przedmiotów i identyfikować kolory. Niektóre owady dobrze widzą w ciągu dnia, podczas gdy inne dobrze widzą w nocy. Ciekawą cechą tych oczu jest to, że nie widzą całego obrazu jako całości, a jedynie fragmenty. I już w mózgu owad zbiera puzzle z otrzymanych obrazów, aby zobaczyć pełny obraz. Jak mucha udaje się połączyć wszystkie części fragmentu w locie? Co zaskakujące, to w locie widzi lepiej niż w spoczynku. A jeśli chodzi o miejsce lądowania, każdy owad z większym prawdopodobieństwem wybierze coś, co się porusza lub kołysze.

Pokaż wszystko

Odmiany budowy narządów wzroku

U owadów oczy mogą być reprezentowane w trzech odmianach:

• (fasetowany);
• (grzbiet, oczka);
• larwalne (boczne, larwalne). (zdjęcie)

Oni mają inna struktura i nierównej zdolności widzenia.

Oczy złożone występują u większości owadów, a im bardziej rozwinięte są te ostatnie, tym lepiej są zwykle rozwinięte ich narządy wzroku. zwany także fasetowanym, ponieważ oni powierzchnia zewnętrzna Jest reprezentowany przez zestaw soczewek umieszczonych obok siebie - faset.

ommatidium

ommatidium

A (po lewej) - apozycyjne ommatidium,

B (po prawej) - superpozycyjne ommatidium

1 - aksony komórek wzrokowych, 2 - komórki siatkówki,

3 - rogówka, 4 - stożek krystaliczny,

5 - komórki barwnikowe, 6 - światłowód, 7 - prążkowanie

Oko złożone składa się z różnych duża liczba indywidualny jednostki strukturalne- ommatydianie. obejmują szereg struktur zapewniających przewodzenie, załamanie światła (fasetka, komórka korzenia, stożek kryształu) i percepcję sygnałów wzrokowych (komórki siatkówki, prążkowanie, komórki nerwowe). Ponadto każdy posiada urządzenie do izolacji pigmentu, dzięki czemu jest całkowicie lub częściowo chroniony przed promieniami bocznymi.

Schemat budowy prostego oka

Ze wszystkich odmian oczu owadów mają one najsłabszą zdolność widzenia. Według niektórych doniesień w ogóle nie pełnią one funkcji wzrokowej, a odpowiadają jedynie za poprawę funkcji oczu złożonych. Dowodzi tego w szczególności fakt, że u owadów praktycznie nie ma prostych pod nieobecność złożonych. Ponadto, malując oczy złożone, owady przestają orientować się w przestrzeni, nawet jeśli mają dobrze zdefiniowane.

Cechy widzenia owadów

Dedykowany do badania wzroku owadów świetna ilość prace naukowe. W związku z takim zainteresowaniem ze strony specjalistów, do tej pory rzetelnie wyjaśniono wiele cech pracy oczu u owadów. Jednak struktura narządów wzroku u tych organizmów jest tak zróżnicowana, że ​​jakość widzenia, postrzeganie koloru i objętości, rozróżnienie między obiektami ruchomymi i nieruchomymi, rozpoznawanie znanych obrazów wizualnych i inne właściwości widzenia znacznie się różnią w różne grupy owady. Mogą na to wpływać następujące czynniki: złożone oko- budowa ommatidiów i ich liczba, uwypuklenie, położenie i kształt oczu; w prostych oczach i - ich liczba i subtelne cechy struktury, które mogą być reprezentowane przez znaczną różnorodność opcji. Wzrok pszczół został dziś najlepiej zbadany.

Pewną rolę w postrzeganiu formy odgrywa ruch obiektu. Owady częściej siadają na kwiatach kołyszących się na wietrze niż na kwiatach stojących. ważki pędzą za poruszającą się zdobyczą, a samce motyli reagują na latające samice i mają problem z dostrzeżeniem siedzących. Prawdopodobnie chodzi o pewną częstotliwość podrażnienia oczu ommatidii podczas ruchu, migania i migotania.

Rozpoznawanie znanych przedmiotów

Owady rozpoznają znajome przedmioty nie tylko po kolorze i kształcie, ale także po rozmieszczeniu przedmiotów wokół nich, więc idei wyjątkowej prymitywności ich widzenia nie można nazwać prawdziwą. Na przykład Osa Piaskowa znajduje wejście do norki, skupiając się na przedmiotach, które znajdują się wokół niej (trawa, kamienie). Jeśli zostaną usunięte lub zmienione zostanie ich położenie, może to zdezorientować owada.

postrzeganie odległości

Cechę tę najlepiej poznać na przykładzie ważek, biegaczy i innych owadów drapieżnych.

Możliwość określenia odległości wynika z obecności u owadów wyższych widzenie obuoczne, czyli dwoje oczu, których pola widzenia częściowo się przecinają. Cechy strukturalne oczu decydują o tym, jak duża jest odległość dostępna do przeglądu owada. Na przykład skaczące chrząszcze reagują na zdobycz i rzucają się na nią, gdy znajdują się w odległości 15 cm od obiektu.

Lekki ruch kompasu

Wiele owadów porusza się w taki sposób, że cały czas utrzymuje ten sam kąt padania światła na siatkówkę. W ten sposób, promienie słoneczne są rodzajem kompasu, według którego owad jest zorientowany. Na tej samej zasadzie ćmy poruszają się w kierunku sztucznych źródeł światła.