Insectele au ochi simpli. Scurtă descriere a clasei de insecte

Abilitatea de a vedea lumeaîn întregul spectru al culorilor și nuanțelor sale - cadou unic natura pentru om. Lumea culorilor pe care ochii noștri o pot percepe este strălucitoare și uimitoare. Dar omul nu este singura creatură vie de pe această planetă. Animalele și insectele văd și obiecte, culori, forme nocturne? Cum văd muștele sau albinele camera noastră, de exemplu, sau o floare?

ochi de insectă

Știința modernă, cu ajutorul unor instrumente speciale, a putut să vadă lumea prin ochii diferitelor animale. Această descoperire a devenit o senzație la vremea ei. Se pare că mulți dintre frații noștri mai mici, și în special insectele, văd o imagine complet diferită de cea pe care o vedem noi. Muștele măcar văd? Da, dar deloc așa, și se dovedește că noi și muștele, precum și alte creaturi zburătoare și târâtoare, par să trăim în aceeași lume, dar complet diferită.

Totul ține de Insecte, el nu este singur, sau mai degrabă, nu este complet singur. Ochiul unei insecte este o colecție de mii de fațete sau ommatidii. Arată ca niște lentile conice. Fiecare astfel de ommatidia vede o parte diferită a imaginii, accesibilă numai ei. Cum văd muștele? Imaginea pe care o observă arată ca o imagine asamblată dintr-un mozaic sau un puzzle.

Acuitatea vizuală a insectelor depinde de numărul de ommatidii. Cea mai văzută este libelula, are omatidie - aproximativ 30 de mii. Se văd și fluturi - aproximativ 17 mii, spre comparație: o muscă are 4 mii, o albină are 5. Cea mai deficientă de vedere este furnica, ochiul său conține doar 100 de fațete.

Apărare completă

O altă abilitate a insectelor care diferă de oameni este capacitatea de a vedea peste tot în jur. Lentila ochilor este capabilă să vadă totul la 360 o. Dintre mamifere, iepurele are cel mai mare unghi vizual - 180 de grade. De aceea este poreclit cel oblic, dar ce să faci dacă sunt atât de mulți dușmani. Leul nu se teme de dușmani, iar ochii lui privesc la mai puțin de 30 de grade din orizont. La insectele mici, natura a compensat lipsa de creștere cu capacitatea de a vedea pe toți cei care se strecoară pe ele. Ceea ce mai distinge percepția vizuală a insectelor este viteza cu care imaginea se schimbă. În timpul unui zbor rapid, reușesc să observe tot ceea ce oamenii nu pot vedea cu o asemenea viteză. De exemplu, cum văd muștele televizorul? Dacă ochii noștri ar fi ca ai unei muște sau al unei albine, ar trebui să învârtim filmul de zece ori mai repede. Este aproape imposibil să prinzi o muscă din spate; ea vede mișcarea mâinii mai repede decât apare. Un bărbat pare o țestoasă lentă pentru o insectă, iar o țestoasă pare o piatră în general nemișcată.

Culorile curcubeului

Aproape toate insectele sunt daltonice. Ei disting culorile, dar în felul lor. Este interesant că ochii insectelor și chiar ai unor mamifere nu percep deloc culoarea roșie sau o văd ca albastru sau violet. Pentru o albină, florile roșii par negre. Plantele care au nevoie de polenizare de albine nu înfloresc roșu. Majoritate culori deschise stacojiu, roz, portocaliu, visiniu, dar nu roșu. Acele rare care își permit o ținută roșie sunt polenizate într-un mod diferit. Aceasta este relația din natură. Este greu de imaginat cum au reușit oamenii de știință să descopere cum muștele văd culorile unei camere, dar se dovedește că culoarea lor preferată este galbenul, iar albastrul și verdele le irită. Pur si simplu. Pentru a avea mai puține muște în bucătărie, trebuie doar să o pictezi corect.

Pot muștele să vadă în întuneric?

Muștele, ca majoritatea insectelor zburătoare, dorm noaptea. Da, da, și ei au nevoie de somn. Dacă o muscă este alungată în mod constant și nu este lăsată să doarmă timp de trei zile, ea moare. Muștele văd prost în întuneric. Acestea sunt insecte cu ochi rotunzi, dar miop. Nu au nevoie de ochi pentru a găsi mâncare.

Spre deosebire de muște, albinele lucrătoare văd bine noaptea, ceea ce le permite să lucreze tura de noapte La fel. Noaptea, florile miros mai intens și sunt mai puțini competitori pentru nectar.

Ei văd bine noaptea, dar liderul neîndoielnic în viziune în întuneric este gândacul american.

Forma articolului

Percepția formei unui obiect de către diferite insecte este interesantă. Specificul este că s-ar putea să nu perceapă deloc forme simple, care nu sunt necesare pentru viabilitatea lor. Albinele și fluturii nu văd obiecte de forme simple, în special cele staționare, dar sunt atrase de tot ce are forme complexe de flori, mai ales dacă se mișcă sau se leagănă. Acest lucru explică, în special, faptul că albinele și viespile înțepă rareori o persoană care stă nemișcată și, dacă o fac, este în zona buzelor când vorbește (mișcându-și buzele). Muștele și alte insecte nu percep o persoană; se așează pe el pur și simplu în căutarea hranei, pe care o caută după miros și o văd cu senzori pe labe.

Caracteristicile generale ale vederii insectelor

• Numai fluturii pot distinge culoarea roșie - ei polenizează flori rare un astfel de interval.
• Toți ochii au o structură de fațetă, diferența fiind în numărul de ommatidii.
• Tricromazia, sau capacitatea de a transforma culorile în trei culori primare: violet, verde și ultraviolet.
• Capacitatea de a sparge și de a reflecta razele de lumină și de a vedea întreaga imagine a realității înconjurătoare.
• Abilitatea de a privi imagini care se schimbă foarte repede.
• Insectele știu să navigheze prin lumina soarelui, așa că moliile se îngrămădesc la lampă.
• Vederea binoculară îi ajută pe prădătorii din lumea insectelor să determine cu exactitate distanțele până la prada lor.

Atât muștele, cât și albinele au cinci ochi. Trei ochi simpli sunt localizați în partea superioară a capului (s-ar putea spune, pe coroană), iar doi ochi complexi, sau fațetați, sunt localizați pe părțile laterale ale capului. Ochii compuși ai muștelor, albinelor (precum fluturi, libelule și a altor insecte) fac obiectul unui studiu entuziast de către oamenii de știință. Cert este că aceste organe de vedere sunt aranjate într-un mod foarte interesant. Sunt formate din mii de hexagoane individuale sau, cu alte cuvinte, limbaj științific, fațete. Fiecare dintre fațete este un vizor în miniatură care oferă o imagine a unei părți separate a obiectului. Ochii compuși ai muștei au aproximativ 4.000 de fațete, albină lucrătoare- 5000, pentru o dronă - 8000, pentru un fluture - până la 17.000, pentru o libelulă - până la 30.000. Se pare că ochii insectelor trimit la creierul lor câteva mii de imagini ale părților individuale ale unui obiect, care, deși se contopesc într-o imagine a obiectului în ansamblu, dar tot acest obiect arată ca și cum ar fi fost făcut dintr-un mozaic.

De ce sunt necesari ochi compuși? Se crede că cu ajutorul lor insectele se orientează în zbor. In timp ce ochi simpli Proiectat pentru vizualizarea obiectelor aflate în apropiere. Deci, dacă ochii compuși ai unei albine sunt îndepărtați sau acoperiți, aceasta se comportă ca și cum ar fi oarbă. Dacă ochii simpli sunt sigilați, atunci se pare că insecta are o reacție lentă.

1,2 -Ochi compuși (compuși) ai unei albine sau muște
3 -trei ochi simpli de albină sau muscă

Cinci ochi permit insectelor să acopere 360 ​​de grade, adică să vezi tot ce se întâmplă în față, pe ambele părți și în spate. Poate de aceea este atât de greu să te apropii de o muscă neobservată. Și dacă considerați că ochii compuși văd un obiect în mișcare mult mai bine decât unul staționar, atunci nu vă puteți întreba decât cum reușește uneori o persoană să lovească o muscă cu un ziar!

Caracteristica insectelor cu ochi compusi prinderea chiar și a celei mai mici mișcări este ilustrată în următorul exemplu: dacă albinele și muștele se așează cu oameni pentru a viziona un film, li se va părea că telespectatorii cu două picioare privesc un cadru mult timp înainte de a trece la următorul . Pentru ca insectele să vizioneze un film (și nu cadre individuale, ca o fotografie), filmul proiectorului trebuie rotit de 10 ori mai repede.

Ar trebui să invidiem ochii insectelor? Probabil ca nu. De exemplu, ochii unei muște văd multe, dar nu sunt capabili să privească îndeaproape. De aceea, ei descoperă mâncare (o picătură de dulceață, de exemplu) târându-se peste masă și lovindu-se literalmente de ea. Și albinele, datorită particularităților viziunii lor, nu disting culoarea roșie - pentru ele este neagră, gri sau albastră.

Pagina 3 din 5

Insectele și omul privesc lumea la propriu cu alți ochi. Ochii tuturor insectelor - fie că este vorba despre o muscă de casă, un hornet, un fluture sau un gândac - sunt complexi (fațetați), constând din ocelli individuale. (Multe specii au și ochi simpli.) Unii fluturi și libelule au un ochi compus format din 30.000 de elemente; furnicile au doar șase. Fiecare ochi are propriul său cristalin, distanta focala care este fix şi nu adăposteşte. Insecta vede o imagine de mozaic (așa arată o fotografie de ziar foarte mărită - formată din pete individuale) și distinge slab forma obiectelor. Dar ochiul compus vede perfect mișcarea, ceea ce ajută insecta să evite prădătorii și să detecteze prada.

Ochii muștelor și libelulelor ocupă cea mai mare parte a suprafeței capului, oferind o vedere de aproape 360 ​​de grade, astfel încât prădătorii pot fi văzuți apropiindu-se din spate, deasupra și dedesubt. Furnicile, care își petrec cea mai mare parte a timpului sub pământ, se mulțumesc cu ochii subdezvoltați, iar unele specii sunt oarbe.

Structura ochiului compus

Cati ochi are o libelula?

Pentru insectele prădătoare și care zboară rapid, vederea este mare importanță. Ochii lor sunt formați din mulți ochi individuali. Un astfel de ochi compus la libelule poate consta din 30.000 de lentile individuale. Trecând prin lentile și conuri transparente de cristal, lumina ajunge la celulele sensibile. Îl transformă în impulsuri electrice, care sunt apoi transmise creierului, unde este colectată o imagine completă. Această imagine pare să fie împărțită în celule și constă din multe puncte - cum ar fi o fotografie de ziar sau un screensaver pe un televizor. Pe lângă ochii compuși, multe insecte au trei ochi mici pe frunte - cu multe celule sensibile la lumină și un cristalin comun. Insectele au nevoie de ele pentru a determina gradul de iluminare a spațiului înconjurător și pentru a ajusta poziția corpului lor atunci când zboară. La libelulă, ocelele individuale din ochi compuși sunt clar vizibile. Relativ simplu din punct de vedere al structurii, ochiul suplimentar din centrul frunții arată ca o picătură de apă.

Viteza de zbor a Dragonfly

Libelulele mari zboară de obicei cu viteze de aproximativ 30 km/h. O specie australiană de libelule poate atinge viteze de până la 58 km/h atunci când zboară pe distanțe scurte. Cu toate acestea, campionii la zborurile de mare viteză sunt cali. Aspect american Muștele calului ating viteze de până la 70 km/h. Datorită mușchilor lor direcți, libelulele își pot mișca aripile în toate direcțiile și, astfel, chiar pot zbura înapoi.

Văd insectele culori?

Celulele vizuale umane recunosc trei culori primare: albastru, verde și roșu. Toate celelalte culori apar din amestecarea acestor trei culori primare. Fiecare albină ochi separat conține, de asemenea, trei tipuri de celule, care, totuși, disting între lumina albastră, verde și ultravioletă. Albinele nu percep culoarea roșie: li se pare gri închis sau negru. Lumina ultravioletă oferă albinelor, furnicilor și muștelor informații despre direcția vibrațiilor luminii polarizate, care sunt analizate de creierul insectei. Prin urmare, insectele, chiar și în norii înalți, pot evalua locația soarelui și pot naviga în zonă. Gângănile de apă și smoothie-urile folosesc și date despre lumina polarizată, cu care văd suprafețele de apă reflectând lumina în zbor.

Ce este rezoluția?

O persoană poate percepe 20 de imagini alternative pe secundă. Dacă acest lucru se întâmplă mai repede, atunci imaginea este văzută în mișcare. Acest efect este utilizat la filmarea filmelor. Imaginea de pe monitorul computerului și ecranul televizorului este actualizată de 50 de ori pe secundă și, prin urmare, pare constantă. Ochiul unei muște de bălegar poate distinge imagini individuale în patru miimi de secundă. Albinele văd 300 de imagini pe secundă.

arata tot

Varietăți ale structurii organelor de vedere

La insecte, ochii pot fi prezentați în trei soiuri:

• (fațetat);
• (dorsal, ocelli);
• larvară (laterală, larvară). (fotografie)

Ei au structură diferităși capacitatea inegală de a vedea.

Ochii compuși se găsesc la majoritatea insectelor și, cu cât acestea din urmă sunt mai dezvoltate, cu atât organele lor vizuale sunt de obicei dezvoltate mai bine. numite și fațetate, pentru că ei suprafata exterioara Este reprezentat de un set de lentile situate una lângă alta - fațete.

Ommatidium

Ommatidium

A (stânga) - ommatidium apozițional,

B (dreapta) - superpoziție ommatidium

1 - axonii celulelor vizuale, 2 - celulele retiniene,

3 - cornee, 4 - con cristalin,

5 - celule pigmentare, 6 - ghid de lumină, 7 - rabdom

Un ochi compus este format dintr-un număr diferit, de obicei mare, de indivizi unități structurale- ommatidia. includ o serie de structuri care asigură conducerea, refracția luminii (fațetă, celule corneene, con cristalin) și percepția semnalelor vizuale (celule retiniene, rabdom, celule nervoase). În plus, fiecare are un dispozitiv de izolare a pigmentului, datorită căruia este protejat total sau parțial de razele laterale.

Diagrama structurii unui ochi simplu

Dintre toate tipurile de ochi, insectele au cea mai slabă capacitate de a vedea. Potrivit unor rapoarte, nu au performanță deloc funcția vizualăși sunt responsabili doar pentru îmbunătățirea funcției ochilor compuși. Acest lucru, în special, este dovedit de faptul că la insecte nu există practic cele simple fără cele complexe. În plus, atunci când ochii compuși sunt pictați peste, insectele încetează să se orienteze în spațiu, chiar dacă au ochii bine delimitați.

Caracteristicile vederii insectelor

Dedicat studiului vederii insectelor o cantitate mare lucrări științifice. Datorită acestui interes din partea specialiștilor, multe dintre caracteristicile ochilor Insectei au fost acum clarificate în mod fiabil. Cu toate acestea, structura organelor vizuale din aceste organisme este atât de diversă încât calitatea vederii, percepția culorii și a volumului, discriminarea între obiectele în mișcare și staționare, recunoașterea imaginilor vizuale familiare și alte proprietăți ale vederii variază enorm în grupuri diferite insecte Următorii factori pot influența acest lucru: într-un ochi compus - structura ommatidia și numărul lor, convexitatea, locația și forma ochilor; în ochi simpli și - numărul lor și caracteristicile structurale subtile, care pot fi reprezentate printr-o varietate semnificativă de opțiuni. Viziunea albinelor a fost studiată cel mai bine până în prezent.

Mișcarea unui obiect joacă un anumit rol în percepția formei. Este mai probabil ca insectele să aterizeze pe florile care se leagănă în vânt decât pe cele staționare. libelulele se grăbesc după mutarea pradei, iar fluturii masculi reacționează la femelele zburătoare și au dificultăți în a le vedea pe cele așezate. Acest lucru se datorează probabil unei anumite frecvențe de iritare a omatidiilor ochilor în timpul mișcării, pâlpâirii și pâlpâirii.

Recunoașterea obiectelor familiare

Insectele recunosc obiectele familiare nu numai după culoare și formă, ci și prin aranjarea obiectelor din jurul lor, așa că ideea de primitivitate excepțională a vederii lor nu poate fi numită adevărată. De exemplu, Viespa de Nisip găsește intrarea într-o vizuină, ghidată de obiectele care se află în jurul ei (iarbă, pietre). Dacă sunt îndepărtate sau locația lor este schimbată, acest lucru poate deruta insecta.

Percepția distanței

Această caracteristică este cel mai bine studiată folosind exemplul libelulelor, gândacii de pământ și a altor insecte prădătoare.

Capacitatea de a determina distanța se datorează prezenței insectelor superioare viziune binoculara, adică doi ochi ale căror câmpuri vizuale se intersectează parțial. Caracteristicile structurale ale ochilor determină cât de mare este distanța de vizualizare a unei anumite insecte. De exemplu, gândacii săritori reacționează la pradă și se aruncă asupra ei atunci când se află la o distanță de 15 cm de obiect.

Mișcare luminoasă

Multe insecte se mișcă în așa fel încât să mențină în mod constant același unghi de incidență a luminii pe retină. Prin urmare, razele de soare sunt un fel de busolă prin care se orientează insecta. După același principiu, moliile se mișcă în direcția surselor de lumină artificială.

Se crede că o persoană primește până la 90% din cunoștințele despre lumea exterioară cu ajutorul viziunii sale stereoscopice. Iepurii au dobândit viziune laterală, datorită căreia pot vedea obiecte situate în lateral și chiar în spatele lor. La peștii de adâncime, ochii pot ocupa până la jumătate din cap, iar „al treilea ochi” parietal al lampreiului îi permite să navigheze bine în apă. Șerpii pot vedea doar un obiect în mișcare, dar ochii șoimului călător sunt recunoscuți ca cei mai vigilenți din lume, capabili să urmărească prada de la o înălțime de 8 km!

Dar cum văd lumea reprezentanții celei mai numeroase și diverse clase de creaturi vii de pe Pământ - insectele -? Alături de vertebrate, cărora le sunt inferioare doar ca mărime corporală, insectele sunt cele care au cea mai perfectă viziune și structuri complexe. sisteme optice ochi. Deși ochii compuși ai insectelor nu au acomodare, drept urmare pot fi numiți miopi, ei, spre deosebire de oameni, sunt capabili să distingă obiectele care se mișcă extrem de rapid. Și datorită structurii ordonate a fotoreceptorilor lor, mulți dintre ei au un adevărat „al șaselea simț” - viziunea de polarizare.

Vederea se estompează - puterea mea,
Două sulițe de diamant invizibile...

A. Tarkovski (1983)

Este greu de supraestimat importanța Sveta (radiatie electromagnetica spectru vizibil) pentru toți locuitorii planetei noastre. lumina soarelui servește ca sursă principală de energie pentru plantele și bacteriile fotosintetice și, indirect prin intermediul acestora, pentru toate organismele vii din biosfera pământului. Lumina afectează direct fluxul întregii diversități procesele vieții animale, de la reproducere la schimbări sezoniere de culoare. Și, desigur, datorită percepției luminii de către organele de simț speciale, animalele primesc semnificative (și adesea b O majoritatea) informațiilor despre lumea înconjurătoare, pot distinge forma și culoarea obiectelor, pot determina mișcarea corpurilor, pot naviga în spațiu etc.

Vederea este deosebit de importantă pentru animalele capabile să se miște activ în spațiu: odată cu apariția animalelor mobile, vederea a început să se formeze și să se îmbunătățească. aparatul vizual- cel mai complex dintre toate cunoscute sistemelor senzoriale. Aceste animale includ vertebrate și printre nevertebrate - cefalopode si insecte. Aceste grupuri de organisme se pot lăuda cu cele mai complexe organe de vedere.

Cu toate acestea, aparatul vizual al acestor grupuri diferă semnificativ, la fel ca și percepția imaginilor. Se crede că insectele, în general, sunt mai primitive în comparație cu vertebratele, ca să nu mai vorbim de cel mai înalt nivel al lor - mamiferele și, în mod natural, oamenii. Dar cât de diferite sunt percepțiile lor vizuale? Cu alte cuvinte, este lumea văzută prin ochii unei mici creaturi numită muscă mult diferită de a noastră?

Mozaic de hexagoane

Sistemul vizual al insectelor nu este, în principiu, diferit de cel al altor animale și constă din organe de vedere periferice, structurile nervoaseşi formaţiuni ale centralei sistem nervos. Dar în ceea ce privește morfologia organelor vizuale, aici diferențele sunt pur și simplu izbitoare.

Toată lumea este familiarizată cu complexul faţetate ochi de insecte, care se găsesc la insectele adulte sau larvele de insecte care se dezvoltă cu transformare incompletă, adică fără stadiul de pupă. Nu există multe excepții de la această regulă: aceștia sunt puricii (ordinul Siphonaptera), aripile evantai (ordinul Strepsiptera), majoritatea peștilor de argint (familia Lepismatidae) și întreaga clasă de criptognatani (Entognatha).

Ochiul compus arată ca coșul unei floarea soarelui coaptă: este format dintr-un set de fațete ( ommatidia) - receptoare autonome de radiații luminoase care au tot ce este necesar pentru a regla fluxul luminos și formarea imaginii. Numărul de fațete variază foarte mult: de la mai multe în coada perilor (ordinul Thysanura) la 30 de mii în libelule (ordinul Aeshna). În mod surprinzător, numărul de ommatidii poate varia chiar și în cadrul unui grup sistematic: de exemplu, un număr de specii de gândaci de pământ care trăiesc în spații deschise au ochi compuși bine dezvoltați, cu o cantitate mare ommatidia, în timp ce la gândacii de pământ care trăiesc sub pietre, ochii sunt mult reduse și constau dintr-un număr mic de omatidii.

Stratul superior de ommatidia este reprezentat de cornee (lentila) - o secțiune de cuticulă transparentă secretată de celule speciale, care este un fel de lentilă biconvexă hexagonală. Sub corneea majorității insectelor există un con cristalin transparent, a cărui structură poate varia între tipuri diferite. La unele specii, în special cele nocturne, există structuri suplimentare în aparatul de refracție a luminii care joacă în principal rolul de acoperire antireflexși creșterea transmisiei luminii a ochiului.

Imaginea formată de lentilă și conul de cristal cade pe fotosensibil retiniană celule (vizuale), care sunt un neuron cu un axon scurt. Mai multe celule retiniene formează un singur fascicul cilindric - retinula. În interiorul fiecărei astfel de celule, pe partea orientată spre interior, se află omatidiu rabdomer- o formație specială de mai multe (până la 75–100 mii) tuburi de vilozități microscopice, a căror membrană conține pigment vizual. Ca la toate vertebratele, acest pigment este rodopsina- proteine ​​colorate complexe. Datorită suprafeței uriașe a acestor membrane, neuronul fotoreceptor conține un numar mare de molecule de rodopsina (de exemplu, în muștele de fructe Drosophila acest număr depășește 100 de milioane!).

Rabdomerii tuturor celulelor vizuale, combinate în rabdomși sunt fotosensibile, elemente receptor ale ochiului compus și toată retinula împreună constituie un analog al retinei noastre.

Aparatul de refracție la lumină și sensibil la lumină al fațetei este înconjurat de-a lungul perimetrului de celule cu pigmenți, care joacă rolul de izolare a luminii: datorită acestora, fluxul de lumină, atunci când este refractat, ajunge la neuronii unei singure ommatidie. Dar așa sunt aranjate fațetele în așa-numitul fotopic ochi adaptați la lumina strălucitoare a zilei.

Pentru speciile care duc un stil de viață crepuscular sau nocturn, ochii de alt tip sunt caracteristici - scotopică. Astfel de ochi au o serie de adaptări la un flux de lumină insuficient, de exemplu, rabdomeri foarte mari. În plus, în omatidiile unor astfel de ochi, pigmenții de izolare a luminii pot migra liber în interiorul celulelor, astfel încât fluxul de lumină poate ajunge la celulele vizuale ale ommatidiilor învecinate. Acest fenomen stă la baza așa-numitului adaptare întunecată ochi de insectă - sensibilitate crescută a ochiului în lumină slabă.

Când rabdomerii absorb fotonii de lumină în celulele retiniene, impulsuri nervoase, care sunt trimise de-a lungul axonilor către lobii optici perechi ai creierului insectelor. Fiecare lob optic are trei centre asociative, unde este procesat fluxul de informații vizuale care provin simultan din mai multe fațete.

De la unu la treizeci

Potrivit legendelor antice, oamenii aveau odată un „al treilea ochi” responsabil de percepția extrasenzorială. Nu există dovezi pentru acest lucru, dar aceeași lampredă și alte animale, cum ar fi șopârla cu smocuri și unii amfibieni, au organe neobișnuite sensibile la lumină în locul „greșit”. Și, în acest sens, insectele nu rămân în urma vertebratelor: pe lângă ochii compuși obișnuiți, au mici oceli suplimentari - ocelli situat pe suprafața frontoparietală și tulpini- pe părțile laterale ale capului.

Ocelli se găsesc în principal la insectele bine zburătoare: adulți (la speciile cu metamorfoză completă) și larve (la speciile cu metamorfoză incompletă). De regulă, acestea sunt trei ocelli aranjate sub formă de triunghi, dar uneori pot lipsi cel din mijloc sau două laterale. Structura ocelilor este similară cu ommatidia: sub o lentilă de refracție a luminii au un strat de celule transparente (analog cu un con cristalin) și o retină retiniană.

Stemmas pot fi găsite la larvele de insecte care se dezvoltă cu metamorfoză completă. Numărul și locația lor variază în funcție de specie: pe fiecare parte a capului pot fi de la unu la treizeci de ocelli. La omizi, șase ocele sunt mai frecvente, aranjate astfel încât fiecare dintre ele să aibă un câmp vizual separat.

În diferite ordine de insecte, stema poate diferi între ele ca structură. Aceste diferențe se datorează, probabil, originii lor din structuri morfologice diferite. Astfel, numărul de neuroni dintr-un ochi poate varia de la câteva unități la câteva mii. Desigur, acest lucru afectează percepția insectelor asupra lumii înconjurătoare: dacă unele dintre ele pot vedea doar mișcarea luminii și pete întunecate, apoi alții sunt capabili să recunoască dimensiunea, forma și culoarea obiectelor.

După cum vedem, atât stemele, cât și ommatidia sunt analogi ale unor fațete singulare, deși modificate. Cu toate acestea, insectele au alte opțiuni „de rezervă”. Astfel, unele larve (în special din ordinul Diptera) sunt capabile să recunoască lumina chiar și cu ochii complet umbriți folosind celule fotosensibile situate pe suprafața corpului. Și unele specii de fluturi au așa-numiții fotoreceptori genitali.

Toate aceste zone fotoreceptoare sunt structurate într-un mod similar și reprezintă un grup de mai mulți neuroni sub o cuticulă transparentă (sau translucidă). Datorită acestor „ochi” suplimentari, larvele de diptere evită spațiile deschise, iar fluturii femele le folosesc atunci când depun ouăle în zone umbrite.

Polaroid fațetat

Ce pot face ochii complexi ai insectelor? După cum se știe, orice radiație optică poate avea trei caracteristici: luminozitatea, gamă(lungime de undă) și polarizare(orientarea oscilațiilor componentei electromagnetice).

Insectele folosesc caracteristicile spectrale ale luminii pentru a înregistra și a recunoaște obiectele din lumea înconjurătoare. Aproape toate sunt capabile să perceapă lumina în intervalul 300-700 nm, inclusiv partea ultravioletă a spectrului, inaccesibilă vertebratelor.

De obicei, Culori diferite perceput diverse zone ochi compus insecte O astfel de sensibilitate „locală” poate varia chiar și în cadrul aceleiași specii, în funcție de sexul individului. Adesea, aceeași omatidie poate conține receptori de culoare diferiți. Deci, la fluturii din gen Papilio doi fotoreceptori au un pigment vizual cu un maxim de absorbție la 360, 400 sau 460 nm, încă doi la 520 nm, iar restul între 520 și 600 nm (Kelber și colab., 2001).

Dar asta nu este tot ce poate face ochiul insectei. După cum sa menționat mai sus, în neuronii vizuali, membrana fotoreceptoare a microvilozităților rabdomerale este pliată într-un tub cu secțiune transversală circulară sau hexagonală. Din acest motiv, unele molecule de rodopsina nu participă la absorbția luminii din cauza faptului că momentele de dipol ale acestor molecule sunt situate paralel cu calea fasciculului de lumină (Govardovsky și Gribakin, 1975). Ca urmare, microvilusul dobândește dicroism- capacitatea de a absorbi lumina diferit in functie de polarizarea acesteia. Creșterea sensibilității la polarizare a ommatidiumului este facilitată și de faptul că moleculele pigmentului vizual nu sunt situate aleatoriu în membrană, ca la om, ci sunt orientate într-o singură direcție și, în plus, sunt fixate rigid.

Dacă ochiul este capabil să distingă între două surse de lumină pe baza caracteristicilor lor spectrale, indiferent de intensitatea radiației, putem vorbi despre viziunea culorilor . Dar dacă face acest lucru fixând unghiul de polarizare, ca în acest caz, avem toate motivele să vorbim despre viziunea de polarizare a insectelor.

Cum percep insectele lumina polarizată? Pe baza structurii ommatidiumului, se poate presupune că toți fotoreceptorii trebuie să fie simultan sensibili atât la o anumită lungime(e) undelor luminoase, cât și la gradul de polarizare a luminii. Dar în acest caz pot exista probleme serioase- asa numitul percepția falsă a culorilor. Astfel, lumina reflectată de suprafața lucioasă a frunzelor sau a suprafeței apei este parțial polarizată. În acest caz, creierul, analizând datele fotoreceptorilor, poate face o greșeală în evaluarea intensității culorii sau a formei suprafeței reflectorizante.

Insectele au învățat să facă față cu succes acestor dificultăți. Astfel, la o serie de insecte (în primul rând muște și albine), se formează un rabdom în ommatidii care percep doar culoarea. tip închis, în care rabdomerii nu se contactează între ei. În același timp, au și ommatidie cu rabdome drepte obișnuite, care sunt și ele sensibile la lumina polarizată. La albine, astfel de fațete sunt situate de-a lungul marginii ochiului (Wehner și Bernard, 1993). La unii fluturi, distorsiunile în percepția culorii sunt eliminate datorită curburii semnificative a microvilozităților rabdomerilor (Kelber și colab., 2001).

La multe alte insecte, în special lepidoptera, rabdomele drepte obișnuite sunt păstrate în toate omatidiile, astfel încât fotoreceptorii lor sunt capabili să perceapă simultan atât lumina „colorată” cât și cea polarizată. Mai mult, fiecare dintre acești receptori este sensibil doar la un anumit unghi de polarizare de preferință și la o anumită lungime de undă a luminii. Această percepție vizuală sofisticată ajută fluturii să se hrănească și să ovoiască (Kelber și colab., 2001).

Pământ necunoscut

Puteți să vă adânciți la nesfârșit în trăsăturile morfologiei și biochimiei ochiului de insectă și încă vă este greu să răspundeți la un răspuns atât de simplu și, în același timp, incredibil. problemă complexă: Cum văd insectele?

Este dificil pentru o persoană să-și imagineze chiar imaginile care apar în creierul insectelor. Dar trebuie remarcat faptul că este popular astăzi teoria mozaicului viziunii, conform căruia insecta vede imaginea sub forma unui fel de puzzle de hexagoane, nu reflectă în întregime cu exactitate esența problemei. Faptul este că, deși fiecare fațetă surprinde o imagine separată, care este doar o parte a întregii imagini, aceste imagini se pot suprapune cu imaginile obținute de la fațetele învecinate. Prin urmare, imaginea lumii obținută folosind ochiul uriaș al unei libelule, constând din mii de camere miniaturale cu fațete, și „modestul” ochi cu șase fațete al unei furnici va fi foarte diferită.

Cu privire la acuitate vizuala (rezoluţie, adică capacitatea de a distinge gradul de dezmembrare a obiectelor), apoi la insecte este determinată de numărul de fațete pe unitate suprafata convexa ochi, adică densitatea lor unghiulară. Spre deosebire de oameni, ochii insectelor nu au acomodare: raza de curbură a lentilei conducătoare de lumină nu se modifică. În acest sens, insectele pot fi numite miope: văd mai multe detalii cu cât sunt mai aproape de obiectul observației.

În același timp, insectele cu ochi compuși sunt capabile să distingă obiectele care se mișcă foarte rapid, ceea ce se explică prin contrastul ridicat și inerția scăzută a sistemului lor vizual. De exemplu, o persoană poate distinge doar aproximativ douăzeci de flash-uri pe secundă, dar o albină poate distinge de zece ori mai mult! Această proprietate este vitală pentru insectele care zboară rapid, care trebuie să ia decizii în zbor.

Imaginile color percepute de insecte pot fi, de asemenea, mult mai complexe și neobișnuite decât ale noastre. De exemplu, o floare care ni se pare albă ascunde adesea în petalele ei mulți pigmenți care pot reflecta lumină ultravioletă. Și în ochii insectelor polenizatoare, strălucește cu multe nuanțe colorate - indicii pe drumul către nectar.

Se crede că insectele „nu văd” culoarea roșie, care în „ formă pură„și este extrem de rar în natură (cu excepția plantelor tropicale polenizate de păsări colibri). Cu toate acestea, florile colorate în roșu conțin adesea alți pigmenți care pot reflecta radiația cu unde scurte. Și dacă considerați că multe insecte sunt capabile să perceapă nu trei culori primare, ca o persoană, ci mai multe (uneori până la cinci!), atunci imaginile lor vizuale ar trebui să fie pur și simplu o extravaganță de culori.

Și, în sfârșit, „al șaselea simț” al insectelor este viziunea de polarizare. Cu ajutorul lui, insectele reușesc să vadă în lumea din jurul lor ceea ce oamenii își pot face doar o idee vagă de a folosi filtre optice speciale. În acest fel, insectele pot determina cu precizie locația soarelui pe un cer înnorat și pot folosi lumina polarizată ca „busolă cerească”. Și insectele acvatice în zbor detectează corpurile de apă prin lumina parțial polarizată reflectată de la suprafața apei (Schwind, 1991). Dar ce fel de imagini „văd” este pur și simplu imposibil de imaginat pentru o persoană...

Oricine, dintr-un motiv sau altul, este interesat de viziunea insectelor poate avea o întrebare: de ce nu au dezvoltat un ochi de cameră asemănător cu la ochiul uman, cu pupilă, lentilă și alte dispozitive?

La această întrebare a primit odată un răspuns exhaustiv de remarcabilul fizician teoretician american, laureat Nobel R. Feynman: „Acest lucru este oarecum împiedicat motive interesante. În primul rând, albina este prea mică: dacă ar avea un ochi asemănător cu al nostru, dar în mod corespunzător mai mic, atunci dimensiunea pupilei ar fi de ordinul a 30 de microni și, prin urmare, difracția ar fi atât de mare încât albina ar fi tot nu pot vedea mai bine. Prea mult ochi mic- Acest lucru nu este bun. Dacă un astfel de ochi are o dimensiune suficientă, atunci nu ar trebui să fie mai mic decât capul albinei în sine. Valoarea unui ochi compus constă în faptul că practic nu ocupă spațiu - doar un strat subțire pe suprafața capului. Așa că înainte de a da sfaturi unei albine, nu uita că are propriile ei probleme!

Prin urmare, nu este surprinzător că insectele și-au ales propria cale în cunoașterea vizuală a lumii. Și pentru a-l vedea din punctul de vedere al insectelor, ar trebui să dobândim ochi compuși uriași pentru a ne menține acuitatea vizuală obișnuită. Este puțin probabil ca o astfel de achiziție să ne fie utilă din punct de vedere evolutiv. Fiecare al lui!

Literatură
1. Tyshchenko V. P. Fiziologia insectelor. M.: facultate, 1986, 304 p.
2. Klowden M. J. Sisteme fiziologice la insecte. Academ Press, 2007. 688 p.
3. Nation J. L. Insect Physiology and Biochimie. Ediția a doua: CRC Press, 2008.