Insectele au ochi simpli. Scurtă descriere a clasei de insecte

Capacitatea de a vedea lumeaîn întregul spectru al culorilor și nuanțelor sale - cadou unic natura pentru om. Lumea culorilor pe care ochii noștri sunt capabili să o perceapă este strălucitoare și uimitoare. Dar omul nu este singura ființă 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 reușit 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 pe care o observăm. Muștele văd deloc? Da, dar deloc așa, și se dovedește că noi și muștele, și alți zburători și târători, par să trăim în aceeași lume, dar sunt complet diferiți.

Totul este despre În insecte, el nu este singur, sau mai degrabă, nu este chiar singur. Ochiul unei insecte este o colecție de mii de fațete sau ommatidii. Arată ca niște lentile conice. Fiecare astfel de ommatidium vede o parte diferită a imaginii, accesibilă doar lui. Cum văd muștele? Imaginea pe care o observă este 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 cu deficiențe de vedere este o furnică, ochiul său conține doar 100 de fațete.

Apărare completă

O altă abilitate a insectelor, care este diferită de cea umană, este posibilitatea unei vederi circulare. Lentila ochilor poate vedea totul la 360 de grade. Dintre mamifere, iepurele are cel mai mare unghi de vedere - 180 o. Prin urmare, el este poreclit oblic și ce să facă dacă există atât de mulți dușmani. Leul nu se teme de dușmani, iar ochii lui privesc la mai puțin de 30 în jurul orizontului. La insectele mici, natura a compensat lipsa de creștere prin capacitatea de a vedea pe toți cei care se strecoară pe ele. Ce altceva distinge percepția vizuală a insectelor este viteza de schimbare a imaginii. În timpul unui zbor rapid, reușesc să observe tot ceea ce oamenii nu pot vedea la 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 undarea mâinii mai repede decât se întâmplă. Un bărbat pare a fi o țestoasă lentă, iar o țestoasă este, în general, o piatră nemișcată.

Culorile curcubeului

Aproape toate insectele sunt daltonice. Ei disting culorile, dar în felul lor. Interesant este că ochii insectelor și chiar ai unor mamifere nu percep deloc roșul sau îl văd ca albastru, 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 văd muștele culorile camerei, dar se dovedește că culoarea lor preferată este galbenul, iar albastrul și verdele le enervează. Asta e. 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, 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 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 de asemenea. Noaptea, florile sunt mai parfumate și sunt mai puțini rivali pentru nectar.

Ei văd bine noaptea, dar gândacul american este recunoscut drept liderul fără îndoială în viziunea în întuneric.

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, fluturii nu văd obiecte de forme simple, mai ales nemișcate, dar sunt atrași de tot ce are forme complexe de flori, mai ales dacă se mișcă, se leagănă. Acest lucru explică, în special, faptul că albinele și viespile înțepă rareori o persoană care stă nemișcată și, dacă înțeapă, atunci în zona buzelor atunci când vorbește (își mișcă 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.
• Structura ochiului este toată fațetată, diferența este 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 vizualiza imagini care se schimbă foarte repede.
• Insectele știu să navigheze în lumina soarelui, așa că fluturii de noapte se îngrămădesc la lampă.
• Vederea binoculară ajută insectele de pradă să determine cu exactitate distanța 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 coroana capului) și doi complecși, sau fațetați, 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 foarte interesante. Ele sunt formate din mii de hexagoane individuale, sau mai bine zis limbaj științific, fațete. Fiecare dintre fațete este un ochi 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 câteva mii de imagini ale părților individuale ale unui obiect către creierul lor, care, deși se contopesc într-o imagine a obiectului în ansamblu, dar toate, cu excepția acestui obiect, arată ca și cum ar fi fost făcute dintr-un mozaic.

De ce ai nevoie de ochi compusi? Se crede că cu ajutorul lor insectele se orientează în zbor. In timp ce ochi simpli concepute pentru a vizualiza obiecte care sunt aproape. Deci, dacă o albină îndepărtează sau lipește ochii compuși, atunci se comportă ca o albină oarbă. Dacă ochii simpli sunt lipiți, atunci se pare că insecta are o reacție lentă.

1,2 -Ochi fațetați (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, din ambele părți și din spate. Poate de aceea este atât de greu să te apropii de o muscă nedetectată. Și dacă considerați că ochii compuși văd un obiect în mișcare mult mai bine decât unul staționar, atunci nu se poate decât să se întrebe cum reușește uneori o persoană să lovească o muscă cu un ziar!

caracteristica insectelor ochi compusi pentru a prinde chiar și cea mai mică mișcare este prezentat în următorul exemplu: dacă albinele și muștele se așează cu oameni pentru a viziona un film, atunci li se va părea că privitorii cu două picioare privesc un cadru mult timp înainte de a trece la urmatorul. Pentru ca insectele să vizioneze un film (și nu cadre individuale, ca o fotografie), filmul proiectorului trebuie răsucit de 10 ori mai repede.

Merită să invidiezi 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, din cauza particularităților vederii lor, nu disting roșu - pentru ele este negru, gri sau albastru.

Pagina 3 din 5

Insectele și omul privesc lumea la propriu ochi diferiti. Ochii tuturor insectelor - fie că este vorba de o muscă de casă, de un hornet, de un fluture sau de un gândac - sunt complexi (fațetați), constând din ochi separați. (Multe specii au și ochi simpli.) La unii fluturi și libelule, ochiul compus este 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 - 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 muștei și ai libelulei ocupă cea mai mare parte a suprafeței capului, oferind o vedere de aproape 360, astfel încât un prădător poate fi văzut 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, precum și cele care zboară rapid, vederea are 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 cristaline transparente, lumina ajunge la celulele sensibile. Îl transformă în impulsuri electrice, care sunt apoi transmise creierului, unde este asamblată imaginea 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 ocele 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 în timpul zborului. La o libelulă, ochii separați sunt vizibili clar ca parte a ochilor compuși. Relativ simplu din punct de vedere al structurii, un ochi suplimentar în centrul frunții arată ca o picătură de apă.

Viteza de zbor a libelulei

Libelulele mari zboară de obicei cu o viteză de aproximativ 30 km/h. O specie de libelule australiană poate atinge viteze de până la 58 km/h atunci când zboară pe distanțe scurte. Cu toate acestea, calarei sunt campionii la zborurile de mare viteză. Vedere americană calul dezvoltă viteză de până la 70 km/h. Libelulele, datorită mușchilor lor direcți, 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 provin din amestecarea acestor trei culori primare. Fiecare albină ochi separat conține, de asemenea, trei tipuri de celule, care, totuși, disting între albastru, verde și ultraviolet. 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 insectelor. Prin urmare, insectele, chiar și cu tulburări mari, pot evalua locația soarelui și se pot orienta pe sol. De asemenea, insectele de apă și insectele de apă folosesc date de lumină polarizată pentru a vedea suprafețele de apă reflectorizante în zbor.

Ce este rezoluția?

O persoană poate percepe 20 de imagini succesive 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 reprezentați în trei soiuri:

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

Ei au structură diferităși capacitatea inegală de a vedea.

Ochii compuși se găsesc la majoritatea insectelor, iar 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) - ommatidiu suprapozițional

1 - axonii celulelor vizuale, 2 - celule retinulare,

3 - cornee, 4 - con cristalin,

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

Ochiul compus este format din diverse, de regulă, un număr mare de separate unități structurale- ommatidieni. includ o serie de structuri care asigură conducerea, refracția luminii (fațetă, celulă rădăcină, con de cristal) și percepția semnalelor vizuale (celule retiniene, rabdom, celule nervoase). În plus, fiecare are un dispozitiv de izolare a pigmentului, datorită căruia este protejat complet sau parțial de razele laterale.

Diagrama structurii unui ochi simplu

Dintre toate soiurile de ochi de insecte, ei 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 în absența celor complexe. În plus, atunci când pictează peste ochi compuși, insectele încetează să se orienteze în spațiu, chiar dacă au ochi bine definiți.

Caracteristicile vederii insectelor

Dedicat studiului vederii insectelor o cantitate mare lucrări științifice. Având în vedere acest interes din partea specialiștilor, multe caracteristici ale activității ochilor la Insecta au fost elucidate în mod fiabil până în prezent. Cu toate acestea, structura organelor de vedere în aceste organisme este atât de diversă încât calitatea vederii, percepția culorii și a volumului, distincția dintre obiectele în mișcare și staționare, recunoașterea imaginilor vizuale familiare și alte proprietăți ale vederii diferă enorm. în grupuri diferite insecte. Următorii factori pot afecta acest lucru: într-un ochi compus - structura ommatidia și numărul lor, umflarea, locația și forma ochilor; în ochii simpli și - numărul lor și trăsăturile subtile ale structurii, care pot fi reprezentate printr-o varietate semnificativă de opțiuni. Viziunea albinelor a fost cel mai bine studiată astăzi.

Un anumit rol în percepția formei îl joacă mișcarea obiectului. Este mai probabil ca insectele să stea 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. Probabil, problema se află într-o anumită frecvență de iritare a ochilor ommatidiilor în timpul mișcării, intermitent și pâlpâind.

Recunoașterea obiectelor familiare

Insectele recunosc obiectele familiare nu numai după culoare și formă, ci și prin aranjarea obiectelor din jurul lor, astfel încât ideea primitivității excepționale a viziunii lor nu poate fi numită adevărată. De exemplu, Viespa de Nisip găsește intrarea în nurcă, concentrându-se pe acele obiecte care se află în jurul ei (iarbă, pietre). Dacă sunt îndepărtate sau locația lor schimbată, acest lucru poate deruta insecta.

perceptia distantei

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

Capacitatea de a determina distanța se datorează prezenței la insectele superioare viziune binoculara, adică doi ochi ale căror câmpuri vizuale se intersectează parțial. Caracteristicile structurale ale ochilor determină cât de mare este distanța disponibilă pentru examinarea unei 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 ușoară a busolei

Multe insecte se mișcă în așa fel încât să mențină în mod constant același unghi de incidență a luminii pe retină. În acest fel, 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 până la 90% din cunoștințele despre lumea exterioară o persoană le primește cu ajutorul viziunii sale stereoscopice. Iepurii de câmp au dobândit viziune periferică, datorită căreia pot vedea obiectele care se află 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, iar ochii unui șoim călător sunt recunoscuți ca fiind 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 ființe vii de pe Pământ - insectele? Alături de vertebrate, față de care pierd doar în ceea ce privește dimensiunea corpului, 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” - viziune polarizată.

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

A. Tarkovski (1983)

Este dificil să supraestimezi valoarea 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 ele - 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, bineînțeles, datorită percepției luminii de către organele de simț speciale, animalele primesc un semnificativ (și adesea chiar mai mult) despre majoritatea) informațiilor despre lumea din jurul lor, pot distinge forma și culoarea obiectelor, pot determina mișcarea corpurilor, pot naviga în spațiu etc.

Vederea este deosebit de importantă pentru animalele care sunt capabile să se miște activ în spațiu: odată cu apariția animalelor mobile, acestea au început să se formeze și să se îmbunătățească. aparatul vizual- cel mai complex dintre toate cunoscute sistemelor senzoriale. Astfel de 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 ansamblu sunt mai primitive decât vertebratele, ca să nu mai vorbim de nivelul lor superior - mamiferele și, în mod natural, oamenii. Dar cât de diferite sunt percepțiile lor vizuale? Cu alte cuvinte, cât de diferită de lumea noastră, văzută prin ochii unei mici creaturi numite muscă?

Mozaic hexagonal

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

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

Ochiul compus arată ca un coș de floarea soarelui coaptă: este format dintr-un set de fațete ( ommatidian) - receptori autonomi de radiație luminoasă, având tot ce este necesar pentru reglarea fluxului luminos și formarea imaginii. Numărul de fațete variază foarte mult: de la câteva în coada perilor (ordinul Thysanura) la 30 de mii la 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 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 a unei cuticule transparente secretate de celule speciale, care este un fel de lentilă biconvexă hexagonală. Sub cornee la majoritatea insectelor există un con cristalin transparent, a cărui structură poate varia tipuri diferite. La unele specii, în special cele care duc un stil de viață nocturn, există structuri suplimentare în aparatul de refracție a luminii, care joacă în principal rolul acoperire antireflex si cresterea transmisiei luminii a ochilor.

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 - retinulus. 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 microscopice-vilozități, a căror membrană conține un pigment vizual. Ca toate vertebratele, acest pigment este rodopsina- o proteină complexă colorată. Datorită suprafeței uriașe a acestor membrane, neuronul fotoreceptor conține un numar mare de molecule de rodopsina (de exemplu, în musca fructelor Drosophila acest număr depășește 100 de milioane!).

Rabdomerii tuturor celulelor vizuale combinate în rabdomși sunt elemente receptoare sensibile la lumină ale ochiului compus, iar toate retinulele împreună constituie un analog al retinei noastre.

Aparatul de refracție la lumină și sensibil la lumină al fațetelor de-a lungul perimetrului este înconjurat de celule cu pigmenți, care joacă rolul de izolare a luminii: datorită acestora, fluxul de lumină, refract, cade pe neuronii unui singur ommatidiu. 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 un tip diferit sunt caracteristici - scotopică. Astfel de ochi au o serie de adaptări pentru o putere de lumină insuficientă, de exemplu, rabdomeri foarte mari. În plus, în omatidiile unor astfel de ochi, pigmenții de protecție a luminii pot migra liber în interiorul celulelor, datorită căruia fluxul de lumină poate ajunge la celulele vizuale ale ommatidiilor învecinate. Acest fenomen stă la baza așa-numitului adaptare întunecată ochi de insectă - o creștere a sensibilității ochiului la lumină slabă.

Când fotonii de lumină sunt absorbiți de rabdomeri, se generează celule retiniene impulsuri nervoase, care sunt trimise de-a lungul axonilor către lobii vizuali perechi ai creierului insectelor. În fiecare lob vizual există trei centre asociative, unde se realizează procesarea fluxului de informații vizuale, provenind simultan din mai multe fațete.

Unu la treizeci

Potrivit legendelor antice, oamenii aveau cândva un „al treilea ochi” responsabil de percepția extrasenzorială. Nu există dovezi pentru acest lucru, dar aceeași lampredă și alte animale, cum ar fi șopârla tuatara și unii amfibieni, au organe neobișnuite sensibile la lumină în locul „greșit”. Și, în acest sens, insectele nu rămân în urmă vertebratelor: în plus față de ochii compuși obișnuiți, au ochi suplimentari mici - ocelli situat pe suprafata fronto-parietala, si stemma- 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, aceștia sunt trei ochi situati sub forma unui triunghi, dar uneori cei mediani unul sau doi laterali pot fi absenți. În structură, ocelele sunt asemănătoare cu ommatidia: sub o lentilă de refracție a luminii, au un strat de celule transparente (analog cu un con cristalin) și o retină retiniană.

Stemma poate fi găsită în larvele de insecte care se dezvoltă cu metamorfoză completă. Numărul și locația lor variază în funcție de specie: de la unul la treizeci de oceli pot fi localizați pe fiecare parte a capului. La omizi, șase ochi sunt mai des întâlniți, aranjați astfel încât fiecare dintre ei să aibă un câmp vizual separat.

În diferite ordine de insecte, stema poate diferi între ele ca structură. Aceste diferențe sunt posibil asociate cu originea 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 lumii înconjurătoare de către insecte: 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 putem vedea, atât stemma, cât și ommatidia sunt analogi ale unor fațete unice, 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 cu ajutorul celulelor fotosensibile situate pe suprafața corpului. Și unele tipuri de fluturi au așa-numiții fotoreceptori genitali.

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

Polaroid fațetat

De ce sunt capabili ochii complexi ai insectelor? După cum știți, orice radiație optică are trei caracteristici: luminozitate, spectru(lungime de undă) și polarizare(orientarea oscilațiilor componentei electromagnetice).

Insectele folosesc caracteristica spectrală a 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, diferiți receptori de culoare pot fi găsiți în aceeași omatidie. 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 de la 520 la 600 nm (Kelber și colab., 2001).

Dar asta nu este tot ce poate face ochiul insectei. După cum sa menționat mai sus, în neuronii optici, membrana fotoreceptoare a microvilozităților rabdomerului este încolăcită într-un tub rotund sau hexagonal. Din acest motiv, unele dintre moleculele de rodopsina nu participă la absorbția luminii din cauza faptului că momentele de dipol ale acestor molecule sunt paralele cu calea fasciculului de lumină (Govardovsky, Gribakin, 1975). Ca urmare, microvilusul dobândește dicroism- capacitatea de a absorbi lumina diferit in functie de polarizarea acesteia. O creștere a sensibilității la polarizare a ommatidiumului este facilitată și de faptul că moleculele pigmentului vizual nu sunt dispuse 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 polarizării insectelor.

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

Insectele au învățat să facă față cu succes acestor dificultăți. Deci, la o serie de insecte (în primul rând muște și albine), în ommatidii care percep doar culoarea, se formează un rabdom. tip închis, în care rabdomerii nu se contactează între ei. În același timp, au și ommatidie cu rabdoame drepte obișnuite, care sunt, de asemenea, sensibile la lumina polarizantă. 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 rabdomerului (Kelber și colab., 2001).

La multe alte insecte, în special la Lepidoptera, rabdomele directe 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 complexă ajută fluturii să se hrănească și să depună ouă (Kelber și colab., 2001).

pământ necunoscut

Puteți să vă aprofundați 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 toată lumea ar trebui să observe că este popular astăzi teoria viziunii mozaic, conform căreia insecta vede imaginea sub forma unui fel de puzzle de hexagoane, nu reflectă 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 cu ajutorul unui ochi uriaș de libelulă, constând din mii de camere miniaturale cu fațete și un ochi de furnică „modest” cu șase fațete, va varia foarte mult.

Cu privire la acuitate vizuala (rezoluţie, adică capacitatea de a distinge gradul de disecție 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 ei. În acest sens, insectele pot fi numite miope: văd cu cât mai multe detalii, cu atât 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, iar o albină - de zece ori mai multe! Această proprietate este vitală pentru insectele care zboară rapid, care trebuie să ia decizii direct 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 de culoare roșie conțin adesea alți pigmenți care pot reflecta radiația cu lungime de undă scurtă. Și având în vedere că multe dintre 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 doar o extravaganță de culori.

Și, în cele din urmă, „al șaselea simț” al insectelor este viziunea polarizată. Cu ajutorul lui, insectele reușesc să vadă în lumea din jurul lor ceea ce o persoană își poate face doar o idee vagă cu ajutorul filtrelor optice speciale. Insectele în acest fel pot localiza cu precizie soarele 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” în același timp, este pur și simplu imposibil pentru o persoană să-și imagineze ...

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

Un fizician teoretician american remarcabil a răspuns odată exhaustiv la această întrebare, Laureat Nobel R. Feynman: „Acest lucru este împiedicat oarecum de mai degrabă 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 încă nu ar putea. vezi mai bine. Prea mult ochi mic- nu e foarte bine. Dacă un astfel de ochi are o dimensiune suficientă, atunci nu ar trebui să fie mai mic decât capul albinei în sine. Valoarea ochiului 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 de mirare că insectele și-au ales propria cale în cunoașterea vizuală a lumii. Da, iar noi, pentru a-l vedea din punctul de vedere al insectelor, ar trebui să dobândim ochi compuși uriași pentru a menține acuitatea vizuală obișnuită. Este puțin probabil ca o astfel de achiziție să ne fie utilă din punct de vedere al evoluției. 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.