De ce ochiul mare al unei insecte este sferic? Cum arată lumea prin ochii unei muscă obișnuită? Structura ochiului compus

Organele vederii sunt dezvoltate la majoritatea insectelor. Se realizează cea mai mare dezvoltare ochi compuși sau compuși . Numărul de elemente vizuale - ommatidia, sau fațete, în ochiul unei muște, ajunge la 4 mii, iar la libelule chiar 28 mii. Omatidia constă dintr-o lentilă transparentă, sau cornee, sub forma unei lentile biconvexe și a unei lentile transparente subiacente. con de cristal. Împreună se alcătuiesc sistem optic. Sub con se află retina, care percepe razele de lumină. Celulele retiniene conectate fibrele nervoase cu lobii optici ai creierului. Fiecare ommatidium este înconjurat de celule pigmentare.

În funcție de percepția luminii intensitate variabilă Există tipuri de ochi apoziționali și suprapoziționali. Primul tip de structură a ochilor este caracteristic insectelor diurne, al doilea - nocturn.

ÎN ochi de apoziție fiecare omatidie este izolată în partea sa superioară prin pigment de la omatidiile vecine. Astfel, fiecare unitate structurală a ochiului lucrează separat de toate celelalte, percepând doar „partea sa” din spațiul exterior. Imaginea de ansamblu este formată în creierul insectei ca și cum ar fi din multe bucăți dintr-un mozaic.

ÎN ochi de suprapunere Ommatidiile sunt doar parțial, deși pe toată lungimea lor, protejate de razele laterale: sunt semi-permeabile. Pe de o parte, acest lucru interferează cu insectele în lumină intensă, pe de altă parte, le ajută să vadă mai bine în amurg.

Ocelli (ochi simpli dorsali)- acestea sunt mici organe de vedere care sunt prezente la unii adulți și sunt de obicei situate în vârful capului. De obicei, prezentate în valoare de trei, cu unul întins ușor în față și încă două - în spatele și în lateralul față. Nu conțin ommatidium, iar structura ocelilor simple este simplificată semnificativ. În exterior se află corneea, constând din celule corneagenice, mai adânc este aparatul de recepție a luminii format din celule retiniene (sensibile), și chiar mai jos sunt celulele pigmentare care trec în fibrele nervului optic.

Dintre toate tipurile de ochi de insecte, ocelele simple 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 insectele practic nu au ochi simpli în absența celor complecși. În plus, atunci când ochii compuși sunt pictați peste, insectele încetează să se orienteze în spațiu, chiar dacă au ochi simpli bine definiți.

Stemmas, sau ochi laterali simpli– prezent la larvele de insecte cu metamorfoză completă. În timpul stadiului de pupă, ei „se transformă” în ochi compuși. Îndeplinesc o funcție vizuală, dar, datorită structurii lor simplificate, văd relativ slab. Pentru a îmbunătăți vederea, ochii larvarilor sunt adesea prezenți în mai multe bucăți. La larvele de mușcă seamănă cu cele dorsale, iar la omizile fluturelor seamănă cu ommatidiile ochiului compus. Omizile percep forma obiectelor și disting micile detalii de pe suprafața lor.

Cele mai complexe dintre organele de simț la insecte sunt organele vederii. Acestea din urmă sunt reprezentate de formațiuni de mai multe tipuri, dintre care cele mai importante sunt ochi fațetați complecși de aproximativ aceeași structură ca ochii complecși ai crustaceelor.

Ochii constau din ommatidie individuale (Fig. 337), al căror număr este determinat în principal de caracteristicile biologice ale insectelor. Prădători activi și zburători buni, libelulele au ochi cu până la 28.000 de fațete fiecare. În același timp, furnicile (ordinul Hymenoptera), în special indivizii lucrători din speciile care trăiesc sub pământ, au ochi formați din 8 - 9 omatidii.

Fiecare ommatidium reprezintă o sensilă fotooptică perfectă (Fig. 338). Constă dintr-un aparat optic, care include corneea, o secțiune transparentă a cuticulei deasupra omatidiului și așa-numitul con de cristal. Împreună acţionează ca o lentilă. Aparatul perceptiv al ommatidiilor este reprezentat de mai multe (4 - 12) celule receptori; specializarea lor a mers foarte departe, fapt dovedit de pierderea lor completă a structurilor flagelare. Părțile sensibile efective ale celulelor - rabdomerii - sunt grupuri de microvilozități dens împachetate, situate în centrul ommatidiumului și apropiate unele de altele. Împreună se formează element fotosensibil ochi – rabdom.

Celulele pigmentare de ecranare se află de-a lungul marginilor ommatidiumului; acestea din urmă diferă destul de semnificativ între insectele diurne și cele nocturne. În primul caz, pigmentul din celulă este nemișcat și separă constant ommatidiile vecine, împiedicând trecerea razelor de lumină de la un ochi la altul. În al doilea caz, pigmentul este capabil să se miște în celule și să se acumuleze numai în partea superioară a acestora. În acest caz, razele de lumină lovesc celulele sensibile nu a uneia, ci a mai multor ommatidii vecine, ceea ce crește semnificativ (aproape două ordine de mărime) sensibilitatea generală a ochiului. Desigur, acest tip de adaptare a apărut la insectele crepusculare și nocturne. Ommatidia provine din celulele senzoriale terminații nervoase formând nervul optic.

Pe lângă ochii compuși, multe insecte au și ocele simple (Fig. 339), a căror structură nu corespunde structurii unui singur ommatidium. Aparatul de refracție a luminii are formă de lentilă; imediat sub acesta se află un strat de celule sensibile. Întregul ochi este acoperit cu o acoperire de celule pigmentare. Proprietățile optice ale ochilor simpli sunt de așa natură încât nu pot percepe imagini ale obiectelor.

Larvele de insecte au în cele mai multe cazuri doar ocele simple, care diferă, totuși, ca structură de ocelele simple ale stadiilor adulte. Nu există continuitate între ocelele adulților și larvele. În timpul metamorfozei, ochii larvelor sunt complet resorbți.

Abilitățile vizuale ale insectelor sunt perfecte. Cu toate acestea, caracteristicile structurale ale ochiului compus predetermina un mecanism fiziologic special de vedere. Animalele cu ochi compuși au vedere „mozaic”. Dimensiunea mică a ommatidiilor și izolarea lor unele de altele duc la faptul că fiecare grup de celule sensibile percepe doar un fascicul mic și relativ îngust de raze. Razele incidente la un unghi semnificativ sunt absorbite de celulele pigmentare de ecranare și nu ajung la elementele fotosensibile ale ommatidiilor. Astfel, schematic, fiecare ommatidia primește o imagine a unui singur punct mic al unui obiect situat în câmpul vizual al întregului ochi. Ca rezultat, imaginea este compusă din tot atâtea puncte de lumină corespunzătoare diferitelor părți ale obiectului câte fațete cad perpendicular razele de la obiect. Imaginea de ansamblu este combinată, parcă, din multe imagini parțiale mici prin aplicarea lor una la alta.

Percepția culorii de către insecte se remarcă și printr-o anumită originalitate. Reprezentanți grupuri superioare Insectele au viziunea culorilor, bazat pe percepția a trei culori primare, a căror amestecare dă toată diversitatea colorată a lumii din jurul nostru. Cu toate acestea, la insecte, în comparație cu oameni, există o schimbare puternică către partea cu unde scurte a spectrului: ele percep verde-galben, albastru și raze ultraviolete. Acestea din urmă sunt invizibile pentru noi. În consecință, percepția culorilor asupra lumii de către insecte este mult diferită de a noastră.

Funcțiile ochilor simpli ai insectelor adulte necesită încă un studiu serios. Aparent, ei „suplimentează” într-o oarecare măsură ochii compuși, influențând activitatea și comportamentul insectelor în diferite condiții de iluminare. În plus, s-a demonstrat că ocelii simpli, împreună cu ochii compuși, sunt capabili să perceapă lumina polarizată.

Întrebarea „Câți ochi face musca comuna nu este atât de simplu pe cât pare. Doi ochi mari situat pe lateralele capului poate fi văzut cu ochiul liber. Dar, în realitate, structura organelor vizuale ale muștei este mult mai complexă.

Dacă te uiți la o vedere mărită a ochilor unei muște, poți vedea că aceștia sunt ca niște fagure și sunt formați din multe segmente individuale. Fiecare parte are forma unui hexagon cu margini regulate. De aici provine numele pentru această structură a ochiului – fațetă („fațetă” tradusă din franceză înseamnă „margine”). Multe artropode se pot lăuda cu ochi fațetați complexi, iar musca este departe de a deține recordul pentru numărul de fațete: are doar 4.000 de fațete, în timp ce libelulele au aproximativ 30.000.

Celulele pe care le vedem se numesc omatidie. Ommatidia are o formă de con, al cărui capăt îngust se extinde adânc în ochi. Conul este format dintr-o celulă care percepe lumina și o lentilă protejată de o cornee transparentă. Toate omatidiile sunt strâns presate unele de altele și conectate prin cornee. Fiecare dintre ei vede fragmentul „lor” din imagine, iar creierul pune aceste imagini minuscule într-un singur întreg.

Dispunerea ochilor mari compuși este diferită la muștele femele și masculi. La bărbați, ochii sunt apropiați unul de celălalt, în timp ce la femele sunt mai distanțați, deoarece au frunte. Dacă te uiți la o muscă la microscop, atunci în mijlocul capului deasupra organelor fațete ale vederii poți vedea trei puncte mici aranjate într-un triunghi. De fapt, aceste puncte sunt simpli ochi.

În total, musca are o pereche de ochi compuși și trei simpli - cinci în total. De ce a luat natura pe un drum atât de dificil? Adevărul este că vederii fațete format pentru a acoperi în primul rând cât mai mult spațiu cu privirea și a capta mișcarea. Astfel de ochi îndeplinesc funcții de bază. Cu ochi simpli, musca a fost „prevăzută” pentru a măsura nivelul de iluminare. Ochii compuși sunt organul principal al vederii, iar ochii simpli sunt un organ secundar. Dacă o muscă nu ar avea ochi simpli, ar fi mai lent și ar putea zbura doar în lumină puternică, iar fără ochi compuși ar orbi.

Cum vede o muscă lumea din jurul ei?

Ochii mari, convexi, permit muștei să vadă totul în jurul ei, adică unghiul vizual este de 360 ​​de grade. Acesta este de două ori mai lat decât al unui om. Ochii nemișcați ai insectei privesc simultan în toate cele patru direcții. Dar acuitatea vizuală a unei muște este de aproape 100 de ori mai mică decât cea a unui om!

Deoarece fiecare ommatidia este o celulă independentă, imaginea se dovedește a fi o plasă, constând din mii de imagini mici individuale care se completează reciproc. Prin urmare, pentru o muscă, lumea este un puzzle asamblat format din câteva mii de piese și unul destul de vag. Insecta vede mai mult sau mai puțin clar la doar o distanță de 40 - 70 de centimetri.

Musca este capabilă să distingă culorile și chiar invizibile la ochiul uman lumina polarizata si ultravioleta. Ochiul muștei simte cele mai mici schimbări în luminozitatea luminii. Ea este capabilă să vadă soarele ascuns de norii groși. Dar în întuneric, muștele văd prost și duc un stil de viață predominant diurn.

O altă abilitate interesantă a unei muște este reacția sa rapidă la mișcare. O muscă percepe un obiect în mișcare de 10 ori mai repede decât un om. „Calculează” cu ușurință viteza unui obiect. Această abilitate este vitală pentru determinarea distanței până la sursa pericolului și se realizează prin „transmiterea” imaginii de la o celulă - ommatidia - la alta. Inginerii de aviație au profitat de această caracteristică a vederii muștei și au dezvoltat un dispozitiv pentru calcularea vitezei unei aeronave care zboară, repetând structura ochiului acestuia.

Datorită unei astfel de percepții rapide, muștele trăiesc într-o realitate mai lentă în comparație cu noi. O mișcare care durează o secundă, din punct de vedere uman, este percepută de o muscă ca o acțiune de zece secunde. Cu siguranță oamenii li se par a fi creaturi foarte lente. Creierul insectei lucrează cu viteza unui supercomputer, primind o imagine, analizând-o și transmitând organismului comenzile corespunzătoare în miimi de secundă. Prin urmare, nu este întotdeauna posibil să loviți o muscă.

Deci, răspunsul corect la întrebarea „Câți ochi are o muscă obișnuită?” numărul va fi cinci. Principalele sunt un organ pereche în muscă, ca la multe ființe vii. De ce natura a creat exact trei ochi simpli- rămâne un mister.

Cum văd insectele?

O muscă eschivează brusc un obiect care zboară spre el, un fluture alege o anumită floare, iar o omidă se târăște spre copac inalt. Insectele, ca și oamenii, au și organe vizuale, dar văd și percep lumea într-un mod special. Cu viziunea sa excepțională, inaccesibilă oamenilor. Unele insecte pot determina doar lumina și întuneric, în timp ce altele sunt bine versate în nuanțe. Deci, cum văd insectele lumea?

Felurile insectelor de a vedea lumea

Capacitatea lor de a vedea este împărțită în trei moduri.

Suprafața întregului corp

Caracteristică interesantă, în care nu este necesar să ai ochi. Dar marele său dezavantaj este că insecta poate distinge doar lumina de întuneric. Nu vede obiecte sau culori. Cum functioneazã? Lumina trece prin cuticulă strat exterior piele și pătrunde în capul insectei. Acolo are loc o reacție în celulele creierului, iar insecta înțelege că lumina cade asupra ei. Un astfel de dispozitiv nu este disponibil pentru toată lumea, dar este foarte util pentru acele insecte care trăiesc în subteran, de exemplu, râme sau gândaci orbi de peșteră. Acest tip de vedere se găsește la gândaci, afide și omizi.

Materiale conexe:

Pentru ce este polenul?

Cu ochi simpli

Insectele cu ochi simpli sunt mai norocoase. Ei nu numai că pot determina întunericul din lumină, ci și pot face distincția între obiectele individuale și chiar forma lor. Astfel de ochi se găsesc cel mai adesea la larvele de insecte. De exemplu, larvele de țânțari au ochi în loc de ochi. pete întunecate care prind lumina. Dar omizile au cinci până la șase ochi de fiecare parte a capului. Datorită acestui lucru, ea este bine versată în forme. Dar ea vede mult mai bine obiectele verticale decât cele orizontale. De exemplu, dacă trebuie să aleagă un copac, se va târî mai degrabă spre cel mai înalt decât spre cel mai lat.

Ochi compuși sau compuși

Astfel de ochi se găsesc cel mai adesea la insectele adulte. Le puteți identifica imediat - de obicei sunt situate pe părțile laterale ale capului. Ochii compuși sunt mult mai complexi și variați decât toți ceilalți. Ei pot recunoaște formele obiectelor și pot identifica culorile. Unele insecte văd bine ziua, în timp ce altele văd bine noaptea. O caracteristică interesantă a acestor ochi este că ei nu văd întreaga imagine ca un întreg, ci doar bucăți. Și deja în creier insecta asambla un puzzle din imaginile primite pentru a vedea poza completă. Cum reușește o muscă să conecteze toate piesele unui fragment în zbor? În mod surprinzător, în zbor ea vede mai bine decât în ​​repaus. Și pentru un loc de aterizare, orice insectă este mai probabil să aleagă ceva care se mișcă sau se leagănă.

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

Ochiul compus este format din diverse, de obicei cantitate mare individual unități structurale- omatidii. 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, ei nu îndeplinesc deloc o funcție vizuală și sunt doar responsabili 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: ochi compus- structura ommatidiilor și numărul lor, convexitatea, localizarea 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.