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

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

În funcție de percepția luminii intensitate diferită Distingeți tipurile de ochi cu apoziție și suprapunere. Primul tip de structură a ochilor este caracteristic insectelor diurne, al doilea - nocturn.

LA ochi de apoziție fiecare ommatidium este izolat în partea sa superioară de pigmentul din omatidii vecine. Astfel, fiecare unitate structurală a ochiului funcționează separat de toate celelalte, percepând doar „propria” parte a spațiului exterior. Imaginea de ansamblu se formează în creierul unei insecte, ca din multe bucăți dintr-un mozaic.

LA ochi de suprapunere ommatidiile sunt doar parțial, deși pe toată lungimea, protejate de razele laterale: sunt semipermeabile. Pe de o parte, interferează cu insectele în lumină intensă, pe de altă parte, le ajută să vadă mai bine la amurg.

Ocelli (ochi simpli dorsali)- acestea sunt mici organe de vedere pe care unii adulți le au și sunt de obicei situate în vârful capului. De obicei, prezentate în valoare de trei, în timp ce unul se află ușor în față și încă două - în spatele și în lateralul față. Nu conțin ommatidium, structura ochilor simpli este mult simplificată. În exterior, se află corneea, constând din celule rădăcinoase, mai adânc este aparatul de percepere a luminii al celulelor retiniene (sensibile), și mai jos sunt celulele pigmentare care trec în fibrele nervului optic.

Dintre toate soiurile de ochi de insecte, ochii simpli 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 pictează peste ochi compuși, insectele încetează să se orienteze în spațiu, chiar dacă au ochi simpli bine definiți.

Stemmas, sau ochi laterali simpli- sunt prezente 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 simplificate, văd relativ slab. Pentru a îmbunătăți vederea, ocele larvare sunt adesea prezentate în larve în cantitate de mai multe bucăți. La larvele de mușcă seamănă cu cele dorsale, iar la omizile de fluturi seamănă cu ommatidiile oculare compuse. Omizile percep forma obiectelor, disting mici detalii 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 ochii compuși cu fațete de aproximativ aceeași structură ca și ochii compuși ai crustaceelor.

Ochii constau din ommatidi separate (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 (neg. 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 de percepție al ommatidiumului 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 de fapt sensibile ale celulelor - rabdomerii - sunt grupuri de microvilozități dens împachetate, situate în centrul ommatidiumului și apropiate unele de altele. Împreună se formează element fotosensibil ochii sunt sclavi.

Celulele pigmentare de ecranare se află de-a lungul marginilor ommatidiumului; acestea din urmă sunt destul de semnificativ diferite la insectele diurne și nocturne. În primul caz, pigmentul din celulă este imobil și separă constant ommatidia vecină, nepermițând razelor de lumină să treacă 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 cad asupra celulelor sensibile nu a uneia, ci a mai multor ommatidii învecinate, 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 pleacă de la celulele sensibile terminații nervoase formând nervul optic.

Pe lângă ochii compuși, multe insecte au și ochi simpli (Fig. 339), a căror structură nu corespunde structurii unui ommatidium. Aparatul de refracție are formă lenticulară, imediat sub acesta se află un strat de celule sensibile. Întregul ochi este acoperit cu o teacă 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, totuși, diferă ca structură de ocelele simple ale stadiilor adulte. Nu există continuitate între ochii 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 prin screeningul celulelor pigmentare 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 urmare, imaginea este alcătuită din tot atâtea puncte de lumină corespunzătoare diferitelor părți ale obiectului cu câte fațete sunt perpendiculare pe razele din obiect. Imaginea de ansamblu este combinată, parcă, dintr-o multitudine de imagini parțiale mici prin aplicarea lor una la alta.

Percepția culorii de către insecte se distinge și printr-o anumită particularitate. 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 lungime de undă scurtă 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 diferă mult de a noastră.

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

Întrebarea „Câți ochi ai? musca comuna?" nu este atât de simplu pe cât pare. Doi ochi mari situat pe părțile laterale ale capului, poate fi văzut cu ochiul liber. Dar, de fapt, dispozitivul organelor de vedere ale muștei este mult mai complicat.

Dacă te uiți la imaginea mărită a ochilor unei muște, poți vedea că aceștia sunt similari cu fagurii de miere și sunt formați din multe segmente individuale. Fiecare dintre părți are forma unui hexagon cu margini regulate. De aici provine numele unei astfel de structuri de ochi - fațetă („fațetă” în franceză înseamnă „margine”). Multe și unele artropode se pot lăuda cu ochi compuși complecși, iar musca este departe de campioana în numărul de fațete: are doar 4.000 de fațete, iar libelulele au aproximativ 30.000.

Celulele pe care le vedem se numesc omatidie. Ommatidia are 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 adaugă aceste imagini minuscule într-un singur întreg.

Locația ochilor compuși mari diferă între muștele femele și masculi. La bărbați, ochii sunt apropiați, 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 - un total de cinci. De ce a luat natura pe un drum atât de dificil? Adevărul este că vedere fațetată a fost format pentru a acoperi în primul rând cât mai mult spațiu cu o privire și prinde mișcare. Acești ochi îndeplinesc principalele funcții. Cu ochi simpli, musca a fost „prevăzută” pentru a măsura nivelul de iluminare. Ochii compuși sunt organul principal al vederii, iar ochii simpli sunt secundari. Dacă musca nu ar avea ochi simpli, ar fi mai lent și ar putea zbura doar în lumină puternică, iar fără ochi compuși ar fi oarbă.

Cum vede o muscă lumea?

Ochii mari convexi permit muștei să vadă totul în jurul ei, adică unghiul de vizualizare este de 360 ​​de grade. Este de două ori mai lat decât un om. Ochii fixați ai insectei arată simultan pe toate cele patru părți. Dar acuitatea vizuală a unei muște este de aproape 100 de ori mai mică decât cea a unui om!

Deoarece fiecare ommatidium este o celulă independentă, imaginea este reticulata, constând din mii de imagini mici separate care se completează reciproc. Prin urmare, lumea pentru o muscă este un puzzle asamblat, format din câteva mii de piese, și destul de vag. Mai mult sau mai puțin clar, insecta vede doar la o distanță de 40 - 70 de centimetri.

Musca este capabilă să distingă culorile și chiar invizibile ochiul uman lumina polarizata si ultravioleta. Ochiul unei muște simte cea mai mică schimbare 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 muștei este o reacție 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 „transferarea” imaginii de la o celulă - ommatidium la alta. Inginerii aeronautici au adoptat această caracteristică a vederii muștei și au dezvoltat un dispozitiv pentru calcularea vitezei unei aeronave care zboară, repetând structura ochiului acestuia.

Datorită acestei percepții rapide, muștele trăiesc într-o realitate cu încetinitorul 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 niște creaturi foarte lente. Creierul insectei funcționează cu viteza unui supercomputer, primind o imagine, analizând-o și transmitând comenzile corespunzătoare corpului în miimi de secundă. Prin urmare, nu este întotdeauna posibil să loviți o muscă.

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

Cum văd insectele?

Musca ocolește brusc un obiect care zboară spre el, fluturele alege o anumită floare, iar omida se târăște spre ea însăși. copac inalt. Insectele, ca și oamenii, au și ele organe de vedere, 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?

Modalități de a vedea lumea în insecte

Capacitatea lor de a vedea este împărțită în trei moduri.

Întreaga suprafață a corpului

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 flori. Cum functioneazã? Lumina trece prin cuticulă strat exterior piele și pătrunde până la capul insectei. Acolo are loc o reacție în celulele creierului, iar insecta înțelege că lumina cade asupra ei. Un astfel de dispozitiv nu este la îndemâna oricui, dar ajută foarte mult acele insecte care trăiesc sub pământ, 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 pete întunecate care captează lumina. Dar omizile au cinci până la șase ochi pe fiecare parte a capului. Din această cauză, 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, atunci se va târâ mai degrabă spre cel mai înalt, și nu spre cel mai lat.

Ochi compuși sau fațetați

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 diverși 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 colectează un puzzle din imaginile primite pentru a vedea imagine completă. Cum reușește musca să conecteze toate piesele fragmentului 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 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 compus din diverse un numar mare individual 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, 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 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 influența acest lucru: ochi compus- structura ommatidiilor și numărul lor, umflarea, localizarea 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.