Ochii de insecte sunt simpli sau compuși. Câți ochi are o muscă sau o albină? Întreaga suprafață a corpului

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 formează sistemul 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 ochiul lucrează separat de toți ceilalți, 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, 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 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. A executa funcția 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.

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 Dragonfly

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.

Atât muștele, cât și albinele au cinci ochi. Trei ochi simpli situat în partea superioară a capului (s-ar putea spune, pe coroana capului), și două complexe, sau fațetate, 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. În timp ce ochii simpli sunt proiectați pentru a examina obiectele 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.

Din punctul de vedere al unei insecte

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 creaturi 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, desigur, datorită percepției luminii de către organele de simț speciale, animalele primesc o parte semnificativă (și adesea cea mai mare) parte a informațiilor despre lumea din jurul lor, pot distinge forma și culoarea obiectelor, pot determina mișcarea corpurilor. , navigați 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, desigur, 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.

Strat superior ommatidium 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 toți sunt capabili să perceapă lumina în intervalul 300-700 nm, inclusiv partea ultravioletă a spectrului inaccesibilă vertebratelor.

De obicei, Culori diferite perceput diverse zone ochiul compus al insectelor. 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 o absorbție maximă de 360, 400 sau 460 nm, încă doi - 520 nm, iar restul - de la 520 la 600 nm (Kelber et al., 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 muștele și albinele), în ommatidia 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 percepției culorilor sunt eliminate din cauza unei curburi semnificative a microvilozităților rabdomerilor (Kelber et al., 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 îi ajută pe fluturi să se hrănească și să depună ouă (Kelber et al., 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 fulgere 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 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 - indicatori 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 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

Tyshchenko V.P. Fiziologia insectelor. M.: facultate, 1986, 304 p.

Klowden M. J. Sisteme fiziologice la insecte. Academ Press, 2007. 688 p.

Nation J. L. Insect Physiology and Biochimie. Ediția a doua: CRC Press, 2008.

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” într-o oarecare măsură ochii compuși, 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.