Care este numele vederii la insecte. organele vizuale ale insectelor
Insecte sunt în prezent cel mai prosper grup de animale de pe pământ.
Corpul insectelor este împărțit în trei secțiuni: cap, torace și abdomen.
Pe capul insectelor sunt ochi compuși și patru perechi de apendice. La unele specii, pe lângă ochii compuși, există ochi simpli. Prima pereche de anexe este reprezentată de antene (antene), care sunt organe de miros. Cele trei perechi rămase formează aparatul bucal. Buza superioară (labrum), pliu nepereche, acoperă maxilarele superioare. A doua pereche de apendice orale formează maxilarele superioare (mandibule), a treia pereche - mandibule(maxila), a patra pereche fuzionează și formează buza inferioară (labium). Poate exista o pereche de palpi pe maxilarul inferior și pe buza inferioară. Aparatul bucal include limba (hipofaringe) - o proeminență chitinoasă a fundului cavității bucale (Fig. 3). Datorită modului de hrănire, piese bucale pot fi tipuri variate. Există tipuri de piese bucale care se roade, roadă-ling, piercing-suge, suge și ling. Tipul principal de aparat bucal ar trebui să fie considerat roading (Fig. 1).
orez. unu.
1 - buza superioară, 2 - fălcile superioare, 3 - fălcile inferioare, 4 - buza inferioară,
5 - segment bazal al buzei inferioare, 6 - "tulpina" a buzei inferioare, 7 - palp mandibular,
8 - lobul intern de mestecat al maxilarului inferior, 9 - extern
lobul de mestecat al maxilarului inferior, 10 - subbarbie,
11 - barbie falsă, 12 - palp non-labial, 13 - uvulă, 14 - uvulă anexală.
Toracele este format din trei segmente, numite protorax, mezotorax și, respectiv, metatorax. Fiecare dintre segmentele toracelui poartă câte o pereche de membre; la speciile zburătoare, mezotoracele și metatoracele au fiecare câte o pereche de aripi. Membrele sunt articulate. Segmentul principal al piciorului se numește coxa, urmat de trohanter, femur, tibie și tars (Fig. 2). În legătură cu modul de viață, membrele merg, aleargă, sar, înotă, sapă și apucă.
orez. 2. Diagrama structurii
membre de insecte:
1 - aripă, 2 - coxa, 3 - pivotantă,
4 - coapsă, 5 - picior inferior, 6 - tars.
orez. 3.
1 - ochi compuși, 2 - ochi simpli, 3 - creier, 4 - salivare
glandă, 5 - gușă, 6 - aripa anterioară, 7 - aripa posterioară, 8 - ovar,
9 - inimă, 10 - intestin posterior, 11 - peri caudali (cerc),
12 - antenă, 13 - buza superioară, 14 - mandibule (superioare
maxilare), 15 - maxilară (maxilare inferioare), 16 - buză inferioară,
17 - ganglion subfaringian, 18 - lanț nervos abdominal,
19 - intestin mediu, 20 - vase malpighiene.
Numărul de segmente abdominale variază de la 11 la 4. Pe abdomen, insectele inferioare au membre pereche, la insectele superioare, acestea sunt modificate într-un ovipozitor sau alte organe.
Capacele sunt reprezentate de cuticula chitinoasa, hipoderma si membrana bazala, protejează insectele de daune mecanice, pierderi de apă, sunt scheletul exterior. Insectele au multe glande de origine hipodermică: salivare, odoritoare, otrăvitoare, arahnoidă, ceară etc. Culoarea tegumentului insectelor este determinată de pigmenții conținuti în cuticulă sau hipodermă.
orez. patru. Secțiune longitudinală prin
cap de gandac negru
1 - deschiderea gurii, 2 - faringe,
3 - esofag, 4 - creier
(ganglion supraesofagian),
5 - ganglion subfaringian,
6 - aorta, 7 - canalul salivar
glande, 8 - hipofaringe, sau
subglotă, 9 - preoral
cavitate, 10 - secțiune anterioară
cavitatea preorală, sau
cibarium, 11 - sectiune posterioara
cavitatea preorală,
sau salivare.
Mușchii insectelor structura histologica aparțin celor striați, ele se disting prin capacitatea de a frecvență foarte mare a contracțiilor (de până la 1000 de ori pe secundă).
Sistem digestiv ca la toate artropodele este împărțit în trei secțiuni, secțiunile anterioare și posterioare sunt de origine ectodermică, cea medie este endodermică (Fig. 5). Aparatul digestiv începe cu anexele bucale și cavitatea bucală, în care se deschid canalele a 1-2 perechi de glande salivare. Prima pereche de glande salivare produce enzime digestive. A doua pereche de glande salivare poate fi modificată în glande de păianjen sau de mătase (omizi ale multor specii de fluturi). Canalele fiecărei perechi se unesc într-un canal nepereche care se deschide la baza buzei inferioare sub hipofaringe. Secțiunea anterioară include faringe, esofag și stomac. La unele specii de insecte, esofagul are o extensie - gusa. La speciile care se hrănesc cu alimente vegetale, stomacul conține pliuri chitinoase, dinți, care contribuie la măcinarea alimentelor. departamentul de mijloc Intestinul mediu este locul unde alimentele sunt digerate și absorbite. În partea sa inițială, intestinul mediu poate avea excrescențe oarbe (anexe pilorice). Anexele pilorice funcționează ca glande digestive. La multe insecte care mănâncă lemne, protozoarele și bacteriile simbiotice se instalează în intestine, secretând enzima celulază și contribuind astfel la digestia fibrelor. Secțiunea posterioară este reprezentată de intestinul posterior. La granița dintre secțiunile medii și posterioare se deschid în lumenul intestinal numeroase vase malpighiene închise orb. Intestinul posterior are glande rectale care aspiră apa din resturile masei alimentare.
orez. 5. Diagrama structurii
sistem digestiv
gandac negru:
1 - glandele salivare, 2 -
esofag, 3 - gușă, 4 -
apendice pilorice,
5 - intestinul mijlociu,
6 - vase malpighiene,
7 - intestinul posterior,
8 - rect.
Organele respiratorii ale insectelor sunt traheea, prin care sunt transportate gazele. Traheele încep cu deschideri - spiraculi (stigmate), care sunt situate pe părțile laterale ale mezotoracelui și metatoraxului și pe fiecare segment al abdomenului. Numărul maxim de spiraculi este de 10 perechi. Adesea stigmele au supape speciale de blocare. Traheele arată ca niște tuburi subțiri și pătrund în întreg corpul insectei (Fig. 6). Ramurile terminale ale traheei se termină într-o celulă traheală stelata, din care se extind tuburi și mai subțiri, traheolele. Uneori, traheea formează mici expansiuni - saci de aer. Pereții traheei sunt căptușiți cu o cuticulă subțire, având îngroșări sub formă de inele și spirale.
orez. 6. Sistem
cladiri
respirator
sisteme negre
gândac de bucătărie
Sistemul circulator al insectelor tip deschis(Fig. 7). Inima este situată în sinusul pericardic pe partea dorsală a regiunii abdominale a corpului. Inima arată ca un tub închis orbește la capătul posterior. Inima este împărțită în camere, fiecare cameră are deschideri pereche cu valve pe laterale - ostia. Numărul de camere este de opt sau mai puțin. Mușchii sunt atașați de fiecare cameră a inimii pentru a asigura contracția acesteia. Valul de contracții ale inimii din camera posterioară spre anterioară asigură Sens unic sânge înainte.
Hemolimfa se deplasează din inimă într-un singur vas - în aorta capului și apoi se revarsă în cavitatea corpului. Prin numeroase orificii, hemolimfa intră în cavitatea sinusului pericardic, apoi prin ostie, odată cu dilatarea camerei cardiace, este aspirată în inimă. Hemolimfa nu are pigmenți respiratori și este un lichid gălbui care conține fagocite. Funcția sa principală este de a furniza organelor nutrienți și de a transfera produse metabolice către organele excretoare. Funcția respiratorie hemolimfa este nesemnificativă, doar la unele larve de insecte acvatice (larve de țânțari strigători) hemolimfa are hemoglobină, este colorată în roșu aprins și este responsabilă de transportul gazelor.
Organele excretoare ale insectelor sunt vasele malpighiene și corpul gras. Vasele malpighiene (până la 150) sunt de origine ectodermică, curg în lumenul intestinal la limita dintre mijloc și diviziuni posterioare intestine. Produsul de excreție este cristalele de acid uric. Corpul de grăsime al insectelor, în plus față de funcția principală - acumularea de rezerve nutrienți, servește și ca „rinichi de acumulare”. În corpul adipos există celule excretoare speciale, care sunt saturate treptat cu acid uric puțin solubil.
orez. 7. Diagrama structurii
sistem circulator
gandac negru:
1 - inima, 2 - aorta.
Sistemul nervos central al insectelor este format din ganglioni supraesofagieni perechi (creierul), ganglioni subesofagieni și ganglioni segmentali ai cordonului nervos ventral. Creierul este format din trei secțiuni: protocerebrum, deutocerebrum și tritocerebrum. Protocerebrumul inervează acronul și ochii localizați pe acesta. Pe protocerebrum se dezvoltă corpuri de ciuperci, de care se apropie nervii din organele vederii. Deutocerebral inervează antenele, tritocerebrumul inervează buza superioară.
Compoziția lanțului nervos abdominal include 11-13 perechi de ganglioni: 3 toracici și 8-10 abdominali. La unele insecte, ganglionii segmentari toracic și ventral se contopesc în ganglionii toracici și ventrali.
Sistemul nervos periferic este format din nervi care se ramifică din central sistem nervos, și organele de simț. Există celule neurosecretoare ai căror neurohormoni reglează activitatea organelor endocrine ale insectelor.
Cu cât comportamentul insectelor este mai complex, cu atât creierul și corpurile ciupercilor lor sunt mai dezvoltate.
Organele de simț ale insectelor ating un grad ridicat de perfecțiune. Capacitățile aparatului lor senzorial le depășesc adesea pe cele ale vertebratelor superioare și ale oamenilor.
Organele vederii sunt simple și ochi compusi(Fig. 8). Ochii compuși sau compuși sunt localizați pe părțile laterale ale capului și constau din ommatidii, al căror număr la diferite specii de insecte variază de la 8-9 (furnici) la 28.000 (libelule). Multe specii de insecte au vedere la culoare. Fiecare ommatidium percepe o mică parte din câmpul vizual al întregului ochi, imaginea este alcătuită din multe particule mici ale imaginii, o astfel de viziune fiind uneori numită „mozaic”. Rolul ochilor simpli nu a fost studiat pe deplin; s-a stabilit că ei percep lumina polarizată.
orez. opt.
A - ochi compus (omatidiile sunt vizibile în secțiune), B - diagramă
structura unui ommatidium separat, B - diagrama structurii unui simplu
ochi: 1 - cristalin, 2 - con de cristal, 3 - pigmentat
celule, 4 - celule vizuale (retiniene),
5 - rabdom (tijă optică), 6 - fațete (externe
suprafața cristalinului), 7 - fibre nervoase.
Multe insecte sunt capabile să scoată sunete și să le audă. Organele auzului și organele care emit sunete pot fi localizate oriunde pe corp. De exemplu, la lăcuste, organele auzului (organele timpanice) sunt situate pe tibiele picioarelor din față, aici există două fante longitudinale înguste, ducând la timpan asociat cu celulele receptorilor. Organele producătoare de sunet sunt pe aripile anterioare, aripa stângă corespunzând „arcului” și aripa dreaptă „violinei”.
Organele olfactive sunt reprezentate de un set de sensile olfactive situate în principal pe antene. Antenele masculilor sunt mai dezvoltate decât cele ale femelelor. După miros, insectele caută hrană, locuri pentru depunerea ouălor, indivizi de sex opus. Femelele secretă substanțe speciale - atracții sexuali care atrag bărbații. Masculii fluture găsesc femele la o distanță de 3-9 km.
Taste Senilla sunt localizate la gândaci de pe maxilar și palpi labiali, la albine, muște, fluturi - pe picioare, la albine, furnici - pe antene.
Receptorii tactili, termoreceptorii și higroreceptorii sunt împrăștiați pe suprafața corpului, dar cei mai mulți dintre ei se află pe antene și palpi. Multe insecte percep câmpurile magnetice și modificările acestora, unde se află organele care percep aceste câmpuri este încă necunoscut.
Insectele sunt animale dioice. Multe specii de insecte prezintă dimorfism sexual. Structura sistemului reproducător masculin include: testicule și canalele deferente pereche, canalul ejaculator nepereche, organul copulator și glande accesorii. Compoziția organului copulator include elemente cuticulare - organele genitale. Glandele anexe secretă un secret care diluează spermatozoizii și formează membrana spermatoforului. Structura sistemului reproducător feminin include: ovar și oviducte pereche, vagin nepereche, receptacul seminal, glande anexe. Femelele unor specii au un ovipozitor. Organele genitale ale bărbaților și femeilor au o structură complexă și o semnificație taxonomică.
Insectele se reproduc sexual; pentru un număr de specii, partenogeneza (afidele) este cunoscută.
Dezvoltarea insectelor este împărțită în două perioade - embrionară, inclusiv dezvoltarea embrionului în ou, și postembrionară, care începe din momentul în care larva părăsește oul și se termină cu moartea insectei. Dezvoltarea postembrionară are loc cu metamorfoză. După natura metamorfozei, aceste artropode se împart în două grupe: insecte cu transformare incompletă (hemimetabolice) și insecte cu transformare completă (holometabolice).
La insectele hemimetabolice, larva este similară cu animalul adult. Diferă de el prin aripile subdezvoltate - gonade, absența caracteristicilor sexuale secundare și dimensiuni mai mici. Astfel de larve asemănătoare adulților sunt numite nimfe. Larva crește, moartă, după fiecare năpârlire, rudimentele aripilor cresc. După mai multe napse, un adult iese dintr-o nimfă mai în vârstă.
La insectele holometabolice, larva nu este similară cu imago nu numai ca structură, ci și din punct de vedere ecologic, de exemplu, larva cockchaferului trăiește în sol, imago trăiește pe copaci. După mai multe moarte, larvele se transformă în pupe. În timpul stadiului de pupă, organele larvelor sunt distruse și se formează corpul unei insecte adulte.
orez. 9.
A - deschis (călăreț), B -
acoperit (fluture),
B - ascuns (zboară).
Larvele insectelor holometabolice nu au ochi compuși și rudimente ale aripilor. Aparatul lor bucal este de tip roadă, antenele și membrele sunt scurte. După gradul de dezvoltare al membrelor, se disting patru tipuri de larve: protopod, oligopod, polipod, apod. Larvele de protopode au doar rudimente picioarele pectorale(albine). Larvele de oligopode au trei perechi de picioare normale de mers (gândaci, aripi). Larvele polipode, pe lângă trei perechi de picioare toracice, mai au câteva perechi de picioare false pe abdomen (fluturi, mușchii). Picioarele ventrale sunt proeminențe ale peretelui corpului, purtând spini și cârlige pe talpă. Larvele de apod nu au membre (diptere).
Conform metodelor de locomoție, larvele insectelor holometabolice sunt împărțite în campodeoid, erucoid, vierme și vierme.
Larvele campodeoide au un corp lung și flexibil, picioare alergătoare și cerci sensibili (gândacii de pământ). Larve erucoide - un corp cărnos, ușor curbat, cu sau fără membre (gândaci de mai, bronzuri, gândaci de bălegar). Viermi de sârmă - cu corp rigid, rotund în diametru, cu cerci de susținere (gandaci de clic, gândaci de culoare închisă). ca vierme - de aspect asemănătoare viermilor, fără picioare (diptere și multe altele).
Există trei tipuri de pupe: libere, acoperite, ascunse (Fig. 9). În pupele libere, rudimentele aripilor și ale membrelor sunt clar vizibile, liber separate de corp, învelișurile sunt subțiri și moi (gândaci). În pupele acoperite, rudimentele aderă strâns de corp, învelișurile sunt puternic sclerotizate (fluturi). Pupe ascunse - pupe libere situate în interiorul unui cocon fals - pupari (muște). Puparea este o piele de larvă întărită care nu a fost vărsată.
Întrebarea „Câți ochi are o muscă comună?” nu atât de simplu pe cât pare. Două 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? Cert este că viziunea fațetată s-a format pentru a acoperi în primul rând cât mai mult spațiu cu o privire și a prinde mișcarea. 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.
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 sisteme optice complexe ale ochiului. 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. Tarkovsky (1983)
Este dificil să supraestimezi valoarea Sveta (radiatie electromagnetica spectru vizibil) pentru toți locuitorii planetei noastre. Lumina soarelui este principala sursă de energie pentru plantele și bacteriile fotosintetice și, indirect, prin ele - pentru toate organismele vii din biosfera pământului. Lumina afectează direct cursul întregii varietăți de procese de viață ale animalelor, de la reproducere până la schimbările 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, aparatul vizual, cel mai complex dintre toate sistemele senzoriale cunoscute, a început să se formeze și să se îmbunătățească. 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 nervoaseși formațiuni ale sistemului nervos central. 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 aceluiași grup sistematic: de exemplu, o serie de specii de gândaci de pământ care trăiesc în spații deschise au ochi compuși bine dezvoltați, cu un număr mare de omatidii, în timp ce gândacii de pământ care trăiesc sub pietre au ochi puternici. ochii redusi.si constau dintr-un numar 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 unii dintre ei pot vedea doar mișcarea petelor luminoase și întunecate, 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: luminozitatea, 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 regulă, culorile diferite sunt percepute de diferite zone ale ochiului 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 unitatea de suprafață convexă a ochiului, adică densitatea unghiulară a acestora. 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 „forma sa pură” este extrem de rară 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 apărea întrebarea: de ce nu au format un ochi de cameră, asemănător cu ochiul uman, cu o pupila, cristalin 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. Un ochi prea mic nu este foarte bun. 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.
Chiar și în copilăria timpurie, mulți dintre noi am pus întrebări atât de aparent banale despre insecte, cum ar fi: câți ochi are o muscă obișnuită, de ce un păianjen țese o pânză și o viespe poate mușca.
Știința entomologiei are răspunsuri la aproape oricare dintre ele, dar astăzi vom apela la cunoașterea naturii și a cercetătorilor de comportament pentru a aborda întrebarea care este sistemul vizual al acestei specii.
În acest articol, vom analiza cum vede o muscă și de ce este atât de greu să pălmuiești această insectă enervantă cu un zgâietor de muște sau să o prinzi cu palma de perete.
rezident în cameră
Musca de casă sau musca de casă aparține familiei muștelor adevărate. Și, deși subiectul recenziei noastre se referă la toate speciile fără excepție, ne vom permite, pentru comoditate, să luăm în considerare întreaga familie folosind exemplul acestei specii foarte familiare de paraziți acasă.
Musca comună este o insectă externă foarte neremarcabilă. Are o colorație cenușiu-neagră a corpului, cu unele note de galben în partea inferioară a abdomenului. Lungimea unui adult depășește rar 1 cm.Insecta are două perechi de aripi și ochi compuși.
Ochi compuși - ce rost are?
Sistemul vizual al muștei include doi ochi mari situati la marginile capului. Fiecare dintre ele are o structură complexă și constă din multe fațete hexagonale mici, de unde și numele acestui tip de viziune ca fațetă.
În total, ochiul muștei are mai mult de 3,5 mii dintre aceste componente microscopice în structura sa. Și fiecare dintre ei este capabil să capteze doar o mică parte din imaginea generală, transmițând informații despre mini-imaginea primită către creier, care colectează împreună toate puzzle-urile acestei imagini.
Dacă comparați vederea fațetă și vederea binoculară, pe care o are o persoană, de exemplu, vă puteți asigura rapid că scopul și proprietățile fiecăreia sunt diametral opuse.
Animalele mai dezvoltate tind să-și concentreze vederea pe o anumită zonă îngustă sau pe obiect specific. Pentru insecte, este important nu atât să vezi un anumit obiect, cât să navighezi rapid în spațiu și să observi apropierea pericolului.
De ce este atât de greu de prins?
Acest dăunător este într-adevăr foarte greu de luat prin surprindere. Motivul nu este doar reacția crescută a insectei în comparație cu o persoană lentă și capacitatea de a se rupe aproape instantaneu. În principal, un nivel atât de ridicat de reacție se datorează percepției în timp util a schimbărilor și mișcărilor din creierul acestei insecte în raza de vizualizare a ochilor săi.
Vederea muștei îi permite să vadă aproape 360 de grade. Acest tip de viziune se mai numește și panoramică. Adică, fiecare ochi oferă o vedere de 180 de grade. Acest dăunător este aproape imposibil de luat prin surprindere, chiar dacă îl abordezi din spate. Ochii acestei insecte vă permit să controlați întregul spațiu din jurul ei, oferind astfel o apărare vizuală completă sută la sută.
Există o altă caracteristică interesantă a percepției vizuale a muștei asupra paletei de culori. La urma urmei, aproape toate speciile percep diferit anumite culori care sunt familiare ochilor noștri. Unele dintre ele insecte nu se disting deloc, altele le par diferit, în alte culori.
Apropo, pe lângă doi ochi compuși, musca mai are trei ochi simpli. Sunt situate în intervalul dintre cele fațetate, pe partea frontală a capului. Spre deosebire de ochii compuși, acești trei sunt folosiți de insecte pentru a recunoaște unul sau altul obiect în imediata apropiere.
Astfel, la întrebarea câți ochi are o muscă obișnuită, putem răspunde acum în siguranță - 5. Două fațete complexe, împărțite în mii de omatidii (fațete) și concepute pentru cel mai amplu control asupra schimbărilor din mediul înconjurător și trei ochi simpli, permițând, după cum se spune, să se concentreze.
Vedere asupra lumii
Am spus deja că muștele sunt daltonice și fie nu disting toate culorile, fie văd obiecte familiare nouă în alte tonuri de culoare. De asemenea, această specie este capabilă să distingă ultravioletele.
De asemenea, trebuie spus că, pentru toată unicitatea viziunii lor, acești dăunători practic nu văd în întuneric. Noaptea, musca doarme, deoarece ochii ei nu permit acestei insecte să facă comerț în întuneric.
Și totuși acești dăunători tind să perceapă bine doar obiectele mai mici și în mișcare. O insectă nu face distincție între obiecte atât de mari ca o persoană, de exemplu. Pentru o muscă, aceasta nu este altceva decât o altă parte a interiorului mediului.
Dar apropierea unei mâini de o insectă este perfect surprinsă de ochii ei și dă prompt semnalul necesar creierului. La fel ca orice alt pericol care se apropie rapid, nu va fi dificil pentru acești necinstiți, datorită sistemului de urmărire sofisticat și fiabil pe care le-a oferit natura.
Concluzie
Așa că am analizat cum arată lumea prin ochii unei muște. Acum știm că acești dăunători omniprezent, ca toate insectele, au un uimitor aparatul vizual, permițându-le să nu-și piardă vigilența și, în timpul zilei, să mențină apărarea de observație completă sută la sută.
Vederea muștei comune seamănă cu un sistem complex de urmărire, inclusiv mii de mini-camere de supraveghere, fiecare dintre acestea oferind insectei informații în timp util despre ceea ce se întâmplă în raza imediată.
Funcțiile organelor cordotonale par să fie diferite. În acele cazuri în care sensila sunt adiacente cuticulei, ele, de regulă, servesc la perceperea vibrațiilor de joasă frecvență. Adevărat, în unele cazuri (organele cordotonale situate în antenele țânțarilor) sunt, de asemenea, sensibile la oscilațiile de înaltă frecvență. Organele cordotonale interne înregistrează probabil modificări ale presiunii și solicitărilor mecanice care apar în corpul unei insecte.
Adevăratele organe auditive ale insectelor sunt organele timpanului, în care scolpoforele sunt asociate cu membrane cuticulare subțiri (membrane timpanice) care joacă rolul de timpan.
Organele timpanale ale lăcustelor situate pe tibiele picioarelor din față au o structură tipică. În partea superioară a piciorului inferior există două fante longitudinale înguste care duc la două buzunare pentru tobe. Pereții interiori buzunarele aflate în față sunt subțiri și reprezintă timpanele, în timp ce cele exterioare sunt îngroșate și se numesc timpane. Între ambele timpane, aproape adiacente acestora, sunt două trunchiuri traheale, care, probabil, servesc drept rezonatoare. În cele din urmă, partea principală a organului timpanic este alcătuită din trei grupuri de scolpofori. Scolpoforii se învecinează parțial cu membrana timpanică, parțial cu traheea rezonantă. Procesele centrale ale celulelor senzoriale formează nervul timpanic. Exact după același principiu - o combinație de scolpofori și membrane timpanale - organele timpanului și alte insecte sunt aranjate - lăcuste, greieri, fluturi etc. Adevărat, pot fi localizate în diferite locuri ale corpului - pe segmentele anterioare ale abdomen, la baza aripilor etc.
Sensila cordotonală a organelor timpanice servește la perceperea vibrațiilor de diferite frecvențe - există sensile „de înaltă frecvență” și „de joasă frecvență”. De regulă, unul dintre aceste grupuri este reglat la frecvențele care sunt reprezentate maxim în sunetele emise de indivizii aceleiași specii. În general, insectele percep sunetele într-un mod foarte gamă largă: de la infrasunete (8-10 Hz) la ultrasunete (45000 Hz).
Insectele sunt capabile nu numai să perceapă, ci și să emită sunete. Această caracteristică este caracteristică reprezentanților multor grupuri: ortoptere, gândaci, himenoptere, fluturi etc. organe de sunet insectele sunt foarte diverse.
Ciripitul ortopterelor, de exemplu, este cauzat de dezvoltarea unor adaptări cunoscute de ciripit, care sunt cel mai adesea asociate cu aripile. Deci, la lăcuste, aceste organe sunt situate pe aripile din față. Unele vene ale aripii stângi devin zimțate și se transformă într-un așa-numit arc, cu care animalul conduce de-a lungul aripii drepte, unde se află un rezonator în locul potrivit. Acesta din urmă constă dintr-o zonă limitată a venelor înalte pe aripă - o oglindă. Mișcarea arcului zimțat de-a lungul marginii oglinzii duce la vibrarea părții suprafeței aripii întinsă pe ea.
La lăcuste, arcul este format dintr-un rând de dinți mici pe coapse. picioarele din spate. Când coapsele se freacă de aripile superioare, dinții ating vena radială a aripii, care este puternic proeminentă la bărbat. Cicadele de sex masculin au un caracter aparte mesagerie vocala" pe partea inferioară metatoraxul: actiunea sa se bazeaza pe oscilatia extrem de rapida a membranei chitinoase, pusa in miscare prin contractia musculara. Semnificația capacității de a scoate sunete constă, aparent, în atragerea femelelor prin ciripit masculi.
Chemoreceptorii insectelor sunt reprezentați de sensile olfactive și gustative. Formațiunile cuticulare ale sensilei olfactive sunt foarte diverse ca formă: setae, apendice în formă de con, plăci etc. trasatura comuna- prezenta unor pori fini care patrund in cuticula. Prin acești pori este deschis accesul la elementele sensibile ale sensilei pentru moleculele de substanțe mirositoare. Sensile olfactive sunt localizate în principal pe axile și palpi maxilari.
Simțul mirosului servește insectelor atât pentru găsirea de hrană, cât și pentru împerechere: masculii găsesc adesea femele după miros. Acestea din urmă evidențiază special substanțe mirositoare- atractori sexuali. O cantitate nesemnificativă (100 de molecule în 1 cm 3 de aer) dintr-o astfel de substanță este suficientă pentru a provoca excitare la viermii de mătase masculi.
Sensile gustative sunt localizate la insecte pe părțile bucale și pe segmentele distale ale tarsului. Elementele lor cuticulare sunt reprezentate de fire de păr sau apendice în formă de con și sunt, de asemenea, pline de pori. Fiecare sensilla conține mai multe celule receptore, fiecare dintre acestea reacționând la un anumit stimul gustativ: o celulă reacționează la săruri, alta la substanțe zaharoase, a treia la apă curată. Una dintre celulele sensibile ale sensilei gustative este mecanoreceptorul. Astfel, la insecte, precum și la vertebrate, senzația gustativă este însoțită de o senzație tactilă.
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 sunt formați din ommatidii individuale, al căror număr este determinat în principal de caracteristici biologice insecte. 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. 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 receptore; 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 formează elementul sensibil la lumină al ochiului - rabdomul.
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 care formează nervul optic.
Pe lângă ochii compuși, multe insecte au și ochi simpli, 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 perfect. 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 ai grupurilor superioare Insecte au o viziune a culorilor bazată pe percepția a trei culori primare, a căror amestecare oferă 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 razele verzi-galbene, albastre și 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 „completează” ochii compuși într-o oarecare măsură, afectând activitatea comportamentului insectelor în diferite condiții de lumină. În plus, s-a dovedit că ocelii simpli, împreună cu ochii compuși, sunt capabili să perceapă lumina polarizată.
Pe lângă aceste organe senzoriale, insectele au și o serie de aparate receptor. Acestea sunt sensilele care percep temperatura ambientală și umiditatea acesteia. Insectele acvatice sunt capabile să înregistreze modificări ale presiunii etc.
Sistemul respirator. Pentru respirație servește un sistem traheal dezvoltat complex. Pe părțile laterale ale corpului există până la 10 perechi, uneori mai puține, de spiracole, sau stigmate: se află pe mezo- și metatorax și pe 8 segmente ale abdomenului.
Stigmatele sunt adesea echipate cu dispozitive speciale de închidere și fiecare duc într-un canal transversal scurt, iar toate canalele transversale sunt conectate între ele printr-o pereche (sau mai multe) de trunchiuri traheale longitudinale principale. Traheele mai subțiri provin din trunchi, ramificându-se de multe ori și încurcând toate organele cu ramurile lor. Fiecare trahee se termină cu o celulă terminală cu procese divergente radial străpunsă de tubii terminali ai traheei. Ramurile terminale ale acestei celule (traheolele) pătrund chiar și în celulele individuale ale corpului. Uneori, traheele formează expansiuni locale, sau saci de aer, care servesc la insectele terestre pentru a îmbunătăți ventilația aerului în sistemul traheal, iar la insectele acvatice, probabil ca rezervoare care cresc aportul de aer în corpul animalului. Traheele apar în embrionul insectelor sub formă de proeminențe profunde ale ectodermului; ca și alte formațiuni ectodermice, acestea sunt căptușite cu o cuticulă. LA Strat de suprafață acesta din urmă formează o îngroșare în spirală, care conferă elasticitate traheei și împiedică prăbușirea pereților.
În cele mai simple cazuri, oxigenul intră în sistemul traheal și dioxidul de carbon este îndepărtat din acesta prin difuzie prin stigmate deschise constant. Acest lucru se observă, însă, numai la insectele inactive care trăiesc în condiții de umiditate ridicată.
