Štruktúra zloženého oka hmyzu. Videnie hmyzu

Schopnosť vidieť svet okolo nás v celom spektre jeho farieb a odtieňov - jedinečný darček prírode k človeku. Svet farieb, ktoré naše oči dokážu vnímať, je jasný a úžasný. Človek však nie je jediným živým tvorom na tejto planéte. Vidia aj zvieratá a hmyz predmety, farby, nočné tvary? Ako vidia muchy alebo včely napríklad našu izbu alebo kvet?

hmyzie oči

Moderná veda s pomocou špeciálnych prístrojov dokázala vidieť svet očami rôznych zvierat. Tento objav sa stal vo svojej dobe senzáciou. Ukazuje sa, že mnohí naši menší bratia, a najmä hmyz, vidia úplne iný obraz, ako vidíme my. Vidia aj muchy? Áno, ale vôbec nie, a ukázalo sa, že my, muchy a iné lietajúce a lezúce stvorenia žijeme v rovnakom svete, ale úplne inom.

Je to všetko o hmyze, nie je sám, alebo skôr nie celkom sám. Oko hmyzu je súbor tisícov faziet alebo ommatídií. Vyzerajú ako kužeľové šošovky. Každá takáto ommatídia vidí inú časť obrazu, prístupnú len jej. Ako vidia muchy? Obraz, ktorý pozorujú, vyzerá ako obrázok zostavený z mozaiky alebo puzzle.

Zraková ostrosť hmyzu závisí od počtu ommatídií. Najviditeľnejšia je vážka, má ommatídiu - asi 30 tisíc. Vidieť sú aj motýle - asi 17 tisíc, pre porovnanie: mucha ich má 4 tisíc, včela 5. Najviac zrakovo postihnutý je mravec, jeho oko obsahuje len 100 faziet.

Všestranná obrana

Ďalšou schopnosťou hmyzu, ktorá sa líši od človeka, je schopnosť vidieť všetko okolo. Očná šošovka je schopná vidieť všetko pri 360 o. Spomedzi cicavcov má najväčší zorný uhol zajac – 180 stupňov. Preto je prezývaný šikmý, ale čo robiť, keď je toľko nepriateľov. Lev sa nebojí nepriateľov a jeho oči sa pozerajú na menej ako 30 stupňov horizontu. U drobného hmyzu príroda kompenzovala nedostatočný prírastok schopnosťou vidieť každého, kto sa k nim priplazí. Čo ešte odlišuje vizuálne vnímanie hmyzu, je rýchlosť, akou sa obraz mení. Počas rýchleho letu si stihnú všimnúť všetko, čo ľudia v takej rýchlosti nevidia. Ako napríklad muchy vidia televíziu? Ak by naše oči boli ako oči muchy alebo včely, potrebovali by sme film točiť desaťkrát rýchlejšie. Chytiť muchu zozadu je takmer nemožné; Človek sa hmyzu javí ako pomalá korytnačka a korytnačka ako všeobecne nehybný kameň.

Farby dúhy

Takmer všetok hmyz je farboslepý. Rozlišujú farby, ale po svojom. Je zaujímavé, že oči hmyzu a dokonca aj niektorých cicavcov červenú farbu vôbec nevnímajú alebo ju vidia ako modrú alebo fialovú. Pre včelu vyzerajú červené kvety čierne. Rastliny, ktoré potrebujú opelenie včelami, nekvitnú na červeno. Väčšina svetlé farbyšarlátová, ružová, oranžová, bordová, ale nie červená. Tie vzácne, ktoré si dovolia červený outfit, sa opeľujú iným spôsobom. Toto je vzťah v prírode. Je ťažké si predstaviť, ako sa vedcom podarilo zistiť, ako muchy vidia farby miestnosti, ale ukázalo sa, že ich obľúbená farba je žltá a modrá a zelená ich dráždia. Presne takto. Aby ste mali v kuchyni menej múch, stačí ju správne natrieť.

Môžu muchy vidieť v tme?

Muchy, ako väčšina lietajúceho hmyzu, v noci spia. Áno, áno, aj oni potrebujú spánok. Ak muchu neustále odháňajú a nedajú jej tri dni spať, uhynie. Muchy vidia zle v tme. Ide o hmyz s okrúhle oči, ale krátkozraký. Na nájdenie potravy nepotrebujú oči.

Na rozdiel od múch, včely robotnice dobre vidia v noci, čo im umožňuje pracovať nočná zmena To isté. V noci kvety voňajú intenzívnejšie a o nektár je menej konkurentov.

V noci vidia dobre, ale nepochybným lídrom vo videní v tme je šváb americký.

Tvar položky

Zaujímavé je vnímanie tvaru predmetu rôznym hmyzom. Špecifikom je, že nemusia vôbec vnímať jednoduché formy, ktoré nie sú potrebné pre ich životaschopnosť. Včely a motýle nevidia predmety jednoduchých tvarov, najmä stacionárne, ale priťahuje ich všetko, čo má zložité tvary kvetov, najmä ak sa pohybujú alebo kývajú. To vysvetľuje najmä skutočnosť, že včely a osy len zriedka bodnú nehybného človeka, a ak áno, je to v oblasti pier, keď hovorí (pohybuje perami). Muchy a niektorý iný hmyz nevnímajú človeka, sedia na ňom jednoducho pri hľadaní potravy, ktorú hľadajú čuchom a vidia pomocou senzorov na labkách.

Všeobecné znaky videnia hmyzu

• Iba motýle dokážu rozlíšiť červenú farbu - opeľujú vzácne kvety takýto rozsah.
• Všetky oči majú fazetovú štruktúru, rozdiel je v počte ommatídií.
• Trichromázia alebo schopnosť transformovať farby na tri základné farby: fialovú, zelenú a ultrafialovú.
• Schopnosť zlomiť a odrážať svetelné lúče a vidieť celý obraz okolitej reality.
• Schopnosť pozerať sa na obrázky, ktoré sa veľmi rýchlo menia.
• Hmyz môže prechádzať slnečné svetlo, tak sa k lampe hrnú mole.
• Binokulárne videnie pomáha predátorom vo svete hmyzu presne určiť vzdialenosti k ich koristi.

ukázať všetko

Odrody štruktúry orgánov zraku

U hmyzu môžu byť oči prezentované v troch odrodách:

• (fazetované);
• (chrbtová, ocelli);
• larva (bočná, larva). (foto)

Oni majú odlišná štruktúra a nerovnaká schopnosť vidieť.

Zložené oči sa nachádzajú u väčšiny hmyzu a čím sú tieto oči vyvinutejšie, tým lepšie sú zvyčajne vyvinuté ich zrakové orgány. nazývaný aj fazetový, lebo oni vonkajší povrch Predstavuje ho súbor šošoviek umiestnených vedľa seba - fazety.

Ommatidium

Ommatidium

A (vľavo) - apozičné ommatidium,

B (vpravo) - superpozícia ommatidium

1 - axóny zrakových buniek, 2 - bunky sietnice,

3 - rohovka, 4 - kryštalický kužeľ,

5 - pigmentové bunky, 6 - svetlovod, 7 - rabdom

Zložené oko pozostáva z rôzneho, zvyčajne veľkého počtu jedincov štruktúrne jednotky- ommatídia. zahŕňajú množstvo štruktúr, ktoré zabezpečujú vedenie, lom svetla (fazeta, bunky rohovky, kryštalický kužeľ) a vnímanie vizuálnych signálov (bunky sietnice, rabdóm, nervové bunky). Každý má navyše pigmentové izolačné zariadenie, vďaka ktorému je úplne alebo čiastočne chránený pred bočnými lúčmi.

Schéma štruktúry jednoduchého oka

Zo všetkých typov očí má hmyz najslabšiu schopnosť vidieť. Podľa niektorých správ vôbec nevykonávajú vizuálnu funkciu a sú zodpovedné len za zlepšenie funkcie zložených očí. Dokazuje to najmä skutočnosť, že v hmyze prakticky neexistujú jednoduché bez zložitých. Okrem toho, keď sú zložené oči premaľované, hmyz sa prestane orientovať v priestore, aj keď má dobre definované oči.

Vlastnosti videnia hmyzu

Venuje sa štúdiu videnia hmyzu veľké množstvo vedeckých prác. Vďaka takémuto záujmu zo strany špecialistov sú teraz mnohé črty očí hmyzu Insecta spoľahlivo objasnené. Štruktúra zrakových orgánov u týchto organizmov je však taká rôznorodá, že kvalita videnia, vnímanie farieb a objemu, rozlišovanie medzi pohyblivými a nehybnými predmetmi, rozpoznávanie známych vizuálnych obrazov a ďalšie vlastnosti videnia sa výrazne líšia. rôzne skupiny hmyzu Môžu to ovplyvniť tieto faktory: v zloženom oku - štruktúra ommatídií a ich počet, konvexnosť, umiestnenie a tvar očí; v jednoduchých očiach a - ich počet a jemné štrukturálne znaky, ktoré môžu byť reprezentované značnou rozmanitosťou možností. Vízia včiel bola doteraz najlepšie preskúmaná.

Pohyb objektu zohráva určitú úlohu pri vnímaní tvaru. Hmyz skôr pristane na kvetoch, ktoré sa hojdajú vo vetre, ako na nehybných. vážky sa ponáhľajú za premiestňovanou korisťou a samce motýľov reagujú na lietajúce samice a majú problém vidieť tie sediace. Je to pravdepodobne spôsobené určitou frekvenciou podráždenia ommatídie očí pri pohybe, blikaní a blikaní.

Rozoznávanie známych predmetov

Hmyz rozpoznáva známe predmety nielen podľa farby a tvaru, ale aj podľa usporiadania predmetov okolo nich, takže myšlienku výnimočnej primitívnosti ich videnia nemožno nazvať pravdivou. Napríklad piesková osa nájde vchod do nory, vedená predmetmi, ktoré sa nachádzajú okolo nej (tráva, kamene). Ak sa odstránia alebo sa zmení ich umiestnenie, môže to zmiasť hmyz.

Vnímanie vzdialenosti

Táto vlastnosť je najlepšie študovaná na príklade vážok, zemných chrobákov a iného dravého hmyzu.

Schopnosť určiť vzdialenosť je spôsobená prítomnosťou vyššieho hmyzu binokulárne videnie, teda dve oči, ktorých zorné polia sa čiastočne pretínajú. Štrukturálne vlastnosti očí určujú, aká veľká je vzdialenosť dostupná na pozorovanie konkrétneho hmyzu. Napríklad skokanské chrobáky reagujú na korisť a vrhajú sa na ňu, keď sú vo vzdialenosti 15 cm od objektu.

Svetlo-kompasový pohyb

Mnoho hmyzu sa pohybuje tak, že si neustále udržiava rovnaký uhol dopadu svetla na sietnicu. Slnečné lúče sú teda akýmsi kompasom, podľa ktorého sa hmyz orientuje. Rovnakým princípom sa mory pohybujú v smere umelých svetelných zdrojov.

Zdá sa, že funkcie chordotonálnych orgánov sú odlišné. V prípadoch, keď senzilla susedí s kutikulou, spravidla slúži na vnímanie nízkofrekvenčných vibrácií. Je pravda, že v niektorých prípadoch (chordotonálne orgány umiestnené v anténach komárov) sú citlivé aj na vysokofrekvenčné vibrácie. Vnútorné chordotonálne orgány pravdepodobne zaznamenávajú zmeny tlaku a mechanické napätie vyskytujúce sa v tele hmyzu.

Týmto sluchové orgány hmyz sú tympanické orgány, v ktorých sú skolpofory spojené s tenkými kutikulárnymi membránami (tympanické membrány), ktoré zohrávajú úlohu ušných bubienkov.

Typickú stavbu majú tympanické orgány kobyliek, ktoré sa nachádzajú na holeniach predných nôh. V hornej časti holennej kosti sú dve úzke pozdĺžne štrbiny vedúce do dvoch bubienkových vreciek. Vnútorné steny vreciek, smerujúce k sebe, sú tenké a predstavujú ušné bubienky, zatiaľ čo vonkajšie steny sú zhrubnuté a nazývajú sa tympanické operculum. Medzi oboma ušnými bubienkami, ktoré k nim tesne priliehajú, sú dva tracheálne kmene, ktoré možno slúžia ako rezonátory. Napokon hlavnú časť bubienkového orgánu tvoria tri skupiny scolpoforov. Skolpofory čiastočne susedia s tympanickou membránou a čiastočne s rezonančnou priedušnicou. Centrálne procesy zmyslových buniek tvoria bubienkový nerv. Presne ten istý princíp - kombinácia skolpoforov a bubienkových membrán - sa používa na štruktúrovanie bubienkových orgánov iného hmyzu - kobylky, cvrčky, motýle atď. Môžu sa však nachádzať v rôzne miesta telá - na predných segmentoch brucha, na báze krídel atď.

Chordotonálna senzilla bubienkových orgánov slúži na vnímanie vibrácií rôzne frekvencie- existujú „vysokofrekvenčné“ a „nízkofrekvenčné“ senzily. Jedna z týchto skupín je spravidla naladená na frekvencie, ktoré sú najviac zastúpené v zvukoch produkovaných jedincami toho istého druhu. Vo všeobecnosti hmyz vníma zvuky vo veľmi veľký rozsah: od infrazvuku (8-10 Hz) po ultrazvuk (45000 Hz).

Hmyz je schopný nielen vnímať, ale aj vydávať zvuky. Táto vlastnosť je charakteristická pre zástupcov mnohých skupín: Orthoptera, chrobáky, Hymenoptera, motýle atď. Zvukové orgány hmyz je veľmi rôznorodý.

Cvrlikanie napríklad Orthoptera je spôsobené vývojom známych úprav štebotania, ktoré sa najčastejšie spájajú s krídlami. Takže u kobyliek sú tieto orgány umiestnené na predných krídlach. Niektoré žily ľavého krídla sú zubaté a menia sa na takzvaný luk, ktorý zviera posúva po pravom krídle, kde je na príslušnom mieste umiestnený rezonátor. Ten pozostáva z plošiny na krídle ohraničenej vysokou žilou – zrkadlom. Pohyb zubatej provy po hrane zrkadla vedie k chveniu časti plochy krídla na nej natiahnutej.

U kobyliek je oblúk tvorený radom drobných zubáčov na stehnách zadné nohy. Keď sa stehná šúchajú o horné krídla, zubáče sa dotýkajú radiálnej žily krídla, ktorá je u muža veľmi výrazná. Samce cikád majú zvláštny " hlasový aparát"na spodnej strane metathoraxu: jeho pôsobenie je založené na extrémne rýchlej vibrácii chitínovej membrány, poháňanej svalovou kontrakciou. Význam schopnosti vydávať zvuky očividne spočíva v priťahovaní samíc štebotaním samcov."

Chemoreceptory hmyzu sú zastúpené čuchovou a chuťovou senzibilou. Kutikulárne útvary čuchovej senzily sú tvarovo veľmi rôznorodé: štetiny, kužeľovité prívesky, platničky atď. Spoločným znakom je prítomnosť tenkých pórov prenikajúcich do kutikuly. Prostredníctvom týchto pórov je prístup k citlivým prvkom senzily otvorený pre molekuly zapáchajúcich látok. Čuchové senzily sa nachádzajú hlavne na palpách a maxilárnych palpách.

Hmyz používa svoj čuch na hľadanie potravy aj pri párení: samce často nájdu samice čuchom. Posledné zvýraznenie špeciálne pachových látok- sexuálne atraktanty. Malé množstvo (100 molekúl na 1 cm 3 vzduchu) takejto látky stačí na to, aby vyvolalo vzrušenie u samcov priadky morušovej.

Chuťové senzily sa nachádzajú u hmyzu na ústnych končatinách a distálnych segmentoch nôh. Ich kutikulárne prvky sú reprezentované chĺpkami alebo kužeľovitými príveskami a sú tiež posiate pórmi. Každá senzilla obsahuje niekoľko receptorových buniek, z ktorých každá reaguje na špecifický chuťový podnet: jedna bunka reaguje na soli, ďalšia na sladké látky, tretia na čistú vodu. Jednou zo zmyslových buniek chuťovej senzily je mechanoreceptor. Tak u hmyzu, ako aj u stavovcov, chuťový vnem sprevádzané hmatom.

Najkomplexnejšie zmyslové orgány hmyzu sú orgány zraku. Posledne menované sú zastúpené formáciami niekoľkých typov, z ktorých najdôležitejšie sú zložité fazetové oči približne rovnakej štruktúry ako zložité oči kôrovcov.

Oči pozostávajú z jednotlivých ommatídií, ktorých počet je určený hlavne biologické vlastnosti hmyzu Aktívni dravci a dobrí letci, vážky majú oči s až 28 000 fazetami. Zároveň mravce (rad Hymenoptera), najmä pracujúce jedince druhov, ktoré žijú pod zemou, majú oči pozostávajúce z 8-9 ommatídií.

Každé ommatídium predstavuje dokonalú fotooptickú senzilu. Pozostáva z optického aparátu vrátane rohovky, priehľadnej časti kutikuly nad ommatídiom a takzvaného kryštálového kužeľa. Spolu pôsobia ako šošovka. Vnímací aparát ommatídia je reprezentovaný niekoľkými (4-12) receptorové bunky; ich špecializácia zašla veľmi ďaleko, o čom svedčí ich úplná strata bičíkových štruktúr. Vlastné citlivé časti buniek – rabdoméry – sú zhluky husto nahromadených mikroklkov, ktoré sa nachádzajú v strede ommatídia a tesne priliehajú k sebe. Spolu tvoria fotosenzitívny prvok oka – rabdóm.

Tieniace pigmentové bunky ležia pozdĺž okrajov ommatídia; posledný sa dosť výrazne líši medzi denným a nočným hmyzom. V prvom prípade je pigment v bunke nehybný a neustále oddeľuje susedné ommatídie, čím zabraňuje prechodu svetelných lúčov z jedného oka do druhého. V druhom prípade je pigment schopný pohybovať sa v bunkách a hromadiť sa iba v ich hornej časti. V tomto prípade svetelné lúče dopadajú na citlivé bunky nie jednej, ale niekoľkých susedných ommatídií, čo výrazne (takmer o dva rády) zvyšuje celkovú citlivosť oka. Prirodzene, tento druh adaptácie vznikol za súmraku a nočného hmyzu. Ommatídia pochádzajú zo zmyslových buniek nervových zakončení, tvoriaci zrakový nerv.

Okrem zložených očí má veľa hmyzu aj jednoduché oči, ktorých štruktúra nezodpovedá štruktúre jedného ommatídia. Zariadenie lámajúce svetlo má tvar šošovky, bezprostredne pod ním je vrstva citlivých buniek. Celé oko je pokryté krytom pigmentových buniek. Optické vlastnosti jednoduchých očí sú také, že nedokážu vnímať obrazy predmetov.

Larvy hmyzu majú vo väčšine prípadov len jednoduché ocelli, ktoré sa však štruktúrou líšia od jednoduchých ocellí dospelých štádií. Medzi ocelli dospelých a lariev nie je žiadna kontinuita. Počas metamorfózy sú oči lariev úplne resorbované.

Vizuálne schopnosti hmyzu perfektné. Avšak štrukturálne vlastnosti zložené oko vopred určiť špeciálne fyziologický mechanizmus vízie. Zvieratá so zloženými očami majú „mozaikové“ videnie. Malá veľkosť ommatídií a ich vzájomná izolácia vedú k tomu, že každá skupina citlivých buniek vníma len malý a relatívne úzky zväzok lúčov. Lúče dopadajúce pod významným uhlom sú absorbované tienením pigmentových buniek a nedosiahnu fotosenzitívne prvky ommatídia. Schematicky teda každá ommatídia dostáva obraz len jedného malého bodu objektu nachádzajúceho sa v zornom poli celého oka. Výsledkom je, že obraz pozostáva z toľkých zodpovedajúcich svetelných bodov rôzne časti objekt, koľko faziet dopadajú lúče z objektu kolmo. Veľký obrázok kombinuje sa akoby z mnohých malých čiastkových obrázkov tak, že ich aplikujeme jeden na druhý.

Vnímanie farieb hmyzom sa tiež vyznačuje určitou originalitou. zástupcovia vyššie skupiny Insecta mať farebné videnie, založený na vnímaní troch základných farieb, ktorých miešanie dáva všetku farebnú rozmanitosť sveta okolo nás. U hmyzu je však v porovnaní s človekom výrazný posun do krátkovlnnej časti spektra: vníma zeleno-žltú, modrú a ultrafialové lúče. Tí druhí sú pre nás neviditeľní. V dôsledku toho sa farebné vnímanie sveta hmyzom výrazne líši od nášho.

Funkcie jednoduchých očí dospelého hmyzu si stále vyžadujú serióznu štúdiu. Zrejme do určitej miery „dopĺňajú“ zložené oči a ovplyvňujú správanie hmyzu v rozdielne podmienky osvetlenie Okrem toho sa ukázalo, že jednoduché ocelli spolu so zloženými očami sú schopné vnímať polarizované svetlo.

Okrem uvedených zmyslových orgánov má hmyz aj množstvo receptorových zariadení. Sú to senzily, ktoré vnímajú teplotu životné prostredie, jeho vlhkosť. Vodný hmyz je schopný zistiť zmeny tlaku atď.

Dýchací systém. Na dýchanie sa používa komplexne vyvinutý tracheálny systém. Na bokoch tela je do 10 párov, niekedy aj menej, špirál alebo stigiem: ležia na mezotoraxe a metathoraxe a na 8 brušných segmentoch.

Stigmy sú často vybavené špeciálnymi uzatváracími zariadeniami a každá vedie do krátkeho priečneho kanála a všetky priečne kanály sú navzájom spojené dvojicou (alebo viacerými) hlavnými pozdĺžnymi tracheálnymi kmeňmi. Tenšie priedušnice pochádzajú z kmeňov, ktoré sa opakovane rozvetvujú a svojimi vetvami prepletajú všetky orgány. Každá priedušnica končí v terminálnej bunke s radiálne sa rozbiehajúcimi výbežkami, do ktorých prenikajú terminálne tubuly priedušnice. Koncové vetvy tejto bunky (tracheoly) dokonca prenikajú do jednotlivých buniek tela. Priedušnica niekedy vytvára lokálne expanzie alebo vzduchové vaky, ktoré slúžia u suchozemského hmyzu na zlepšenie ventilácie vzduchu v tracheálnom systéme a u vodného hmyzu pravdepodobne ako rezervoáre, ktoré zvyšujú prísun vzduchu do tela zvieraťa. Priedušnice sa objavujú v embryách hmyzu vo forme hlbokých invaginácií ektodermy; ako ostatné ektodermálne útvary sú vystlané kutikulou. IN povrchová vrstva ten tvorí špirálové zhrubnutie, ktoré dodáva priedušnici elasticitu a zabraňuje zrúteniu stien.

V najjednoduchších prípadoch prísun kyslíka do tracheálneho systému a odvod z neho oxid uhličitý dochádza difúziou cez neustále otvorené stigmy. Toto sa však pozoruje iba u neaktívneho hmyzu, ktorý žije v podmienkach vysokej vlhkosti.

Otázka „Koľko očí robí obyčajná mucha? nie je také jednoduché, ako sa zdá veľké oči umiestnené po stranách hlavy je možné vidieť voľným okom. Ale v skutočnosti je štruktúra zrakových orgánov muchy oveľa zložitejšia.

Ak sa pozriete na zväčšený pohľad na oči muchy, môžete vidieť, že sú podobné včelím plástom a pozostávajú z mnohých jednotlivých segmentov. Každá časť má tvar šesťuholníka s pravidelnými hranami. Odtiaľ pochádza názov pre túto štruktúru oka – fazeta ("fazeta" v preklade z francúzštiny znamená "hrana"). Mnoho článkonožcov sa môže pochváliť zložitými fazetovými očami a mucha zďaleka nedrží rekord v počte faziet: má len 4 000 faziet, zatiaľ čo vážky asi 30 000.

Bunky, ktoré vidíme, sa nazývajú ommatídia. Ommatidia majú tvar kužeľa, ktorého úzky koniec siaha hlboko do oka. Kužeľ sa skladá z bunky, ktorá vníma svetlo a šošovky chránenej priehľadnou rohovkou. Všetky ommatídie sú tesne pritlačené k sebe a spojené rohovkou. Každý z nich vidí „svoj“ fragment obrazu a mozog tieto drobné obrázky spája do jedného celku.

Usporiadanie veľkých zložených očí je rozdielne u samíc a samcov. U mužov sú oči posadené blízko seba, zatiaľ čo u žien sú od seba viac vzdialené, pretože majú čelo. Ak sa pozriete na muchu pod mikroskopom, potom v strede hlavy nad fazetovými orgánmi videnia môžete vidieť tri malé bodky usporiadané do trojuholníka. V skutočnosti sú tieto body jednoduché oči.

Celkovo má mucha jeden pár zložených očí a tri jednoduché - spolu päť. Prečo sa príroda vybrala takouto náročnou cestou? Faktom je, že fazetové videnie sa formovalo s cieľom primárne pokryť pohľadom čo najväčší priestor a zachytiť pohyb. Takéto oči vykonávajú základné funkcie. S jednoduchými očami bola mucha „poskytnutá“ na meranie úrovne osvetlenia. Zložené oči sú hlavným orgánom videnia a jednoduché oči sú sekundárnym orgánom. Ak by mucha nemala jednoduché oči, bola by pomalšia a mohla by lietať len pri jasnom svetle a bez zložených očí by oslepla.

Ako mucha vidí svet okolo seba?

Veľké vypuklé oči umožňujú muche vidieť všetko okolo nej, to znamená, že uhol pohľadu je 360 ​​stupňov. Toto je dvakrát také široké ako ľudské. Nehybné oči hmyzu sa súčasne pozerajú do všetkých štyroch strán. Ale zraková ostrosť muchy je takmer 100-krát nižšia ako u človeka!

Keďže každá ommatídia je nezávislá bunka, obrázok sa ukáže ako sieť, pozostávajúca z tisícok jednotlivých malých obrázkov, ktoré sa navzájom dopĺňajú. Preto je svet pre muchu zloženým puzzle pozostávajúcim z niekoľkých tisíc kusov, a to dosť vágnym. Hmyz vidí viac-menej jasne len na vzdialenosť 40 - 70 centimetrov.

Mucha je schopná rozlíšiť farby a dokonca aj neviditeľná ľudskému oku polarizované svetlo a ultrafialové žiarenie. Oko muchy vníma najmenšie zmeny v jase svetla. Je schopná vidieť slnko skryté hustými mrakmi. Ale v tme muchy vidia zle a vedú prevažne denný životný štýl.

Ďalšou zaujímavou schopnosťou muchy je jej rýchla reakcia na pohyb. Mucha vníma pohybujúci sa objekt 10-krát rýchlejšie ako človek. Ľahko „vypočíta“ rýchlosť objektu. Táto schopnosť je životne dôležitá pre určenie vzdialenosti od zdroja nebezpečenstva a dosahuje sa „prenosom“ obrazu z jednej bunky – ommatídie – do druhej. Leteckí inžinieri využili túto vlastnosť mušieho videnia a vyvinuli zariadenie na výpočet rýchlosti letiaceho lietadla, pričom opakovali štruktúru jeho oka.

Vďaka takémuto rýchlemu vnímaniu žijú muchy v porovnaní s nami v pomalšej realite. Pohyb, ktorý trvá sekundu, z ľudského hľadiska vníma mucha ako desaťsekundovú akciu. Ľudia sa im určite zdajú byť veľmi pomalé stvorenia. Mozog hmyzu pracuje rýchlosťou superpočítača, prijíma obraz, analyzuje ho a vysiela príslušné príkazy do tela v tisícinách sekundy. Preto nie je vždy možné udrieť muchu.

Správna odpoveď na otázku „Koľko očí má obyčajná mucha? číslo bude päť. Hlavné sú párový orgán v muche, ako u mnohých živých bytostí. Prečo príroda vytvorila práve tri jednoduché oči, zostáva záhadou.

ZMYSLOVÉ ORGÁNY U HMYZU

Zmyslové orgány hmyzu sú medzi nimi sprostredkovateľmi vonkajšie prostredie a telo. V súlade s vonkajšími podnetmi alebo dráždidlami hmyz vykonáva určité činnosti, ktoré tvoria jeho správanie.

Zmyslové orgány hmyzu sú mechanický zmysel, sluch, chemický zmysel, hydrotermálny zmysel a zrak.

Základ zmyslových orgánov tvoria nervové zmyslové jednotky – senzilla. Pozostávajú z dvoch zložiek: receptívnej štruktúry v koži a priľahlej nervové bunky. Sensilla vyčnievajú nad povrch kože vo forme chĺpkov, štetín a šišiek (obr. 7).

Mechanický pocit. Zastúpené mechanoreceptormi. Ide o receptory a citlivé štruktúry, vnímanie šoku, polohy tela, jeho rovnováhy a pod.. Hmatové, alebo hmatové, receptory sú roztrúsené po celom tele v podobe jednoduchých senzil so zmyslovými, t.j. citlivé vlasy. Zmena polohy vlasov pri kontakte s predmetmi alebo vzduchom sa prenáša do citlivej bunky, kde dochádza k excitácii, prenášanej pozdĺž jej procesov do nervového centra.

K mechanoreceptorom patrí aj senzilla v tvare zvona. Chýbajú im citlivé chĺpky a sú zapustené v koži. Ich receptorový povrch vo forme kutikulárnej čiapočky sa nachádza na povrchu kutikuly. Tyčinkový proces citlivej bunky - čap - sa približuje k uzáveru zospodu. Zvončekovité senzily sa nachádzajú na krídlach, cerách, nohách a chápadlách. Vnímajú telesné otrasy, ohýbanie a napätie.

K mechanoreceptorom patria aj chordotonálne orgány ako orgány sluchu. Ich neuróny končia kolíkom v tvare tyčinky. Ide o sériu špeciálnych senzilov natiahnutých medzi dve časti kutikuly. Chordotonálne senzily sa nazývajú scolopofory a pozostávajú z troch buniek: senzorický neurón, čiapočkové a parietálne bunky.

Nie každý hmyz má vyvinutý sluch. Orthoptera (kobylky, kobylky, cvrčky), cikády spevavé, niektoré ploštice a množstvo lepidoptera sluchové receptory- tympanické orgány. Tento hmyz cvrliká alebo spieva. Tympanické orgány sú súborom scolopofórov, ktoré sú spojené s oblasťami kutikuly, ktoré sú prezentované ako ušný bubienok(obr. 8).

U kobyliek sú tympanické orgány umiestnené po stranách 1. brušného segmentu, u kobyliek a cvrčkov - na holennej kosti predných nôh (obr. 9).

U komárov funkciu sluchového orgánu vykonáva Johnstonov orgán. Na cerách švábov a Orthoptera a na tele húseníc sú neuróny umiestnené na chĺpkoch, ktoré detegujú zvukové vlny.

Dôležitosť sluchových orgánov:

– vnímajú sa signály prichádzajúce od jedincov vlastného druhu, čím sa zabezpečuje spojenie medzi pohlaviami, t.j. toto je jedna z foriem lokalizácie sexuálneho signálu;

- zachytiť ďalšie zvuky (pískanie, ostré zvuky, hľadanie obete).

Chemický pocit. Slúži na vnímanie chémie prostredia, a to chuti a vône. Prezentované chemoreceptormi. Čuch vníma a analyzuje plynné médium s nízkou koncentráciou látky a chuť – kvapalné médium s vysokou koncentráciou. Chemoreceptor sensilla sú prezentované vo forme chĺpkov, doštičiek alebo kužeľov ponorených do tela. Na fúzy čuchová funkcia sa vykonávajú plakoidnou a coelokonickou senzilou. Čuch využíva hmyz na vyhľadávanie jedincov opačného pohlavia, na rozpoznávanie jedincov vlastného druhu, na hľadanie potravy a miest na kladenie vajíčok. Mnoho hmyzu vylučuje príťažlivé látky – sexuálne atraktanty alebo epagony.

Chuť slúži len na rozpoznanie jedla. Hmyz rozlišuje 4 hlavné chute – sladkú, horkú, kyslú a slanú.

Väčšina cukrov, ako je glukóza, fruktóza, maltóza a iné, priťahuje včely a muchy už pri relatívne nízkych koncentráciách; iné cukry, ako galaktóza, manóza a iné, sa rozpoznávajú len vtedy vysoká koncentrácia a včely ich odmietajú. Niektoré motýle sú veľmi citlivé na cukry, odlíšiť od čistá voda cukrový roztok so zanedbateľnou koncentráciou - 0,0027%.

Mnoho ďalších látok - kyseliny, soli, aminokyseliny, oleje a iné - môžu byť vo vysokých koncentráciách odmietnuté, ale niekedy slabé riešenia Atraktívny účinok majú niektoré kyseliny a soli.

Chuťové poháriky sa nachádzajú predovšetkým v ústach, ale sú možné aj iné miesta. Vo včele sa teda niektoré muchy a množstvo denných motýľov nachádzajú na labkách nôh a odhaľujú vysoká citlivosť; keď sa plantárna strana nôh dotkne cukrového roztoku, hladný motýľ zareaguje roztiahnutím proboscis. Nakoniec, u včiel a zložených ôs (Vespidae) sa tieto receptory nachádzajú aj na koncových segmentoch tykadiel.

Vysoký stupeň rozvoja chemického zmyslu u hmyzu je základným aspektom jeho fyziológie a slúži vedecký základ pri výskume a uplatňovaní určitých metód chemickej kontroly škodlivých druhov. V praxi kontroly škodcov sa používa metóda návnady, ktorej podstatou je určité prilákanie živiny ošetrené jedmi a distribuované na miestach, kde sa škodca koncentruje; Takéto otrávené návnady sa široko a veľmi úspešne používajú v boji proti kobylkám. V boji proti škodcom sú vyhľadávané aj atraktívne látky, prípadne atraktanty.

Hygrotermický pocit. Je nevyhnutný v živote množstva hmyzu a v závislosti od podmienok vlhkosti a teploty prostredia reguluje správanie jedinca; to tiež riadi vodná bilancia A teplotný režim telá. Zodpovedajúce receptory neboli dostatočne študované, ale zistilo sa, že pocit vlhkosti je lokalizovaný u niektorých druhov hmyzu na hlave a jeho prílohách - tykadlá a tykadlá, a pocit tepla - na tykadlách, labkách a iných orgánoch. Vnímanie tepla je u hmyzu vysoko rozvinuté a jednotlivé druhy majú svoju optimálnu teplotnú zónu, do ktorej sa snažia. Hranice teplotného optima však závisia od teplotných a vlhkostných podmienok prostredia, v ktorom sa hmyz vyvíjal, ako aj od fázy jeho vývoja.

Vízia. Spolu s chemickým zmyslom hrá pravdepodobne rozhodujúcu úlohu v živote hmyzu. Orgány zraku majú zložitú štruktúru a sú reprezentované dvoma typmi očí: zložitými a jednoduchými (obr. 10).

Ryža. 10. Schematický rez (A) a fazety na povrchu (B) zloženého oka: 1 – rohovka; 2 – kryštálový kužeľ; 3 – bunky sietnice.

Zložené alebo fazetované oči, z ktorých dve, sú umiestnené po stranách hlavy, sú často veľmi vyvinuté a môžu potom zaberať významnú časť hlavy. Každé zložené oko sa skladá z multivizuálnych jednotiek - senzily, ktoré sa nazývajú ommatídia, ich počet v zloženom oku môže dosiahnuť mnoho stoviek, ale aj tisíce.

Ommatídium sa skladá z troch typov buniek, ktoré tvoria somatickú, senzitívnu a pigmentovú časť (obr. 11). Na vonkajšej strane tvorí každé ommatídium na povrchu oka okrúhlu alebo šesťhrannú bunku – fazetu, preto dostávajú zložené oči svoje meno. Optická alebo refrakčná časť ommatídia pozostáva z priehľadnej šošovky a pod ňou ležiaceho priehľadného kryštálového kužeľa. Šošovka alebo rohovka je v podstate priehľadná kutikula a zvyčajne vyzerá ako bikonvexná šošovka. Kryštálový kužeľ je tvorený štyrmi podlhovastými priehľadnými bunkami a spolu so šošovkou tvorí jedinú optický systém- cylindrická šošovka; dĺžka jeho optickej osi výrazne presahuje jeho priemer. Citlivá časť sa nachádza pod optickou, tvorí sietnicu, čiže sietnicu, ktorá vníma svetelné lúče a skladá sa zo série buniek sietnice. Tieto bunky sú predĺžené pozdĺž ommatídia, umiestnené sektorovo a tvoria výstelku jeho centrálnej tyčinky - optickej tyčinky alebo rabdomu. Na ich báze prechádzajú bunky sietnice do nervové vlákna, idúce do vizuálnych lalokov mozgu. Pigmentová časť je tvorená pigmentovými bunkami, ktoré spolu tvoria výstelku citlivej časti a kryštálový kužeľ; vďaka tomu je každé ommatídium opticky izolované od susedného. V dôsledku toho pigmentová časť plní funkciu optického izolačného zariadenia.

Denný hmyz má takzvané apozičné videnie. Vďaka optickej izolácii pomocou pigmentových buniek sa každé ommatídium premení na izolovanú tenkú skúmavku; preto do nej môžu preniknúť len lúče prichádzajúce cez šošovku a navyše len presne sa zhodujúce s pozdĺžnou osou ommatídia. Tieto lúče dosahujú optickú tyčinku alebo rabdom; ten druhý je práve vnímavým prvkom sietnice. V dôsledku toho je zorné pole každého ommatídia veľmi malé a vidí len nepodstatnú časť predmetného objektu. ale veľké číslo ommatidia umožňuje dramaticky zväčšiť zorné pole o vzájomná aplikácia k sebe alebo apozícii; Výsledkom je, že z jednotlivých najmenších častí obrazu sa vytvorí jeden celkový obraz ako v mozaike. Hmyz má teda mozaikové videnie.

Nočný a súmrakový hmyz má superpozičné videnie, čo je spojené s morfologickými a fyziologickými rozdielmi ich ommatídií. V superpozičnom oku je citlivá časť vzdialenejšia od optickej a pigmentové bunky izolujú hlavne optickú časť. Vďaka tomuto optická tyč prenikajú 2 typy lúčov - rovné a šikmé; prvé vstupujú do ommatídie cez šošovku a druhé zo susedných ommatídií, čo zosilňuje svetelný efekt. Následne sa obraz predmetu v tomto prípade získava nielen kombináciou jednotlivých vnemov, ale aj ich prekrývaním, čiže superpozíciou.

Pri silnom dennom svetle superpozičné oko nadobúda určité fyziologické podobnosti s apozičným okom. Stáva sa to preto, že pigment v pigmentových bunkách sa na svetle začína pohybovať a je distribuovaný tak, že okolo ommatídia vytvára tmavú trubicu; Vďaka tomu sú ommatídie od seba takmer opticky izolované a prijímajú lúče prevažne zo svojej šošovky. Túto schopnosť oka reagovať na stupeň osvetlenia možno považovať za akomodáciu. Do istej miery je charakteristické aj pre apozičné oko, ktoré umožňuje dennému hmyzu rýchlo prispôsobiť oko zraku pri ostrom svetle a v tieni, napríklad pri prelete z otvoreného miesta do lesa.

Hmyz pomocou zložených očí rozlišuje tvar, pohyb, farbu a vzdialenosť k objektu, ako aj polarizované svetlo. Široká škála hmyzu, jeho životný štýl a zvyky však nepochybne vytvárajú rôzne črty ich videnia. Tieto závisia od štrukturálnych znakov očí a ich ommatídií; priemer, dĺžka, počet a ďalšie vlastnosti určujú kvalitu videnia. Predpokladá sa, že mnohé druhy sú krátkozraké a dokážu rozlíšiť pohyb len na diaľku. Potvrdzujú to mnohé experimenty. Larvy vážok sa teda ponáhľajú na pohybujúcu sa korisť a nevšimnú si nehybnú korisť. Pletivo umiestnené pred osím hniezdom s bunkami presahujúcimi dĺžku ich tela stále blokuje vchod do hniezda, no po určitom čase sa osy naučia preliezať cez bunky tohto pletiva.

Väčšina hmyzu je slepá k červenej farbe, ale vidí ultrafialové žiarenie a sú ním priťahovaní; rozsah vĺn viditeľného svetla leží v rozmedzí 2500–8000 A. Včela medonosná objavila schopnosť rozlíšiť vyžarované polarizované svetlo. modrá obloha, čo jej umožňuje navigáciu vo vesmíre pri lietaní. Pre celý rad hmyzu sú charakteristické aj zmeny pohybu v závislosti od smeru slnečných lúčov, t.j. Orientácia slnečného kompasu. Podstatou tohto javu je, že uhol dopadu lúčov na určité časti sietnice zostáva istý čas konštantný; prerušený pohyb sa obnoví pod rovnakým uhlom, ale vplyvom pohybu slnka sa zmení smer pohybu o rovnaký počet stupňov.

Úzko súvisí aj pohyb svetelného kompasu, ktorý vysvetľuje príchod nočného hmyzu na svetlo. Svetelné lúče sa radiálne rozchádzajú a pri šikmom pohybe voči nim sa bude meniť uhol ich dopadu; Na udržanie pevného uhla je hmyz nútený neustále meniť svoju dráhu smerom k svetelnému zdroju. Pohyb sleduje logaritmickú špirálu a nakoniec vedie hmyz k samotnému zdroju svetla (obr. 12).

Jednoduché oči, alebo ocelli, sa nachádzajú medzi zloženými očami na čele a temene, alebo len na temene (obr. 13). Sú malé, zvyčajne majú tri a usporiadané do trojuholníka. Pre svoju polohu v hornej časti hlavy sa často nazývajú aj chrbtové ocelli. Morfologicky ocelli nezodpovedajú ommatídiám zložených očí. Sú teda inervované nie z optických lalokov mozgu, ale zo strednej časti protocerebra. Navyše pre jednu optickú časť majú sériu citlivých častí. Chýba im aj krištáľový kužeľ a ich optická časť reprezentovaná len kutikulárnou šošovkou, t.j. jedna šošovka.

Nie každý hmyz má najmä oči, chýbajú u mnohých dvojkrídlovcov a motýľov. U bezkrídleho alebo krátkokrídleho hmyzu tiež chýbajú alebo sú rudimentárne. Ich úloha nie je dostatočne jasná. Zistilo sa, že v mnohých formách leží ohnisko oka za citlivou časťou, preto v tomto prípade nemôže dôjsť k vnímaniu obrazu; Maľovanie cez zložené oči robí tento hmyz slepým. Súčasne existuje anatomické spojenie medzi ocelárnymi nervami a nervami zložených očí, čo naznačuje existenciu funkčné spojenie medzi týmito telami. Oči rôznych druhov hmyzu môžu nepochybne zohrávať inú úlohu. V každom prípade majú pre mnohých regulačný účinok na zložené oči, zabezpečujú stabilitu videnia v podmienkach kolísajúcej intenzity svetla. Ocelli pri nízkej intenzite zosilňujú reakciu zložených očí, t.j. stanú sa ich segmentmi vo vysokých hladinách, vykazujú inhibičný účinok na zložené oči;

Bočné alebo bočné ocelli, charakteristické pre larvy hmyzu s úplnou metamorfózou, by sa mali odlíšiť od dorzálnych ocelí. Tieto ocelli, tiež nazývané stonky, sa nachádzajú po stranách hlavy v mieste, kde sa u dospelých nachádzajú zložené oči. Ich počet je v rámci toho istého druhu rôzny a dokonca premenlivý. Niektoré druhy majú iba jedno oko na každej strane, zatiaľ čo iné majú šesť alebo viac párov. Keď sa hmyz nasťahuje do dospelý stav laterálne ocelli atrofujú a sú nahradené zloženými očami.

Stemmata sa líšia v konštrukčných detailoch, ale vyznačujú sa prítomnosťou šošovky. Húsenice motýľa majú tiež kryštálový kužeľ a je vyvinutá iba jedna rabdómia, vďaka čomu je takýto ocellus podobný ommatídiu zloženého oka. Ale v larvách piliarok, niektorých chrobákov a iného hmyzu je v oku prítomných niekoľko alebo dokonca veľa rabdómov a krištáľový kužeľ môže chýbať. To robí takéto stonky podobné nie ommatidii, ale chrbtovým ocelli.

Bočné ocelli sú inervované z optických lalokov mozgu a ich vizuálna funkcia nespochybniteľný.

Niektoré druhy hmyzu si zachovávajú schopnosť reagovať na svetlo, keď sú oči a ocelli odstránené alebo pokryté čiernym lakom; šváby sa vyhýbajú svetlu, ako v v dobrom stave a húsenice udržujú pozitívnu reakciu a pohybujú sa smerom k svetelnému zdroju. Jaskynný hmyz bez očí môže tiež reagovať na svetlo. Je zrejmé, že povrch ich tela je schopný vnímať svetlo, a preto môžeme hovoriť o kožnej fotosenzitivite.