Hmyz má jednoduché oči. Stručný popis triedy hmyzu

Schopnosť vidieť svet v celom spektre svojich farieb a odtieňov - jedinečný darček príroda k človeku. Svet farieb, ktoré sú naše oči schopné vnímať, je jasný a úžasný. Človek však nie je jedinou živou bytosťou 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 vo svojej dobe stal senzáciou. Ukazuje sa, že mnohí naši menší bratia, a najmä hmyz, vidí úplne iný obraz, ktorý pozorujeme. Vidia muchy vôbec? Áno, ale vôbec nie, a ukázalo sa, že my a muchy a iné lietajúce a lezúce sa zdá, že žijeme v tom istom svete, ale sú úplne odlišné.

Je to všetko o V hmyze nie je sám, alebo skôr nie celkom sám. Oko hmyzu je súbor tisícov faziet alebo ommatídií. Vyzerajú ako kužeľové šošovky. Každé takéto ommatídium vidí inú časť obrazu, prístupnú len jemu. Ako vidia muchy? Obraz, ktorý pozorujú, je ako obraz zložený z mozaiky alebo puzzle.

Zraková ostrosť hmyzu závisí od počtu ommatídií. Najviditeľnejšia je vážka, má ommatídie - až okolo 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 je odlišná od tej ľudskej, je možnosť kruhového výhľadu. Očná šošovka je schopná vidieť všetko v 360 stupňoch. Spomedzi cicavcov má najväčší zorný uhol zajac – 180 o. Preto ho prezývajú šikmý a čo robiť, ak je toľko nepriateľov. Lev sa nebojí nepriateľov a jeho oči sa pozerajú na horizont menej ako 30. U drobného hmyzu príroda kompenzovala nedostatočný rast schopnosťou vidieť každého, kto sa k nim priplíži. Čo ešte odlišuje vizuálne vnímanie hmyzu, je rýchlosť zmeny obrazu. Pri rýchlom lete 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, mávnutie ruky vidí rýchlejšie, ako sa to stane. Muž sa zdá byť hmyzou pomalou korytnačkou a korytnačka je vo všeobecnosti nehybný kameň.

Farby dúhy

Takmer všetok hmyz je farboslepý. Rozlišujú farby, ale po svojom. Zaujímavé je, že oči hmyzu a dokonca aj niektorých cicavcov červenú vôbec nevnímajú alebo ju vidia ako modrú, 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 obťažujú. To je všetko. Aby bolo v kuchyni menej múch, stačí ju poriadne natrieť.

Môžu muchy vidieť v tme?

Muchy, ako väčšina lietajúceho hmyzu, v noci spia. Áno, aj oni potrebujú spánok. Ak muchu neustále odháňajú a nedajú jej tri dni spať, uhynie. Muchy vidia zle v tme. Ide o hmyz okrúhle oči ale krátkozraký. Nepotrebujú oči, aby našli jedlo.

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

V noci vidia dobre, ale americký šváb je uznávaný ako nepochybný vodca vo videní v tme.

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, motýle nevidia predmety jednoduchých tvarov, najmä nehybné, ale priťahuje ich všetko, čo má zložité tvary kvetov, najmä ak sa pohybujú, kývajú. To vysvetľuje najmä skutočnosť, že včely a osy zriedka bodajú človeka stojaceho, a ak bodajú, potom 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 senzormi na labkách.

Všeobecné znaky videnia hmyzu

• Iba motýle dokážu rozlíšiť červenú farbu - opeľujú vzácne kvety takýto rozsah.
• Štruktúra oka je celá fazetová, 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 zobraziť obrázky, ktoré sa veľmi rýchlo menia.
• Hmyz vie, ako sa orientovať podľa slnečného svetla, takže nočné motýle sa hrnú do lampy.
• Binokulárne videnie pomáha hmyzím predátorom presne určiť vzdialenosť k ich koristi.

Muchy aj včely majú päť očí. Tri jednoduché oči sú umiestnené v hornej časti hlavy (dalo by sa povedať, že na temene hlavy) a dve zložité alebo fazetované po stranách hlavy. Zložené oči múch, včiel (ale aj motýľov, vážok a niektorého iného hmyzu) sú predmetom nadšeného štúdia vedcov. Faktom je, že tieto orgány videnia sú veľmi zaujímavé. Skladajú sa z tisícok jednotlivých šesťuholníkov, alebo povedané vedecký jazyk, fazety. Každá z faziet je miniatúrne oko, ktoré poskytuje obraz samostatnej časti objektu. Zložené oči muchy domácej majú asi 4 000 faziet, včela robotnica- 5 000, pre dron - 8 000, pre motýľa - až 17 000, pre vážku - až 30 000. Ukazuje sa, že oči hmyzu posielajú do mozgu niekoľko tisíc obrazov jednotlivých častí predmetu, ktoré aj keď splývajú do obrazu objektu ako celku, ale okrem tohto objektu všetky vyzerajú ako z mozaiky.

Prečo potrebujete zložené oči? Predpokladá sa, že s ich pomocou sa hmyz orientuje v lete. Zatiaľ čo jednoduché oči určené na zobrazenie objektov, ktoré sú blízko. Takže, ak včela odstráni alebo prilepí zložené oči, potom sa správa ako slepá včela. Ak sú jednoduché oči prilepené, potom sa zdá, že hmyz má pomalú reakciu.

1,2 -Fazetové (zložené) oči včely alebo muchy
3 -tri jednoduché oči včely alebo muchy

Päť očí umožňuje hmyzu pokryť 360 stupňov, teda vidieť všetko, čo sa deje vpredu, z oboch strán aj zozadu. Možno preto je také ťažké priblížiť sa k muche nepozorovane. A ak si uvedomíte, že zložené oči vidia pohybujúci sa objekt oveľa lepšie ako nehybný, potom sa človek môže len čudovať, ako sa človeku niekedy podarí tresnúť muchu novinami!

vlastnosť hmyzu zložené oči zachytiť aj ten najmenší pohyb je znázornené na nasledujúcom príklade: ak si včely a muchy sadnú k ľuďom, aby si pozreli film, potom sa im bude zdať, že dvojnohí diváci sa dlho pozerajú na jeden záber, kým prejdú na ďalší. Aby hmyz mohol sledovať film (a nie jednotlivé snímky, ako je fotografia), film projektora sa musí otočiť 10-krát rýchlejšie.

Oplatí sa závidieť očiam hmyzu? Pravdepodobne nie. Napríklad oči muchy vidia veľa, ale nie sú schopné pozerať sa zblízka. Preto objavujú jedlo (napríklad kvapku džemu) tak, že sa plazia po stole a doslova doň narážajú. A včely, kvôli zvláštnostiam ich zraku, nerozlišujú červenú - pre nich je čierna, šedá alebo modrá.

Strana 3 z 5

Hmyz a človek sa na svet pozerajú doslova iné oči. Oči všetkého hmyzu - či už je to mucha domáca, sršeň, motýľ alebo chrobák - sú zložité (fazetované) a pozostávajú zo samostatných očí. (Mnohé druhy majú aj jednoduché oči.) U niektorých motýľov a vážok pozostáva zložené oko z 30 000 prvkov; mravce majú len šesť. Každé oko má svoju šošovku ohnisková vzdialenosť ktorý je pevný a neprispôsobí sa. Hmyz vidí mozaikový obraz (takto vyzerá značne zväčšená fotografia z novín - z jednotlivých škvŕn) a zle rozlišuje tvar predmetov. Ale zložené oko dokonale vidí pohyb, čo pomáha hmyzu vyhnúť sa predátorom a odhaliť korisť.

Oči muchy a vážky zaberajú väčšinu povrchu hlavy a poskytujú výhľad takmer 360, takže je možné vidieť predátora približujúceho sa zozadu, zhora a zdola. Mravce, ktoré trávia väčšinu času pod zemou, si vystačia s nedostatočne vyvinutými očami a niektoré druhy sú slepé.

Štruktúra zloženého oka

Koľko očí má vážka?

Pre dravý, ale aj rýchlo lietajúci hmyz má zrak veľký význam. Ich oči sa skladajú z mnohých jednotlivých očí. Takéto zložené oko u vážok môže pozostávať z 30 000 jednotlivých šošoviek. Svetlo prechádza cez šošovky a priehľadné kryštalické kužele a dostáva sa k citlivým bunkám. Premieňajú ho na elektrické impulzy, ktoré sa potom prenášajú do mozgu, kde sa zhromažďuje kompletný obraz. Zdá sa, že tento obrázok je rozdelený na bunky a pozostáva z mnohých bodov - ako napríklad fotografia v novinách alebo šetrič obrazovky na televízore. Okrem zložených očí má veľa hmyzu na čele tri malé ocelli - s mnohými svetlocitlivými bunkami a jednou spoločnou šošovkou. Hmyz ich potrebuje na určenie stupňa osvetlenia okolitého priestoru a úpravu polohy svojho tela počas letu. U vážky sú oddelené oči jasne viditeľné ako súčasť zložených očí. Pomerne jednoduché z hľadiska štruktúry, dodatočné oko v strede čela vyzerá ako kvapka vody.

Rýchlosť letu vážky

Veľké vážky zvyčajne lietajú rýchlosťou okolo 30 km/h. Jeden druh austrálskej vážky môže pri prelete na krátke vzdialenosti dosiahnuť rýchlosť až 58 km/h. Šampiónmi vo vysokorýchlostných letoch sú však mušky. Americký pohľad horsefly vyvíja rýchlosť až 70 km / h. Vážky môžu vďaka svojim priamym svalom pohybovať krídlami všetkými smermi a tým pádom aj lietať dozadu.

Vidí hmyz farby?

Ľudské zrakové bunky rozoznávajú tri základné farby: modrú, zelenú a červenú. Všetky ostatné farby pochádzajú zo zmiešania týchto troch základných farieb. Každá včela medonosná samostatné oko obsahuje aj tri typy buniek, ktoré však rozlišujú modré, zelené a ultrafialové. Včely nevnímajú červenú farbu: zdá sa im tmavošedá alebo čierna. Ultrafialové svetlo poskytuje včelám, mravcom a muchám informácie o smere vibrácií polarizovaného svetla, ktoré analyzuje mozog hmyzu. Preto hmyz aj pri veľkej oblačnosti dokáže posúdiť polohu slnka a orientovať sa na zemi. Vodné ploštice a vodné ploštice tiež používajú údaje z polarizovaného svetla, aby videli odrazové vodné plochy počas letu.

Čo je rozlíšenie?

Človek dokáže vnímať 20 po sebe idúcich obrázkov za sekundu. Ak sa to stane rýchlejšie, obraz sa zobrazí v pohybe. Tento efekt sa používa pri snímaní videozáznamov. Obraz na monitore počítača a televíznej obrazovke sa aktualizuje 50-krát za sekundu, a preto sa zdá byť konštantný. Oko trusovej muchy dokáže rozlíšiť jednotlivé obrázky do štyroch tisícin sekundy. Včely vidia 300 obrázkov za sekundu.

ukázať všetko

Odrody štruktúry orgánov zraku

U hmyzu môžu byť oči zastúpené 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 je hmyz rozvinutejší, tým lepšie sú zvyčajne vyvinuté jeho zrakové orgány. nazývaný aj fazetový, pretože oni vonkajší povrch Predstavuje ho súbor šošoviek umiestnených vedľa seba - fazety.

Ommatidium

Ommatidium

A (vľavo) - apozičné ommatidium,

B (vpravo) - superpozičné ommatídium

1 - axóny zrakových buniek, 2 - retinuárne bunky,

3 - rohovka, 4 - kryštalický kužeľ,

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

Zložené oko sa skladá z rôznych, spravidla veľkého počtu samostatných štruktúrne jednotky- ommatidiáni. zahŕňajú množstvo štruktúr, ktoré zabezpečujú vedenie, lom svetla (fazeta, koreňová bunka, kryštálový kužeľ) a vnímanie vizuálnych signálov (bunky sietnice, rabdom, nervové bunky). Každý má navyše zariadenie na izoláciu pigmentu, vďaka čomu je úplne alebo čiastočne chránený pred bočnými lúčmi.

Schéma štruktúry jednoduchého oka

Zo všetkých odrôd hmyzích očí majú najslabšiu schopnosť vidieť. Podľa niektorých správ vôbec nevystupujú vizuálna funkcia a sú zodpovedné len za zlepšenie funkcie zložených očí. Dokazuje to najmä skutočnosť, že v hmyze neexistujú prakticky žiadne jednoduché, ak neexistujú zložité. Navyše, pri maľovaní cez zložené oči sa hmyz prestáva orientovať v priestore, aj keď ich má dobre ohraničené.

Vlastnosti videnia hmyzu

Venuje sa štúdiu videnia hmyzu veľké množstvo vedeckých prác. Vzhľadom na takýto záujem zo strany špecialistov boli dodnes spoľahlivo objasnené mnohé črty práce očí v Insecte. Štruktúra orgánov zraku v týchto organizmoch je však taká rôznorodá, že kvalita videnia, vnímanie farby a objemu, rozlišovanie medzi pohyblivými a stacionárnymi objektmi, rozpoznávanie známych vizuálnych obrazov a ďalšie vlastnosti videnia sa výrazne líšia. v rôzne skupiny hmyzu. Môžu to ovplyvniť tieto faktory: v zloženom oku - štruktúra ommatídií a ich počet, vydutie, umiestnenie a tvar očí; v jednoduchých očiach a - ich počet a jemné vlastnosti štruktúry, ktoré môžu byť reprezentované značnou rozmanitosťou možností. Vízia včiel je dnes najlepšie študovaná.

Určitú úlohu vo vnímaní formy zohráva pohyb objektu. Hmyz si skôr sadne na kvety, ktoré sa kývajú vo vetre, ako na nehybné. vážky sa ponáhľajú za premiestňovanou korisťou a samce motýľov reagujú na lietajúce samice a majú problém vidieť tie sediace. Pravdepodobne ide o určitú frekvenciu podráždenia očí ommatídia počas pohybu, blikania a blikania.

Rozpoznávanie 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 norky so zameraním na tie predmety, ktoré sa nachádzajú okolo nej (tráva, kamene). Ak sú odstránené alebo ich umiestnenie zmenené, 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 preskúmanie hmyzu. Napríklad skokanské chrobáky reagujú na korisť a vrhnú sa na ňu, keď sú vo vzdialenosti 15 cm od objektu.

Ľahký pohyb kompasu

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

Predpokladá sa, že až 90% vedomostí o vonkajšom svete človek získava pomocou svojho stereoskopického videnia. Zajace získali periférne videnie, vďaka ktorému vidia predmety, ktoré sú na boku a dokonca aj za nimi. U hlbokomorských rýb môžu oči zaberať až polovicu hlavy a temenné „tretie oko“ mihule umožňuje dobrú navigáciu vo vode. Hady vidia iba pohybujúci sa objekt a oči sokola sťahovavého sú uznávané ako najbdelejšie na svete, schopné sledovať korisť z výšky 8 km!

Ako však vidia svet predstavitelia najpočetnejšej a najrozmanitejšej triedy živých bytostí na Zemi - hmyz? Spolu so stavovcami, ktorým strácajú len veľkosťou tela, má najdokonalejšie videnie a zložité štruktúry práve hmyz. optické systémy oči. Zložené oči hmyzu síce nemajú akomodáciu, v dôsledku čoho ich možno nazvať krátkozrakosťou, no na rozdiel od ľudí dokážu rozlíšiť extrémne rýchlo sa pohybujúce objekty. A vďaka usporiadanej štruktúre svojich fotoreceptorov majú mnohé z nich skutočný „šiesty zmysel“ – polarizované videnie.

Vízia mizne - moja sila,
Dve neviditeľné diamantové oštepy...

A. Tarkovskij (1983)

Je ťažké preceňovať hodnotu Sveta (elektromagnetická radiácia viditeľné spektrum) pre všetkých obyvateľov našej planéty. slnečné svetlo slúži ako hlavný zdroj energie pre fotosyntetické rastliny a baktérie a nepriamo prostredníctvom nich - pre všetky živé organizmy zemskej biosféry. Svetlo priamo ovplyvňuje tok všetkej rozmanitosti životné procesy zvierat, od chovu až po sezónne farebné zmeny. A, samozrejme, vďaka vnímaniu svetla špeciálnymi zmyslovými orgánmi dostávajú zvieratá významné (a často ešte viac) O väčšinu) informácií o svete okolo seba, dokážu rozlíšiť tvar a farbu predmetov, určiť pohyb telies, navigovať v priestore atď.

Vízia je dôležitá najmä pre zvieratá, ktoré sa dokážu aktívne pohybovať vo vesmíre: s príchodom mobilných zvierat sa začali formovať a zlepšovať. zrakový prístroj- najkomplexnejší zo všetkých známych zmyslové systémy. Medzi takéto zvieratá patria stavovce a medzi bezstavovce - hlavonožce a hmyzu. Práve tieto skupiny organizmov sa môžu pochváliť najzložitejšími orgánmi zraku.

Zrakový aparát týchto skupín sa však výrazne líši, rovnako ako vnímanie obrazov. Predpokladá sa, že hmyz ako celok je primitívnejší ako stavovce, nehovoriac o ich vyššej úrovni - cicavce a, prirodzene, ľudia. Ale ako odlišné sú ich vizuálne vnemy? Inými slovami, ako veľmi sa líši od nášho sveta, videného očami malého stvorenia zvaného mucha?

Šesťuholníková mozaika

Zrakový systém hmyzu sa v zásade nelíši od iných zvierat a pozostáva z periférnych orgánov videnia, nervových štruktúr a útvary centrál nervový systém. Ale pokiaľ ide o morfológiu orgánov videnia, tu sú rozdiely jednoducho nápadné.

Každý pozná komplex fazetovaný hmyzie oči, ktoré sa nachádzajú v dospelom hmyze alebo v larvách hmyzu vyvíjajúcich sa z neúplná transformácia, teda bez štádia kukly. Z tohto pravidla nie je až tak veľa výnimiek: sú to blchy (rad Siphonaptera), vejárovité vtáky (rad Strepsiptera), väčšina strieborných rybiek (čeľaď Lepismatidae) a celá trieda kryptomaxilár (Entognatha).

Zložené oko vyzerá ako košík zrelej slnečnice: pozostáva zo sady faziet ( ommatidián) - autonómne prijímače svetelného žiarenia, ktoré majú všetko potrebné na reguláciu svetelného toku a tvorbu obrazu. Počet faziet sa veľmi líši: od niekoľkých štetinových chvostov (rad Thysanura) po 30 tisíc u vážok (rad Aeshna). Prekvapivo sa počet ommatídií môže meniť aj v rámci jednej systematickej skupiny: napríklad množstvo druhov sysľov žijúcich na otvorených priestranstvách má dobre vyvinuté zložené oči s veľké množstvo ommatídia, zatiaľ čo u zemných chrobákov žijúcich pod kameňmi sú oči značne redukované a pozostávajú z malého počtu ommatídií.

Horná vrstva ommatídie je reprezentovaná rohovkou (šošovkou) - časťou priehľadnej kutikuly vylučovanej špeciálnymi bunkami, čo je druh šesťhrannej bikonvexnej šošovky. Pod rohovkou väčšiny hmyzu je priehľadný kryštalický kužeľ, ktorého štruktúra sa môže líšiť odlišné typy. U niektorých druhov, najmä tých, ktoré vedú nočný životný štýl, sú v prístroji lámacom svetlo ďalšie štruktúry, ktoré zohrávajú hlavnú úlohu antireflexná vrstva a zvýšenie priepustnosti svetla očí.

Obraz vytvorený šošovkou a kryštálovým kužeľom dopadá na fotosenzitívny sietnice(vizuálne) bunky, ktoré sú neurónom s krátkym chvostovým axónom. Niekoľko buniek sietnice tvorí jeden valcový zväzok - retinulus. Vo vnútri každej takejto bunky, na strane smerujúcej dovnútra, sa nachádza ommatidium rabdomer- špeciálna formácia mnohých (až 75-100 tisíc) mikroskopických trubíc-klkov, ktorých membrána obsahuje vizuálny pigment. Ako všetky stavovce, aj tento pigment je rodopsín- komplexná farebná bielkovina. Vďaka obrovskej ploche týchto membrán obsahuje neurón fotoreceptora veľké množstvo molekuly rodopsínu (napríklad v ovocnej muške Drosophila toto číslo presahuje 100 miliónov!).

Rabdoméry všetkých zrakových buniek spojené do náhoda, a sú svetlocitlivé, receptorové prvky zloženého oka a všetky sietnice spolu tvoria analóg našej sietnice.

Svetlolomný a svetlocitlivý aparát faziet pozdĺž obvodu je obklopený bunkami s pigmentmi, ktoré zohrávajú úlohu svetelnej izolácie: vďaka nim dopadá svetelný tok, lámavý, na neuróny iba jedného ommatídia. Ale takto sú usporiadané fazety v tzv fotopický oči prispôsobené jasnému dennému svetlu.

Pre druhy, ktoré vedú súmrak alebo nočný životný štýl, sú charakteristické oči iného typu - skotopický. Takéto oči majú množstvo prispôsobení pre nedostatočný svetelný výkon, napríklad veľmi veľké rabdoméry. Okrem toho v ommatídiách takýchto očí môžu pigmenty tieniace svetlo voľne migrovať do buniek, vďaka čomu môže svetelný tok dosiahnuť zrakové bunky susedných ommatídií. Tento jav je základom tzv temná adaptácia hmyzie oko - zvýšenie citlivosti oka pri slabom osvetlení.

Keď sú svetelné fotóny absorbované rabdomérmi, generujú sa bunky sietnice nervové impulzy, ktoré sú posielané pozdĺž axónov do párových vizuálnych lalokov mozgu hmyzu. V každom vizuálnom laloku sú tri asociatívne centrá, kde prebieha spracovanie toku vizuálnych informácií, ktoré súčasne prichádzajú z mnohých aspektov.

Jeden až tridsať

Podľa starých legiend mali ľudia kedysi „tretie oko“ zodpovedné za mimozmyslové vnímanie. Neexistujú pre to žiadne dôkazy, ale tá istá mihuľa a iné zvieratá, ako napríklad jašterica tuatara a niektoré obojživelníky, majú nezvyčajné orgány citlivé na svetlo na „nesprávnom“ mieste. A v tomto zmysle hmyz nezaostáva za stavovcami: okrem obvyklých zložených očí majú malé ďalšie oči - ocelli umiestnený na fronto-parietálnom povrchu, a stonka- po stranách hlavy.

Ocelli sa nachádzajú hlavne u dobre lietajúceho hmyzu: dospelých jedincov (u druhov s úplnou metamorfózou) a lariev (u druhov s neúplnou metamorfózou). Spravidla ide o tri oči umiestnené vo forme trojuholníka, ale niekedy môže chýbať stredná jedna alebo dve bočné. Štruktúrou sú ocelli podobné ommatídiám: pod šošovkou lámajúcou svetlo majú vrstvu priehľadných buniek (analogicky ku kryštalickému kužeľu) a sietnicu sietnice.

Stemma sa nachádza v larvách hmyzu, ktoré sa vyvíjajú s úplnou metamorfózou. Ich počet a umiestnenie sa líši v závislosti od druhu: na každej strane hlavy sa môže nachádzať jeden až tridsať ocelli. U húseníc je bežnejších šesť očí, usporiadaných tak, že každé z nich má samostatné zorné pole.

V rôznych rádoch hmyzu sa stonka môže navzájom líšiť v štruktúre. Tieto rozdiely sú pravdepodobne spojené s ich pôvodom z rôznych morfologických štruktúr. Počet neurónov v jednom oku sa teda môže pohybovať od niekoľkých jednotiek až po niekoľko tisíc. Prirodzene to ovplyvňuje vnímanie okolitého sveta hmyzom: ak niektoré z nich môžu vidieť iba pohyb svetla a tmavé škvrny, potom sú ostatní schopní rozpoznať veľkosť, tvar a farbu predmetov.

Ako vidíme, kmeňové aj ommatídie sú analógmi jednotlivých faziet, aj keď modifikovaných. Hmyz má však aj iné „záložné“ možnosti. Niektoré larvy (najmä z radu Diptera) sú teda schopné rozpoznať svetlo aj pri úplne zatienených očiach pomocou fotosenzitívnych buniek umiestnených na povrchu tela. A niektoré druhy motýľov majú takzvané genitálne fotoreceptory.

Všetky takéto zóny fotoreceptorov sú usporiadané podobným spôsobom a predstavujú nahromadenie niekoľkých neurónov pod priehľadnou (alebo priesvitnou) kutikulou. Kvôli takýmto dodatočným "očkám" sa larvy Diptera vyhýbajú otvoreným priestorom a samice motýľov ich používajú pri kladení vajíčok na tienené miesta.

Fazetový polaroid

Čoho sú schopné zložité oči hmyzu? Ako viete, akékoľvek optické žiarenie má tri vlastnosti: jas, rozsah(vlnová dĺžka) a polarizácia(orientácia kmitov elektromagnetickej zložky).

Hmyz využíva spektrálnu charakteristiku svetla na registráciu a rozpoznávanie objektov okolitého sveta. Takmer všetky sú schopné vnímať svetlo v rozsahu 300–700 nm, vrátane ultrafialovej časti spektra neprístupnej pre stavovce.

zvyčajne rôzne farby vnímaný rôznych oblastiach zložené oko hmyzu. Takáto „lokálna“ citlivosť sa môže líšiť aj v rámci toho istého druhu v závislosti od pohlavia jedinca. V tej istej ommatidii možno často nájsť rôzne farebné receptory. Takže v motýľoch rodu Papilio dva fotoreceptory majú vizuálny pigment s absorpčným maximom pri 360, 400 alebo 460 nm, dva ďalšie pri 520 nm a zvyšok od 520 do 600 nm (Kelber et al., 2001).

To však nie je všetko, čo hmyzie oko dokáže. Ako je uvedené vyššie, v optických neurónoch je fotoreceptorová membrána rhabdomerových mikroklkov stočená do okrúhlej alebo šesťhrannej trubice. V dôsledku toho sa niektoré molekuly rodopsínu nepodieľajú na absorpcii svetla, pretože dipólové momenty týchto molekúl sú paralelné s dráhou svetelného lúča (Govardovsky, Gribakin, 1975). V dôsledku toho získava mikrovillus dichroizmus- schopnosť pohlcovať svetlo rôzne v závislosti od jeho polarizácie. Zvýšenie polarizačnej citlivosti ommatídia je uľahčené aj tým, že molekuly zrakového pigmentu nie sú v membráne usporiadané náhodne ako u ľudí, ale sú orientované jedným smerom a okrem toho sú pevne fixované.

Ak je oko schopné rozlíšiť dva zdroje svetla na základe ich spektrálnych charakteristík, bez ohľadu na intenzitu žiarenia, môžeme hovoriť o farebné videnie . Ale ak to robí fixovaním polarizačného uhla, ako v tomto prípade, máme všetky dôvody hovoriť o hmyzom polarizačnom videní.

Ako hmyz vníma polarizované svetlo? Na základe štruktúry ommatídia možno predpokladať, že všetky fotoreceptory musia byť súčasne citlivé ako na určitú dĺžku (dĺžky) svetelných vĺn, tak aj na stupeň polarizácie svetla. Ale v tomto prípade môže existovať vážne problémy- takzvaný falošné vnímanie farieb. Takže svetlo odrazené od lesklého povrchu listov alebo vodnej hladiny je čiastočne polarizované. V tomto prípade môže mozog pri analýze údajov fotoreceptorov urobiť chybu pri hodnotení intenzity farby alebo tvaru odrazového povrchu.

Hmyz sa naučil úspešne zvládnuť takéto ťažkosti. Takže u mnohých druhov hmyzu (predovšetkým múch a včiel), v ommatídiách, ktoré vnímajú iba farbu, sa vytvára rabdom. uzavretý typ, v ktorom sa rabdoméri navzájom nekontaktujú. Zároveň majú aj ommatídie s obvyklými rovnými rabdómami, ktoré sú tiež citlivé na polarizačné svetlo. U včiel sa takéto fazety nachádzajú pozdĺž okraja oka (Wehner a Bernard, 1993). U niektorých motýľov sú skreslenia vo vnímaní farieb odstránené v dôsledku výrazného zakrivenia rhabdomérových mikroklkov (Kelber et al., 2001).

U mnohých iných druhov hmyzu, najmä u Lepidoptera, sú vo všetkých ommatídiách zachované obvyklé priame rabdomy, takže ich fotoreceptory sú schopné súčasne vnímať „farebné“ aj polarizované svetlo. Navyše, každý z týchto receptorov je citlivý len na určitý preferovaný polarizačný uhol a určitú vlnovú dĺžku svetla. Tento komplexný vizuálny vnem pomáha motýľom kŕmiť sa a znášať vajíčka (Kelber et al., 2001).

neznáma zem

Môžete sa donekonečna ponoriť do vlastností morfológie a biochémie oka hmyzu a stále je pre vás ťažké odpovedať na také jednoduché a zároveň neuveriteľné komplexná problematika: Ako vidí hmyz?

Pre človeka je ťažké čo i len si predstaviť obrazy, ktoré vznikajú v mozgu hmyzu. Ale každý by si mal všimnúť, že dnes je populárny teória mozaikového videnia, podľa ktorej hmyz vidí obraz vo forme akejsi hádanky šesťuholníkov, neodráža presne podstatu problému. Faktom je, že hoci každá jedna fazeta zachytáva samostatný obraz, ktorý je len časťou celého obrazu, tieto obrazy sa môžu prekrývať s obrazmi získanými zo susedných faziet. Preto sa obraz sveta získaný pomocou obrovského oka vážky, pozostávajúceho z tisícov miniatúrnych fazetových kamier a „skromného“ šesťfazetového mravčieho oka, bude veľmi líšiť.

Čo sa týka zraková ostrosť (rozhodnutie t.j. schopnosť rozlíšiť stupeň disekcie predmetov), ​​potom je u hmyzu určená počtom faziet na jednotku konvexný povrch oči, teda ich uhlovú hustotu. Na rozdiel od ľudí oči hmyzu nemajú akomodáciu: polomer zakrivenia svetlovodivej šošovky sa v nich nemení. V tomto zmysle možno hmyz nazvať krátkozrakým: čím viac detailov vidí, tým bližšie sú k objektu pozorovania.

Hmyz so zloženými očami je zároveň schopný rozlíšiť veľmi rýchlo sa pohybujúce objekty, čo sa vysvetľuje vysokým kontrastom a nízkou zotrvačnosťou ich zrakového systému. Napríklad človek dokáže rozlíšiť len asi dvadsať zábleskov za sekundu a včela - desaťkrát viac! Táto vlastnosť je životne dôležitá pre rýchlo lietajúci hmyz, ktorý sa potrebuje rozhodovať priamo za letu.

Farebné obrazy vnímané hmyzom môžu byť tiež oveľa zložitejšie a nezvyčajnejšie ako tie naše. Napríklad kvet, ktorý sa nám javí ako biely, často skrýva vo svojich lupienkoch veľa pigmentov, ktoré sa môžu odrážať ultrafialové svetlo. A v očiach opeľujúceho hmyzu sa leskne mnohými farebnými odtieňmi - ukazovateľmi na ceste k nektáru.

Predpokladá sa, že hmyz „nevidí“ červenú farbu, ktorá v „ čistej forme"a v prírode je mimoriadne vzácny (s výnimkou tropických rastlín opeľovaných kolibríkmi). Červeno sfarbené kvety však často obsahujú iné pigmenty, ktoré dokážu odrážať krátkovlnné žiarenie. A vzhľadom na to, že veľa hmyzu dokáže vnímať nie tri základné farby, ako človek, ale viac (niekedy až päť!), Potom by ich vizuálne obrazy mali byť iba extravaganciou farieb.

A nakoniec, „šiestym zmyslom“ hmyzu je polarizované videnie. S jeho pomocou sa hmyzu darí vidieť vo svete okolo seba to, čo si človek môže len slabo predstaviť pomocou špeciálnych optických filtrov. Hmyz týmto spôsobom dokáže presne lokalizovať slnko na zamračenej oblohe a využiť polarizované svetlo ako „nebeský kompas“. A vodný hmyz počas letu zisťuje vodné útvary čiastočne polarizovaným svetlom odrazeným od vodnej hladiny (Schwind, 1991). Ale aké obrazy „vidia“ súčasne, je jednoducho nemožné, aby si človek predstavil ...

Každý, kto sa z toho či onoho dôvodu zaujíma o videnie hmyzu, môže mať otázku: prečo nevytvorili komorové oko, podobné ľudské oko, so zrenicou, šošovkou a inými prístrojmi?

Vynikajúci americký teoretický fyzik raz vyčerpávajúco odpovedal na túto otázku: Kandidát na Nobelovu cenu R. Feynman: „Tomu trochu skôr bráni zaujímavé dôvody. Po prvé, včela je príliš malá: ak by mala oko podobné ako naše, ale primerane menšie, potom by veľkosť zrenice bola rádovo 30 mikrónov, a preto by bola difrakcia taká veľká, že by včela stále nemohla vidieť lepšie. Príliš veľa malé oko- Toto nie je dobré. Ak je takéto oko dostatočne veľké, nemalo by byť menšie ako hlava samotnej včely. Hodnota zloženého oka spočíva v tom, že prakticky nezaberá miesto – len tenkú vrstvu na povrchu hlavy. Takže predtým, ako dáte radu včele, nezabudnite, že má svoje vlastné problémy!"

Preto nie je prekvapujúce, že hmyz si vo vizuálnom poznaní sveta vybral vlastnú cestu. Áno, a my, aby sme to videli z pohľadu hmyzu, by sme si museli zaobstarať obrovské zložené oči, aby sme si zachovali obvyklú zrakovú ostrosť. Je nepravdepodobné, že by takáto akvizícia bola pre nás užitočná z hľadiska evolúcie. Každému svoje!

Literatúra
1. Tyshchenko V.P. Fyziológia hmyzu. M.: absolventská škola 1986, 304 s.
2. Klowden M. J. Fyziologické systémy hmyzu. Academ Press, 2007. 688 s.
3. Nation J. L. Fyziológia a biochémia hmyzu. Druhé vydanie: CRC Press, 2008.