Prečo je veľké oko hmyzu guľovité? Zmyslové orgány hmyzu

Predpokladá sa, že až 90% vedomostí o vonkajšom svete človek získava pomocou svojho stereoskopického videnia. Zajace získali bočné videnie, vďaka ktorému môžu vidieť predmety umiestnené na boku a dokonca aj za nimi. U hlbokomorských rýb môžu oči zaberať až polovicu hlavy a parietálne „tretie oko“ mihule umožňuje dobrú navigáciu vo vode. Hady vidia len pohybujúci sa objekt, no oči sokola sťahovavého sú uznávané ako najbdelejšie na svete, schopné vystopovať korisť z výšky 8 km!

Ako však vidia svet predstavitelia najpočetnejšej a najrozmanitejšej triedy živých tvorov na Zemi – hmyzu? Spolu so stavovcami, ktorým sú podriadené iba veľkosťou tela, je to hmyz, ktorý má najpokročilejšie videnie a zložité optické systémy oka. Hoci zložené oči hmyz nemá akomodáciu, v dôsledku čoho sa dá nazvať krátkozrakým, na rozdiel od ľudí však dokáže rozlíšiť extrémne rýchlo sa pohybujúce objekty. A vďaka usporiadanej štruktúre ich fotoreceptorov majú mnohé z nich skutočný „šiesty zmysel“ – polarizačné videnie.

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

A. Tarkovskij (1983)

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

Vízia je obzvlášť dôležitá pre zvieratá schopné aktívneho pohybu vo vesmíre: práve so vznikom mobilných zvierat sa začal formovať a zlepšovať vizuálny prístroj - najkomplexnejší zo všetkých známych zmyslové systémy. Medzi tieto 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 je vo všeobecnosti primitívnejší v porovnaní so stavovcami, nehovoriac o ich najvyššej úrovni - cicavce a prirodzene aj ľudí. Ale ako odlišné sú ich vizuálne vnemy? Inými slovami, je svet videný očami malého stvorenia zvaného mucha veľmi odlišný od toho nášho?

Mozaika šesťuholníkov

Zrakový systém hmyzu sa v zásade nelíši od ostatných zvierat a pozostáva z periférnych orgánov zraku, nervových štruktúr a útvary centrál nervový systém. Ale čo sa týka morfológie zrakových orgánov, tu sú rozdiely jednoducho markantné.

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

Zložené oko vyzerá ako košík zrelej slnečnice: pozostáva zo sady faziet ( ommatídia) - autonómne prijímače svetelného žiarenia, ktoré majú všetko potrebné na reguláciu svetelného toku a tvorby obrazu. Počet faziet sa veľmi líši: od niekoľkých štetinových chvostov (rad Thysanura) až 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 sú nočné, sú v aparáte lámacom svetlo ďalšie štruktúry, ktoré zohrávajú najmä úlohu antireflexná vrstva a zvýšenie priepustnosti svetla oka.

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 - sietnica. Vo vnútri každej takejto bunky, na strane smerujúcej dovnútra, sa nachádza ommatidium rabdomér- špeciálny útvar mnohých (až 75–100 tisíc) mikroskopických klkových trubíc, ktorých membrána obsahuje vizuálny pigment. Ako u všetkých stavovcov, aj tento pigment je rodopsín- komplexná farebná bielkovina. Vďaka obrovskej ploche týchto membrán obsahuje neurón fotoreceptora veľké množstvo molekuly rodopsínu (napríklad v ovocných muškách). Drosophila toto číslo presahuje 100 miliónov!).

Rabdoméry všetkých zrakových buniek, spojené do rabdom a sú fotosenzitívne, receptorové prvky zloženého oka a celá sietnica spolu tvoria analóg našej sietnice.

Svetlolomný a svetlocitlivý aparát fazety je po obvode obklopený bunkami s pigmentmi, ktoré zohrávajú úlohu svetelnej izolácie: vďaka nim sa svetelný tok pri lámaní dostane do neurónov iba jednej ommatídie. Ale takto sú fazety usporiadané 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 nedostatočnému svetelnému toku, napríklad veľmi veľké rabdoméry. Okrem toho v ommatídiách takýchto očí môžu pigmenty izolujúce svetlo voľne migrovať v bunkách, takže svetelný tok môže dosiahnuť zrakové bunky susedných ommatídií. Tento jav je základom tzv temná adaptácia hmyzie oči - zvýšená citlivosť oka pri slabom osvetlení.

Keď rabdoméry absorbujú svetelné fotóny v bunkách sietnice, nervové impulzy, ktoré sú posielané pozdĺž axónov do párových optických lalokov mozgu hmyzu. Každý optický lalok má tri asociatívne centrá, v ktorých sa spracováva tok vizuálnych informácií súčasne pochádzajúcich z mnohých faziet.

Od jednej do tridsať

Podľa starých legiend mali ľudia kedysi „tretie oko“ zodpovedné za mimozmyslové vnímanie. Neexistujú na to žiadne dôkazy, ale tá istá mihuľa a iné zvieratá, ako napríklad jašterica chochlatá 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 ocelli - ocelli umiestnené na frontoparietálnom povrchu, a stonky- 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 ocelli usporiadané do tvaru trojuholníka, niekedy však môže chýbať stredný alebo dva bočné. Štruktúra ocelli je podobná ommatídii: pod šošovkou lámacou svetlo majú vrstvu priehľadných buniek (analogicky kryštalického kužeľa) a sietnicu sietnice.

Stonky možno nájsť v larvách hmyzu, ktoré sa vyvíjajú s úplnou metamorfózou. Ich počet a umiestnenie sa líši v závislosti od druhu: na každej strane hlavy môže byť od jedného do tridsať ocelli. U húseníc je bežnejších šesť ocelli, usporiadaných tak, že každý z nich má samostatné zorné pole.

V rôznych rádoch hmyzu sa stonka môže navzájom líšiť v štruktúre. Tieto rozdiely sú pravdepodobne spôsobené 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 vidia iba pohyb svetla a tmavé škvrny, potom sú ostatní schopní rozpoznať veľkosť, tvar a farbu predmetov.

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

Všetky takéto fotoreceptorové zóny sú štruktúrované podobným spôsobom a predstavujú zhluk niekoľkých neurónov pod priehľadnou (alebo priesvitnou) kutikulou. Kvôli takýmto dodatočným „očkám“ sa larvy dvojkrídlovcov vyhýbajú otvoreným priestorom a samice motýľov ich používajú pri kladení vajíčok v zatienených oblastiach.

Fazetový polaroid

Čo dokážu zložité oči hmyzu? Ako je známe, každé optické žiarenie môže mať tri charakteristiky: jas, rozsah(vlnová dĺžka) a polarizácia(orientácia kmitov elektromagnetickej zložky).

Hmyz využíva spektrálne charakteristiky svetla na registráciu a rozpoznávanie objektov v okolitom svete. Takmer všetky sú schopné vnímať svetlo v rozsahu 300–700 nm, vrátane ultrafialovej časti spektra, ktorá je pre stavovce nedostupná.

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. Často tá istá ommatídia môže obsahovať rôzne farebné receptory. Takže v motýľoch rodu Papilio dva fotoreceptory majú vizuálny pigment s absorpčným maximom pri 360, 400 alebo 460 nm, ďalšie dva pri 520 nm a zvyšok medzi 520 a 600 nm (Kelber et al., 2001).

To však nie je všetko, čo hmyzie oko dokáže. Ako bolo uvedené vyššie, vo vizuálnych neurónoch je fotoreceptorová membrána rabdomerálnych mikroklkov zložená do trubice kruhového alebo šesťuholníkového prierezu. V dôsledku toho sa niektoré molekuly rodopsínu nezúčastňujú absorpcie svetla, pretože dipólové momenty týchto molekúl sú umiestnené paralelne s dráhou svetelného lúča (Govardovsky a Gribakin, 1975). V dôsledku toho získava mikrovillus dichroizmus- schopnosť pohlcovať svetlo rôzne v závislosti od jeho polarizácie. Zvýšenie polarizačnej citlivosti ommatídia je tiež uľahčené skutočnosťou, že molekuly vizuálneho pigmentu nie sú náhodne umiestnené v membráne ako u ľudí, ale sú orientované v jednom smere a navyše 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 urobí fixovaním polarizačného uhla, ako v tomto prípade, máme všetky dôvody hovoriť o polarizačnom videní hmyzu.

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. Svetlo odrazené od lesklého povrchu listov alebo vodnej hladiny je teda 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. U mnohých druhov hmyzu (predovšetkým u múch a včiel) sa teda v ommatídiách vytvára rabdom, ktorý vníma iba farbu uzavretý typ, v ktorých sa rabdoméry navzájom nekontaktujú. Zároveň majú aj ommatídie s obvyklými rovnými rabdómami, ktoré sú tiež citlivé na polarizované svetlo. U včiel sa takéto fazety nachádzajú pozdĺž okraja oka (Wehner a Bernard, 1993). U niektorých motýľov sú narušenia vnímania farieb eliminované v dôsledku výrazného zakrivenia mikroklkov rabdomérov (Kelber et al., 2001).

U mnohých iných druhov hmyzu, najmä Lepidoptera, sú vo všetkých ommatídiách zachované obvyklé rovné 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. Toto sofistikované vizuálne vnímanie pomáha motýľom pri kŕmení a ukladaní vajíčok (Kelber et al., 2001).

Neznáma krajina

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 treba poznamenať, že dnes je populárny mozaiková teória videnia, podľa ktorej hmyz vidí obraz vo forme akejsi skladačky šesťuholníkov, neodráža celkom 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 bude obraz sveta získaný pomocou obrovského oka vážky pozostávajúceho z tisícov miniatúrnych fazetových kamier a „skromného“ šesťfazetového oka mravca veľmi odlišný.

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

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, ale včela dokáže rozlíšiť desaťkrát viac! Táto vlastnosť je životne dôležitá pre rýchlo lietajúci hmyz, ktorý sa musí rozhodovať 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 dokážu 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). Kvety sfarbené do červena však často obsahujú iné pigmenty, ktoré dokážu odrážať krátkovlnné žiarenie. A ak si uvedomíte, že veľa hmyzu je schopných vnímať nie tri základné farby, ako človek, ale viac (niekedy až päť!), potom by ich vizuálne obrazy mali byť jednoducho extravaganzou farieb.

A nakoniec, „šiestym zmyslom“ hmyzu je polarizačné videnie. S jeho pomocou sa hmyzu darí vidieť vo svete okolo seba to, čo ľudia môžu mať len chabú predstavu o použití špeciálnych optických filtrov. Týmto spôsobom môže hmyz presne určiť polohu slnka na zamračenej oblohe a použiť polarizované svetlo ako „nebeský kompas“. A vodný hmyz počas letu zisťuje vodné plochy čiastočne polarizovaným svetlom odrazeným od vodnej hladiny (Schwind, 1991). Ale aké obrazy „vidia“, si človek jednoducho nedokáže predstaviť...

Každý, kto sa z jedného alebo druhého dôvodu zaujíma o videnie hmyzu, môže mať otázku: prečo sa im nevyvinulo komorové oko podobné ľudskému oku, so zrenicou, šošovkou a inými prístrojmi?

Na túto otázku raz vyčerpávajúco odpovedal vynikajúci americký teoretický fyzik, kandidát na Nobelovu cenu R. Feynman: „Tomu trochu bráni zaujímavé dôvody. Po prvé, včela je príliš malá: ak by mala oko podobné nášmu, ale primerane menšie, potom by veľkosť zrenice bola rádovo 30 mikrónov, a preto by bola difrakcia taká veľká, že by včela stále nemôže lepšie vidieť. 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 nezaberá prakticky žiadne miesto – iba tenkú vrstvu na povrchu hlavy. Takže predtým, ako včele poradíte, nezabudnite, že má svoje vlastné problémy!

Preto nie je prekvapujúce, že hmyz si vo vizuálnom poznávaní sveta vybral vlastnú cestu. A aby sme to videli z pohľadu hmyzu, museli by sme si zaobstarať obrovské zložené oči, aby sme si zachovali obvyklú zrakovú ostrosť. Je nepravdepodobné, že by nám takáto akvizícia bola z evolučného hľadiska užitočná. 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.

Oko hmyzu veľké zväčšenie vyzerá ako jemná mriežka.

Oko hmyzu sa totiž skladá z mnohých malých „očiek“, ktoré sa nazývajú fazety. Oči hmyzu sa nazývajú fazetovaný. Drobné fazetové oko sa nazýva ommatídium. Ommatidium má vzhľad dlhého úzkeho kužeľa, ktorého základ tvorí šošovka v tvare šesťuholníka. Preto názov zložené oko: fazeta v preklade z francúzštiny znamená "hrana".

Trs ommatídie tvorí zložité okrúhle oko hmyzu.

Každá ommatídia má veľmi obmedzené zorné pole: zorný uhol ommatídie v centrálnej časti oka je len asi 1 ° a na okrajoch oka - až 3 °. Ommatídium „vidí“ len tú malú časť predmetu pred svojimi očami, na ktorú je „namierené“, teda tam, kam smeruje predĺženie jeho osi. Ale keďže ommatídia sú blízko seba a ich osi sú v okrúhle oko sa rozchádzajú radiálne, potom celé zložené oko pokrýva tému ako celok. Okrem toho sa obraz objektu ukáže ako mozaika, to znamená, že sa skladá zo samostatných častí.

Počet ommatídií v oku sa líši od hmyzu k hmyzu. Mravec robotník má v oku len asi 100 ommatídií, mucha domáca asi 4000, včela robotnica- 5 000, pre motýle - až 17 000 a pre vážky - až 30 000! Zrak mravca je teda veľmi priemerný, zatiaľ čo obrovské oči vážky - dve dúhové pologule - poskytujú maximálne zorné pole.

Vzhľadom na to, že optické osi ommatídie sa rozchádzajú v uhloch 1-6 °, jasnosť obrazu hmyzu nie je príliš vysoká: nerozlišujú malé detaily. Väčšina hmyzu je navyše krátkozraká: okolité predmety vidí vo vzdialenosti len niekoľkých metrov. Ale zložené oči sú vynikajúce pri rozlišovaní blikajúceho (blikajúceho) svetla s frekvenciou až 250 – 300 hertzov (pre ľudí je hraničná frekvencia asi 50 hertzov). Oči hmyzu dokážu určiť intenzitu svetelného toku (jas) a navyše majú jedinečnú schopnosť: dokážu určiť rovinu polarizácie svetla. Táto schopnosť im pomáha orientovať sa, keď nie je na oblohe vidieť slnko.

Hmyz rozlišuje farby, ale vôbec nie ako my. Napríklad včely „nepoznajú“ červenú farbu a nerozlišujú ju od čiernej, ale vnímajú nás ako neviditeľné ultrafialové lúče, ktoré sa nachádzajú na opačnom konci spektra. Ultrafialové žiarenie detegujú aj niektoré motýle, mravce a iný hmyz. Mimochodom, je to slepota opeľujúceho hmyzu voči červenej farbe, ktorá vysvetľuje zvláštny fakt, že medzi našou divokou flórou nie sú žiadne rastliny so šarlátovými kvetmi.

Svetlo prichádzajúce zo Slnka nie je polarizované, to znamená, že jeho fotóny majú ľubovoľnú orientáciu. Pri prechode atmosférou sa však svetlo v dôsledku rozptylu molekulami vzduchu polarizuje a rovina jeho polarizácie smeruje vždy k slnku.

Mimochodom...

Okrem zložených očí má hmyz ešte tri jednoduché ocelli s priemerom 0,03-0,5 mm, ktoré sú umiestnené vo forme trojuholníka na fronto-parietálnom povrchu hlavy. Tieto oči nie sú vhodné na rozlišovanie predmetov a sú potrebné na úplne iný účel. Meria priemernú úroveň osvetlenia, ktorá sa používa ako referenčný bod („nulový signál“) pri spracovaní vizuálnych signálov. Ak zalepíte tieto oči hmyzu, zachová si schopnosť priestorovej orientácie, ale bude môcť lietať len pri silnejšom svetle ako zvyčajne. Dôvodom je, že zapečatené oči sa mylne považujú za „ priemerná úroveň» čierne pole a tým dať zloženým očiam viac veľký rozsah osvetlenie, a to v súlade s tým znižuje ich citlivosť.

Dokonca aj vo vzdialenom detstve sa mnohí z nás pýtali na hmyz také zdanlivo triviálne otázky, ako napríklad: koľko má očí? obyčajná mucha, prečo pavúk tká sieť a osa môže hrýzť.

Entomologická veda má odpovede na takmer všetky z nich, ale dnes využijeme znalosti výskumníkov prírody a správania, aby sme pochopili otázku, čo je vizuálny systém tohto typu.

V tomto článku si rozoberieme, ako mucha vidí a prečo je také ťažké udrieť tento otravný hmyz plácačkou na muchy alebo chytiť dlaňou o stenu.

Obyvateľ izby

Mucha domáca alebo mucha domáca patrí do čeľade pravých múch. A aj keď sa téma našej recenzie týka všetkých druhov bez výnimky, pre pohodlie si dovolíme zvážiť celú čeľaď na príklade tohto veľmi známeho druhu domácich parazitov.

Bežná mucha domáca je na pohľad veľmi nenápadný hmyz. Má šedo-čierne sfarbenie tela, s niektorými náznakmi žltej na spodnej časti brucha. Dĺžka dospelého jedinca zriedka presahuje 1 cm Hmyz má dva páry krídel a zložené oči.

Zložené oči - aký to má zmysel?

Vizuálny systém muchy zahŕňa dva veľké oči umiestnené na okrajoch hlavy. Každý z nich má komplexná štruktúra a pozostáva z mnohých malých šesťuholníkových faziet, odtiaľ názov tohto typu videnia ako fazetový.

Celkovo má mušie oko vo svojej štruktúre viac ako 3,5 tisíc týchto mikroskopických komponentov. A každý z nich dokáže zachytiť len nepatrnú časť celkového obrazu, pričom informáciu o výslednom miniobrázku prenesie do mozgu, ktorý poskladá všetky rébusy tohto obrázku.

Ak porovnáme fazetové videnie a binokulár, ktorý má človek napríklad rýchlo sa presvedčí, že účel a vlastnosti každého sú diametrálne odlišné.

Vyspelejšie zvieratá majú tendenciu sústrediť svoj zrak na určitú úzku oblasť alebo na konkrétny objekt. Pre hmyz nie je dôležité ani tak vidieť konkrétny objekt, ako rýchlo sa orientovať v priestore a všimnúť si blížiace sa nebezpečenstvo.

Prečo je také ťažké ju chytiť?

Tohto škodcu je naozaj veľmi ťažké zaskočiť. Dôvodom nie je len zvýšená reakcia hmyzu v porovnaní s pomalý človek a schopnosť vzlietnuť takmer okamžite. Hlavne tak vysoký stupeň reakcie sú spôsobené včasným vnímaním zmien a pohybov mozgu hmyzu v rámci zorného okruhu jeho očí.

Vízia muchy jej umožňuje vidieť takmer 360 stupňov. Tento typ videnia sa nazýva aj panoramatický. To znamená, že každé oko poskytuje 180-stupňový pohľad. Zaskočiť tohto škodcu je takmer nemožné, aj keď sa k nemu priblížite zozadu. Oči tohto hmyzu vám umožňujú ovládať celý priestor okolo neho, čím poskytujú stopercentnú všestrannú vizuálnu obranu.

Je tam ešte nejaké zaujímavá vlastnosť vizuálne vnímanie farebnej palety muchou. Koniec koncov, takmer všetky druhy vnímajú rôzne farby známe našim očiam. Niektoré z nich hmyz nerozozná vôbec, iné vyzerajú inak, v iných farbách.

Mimochodom, okrem dvoch zložených očí má mucha ďalšie tri jednoduché oči. Sú umiestnené v priestore medzi fazetami, na prednej časti hlavy. Na rozdiel od zložených očí tieto tri používa hmyz na rozpoznanie objektu v bezprostrednej blízkosti.

Na otázku, koľko očí má obyčajná mucha, teda môžeme pokojne odpovedať – 5. Dve zložité fazetové oči, rozdelené na tisíce ommatidií (faziet) a určené na čo najrozsiahlejšiu kontrolu zmien životné prostredie okolo neho a tri jednoduché oči, umožňujúce, ako sa hovorí, zaostrovanie.

Pohľad na svet

Už sme povedali, že muchy sú farboslepé a buď nerozlišujú všetky farby, alebo vidia nám známe predmety v iných farebných odtieňoch. Tento druh je tiež schopný rozlíšiť ultrafialové svetlo.

Treba tiež povedať, že napriek jedinečnosti ich videnia títo škodcovia prakticky nevidia v tme. V noci mucha spí, pretože jej oči nedovoľujú tomuto hmyzu loviť v tme.

A títo škodcovia tiež zvyknú dobre vnímať len menšie a pohybujúce sa predmety. Hmyz nedokáže rozlíšiť také veľké predmety, ako je napríklad človek. Pre muchu to nie je nič iné ako ďalšia časť interiéru prostredia.

Ale priblíženie ruky k hmyzu je dokonale zachytené jeho očami a okamžite dáva potrebný signál do mozgu. Rovnako ako vidieť akékoľvek iné rýchlo sa blížiace nebezpečenstvo, ani pre tieto tenisky to nebude ťažké vďaka zložitému a spoľahlivému systému sledovania, ktorý im príroda poskytla.

Záver

A tak sme analyzovali, ako vyzerá svet očami muchy. Teraz vieme, že títo všadeprítomní škodcovia majú, ako každý hmyz, úžasné zrakový prístroj, čo im umožní nestratiť ostražitosť a počas denných hodín udržiavať kruhovú pozorovaciu obranu na sto percent.

Vízia obyčajnej muchy pripomína komplexný sledovací systém vrátane tisícok mini-sledovacích kamier, z ktorých každá poskytuje hmyzu včasné informácie o tom, čo sa deje v bezprostrednom dosahu.

Ak si oko hmyzu pozrieme pod silnou lupou, uvidíme, že pozostáva z maličkej okrúhlej mriežky. A zdá sa, že je to preto, že oko hmyzu pozostáva z mnohých malých očí vedecký jazyk nazývané „fazety“. Dnes sa snažíme pochopiť, prečo má hmyz okrúhle oči, ako hmyz vidí predmety okolo seba? Tie často dieťa zaujímajú, však?

Vlastnosti štruktúry orgánov zraku

Oči hmyzu sú rozdelené do troch typov:

1. komplexné (fazetované);
2. jednoduchý;
3. larva.

Štruktúra týchto očí je odlišná a hmyz s nimi nie je rovnako schopný vidieť.

Zložitá štruktúra očí prevažuje v maximálne množstvo hmyzu závisí od vývoja samotného živého tvora. Takéto oči pozostávajú z viacerých jedincov konštrukčné prvky– ommatídia.

Svetlo sa cez ne prenáša a láme a vnímajú sa vizuálne signály. Každá jednotlivá ommatídia sa vyznačuje prítomnosťou zariadenia na izoláciu pigmentu, ktoré úplne alebo čiastočne chráni pred vstupom bočného svetla.

Ommatidia sú rozdelené do dvoch hlavných typov, ktoré ovplyvňujú štrukturálne vlastnosti očí.

1. Appapačné oko má izolované ommatídie. Každý z nich je schopný pracovať individuálne od ostatných, iba vidieť určitú časť okolitý priestor. Obraz sa formuje v mozgu hmyzu ako malá mozaika.
2. V druhej skupine - superpozícii sú ommatídie, aj keď čiastočne, chránené pred bočnými lúčmi. To trochu sťažuje videnie hmyzu pri intenzite svetla, ale zlepšuje videnie za súmraku.

Jednoduché oči zahŕňajú orgány videnia, ktoré sa nachádzajú v niektorých druhoch hmyzu a sú zvyčajne umiestnené na temene hlavy.

Štruktúra takýchto očí je výrazne zjednodušená, vidia slabšie ako ostatné. Predpokladá sa, že takéto oči sú úplne bez zrakových schopností a sú zodpovedné iba za zlepšenie funkcií zložených očí.

A ak maľujete cez fazety hmyzu, nebude sa môcť pohybovať v priestore, aj keď má dobre definované oči jednoduchej štruktúry.

Larválne oči sú orgány videnia, ktoré majú larvy hmyzu a ktoré majú schopnosť úplne sa premeniť na zložené oči. Ich štruktúra je trochu zjednodušená, čo neumožňuje hmyzu dobre vidieť.

Charakteristické črty videnia hmyzu

Vízia hmyzu bola študovaná už dlho. Vďaka zvýšenému záujmu vedeckých špecialistov, podarilo sa veľa zistiť charakteristické rysy súvisiace s výkonom očí.

A vôbec, budova zrakové orgány tak odlišné, že kvalita vnímania obrazu, farba, hlasitosť, pohyb rôzne skupiny hmyz je iný. To je ovplyvnené niekoľkými faktormi:

• zložené oko je iné štruktúrna štruktúra ommatídia a počet, konvexnosť, umiestnenie a tvar;
• jednoduché oči a stonka sa líšia počtom a jemnosťou štruktúry, majúce veľké množstvo možnosti.

Oči hmyzu s rôznym počtom ommatídií:

• Mravec má 6000 faziet
• muška má 4000
• chrobákov majú 9000
• motýle majú 17 000
• a najzložitejšie oko vážky má 28 000 – 30 000 faziet.

Hmyz vidí inak: viditeľné spektrum svetla je znížené na ľavej strane a zväčšené na pravej strane.

U vážky rozlišujú farby iba spodné fazety, horné rozlišujú tvar. Oči vážky zaberajú väčšinu hlavy, takže vážka je schopná vidieť a cítiť, čo sa deje za jej chrbtom. Vážka predmet nevidí, ale cíti jeho teplo a vidí ho v infračervenej oblasti.

Hmyz je schopný rozlišovať tvary, no nedeje sa to tak ako u ľudí. Motýle a včely budú ignorovať kruh alebo ovál, ale budú priťahované radiálnou štruktúrou, ktorá pripomína korunu kvetu. Predmet, ktorý sa vyznačuje zložitosťou postavy a hrou tieňov, upúta pozornosť oveľa rýchlejšie. Zaujímavé je aj to, že včelám sa páčia predmety, ktoré majú malú veľkosť.
Je pozoruhodné, že hmyz je schopný „rozpoznať“ predmety aj podľa polohy.

Počas evolúcie zraku sa u niektorých zvierat vyvíjajú pomerne zložité optické zariadenia. Medzi ne, samozrejme, patria aj zložené oči. Vznikli u hmyzu a kôrovcov, niektorých článkonožcov a bezstavovcov. Ako sa zložené oko líši od jednoduchého oka, aké sú jeho hlavné funkcie? Dnes o tom budeme hovoriť v našom materiáli.

Zložené oči

Toto optický systém, raster, kde nie je jediná sietnica. A všetky receptory sú spojené do malých retinul (skupín), ktoré tvoria konvexnú vrstvu, ktorá už neobsahuje nervových zakončení. Oko sa teda skladá z mnohých jednotlivých jednotiek – ommatídií, spojených do spoločný systém vízie.

Zložené oči, ktoré sú im vlastné, sa líšia od tých binokulárnych (vlastných aj ľuďom) v zlom rozlíšení malých detailov. Sú však schopné rozlišovať medzi kolísaním svetla (až 300 Hz), zatiaľ čo pre človeka sú maximálne možnosti 50 Hz. A membrána tohto typu oka má rúrkovú štruktúru. Vzhľadom na to fazetové oči nemajú také refrakčné znaky ako ďalekozrakosť alebo krátkozrakosť, koncept akomodácie sa na ne nevzťahuje.

Niektoré štrukturálne a vizuálne vlastnosti

V mnohých hmyzoch zaberajú väčšinu hlavy a sú prakticky nehybné. Napríklad zložené oči vážky pozostávajú z 30 000 častíc, ktoré tvoria komplexnú štruktúru. Motýle majú 17 000 ommatídií, muchy 4 tisíc, včely 5. Najmenší počet čiastočiek má mravec robotník – 100 kusov.

Ďalekohľad alebo fazeta?

Prvý typ videnia vám umožňuje vnímať objem objektov, ich malé detaily, odhadnúť vzdialenosť objektov a ich umiestnenie vo vzťahu k sebe. Ľudia sú však obmedzení na uhol 45 stupňov. Ak je potrebná komplexnejšia kontrola, očná buľva vykonáva pohyb na úrovni reflexu (alebo otáčame hlavu okolo osi). Zložené oči vo forme hemisfér s ommatídiou vám umožňujú vidieť okolitú realitu zo všetkých strán bez otáčania zrakových orgánov alebo hlavy. Navyše, obraz, ktorý oko prenáša, je veľmi podobný mozaike: jeden konštrukčná jednotka oči vnímajú samostatný prvok a spoločne sú zodpovedné za vytvorenie úplného obrazu.

Odrody

Ommatidia majú anatomické vlastnosti, v dôsledku čoho sa ich optické vlastnosti líšia (napríklad medzi rôznymi druhmi hmyzu). Vedci definujú tri typy aspektov:

Mimochodom, niektoré druhy hmyzu majú zmiešaný typ fazetové orgány videnia a mnohé, okrem tých, o ktorých uvažujeme, majú aj jednoduché oči. Napríklad v muche sú po stranách hlavy celkom umiestnené párové fazetové orgány veľké veľkosti. A na korune sú tri jednoduché oči, ktoré vykonávajú pomocné funkcie. Včela má rovnakú organizáciu zrakových orgánov – teda iba päť očí!

U niektorých kôrovcov sa zdá, že zložené oči sedia na pohyblivých stopkách.

A niektoré obojživelníky a ryby majú aj prídavné (parietálne) oko, ktoré rozlišuje svetlo, ale má objektové videnie. Jeho sietnica pozostáva len z buniek a receptorov.

Moderný vedecký vývoj

IN V poslednej dobe Zložené oči sú predmetom štúdia a potešenia vedcov. Koniec koncov, takéto orgány videnia vďaka svojej pôvodnej štruktúre poskytujú základ pre vedecké vynálezy a výskum vo svete modernej optiky. Hlavnými výhodami sú široký prehľad o vesmíre, vývoj umelých faziet, využívaných hlavne v miniatúrnych, kompaktných, tajných sledovacích systémoch.