Prečo je veľké oko hmyzu guľovité? Ako vyzerá svet očami obyčajnej muchy? Štruktúra zloženého oka

Orgány videnia sú vyvinuté u väčšiny hmyzu. Dosahuje sa najväčší rozvoj zložené alebo zložené oči . Počet vizuálnych prvkov - ommatídia, čiže faziet, v oku muchy domácej dosahuje 4 000, u vážok dokonca 28 000. Ommatídia pozostáva z priehľadnej šošovky alebo rohovky vo forme bikonvexnej šošovky a pod ňou ležiacej priehľadnej krištáľový kužeľ. Spolu tvoria optický systém. Pod kužeľom je sietnica, ktorá vníma svetelné lúče. Bunky sietnice spojené nervové vlákna s optickými lalokmi mozgu. Každé ommatídium je obklopené pigmentovými bunkami.

V závislosti od vnímania svetla rôznou intenzitou Existujú apozičné a superpozičné typy očí. Prvý typ štruktúry oka je charakteristický pre denný hmyz, druhý - nočný.

IN apozičné oko každá ommatídia je vo svojej hornej časti izolovaná pigmentom zo susedných ommatídií. Každá štrukturálna jednotka oka teda funguje oddelene od všetkých ostatných, pričom vníma len „svoju“ časť vonkajšieho priestoru. Celkový obraz sa tvorí v mozgu hmyzu ako z mnohých kúskov mozaiky.

IN superpozičné oko Ommatídie sú len čiastočne, aj keď po celej dĺžke, chránené pred bočnými lúčmi: sú polopriepustné. Na jednej strane to hmyzu pri intenzívnom svetle prekáža, na druhej strane to pomáha lepšie vidieť v šere.

Ocelli (chrbtové jednoduché oči)- sú to malé orgány zraku, ktoré sú prítomné u niektorých dospelých a zvyčajne sa nachádzajú na temene hlavy. Zvyčajne sú prezentované vo výške troch, pričom jedna leží mierne vpredu a ďalšie dve - za a na prednej strane. Neobsahujú ommatidium a štruktúra jednoduchých ocelli je výrazne zjednodušená. Vonku je rohovka pozostávajúca z rohovkových buniek, hlbšie je svetloprijímajúci aparát tvorený sietnicovými (citlivými) bunkami a ešte nižšie sú pigmentové bunky, ktoré prechádzajú do vlákien zrakového nervu.

Zo všetkých typov hmyzích očí majú jednoduché ocelli najslabšiu schopnosť vidieť. Podľa niektorých správ vôbec nevystupujú vizuálna funkcia a sú zodpovedné len za zlepšenie funkcie zložených očí. Dokazuje to najmä skutočnosť, že hmyz v neprítomnosti zložitých očí prakticky nemá jednoduché oči. Okrem toho, keď sú zložené oči premaľované, hmyz sa prestane orientovať v priestore, aj keď má dobre definované jednoduché oči.

Stonky alebo bočné jednoduché oči– prítomný v larvách hmyzu s úplnou metamorfózou. Počas štádia kukly sa „morfujú“ do zložených očí. Vykonávajú vizuálnu funkciu, ale vzhľadom na ich zjednodušenú štruktúru vidia pomerne zle. Na zlepšenie videnia sú oči lariev často prítomné v niekoľkých kusoch. U lariev piliarky sú podobné chrbtovým a u húseníc motýľa pripomínajú ommatídiu zloženého oka. Húsenice vnímajú tvar predmetov a rozlišujú drobné detaily na ich povrchu.

Najkomplexnejšími zmyslovými orgánmi hmyzu sú orgány zraku. Posledné sú zastúpené formáciami niekoľkých typov, z ktorých najdôležitejšie sú zložité fazetové oči približne rovnakej štruktúry ako zložité oči kôrovcov.

Oči pozostávajú z jednotlivých ommatídií (obr. 337), ktorých počet je určený najmä biologickými vlastnosťami 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 (obr. 338). Pozostáva z optického aparátu vrátane rohovky, priehľadnej časti kutikuly nad ommatídiom a takzvaného kryštálového kužeľa. Spolu pôsobia ako šošovka. Vnímací aparát ommatídie predstavuje niekoľko (4 - 12) receptorových buniek; 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 oči - rabdom.

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.

Mnoho hmyzu má okrem zložených očí aj jednoduché ocelli (obr. 339), ktorých stavba nezodpovedá stavbe jediného 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 stavbou líšia od jednoduchých ocelli dospelých štádií. Neexistuje žiadna kontinuita medzi ocelli dospelých a lariev. Počas metamorfózy sú oči lariev úplne resorbované.

Zrakové schopnosti hmyzu sú dokonalé. Štrukturálne znaky zloženého oka však predurčujú špeciálny fyziologický mechanizmus videnia. Zvieratá so zloženými očami majú „mozaikové“ videnie. Malá veľkosť ommatídií a ich vzájomná izolácia vedie 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 nedostanú sa k fotosenzitívnym prvkom ommatídie. Schematicky teda každá ommatídia dostáva obraz len jedného malého bodu objektu nachádzajúceho sa v zornom poli celého oka. Výsledkom je, že obraz je zložený z toľkých svetelných bodov zodpovedajúcich rôznym častiam objektu, na koľko faziet kolmo dopadajú lúče z objektu. Celkový obraz je zložený z mnohých malých čiastkových obrázkov tak, že ich aplikujeme jeden na druhý.

Vnímanie farieb hmyzom sa tiež vyznačuje určitou originalitou. zástupcovia vyššie skupiny Hmyz má 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 istej miery „dopĺňajú“ zložené oči, ovplyvňujú aktivitu a správanie hmyzu v rôznych svetelných podmienkach. Okrem toho sa ukázalo, že jednoduché ocelli spolu so zloženými očami sú schopné vnímať polarizované svetlo.

Otázka „Koľko očí má 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 - celkom päť. Prečo sa príroda vybrala takouto náročnou cestou? Faktom je, že fazetové videnie vytvorený tak, aby primárne pokryl čo najväčší priestor pohľadom a zachytil 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 na 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 lietajúceho 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.

Ako vidí hmyz?

Mucha sa prudko vyhne predmetu, ktorý na ňu letí, motýľ si vyberie určitý kvet a húsenica sa plazí smerom k samému vysoký strom. Hmyz, podobne ako ľudia, má tiež zrakové orgány, no vidí a vníma svet zvláštnym spôsobom. Svojím výnimočným zrakom, pre človeka nedostupným. Niektorý hmyz dokáže určiť iba svetlo a tmu, zatiaľ čo iní sa dobre orientujú v odtieňoch. Ako teda hmyz vidí svet?

Spôsoby hmyzu vidieť svet

Ich schopnosť vidieť sa delí na tri spôsoby.

Celý povrch tela

Zaujímavá vlastnosť, v ktorom nie je nutné mať oči. Ale jeho veľkou nevýhodou je, že hmyz dokáže rozlíšiť iba svetlo od tmy. Nevidí žiadne predmety ani farby. Ako to funguje? Svetlo prechádza cez kutikulu vonkajšia vrstva pokožku a preniká do hlavy hmyzu. Tam dôjde k reakcii v mozgových bunkách a hmyz pochopí, že naň dopadá svetlo. Takéto zariadenie nie je dostupné pre každého, ale je veľmi užitočné pre hmyz, ktorý žije v podzemí, napríklad dážďovky alebo slepé jaskynné chrobáky. Tento typ videnia sa vyskytuje u švábov, vošiek a húseníc.

Súvisiace materiály:

Na čo slúži peľ?

S jednoduchými očami

Hmyz s jednoduchými očami má väčšie šťastie. Dokážu nielen určiť tmu od svetla, ale aj rozlišovať medzi jednotlivými predmetmi a dokonca aj ich tvar. Takéto oči sa najčastejšie nachádzajú v larvách hmyzu. Napríklad larvy komárov majú namiesto očí oči. tmavé škvrny ktoré zachytávajú svetlo. Ale húsenice majú päť až šesť očí na každej strane hlavy. Vďaka tomu sa dobre orientuje vo formách. Vertikálne objekty však vidí oveľa lepšie ako horizontálne. Ak si má napríklad vybrať strom, radšej sa priplazí k vyššiemu ako k širšiemu.

Zložené alebo zložené oči

Takéto oči sa najčastejšie vyskytujú u dospelého hmyzu. Môžete ich okamžite identifikovať - ​​zvyčajne sa nachádzajú po stranách hlavy. Zložené oči sú oveľa zložitejšie a rozmanitejšie ako všetky ostatné. Dokážu rozoznať tvary predmetov a identifikovať farby. Niektorý hmyz vidí dobre cez deň, iný dobre v noci. Zaujímavosťou týchto očí je, že nevidia celý obraz ako celok, ale len kúsky. A už v mozgu hmyz skladá puzzle z prijatých obrázkov, aby videl úplný obrázok. Ako sa muche podarí počas letu spojiť všetky kúsky úlomku? Prekvapivo, práve za letu vidí lepšie ako v pokoji. A pre miesto pristátia je pravdepodobnejšie, že akýkoľvek hmyz si vyberie niečo, čo sa pohybuje alebo kýva.

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 rôznych, obyčajne veľká kvantita individuálne štruktúrne jednotky- ommatídia. zahŕňajú množstvo štruktúr, ktoré zabezpečujú vedenie, lom svetla (fazeta, bunky rohovky, kryštalický kužeľ) a vnímanie vizuálnych signálov (bunky sietnice, rabdom, 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 nasledujúce faktory: zložené oko- 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 pozorovacia vzdialenosť konkrétneho hmyzu. Napríklad skokanské chrobáky reagujú na korisť a vrhnú sa na ňu, keď sú vo vzdialenosti 15 cm od objektu.

Svetelný pohyb

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.