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

Orgány videnia sú vyvinuté u väčšiny hmyzu. dosiahnuť najväčší rozvoj zložené alebo zložené oči . Počet vizuálnych prvkov - ommatídia, čiže faziet, v oku muchy domácej dosahuje 4 000, u vážok dokonca 28 000. Ommatídium sa skladá z priehľadnej šošovky alebo rohovky vo forme bikonvexnej šošovky a priehľadného kryštálu kužeľ ležiaci pod ním. Spolu tvoria optický systém. Pod kužeľom je sietnica, ktorá vníma svetelné lúče. bunky sietnice spojené nervové vlákna s vizuálnymi lalokmi mozgu. Každé ommatídium je obklopené pigmentovými bunkami.

V závislosti od vnímania svetla rôzna intenzita Rozlišujte medzi apozičným a superpozičným typom očí. Prvý typ štruktúry oka je charakteristický pre denný hmyz, druhý - nočný.

IN apozičné oko každé ommatídium je vo svojej hornej časti izolované 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, akoby z mnohých kúskov mozaiky.

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

Ocelli (chrbtové jednoduché oči)- sú to malé orgány zraku, ktoré majú niektorí dospelí a zvyčajne sa nachádzajú na temene hlavy. Zvyčajne sú prezentované vo výške troch, pričom jeden leží mierne vpredu a ďalšie dva - vzadu a na prednej strane. Neobsahujú ommatídium, štruktúra jednoduchých očí je značne zjednodušená. Vonku je umiestnená rohovka pozostávajúca z buniek rootagénu, hlbšie je svetlo vnímajúci aparát buniek sietnice (senzitívnych) buniek, ešte nižšie sú pigmentové bunky, ktoré prechádzajú do vlákien zrakového nervu.

Zo všetkých druhov hmyzích očí majú jednoduché oči 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. Navyše, pri maľovaní cez zložené oči sa hmyz prestáva orientovať v priestore, aj keď má dobre definované jednoduché oči.

Stonky alebo bočné jednoduché oči- sú prítomné v larvách hmyzu s úplnou metamorfózou. Počas štádia kukly sa „morfujú“ do zložených očí. Vykonávajú vizuálnu funkciu, ale vzhľadom na zjednodušenú štruktúru vidia pomerne zle. Na zlepšenie videnia sú larvy ocelli často prítomné v larvách v množstve niekoľkých kusov. U lariev piliarky sú podobné chrbtovým a u húseníc motýľov pripomínajú zložené očné ommatídie. Húsenice vnímajú tvar predmetov, rozlišujú malé detaily na ich povrchu.

Najkomplexnejšími zmyslovými orgánmi hmyzu sú orgány zraku. Posledne menované sú zastúpené formáciami niekoľkých typov, z ktorých najdôležitejšie sú zložené fazetované oči približne rovnakej štruktúry ako zložené oči kôrovcov.

Oči pozostávajú zo samostatných 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 (neg. Hymenoptera), najmä pracujúce jedince druhov žijúcich 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 fungujú ako šošovka. Vnímací aparát ommatídia je reprezentovaný niekoľkými (4 - 12) receptorovými bunkami; ich špecializácia zašla veľmi ďaleko, o čom svedčí ich úplná strata bičíkových štruktúr. V skutočnosti citlivé časti buniek - rabdoméry - sú zhluky husto nahromadených mikroklkov, ktoré sa nachádzajú v strede ommatídia a tesne vedľa seba. Spolu tvoria fotosenzitívny prvok oči sú otrok.

Tieniace pigmentové bunky ležia pozdĺž okrajov ommatídia; posledne menované sa u denného a nočného hmyzu značne líšia. V prvom prípade je pigment v bunke nehybný a neustále oddeľuje susedné ommatídie, čím neumožňuje prechod 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 dopadajú lúče svetla na citlivé bunky nie jednej, ale niekoľkých susedných ommatídií, čo citeľne (takmer o dva rády) zvyšuje celkovú citlivosť oka. Prirodzene, tento druh adaptácie vznikol za súmraku a nočného hmyzu. Ommatídia odchádzajú z citlivých buniek nervových zakončení tvoriaci zrakový nerv.

Mnoho hmyzu má okrem zložených očí aj jednoduché oči (obr. 339), ktorých stavba nezodpovedá stavbe jedného ommatídia. Refrakčný aparát je šošovkovitého tvaru, bezprostredne pod ním je vrstva citlivých buniek. Celé oko je pokryté plášťom 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. Medzi očami dospelých a lariev nie je žiadna kontinuita. 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 vedú k tomu, že každá skupina citlivých buniek vníma len malý a relatívne úzky zväzok lúčov. Lúče dopadajúce pod významným uhlom sú absorbované skríningom 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 sa skladá z toľkých svetelných bodov zodpovedajúcich rôznym častiam objektu, koľko faziet je kolmých na lúče z objektu. Celkový obraz je takpovediac skombinovaný z množstva malých čiastkových obrázkov ich aplikovaním jeden na druhý.

Vnímanie farby hmyzom sa vyznačuje aj určitou zvláštnosťou. 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 krátkovlnovej 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, ovplyvňujúc aktivitu správania sa hmyzu v rôznych svetelných podmienkach. Navyše sa ukázalo, že jednoduché ocelli spolu so zloženými očami sú schopné vnímať polarizované svetlo.

Otázka „Koľko máš očí? obyčajná mucha?“ nie je také jednoduché, ako sa zdá veľké oči nachádzajúce sa po stranách hlavy, možno vidieť voľným okom. Ale v skutočnosti je zariadenie orgánov videnia muchy oveľa komplikovanejšie.

Ak sa pozriete na zväčšený obraz očí muchy, môžete vidieť, že sú podobné plástom a pozostávajú z mnohých jednotlivých segmentov. Každá z častí má tvar šesťuholníka s pravidelnými hranami. Odtiaľ pochádza názov takejto štruktúry oka - fazeta ("fazeta" vo francúzštine znamená "okraj"). Mnohé a niektoré článkonožce sa môžu pochváliť zložitými zloženými očami a mucha je ďaleko od šampióna v počte faziet: má iba 4 000 faziet a vážky asi 30 000.

Bunky, ktoré vidíme, sa nazývajú ommatídia. Ommatídie 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 obrázka a mozog tieto drobné obrázky spája do jedného celku.

Umiestnenie veľkých zložených očí sa medzi samičkami a samcami muchy líši. U mužov sú oči blízko nasadené, 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 bol vytvorený tak, aby v prvom rade pokryl čo najväčší priestor pohľadom a zachytil pohyb. Tieto oči vykonávajú hlavné funkcie. Jednoduchými očami bola mucha „poskytnutá“ na meranie úrovne osvetlenia. Zložené oči sú hlavným orgánom videnia a jednoduché oči sú sekundárne. Ak by mucha nemala jednoduché oči, bola by pomalšia a mohla by lietať len pri jasnom svetle a bez zložených očí by bola slepá.

Ako vidí svet mucha?

Veľké vypuklé oči umožňujú muche vidieť všetko okolo nej, to znamená, že uhol pohľadu je 360 ​​stupňov. Je dvakrát tak široký ako človek. Pevné oči hmyzu sa pozerajú súčasne na všetky štyri strany. Ale zraková ostrosť muchy je takmer 100-krát nižšia ako u človeka!

Keďže každé ommatidium je nezávislá bunka, obraz je sieťovaný a pozostáva z tisícok samostatných malých obrázkov, ktoré sa navzájom dopĺňajú. Preto je svet pre muchu zostavené puzzle pozostávajúce z niekoľkých tisíc kusov a je dosť nejasné. Viac-menej zreteľne hmyz vidí len na vzdialenosť 40 - 70 centimetrov.

Mucha je schopná rozlíšiť farby a dokonca aj neviditeľná ľudské oko polarizované svetlo a ultrafialové žiarenie. Oko muchy cíti najmenšiu zmenu jasu svetla. Je schopná vidieť slnko skryté hustými mrakmi. Ale v tme muchy vidia zle a vedú prevažne denný životný štýl.

Ďalšou zaujímavou schopnosťou mušky je 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 „prenesením“ obrazu z jednej bunky – ommatídia do druhej. Leteckí inžinieri prijali túto vlastnosť mušky a vyvinuli zariadenie na výpočet rýchlosti lietajúceho lietadla, pričom opakujú štruktúru jeho oka.

Vďaka tomuto rýchlemu vnímaniu žijú muchy v porovnaní s nami v spomalenej realite. Sekundový pohyb z ľudského hľadiska vníma mucha ako desaťsekundovú akciu. Ľudia sa im určite zdajú 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 mucha obyčajná?" bude číslo päť. Hlavnými sú párový orgán v muche, ako u mnohých živých tvorov. Prečo príroda vytvorila práve tri jednoduché oči- zostáva záhadou.

Ako vidí hmyz?

Mucha sa náhle vyhne predmetu, ktorý na ňu letí, motýľ si vyberie určitý kvet a húsenica sa plazí k sebe. vysoký strom. Hmyz, podobne ako ľudia, má tiež orgány zraku, 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, ako vidieť svet hmyzom

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 kvety. Ako to funguje? Svetlo prechádza cez kutikulu vonkajšia vrstva kožou a preniká až k hlave hmyzu. Tam prebieha reakcia v mozgových bunkách a hmyz pochopí, že naň dopadá svetlo. Takéto zariadenie nie je dostupné pre každého, ale veľmi pomáha hmyzu, ktorý žije pod zemou, napríklad dážďovkám alebo slepým jaskynným chrobákom. Tento typ videnia sa vyskytuje u švábov, vošiek a húseníc.

Súvisiace materiály:

Na čo slúži peľ?

S jednoduchými očami

Hmyz s jednoduchými očami má viac šťastia. 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. Z tohto dôvodu sa dobre orientuje vo formách. Vertikálne objekty však vidí oveľa lepšie ako horizontálne. Ak si má napríklad vybrať strom, tak sa radšej plazí k vyššiemu a nie k širšiemu.

Zložené alebo fazetované 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 zbiera hádanku z prijatých obrázkov, aby videl úplný obraz. Ako sa muche počas letu podarí 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 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 Vysoké číslo individuálne 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 nevykonávajú vizuálnu funkciu 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 nasledujúce faktory: zložené oko- 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.