У комах прості очі. Короткий опис класу комахи

Здатність бачити навколишній світу всьому спектрі його кольорів та відтінків - унікальний дарприроди людини. Світ фарб, який здатні сприймати наші очі, яскравий та дивовижний. Але людина не єдина жива істота на цій планеті. Тварини та комахи також бачать предмети, кольори, нічні обриси? Як бачать мухи чи бджоли нашу кімнату, наприклад, чи квітку?

Очі комахи

Сучасна наука за допомогою спеціальних приладів зуміла побачити світ очима різних тварин. Це відкриття стало сенсацією свого часу. Виявляється, багато братів наших менших, а особливо комах, бачать зовсім не ту картинку, яку спостерігаємо ми. Чи бачать мухи взагалі? Так, але зовсім не так, і виходить, що ми і мухи, та й інші літаючі та повзаючі, живемо наче в одному світі, але зовсім несхожому.

Вся справа в комах він не один або, вірніше, не зовсім один. Око комахи - це зібрані докупи тисячі або фасеток, або омматидій. Виглядають вони як конусні лінзи. Кожен такий омматидій бачить різну, лише доступну йому частину картинки. Як бачать мухи? Зображення, яке вони спостерігають, схоже на картинку, зібрану з мозаїки або пазл.

Гострота зору комах залежить кількості омматидій. Найзрячіша - бабка, у неї омматидій - аж близько 30 тисяч. Метелики теж зрячі - близько 17 тисяч, для порівняння: у мухи - 4 тисячі, у бджоли - 5. Самий слабозорий - мураха, його око вміщує всього 100 фасеток.

Кругова оборона

Ще одна здатність комах, відмінна від людської, – можливість кругового огляду. Око-лінза здатне бачити все на 360 о. Серед ссавців найбільший кут зору у зайця – 180 о. Тому він і прозваний косим, ​​а що робити, коли ворогів стільки. Лев ворогів не боїться, і очі в нього розглядають менше 30 об горизонту. У невеликих комах природа компенсувала брак зростання здатністю бачити всіх, хто до них підкрадається. Чим ще відрізняється зорове сприйняття комах, то це швидкістю зміни картинки. За час швидкого польоту вони встигають помітити все, що люди на такій швидкості не можуть бачити. Наприклад, як бачать мухи телевізор? Якби наше око було таким, як у мухи чи бджоли, крутити плівку треба було б удесятеро швидше. Спіймати муху ззаду майже неможливо, вона бачить помах руки швидше, ніж він відбувається. Людина здається комахою повільною черепахою, а черепаха - взагалі нерухомим каменем.

Кольори веселки

Майже всі комахи - дальтоніки. Кольори вони розрізняють, але по-своєму. Цікаво, що очі комах і навіть деяких ссавців не сприймають червоний колір або бачать його як синій, фіолетовий. Для бджоли червоні квіти виглядають чорними. Рослини, яким потрібне запилення бджіл, не цвітуть червоним. Більшість яскравих кольорівчервоні, рожеві, оранжеві, бордові, але не червоні. Ті рідкісні, які дозволяють собі червоне вбрання, запилюються в інший спосіб. Ось такий взаємозв'язок у природі. Важко уявити, яким чином вдалося вченим з'ясувати, як бачать мухи забарвлення кімнати, але виявляється, що улюбленим кольором є жовтий, а блакитний і зелений їх дратує. Ось так ось. Щоб у кухні було менше мух, просто потрібно її правильно пофарбувати.

Чи бачать мухи у темряві?

Мухи, як більшість комах, що літають, вночі сплять. Так-так, їм теж потрібний сон. Якщо муху постійно зганяти та не давати їй спати протягом трьох діб, вона вмирає. Мухи бачать у темряві погано. Це комахи з круглими очима, але короткозорі. Їм не потрібні очі для пошуку їжі.

На відміну від мух робочі бджоли бачать уночі добре, що дозволяє їм працювати і в нічну змінутеж. Вночі квіти пахнуть різкіше та суперників на нектар менше.

Добре бачать уночі але безперечним лідером по зору у темряві визнаний американський тарган.

Форма предмета

Цікаво сприйняття форми предмета різними комахами. Специфіка в тому, що вони можуть зовсім не сприймати прості форми, які не потрібні для їхньої життєздатності. Бджоли, метелики не бачать предметів простих форм, особливо нерухомих, зате їх приваблює все, що має складні форми квітів, особливо якщо вони рухаються, колишуться. Цим пояснюється, зокрема, і те, що бджоли і оси рідко жалять людину, що стоїть нерухомо, а якщо і жалять, то в область губ, коли він розмовляє (рухає губами). Мухи та деякі інші комахи людину не сприймають, сідають вони на неї просто в пошуках їжі, яку шукають по запаху та бачать датчиками на лапах.

Загальні особливості зору комах

• Червоний колір здатні розрізнити лише метелики - вони й запилюють рідкісні квітитакої гами.
• Будова ока у всіх фасеткова, різниця - у кількості омматидій.
• Трихромазія, або здатність перетворювати кольори на три основні: фіолетовий, зелений та ультрафіолетовий.
• Здатність переламувати і відбивати світлові промені і бачити картинку навколишньої дійсності цілком.
• Здатність розглядати картинки, що змінюються дуже швидко.
• Комахи вміють орієнтуватися сонячним світлом, тому нічні метелики злітаються до лампи.
• Бінокулярний зір допомагає хижакам у світі комах точно визначати відстані до своєї жертви.

І в мух, і в бджіл по п'ять очей.Три простих очі розташовані у верхній частині голови (можна сказати, на темряві), а два складні, або фасеткові - з боків голови. Складні очі мух, бджіл (а також метеликів, бабок та деяких інших комах) – предмет захопленого вивчення вчених. Справа в тому, що ці органи зору влаштовані дуже цікаво. Вони складаються з тисяч окремих шестикутників, або, говорячи науковою мовою, фасеток. Кожна з фасеток - це мініатюрне вічко, яке дає зображення окремої частини предмета. У складних очах кімнатної мухи приблизно 4000 фасеток, у робочої бджоли- 5000, у трутня - 8000, у метелика - до 17 000, у бабки - до 30 000. Виходить, що очі комах посилають у їхній мозок кілька тисяч зображень окремих частин предмета, які хоч і зливаються у зображення предмета в цілому, але всі цей предмет виглядає ніби складеним з мозаїки.

Навіщо потрібні фасеткові очі?Вважається, що з їхньою допомогою комахи орієнтуються в польоті. В той час як прості очіпризначені для розгляду предметів поблизу. Так, якщо бджолі видалити або заклеїти складні очі, то вона поводиться як сліпа. Якщо ж заклеюються прості очі, то здається, що у комахи уповільнена реакція.

1,2 -Фасеткові (складні) очі бджоли чи мухи
3 -три простих очі бджоли чи мухи

П'ять очей дозволяють комахам охоплювати 360 градусівтобто бачити все, що відбувається спереду, з обох боків і ззаду. Можливо тому до мухи так складно підібратися непоміченим. А якщо врахувати, що складні очі набагато краще бачать предмет, що рухається, ніж нерухомий, то залишається тільки дивуватися, як у людини іноді все ж таки виходить пригорнути муху газетою!

Особливість комах з фасетковими очимавловлювати навіть найменший рух відображена в наступному прикладі: якщо бджоли та мухи сядуть разом із людьми дивитися кінофільм, то їм здаватиметься, що двоногі глядачі довго розглядають один кадр, перш ніж перейти до розгляду наступного. Щоб комахи могли дивитися кіно (а не окремі кадри, на кшталт фото), плівку проектора потрібно крутити в 10 разів швидше.

Чи варто заздрити очам комах? Напевно ні. Наприклад, очі мухи бачать багато, але не здатні до пильного розглядання. Ось чому вони виявляють їжу (краплю варення, наприклад), повзаючи по столу і буквально на неї натикаючись. А бджоли через особливості свого зору не розрізняють червоний колір – для них він чорний, сірий чи синій.

Сторінка 3 з 5

Комаха та людина дивляться на світ буквально різними очима. Очі всіх комах - чи то кімнатна муха, шершень, метелик або жук - складні (фасеткові), що складаються з окремих вічок. (Багато видів мають ще й простими очима.) У деяких метеликів і бабок складне око складається з 30 000 елементів; у мурах - всього із шести. У кожному вічку є свій кришталик, фокусна відстаньякого фіксовано, і він не акомодується. Комаха бачить мозаїчну картинку (так виглядає сильно збільшена газетна фотографія - з окремих цяток) і погано розрізняє форму предметів. Зате складне око чудово бачить рух, що допомагає комахі уникати хижаків та виявляти видобуток.

Очі у мухи та бабки займають більшу частину поверхні голови, забезпечуючи огляд майже на 360, так що можна помітити хижака, що наближається ззаду, зверху та знизу. Мурахи, які проводять більшу частину часу під землею, обходяться недорозвиненими очима, а деякі види сліпі.

Будова фасеткового ока

Скільки очей у бабки?

Для хижих, а також комах, що швидко літають, зір має велике значення. Їхні очі складаються з безлічі окремих очей. Таке фасеточное око у бабок може складатися з 30 000 окремих лінзочок. Проходячи через лінзи та прозорі кристалічні конуси, світло досягає чутливих клітин. Вони перетворюють його на електричні імпульси, які потім передаються в мозок, де й збирається повне зображення. Картинка ця ніби розділена на клітини і складається з багатьох точок - як газетна фотографія або заставка в телевізорі. Крім фасеткових очей у багатьох комах є три маленькі вічка на лобі - з безліччю чутливих до світла клітин та однією загальною лінзою. Вони потрібні комахам для визначення ступеня освітленості навколишнього простору та коригування положення свого тіла під час польоту. У бабки добре видно окремі вічка у складі фасеткових очей. Відносно просте в плані будови додаткове око в центрі чола схоже на краплю води.

Швидкість польоту бабки

Великі бабки зазвичай літають зі швидкістю близько 30 км/год. Один австралійський вид бабок при перельотах на короткі відстані може досягати швидкості до 58 км/год. Проте чемпіонами з швидкісних польотів є ґедзі. Американський виглядґедзі розвиває швидкість до 70 км/год. Бабки завдяки безпосередньої мускулатурі можуть робити рухи крилами на всі боки і таким чином навіть летіти назад.

Чи розрізняють комахи кольору?

Зорові клітини людини розпізнають три основні кольори: синій, зелений та червоний. Решта всіх кольорів виникають при змішуванні цих трьох основних. У медоносної бджоли кожен окреме окотакож містить три типи клітин, які, однак, розрізняють синій, зелений та ультрафіолет. Бджоли не сприймають червоного кольору: він здається їм темно-сірим або чорним. Ультрафіолетове світло постачає бджолам, мурахам і мухам інформацію про спрямування вібрацій поляризованого світла, які аналізуються мозком комахи. Тому комахи навіть за високої хмарності можуть оцінити розташування сонця і зорієнтуватися біля. Водяні клопи і гладиші теж використовують дані про поляризоване світло, за допомогою якого вони бачать у польоті водні поверхні, що відбивають світло.

Що таке роздільна здатність?

Людина може сприймати 20 картинок, що змінюють один одного в секунду. Якщо це відбувається швидше, то картинка бачиться у русі. Цей ефект використовується під час зйомки фільмів. Картинка на моніторі комп'ютера та екрані телевізора оновлюється 50 разів на секунду і тому здається постійною. Око мухи гною може розрізняти окремі картинки протягом чотирьох тисячних часток секунди. Медоносні бджоли бачать 300 картинок за секунду.

Показати все

Різновиди будови органів зору

У комах очі можуть бути представлені у трьох різновидах:

• (фасеткові);
• (Дорсальні, оцеллі);
• личинкові (латеральні, личинкові). (Фото)

Вони мають різна будовата неоднакову здатність бачити.

Складні очі зустрічаються у більшості комах, причому, чим більш високорозвиненими є останні, тим краще вони зазвичай розвинені органи зору. ще називають фасетковими, бо їх зовнішня поверхняпредставлена ​​сукупністю розташованих поруч один з одним лінз - фасеток.

Омматидій

Омматидій

А(ліворуч) - опозиційний омматидій,

B (праворуч) – суперпозиційний омматидій

1 - аксони зорових клітин, 2 - ретинулярні клітини,

3 - рогівка, 4 - кристалічний конус,

5 - пігментні клітини, 6 - світловод, 7 - рабдом

Складне око складається з різної, як правило, великої кількості окремих структурних одиниць- омматідіїв. включають ряд структур, що забезпечують проведення, заломлення світла (фасетка, корнеагенні клітини, кришталевий конус) і сприйняття зорових сигналів (ретинальні клітини, рабдом, нервові клітини). Крім того, у кожного є апарат пігментної ізоляції, завдяки чому він виявляється повністю або частково захищений від попадання бічних променів.

Схема будови простого вічка

З усіх різновидів очей комах мають найбільш слабку здатність до зору. За деякими даними, вони взагалі не виконують зорової функції, і лише відповідають за покращення функції складних очей. Це, зокрема, доводиться тим, що у комах практично не буває простих без складних. Крім того, при зафарбовуванні фасеткових очей комахи перестають орієнтуватися в просторі, навіть якщо у них добре виражені .

Особливості зору комах

Вивченню зору комах присвячено велика кількістьнаукових праць. Зважаючи на такий інтерес з боку фахівців, багато особливостей роботи очей у Insecta на сьогодні достовірно з'ясовані. Тим не менш, будова органів зору у цих організмів відрізняється настільки великою різноманітністю, що якість бачення, сприйняття кольору та обсягу, розрізнення рухомих і нерухомих предметів, розпізнавання знайомих візуальних образів та інші властивості зору колосальним чином різняться у різних групкомах. На це здатні вплинути такі фактори: у складному оці - структура омматідіїв та їх кількість, опуклість, розташування та форма очей; у простих очах і - їх кількість і тонкі риси будови, які можуть бути представлені значним різноманіттям варіантів. Найкраще на сьогодні вивчено зір бджіл.

Певну роль сприйнятті форми грає рух об'єкта. Комахи охочіше сідають на квіти, які колишуться на вітрі, ніж нерухомі. бабок кидаються за видобутком, що рухається, а самці метеликів реагують на самок, що летять, і погано бачать сидячих. Ймовірно, річ у певній частоті подразнення омматідіїв очей при русі, миготінні та мерехтінні.

Впізнавання знайомих об'єктів

Комахи дізнаються знайомі об'єкти не тільки за кольором і формою, але й за розташуванням предметів, що знаходяться навколо них, так що уявлення про виняткову примітивність їхнього зору не можна назвати вірним. Наприклад, Піщана оса знаходить вхід у нірку, орієнтуючись з тих предметів, що розташовуються навколо неї (трава, каміння). Якщо ж їх прибрати або змінити їхнє розташування, це може збити комаху з пантелику.

Сприйняття відстані

Ця особливість найкраще досліджена на прикладі бабок, жужелиць та інших хижих комах.

Можливість визначати відстань обумовлена ​​наявністю у найвищих комах бінокулярного зорутобто двох очей, поля зору яких частково перетинаються. Особливості будови очей визначають, наскільки велика відстань, доступна огляду тієї чи іншої комахи. Наприклад, жуки-скакуни реагують на видобуток і накидаються на нього, коли знаходяться від об'єкта на відстані 15 см.

Світлокомпасний рух

Багато комах рухаються так, що в них постійно зберігається той самий кут падіння світла на сітківку. Таким чином, сонячні променіє своєрідним компасом, яким орієнтується комаха. За тим же принципом нічні метелики переміщуються у напрямку штучних джерел світла.

Вважається, що до 90% знань про зовнішній світ людина одержує за допомогою свого стереоскопічного зору. Зайці обзавелися бічним зором, завдяки якому вони можуть бачити об'єкти, що знаходяться збоку і навіть позаду себе. У глибоководних риб очі можуть займати до половини голови, а тім'яне «третє око» міноги дозволяє їй непогано орієнтуватися у воді. Змії здатні бачити тільки об'єкт, що рухається, а найзіркішими у світі визнані очі сокола-сапсана, здатного вистежити видобуток з висоти 8 км!

Але як бачать світ представники найчисленнішого та найрізноманітнішого класу живих істот на Землі – комах? Поряд з хребетними тваринами, яким вони програють тільки за розмірами тіла, саме комахи мають найбільш досконалий зір і складно влаштовані оптичними системамиочі. Хоча фасеткові очі комах не мають акомодації, внаслідок чого їх можна назвати короткозорими, проте вони, на відміну від людини, здатні розрізняти об'єкти, що надзвичайно швидко рухаються. А завдяки впорядкованій структурі своїх фоторецепторів багато хто з них має справжнє «шосте почуття» - поляризаційний зір.

Меркнет зір - сила моя,
Два незримі алмазні списи...

А. Тарковський (1983)

Важко переоцінити значення світла (електромагнітного випромінюваннявидимого спектра) всім жителів нашої планеты. сонячне світлослужить основним джерелом енергії для фотосинтезуючих рослин та бактерій, а опосередковано через них – і для всіх живих організмів земної біосфери. Світло безпосередньо впливає на перебіг всього різноманіття життєвих процесівтварин від розмноження до сезонної зміни забарвлення. І, звичайно, завдяки сприйняттю світла спеціальними органами почуттів, тварини отримують значну (а часто б прочастину відомостей про навколишній світ, можуть розрізняти форму і колір об'єктів, визначати рух тіл, орієнтуватися у просторі тощо.

Зір особливо важливий для тварин, здатних активно пересуватися в просторі: саме з виникненням рухливих тварин почав формуватися і вдосконалюватися зоровий апарат- найскладніший з усіх відомих сенсорних систем. До таких тварин належать хребетні та серед безхребетних - головоногі молюскита комахи. Саме ці групи організмів можуть похвалитися найскладнішими органами зору.

Проте зоровий апарат цих груп істотно відрізняється, як і сприйняття образів. Вважається, що комахи в цілому більш примітивні в порівнянні з хребетними, не кажучи вже про вищу їхню ланку - ссавців, і, звичайно, людину. Але наскільки відрізняється їхнє зорове сприйняття? Іншими словами, чи набагато відрізняється від нашого світ, побачений очима маленької істоти на ім'я муха?

Мозаїка із шестигранників

Зорова система комах у принципі не відрізняється від такої в інших тварин і складається з периферичних органів зору, нервових структурта утворень центральної нервової системи. Але щодо морфології органів зору, то тут відмінності просто впадають у вічі.

Всім знайомі складні фасетковіочі комах, які зустрічаються у дорослих комах або у личинок комах, що розвиваються з неповним перетворенням, Т. е. без стадії лялечки. Винятків із цього правила не так багато: це блохи (загін Siphonaptera), віялокрилі (загін Strepsiptera), більшість лусниць (сімейство Lepismatidae) та весь клас сховачещелепних (Entognatha).

Фасеткове око на вигляд нагадує кошик стиглого соняшника: воно складається з набору фасеток ( оматидіїв) - автономних приймачів світлового випромінювання, що мають все необхідне для регуляції світлового потоку та формування зображення. Число фасеток сильно варіює: від кількох у щетинохвосток (загін Thysanura) до 30 тис. у бабок (загін Aeshna). Дивно, але число оматидіїв може змінюватись навіть усередині однієї систематичної групи: наприклад, ряд видів жуків-жужелиць, що мешкають на відкритих просторах, мають добре розвинені фасеткові очі з великою кількістюомматідіїв, у той час як у жужелиць, що мешкають під камінням, очі сильно редуковані і складаються з невеликої кількості оматидіїв.

Верхній шар омматидіїв представлений рогівкою (кришталиком) - ділянкою прозорої кутикули, що секретується спеціальними клітинами, яка є своєрідною шестигранною двоопуклою лінзою. Під рогівкою у більшості комах розташовується прозорий кристалічний конус, структура якого може відрізнятися у різних видів. У деяких видів, особливо провідних нічний спосіб життя, у світлозаломлюючому апараті є додаткові структури, що грають головним чином роль покриття антивідблискуі збільшують світлопропускання ока.

Зображення, сформоване кришталиком та кристалічним конусом, потрапляє на світлочутливі ретинальні(зорові) клітини, що є нейроном з коротким хвостиком-аксоном. Декілька ретинальних клітин утворюють єдиний циліндричний пучок - ретинулу. Усередині кожної такої клітини на боці, зверненій всередину омматидію, розташовано рабдомір- особлива освіта з множини (до 75-100 тис.) мікроскопічних трубочок-ворсинок, в мембрані яких міститься зоровий пігмент. Як і у всіх хребетних, цим пігментом є родопсин- Складний пофарбований білок. Завдяки величезній площі цих мембран фоторецепторний нейрон містить велика кількістьмолекул родопсину (наприклад, у плодової мушки Drosophilaце число перевищує 100 млн!).

Рабдомери всіх зорових клітин, об'єднані в рабдом, і є світлочутливими, рецепторними елементами фасеткового ока, проте ретинули разом складають аналог нашої сітківки.

Світлозаломлюючий та світлочутливий апарат фасетки по периметру оточують клітини з пігментами, які відіграють роль світлової ізоляції: завдяки їм світловий потік, заломлюючись, потрапляє на нейрони лише одного омматидію. Але так влаштовані фасетки у так званих фотопічнихочах, пристосованих до яскравого денного світла.

Для видів, що ведуть сутінковий чи нічний спосіб життя, характерні очі іншого типу. скотопічні. Такі очі мають ряд пристосувань до недостатнього світлового потоку, наприклад, дуже великі рабдомери. Крім того, в омматидіях таких очей світлоізолюючі пігменти можуть вільно мігрувати всередині клітин, завдяки чому світловий потік може потрапляти на зорові клітини сусідніх омматидіїв. Цей феномен лежить в основі і так званої темнової адаптації очей комах – збільшення чутливості ока при недостатньому освітленні.

При поглинанні рабдомірами фотонів світла у ретинальних клітинах генеруються нервові імпульси, які за аксонами прямують у парні зорові частки головного мозку комах. У кожній зоровій частці є по три асоціативних центри, де і здійснюється переробка потоку зорової інформації, що одночасно йде від багатьох фасеток.

Від одного до тридцяти

Згідно з давніми легендами, люди колись мали «третє око», що відповідає за надчуттєве сприйняття. Доказів цьому немає, проте та ж мінога та інші тварини, такі як ящірка-гаттерія та деякі земноводні, мають незвичайні світлочутливі органи у «неналежному» місці. І в цьому сенсі комахи не відстають від хребетних: крім звичайних фасеткових очей у них зустрічаються невеликі додаткові вічка. оцеллі, розташовані на лобно-тім'яній поверхні, та стемми- З боків голови.

Оцеллі є в основному у комах, що добре літають: дорослих особин (у видів з повним перетворенням) і личинок (у видів з неповним перетворенням). Як правило, це три вічка, розташовані у вигляді трикутника, але іноді серединне або два бічні можуть бути відсутніми. За будовою оцелі подібні до омматидій: під світлозаломлюючою лінзою у них знаходиться шар прозорих клітин (аналог кристалічного конуса) і сітківка-ретинула.

Стеми можна виявити у личинок комах, що розвиваються з повним перетворенням. Їх число та розташування варіює залежно від виду: з кожного боку голови може розташовуватися від одного до тридцяти очок. У гусениць частіше зустрічається шість очок, розташованих так, що кожен з них має відокремлене поле зору.

У різних загонах комах стемми можуть відрізнятися один від одного за будовою. Ці відмінності пов'язані, можливо, зі своїми походженням від різних морфологічних структур. Так, число нейронів в одному оці може становити від кількох одиниць до кількох тисяч. Звичайно, це позначається на сприйнятті комахами навколишнього світу: якщо деякі з них можуть бачити лише переміщення світлих і темних плям, інші здатні розпізнавати розміри, форму і колір предметів.

Як бачимо, і стемми, і омматидии є аналоги одиночних фасеток, хай і видозмінені. Однак у комах є й інші «запасні» варіанти. Так, деякі личинки (особливо із загону двокрилих) здатні розпізнати світло навіть при повністю затінених очах за допомогою фоточутливих клітин, розташованих на поверхні тіла. А деякі види метеликів мають так звані генітальні фоторецептори.

Всі такі фоторецепторні зони влаштовані подібним чином і є скупченням з декількох нейронів під прозорою (або напівпрозорою) кутикулою. За рахунок подібних додаткових «очей» личинки двокрилих уникають відкритих просторів, а самки метеликів використовують їх при відкладанні яєць у затінених місцях.

Фасетковий поляроїд

На що здатні складні очі комах? Як відомо, у будь-якого оптичного випромінювання можна виділити три характеристики: яскравість, спектр(довжину хвилі) та поляризацію(Орієнтованість коливань електромагнітної складової).

Спектральну характеристику світла комахи використовують для реєстрації та розпізнавання об'єктів навколишнього світу. Майже всі вони здатні приймати світло в діапазоні від 300-700 нм, у тому числі і недоступну для хребетних ультрафіолетову частину діапазону.

Як правило, різні кольорисприймаються різними областями складного окакомах. Така «локальна» чутливість може різнитися навіть у межах одного виду залежно від статевої приналежності особи. Нерідко в тому самому омматидії можуть бути різні колірні рецептори. Так, у метеликів роду Papilioдва фоторецептори мають зоровий пігмент з максимумом поглинання 360, 400 або 460 нм, ще два - 520 нм, інші - від 520 до 600 нм (Kelber et al., 2001).

Але це далеко не все, що вміє око комахи. Як згадувалося вище, у зорових нейронах фоторецепторна мембрана мікроворсинок рабдомера згорнута в трубку круглого або гексагонального перерізу. За рахунок цього частина молекул родопсин не беруть участь у поглинанні світла через те, що дипольні моменти цих молекул розташовуються паралельно ходу світлового променя (Говардовський, Грибакін, 1975). В результаті мікроворсинка набуває дихроїзм- Здатність до різного поглинання світла в залежності від його поляризації. Підвищенню поляризаційної чутливості омматідія сприяє і те, що молекули зорового пігменту не розташовуються в мембрані хаотично, як у людини, а орієнтовані в одному напрямку та ще й жорстко закріплені.

Якщо око здатне розрізнити два джерела світла на основі їх спектральних характеристик незалежно від інтенсивності випромінювання, можна говорити про колірний зір . Але якщо він робить це, фіксуючи поляризаційний кут, як у даному випадку, ми маємо всі підстави говорити про поляризаційний зір комах.

Як сприймають комахи поляризоване світло? З структури омматидія, можна припустити, що це фоторецептори мають бути одночасно чутливими як до певної довжини (довжинам) світлових хвиль, і до ступеня поляризації світла. Але в такому разі можуть виникнути серйозні проблеми- так зване хибне сприйняття кольору. Так, світло, відбите з глянсової поверхні листя або водної гладі, частково поляризується. У цьому випадку мозок, аналізуючи дані фоторецепторів, може помилитися в оцінці інтенсивності забарвлення або форми поверхні, що відбиває.

Комахи навчилися успішно справлятися з такими труднощами. Так, у ряду комах (насамперед мух і бджіл) в омматидіях, які сприймають тільки колір, формується рабдом закритого типу, в якому рабдомери не контактують між собою При цьому вони мають також омматидії зі звичайними прямими рабдомами, чутливі і до поляризаційного світла. У бджіл такі фасетки розташовуються на краю ока (Wehner, Bernard, 1993). У деяких метеликів спотворення при сприйнятті кольору знімаються за рахунок значного викривлення мікроворсинок рабдомерів (Kelber et al., 2001).

У багатьох інших комах, особливо у лускокрилих, у всіх омматидіях зберігаються звичайні прямі рабдоми, тому їх фоторецептори здатні одночасно сприймати і кольорове, і поляризоване світло. При цьому кожен із цих рецепторів чутливий лише до певного поляризаційного кута преференції та певної довжини світлової хвилі. Таке складне зорове сприйняття допомагає метеликам при харчуванні та відкладанні яєць (Kelber et al., 2001).

Незнайома Земля

Можна нескінченно заглиблюватися особливо морфології та біохімії ока комах і все одно важко у відповіді на таку просту і одночасно неймовірно важке питання: як бачать комахи?

Людині важко навіть уявити образи, які у головному мозку комах. Але все слід зазначити, що популярна сьогодні мозаїчна теорія зору, Згідно з якою комаха бачить зображення у вигляді своєрідного пазла з шестигранників, не зовсім точно відображає суть проблеми. Справа в тому, що хоча кожна одинична фасетка фіксує окремий образ, що є лише частиною цільної картини, ці зображення можуть перекриватися із зображеннями, отриманими із сусідніх фасеток. Тому зображення світу, отримане за допомогою величезного ока бабки, що складається з тисяч мініатюрних камер-фасеток, та «скромного» шестифасеткового ока мурашки, сильно відрізнятиметься.

Що стосується гостроти зору (роздільної здатності, Т. е. здатності розрізняти ступінь розчленованості об'єктів), то у комах вона визначається кількістю фасеток, що припадають на одиницю опуклої поверхніочі, тобто їх кутовий щільністю. На відміну від людини, очі комах не мають акомодації: радіус кривизни світлопровідної лінзи у них не змінюється. У цьому сенсі комах можна назвати короткозорими: вони бачать більше деталей, що ближче до об'єкта спостереження перебувають.

При цьому комахи з фасетковими очима здатні розрізняти об'єкти, що дуже швидко рухаються, що пояснюється високою контрастністю і малою інерційністю їх зорової системи. Наприклад, людина може розрізняти лише близько двадцяти спалахів на секунду, а бджола – удесятеро більше! Така властивість життєво важлива для комах, що швидко літають, яким потрібно приймати рішення безпосередньо в польоті.

Колірні образи, що сприймаються комахами, також можуть бути набагато складнішими і незвичайнішими, ніж у нас. Наприклад, квітка, що здається нам білою, часто приховує у своїх пелюстках безліч пігментів, здатних відбивати ультрафіолетове світло. І в очах комах-запилювачів він сяє безліччю барвистих відтінків - покажчиків на шляху до нектару.

Вважається, що комахи «не бачать» червоний колір, який в чистому виглядіі зустрічається в природі надзвичайно рідко (виняток - тропічні рослини, запилювані колібрі). Однак квіти, пофарбовані в червоний колір, часто містять інші пігменти, здатні відображати короткохвильові випромінювання. А якщо врахувати, що багато комах здатні сприймати не три основні кольори, як людина, а більше (іноді до п'яти!), то їх зорові образи повинні являти собою просто феєрію фарб.

І, нарешті, «шосте почуття» комах – поляризаційний зір. З його допомогою комахам вдається побачити в навколишньому світі те, про що людина може отримати лише слабку виставу за допомогою спеціальних оптичних фільтрів. Комахи ж у такий спосіб можуть безпомилково визначати місцезнаходження сонця на хмарному небі та використовувати поляризоване світло як «небесний компас». А водні комахи у польоті виявляють водоймища по частково поляризованому світлу, відбитому від дзеркала води (Schwind, 1991). Але які при цьому вони «бачать» образи, людині просто неможливо собі уявити...

У всіх, хто з тієї чи іншої причини цікавиться зором комах, може виникнути питання: чому у них не сформувалося камерне око, подібне людському оку, зі зіницею, кришталиком та іншими пристроями?

На це питання свого часу вичерпно відповів видатний американський фізик-теоретик, Нобелівський лауреатР. Фейнман: «Цьому заважає дещо досить цікавих причин. Насамперед, бджола занадто мала: якби вона мала око, схоже на наше, але відповідно зменшене, то розмір зіниці виявився б близько 30 мкм, а тому дифракція була б такою великою, що бджола все одно не могла б бачити краще. Занадто маленьке око- це не дуже добре. Якщо ж таке око зробити достатнього розміру, то воно має бути не менше голови бджоли. Цінність складного ока в тому і полягає, що він практично не займає місця – просто тоненький шар на поверхні голови. Отже, перш ніж давати поради бджоли, не забувайте, що вона має свої власні проблеми!»

Тому не дивно, що комахи обрали свій шлях у зоровому пізнанні світу. Та й нам, щоб бачити його з погляду комах, довелося б, для збереження звичної гостроти зору, мати величезні фасеткові очі. Навряд чи таке придбання виявилося б корисним з погляду еволюції. Кожному своє!

Література
1. Тищенко В. П. Фізіологія комах. М.: вища школа, 1986, 304 с.
2. Klowden M. J. Physiological Systems in Insects. Academ Press, 2007. 688 p.
3. Nation J. L. Insect Physiology and Biochemistry. Second Edition: CRC Press, 2008.