Чому велике око комахи має сферичну форму. Як виглядає світ очима звичайної мухи? Будова фасеткового ока

Органи зору розвинені в більшості комах. Найбільшого розвитку досягають складні, або фасеткові, очі . Число зорових елементів - омматідіїв, або фасеток, в оці кімнатної мухи досягає 4 тис., а у бабок навіть 28 тис. Омматидій складається з прозорого кришталика, або рогівки, у вигляді двоопуклої лінзи і прозорого кришталевого конуса, що лежить під нею. Разом вони становлять оптичну систему. Під конусом розташована сітківка, що сприймає світлові промені. Клітини сітківки з'єднані нервовими волокнамиіз зоровими частками мозку. Кожен омматидій оточують пігментні клітини.

Залежно від сприйняття світла різної інтенсивностірозрізняють апозиційний та суперпозиційний типи очей. Перший різновид будови очей характерний денною комахою, другий – нічною.

У опозиційному оцікожен омматидій ізольований у своїй верхній частині за допомогою пігменту від сусідніх омматідій. Таким чином, кожна структурна одиниця ока працює окремо від решти, сприймаючи тільки «свою» частину зовнішнього простору. Загальна картинка складається в мозку комахи з безлічі шматочків мозаїки.

У суперпозиційному оці омматидії лише частково, хоч і по всій довжині, захищені від бічних променів: вони напівпроникні. З одного боку, це заважає комахам при інтенсивному освітленні, з іншого – допомагає їм краще бачити у сутінках.

Очі (дорсальні прості очі)- Це дрібні органи зору, які є у деяких імаго і розташовуються зазвичай на верхній частині голови. Зазвичай представлені у кількості трьох, причому один лежить трохи попереду, а ще два – ззаду і збоку від переднього. У складі немає омматидія, будова простих глазков значно спрощено. Зовні розташовується рогівка, що складається з коренеагенних клітин, глибше знаходиться світлосприймаючий апарат із ретинальних (чутливих) клітин, ще нижче лежать пігментні клітини, які переходять у волокна зорового нерва.

З усіх різновидів очей комах прості очі 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 очей без складних. Крім того, при зафарбовуванні фасеткових очей комахи перестають орієнтуватися в просторі, навіть якщо вони мають добре виражені прості очі.

Стеми, або латеральні прості очі- Є у личинок комах з повним перетворенням. Під час стадії лялечки вони «перетворюються» на складні очі. Виконують зорову функцію, але у зв'язку зі спрощеною структурою бачать відносно слабо. Для поліпшення зору личинкові очі часто представлені у личинок у кількості кількох штук. У личинок пильщиків вони подібні до дорсальних, а у гусениць метеликів нагадують омматидій складного ока. Гусениці сприймають форму предметів, розрізняють дрібні деталі з їхньої поверхні.

Найбільш складними з органів чуття у комах є органи зору. Останні представлені утвореннями кількох типів, з яких найважливіші – складні фасетовані очі приблизно такої самої будови, як і складні очі ракоподібних.

Очі складаються з окремих оматидіїв (рис. 337), кількість яких визначається головним чином біологічними особливостями комах. Активні хижаки і гарні літуни, бабки мають очі, що налічують до 28 000 фасеток в кожному. У той самий час мурахи (отр. перетинчастокрилі), особливо робочі особини видів, що мешкають під землею, мають очі, що з 8 - 9 омматидіїв.

Кожен омматидій представляє досконалу фотооптичну сенсил (рис. 338). До його складу входять оптичний апарат, що включає рогівку, - прозору ділянку кутикули над омматідієм та так званий кришталевий конус. Спільно вони виконують роль лінзи. Сприймаючий апарат омматидія представлений кількома (4 - 12) рецепторними клітинами; спеціалізація їх зайшла дуже далеко, про що говорить повна втрата ними джгутикових структур. Власне чутливі частини клітин - рабдомери - являють собою скупчення щільно упакованих мікроворсинок, розташовуються в центрі омматідії і тісно прилягають одна до одної. У сукупності вони утворюють світлочутливий елементочі – рабдом.

По краях омматідія залягають пігментні клітини, що екранують; останні досить суттєво відрізняються у денних та нічних комах. У першому випадку пігмент у клітині нерухомий і постійно поділяє сусідні омматидії, не пропускаючи світлові промені з одного вічка до іншого. У другому випадку пігмент здатний переміщатися в клітинах і накопичуватися тільки у верхній частині. При цьому промені світла потрапляють на чутливі клітини не одного, а кількох сусідніх омматидіїв, що помітно (майже на два порядки) підвищує загальну чутливість ока. Природно, що подібна адаптація виникла у сутінкових і нічних комах. Від чутливих клітин омматідія відходять нервові закінченнящо утворюють зоровий нерв.

Крім складних очей багато комах мають ще й прості очі (рис. 339), будова яких не відповідає будові одного омматідія. Світлозаломлюючий апарат лінзоподібної форми, відразу ж під ним розташований шар чутливих клітин. Все вічко одягнене чохлом із пігментних клітин. Оптичні властивості простих вічок такі, що сприймати зображення предметів вони можуть.

Личинки комах у більшості випадків мають тільки прості вічка, що відрізняються, однак, за будовою від простих очей дорослих стадій. Жодної спадкоємності між вічками дорослих особин та личинок не існує. Під час метаморфозу очі личинок повністю резорбуються.

Зорові можливості комах досконалі. Проте структурні особливості складного ока визначають особливий фізіологічний механізм зору. Тварини, що мають складні очі, мають "мозаїчний" зір. Малі розміри омматидіїв та його відособленість друг від друга призводять до того, кожна група чутливих клітин сприймає лише невеликий і порівняно вузький пучок променів. Промені, що падають під значним кутом, поглинаються пігментними клітинами, що екранують, і не досягають світлочутливих елементів омматидіїв. Таким чином, схематично кожен омматидії отримує зображення лише однієї невеликої точки об'єкта, що знаходиться в полі зору ока. Внаслідок цього зображення складається з стільки світлових точок, що відповідають різним частинам об'єкта, на скільки фасеток падають перпендикулярно промені від об'єкта. Загальна картина комбінується ніби з безлічі дрібних часткових зображень шляхом докладання їх одного до іншого.

Сприйняття кольору комахами також відрізняється своєрідністю. Представники вищих груп Insecta мають колірний зір, засноване на сприйнятті трьох основних кольорів, змішання яких і дає все барвисте різноманіття навколишнього світу. Однак у комах порівняно з людиною спостерігається сильне зрушення в короткохвильову частину спектра: вони сприймають зелено-жовті, сині та ультрафіолетові промені. Останні нам невидимі. Отже, колірне сприйняття світу комахами різко відрізняється від нашого.

Функції простих очей дорослих комах вимагають серйозного вивчення. Мабуть, вони певною мірою "доповнюють" складні очі, впливаючи на активність поведінки комах у різних умовах освітленості. Крім того, було показано, що прості очі поруч із складними очима здатні сприймати поляризоване світло.

Питання "Скільки очей у звичайної мухи?" не так простий, як здається. Два великих ока, розташовані з боків голови, можна побачити неозброєним поглядом. Але насправді влаштування органів зору мухи набагато складніше.

Якщо подивитися на збільшене зображення очей мухи, видно, що вони схожі на стільники і складаються з безлічі окремих сегментів. Кожна частина має форму шестикутника з правильними гранями. Звідси й походить назва такої будови ока – фасеткова («facette» у перекладі з французької означає «грань»). Похвалитися складними фасетковими очима можуть багато хто і деякі членистоногі, причому муха далеко не рекордсмен за кількістю фасеток: у неї всього 4 000 фасеток, а у бабок – близько 30 000.

Осередки, які ми бачимо, називаються омматідіями. Омматидії мають конусоподібну форму, вузький кінець якої йде вглиб ока. Конус складається з клітини, яка сприймає світло, та кришталика, захищеного прозорою рогівкою. Всі омматидії тісно притиснуті один до одного і з'єднані рогівкою. Кожен із них бачить «свій» фрагмент картинки, а мозок складає ці крихітні зображення в одне ціле.

Розташування великих фасеткових очей у самок та самців мухи відрізняється. У самців очі близько посаджені, а у самок – більше рознесені на всі боки, тому що у них є лоб. Якщо подивитися на муху під мікроскопом, то посередині голови вище фасеткових органів зору можна розглянути три невеликі точки, розташовані трикутником. Насправді, ці точки є простими очима.

У мухи одна пара складних очей і три простих - всього п'ять. Навіщо природа пішла таким складним шляхом? Справа в тому, що фасетковий зірсформувалося, щоб насамперед охоплювати поглядом якнайбільше простору і вловлювати рух. Такі очі виконують основні функції. Простими очима муху «забезпечили» для вимірювання рівня освітленості. Фасеткові очі є основним органом зору, а прості – другорядним. Якби у мухи не було простих очей, вона була б повільнішою і могла б літати тільки при яскравому світлі, а без фасеткових очей вона засліпила б.

Яким муха бачить світ довкола себе?

Великі очі опуклої форми дозволяють мусі бачити все навколо себе, тобто кут зору дорівнює 360 градусів. Це вдвічі ширше, ніж у людини. Нерухомі очі комахи одночасно дивляться по всіх чотирьох сторонах. Зате гострота зору мухи нижча за людську майже в 100 разів!

Так як кожен омматидій є самостійним осередком, картинка виходить сітчастою, що складається з тисяч окремих маленьких зображень, що доповнюють один одного. Тому світ для мухи – це зібраний пазл, що складається з кількох тисяч шматочків, причому досить розпливчастий. Більш менш чітко комаха бачить всього на відстані 40 - 70 сантиметрів.

Муха здатна розрізняти кольори і навіть невидимий людському окуполяризоване світло та ультрафіолет. Око мухи відчуває найменші зміни яскравості світла. Вона здатна бачити сонце, приховане густими хмарами. Але у темряві мухи бачать погано і ведуть переважно денний спосіб життя.

Ще одна цікава здатність мухи – швидка реакція на рух. Муха сприймає об'єкт, що рухається, в 10 разів швидше за людину. Вона легко обчислює швидкість об'єкта. Ця здатність життєво необхідна визначення відстані до джерела небезпеки і досягається з допомогою «передачі» зображення від однієї осередки - омматидія до іншого. Авіаційні інженери взяли на озброєння таку особливість зору мухи і розробили прилад для обчислення швидкості літака, що летить, повторивши будову її ока.

Завдяки такому швидкому сприйняттю, мухи живуть у уповільненій реальності порівняно з нами. Рух, що триває секунду, з погляду людини, муха сприймає як десятисекундну дію. Напевно, люди здаються їм дуже повільними істотами. Мозок комахи працює зі швидкістю суперкомп'ютера, отримуючи зображення, аналізуючи його і передаючи відповідні команди тілу за тисячні частки секунди. Тому притулити муху виходить далеко не завжди.

Отже, правильною відповіддю на запитання "Скільки очей у звичайної мухи?" буде число "п'ять". Основні є у мухи парним органом, як і багатьох живих істот. Чому природа створила саме три простих ока- Залишається загадкою.

Як бачать комахи?

Муха різко ухиляється від предмета, що летить на неї, метелик вибирає певну квітку, а гусениця повзе до самого високому дереву. Комахи, як люди теж мають органи зору, але бачать і сприймають вони світ по-особливому. Своїм винятковим зором, недоступним для людини. Деякі комахи можуть визначати тільки світле та темне, а хтось добре розуміється на відтінках. Отже, як комахи бачать світ?

Способи бачити світ у комах

Їхня можливість бачити ділиться на три способи.

Усією поверхнею тіла

Цікава особливістьпри якій не обов'язково мати очі. Але її великий мінус у тому, що комаха може відрізняти лише світло від темряви. Жодних предметів чи кольорів воно не бачить. Як це працює? Світло проходить через кутикулу, зовнішній шаршкіри, і проникає до голови комахи. Там відбувається реакція у клітинах мозку, і комаха розуміє, що на нього падає світло. Такий пристрій доступний не для всіх, але допомагає тим комахам, які живуть під землею, наприклад, дощовим черв'якам або сліпим печерним жукам. Цей різновид зору є у тарганів, попелиці та гусениць.

Матеріали на тему:

Навіщо потрібен пилок?

Простими очима

Комахам, у яких прості очі пощастило більше. Вони можуть як визначати темряву від світла, а й розрізняти окремі об'єкти і навіть їх форму. Такі очі найчастіше зустрічаються у личинок комах. Наприклад, личинки комарів замість очей мають пігментні плями, які вловлюють світло. Зате у гусениць по п'ять – шість очок з кожного боку голови. Завдяки цьому вона добре розуміється на формах. Але вертикальні об'єкти вона бачить набагато краще за горизонтальні. Наприклад, якщо їй належить вибрати дерево, вона швидше поповзе до того, що вище, а не до того, що ширше.

Складними, чи фасетковими, очима

Такі очі найчастіше зустрічаються у дорослих комах. Визначити їх можна відразу - зазвичай вони знаходяться з боків голови. Фасеткові очі набагато складніші і різноманітніші від усіх інших. Вони можуть розпізнавати форми об'єктів та визначати кольори. Одні комахи добре бачать удень, інші – вночі. Цікава особливість цих очей у тому, що де вони бачать всю картину загалом, лише шматочки. І вже в мозку комаха збирає пазл із отриманих зображень, щоб побачити повну картину. Як муха встигає у польоті поєднати всі шматочки фрагмента? Дивно, але саме в польоті вона бачить краще, ніж у спокої. І для місця посадки будь-яка комаха скоріше вибере те, що рухається або колихається.

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 різного, як правило, великої кількостіокремих 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 величезна 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: складному оку- структура омматидіїв 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.