Kratak opis klase insekata. Kako svijet izgleda očima obične muhe? Jednostavne oči insekata opažaju

Muhe žive manje od slonova. O ovome nema sumnje. No, čini li se, iz ugla muha, njihov život doista puno kraćim? To je, zapravo, bilo pitanje koje je postavio Kevin Geely s Trinity Collegea u Dublinu u članku upravo objavljenom u časopisu Animal Behavior. Njegov odgovor: očito ne. Ove male muhe s brzim metabolizmom vide svijet usporeno. Subjektivni doživljaj vremena u biti je samo subjektivan. Čak i pojedinci koji mogu razmijeniti dojmove u međusobnom razgovoru ne mogu sa sigurnošću znati podudara li se njihovo vlastito iskustvo s iskustvom drugih ljudi.

Muhe - vizija muhe i zašto ju je teško ubiti

Ali objektivni pokazatelj, koji je vjerojatno u korelaciji sa subjektivnim iskustvom, postoji. Zove se kritična frekvencija fliker-fuzije CFF i najniža je frekvencija pri kojoj konstantan izvor svjetlosti proizvodi treperavu svjetlost. Mjeri koliko brzo oči životinje mogu ažurirati slike i tako obraditi informacije.

Za ljude je prosječna kritična frekvencija titranja 60 herca (odnosno 60 puta u sekundi). Zato se brzina osvježavanja slike na televizijskom ekranu obično postavlja na ovu vrijednost. Psi imaju kritičnu frekvenciju treperenja od 80 Hz, što je vjerojatno razlog zašto se čini da ne vole gledati TV. Za psa, TV program izgleda kao puno okvira za fotografije koji se brzo mijenjaju.

Veća kritična frekvencija treperenja trebala bi značiti biološku korist, budući da omogućuje brži odgovor na prijetnje i prilike. Poznato je da je muhe s kritičnom frekvencijom treperenja od 250 Hz teško ubiti. Presavijene novine, za koje se čovjeku čini da se brzo kreću tijekom udara, muhama izgledaju kao da se kreću u melasi.

Znanstvenik Kevin Geely sugerirao je da su glavni čimbenici koji ograničavaju kritičnu učestalost treperenja kod životinja njihova veličina i brzina metabolizma. Mala veličina znači da signali putuju kraćom udaljenosti do mozga. Visoka stopa metabolizma znači da je više energije dostupno za njihovu obradu. Istraživanje literature pokazalo je, međutim, da se nitko ranije nije zanimao za ovo pitanje.

Srećom po Gili, upravo je ova pretraga također pokazala da su mnogi ljudi proučavali kritičnu frekvenciju treperenja kod velikog broja vrsta iz drugih razloga. Mnogi znanstvenici također su proučavali metaboličke stope kod mnogih istih vrsta. No podaci o veličini vrste dobro su poznati. Stoga je sve što je trebao učiniti bilo izgraditi korelacije i primijeniti rezultate drugih studija u svoju korist. Što je i učinio.

Kako bi olakšao zadatak svoje studije, znanstvenik je uzeo podatke koji se odnose samo na kralješnjake - 34 vrste. Na donji kraj Ispostavilo se da je ljestvica europska jegulja, s kritičnom frekvencijom treperenja od 14 Hz. Odmah nakon nje slijedi kožasta kornjača, s kritičnom frekvencijom treperenja od 15 Hz. Gmazovi vrste tuatara (tuatara) imaju CFF od 46 Hz. Morski psi čekićari, zajedno s ljudima, imaju CFF od 60 Hz, a žutovrhe ptice, poput pasa, imaju CFF od 80 Hz.

Prvo mjesto zauzeo je zlatni gof, s CFF od 120 Hz. A kada je Gili nacrtao CFF u odnosu na veličinu životinje i stopu metabolizma (koje, doduše, nisu neovisne varijable, jer male životinje imaju veću stopu metabolizma od velikih), pronašao je točno one korelacije koje je predvidio.

Ispostavilo se da njegova hipoteza - da evolucija tjera životinje da vide svijet što je moguće usporenije - izgleda točna. Život muhe se ljudima može činiti kratkim, ali sa stajališta samih Diptera, oni mogu doživjeti duboku starost. Imajte to na umu kad sljedeći put pokušate (neuspješno) ubiti drugu muhu.

Najsloženiji od osjetilnih organa kukaca su organi vida. Potonji su predstavljeni tvorevinama nekoliko vrsta, od kojih su najvažnije složene fasetne oči približno iste strukture kao složene oči rakova.

Oči se sastoje od zasebnih ommatidija (sl. 337), čiji je broj određen uglavnom biološkim karakteristikama insekata. Aktivni grabežljivci i dobri letači, vretenca imaju oči s do 28 000 faseta svaka. U isto vrijeme, mravi (neg. Hymenoptera), posebno radne jedinke vrsta koje žive pod zemljom, imaju oči koje se sastoje od 8 - 9 ommatidija.

Svaki ommatidij predstavlja savršenu fotooptičku senzilu (slika 338). Sastoji se od optičkog aparata, uključujući rožnicu, prozirni dio kutikule iznad ommatidija i takozvani kristalni konus. Zajedno djeluju kao leća. Aparat za opažanje ommatidija predstavljen je s nekoliko (4 - 12) receptorskih stanica; njihova specijalizacija je otišla jako daleko, što dokazuje njihov potpuni gubitak flagelarne strukture. Zapravo osjetljivi dijelovi stanica - rabdomeri - su nakupine gusto zbijenih mikrovila, smještenih u središtu ommatidija i blisko jedna uz drugu. Zajedno čine element oka osjetljiv na svjetlost - rabdom.

Zaštitne pigmentne stanice leže uz rubove ommatidija; potonji se znatno razlikuju kod dnevnih i noćnih kukaca. U prvom slučaju, pigment u stanici je nepokretan i stalno odvaja susjedne ommatidije, ne dopuštajući svjetlosnim zrakama da prolaze iz jednog oka u drugo. U drugom slučaju, pigment se može kretati u stanicama i akumulirati samo u njihovom gornjem dijelu. U ovom slučaju, zrake svjetlosti padaju na osjetljive stanice ne jednog, već nekoliko susjednih ommatidija, što značajno (gotovo dva reda veličine) povećava ukupnu osjetljivost oka. Naravno, ova vrsta prilagodbe nastala je u sumraku i noćnim kukcima. Ommatidije odlaze iz osjetljivih stanica živčanih završetaka formiranje vidnog živca.

Osim složenih očiju, mnogi kukci imaju i jednostavne oči (slika 339), čija građa ne odgovara građi jednog ommatidija. Lomni aparat je lećastog oblika, neposredno ispod njega je sloj osjetljivih stanica. Cijelo oko prekriveno je ovojom od pigmentnih stanica. Optička svojstva jednostavnih očiju su takva da ne mogu percipirati slike predmeta.

Ličinke kukaca u većini slučajeva imaju samo jednostavne ocele, koje se, međutim, razlikuju po strukturi od jednostavnih ocela odraslih stadija. Ne postoji kontinuitet između očiju odraslih i ličinki. Tijekom metamorfoze oči ličinki se potpuno resorbiraju.

Vizualne sposobnosti insekata su savršene. Međutim, značajke strukture složenog oka unaprijed određuju poseban fiziološki mehanizam vida. Životinje sa složenim očima imaju "mozaični" vid. Mala veličina ommatidija i njihova izoliranost jedna od druge dovode do činjenice da svaka skupina osjetljivih stanica percipira samo mali i relativno uski snop zraka. Zrake koje padaju pod značajnim kutom apsorbiraju se ekranizirajućim pigmentnim stanicama i ne dopiru do fotoosjetljivih elemenata ommatidija. Dakle, shematski, svaki ommatidija dobiva sliku samo jedne male točke predmeta koja se nalazi u vidnom polju cijelog oka. Kao rezultat toga, slika se sastoji od onoliko svjetlosnih točaka koje odgovaraju različitim dijelovima objekta koliko je aspekata okomito na zrake iz objekta. Cjelokupna se slika kombinira, tako reći, iz mnoštva malih djelomičnih slika primjenom jedne na drugu.

Percepcija boje od strane insekata također se razlikuje po određenoj osobitosti. Zastupnici više skupine Kukci imaju vid u boji koji se temelji na percepciji tri osnovne boje, čije miješanje daje svu šarenu raznolikost svijeta oko nas. Međutim, kod insekata, u usporedbi s ljudima, postoji snažan pomak prema kratkovalnom dijelu spektra: oni percipiraju zeleno-žute, plave i ultraljubičaste zrake. Potonji su nam nevidljivi. Posljedično, percepcija boja svijeta od strane insekata oštro se razlikuje od naše.

Funkcije jednostavnih očiju odraslih insekata još uvijek zahtijevaju ozbiljno proučavanje. Očigledno, oni donekle "dopunjuju" složene oči, utječući na aktivnost ponašanja insekata u različitim uvjetima osvjetljenja. Osim toga, pokazalo se da jednostavni oceli, zajedno sa složenim očima, mogu percipirati polariziranu svjetlost.

Svatko tko je ikada pokušao srušiti muhu savršeno dobro razumije da taj zadatak nije lak. Neki promašaje pripisuju trenutnoj reakciji muhe, drugi njezinoj oštrini vida i panoramskom vidu. Moram reći da su i jedni i drugi podjednako u pravu. Muha leti vrlo brzo, makne se s mjesta - trenutno, pa ju je zato tako teško uhvatiti.

Ali glavni razlog leži upravo u vidu ovog kukca, kao iu građi i broju njegovih očiju.

Organi vida obične muhe nalaze se na stranama glave, gdje je vrlo teško ne primijetiti ogromne ispupčene oči insekta. Oko ovog kukca ima složenu strukturu i naziva se fasetirano (od francuske riječi fasette - rub). Činjenica je da se organ vida sastoji upravo od takvih 6-stranih jedinica - faseta, koje izvana nalikuju obliku saća (svaki takav dio oka muhe savršeno je vidljiv pod mikroskopom). Te se jedinice nazivaju ommatidije.

U oku muhe ima oko 4 tisuće takvih faseta, ali to nije granica: mnogi drugi insekti imaju mnogo više. Na primjer, pčele imaju 5 000 faseta, neki leptiri imaju do 17 000, a vilin konjic ima blizu 30 000 omatidija.

Svaka od ovih 4 tisuće aspekata može vidjeti samo mali dio cijele slike, a ova "slagalica" sabire mozak kukca u zajedničku cjelinu.

Najstariji primjerak muhe, star oko 145 milijuna godina, pronađen je u Kini.

Kako muhe vide

U prosjeku, vidna oštrina muha premašuje ljudske mogućnosti 3 puta.

Budući da su oči muha velike i konveksne, sastoje se od ommatidija (faseta) na svim stranama površine oka, ova struktura mirno omogućuje insektu da vidi u svim smjerovima odjednom - na strane, gore, naprijed i natrag. Takav panoramski vid (također se naziva i kružni) pomaže mušici da na vrijeme primijeti opasnost i odmah se povuče, zbog čega ju je tako teško udariti. Štoviše, muha ne samo da je fizički sposobna vidjeti u različitim smjerovima odjednom, već i namjerno gleda oko sebe, kao da istovremeno promatra cijeli prostor oko sebe.

Brojni ommatidije omogućuju mušici da prati treperave i vrlo brzo pokretne objekte bez gubitka jasnoće slike. Relativno govoreći, ako je vid osobe sposoban uhvatiti 16 sličica u sekundi, tada je muha 250-300 sličica / sek. Ova kvaliteta je neophodna muhama ne samo za hvatanje pokreta sa strane, već i za orijentaciju i kvalitetan vid tijekom brzog leta.

Što se tiče boje okolnih predmeta, muhe vide ne samo primarne boje, već i njihove najsuptilnije nijanse, uključujući ultraljubičasto, koje priroda ne može vidjeti za ljude. Ispada da muha vidi svijet oko nas ružičastijim od ljudi. Usput, ovi insekti također vide volumen predmeta.

Broj očiju

Kao što je već spomenuto, 2 velika složena oka nalaze se na stranama glave muha. Kod ženki je položaj organa vida nešto proširen (odvojen širokim čelom), dok su kod muškaraca oči nešto bliže jedna drugoj.

Ali na središnjoj liniji čela, iza složenih složenih očiju, nalaze se još 3 obična (ne složena) oka za dodatni vid. Najčešće se uključuju u rad kada je potrebno ispitati predmet izbliza, budući da složeno oko s savršenim vidom u ovom slučaju nije toliko potrebno. Ispostavilo se da muhe imaju ukupno 5 očiju.

Svatko od nas koji se barem jednom pokušao riješiti dosadne muhe trčeći za njom s krekerom u ruci dobro zna da taj zadatak nije uvijek lako obaviti, a ponekad je i nemoguće. Reakcija sivo-crnog malog stanara je ono što vam treba. Činjenica je da joj niste konkurencija. Zašto? Pročitajte članak u kojem ćemo vam reći sve o krilatim smetnjama.

Što je superiornija od nas ova muha:

• u brzini kretanja (više od dvadeset kilometara na sat),
• u sposobnosti praćenja njezinih brzih pokreta.

Kako muhe vide

Mi, predstavnici ljudske rase, koji sebe smatramo tako savršenim i svemoćnim, imamo samo binokularni vid, koji nam omogućuje da se usredotočimo na konkretnog objekta ili u određenom uskom prostoru ispred nas, te nikako ne mogu vidjeti što se događa iza nas, ali za muhu to nije problem, budući da je njen vid panoramski, vidi cijeli prostor u 360 stupnjeva ( svako oko može pružiti pogled od 180 stupnjeva).

Osim toga, ovi insekti, ne samo zbog anatomske strukture svog vizualnog aparata, mogu vidjeti u različitim smjerovima odjednom, već su također sposobni svrhovito promatrati prostor oko sebe. I sve je to osigurano smješteni sa strane s dva velika konveksna oka koja se dobro ističu na glavi kukca. Tako veliko vidno polje određuje poseban "uvid" ovih insekata. Osim toga, potrebno im je znatno manje vremena za prepoznavanje predmeta nego nama ljudima. Njihova vidna oštrina također premašuje našu ljudsku 3 puta.

Građa složenih očiju

Ako pogledate oko muhe pod mikroskopom, možete vidjeti da je sastavljeno, poput mozaika, od mnogo malih dijelova - faseta - šesterokutnih strukturnih jedinica, izvana vrlo sličnog oblika saću. Takvo oko, respektivno naziva fasetiranim, a same fasete se također nazivaju ommatidije na drugačiji način. U oku muhe može se nabrojati oko četiri tisuće takvih faseta. Svi oni daju svoju sliku (mali dio cjeline), a mozak muhe od njih oblikuje, kao od slagalice, veliku sliku.

Panoramski, fasetirani vid i binokularni vid, svojstven ljudima, imaju dijametralno suprotnu svrhu. Da bi se insekti mogli brzo kretati i ne samo uočiti približavanje opasnosti, ali i imati vremena za izbjegavanje toga, važno je ne vidjeti određeni objekt dobro i jasno, već, uglavnom, izvršiti pravovremenu percepciju pokreta i promjena u prostoru.

Postoji još jedna zanimljiva značajka mušičine vizualne percepcije svijeta oko sebe, u vezi s paletom boja. Neke, tako poznate našem oku, koje kukci uopće ne razlikuju, druge im izgledaju drugačije nego nama, u drugim tonovima. Što se tiče ljepote okolnog prostora - muhe razlikovati ne samo sedam osnovnih boja, već i njihove najsuptilnije nijanse, jer njihove oči mogu vidjeti ne samo vidljivu svjetlost, već i ultraljubičastu, koju, nažalost, ljudi ne vide. Ispostavilo se da je u vizualnoj percepciji mušice, svijet oko nje svijetliji nego kod ljudi.

Također treba napomenuti da, imajući određene prednosti vizualnog sustava, ovi predstavnici svijeta sa šest nogu (da, imaju 3 para nogu) ne mogu vidjeti u mraku. Noću spavaju jer im oči ne dopuštaju snalaženje mračno vrijeme dana.

A ova mala i spretna stvorenja primjećuju samo predmete srednje veličine i pokretne predmete. Kukac ne percipira tako veliki objekt, na primjer, kao osobu. Ali pristup ljudske ruke muhi oči savršeno vide i odmah prenose potreban signal u mozak. Također, bilo koju drugu opasnost koja se brzo približava neće im biti teško vidjeti, zahvaljujući složenoj i pouzdanoj strukturi očiju, koja insektu omogućuje da vidi prostor u svim smjerovima istovremeno - desno, lijevo, gore, natrag i naprijed i reagirati u skladu s tim, spašavajući se, što je razlog zašto ih je tako teško ošamariti.

Brojni aspekti omogućuju mušici da prati vrlo brzo pokretne objekte uz visoku jasnoću slike. Za usporedbu, ako je vizija osobe može percipirati 16 sličica u sekundi, tada muha ima 250-300 sličica u sekundi. Ovo je svojstvo potrebno muhama, kao što je već opisano, za hvatanje pokreta sa strane, kao i za vlastitu orijentaciju u prostoru tijekom brzog leta.

broj očiju u muhe

Usput, osim dva velika složena složena oka, muha ima još tri jednostavna, smještena na čelu glave u razmaku između fasetiranih. Za razliku od složenog oka, ova tri su potrebna za gledanje predmeta na blizinu, budući da je složeno oko u ovom slučaju beskorisno.

Dakle, na pitanje koliko očiju ima kućna muha, sada možemo točno odgovoriti da ih ima pet:

• dvofasetni (kompleks), koji se sastoji od tisuća ommatidija i potreban je za dobivanje informacija o događajima koji se brzo mijenjaju u prostoru,
• i tri jednostavna oka, koja omogućuju, takoreći, fokusiranje.

Složene oči nalaze se kod muha sa strane glave, štoviše, kod ženki je položaj organa vida donekle proširen (odvojen širokim čelom), dok su kod muškaraca oči nešto bliže jedna drugoj.

Vjeruje se da do 90% znanja o vanjskom svijetu osoba dobiva uz pomoć svog stereoskopskog vida. Zečevi su stekli periferni vid, zahvaljujući kojem mogu vidjeti predmete koji su sa strane, pa čak i iza njih. U dubokomorskim ribama oči mogu zauzimati do polovice glave, a parijetalno "treće oko" lampure omogućuje joj dobro snalaženje u vodi. Zmije mogu vidjeti samo objekt koji se kreće, a oči sivog sokola prepoznate su kao najbudnije na svijetu, sposobne pratiti plijen s visine od 8 km!

No kako svijet vide predstavnici najbrojnije i najraznovrsnije klase živih bića na Zemlji - kukci? Uz kralježnjake, od kojih gube samo u veličini tijela, kukci su ti koji imaju najsavršeniji vid i složene optičke sustave oka. Iako složene oči kukaca nemaju akomodaciju, zbog čega se mogu nazvati kratkovidnima, one, za razliku od ljudi, mogu razlikovati objekte koji se kreću iznimno brzo. A zahvaljujući uređenoj strukturi svojih fotoreceptora, mnogi od njih imaju pravo "šesto čulo" - polarizirani vid.

Vizija blijedi - moja snaga,
Dva nevidljiva dijamantna koplja...

A. Tarkovski (1983.)

Teško je precijeniti vrijednost Sveta (elektromagnetska radijacija vidljivi spektar) za sve stanovnike našeg planeta. Sunčeva svjetlost glavni je izvor energije za fotosintetske biljke i bakterije, a posredno preko njih i za sve žive organizme zemljine biosfere. Svjetlo izravno utječe na tijek cijelog niza životnih procesa životinja, od reprodukcije do sezonskih promjena boje. I, naravno, zahvaljujući percepciji svjetlosti posebnim osjetilnim organima, životinje dobivaju značajan (a često i veći) oko većina) informacija o svijetu oko sebe, mogu razlikovati oblik i boju predmeta, odrediti kretanje tijela, snalaziti se u prostoru itd.

Vizija je posebno važna za životinje koje se mogu aktivno kretati u prostoru: upravo s pojavom pokretnih životinja počeo se formirati i usavršavati vidni aparat, najsloženiji od svih poznatih senzornih sustava. Takve životinje uključuju kralješnjake, a među beskralježnjacima - glavonošce i kukce. Upravo se ove skupine organizama mogu pohvaliti najsloženijim organima vida.

Međutim, vizualni aparat ovih skupina bitno se razlikuje, kao i percepcija slika. Smatra se da su kukci u cjelini primitivniji od kralješnjaka, a da ne govorimo o njihovoj višoj razini - sisavcima i, naravno, ljudima. Ali koliko su različite njihove vizualne percepcije? Drugim riječima, koliko drugačiji od našeg svijeta, gledanog očima malog bića zvanog muha?

Šesterokutni mozaik

Vizualni sustav insekata u načelu se ne razlikuje od ostalih životinja i sastoji se od perifernih organa vida, živčanih struktura i tvorevina središnjeg živčani sustav. Ali što se tiče morfologije organa vida, ovdje su razlike jednostavno upečatljive.

Svima je poznat kompleks fasetiran oči kukaca, koje se nalaze kod odraslih kukaca ili kod ličinki kukaca koje se razvijaju iz nepotpuna transformacija, tj. bez stadija kukuljice. Nema toliko iznimaka od ovog pravila: to su buhe (red Siphonaptera), lepezaste ptice (red Strepsiptera), većina srebrnih ribica (obitelj Lepismatidae) i cijeli razred kriptomaksilarnih (Entognatha).

Složeno oko izgleda kao košara zrelog suncokreta: sastoji se od niza faseta ( ommatidijan) - autonomni prijemnici svjetlosnog zračenja, koji imaju sve što je potrebno za regulaciju svjetlosnog toka i formiranje slike. Broj faseta uvelike varira: od nekoliko kod čekinjastorepih (red Thysanura) do 30 tisuća kod vretenaca (red Aeshna). Iznenađujuće, broj ommatidija može varirati čak i unutar jedne sustavne skupine: na primjer, brojne vrste mljevenih kornjaša koji žive na otvorenim prostorima imaju dobro razvijene složene oči s velika količina ommatidia, dok su u zemaljskih kornjaša koji žive pod kamenjem oči jako reducirane i sastoje se od malog broja ommatidia.

Gornji sloj ommatidije predstavljen je rožnicom (lećom) - dijelom prozirne kutikule koju izlučuju posebne stanice, što je vrsta šesterokutne bikonveksne leće. Ispod rožnice kod većine insekata nalazi se prozirni kristalni konus, čija struktura može varirati različiti tipovi. Kod nekih vrsta, posebno onih koje vode noćni način života, postoje dodatne strukture u aparatu za lomljenje svjetlosti, koje uglavnom igraju ulogu antirefleksnog premaza i povećavaju prijenos svjetlosti oka.

Slika koju čine leća i kristalni stožac pada na fotoosjetljivu retinalnog(vidne) stanice, koje su neuron s kratkim repom-aksonom. Nekoliko stanica mrežnice tvori jedan cilindrični snop - retinulus. Unutar svake takve stanice, na strani okrenutoj prema unutra, nalazi se ommatidij rabdomer- posebna formacija mnogih (do 75-100 tisuća) mikroskopskih cjevčica-resica, čija membrana sadrži vizualni pigment. Kao i svi kralješnjaci, ovaj pigment je rodopsin- složeni obojeni protein. Zbog ogromnog područja ovih membrana, neuron fotoreceptora sadrži veliki broj molekule rodopsina (na primjer, kod vinske mušice Drosophila ovaj broj premašuje 100 milijuna!).

Rabdomeri svih vidnih stanica spojeni u rabdom, i osjetljivi su na svjetlo, receptorski elementi složenog oka, a svi retinuli zajedno čine analogiju naše mrežnice.

Aparat koji lomi svjetlost i osjetljiv na svjetlost faseta duž perimetra okružen je stanicama s pigmentima, koji igraju ulogu svjetlosne izolacije: zahvaljujući njima, svjetlosni tok, lomeći se, pada na neurone samo jednog ommatidija. Ali ovako su raspoređene fasete u tzv fotopičan oči prilagođene jakom dnevnom svjetlu.

Za vrste koje vode sumrak ili noćni način života, karakteristične su oči drugačijeg tipa - skotopičan. Takve oči imaju niz prilagodbi za nedovoljnu izlaznu svjetlost, na primjer, vrlo veliki rabdomeri. Osim toga, u ommatidijama takvih očiju pigmenti koji štite od svjetlosti mogu slobodno migrirati unutar stanica, zbog čega svjetlosni tok može doći do vizualnih stanica susjednih ommatidija. Ova pojava je u podlozi tzv tamna adaptacija oko insekata - povećanje osjetljivosti oka pri slabom svjetlu.

Kada rabdomeri apsorbiraju svjetlosne fotone, u stanicama mrežnice stvaraju se živčani impulsi koji se duž aksona šalju u uparene vidne režnjeve mozga kukca. U svakom vidnom režnju postoje tri asocijativna centra, gdje se vrši obrada protoka vizualnih informacija, koje istovremeno dolaze iz mnogih aspekata.

Jedan do trideset

Prema drevnim legendama, ljudi su nekada imali "treće oko" odgovorno za ekstrasenzornu percepciju. Nema dokaza za to, ali ista lampura i druge životinje, poput guštera tuatare i nekih vodozemaca, imaju neobične organe osjetljive na svjetlo na "pogrešnom" mjestu. I u tom smislu, insekti ne zaostaju za kralješnjacima: osim uobičajenih složenih očiju, imaju male dodatne oči - ocelli nalazi se na fronto-parijetalnoj površini, i matica- sa strane glave.

Očeli se nalaze uglavnom kod kukaca koji dobro lete: odraslih (kod vrsta s potpunom metamorfozom) i ličinki (kod vrsta s nepotpunom metamorfozom). U pravilu, to su tri oka smještena u obliku trokuta, ali ponekad srednji jedan ili dva bočna mogu biti odsutni. U strukturi, ocelli su slični ommatidia: ispod leće koja lomi svjetlost, imaju sloj prozirnih stanica (analogno kristalnom stošcu) i mrežnicu retine.

Stabljika se može naći u ličinkama kukaca koje se razvijaju s potpunom metamorfozom. Njihov broj i položaj variraju ovisno o vrsti: od jednog do trideset ocela može se nalaziti sa svake strane glave. Kod gusjenica je češće šest očiju, raspoređenih tako da svako od njih ima posebno vidno polje.

U različitim redovima kukaca, stabljika se može razlikovati jedna od druge u strukturi. Te su razlike moguće povezane s njihovim podrijetlom iz različitih morfoloških struktura. Dakle, broj neurona u jednom oku može varirati od nekoliko jedinica do nekoliko tisuća. Naravno, to utječe na percepciju okolnog svijeta od strane insekata: ako neki od njih mogu vidjeti samo kretanje svjetlosti i tamne mrlje, tada su drugi sposobni prepoznati veličinu, oblik i boju predmeta.

Kao što vidimo, i stabljika i ommatidija analogni su pojedinačnim fasetama, iako modificiranim. Međutim, insekti imaju druge "zamjenske" mogućnosti. Tako su neke ličinke (osobito iz reda Diptera) sposobne prepoznati svjetlost čak i potpuno zasjenjenih očiju uz pomoć fotoosjetljivih stanica smještenih na površini tijela. I neke vrste leptira imaju takozvane genitalne fotoreceptore.

Sve takve fotoreceptorske zone raspoređene su na sličan način i predstavljaju nakupinu nekoliko neurona ispod prozirne (ili prozirne) kutikule. Zbog takvih dodatnih "očiju" ličinke Diptera izbjegavaju otvorene prostore, a ženke leptira ih koriste kada polažu jaja na zasjenjenim mjestima.

Fasetirani polaroid

Za što su sposobne složene oči insekata? Kao što znate, svako optičko zračenje ima tri karakteristike: svjetlina, spektar(valna duljina) i polarizacija(orijentacija oscilacija elektromagnetske komponente).

Insekti koriste spektralne karakteristike svjetlosti za registraciju i prepoznavanje objekata okolnog svijeta. Gotovo svi oni mogu percipirati svjetlost u rasponu od 300-700 nm, uključujući ultraljubičasti dio spektra koji je nedostupan kralješnjacima.

U pravilu, različite boje percipiraju različita područja složenog oka insekata. Takva "lokalna" osjetljivost može varirati čak i unutar iste vrste, ovisno o spolu jedinke. Često se u istom ommatidiju mogu naći različiti receptori za boju. Dakle, u leptirima roda Papilio dva fotoreceptora imaju vizualni pigment s maksimumom apsorpcije na 360, 400 ili 460 nm, još dva na 520 nm, a ostali od 520 do 600 nm (Kelber i sur., 2001.).

Ali to nije sve što oko kukca može. Kao što je gore spomenuto, u optičkim neuronima, fotoreceptorska membrana mikrovila rabdomera je umotana u okruglu ili šesterokutnu cijev. Zbog toga neke od molekula rodopsina ne sudjeluju u apsorpciji svjetlosti zbog činjenice da su dipolni momenti tih molekula paralelni s putanjom svjetlosnog snopa (Govardovski, Gribakin, 1975). Kao rezultat toga, microvillus stječe dikroizam- sposobnost različite apsorpcije svjetlosti ovisno o njezinoj polarizaciji. Povećanje polarizacijske osjetljivosti ommatidija također je olakšano činjenicom da molekule vizualnog pigmenta nisu nasumično raspoređene u membrani, kao kod ljudi, već su usmjerene u jednom smjeru, a osim toga, kruto su fiksirane.

Ako oko može razlikovati dva izvora svjetlosti na temelju njihovih spektralnih karakteristika, bez obzira na intenzitet zračenja, možemo govoriti o vid u boji. Ali ako to čini fiksiranjem kuta polarizacije, kao u ovom slučaju, imamo sve razloge govoriti o polarizacijskom vidu kukaca.

Kako insekti percipiraju polariziranu svjetlost? Na temelju strukture ommatidija može se pretpostaviti da svi fotoreceptori moraju biti istovremeno osjetljivi i na određenu duljinu (duljine) svjetlosnih valova i na stupanj polarizacije svjetlosti. Ali u ovom slučaju mogu nastati ozbiljni problemi - tzv lažna percepcija boja. Dakle, svjetlost reflektirana od sjajne površine lišća ili vodene površine je djelomično polarizirana. U tom slučaju mozak, analizirajući podatke fotoreceptora, može pogriješiti u procjeni intenziteta boje ili oblika reflektirajuće površine.

Insekti su se naučili uspješno nositi s takvim poteškoćama. Dakle, kod brojnih insekata (prvenstveno muha i pčela), u ommatidijama koje percipiraju samo boju, formira se rabdom. zatvorenog tipa, u kojem rabdomeri ne dodiruju jedni druge. Istodobno, imaju i ommatidije s uobičajenim ravnim rabdomima, koji su također osjetljivi na polarizirajuće svjetlo. Kod pčela se takve fasete nalaze uz rub oka (Wehner i Bernard, 1993). Kod nekih leptira, distorzije u percepciji boja su uklonjene zbog značajne zakrivljenosti mikrovila rabdomera (Kelber et al., 2001).

Kod mnogih drugih insekata, posebno kod Lepidoptera, uobičajeni izravni rabdomi sačuvani su u svim ommatidijama, tako da njihovi fotoreceptori mogu istovremeno percipirati i "obojenu" i polariziranu svjetlost. Štoviše, svaki od ovih receptora je osjetljiv samo na određeni preferirani kut polarizacije i određenu valnu duljinu svjetlosti. Ova složena vizualna percepcija pomaže leptirima da se hrane i polažu jaja (Kelber et al., 2001.).

nepoznata zemlja

Možete beskrajno zadubiti u značajke morfologije i biokemije oka kukca i još uvijek vam je teško odgovoriti na tako jednostavan, au isto vrijeme nevjerojatno složeno pitanje: Kako vide insekti?

Čovjeku je teško čak i zamisliti slike koje nastaju u mozgu insekata. Ali svi bi trebali primijetiti da je danas popularan teorija mozaičke vizije, prema kojem kukac vidi sliku u obliku svojevrsne slagalice šesterokuta, ne odražava točno bit problema. Činjenica je da iako svaka pojedinačna faseta snima zasebnu sliku, koja je samo dio cijele slike, te se slike mogu preklapati sa slikama dobivenim od susjednih faseta. Stoga će slika svijeta dobivena uz pomoć ogromnog oka vretenca, koje se sastoji od tisuća minijaturnih fasetnih kamera, i "skromnog" mravljeg oka sa šest lica, uvelike varirati.

O Oštrina vida (rezolucija, tj. sposobnost razlikovanja stupnja disekcije predmeta), tada je kod insekata određena brojem faseta po jedinici konveksne površine oka, tj. njihovom kutnom gustoćom. Za razliku od ljudi, oči insekata nemaju smještaj: radijus zakrivljenosti svjetlovodne leće se u njima ne mijenja. U tom smislu, insekti se mogu nazvati kratkovidnim: oni vide što više detalja, što su bliže objektu promatranja.

Istodobno, insekti sa složenim očima mogu razlikovati objekte koji se vrlo brzo kreću, što se objašnjava visokim kontrastom i malom inercijom njihovog vizualnog sustava. Na primjer, osoba može razlikovati samo dvadesetak bljeskova u sekundi, a pčela - deset puta više! Ovo je svojstvo od vitalnog značaja za brzoleteće kukce koji trebaju donositi odluke izravno u letu.

Slike u boji koje opažaju insekti također mogu biti mnogo složenije i neobičnije od naših. Na primjer, cvijet koji nam se čini bijel često u svojim laticama skriva mnogo pigmenata koji mogu reflektirati ultraljubičasto svjetlo. A u očima kukaca oprašivača svjetluca mnoštvom šarenih nijansi – pokazivača na putu do nektara.

Vjeruje se da insekti "ne vide" crvenu boju, koja u " čisti oblik"i izuzetno je rijedak u prirodi (s izuzetkom tropskih biljaka koje oprašuju kolibrići). Međutim, crveno obojeno cvijeće često sadrži druge pigmente koji mogu reflektirati zračenje kratke valne duljine. A s obzirom na to da mnogi insekti mogu percipirati ne tri osnovne boje, poput osobe, već više (ponekad i do pet!), Tada bi njihove vizualne slike trebale biti samo ekstravaganca boja.

I konačno, "šesto čulo" insekata je polarizirani vid. Uz njegovu pomoć, kukci uspijevaju vidjeti u svijetu oko sebe ono o čemu čovjek može steći samo slabu predodžbu uz pomoć posebnih optičkih filtara. Insekti na ovaj način mogu točno locirati sunce na oblačnom nebu i koristiti polariziranu svjetlost kao "nebeski kompas". A vodeni kukci u letu otkrivaju vodena tijela pomoću djelomično polarizirane svjetlosti koja se odbija od vodene površine (Schwind, 1991.). Ali kakve slike "vide" u isto vrijeme, jednostavno je nemoguće da osoba zamisli ...

Svatko tko je, iz ovog ili onog razloga, zainteresiran za viziju insekata, može imati pitanje: zašto nisu formirali komorno oko, slično ljudsko oko, sa zjenicom, lećom i drugim uređajima?

Na to je pitanje svojedobno iscrpno odgovorio jedan vrsni američki teorijski fizičar, Nobelovac R. Feynman: “Tome priječi nešto više zanimljivi razlozi. Prije svega, pčela je premalena: da ima oko slično našem, ali odgovarajuće manje, tada bi veličina zjenice bila reda veličine 30 mikrona, pa bi stoga difrakcija bila tolika da pčela ipak ne bi mogla vidjeti bolje. Premalo oko nije baš dobro. Ako je takvo oko napravljeno dovoljne veličine, onda ne bi trebalo biti manje od same glave pčele. Vrijednost složenog oka leži u činjenici da praktički ne zauzima prostor - samo tanki sloj na površini glave. Dakle, prije nego date savjet pčeli, ne zaboravite da ona ima svoje probleme!"

Stoga ne čudi što su kukci sami odabrali svoj put u vizualnom spoznavanju svijeta. Da, i mi bismo, kako bismo to vidjeli sa stajališta insekata, morali nabaviti ogromne složene oči kako bismo održali uobičajenu vidnu oštrinu. Malo je vjerojatno da bi nam takva akvizicija bila korisna s gledišta evolucije. Svakom svoje!

Književnost
1. Tyshchenko V.P. Fiziologija insekata. Moskva: Viša škola, 1986, 304 str.
2. Klowden M. J. Fiziološki sustavi insekata. Academ Press, 2007. 688 str.
3. Nation J. L. Fiziologija i biokemija insekata. Drugo izdanje: CRC Press, 2008.