Lihvitud silmad: kuidas need erinevad lihtsatest silmadest? Meeleelundid putukatel.

Näita kõike

Nägemisorganite struktuuri mitmekesisus

Putukatel võib silmi esindada kolmes variandis:

• (lihvitud);
• (selja, silmamuna);
• vastne (külgmine, vastne). (foto)

Neil on erinev struktuur ja ebavõrdne nägemisvõime.

Liitsilmi leidub enamikul putukatel ja mida kõrgemalt arenenud on viimased, seda paremini on nende nägemisorganid tavaliselt arenenud. nimetatakse ka lihvitud, sest nad välispind Seda esindab objektiivide komplekt, mis asuvad üksteise kõrval - tahud.

Ommatidium

Ommatidium

A (vasakul) - appositsiooniline ommatidium,

B (paremal) - superpositsiooniline ommatidium

1 - visuaalsete rakkude aksonid, 2 - võrkkesta rakud,

3 - sarvkest, 4 - kristalne koonus,

5 - pigmendirakud, 6 - valgusjuht, 7 - rabdom

Liitsilm koosneb erinevatest reeglina suurest hulgast üksikutest struktuuriüksustest – ommatiididest. sisaldab mitmeid struktuure, mis tagavad juhtivuse, valguse murdumise (tahk, juurrakk, kristallkoonus) ja visuaalsete signaalide tajumise (võrkkesta rakud, rabod, närvirakud). Lisaks on igaühel pigmendiisolatsiooniseade, tänu millele on see täielikult või osaliselt kaitstud külgmiste kiirte eest.

Lihtsilma ehituse skeem

Kõigist putukate silmade sortidest on neil kõige nõrgem nägemisvõime. Mõnede teadete kohaselt ei toimi nad üldse visuaalne funktsioon ja vastutavad ainult liitsilmade funktsiooni parandamise eest. Seda tõestab eelkõige asjaolu, et putukatel pole keeruliste puudumisel praktiliselt ühtegi lihtsat. Lisaks värvimisel liitsilmad putukad lakkavad kosmoses navigeerimast, isegi kui neil on täpselt määratletud.

Putukate nägemise tunnused

Pühendatud putukate nägemise uurimisele suur summa teaduslikud tööd. Arvestades spetsialistide sellist huvi, on paljud Insecta silmade töö tunnused tänaseks usaldusväärselt välja selgitatud. Nende organismide nägemisorganite ehitus on aga nii mitmekesine, et nägemise kvaliteet, värvide ja helitugevuse tajumine, liikuvate ja seisvate objektide eristamine, tuttavate visuaalsete kujutiste äratundmine ja muud nägemisomadused erinevad tohutult. sisse erinevad rühmad putukad. Seda võivad mõjutada järgmised tegurid: liitsilmas - ommatidia ehitus ja nende arv, punn, silmade asukoht ja kuju; lihtsates silmades ja - nende arv ja struktuuri peened tunnused, mida saab esindada paljude erinevate võimalustega. Mesilaste nägemist on tänapäeval kõige paremini uuritud.

Teatud rolli vormi tajumisel mängib objekti liikumine. Putukad istuvad tõenäolisemalt tuule käes õõtsuvatel lilledel kui paigal. kiilid tormavad pärast liikuvat saaki ning isasliblikad reageerivad lendavatele emasloomadele ja neil on raskusi istuvate liblikate nägemisega. Tõenäoliselt on asi ommatidia silmade ärrituse teatud sageduses liikumise ajal, vilkudes ja virvendades.

Tuttavate objektide äratundmine

Putukad tunnevad tuttavaid objekte ära mitte ainult värvi ja kuju järgi, vaid ka nende ümber paiknevate objektide paigutuse järgi, mistõttu ideed nende nägemise erakordsest primitiivsusest ei saa tõeks nimetada. Näiteks leiab liivaherilane naaritsa sissepääsu, keskendudes objektidele, mis asuvad tema ümber (rohi, kivid). Kui need eemaldatakse või asukohta muudetakse, võib see putukat segadusse ajada.

kauguse tajumine

Seda omadust saab kõige paremini uurida kiilide, maamardikate ja muude röövputukate näitel.

Võimalus määrata kaugust on tingitud kõrgematest putukatest binokulaarne nägemine st kaks silma, mille vaateväljad osaliselt ristuvad. Silmade struktuursed omadused määravad, kui suur on putuka ülevaatamiseks saadaolev kaugus. Näiteks hüppavad mardikad reageerivad saagile ja tormavad sellele peale, kui nad on objektist 15 cm kaugusel.

Kerge kompassi liikumine

Paljud putukad liiguvad nii, et nad hoiavad võrkkestale pidevalt sama valguse langemisnurka. Seega Päikesekiired on omamoodi kompass, mille järgi putukas on orienteeritud. Samal põhimõttel liiguvad ööliblikad kunstlike valgusallikate suunas.

Kuidas putukad näevad?

Kärbes põikab järsult kõrvale talle lendava objekti eest, liblikas valib kindla lille ja röövik roomab enda poole. kõrge puu. Putukatel, nagu inimestel, on ka nägemisorganid, kuid nad näevad ja tajuvad maailma erilisel viisil. Oma erakordse nägemisega, inimesele kättesaamatu. Mõned putukad suudavad määrata ainult valgust ja pimedust, samas kui teised on varjunditega hästi kursis. Kuidas siis putukad maailma näevad?

Kuidas näha maailma putukates

Nende nägemisvõime jaguneb kolmeks.

Kogu keha pind

Huvitav omadus, mille puhul ei pea silmad olema. Kuid selle suur puudus on see, et putukas suudab eristada ainult valgust pimedusest. See ei näe objekte ega lilli. Kuidas see töötab? Valgus läbib küünenaha ehk naha väliskihi ja jõuab putuka peani. Seal toimub ajurakkudes reaktsioon ja putukas saab aru, et talle langeb valgust. Selline seade pole kõigile kättesaadav, kuid see aitab palju neid putukaid, kes elavad maa all, näiteks vihmausse või pimedaid koopamardikaid. Seda tüüpi nägemist leidub prussakatel, lehetäidel ja röövikutel.

Seotud materjalid:

Milleks õietolm?

Lihtsate silmadega

Lihtsate silmadega putukatel on rohkem õnne. Nad ei suuda mitte ainult määrata pimedust valgusest, vaid ka eristada üksikuid objekte ja isegi nende kuju. Selliseid silmi leidub kõige sagedamini putukate vastsetel. Näiteks sääsevastsetel on selle asemel silmad tumedad laigud mis valgust koguvad. Kuid röövikutel on mõlemal pool pead viis kuni kuus silma. Seetõttu on ta vormidega hästi kursis. Kuid ta näeb vertikaalseid objekte palju paremini kui horisontaalseid. Näiteks kui ta peab valima puu, siis ta roomab pigem selle juurde, mis on kõrgem, mitte selle juurde, mis on laiem.

Liitsilmad või tahutud silmad

Selliseid silmi leidub kõige sagedamini täiskasvanud putukatel. Saate neid kohe tuvastada - need asuvad tavaliselt pea külgedel. Liitsilmad on palju keerukamad ja mitmekesisemad kui kõik teised. Nad tunnevad ära objektide kuju ja tuvastavad värve. Mõned putukad näevad hästi päeval, teised aga öösel. Nende silmade huvitav omadus on see, et nad ei näe kogu pilti tervikuna, vaid ainult tükke. Ja juba ajus kogub putukas saadud piltidest pusle, et näha täispilti. Kuidas õnnestub kärbsel lennul kõik killu tükid omavahel ühendada? Üllataval kombel näeb ta paremini lennul kui puhates. Ja maandumiskoha jaoks valib iga putukas suurema tõenäosusega midagi, mis liigub või õõtsub.

Mõne looma nägemise arenemise protsessis on see üsna keeruline optilised instrumendid. Nende hulka kuuluvad muidugi liitsilmad. Need tekkisid putukatel ja vähilaadsetel, mõnedel lülijalgsetel ja selgrootutel. Mis vahe on liitsilmal ja lihtsilmal, millised on selle põhifunktsioonid? Sellest räägime meie tänases materjalis.

Lihvitud silmad

See on optiline süsteem, raster, kus puudub ühtne võrkkesta. Ja kõik retseptorid ühendatakse väikesteks retinuliteks (rühmadeks), moodustades kumera kihi, mis ei sisalda enam närvilõpmeid. Seega koosneb silm paljudest eraldiseisvatest üksustest - ommatidiast, mis on ühendatud ühine süsteem nägemus.

Silmad on liitsilmad, omased ja erinevad binokulaarsest (ka inimesele omasest) väikeste detailide halva definitsiooni poolest. Kuid nad suudavad eristada kergeid vibratsioone (kuni 300 Hz), samas kui inimese jaoks on piiravad võimalused 50 Hz. Ja seda tüüpi silma membraanil on torukujuline struktuur. Seda arvestades puuduvad liitsilmadel sellised murdumisnähud nagu kaugnägelikkus või lühinägelikkus, akommodatsiooni mõiste neile ei kehti.

Mõned struktuuri ja visiooni tunnused

Paljud putukad võtavad enamus pead ja on praktiliselt liikumatud. Näiteks kiili tahutud silmad koosnevad 30 000 osakesest, moodustades keeruka struktuuri. Liblikal on 17 000 ommatiidiat, kärbsel 4000 ja mesilasel 5. Väikseim osakeste arv töösipelgas on 100 tükki.

Binokkel või lihvitud?

Esimest tüüpi nägemine võimaldab tajuda objektide mahtu, nende pisidetaile, hinnata objektide kaugusi ja nende asukohta üksteise suhtes. Inimene on aga piiratud 45 kraadise nurgaga. Kui on vaja põhjalikumat ülevaadet, silmamuna liigub juurde refleksi tase(või keerame pea ümber telje). Ommatidiaga poolkerade kujul olevad liitsilmad võimaldavad näha ümbritsevat reaalsust igast küljest ilma nägemisorganeid või pead pööramata. Veelgi enam, pilt, mida silm sel juhul edastab, on väga sarnane mosaiigiga: ühte elementi tajub üks silma struktuuriüksus ja koos vastutavad nad tervikliku pildi taasloomise eest.

Sordid

Ommatidia on anatoomilised omadused, mille tulemusena nende optilised omadused erinevad (näiteks erinevatel putukatel). Teadlased määratlevad kolme tüüpi tahku:

Muide, teatud tüüpi putukatel on segatüüpi lihvitud nägemisorganid ja paljudel, lisaks meie poolt vaadeldavatele, on ka lihtsad silmad. Nii asuvad näiteks kärbsel pea külgedel üsna suurte mõõtmetega paarunud tahkorganid. Ja pea ülaosas on kolm lihtsat silma, mis täidavad abifunktsioone. Mesilasel on samasugune nägemisorganite korraldus - see tähendab, et ainult viis silma!

Mõnel vähilaadsel istuvad liitsilmad justkui liikuvatel väljakasvudel-vartel.

Ja mõnel kahepaiksel ja kalal on ka täiendav (parietaalne) silm, mis eristab valgust, kuid omab objektinägemist. Selle võrkkest koosneb ainult rakkudest ja retseptoritest.

Kaasaegsed teaduslikud arengud

AT viimastel aegadel liitsilmad on teadlaste uurimise ja rõõmu objektiks. Lõppude lõpuks annavad sellised nägemisorganid oma esialgse struktuuri tõttu kaasa teaduslikud leiutised ja uuringud kaasaegse optika maailmas. Peamised eelised - lai vaade ruum, tehislike tahkude väljatöötamine, mida kasutatakse peamiselt miniatuursetes, kompaktsetes, salajastes seiresüsteemides.

Arvatakse, et kuni 90% teadmistest välismaailm inimene saab omaga stereoskoopiline nägemine. Jänesed on omandanud perifeerse nägemise, tänu millele nad näevad esemeid, mis on nende küljel ja isegi taga. Süvamere kaladel võivad silmad hõivata kuni poole peast ja silmu parietaalne "kolmas silm" võimaldab tal vees hästi liigelda. Maod näevad ainult liikuvat objekti ja pistriku silmad on tunnistatud maailma valvsaimateks, kes suudavad saaki jälgida 8 km kõrguselt!

Kuidas aga näevad maailma kõige arvukama ja mitmekesisema elusolendiklassi esindajad Maal – putukad? Selgroogsete loomade kõrval, kellele nad kaotavad ainult keha suuruse poolest, on just putukatel kõige täiuslikum nägemine ja keerulised struktuurid. optilised süsteemid silmad. Kuigi putukate liitsilmadel puudub akommodatsioon, millest tulenevalt võib neid lühinägelikuks nimetada, suudavad nad erinevalt inimesest eristada ülikiirelt liikuvaid objekte. Ja tänu nende fotoretseptorite korrastatud struktuurile on paljudel neist tõeline "kuues meel" - polariseeritud nägemine.

Nägemine hääbub - minu jõud,
Kaks nähtamatut teemantoda...

A. Tarkovski (1983)

Väärtust on raske üle hinnata Sveta(nähtava spektri elektromagnetkiirgus) kõigile meie planeedi elanikele. päikesevalgus toimib peamise energiaallikana fotosünteetilistele taimedele ja bakteritele ning kaudselt nende kaudu - kõigile maakera biosfääri elusorganismidele. Valgus mõjutab otseselt kogu mitmekesisuse voolu eluprotsessid loomad, alates paljunemisest kuni hooajaliste värvimuutusteni. Ja loomulikult saavad loomad tänu eriliste meeleorganite valguse tajumisele märkimisväärse (ja sageli isegi rohkem) umbes enamik) ümbritseva maailma teabest suudavad nad eristada objektide kuju ja värvi, määrata kehade liikumist, navigeerida ruumis jne.

Nägemine on eriti oluline loomade jaoks, kes on võimelised kosmoses aktiivselt liikuma: liikuvate loomade tulekuga hakkasid nad kujunema ja paranema. visuaalne aparaat- kõige keerulisem kõigist teadaolevatest sensoorsed süsteemid. Selliste loomade hulka kuuluvad selgroogsed ja selgrootute seas peajalgsed ja putukad. Just need organismirühmad võivad kiidelda kõige keerukamate nägemisorganitega.

Nende rühmade visuaalne aparaat erineb aga oluliselt, nagu ka piltide tajumine. Arvatakse, et putukad tervikuna on selgroogsetega võrreldes primitiivsemad, rääkimata nende kõrgemast tasemest - imetajatest ja loomulikult ka inimestest. Aga kui erinevad nad on visuaalne taju? Teisisõnu, kui palju erinev meie maailmast, nähtuna läbi väikese olendi, keda nimetatakse kärbseks, silmadega?

Kuusnurkne mosaiik

Putukate visuaalne süsteem ei erine põhimõtteliselt teiste loomade omast ja koosneb perifeersetest nägemisorganitest, närvistruktuuridest ja keskorganite moodustistest. närvisüsteem. Kuid mis puudutab nägemisorganite morfoloogiat, siis siin on erinevused lihtsalt silmatorkavad.

Kõik on kompleksiga tuttavad lihvitud putukasilmad, mida leidub täiskasvanud putukatel või putukavastsetel, mis arenevad neist välja mittetäielik transformatsioon, st ilma nukujärguta. Sellest reeglist ei ole nii palju erandeid: need on kirbud (Siphonaptera liik), lehviklinnud (ühing Strepsiptera), enamik hõbekalu (sugukond Lepismatidae) ja kogu krüptomaksillaaride klass (Entognatha).

Liitsilm näeb välja nagu küpse päevalille korv: see koosneb tahkude komplektist ( ommatidian) - autonoomsed valguskiirguse vastuvõtjad, millel on kõik vajalik valgusvoo reguleerimiseks ja pildi moodustamiseks. Tahkude arv on väga erinev: mõnest harjasesabast (Thysanura järjekord) kuni 30 tuhandeni kiilidel (järk Aeshna). Üllataval kombel võib ommatiidide arv varieeruda isegi ühe süstemaatilise rühma piires: näiteks on paljudel lagendikel elavatel maamardikaliikidel hästi arenenud liitsilmad, suur kogus ommatidia, samas kui kivide all elavatel maamardikatel on silmad oluliselt vähenenud ja koosnevad vähesest arvust ommatidiatest.

Ommatidia ülemist kihti esindab sarvkest (lääts) - spetsiaalsete rakkude poolt sekreteeritud läbipaistva küünenaha osa, mis on omamoodi kuusnurkne. kaksikkumer lääts. Enamiku putukate sarvkesta all on läbipaistev kristalne koonus, mille struktuur võib varieeruda erinevad tüübid. Mõnel liigil, eriti juhtival öine pilt eluiga, on valgust murdvas aparaadis lisastruktuurid, mis täidavad peamiselt peegeldusvastase katte rolli ja suurendavad silma valguse läbilaskvust.

Objektiivi ja kristallkoonuse moodustatud kujutis langeb valgustundlikule võrkkesta(visuaalsed) rakud, mis on lühikese saba-aksoniga neuron. Mitmed võrkkesta rakud moodustavad ühe silindrilise kimbu - võrkkesta. Iga sellise raku sees, sissepoole suunatud küljel, asub ommatidium rabdomer- spetsiaalne moodustis paljudest (kuni 75-100 tuhat) mikroskoopilistest torudest-villidest, mille membraan sisaldab visuaalset pigmenti. Nagu kõik selgroogsed, on see pigment rodopsiin- kompleksvärviline valk. Nende membraanide tohutu pindala tõttu sisaldab fotoretseptori neuron suur hulk rodopsiini molekulid (näiteks äädikakärbes Drosophila see arv ületab 100 miljonit!).

Kõikide visuaalsete rakkude rabdomid on ühendatud rabed, ja on liitsilma valgustundlikud retseptori elemendid ning kõik võrkkestad koos moodustavad meie võrkkesta analoogi.

Perimeetril paiknevate tahkude valgust murdvat ja valgustundlikku aparaati ümbritsevad pigmentidega rakud, mis täidavad valgusisolatsiooni rolli: tänu neile langeb valgusvoog murdudes ainult ühe ommatidiumi neuronitele. Aga nii on tahud paigutatud nn fotopiline silmad on kohanenud ereda päevavalgusega.

Hämarat või öist eluviisi juhtivatele liikidele on iseloomulikud erinevat tüüpi silmad - skotoopiline. Sellistel silmadel on ebapiisava valgusväljundi jaoks mitmeid kohandusi, näiteks väga suured rabdomid. Lisaks võivad selliste silmade ommatidiates rakkude sees vabalt migreeruda valgust varjavad pigmendid, tänu millele võib valgusvoog jõuda naaberommatidia nägemisrakkudeni. Selle nähtuse aluseks on nn tume kohanemine putukasilm - silma tundlikkuse suurenemine vähese valguse korral.

Kui rabdomeerid neelavad valguse footoneid, tekivad võrkkesta rakkudes närviimpulsid, mis saadetakse mööda aksoneid putuka aju paaris visuaalsetesse sagaratesse. Igas visuaalses lobus on kolm assotsiatiivset keskust, kus toimub üheaegselt mitmelt poolt tuleva visuaalse teabe voo töötlemine.

Üks kuni kolmkümmend

Iidsete legendide järgi oli inimestel kunagi "kolmas silm", mis vastutas ekstrasensoorse taju eest. Tõendid selle kohta puuduvad, kuid samal silkul ja teistel loomadel, nagu tuatara sisalik ja mõned kahepaiksed, on ebatavalised valgustundlikud elundid “vales” kohas. Ja selles mõttes ei jää putukad selgroogsetest maha: lisaks tavalistele liitsilmadele on neil ka väikesed lisasilmad - ocelli asub fronto-parietaalpinnal ja tüvi- pea külgedel.

Ocelli leidub peamiselt hästi lendavatel putukatel: täiskasvanud putukatel (täieliku metamorfoosiga liikidel) ja vastsetel (mittetäieliku metamorfoosiga liikidel). Reeglina on need kolm silma, mis asuvad kolmnurga kujul, kuid mõnikord võib keskmine üks või kaks külgmist silma puududa. Oma ehituselt on ocelli sarnased ommatidiaga: valgust murdva läätse all on neil läbipaistvate rakkude kiht (analoogselt kristallilise koonusega) ja võrkkesta võrkkest.

Tüve võib leida putukate vastsetest, mis arenevad täieliku metamorfoosiga. Nende arv ja asukoht on olenevalt liigist erinev: mõlemal pool pead võib paikneda ühest kuni kolmekümneni. Röövikutel on sagedamini kuus silma, mis on paigutatud nii, et igaühel neist on eraldi vaateväli.

Erinevates putukate järgudes võivad varred üksteisest ehituselt erineda. Need erinevused on tõenäoliselt seotud nende päritoluga erinevatest morfoloogilistest struktuuridest. Seega võib neuronite arv ühes silmas ulatuda mitmest ühikust mitme tuhandeni. Loomulikult mõjutab see putukate ümbritseva maailma tajumist: kui mõned neist näevad ainult valguse liikumist ja tumedad laigud, siis suudavad teised ära tunda objektide suuruse, kuju ja värvi.

Nagu näeme, on nii tüvi kui ka ommatidia üksikute tahkude analoogid, ehkki modifitseeritud. Kuid putukatel on ka muid "varuvõimalusi". Nii suudavad osad vastsed (eriti Diptera klassist) keha pinnal paiknevate valgustundlike rakkude abil valgust ära tunda ka täiesti varjutatud silmadega. Ja teatud tüüpi liblikatel on nn suguelundite fotoretseptorid.

Kõik sellised fotoretseptori tsoonid on paigutatud sarnaselt ja kujutavad endast mitme neuroni kuhjumist läbipaistva (või poolläbipaistva) küünenaha all. Tänu sellistele lisa "silmadele" väldivad Diptera vastsed lagedaid kohti ning emasliblikad kasutavad neid varjulistesse kohtadesse munemisel.

Lihvitud polaroid

Milleks on putukate keerulised silmad võimelised? Nagu teate, on igal optilisel kiirgusel kolm omadust: heledus, ulatus(lainepikkus) ja polarisatsioon(elektromagnetilise komponendi võnkumiste orientatsioon).

Putukad kasutavad ümbritseva maailma objektide registreerimiseks ja äratundmiseks valguse spektraalseid omadusi. Peaaegu kõik neist on võimelised tajuma valgust vahemikus 300–700 nm, sealhulgas selgroogsetele ligipääsmatu spektri ultraviolettkiirgust.

Tavaliselt, erinevad värvid mida tajuvad putukate liitsilma erinevad piirkonnad. Selline "kohalik" tundlikkus võib olenevalt isendi soost varieeruda isegi sama liigi piires. Sageli võib samast ommatiidist leida erinevaid värviretseptoreid. Niisiis, perekonna liblikatel Papilio kahel fotoretseptoril on visuaalne pigment neeldumismaksimusega 360, 400 või 460 nm juures, veel kahel 520 nm juures ja ülejäänud 520 kuni 600 nm juures (Kelber et al., 2001).

Kuid see pole veel kõik, mida putukasilm teha suudab. Nagu eespool mainitud, on optilistes neuronites rabdomeeri mikrovilli fotoretseptori membraan keritud ümaraks või kuusnurkseks toruks. Seetõttu ei osale mõned rodopsiini molekulid valguse neeldumises, kuna nende molekulide dipoolmomendid on paralleelsed valguskiire teega (Govardovsky, Gribakin, 1975). Selle tulemusena omandab mikrovillus dikroism- võime neelata valgust erinevalt sõltuvalt selle polarisatsioonist. Ommatidiumi polarisatsioonitundlikkuse suurenemist soodustab ka asjaolu, et visuaalse pigmendi molekulid ei paikne membraanis juhuslikult, nagu inimestel, vaid on orienteeritud ühes suunas ja pealegi on need jäigalt fikseeritud.

Kui silm suudab spektriomaduste põhjal eristada kahte valgusallikat, olenemata kiirguse intensiivsusest, võib rääkida värvinägemine . Aga kui see teeb seda polarisatsiooninurga fikseerimisega, nagu antud juhul, on meil põhjust rääkida putukate polarisatsiooninägemisest.

Kuidas putukad polariseeritud valgust tajuvad? Ommatiidiumi ehituse põhjal võib eeldada, et kõik fotoretseptorid peavad olema samaaegselt tundlikud nii teatud pikkusega (pikkuste) valguslainete kui ka valguse polarisatsiooniastme suhtes. Kuid sel juhul võib see olla tõsiseid probleeme- niinimetatud vale värvitaju. Niisiis on lehtede läikivalt pinnalt või veepinnalt peegelduv valgus osaliselt polariseeritud. Sel juhul võib aju fotoretseptorite andmeid analüüsides eksida värvi intensiivsuse või peegeldava pinna kuju hindamisel.

Putukad on õppinud selliste raskustega edukalt toime tulema. Niisiis moodustub paljudel putukatel (peamiselt kärbsetel ja mesilastel) ommatiidiatel, mis tajuvad ainult värvi. suletud tüüpi , mille puhul rabdomid ei puutu omavahel kokku. Samas on neil ka tavaliste sirgete rabdoomadega ommatiidid, mis on samuti tundlikud polariseerivale valgusele. Mesilastel asuvad sellised tahud piki silma serva (Wehner ja Bernard, 1993). Mõnedel liblikatel kaovad värvitaju moonutused rabdomere mikrovilli olulise kumeruse tõttu (Kelber et al., 2001).

Paljudel teistel putukatel, eriti liblikõielistel, on kõigis ommatiidides säilinud tavalised otsesed rabad, nii et nende fotoretseptorid suudavad samaaegselt tajuda nii “värvilist” kui ka polariseeritud valgust. Lisaks on kõik need retseptorid tundlikud ainult teatud eelistatud polarisatsiooninurga ja valguse teatud lainepikkuse suhtes. See keeruline visuaalne taju aitab liblikatel toituda ja muneda (Kelber et al., 2001).

võõras maa

Võite lõputult süveneda putukasilma morfoloogia ja biokeemia tunnustesse ning ikkagi on raske vastata nii lihtsale ja samas uskumatult. keeruline küsimus: Kuidas putukad näevad?

Inimesel on raske isegi ette kujutada pilte, mis putukate ajus tekivad. Kuid kõik peaksid seda tänapäeval populaarset märkama mosaiiknägemise teooria, mille kohaselt näeb putukas pilti omamoodi kuusnurkade pusle kujul, ei kajasta täpselt probleemi olemust. Tõsiasi on see, et kuigi iga üksik tahk jäädvustab eraldi pildi, mis on vaid osa kogu pildist, võivad need kujutised kattuda naaberkülgedelt saadud piltidega. Seetõttu on tuhandetest miniatuursetest tahvelkaameratest ja “tagasihoidlikust” kuuetahulisest sipelgasilmast koosneva tohutu kiilsilma abil saadud pilt maailmast väga erinev.

Mis puudutab nägemisteravus (resolutsioon, st võime eristada objektide dissektsiooni astet), siis putukatel määrab selle tahkude arv silma kumera pinna ühiku kohta, st nende nurktihedus. Erinevalt inimesest pole putukate silmadel akommodatsioon: valgust juhtiva läätse kõverusraadius neis ei muutu. Selles mõttes võib putukaid nimetada lühinägelikeks: nad näevad, mida rohkem detaile, seda lähemal on nad vaatlusobjektile.

Samas suudavad liitsilmaga putukad eristada väga kiiresti liikuvaid objekte, mis on seletatav nende suure kontrastsuse ja väikese inertsusega. visuaalne süsteem. Näiteks suudab inimene eristada vaid paarkümmend välgatust sekundis ja mesilane - kümme korda rohkem! See omadus on ülioluline kiiresti lendavate putukate jaoks, kes peavad langetama otsuseid otse lennu ajal.

Putukate tajutavad värvipildid võivad olla ka meie omadest palju keerukamad ja ebatavalisemad. Näiteks meie jaoks valgena näiv lill peidab sageli oma kroonlehtedes palju pigmente, mis võivad ultraviolettvalgust peegeldada. Ja tolmeldavate putukate silmis sädeleb see paljude värviliste varjunditega – näpunäiteid teel nektarini.

Arvatakse, et putukad "ei näe" punast värvi, mis " puhtal kujul"ja on looduses äärmiselt haruldane (välja arvatud troopilised taimed, mida tolmeldavad koolibrid). Punased lilled sisaldavad aga sageli teisi pigmente, mis võivad peegeldada lühilainelist kiirgust. Ja arvestades, et paljud putukad on võimelised tajuma mitte kolme põhivärvi nagu inimene, vaid rohkem (mõnikord kuni viit!), peaksid nende visuaalsed kujutised olema lihtsalt värvide ekstravagantsus.

Ja lõpuks, putukate "kuues meel" on polariseeritud nägemine. Selle abil õnnestub putukatel näha ümbritsevas maailmas seda, mida inimene saab spetsiaalsete optiliste filtrite abil vaid nõrga aimu. Sel viisil saavad putukad pilves taevas täpselt päikese asukoha määrata ja kasutada polariseeritud valgust "taevakompassina". Ja lendavad veeputukad tuvastavad veekogusid veepinnalt peegelduva osaliselt polariseeritud valguse abil (Schwind, 1991). Kuid milliseid pilte nad samal ajal "näevad", on inimesel lihtsalt võimatu ette kujutada ...

Kõigil, kes ühel või teisel põhjusel putukate nägemine huvi tunnevad, võib tekkida küsimus: miks nad ei moodustanud samalaadset kambrisilma. inimese silm, pupilli, läätse ja muude seadmetega?

Üks silmapaistev Ameerika teoreetiline füüsik vastas sellele küsimusele kunagi ammendavalt, Nobeli preemia laureaat R. Feynman: „Seda takistab mõnevõrra pigem huvitavad põhjused. Esiteks on mesilane liiga väike: kui tal oleks meiega sarnane, kuid vastavalt väiksem silm, oleks pupilli suurus suurusjärgus 30 mikronit ja seetõttu oleks difraktsioon nii suur, et mesilane ikka ei saaks. paremini näha. Liiga väike silm pole eriti hea. Kui selline silm on piisava suurusega, ei tohiks see olla väiksem kui mesilase enda pea. Liitsilma väärtus seisneb selles, et see praktiliselt ei võta ruumi – vaid õhuke kiht pea pinnal. Nii et enne mesilasele nõu andmist ärge unustage, et tal on omad probleemid!"

Seetõttu pole üllatav, et putukad on maailma visuaalses tundmises valinud oma tee. Jah, ja selleks, et seda putukate vaatevinklist näha, peaksime tavalise nägemisteravuse säilitamiseks omandama tohutud liitsilmad. On ebatõenäoline, et selline omandamine oleks meile evolutsiooni seisukohalt kasulik. Igaühele oma!

Kirjandus
1. Tõštšenko V.P. Putukate füsioloogia. M.: lõpetanud kool, 1986, 304 lk.
2. Klowden M. J. Putukate füsioloogilised süsteemid. Academ Press, 2007. 688 lk.
3. Nation J. L. Putukate füsioloogia ja biokeemia. Teine trükk: CRC Press, 2008.

Lk 3/5

Putukad ja inimesed vaatavad maailma sõna otseses mõttes erinevad silmad. Kõigi putukate silmad – olgu see siis nii majakärbes, hornet, liblikas või mardikas - kompleks (tahuline), koosneb eraldi silmadest. (Paljudel liikidel on ka lihtsate silmadega.) Mõnel liblikal ja kiilil koosneb liitsilm 30 000 elemendist; sipelgatel on ainult kuus. Igal silmal on oma lääts fookuskaugus mis on fikseeritud ja ei mahuta. Putukas näeb mosaiikpilti (nii näeb välja tugevalt suurendatud ajalehefoto - üksikutest täppidest) ja eristab halvasti esemete kuju. Kuid liitsilm näeb suurepäraselt liikumist, mis aitab putukatel vältida röövloomi ja avastada saaki.

Kärbse ja kiili silmad hõivavad suurema osa pea pinnast, pakkudes vaadet peaaegu 360, nii et tagant, ülalt ja alt on näha lähenemas kiskjat. Sipelgad, kes veedavad suurema osa ajast maa all, saavad hakkama vähearenenud silmadega ja mõned liigid on pimedad.

Liitsilma struktuur

Mitu silma on kiilil?

Röövloomade ja ka kiiresti lendavate putukate jaoks on nägemine olemas suur tähtsus. Nende silmad koosnevad paljudest üksikutest silmadest. Selline liitsilm kiilidel võib koosneda 30 000 üksikust läätsest. Läbi läätsede ja läbipaistvate kristallkoonuste jõuab valgus tundlike rakkudeni. Nad muudavad selle elektriimpulssideks, mis edastatakse seejärel ajju, kus kogu pilt kokku pannakse. See pilt näib olevat jagatud lahtriteks ja koosneb paljudest punktidest – nagu ajalehefoto või teleri ekraanisäästja. Lisaks liitsilmadele on paljudel putukatel otsmikul kolm väikest silmasilmu – paljude valgustundlike rakkude ja ühe ühise läätsega. Putukad vajavad neid ümbritseva ruumi valgustuse määramiseks ja oma keha asendi reguleerimiseks lennu ajal. Kiilil on liitsilmade osana selgelt näha eraldi silmad. Struktuurilt suhteliselt lihtne, lisasilm otsmiku keskel näeb välja nagu veetilk.

Dragonfly lennukiirus

Suured kiilid lendavad tavaliselt kiirusega umbes 30 km/h. Üks Austraalia kiililiik võib lühikestel vahemaadel lennates saavutada kiiruse kuni 58 km/h. Hobusekärbsed on aga meistrid kiirlendudel. Ameerika hobukärbse liigid saavutavad kiiruse kuni 70 km/h. Kiilid suudavad tänu otsestele lihastele liigutada tiibu igas suunas ja seega isegi tagurpidi lennata.

Kas putukad näevad värve?

Inimese visuaalsed rakud tunnevad ära kolm põhivärvi: sinine, roheline ja punane. Kõik muud värvid pärinevad nende kolme põhivärvi segamisest. Mesilas sisaldab iga silm ka kolme tüüpi rakke, mis aga eristavad sinist, rohelist ja ultraviolettvalgust. Mesilased ei taju punast värvi: see tundub neile tumehall või must. Ultraviolettvalgus annab mesilastele, sipelgatele ja kärbestele teavet polariseeritud valguse vibratsiooni suuna kohta, mida putuka aju analüüsib. Seetõttu suudavad putukad isegi suure pilvisusega hinnata päikese asukohta ja maapinnal orienteeruda. Vesiputukad ja vesiputukad kasutavad ka polariseeritud valguse andmeid, et näha lennu ajal peegeldavaid veepindu.

Mis on resolutsioon?

Inimene suudab tajuda 20 järjestikust pilti sekundis. Kui see juhtub kiiremini, siis nähakse pilti liikumas. Seda efekti kasutatakse filmide salvestamisel. Pilt arvutimonitoril ja teleriekraanil uueneb 50 korda sekundis ja tundub seetõttu pidev. Sõnnikukärbse silm suudab eristada üksikuid pilte nelja tuhandiku sekundi jooksul. mesilased vaata 300 pilti sekundis.