Liitsilmad: kuidas need erinevad lihtsatest silmadest? Mitu silma on tavalisel kärbsel? Putuka silmade ehitus.

Liitsilmade tüübid

Apositsioonilise liitsilma struktuuri skeem: 1 - sarvkesta tahud; 2 - valgust murdev aparaat; 3 - pigmendirakud; 4 - visuaalsed rakud; 5 - valgustundlik element ommatidium; 6 - aksonid visuaalsed rakud, läheb nägemisnärvi ganglionidesse; 7 - peakatted; 8 - silmakapsel.

Sõltuvalt sellest, anatoomilised omadused ommatidia ja nende optilisi omadusi, on 3 tüüpi liitsilmi: apositsiooniline (fotoopiline), optiline superpositsioon ja neurosuperpositsioon (nimetatakse ühiselt skotoopseks). Mõnel putukatel (mantised, maikunstid) saab ühe silma osa ehitada vastavalt appositsioonitüübile ja teise - superpositsioonilisele tüübile.

Igat tüüpi liitsilmade puhul on tegelik valgustundlik element optiliste rakkude rabdomeerid, mis sisaldavad fotopigmenti (tavaliselt sarnaselt rodopsiiniga). Valguskvantide neeldumine fotopigmendi poolt on esimene lüli protsesside ahelas, mille tulemusena nägemisrakk genereerib närvisignaali.

Apositsioonilised (foto) liitsilmad

Apositsioonilistes liitsilmades, mis on tavaliselt iseloomulikud ööpäevalistele putukatele, on külgnevad ommatiidid üksteisest pidevalt isoleeritud läbipaistmatu pigmendiga ja retseptorid tajuvad ainult valgust, mille suund langeb kokku antud ommatiidia teljega.

Optilise superpositsiooni liitsilmad

Optilise superpositsiooniga tahksilmad, mis on iseloomulikud öistele ja hämaratele putukatele ning paljudele vähilaadsetele, on ommatidia isoleeritus varieeruv (tingituna pigmendi liikumisvõimest) ning valguse puudumisel langevate kiirte kattumine (superpositsioon). tekib kaldus nurk, mis läbib mitte ühte, vaid mitut tahku. Seega nõrgas valguses silma tundlikkus suureneb.

Neurosuperpositsioon liitsilmad

Neurosuperpositsiooni liitsilmadele on iseloomulik erinevates ommatiidides paiknevate, kuid samast ruumipunktist valgust vastuvõtvate visuaalsete rakkude signaalide summeerimine.

Eraldusvõime ja värvitaju

Võrkkesta kujutise väljanägemise skeem appositsioonilistes (a), optilistes-superpositsioonilistes (b) ja neurosuperpositsioonilistes (c) tahkudes silmades: 1 - eraldiseisvad ommatiidid ühe või eraldi valgustundliku elemendiga, mis koosnevad rabdomeeridest; 2 - visuaalsete rakkude aksonid. Need valgustundlikud elemendid, mida tabavad paralleelsed valguskiired, on varjutatud (näidatud nooltega).

Allikad

  • Liitsilmad- artikkel Suurest Nõukogude Entsüklopeediast

Wikimedia sihtasutus. 2010. aasta.

Vaadake, mis on "liitsilmad" teistes sõnaraamatutes:

    Liitsilmad (oculi), peamised paarisorgan Vähilaadsete, putukate ja mõnede teiste ommatidia poolt moodustatud selgrootute nägemiseks on sarvkesta läätsel kumer 6-tahuline tahk (prantsuse keeles facette facet, siit ka nimi). F. g...... Bioloogia entsüklopeediline sõnastik

    Mõnedel putukatel on liitsilmad. Sõnastik võõrsõnad, sisaldub vene keeles. Chudinov A.N., 1910. KOOSSEILMAD on keerulised silmad, mida leidub enamikul putukatel ja mis koosnevad vahenditest. lihtsate silmade arv: sipelgatel on alates 50 ... ... Vene keele võõrsõnade sõnastik

    - (prantsuse fassettfassett) (liitsilmad) putukate, vähilaadsete ja mõnede teiste selgrootute paarisnägemise organ; moodustatud arvukate üksikute ocelli ommatidia poolt. Nad tajuvad hästi liikuvaid objekte, pakuvad laia välja ... ...

    - (prantsuskeelsest fasettahsist), liitsilmad, putukate, vähilaadsete ja mõnede teiste selgrootute paarisnägemise organ; moodustatud arvukate üksikute silmade ommatidia. Nad tajuvad hästi liikuvaid objekte, pakuvad laia välja... entsüklopeediline sõnaraamat

    Liitsilmad, putukate, vähilaadsete ja mõnede teiste selgrootute peamine paarisnägemise organ; moodustavad spetsiaalsed struktuuriüksused - ommatidia (vt Ommatidia), mille sarvkesta lääts on kumera kuusnurga kujuga - ... ... Suur Nõukogude entsüklopeedia

    - (prantsuskeelsest fasettahsist) (liitsilmad), putukate, vähilaadsete ja mõnede teiste selgrootute paarisnägemise organ; Paljud haritud eraldage silmad ommatidia abil. Nad tajuvad hästi liikuvaid objekte ja pakuvad laia vaatevälja.… … Loodusteadus. entsüklopeediline sõnaraamat

    Või lülijalgsete liitsilmad (vt Silm) said selle nimetuse, kuna sisekesta kitiin moodustab kummagi silma kohale paksenduse ehk tahu (Cornea Linse). Kogu mitmetahuliste tahkude komplekt kujutab endast välja, mis meenutab otsasillutist... Entsüklopeediline sõnaraamat F.A. Brockhaus ja I.A. Efron

    Sama mis liitsilmad. * * * KOMPLEKSSILMAD, samad mis liitsilmad (vt LIIDSILMAD) ... entsüklopeediline sõnaraamat

    Sama mis liitsilmad... Suur entsüklopeediline sõnaraamat

    Sama mis liitsilmad. .(

Suure suurenduse korral näeb putuka silm välja nagu peen võre.
Seda seetõttu, et putuka silm koosneb paljudest väikestest "silmadest", mida nimetatakse tahkudeks. Putukate silmi nimetatakse liitsilmadeks. Silma pisikest tahku nimetatakse ommatiidiumiks. Ommatidium on pika kitsa koonuse välimusega, mille alus on kuusnurga kujuline lääts. Sellest ka liitsilma nimi: fassett tähendab prantsuse keeles “serva”.

Keerulise ümmarguse putukasilma moodustab ommatidia kimp.

Igal ommatidial on väga piiratud vaateväli: ommatidia nägemisnurk silma keskosas on vaid umbes 1° ja silma servades kuni 3°. Ommatidium “näeb” oma silmade ees ainult seda pisikest osa objektist, millele ta on “sihitud”, st kuhu on suunatud tema telje pikendus. Kuid kuna ommatiidid on üksteisega tihedalt kõrvuti ja nende teljed ümmarguses silmas lahknevad radiaalselt, katab kogu liitsilm objekti tervikuna. Veelgi enam, objekti kujutis osutub mosaiigiks, see tähendab, et see koosneb eraldi tükkidest.

Ommatidia arv silmas on putukatelt erinev. Töösipelga silmas on ainult umbes 100 ommatiidiat; majakärbes- umbes 4000, töömesilase jaoks - 5000, liblikate jaoks - kuni 17 000 ja kiilide jaoks - kuni 30 000! Seega on sipelga nägemine väga kesine, kiil aga tohutud silmad – kaks sillerdavat poolkera – tagavad maksimaalse vaatevälja.

Tänu sellele, et ommatidia optilised teljed lahknevad 1-6° nurkade all, pole putukate kujutise selgus kuigi suur: nad ei erista väikseid detaile. Lisaks on enamik putukaid lühinägelikud: nad näevad ümbritsevaid objekte vaid mõne meetri kaugusel. Kuid liitsilmad eristavad suurepäraselt virvendavat (vilkuvat) valgust sagedusega kuni 250–300 hertsi (inimeste puhul on piirsagedus umbes 50 hertsi). Putukate silmad on võimelised määrama valgusvoo intensiivsust (heledust) ja lisaks on neil ainulaadne võime: nad suudavad määrata valguse polarisatsioonitasandit. See võime aitab neil navigeerida, kui päikest taevas ei paista*.

Putukad eristavad värve, kuid sugugi mitte nagu meie. Näiteks mesilased "ei tea" punast värvi ega erista seda mustast, kuid nad tajuvad meile nähtamatut ultraviolettkiired, mis asuvad spektri teises otsas. Ultraviolettkiirgust tuvastavad ka mõned liblikad, sipelgad ja muud putukad. Muide, just tolmeldavate putukate pimedus punase värvuse suhtes seletab kurioosset tõsiasja, et meie loodusliku taimestiku hulgas pole helepunaste õitega taimi.

*Päikeselt tulev valgus ei ole polariseeritud, st selle footonid on suvalise orientatsiooniga. Atmosfääri läbides valgus aga polariseerub õhumolekulide hajumise tulemusena ja selle polarisatsioonitasand on alati suunatud päikese poole.

Lisaks liitsilmadele on putukatel veel kolm lihtsat 0,03-0,5 mm läbimõõduga silmasilma, mis paiknevad kolmnurga kujul pea fronto-parietaalpinnal. Need silmad ei sobi objektide eristamiseks ja on vajalikud hoopis teisel eesmärgil. Need mõõdavad keskmist valgustuse taset, mida kasutatakse visuaalsete signaalide töötlemisel võrdluspunktina („nullsignaal”). Kui need putuka silmad pitseerida, säilitab ta võime ruumis orienteeruda, kuid suudab lennata ainult tavalisest eredamas valguses. Selle põhjuseks on asjaolu, et suletud silmad võtavad musta välja "keskmise tasemena" ja annavad seeläbi liitsilmadele laiema valgustuse, mis vähendab nende tundlikkust.

Hämmastav ebatavalised silmad harilikul kärbsel on!
Esimest korda said inimesed tänu saksa teadlasele Exnerile 1918. aastal maailma vaadata putuka silmadega. Exner tõestas putukatel ebatavalise mosaiiknägemise olemasolu. Ta pildistas akent läbi tulekärbse liitsilma, mis oli asetatud mikroskoobi slaidile. Fotol oli pilt aknaraamist ja selle taga katedraali udune piirjoon.

Kärbse liitsilmi nimetatakse liitsilmadeks ja need koosnevad paljudest tuhandetest pisikestest, üksikutest kuusnurksetest tahulistest silmadest, mida nimetatakse ommatiidideks. Iga ommatiidium koosneb läätsest ja külgnevast pikast läbipaistvast kristallilisest koonusest.

Putukatel võib liitsilmal olla 5000 kuni 25 000 tahku. Toakärbse silm koosneb 4000 tahust. Kärbse nägemisteravus on madal, ta näeb 100 korda hullem kui mees. Huvitav on see, et putukate nägemisteravus sõltub silma tahkude arvust!
Iga tahk tajub ainult osa kujutisest. Osad on kokku pandud üheks pildiks ja kärbes näeb ümbritsevast maailmast “mosaiikpilti”.

Tänu sellele on kärbsel peaaegu ringikujuline 360 ​​kraadine vaateväli. Ta ei näe ainult seda, mis on tema ees, vaid ka seda, mis toimub tema ümber ja taga, s.t. suured liitsilmad võimaldavad kärbsel korraga vaadata erinevatesse suundadesse.

Kärbse silmades toimub valguse peegeldus ja murdumine nii, et maksimaalne osa sellest satub silma täisnurga all, sõltumata langemisnurgast.

Liitsilm- see on raster optiline süsteem, milles erinevalt inimsilmast puudub ühtne võrkkesta.
Igal ommatidial on oma dioptrid. Muide, akommodatsiooni, lühinägelikkuse või kaugnägemise mõistet kärbsel ei eksisteeri.

Kärbes, nagu inimene, näeb kõiki nähtava spektri värve. Lisaks suudab kärbes eristada ultraviolett- ja polariseeritud valgust.

Akommodatsiooni, lühinägelikkuse või kaugnägelikkuse mõisted pole kärbsele tuttavad.
Kärbse silmad on valguse heleduse muutuste suhtes väga tundlikud.

Kärbse liitsilmade uurimine näitas inseneridele, et kärbes on võimeline väga täpselt määrama tohutul kiirusel liikuvate objektide kiirust. Insenerid on kopeerinud kärbse silmade põhimõtet, et luua kiireid andureid, mis tuvastavad lendavate lennukite kiiruse. Seda seadet nimetatakse "kärbse silmaks"

Panoraamkaamera "kärbsesilm"

École Polytechnique Fédérale de Lausanne'i teadlased on leiutanud 360-kraadise kaamera, mis võimaldab muuta pilte 3D-vormingus ilma neid moonutamata. Nad pakkusid välja täiesti uue disaini, mis on inspireeritud kärbsesilma kujundusest.
Kaamera kuju meenutab väikest oranži suurust poolkera, selle pinnal on 104 minikaamerat, mis on sarnased mobiiltelefonidesse sisseehitatud kaameratega.

See panoraamkaamera annab 360 kraadise kolmemõõtmelise pildi. Kuid iga komposiitkaamerat saab kasutada eraldi, suunates vaataja tähelepanu teatud ruumipiirkondadele.
Selle leiutisega lahendasid teadlased traditsiooniliste filmikaamerate kaks peamist probleemi: piiramatu vaatenurk ja teravussügavus.


PAINDLIK KAAMERA 180 KRAADI

Illinoisi ülikooli teadlaste meeskond eesotsas professor John Rogersiga on loonud lihvitud kaamera, mis töötab putukasilma põhimõttel.
Välimuselt ja omal moel uus seade sisemine struktuur meenutab putuka silma.


Kaamera koosneb 180 pisikesest objektiivist, millest igaühel on oma fotosensor. See võimaldab kõigil 180 mikrokaameral erinevalt tavalistest kaameratest autonoomselt töötada. Kui tuua analoogia loomamaailmaga, siis 1 mikrolääts on 1 kärbsesilma tahk. Järgmisena sisenevad mikrokaamerate poolt saadud madala eraldusvõimega andmed protsessorisse, kus need 180 väikest pilti koondatakse panoraamiks, mille laius vastab 180-kraadisele vaatenurgale.

Kaamera ei vaja teravustamist, s.t. Lähedal olevaid objekte saab näha sama hästi kui kaugel asuvaid objekte. Kaamera kuju võib olla mitte ainult poolkerakujuline. Sellele võib anda peaaegu igasuguse kuju. . Kõik optilised elemendid on valmistatud elastsest polümeerist, mida kasutatakse kontaktläätsede valmistamisel.
Uus leiutis võib leida lai rakendus mitte ainult turva- ja valvesüsteemides, vaid ka uue põlvkonna arvutites.

Nii kärbestel kui mesilastel on viis silma. Kolm lihtsad silmad paiknevad pea ülaosas (võib öelda, et kroonil) ja kaks kompleksset ehk tahket asuvad pea külgedel. Kärbeste, mesilaste (aga ka liblikate, kiilide ja mõnede teiste putukate) liitsilmi uurivad teadlased entusiastlikult. Fakt on see, et need nägemisorganid on paigutatud väga huvitavalt. Need koosnevad tuhandetest üksikutest kuusnurkadest ehk teisisõnu teaduskeel, tahud. Iga tahk on miniatuurne piiluauk, mis annab pildi objekti eraldi osast. Majakärbse keerulistes silmades on tahke ligikaudu 4000, töömesilasel 5000, droonil 8000, liblikal kuni 17 000 ja kiilil kuni 30 000. Selgub, et putukate silmad saadavad mitu tuhat tahku eseme üksikute osade kujutised nende ajudele, mis küll sulanduvad objekti kui terviku kujutisse, näeb see objekt siiski välja nii, nagu oleks see tehtud mosaiigist.

Miks on liitsilmi vaja? Arvatakse, et nende abiga orienteeruvad putukad lennul. Kuigi lihtsad silmad on loodud läheduses asuvate objektide vaatamiseks. Seega, kui mesilase liitsilmad eemaldada või kinni katta, käitub ta nii, nagu oleks ta pime. Kui lihtsad silmad on suletud, tundub, et putukal on aeglane reaktsioon.

1,2 -Mesilase või kärbse liit (ühend) silmad
3 -kolm lihtsat mesilase või kärbse silma

Viis silma võimaldavad putukatel katta 360 kraadi st näha kõike, mis toimub ees, mõlemal küljel ja taga. Võib-olla sellepärast on nii raske märkamatult kärbsele lähedale pääseda. Ja kui mõelda, et liitsilmad näevad liikuvat objekti palju paremini kui paigal olevat, siis jääb üle vaid imestada, kuidas inimene vahel ikka ajalehega kärbest pühkida jõuab!

Liitsilmadega putukate võimet tuvastada ka vähimatki liikumist kajastub järgmine näide: kui mesilased ja kärbsed istuvad koos inimestega filmi vaatama, tundub neile, et kahejalgsed vaatajad vaatavad pikka aega ühte kaadrit. enne kui asute vaatama järgmist. Selleks, et putukad saaksid filmi vaadata (ja mitte üksikuid kaadreid, näiteks fotot), tuleb projektorifilmi 10 korda kiiremini keerutada.

Kas peaksime putukate silmi kadestama? Ilmselt mitte. Näiteks kärbse silmad näevad palju, kuid pole võimelised lähedalt vaatama. Seetõttu avastavad nad toidu (näiteks tilga moosi) üle laua roomates ja sõna otseses mõttes vastu põrgades. Ja mesilased ei erista oma nägemise iseärasuste tõttu punast värvi - nende jaoks on see must, hall või sinine.

Kõik inimesed teavad, et kärbest on väga raske kinni püüda või pihta saada: ta näeb väga hästi ja reageerib koheselt mis tahes liigutustele, lennates üles. Vastus peitub selle putuka ainulaadses nägemuses. Vastus küsimusele, mitu silma kärbsel on, aitab mõista tema tabamatuse põhjust.

Nägemisorganite struktuur

Toakärbsel ehk harilikul kärbsel on kuni 1 cm pikkune must-hall keha ja kergelt kollakas kõht, 2 paari halli tiibu ja pea koos suured silmad. See on üks planeedi iidsemaid elanikke, nagu näitavad andmed arheoloogidelt, kes avastasid 145 miljoni aasta vanuseid isendeid.

Mikroskoobi all kärbse pead uurides on näha, et sellel on väga originaalsed kolmemõõtmelised silmad, mis paiknevad mõlemal küljel. Nagu näete kärbse silmade fotol, sarnanevad need visuaalselt mosaiigiga, mis koosneb 6-tahulistest struktuuriüksustest, mida nimetatakse tahkudeks või ommatiidideks, mis sarnanevad kärje struktuuriga. Prantsuse keelest tõlgituna tähendab sõna "fasette" tahkusid. Sellest tulenevalt nimetatakse silmi liitsilmadeks.

Kuidas mõista, mida kärbes näeb, võrreldes inimesega, kelle nägemine on binokulaarne, st koosneb kahest pildist, mida näevad kaks silma? Putukates visuaalne aparaat on keerulisem: iga silm koosneb 4 tuhandest tahust, mis näitavad väikest osa nähtavast pildist. Seega üldpildi kujunemine välismaailm nad töötavad "mõistatuste kokkupanemise" põhimõttel, mis viitab kärbeste aju ainulaadsele struktuurile, mis on võimeline töötlema rohkem kui 100 kaadrit sekundis.

Märkusena!

Tahkunägemine ei ole mitte ainult kärbestel, vaid ka teistel putukatel: mesilastel on 5 tuhat tahku, liblikatel 17 tuhat ja rekordilistel kiilidel kuni 30 tuhat ommatidia.

Kuidas kärbes näeb


Selline seade nägemisorganid ei lase kärbsel keskenduda konkreetsele objektile või objektile, vaid näitab suur pilt kogu ümbruskonda, mis võimaldab ohtu kiiresti märgata. Kummagi silma vaatenurk on 180°, mis kokku on 360°, ehk nägemise tüüp on panoraam.

Tänu sellele silmastruktuurile on kärbsel suurepärane vaade kõigele ümbritsevale, sealhulgas inimesele, kes üritab tagant hiilida. Kontroll kogu ümbritseva ruumi üle pakub talle 100% kaitset kõigi probleemide eest, sealhulgas inimeste kogunemise eest.

Kärbestel on lisaks kahele põhisilmale veel 3 tavalist silma, mis asuvad otsmikul tahkude silmade vahel. Need elundid võimaldavad neil näha lähedalasuvaid objekte selgemalt äratundmiseks ja viivitamatuks reageerimiseks.

Huvitav!

Kõiki andmeid kokku võttes võib väita, et kärbse nägemist esindab 5 silma: 2 tahulist silma ümbritseva ruumi jälgimiseks ja 3 lihtsilma objektide fokuseerimiseks ja äratundmiseks.

Kärbeste visuaalsete võimete omadused

Hariliku kärbse nägemisel on veel palju huvitavaid jooni:

  • Kärbsed eristavad suurepäraselt põhivärve ja nende toone, samuti suudavad nad eristada ultraviolettkiiri;
  • nad ei näe pimedas absoluutselt mitte midagi ja seetõttu magavad öösel;
  • mõningaid värve kogu paletist tajuvad nad aga veidi erinevalt, mistõttu peetakse neid tinglikult värvipimedaks;
  • silmade tahkseade võimaldab üheaegselt fikseerida kõik ülalt, alt, vasakult, paremalt ja ees ning võimaldab kiiresti reageerida lähenevale ohule;
  • kärbse silmad eristavad vaid väikseid esemeid, näiteks käe lähenemist, kuid ei taju ruumis suurt inimfiguuri ega mööblit;
  • meestel paiknevad liitsilmad üksteisele lähemal, võrreldes emasloomadega, kellel on laiem otsmik;

Huvitav!

Nägemisteravusest annab tunnistust ka see, mitu kaadrit sekundis kärbes näeb. Võrdluseks täpsed numbrid: inimene tajub vaid 16 ja kärbes – 250-300 kaadrit sekundis, mis aitab tal ideaalselt navigeerida, kui kiire kiirus lennul.

Vilkumise omadused

On olemas visuaalsete võimete indikaator, mis on seotud pildi virvendussagedusega, st selle madalaima piiriga, mille juures valgus salvestatakse pideva valgustusallikana. Seda nimetatakse CFF-iks – kriitiline virvendus-fusioonisagedus. Selle väärtus näitab, kui kiiresti suudavad looma silmad pilte värskendada ja visuaalset informatsiooni töödelda.

Inimene suudab tuvastada väreluse sagedust 60 Hz, s.o pildi uuendamist 60 korda sekundis, mida järgitakse visuaalse info kuvamisel teleriekraanil. Imetajate jaoks (koerad, kassid) on see kriitiline väärtus on 80 Hz, mistõttu neile üldiselt ei meeldi telekat vaadata.

Mida kõrgem on virvendussagedus, seda rohkem on loomal bioloogilist kasu. Seetõttu putukate jaoks, milles antud väärtus jõuab 250 Hz, see väljendub võimaluses ohule kiiremini reageerida. Tõepoolest, inimesele, kes läheneb “saagile”, ajaleht käes kavatsusega teda tappa, tundub liikumine kiire, kuid silma ainulaadne struktuur võimaldab tal tabada isegi hetkelisi liigutusi justkui aegluubis.

Bioloog K. Gili sõnul on kärbeste nii suur kriitiline virvendussagedus tingitud nende väiksusest ja kiirest ainevahetusest.

Huvitav!

Erinevus CFF-is erinevat tüüpi Selgroogsed näevad välja selline: väikseim 14 Hz on angerjatel ja kilpkonnadel, 45 roomajatel, 60 inimestel ja haidel, 80 lindudel ja koertel, 120 maaoravatel.

Ülaltoodud visuaalsete võimete analüüs võimaldab meil mõista, et maailm läbi kärbse silmade näeb välja keerulise süsteemina suur number pilte, sarnaselt väikestele videokaameratele, igaüks neist edastab putukale teavet väikese osa ümbritsevast ruumist. Kokkupandud pilt võimaldab teil ühe pilguga säilitada visuaalset "kõikvõimalikku kaitset" ja reageerida koheselt vaenlaste lähenemisele. Teadlaste uurimused selliste putukate visuaalsete võimete kohta on võimaldanud neil välja töötada lendavad robotid, milles arvutisüsteemid kontrollivad nende lennuasendit, imiteerides kärbeste nägemist.