Mata majmuk: bagaimana ia berbeza daripada yang mudah? Organ deria serangga.

tunjukkan semua

Varieti struktur organ penglihatan

Dalam serangga, mata boleh dibentangkan dalam tiga jenis:

(bermuka);
(dorsal, ocelli);
larva (sisi, larva). (foto)

Mereka mempunyai struktur yang berbeza dan keupayaan yang tidak sama untuk melihat.

Mata majmuk ditemui dalam kebanyakan serangga, dan semakin berkembang pesatnya, semakin baik organ visual mereka biasanya berkembang. juga dipanggil faceted, kerana mereka permukaan luar Ia diwakili oleh satu set kanta yang terletak bersebelahan - aspek.

Ommatidium

A (kiri) - ommatidium appositional,

B (kanan) - superposisi ommatidium

1 - akson sel visual, 2 - sel retina,

3 - kornea, 4 - kon kristal,

5 - sel pigmen, 6 - panduan cahaya, 7 - rhabdom

Mata kompaun terdiri daripada unit struktur individu yang berbeza, biasanya besar - ommatidia. termasuk beberapa struktur yang menyediakan pengaliran, pembiasan cahaya (faset, sel kornea, kon kristal) dan persepsi isyarat visual (sel retina, rhabdom, sel saraf). Di samping itu, masing-masing mempunyai peranti penebat pigmen, yang mana ia dilindungi sepenuhnya atau sebahagian daripada sinaran sisi.

Gambar rajah struktur mata ringkas

Daripada semua jenis mata, serangga mempunyai keupayaan yang paling lemah untuk melihat. Menurut beberapa laporan, mereka tidak membuat persembahan langsung fungsi visual, dan hanya bertanggungjawab untuk meningkatkan fungsi mata majmuk. Ini, khususnya, dibuktikan oleh fakta bahawa dalam serangga hampir tidak ada yang mudah tanpa yang kompleks. Lebih-lebih lagi apabila melukis mata majmuk serangga berhenti mengemudi di angkasa, walaupun mereka telah jelas.

Ciri-ciri penglihatan serangga

Didedikasikan untuk kajian penglihatan serangga jumlah yang besar karya ilmiah. Oleh kerana minat sedemikian di pihak pakar, banyak ciri mata Insecta kini telah dijelaskan dengan pasti. Walau bagaimanapun, struktur organ visual dalam organisma ini sangat pelbagai sehingga kualiti penglihatan, persepsi warna dan isipadu, diskriminasi antara objek bergerak dan pegun, pengecaman imej visual biasa dan sifat penglihatan lain sangat berbeza dalam kumpulan yang berbeza serangga Faktor-faktor berikut boleh mempengaruhi ini: dalam mata majmuk - struktur ommatidia dan bilangannya, kecembungan, lokasi dan bentuk mata; dalam mata mudah dan - bilangan mereka dan ciri-ciri struktur halus, yang boleh diwakili oleh pelbagai pilihan yang ketara. Penglihatan lebah telah dikaji paling baik setakat ini.

Pergerakan sesuatu objek memainkan peranan tertentu dalam persepsi bentuk. Serangga lebih cenderung untuk mendarat pada bunga yang bergoyang ditiup angin daripada pada bunga yang tidak bergerak. pepatung bergegas selepas memindahkan mangsa, dan rama-rama jantan bertindak balas terhadap betina terbang dan menghadapi masalah melihat yang duduk. Ini mungkin disebabkan oleh kekerapan tertentu kerengsaan ommatidia mata semasa pergerakan, kelipan dan kelipan.

Mengenal objek biasa

Serangga mengenali objek biasa bukan sahaja dengan warna dan bentuk, tetapi juga dengan susunan objek di sekelilingnya, jadi idea tentang primitif luar biasa penglihatan mereka tidak boleh dipanggil benar. Sebagai contoh, Sand Wasp mencari pintu masuk ke liang, dipandu oleh objek yang terletak di sekelilingnya (rumput, batu). Jika ia dialih keluar atau lokasinya diubah, ini boleh mengelirukan serangga.

Persepsi jarak

Ciri ini paling baik dikaji menggunakan contoh pepatung, kumbang tanah dan serangga pemangsa lain.

Keupayaan untuk menentukan jarak adalah disebabkan oleh kehadiran serangga yang lebih tinggi penglihatan binokular, iaitu dua mata yang bidang penglihatannya bersilang sebahagian. Ciri-ciri struktur mata menentukan sejauh mana jarak tontonan serangga tertentu. Contohnya, kumbang melompat bertindak balas terhadap mangsa dan menerkamnya apabila berada pada jarak 15 cm dari objek.

Pergerakan bercahaya

Banyak serangga bergerak sedemikian rupa sehingga mereka sentiasa mengekalkan sudut kejadian cahaya yang sama pada retina. Oleh itu, cahaya matahari ialah sejenis kompas di mana serangga itu berorientasikan. Dengan prinsip yang sama, rama-rama bergerak ke arah sumber cahaya buatan.

Bagaimanakah serangga melihat?

Seekor lalat mengelak dengan tajam objek yang terbang ke arahnya, rama-rama memilih bunga tertentu, dan seekor ulat merayap ke arah pokok tinggi. Serangga, seperti manusia, juga mempunyai organ visual, tetapi mereka melihat dan melihat dunia dengan cara yang istimewa. Dengan penglihatannya yang luar biasa, tidak dapat diakses oleh manusia. Sesetengah serangga hanya boleh menentukan terang dan gelap, manakala yang lain mahir dalam warna. Jadi bagaimanakah serangga melihat dunia?

Cara serangga melihat dunia

Keupayaan mereka untuk melihat terbahagi kepada tiga cara.

Seluruh permukaan badan

Ciri yang menarik, di mana ia tidak perlu mempunyai mata. Tetapi kelemahan besarnya ialah serangga hanya dapat membezakan cahaya dari kegelapan. Ia tidak melihat sebarang objek atau warna. Bagaimanakah ia berfungsi? Cahaya melalui kutikula, lapisan luar kulit, dan sampai ke kepala serangga. Terdapat tindak balas berlaku dalam sel-sel otak, dan serangga memahami bahawa cahaya jatuh ke atasnya. Peranti sedemikian tidak tersedia untuk semua orang, tetapi ia sangat membantu bagi serangga yang hidup di bawah tanah, contohnya, cacing tanah atau kumbang gua buta. Penglihatan jenis ini terdapat pada lipas, kutu daun dan ulat.

Bahan berkaitan:

Untuk apa debunga?

Dengan mata yang sederhana

Serangga dengan mata sederhana lebih bertuah. Mereka bukan sahaja boleh menentukan kegelapan dari cahaya, tetapi juga membezakan antara objek individu dan juga bentuknya. Mata sedemikian paling kerap ditemui dalam larva serangga. Sebagai contoh, larva nyamuk mempunyai mata dan bukannya mata. bintik-bintik gelap yang menangkap cahaya. Tetapi ulat mempunyai lima hingga enam mata pada setiap sisi kepala mereka. Terima kasih kepada ini, dia mahir dalam bentuk. Tetapi dia melihat objek menegak jauh lebih baik daripada objek mendatar. Sebagai contoh, jika dia terpaksa memilih pokok, dia lebih suka merangkak ke pokok yang lebih tinggi daripada yang lebih lebar.

Mata majmuk atau majmuk

Mata sedemikian paling kerap dijumpai pada serangga dewasa. Anda boleh mengenal pasti mereka dengan serta-merta - ia biasanya terletak di sisi kepala. Mata majmuk jauh lebih kompleks dan pelbagai daripada yang lain. Mereka boleh mengenali bentuk objek dan mengenal pasti warna. Sesetengah serangga melihat dengan baik pada waktu siang, manakala yang lain melihat dengan baik pada waktu malam. Ciri menarik mata ini ialah mereka tidak melihat keseluruhan gambar secara keseluruhan, tetapi hanya kepingan. Dan sudah di dalam otak, serangga itu menyusun teka-teki dari imej yang diterima untuk melihat gambar penuh. Bagaimanakah lalat berjaya menyambungkan semua kepingan serpihan dalam penerbangan? Anehnya, dalam penerbangan dia melihat lebih baik daripada berehat. Dan untuk tapak pendaratan, mana-mana serangga lebih cenderung memilih sesuatu yang bergerak atau bergoyang.

Semasa evolusi penglihatan, sesetengah haiwan berkembang agak kompleks alat optik. Ini, sudah tentu, termasuk mata majmuk. Mereka terbentuk dalam serangga dan krustasea, beberapa arthropoda dan invertebrata. Bagaimanakah mata majmuk berbeza daripada mata mudah, apakah fungsi utamanya? Kami akan membincangkan perkara ini dalam bahan kami hari ini.

Mata majmuk

Ini adalah sistem optik, raster, di mana tiada retina tunggal. Dan semua reseptor digabungkan menjadi retinula kecil (kumpulan), membentuk lapisan cembung yang tidak lagi mengandungi sebarang ujung saraf. Oleh itu, mata terdiri daripada banyak unit individu - ommatidia, bersatu menjadi sistem biasa penglihatan.

Mata majmuk, yang wujud di dalamnya, berbeza daripada mata teropong (yang wujud pada manusia juga) dalam takrifan yang buruk tentang butiran kecil. Tetapi mereka dapat membezakan antara turun naik cahaya (sehingga 300 Hz), manakala bagi manusia keupayaan maksimum ialah 50 Hz. Dan membran mata jenis ini mempunyai struktur tiub. Memandangkan ini, mata facet tidak mempunyai ciri biasan seperti rabun jauh atau rabun; konsep penginapan tidak terpakai kepada mereka.

Beberapa ciri struktur dan penglihatan

Banyak serangga menduduki paling kepala dan hampir tidak bergerak. Sebagai contoh, mata majmuk pepatung terdiri daripada 30,000 zarah, membentuk struktur yang kompleks. Rama-rama mempunyai 17,000 ommatidia, lalat mempunyai 4 ribu, lebah mempunyai 5. Semut pekerja mempunyai bilangan zarah terkecil - 100 keping.

Binokular atau segi?

Jenis penglihatan pertama membolehkan anda melihat isipadu objek, butiran kecilnya, menganggarkan jarak ke objek dan lokasinya berhubung antara satu sama lain. Walau bagaimanapun, manusia terhad kepada sudut 45 darjah. Jika semakan yang lebih lengkap diperlukan, bebola mata menjalankan pergerakan pada tahap refleks(atau kita akan pusingkan kepala di sekeliling paksi). Mata majmuk dalam bentuk hemisfera dengan ommatidia membolehkan anda melihat realiti sekeliling dari semua pihak tanpa menoleh organ visual atau kepala anda. Lebih-lebih lagi, imej yang disampaikan oleh mata sangat mirip dengan mozek: satu unit struktur mata melihat elemen yang berasingan, dan bersama-sama mereka bertanggungjawab untuk mencipta semula gambar yang lengkap.

Varieti

Ommatidia mempunyai ciri anatomi, akibatnya sifat optiknya berbeza (contohnya, antara serangga yang berbeza). Para saintis mentakrifkan tiga jenis aspek:

By the way, beberapa jenis serangga mempunyai jenis campuran organ penglihatan, dan banyak, sebagai tambahan kepada yang kita sedang pertimbangkan, juga mempunyai mata yang mudah. Jadi, dalam lalat, sebagai contoh, terdapat organ faset berpasangan dengan saiz yang agak besar terletak di sisi kepala. Dan pada mahkota terdapat tiga mata mudah yang melakukan fungsi tambahan. Lebah mempunyai organisasi organ visual yang sama - iaitu, hanya lima mata!

Dalam sesetengah krustasea, mata majmuk nampaknya terletak pada tangkai yang boleh digerakkan.

Dan beberapa amfibia dan ikan juga mempunyai mata tambahan (parietal), yang membezakan cahaya, tetapi mempunyai penglihatan objek. Retinanya hanya terdiri daripada sel dan reseptor.

Perkembangan sains moden

DALAM Kebelakangan ini Mata majmuk adalah subjek kajian dan menggembirakan para saintis. Lagipun, organ penglihatan sedemikian, kerana struktur asalnya, menyediakan asas untuk ciptaan saintifik dan penyelidikan dalam dunia optik moden. Kelebihan utama - pandangan yang luas ruang, pembangunan aspek buatan yang digunakan terutamanya dalam sistem pengawasan rahsia yang kecil, padat, dan rahsia.

Adalah dipercayai bahawa sehingga 90% pengetahuan tentang dunia luar seseorang menerima dengan bantuannya penglihatan stereoskopik. Kelinci telah memperoleh penglihatan sisi, berkat itu mereka dapat melihat objek yang terletak di sisi dan juga di belakangnya. Dalam ikan laut dalam, mata boleh menempati sehingga separuh daripada kepala, dan "mata ketiga" parietal lamprey membolehkan ia menavigasi dengan baik di dalam air. Ular hanya boleh melihat objek yang bergerak, tetapi mata burung elang dikenali sebagai yang paling berwaspada di dunia, mampu menjejaki mangsa dari ketinggian 8 km!

Tetapi bagaimanakah wakil kelas makhluk hidup yang paling banyak dan pelbagai di Bumi - serangga - melihat dunia? Bersama-sama dengan vertebrata, yang mana mereka hanya lebih rendah dalam saiz badan, ia adalah serangga yang mempunyai penglihatan yang paling sempurna dan struktur yang kompleks. sistem optik mata. Walaupun mata majmuk serangga tidak mempunyai tempat tinggal, akibatnya mereka boleh dipanggil rabun, mereka, tidak seperti manusia, dapat membezakan objek yang bergerak sangat pantas. Dan terima kasih kepada struktur fotoreseptor mereka yang teratur, kebanyakan mereka mempunyai "deria keenam" sebenar - penglihatan polarisasi.

Penglihatan pudar - kekuatan saya,
Dua tombak berlian yang tidak kelihatan...

A. Tarkovsky (1983)

Sukar untuk melebihkan kepentingan Sveta(sinaran elektromagnet dalam spektrum yang boleh dilihat) untuk semua penduduk planet kita. cahaya matahari berfungsi sebagai sumber tenaga utama untuk tumbuhan dan bakteria fotosintesis, dan, secara tidak langsung melaluinya, untuk semua organisma hidup di biosfera bumi. Cahaya secara langsung mempengaruhi aliran semua kepelbagaian proses kehidupan haiwan, daripada pembiakan kepada perubahan warna bermusim. Dan, tentu saja, terima kasih kepada persepsi cahaya oleh organ deria khas, haiwan menerima yang signifikan (dan selalunya b O kebanyakan) maklumat tentang dunia sekeliling, mereka boleh membezakan bentuk dan warna objek, menentukan pergerakan badan, mengemudi di angkasa, dsb.

Penglihatan amat penting untuk haiwan yang mampu bergerak secara aktif di angkasa: dengan kemunculan haiwan mudah alih, penglihatan mula terbentuk dan bertambah baik. alat visual- yang paling kompleks dari semua yang diketahui sistem deria. Haiwan tersebut termasuk vertebrata dan antara invertebrata - cephalopod dan serangga. Kumpulan organisma inilah yang boleh membanggakan organ penglihatan yang paling kompleks.

Walau bagaimanapun, alat visual kumpulan ini berbeza dengan ketara, begitu juga dengan persepsi imej. Adalah dipercayai bahawa serangga secara umum lebih primitif berbanding vertebrata, apatah lagi tahap tertinggi mereka - mamalia, dan, secara semula jadi, manusia. Tetapi begitulah perbezaannya persepsi visual? Dengan kata lain, adakah dunia dilihat melalui mata makhluk kecil yang dipanggil lalat jauh berbeza dengan kita?

Mozek heksagon

Sistem visual serangga, pada dasarnya, tidak berbeza dengan haiwan lain dan terdiri daripada organ penglihatan periferi, struktur saraf dan pembentukan pusat. sistem saraf. Tetapi bagi morfologi organ visual, di sini perbezaannya sangat ketara.

Semua orang biasa dengan kompleks bermuka-muka mata serangga, yang terdapat pada serangga dewasa atau dalam larva serangga yang berkembang dengan transformasi yang tidak lengkap, iaitu tanpa peringkat pupa. Tidak banyak pengecualian untuk peraturan ini: ini adalah kutu (order Siphonaptera), fanwings (order Strepsiptera), kebanyakan ikan perak (keluarga Lepismatidae) dan seluruh kelas cryptognathans (Entognatha).

Mata majmuk kelihatan seperti bakul bunga matahari yang masak: ia terdiri daripada satu set faset ( ommatidia) - penerima sinaran cahaya autonomi yang mempunyai segala yang diperlukan untuk mengawal fluks cahaya dan pembentukan imej. Bilangan faset sangat berbeza: dari beberapa ekor bulu (perintah Thysanura) hingga 30 ribu ekor pepatung (perintah Aeshna). Yang menghairankan, bilangan ommatidia boleh berbeza-beza walaupun dalam satu kumpulan sistematik: contohnya, beberapa spesies kumbang tanah yang hidup di kawasan lapang mempunyai mata majmuk yang berkembang dengan baik dengan jumlah yang besar ommatidia, manakala dalam kumbang tanah yang hidup di bawah batu, mata sangat berkurangan dan terdiri daripada sebilangan kecil ommatidia.

Lapisan atas ommatidia diwakili oleh kornea (kanta) - bahagian kutikula telus yang dirembes oleh sel khas, yang merupakan sejenis heksagon. kanta biconvex. Di bawah kornea kebanyakan serangga terdapat kon kristal telus, struktur yang mungkin berbeza antara jenis yang berbeza. Dalam sesetengah spesies, terutamanya terkemuka tengok malam kehidupan, dalam radas pembiasan cahaya terdapat struktur tambahan yang terutamanya memainkan peranan salutan anti-reflektif dan meningkatkan penghantaran cahaya mata.

Imej yang dibentuk oleh kanta dan kon kristal jatuh pada fotosensitif retina sel (visual), iaitu neuron dengan akson ekor pendek. Beberapa sel retina membentuk satu berkas silinder tunggal - retina. Di dalam setiap sel tersebut, pada sisi menghadap ke dalam, ommatidium terletak rhabdomer- pembentukan khas banyak (sehingga 75-100 ribu) tiub vili mikroskopik, membran yang mengandungi pigmen visual. Seperti dalam semua vertebrata, pigmen ini adalah rhodopsin- protein berwarna kompleks. Oleh kerana kawasan membran ini sangat luas, neuron fotoreseptor mengandungi sejumlah besar molekul rhodopsin (contohnya, dalam lalat buah Drosophila jumlah ini melebihi 100 juta!).

Rhabdomer semua sel visual, digabungkan menjadi rhabdom, dan bersifat fotosensitif, unsur reseptor mata majmuk, dan semua retina bersama-sama membentuk analog retina kita.

Radas pembiasan cahaya dan peka cahaya faset dikelilingi sepanjang perimeter oleh sel dengan pigmen, yang memainkan peranan penebat cahaya: terima kasih kepada mereka, fluks cahaya, apabila dibiaskan, mencapai neuron hanya satu ommatidia. Tetapi ini adalah bagaimana aspek disusun dalam apa yang dipanggil fotopik mata disesuaikan dengan cahaya siang yang terang.

Bagi spesies yang menjalani gaya hidup senja atau malam, mata daripada jenis yang berbeza adalah ciri - skotopik. Mata sedemikian mempunyai beberapa penyesuaian kepada fluks cahaya yang tidak mencukupi, contohnya, rhabdomer yang sangat besar. Di samping itu, dalam ommatidia mata sedemikian, pigmen yang mengasingkan cahaya boleh berhijrah dengan bebas di dalam sel, supaya fluks cahaya boleh mencapai sel visual ommatidia jiran. Fenomena ini mendasari apa yang dipanggil penyesuaian gelap mata serangga - peningkatan sensitiviti mata dalam cahaya malap.

Apabila rhabdomere menyerap foton cahaya, impuls saraf dihasilkan dalam sel retina, yang dihantar bersama akson ke lobus optik berpasangan otak serangga. Setiap lobus optik mempunyai tiga pusat bersekutu, di mana aliran maklumat visual secara serentak datang dari banyak aspek diproses.

Dari satu hingga tiga puluh

Menurut legenda kuno, orang pernah mempunyai "mata ketiga" yang bertanggungjawab untuk persepsi ekstrasensori. Tiada bukti untuk ini, tetapi lamprey yang sama dan haiwan lain, seperti cicak berumbai dan beberapa amfibia, mempunyai organ sensitif cahaya yang luar biasa di tempat yang "salah". Dan dalam pengertian ini, serangga tidak ketinggalan di belakang vertebrata: sebagai tambahan kepada mata majmuk biasa, mereka mempunyai ocelli tambahan yang kecil - ocelli terletak pada permukaan frontoparietal, dan batang- di bahagian tepi kepala.

Ocelli ditemui terutamanya dalam serangga yang terbang baik: dewasa (dalam spesies dengan metamorfosis lengkap) dan larva (dalam spesies dengan metamorfosis tidak lengkap). Sebagai peraturan, ini adalah tiga ocelli yang disusun dalam bentuk segitiga, tetapi kadang-kadang satu atau dua sisi tengah mungkin hilang. Struktur ocelli adalah serupa dengan ommatidia: di bawah kanta pembiasan cahaya mereka mempunyai lapisan sel lutsinar (bersamaan dengan kon kristal) dan retina retina.

Batang boleh didapati dalam larva serangga yang berkembang dengan metamorfosis lengkap. Bilangan dan lokasi mereka berbeza-beza bergantung pada spesies: pada setiap sisi kepala boleh terdapat dari satu hingga tiga puluh ocelli. Dalam ulat, enam ocelli lebih biasa, disusun supaya setiap daripada mereka mempunyai bidang penglihatan yang berasingan.

Dalam susunan serangga yang berbeza, stemma mungkin berbeza antara satu sama lain dalam struktur. Perbezaan ini mungkin disebabkan oleh asal usulnya daripada struktur morfologi yang berbeza. Oleh itu, bilangan neuron dalam satu mata boleh berkisar dari beberapa unit hingga beberapa ribu. Sememangnya, ini menjejaskan persepsi serangga tentang dunia sekeliling: jika sesetengah daripada mereka hanya dapat melihat pergerakan cahaya dan bintik-bintik gelap, maka orang lain dapat mengenali saiz, bentuk dan warna objek.

Seperti yang kita lihat, kedua-dua stemma dan ommatidia adalah analog dari segi tunggal, walaupun diubah suai. Walau bagaimanapun, serangga mempunyai pilihan "sandaran" lain. Oleh itu, sesetengah larva (terutamanya dari ordo Diptera) mampu mengenali cahaya walaupun dengan mata yang berlorek sepenuhnya menggunakan sel fotosensitif yang terletak di permukaan badan. Dan sesetengah spesies rama-rama mempunyai apa yang dipanggil fotoreseptor alat kelamin.

Semua zon fotoreseptor sedemikian distrukturkan dengan cara yang sama dan mewakili gugusan beberapa neuron di bawah kutikula telus (atau lut sinar). Oleh kerana "mata" tambahan seperti itu, larva dipteran mengelakkan ruang terbuka, dan rama-rama betina menggunakannya semasa bertelur di kawasan yang berlorek.

Polaroid bermuka

Apakah yang boleh dilakukan oleh mata serangga yang kompleks? Seperti yang diketahui, mana-mana sinaran optik boleh mempunyai tiga ciri: kecerahan, julat(panjang gelombang) dan polarisasi(orientasi ayunan komponen elektromagnet).

Serangga menggunakan ciri spektrum cahaya untuk mendaftar dan mengenali objek di dunia sekeliling. Hampir kesemuanya mampu melihat cahaya dalam julat 300–700 nm, termasuk bahagian ultraungu spektrum, tidak boleh diakses oleh vertebrata.

Biasanya, warna yang berbeza dilihat oleh kawasan yang berbeza pada mata majmuk serangga. Sensitiviti "tempatan" sedemikian boleh berbeza-beza walaupun dalam spesies yang sama, bergantung pada jantina individu. Selalunya, ommatidia yang sama mungkin mengandungi reseptor warna yang berbeza. Jadi, dalam rama-rama genus Papilio dua fotoreseptor mempunyai pigmen visual dengan penyerapan maksimum pada 360, 400, atau 460 nm, dua lagi pada 520 nm, dan selebihnya antara 520 dan 600 nm (Kelber et al., 2001).

Tetapi ini bukan semua yang boleh dilakukan oleh mata serangga. Seperti yang dinyatakan di atas, dalam neuron visual, membran fotoreseptor mikrovili rhabdomeral dilipat ke dalam tiub keratan rentas bulat atau heksagon. Disebabkan ini, beberapa molekul rhodopsin tidak mengambil bahagian dalam penyerapan cahaya kerana fakta bahawa momen dipol molekul ini terletak selari dengan laluan pancaran cahaya (Govardovsky dan Gribakin, 1975). Akibatnya, mikrovillus memperoleh dikroisme- keupayaan untuk menyerap cahaya secara berbeza bergantung pada polarisasinya. Peningkatan kepekaan polarisasi ommatidium juga difasilitasi oleh fakta bahawa molekul pigmen visual tidak terletak secara rawak di dalam membran, seperti pada manusia, tetapi berorientasikan pada satu arah, dan, lebih-lebih lagi, tetap tegar.

Jika mata dapat membezakan antara dua sumber cahaya berdasarkan ciri spektrumnya, tanpa mengira keamatan sinaran, kita boleh bercakap tentang penglihatan warna . Tetapi jika dia melakukan ini dengan menetapkan sudut polarisasi, seperti dalam kes ini, kita mempunyai sebab untuk bercakap tentang penglihatan polarisasi serangga.

Bagaimanakah serangga melihat cahaya terkutub? Berdasarkan struktur ommatidium, boleh diandaikan bahawa semua fotoreseptor mestilah sensitif secara serentak kepada kedua-dua panjang gelombang cahaya tertentu dan tahap polarisasi cahaya. Tetapi dalam kes ini mungkin ada masalah yang serius- yang dipanggil persepsi warna palsu. Oleh itu, cahaya yang dipantulkan dari permukaan berkilat daun atau permukaan air sebahagiannya terkutub. Dalam kes ini, otak, menganalisis data fotoreseptor, mungkin membuat kesilapan dalam menilai keamatan warna atau bentuk permukaan reflektif.

Serangga telah belajar untuk berjaya mengatasi kesukaran tersebut. Oleh itu, dalam beberapa serangga (terutamanya lalat dan lebah), rhabdom terbentuk dalam ommatidia yang hanya melihat warna. jenis tertutup , di mana rhabdomer tidak menghubungi satu sama lain. Pada masa yang sama, mereka juga mempunyai ommatidia dengan rhabdom lurus biasa, yang juga sensitif kepada cahaya terpolarisasi. Dalam lebah, aspek tersebut terletak di sepanjang tepi mata (Wehner dan Bernard, 1993). Dalam sesetengah rama-rama, herotan dalam persepsi warna dihapuskan kerana kelengkungan ketara mikrovili rhabdomere (Kelber et al., 2001).

Dalam kebanyakan serangga lain, terutamanya Lepidoptera, rhabdom lurus biasa dipelihara dalam semua ommatidia, jadi fotoreseptor mereka mampu secara serentak melihat kedua-dua cahaya "berwarna" dan terkutub. Selain itu, setiap reseptor ini hanya sensitif kepada sudut polarisasi keutamaan tertentu dan panjang gelombang cahaya tertentu. Persepsi visual yang canggih ini membantu rama-rama dalam memberi makan dan oviposisi (Kelber et al., 2001).

Tanah yang tidak dikenali

Anda boleh menyelidiki tanpa henti ke dalam ciri-ciri morfologi dan biokimia mata serangga dan masih mendapati sukar untuk menjawab yang begitu mudah dan pada masa yang sama dengan luar biasa. isu kompleks: Bagaimanakah serangga melihat?

Sukar bagi seseorang untuk membayangkan imej yang timbul dalam otak serangga. Tetapi harus diperhatikan bahawa ia popular hari ini teori penglihatan mozek, mengikut mana serangga melihat imej dalam bentuk sejenis teka-teki heksagon, tidak sepenuhnya menggambarkan intipati masalah dengan tepat. Hakikatnya ialah walaupun setiap faset tunggal menangkap imej yang berasingan, yang hanya sebahagian daripada keseluruhan gambar, imej ini boleh bertindih dengan imej yang diperoleh daripada aspek jiran. Oleh itu, imej dunia yang diperoleh menggunakan mata besar pepatung, yang terdiri daripada beribu-ribu kamera segi kecil, dan mata semut yang "sederhana" enam segi akan sangat berbeza.

Berkenaan ketajaman penglihatan (resolusi, iaitu, keupayaan untuk membezakan tahap pemotongan objek), maka dalam serangga ia ditentukan oleh bilangan aspek per unit permukaan cembung mata, iaitu, ketumpatan sudutnya. Tidak seperti manusia, mata serangga tidak mempunyai tempat tinggal: jejari kelengkungan kanta pengalir cahaya tidak berubah. Dalam pengertian ini, serangga boleh dipanggil rabun: mereka melihat lebih banyak butiran semakin dekat dengan objek pemerhatian.

Pada masa yang sama, serangga dengan mata majmuk dapat membezakan objek yang bergerak sangat pantas, yang dijelaskan oleh kontras yang tinggi dan inersia yang rendah. sistem visual. Sebagai contoh, seseorang hanya boleh membezakan kira-kira dua puluh kilat sesaat, tetapi seekor lebah boleh membezakan sepuluh kali lebih banyak! Harta ini penting untuk serangga terbang pantas yang perlu membuat keputusan dalam penerbangan.

Imej warna yang dilihat oleh serangga juga boleh menjadi lebih kompleks dan luar biasa daripada kita. Sebagai contoh, bunga yang kelihatan putih kepada kita sering menyembunyikan dalam kelopaknya banyak pigmen yang boleh memantulkan cahaya ultraviolet. Dan di mata serangga pendebunga, ia berkilauan dengan banyak warna berwarna-warni - penunjuk dalam perjalanan ke nektar.

Adalah dipercayai bahawa serangga "tidak melihat" warna merah, yang dalam " bentuk tulen"dan sangat jarang berlaku di alam semula jadi (kecuali tumbuhan tropika yang didebungakan oleh burung kolibri). Walau bagaimanapun, bunga berwarna merah selalunya mengandungi pigmen lain yang boleh memantulkan sinaran gelombang pendek. Dan jika anda menganggap bahawa banyak serangga mampu melihat bukan tiga warna utama, seperti seseorang, tetapi lebih banyak (kadang-kadang sehingga lima!), Maka imej visual mereka sepatutnya hanya satu warna ekstravaganza.

Dan akhirnya, "deria keenam" serangga ialah penglihatan polarisasi. Dengan bantuannya, serangga berjaya melihat di dunia di sekeliling mereka apa yang manusia hanya boleh mendapat idea samar menggunakan penapis optik khas. Dengan cara ini, serangga boleh menentukan dengan tepat lokasi matahari di langit yang mendung dan menggunakan cahaya terpolarisasi sebagai "kompas cakerawala". Dan serangga akuatik dalam penerbangan mengesan badan air oleh cahaya terkutub separa yang dipantulkan dari permukaan air (Schwind, 1991). Tetapi jenis imej yang mereka "lihat" adalah mustahil untuk dibayangkan oleh seseorang...

Sesiapa sahaja yang, atas satu sebab atau yang lain, berminat dengan penglihatan serangga mungkin mempunyai soalan: mengapa mereka tidak mengembangkan mata bilik yang serupa dengan kepada mata manusia, dengan murid, kanta dan peranti lain?

Soalan ini pernah dijawab secara menyeluruh oleh ahli fizik teori Amerika yang cemerlang, Pemenang Nobel R. Feynman: “Ini agak terhalang sebab yang menarik. Pertama sekali, lebah itu terlalu kecil: jika ia mempunyai mata yang serupa dengan mata kita, tetapi juga lebih kecil, maka saiz murid akan berada pada urutan 30 mikron, dan oleh itu pembelauan akan menjadi sangat besar sehingga lebah akan masih tidak dapat melihat dengan lebih baik. Mata yang terlalu kecil bukanlah perkara yang baik. Sekiranya mata sedemikian dibuat dengan saiz yang mencukupi, maka ia tidak boleh lebih kecil daripada kepala lebah itu sendiri. Nilai mata majmuk terletak pada hakikat bahawa ia hampir tidak mengambil ruang - hanya lapisan nipis pada permukaan kepala. Jadi sebelum anda memberi nasihat kepada lebah, jangan lupa bahawa ia mempunyai masalah tersendiri!

Oleh itu, tidak menghairankan bahawa serangga telah memilih laluan mereka sendiri dalam kognisi visual dunia. Dan untuk melihatnya dari sudut pandangan serangga, kita perlu memperoleh mata majmuk yang besar untuk mengekalkan ketajaman penglihatan biasa kita. Tidak mungkin pemerolehan sedemikian berguna kepada kita dari sudut pandangan evolusi. Kepada masing-masing miliknya!

kesusasteraan
1. Tyshchenko V. P. Fisiologi serangga. M.: Sekolah siswazah, 1986, 304 hlm.
2. Klowden M. J. Sistem Fisiologi dalam Serangga. Academ Press, 2007. 688 hlm.
3. Nation J. L. Fisiologi Serangga dan Biokimia. Edisi Kedua: CRC Press, 2008.

Muka surat 3 daripada 5

Serangga dan manusia melihat dunia secara literal dengan mata yang berbeza. Mata semua serangga - sama ada lalat rumah, tebuan, rama-rama atau kumbang - kompleks (bermuka), terdiri daripada mata individu. (Banyak spesies juga mempunyai dengan mata yang sederhana.) Dalam sesetengah rama-rama dan pepatung, mata majmuk terdiri daripada 30,000 unsur; semut ada enam sahaja. Setiap mata mempunyai kanta sendiri, Panjang fokus yang tetap dan tidak menampung. Serangga itu melihat gambar mozek (beginilah rupa gambar akhbar yang sangat besar - terdiri daripada bintik-bintik individu) dan kurang membezakan bentuk objek. Tetapi mata kompaun dengan sempurna melihat pergerakan, yang membantu serangga mengelakkan pemangsa dan mengesan mangsa.

Mata lalat dan pepatung menduduki sebahagian besar permukaan kepala, memberikan pandangan hampir 360 darjah, supaya pemangsa boleh dilihat menghampiri dari belakang, atas dan bawah. Semut, yang menghabiskan sebahagian besar masanya di bawah tanah, sesuai dengan mata yang kurang berkembang, dan sesetengah spesies buta.

Struktur mata majmuk

Berapakah bilangan mata pepatung?

Untuk serangga pemangsa dan terbang cepat, penglihatan adalah sangat penting. Mata mereka terdiri daripada banyak mata individu. Mata majmuk sedemikian dalam pepatung boleh terdiri daripada 30,000 kanta individu. Melalui kanta dan kon kristal lutsinar, cahaya mencapai sel sensitif. Mereka mengubahnya menjadi impuls elektrik, yang kemudiannya dihantar ke otak, di mana imej lengkap dikumpulkan. Gambar ini nampaknya terbahagi kepada sel dan terdiri daripada banyak titik - seperti gambar akhbar atau penyelamat skrin di TV. Selain mata majmuk, banyak serangga mempunyai tiga mata kecil di dahi - dengan banyak sel sensitif cahaya dan satu kanta biasa. Serangga memerlukan mereka untuk menentukan tahap pencahayaan ruang sekeliling dan menyesuaikan kedudukan badan mereka semasa terbang. Dalam pepatung, oseli individu dalam mata majmuk kelihatan jelas. Secara relatif mudah dari segi struktur, mata tambahan di tengah dahi kelihatan seperti titisan air.

Kelajuan penerbangan pepatung

Pepatung besar biasanya terbang pada kelajuan kira-kira 30 km/j. Satu spesies pepatung Australia boleh mencapai kelajuan sehingga 58 km/j apabila terbang jarak dekat. Bagaimanapun, juara dalam penerbangan berkelajuan tinggi adalah lalat kuda. Jenis lalat kuda Amerika mencapai kelajuan sehingga 70 km/j. Terima kasih kepada otot langsung mereka, pepatung boleh menggerakkan sayapnya ke semua arah dan dengan itu terbang ke belakang.

Adakah serangga melihat warna?

Sel visual manusia mengenali tiga warna utama: biru, hijau dan merah. Semua warna lain timbul daripada mencampurkan tiga warna utama ini. Dalam lebah madu, setiap mata individu juga mengandungi tiga jenis sel, yang bagaimanapun, membezakan antara cahaya biru, hijau dan ultraviolet. Lebah tidak melihat warna merah: ia kelihatan kepada mereka sebagai kelabu gelap atau hitam. Cahaya ultraungu memberikan lebah, semut dan lalat maklumat tentang arah getaran cahaya terkutub, yang dianalisis oleh otak serangga. Oleh itu, serangga, walaupun dalam awan tinggi, boleh menilai lokasi matahari dan mengemudi kawasan itu. Pepijat air dan smoothie juga menggunakan data pada cahaya terpolarisasi, yang dengannya mereka melihat permukaan air memantulkan cahaya dalam penerbangan.

Apakah resolusi?

Seseorang boleh melihat 20 imej berselang seli sesaat. Jika ini berlaku lebih cepat, maka gambar itu dilihat dalam gerakan. Kesan ini digunakan semasa merakam filem. Gambar pada monitor komputer dan skrin TV dikemas kini 50 kali sesaat dan oleh itu kelihatan malar. Mata lalat tahi boleh membezakan imej individu dalam masa empat perseribu saat. Lebah madu lihat 300 imej sesaat.