Faceted eyes: paano sila naiiba sa mga simple? Mga pandama na organo sa mga insekto.

Ipakita lahat

Mga uri ng istraktura ng mga organo ng pangitain

Sa mga insekto, ang mga mata ay maaaring kinakatawan sa tatlong uri:

(faceted);
(dorsal, ocelli);
larval (lateral, larval). (Larawan)

Meron sila iba't ibang istraktura at hindi pantay na kakayahang makakita.

Ang mga compound na mata ay matatagpuan sa karamihan ng mga insekto, at ang mas mataas na binuo sa huli, mas mahusay ang kanilang mga organo ng paningin ay karaniwang nabuo. tinatawag ding faceted dahil sila panlabas na ibabaw Ito ay kinakatawan ng isang hanay ng mga lente na matatagpuan sa tabi ng bawat isa - mga facet.

Ommatidium

A (kaliwa) - appositional ommatidium,

B (kanan) - superpositional ommatidium

1 - mga axon ng mga visual na selula, 2 - mga retinular na selula,

3 - kornea, 4 - mala-kristal na kono,

5 - pigment cell, 6 - light guide, 7 - rhabdom

Ang tambalang mata ay binubuo ng iba't ibang, bilang panuntunan, isang malaking bilang ng mga indibidwal na yunit ng istruktura - ommatidia. isama ang isang bilang ng mga istruktura na nagbibigay ng pagpapadaloy, light refraction (facet, root cell, crystal cone) at perception ng mga visual signal (retinal cells, rhabdom, mga selula ng nerbiyos). Bilang karagdagan, ang bawat isa ay may isang pigment isolation device, dahil sa kung saan ito ay ganap o bahagyang protektado mula sa lateral rays.

Diagram ng istraktura ng isang simpleng mata

Sa lahat ng uri ng mata ng insekto, sila ang may pinakamahinang kakayahang makakita. Ayon sa ilang mga ulat, hindi sila gumaganap sa lahat visual function, at responsable lamang sa pagpapabuti ng paggana ng mga tambalang mata. Ito, sa partikular, ay pinatunayan ng katotohanan na sa mga insekto ay halos walang mga simple sa kawalan ng mga kumplikado. Bilang karagdagan, kapag pangkulay tambalang mata ang mga insekto ay huminto sa pag-navigate sa kalawakan, kahit na sila ay mahusay na natukoy.

Mga tampok ng pangitain ng insekto

Nakatuon sa pag-aaral ng pangitain ng insekto malaking halaga mga siyentipikong papel. Sa pagtingin sa ganoong interes sa bahagi ng mga espesyalista, maraming mga tampok ng gawain ng mga mata sa Insecta ay mapagkakatiwalaan na naipaliwanag hanggang sa kasalukuyan. Gayunpaman, ang istraktura ng mga organo ng pangitain sa mga organismong ito ay magkakaiba-iba na ang kalidad ng paningin, ang pang-unawa ng kulay at lakas ng tunog, ang pagkakaiba sa pagitan ng gumagalaw at nakatigil na mga bagay, ang pagkilala sa pamilyar na mga visual na imahe, at iba pang mga katangian ng pangitain ay lubhang nagkakaiba. sa iba't ibang grupo mga insekto. Ang mga sumusunod na kadahilanan ay maaaring makaapekto dito: sa isang tambalang mata - ang istraktura ng ommatidia at ang kanilang bilang, umbok, lokasyon at hugis ng mga mata; sa simpleng mga mata at - ang kanilang bilang at banayad na mga tampok ng istraktura, na maaaring kinakatawan ng isang makabuluhang iba't ibang mga pagpipilian. Ang pangitain ng mga bubuyog ay pinakamahusay na pinag-aralan ngayon.

Ang isang tiyak na papel sa pang-unawa ng anyo ay nilalaro ng paggalaw ng bagay. Ang mga insekto ay mas malamang na umupo sa mga bulaklak na umuuga sa hangin kaysa sa mga nakatigil. ang mga tutubi ay nagmamadali pagkatapos ilipat ang biktima, at ang mga lalaking paru-paro ay tumutugon sa mga lumilipad na babae at nahihirapang makakita ng mga nakaupo. Marahil, ang bagay ay nasa isang tiyak na dalas ng pangangati ng mga mata ng ommatidia sa panahon ng paggalaw, pagkislap at pagkutitap.

Pagkilala sa mga pamilyar na bagay

Kinikilala ng mga insekto ang mga pamilyar na bagay hindi lamang sa pamamagitan ng kulay at hugis, kundi pati na rin sa pag-aayos ng mga bagay sa kanilang paligid, kaya ang ideya ng pambihirang primitiveness ng kanilang paningin ay hindi matatawag na totoo. Halimbawa, hinahanap ng Sand Wasp ang pasukan sa mink, na tumutuon sa mga bagay na matatagpuan sa paligid nito (damo, mga bato). Kung aalisin ang mga ito o binago ang kanilang lokasyon, maaari nitong malito ang insekto.

pagdama ng distansya

Ang tampok na ito ay pinakamahusay na pinag-aralan sa halimbawa ng mga tutubi, ground beetle at iba pang mga mandaragit na insekto.

Ang kakayahang matukoy ang distansya ay dahil sa pagkakaroon ng mas mataas na mga insekto binocular vision, iyon ay, dalawang mata na ang mga field ng view ay bahagyang nagsalubong. Ang mga tampok na istruktura ng mga mata ay tumutukoy kung gaano kalaki ang distansya na magagamit para sa pagsusuri ng isang insekto. Halimbawa, ang mga tumatalon na salagubang ay tumutugon sa biktima at tinutugis ito kapag sila ay nasa layo na 15 cm mula sa bagay.

Banayad na paggalaw ng compass

Maraming mga insekto ang gumagalaw sa paraang patuloy nilang pinapanatili ang parehong anggulo ng saklaw ng liwanag sa retina. Sa ganitong paraan, sinag ng araw ay isang uri ng compass kung saan ang insekto ay nakatuon. Sa parehong prinsipyo, ang mga moth ay gumagalaw sa direksyon ng mga artipisyal na pinagmumulan ng liwanag.

Paano nakikita ng mga insekto?

Ang langaw ay biglang umiiwas sa isang bagay na lumilipad dito, ang paruparo ay pumili ng isang tiyak na bulaklak, at ang uod ay gumagapang patungo sa sarili nito. mataas na puno. Ang mga insekto, tulad ng mga tao, ay mayroon ding mga organo ng paningin, ngunit nakikita at nakikita nila ang mundo sa isang espesyal na paraan. Sa pambihirang paningin nito, hindi naa-access ng mga tao. Ang ilang mga insekto ay maaari lamang matukoy ang liwanag at madilim, habang ang iba ay bihasa sa mga lilim. Kaya paano nakikita ng mga insekto ang mundo?

Mga paraan upang makita ang mundo sa mga insekto

Ang kanilang kakayahang makakita ay nahahati sa tatlong paraan.

Buong ibabaw ng katawan

Kawili-wiling tampok, kung saan hindi kinakailangang magkaroon ng mga mata. Ngunit ang malaking kawalan nito ay nakikilala lamang ng insekto ang liwanag sa dilim. Wala itong nakikitang anumang bagay o bulaklak. Paano ito gumagana? Ang liwanag ay dumadaan sa cuticle, ang panlabas na layer ng balat, at umabot sa ulo ng insekto. Doon, isang reaksyon ang nagaganap sa mga selula ng utak, at naiintindihan ng insekto na ang liwanag ay bumabagsak dito. Ang ganitong aparato ay hindi magagamit sa lahat, ngunit ito ay nakakatulong nang husto sa mga insektong naninirahan sa ilalim ng lupa, halimbawa, mga earthworm o blind cave beetle. Ang ganitong uri ng paningin ay matatagpuan sa mga ipis, aphids at caterpillar.

Mga kaugnay na materyales:

Para saan ang pollen?

Sa simpleng mga mata

Mas mapalad ang mga insektong may simpleng mata. Hindi lamang nila matutukoy ang kadiliman mula sa liwanag, ngunit nakikilala din ang mga indibidwal na bagay at maging ang kanilang hugis. Ang ganitong mga mata ay madalas na matatagpuan sa larvae ng insekto. Halimbawa, ang mga uod ng lamok ay may mga mata sa halip na dark spots na nakakakuha ng liwanag. Ngunit ang mga uod ay may lima hanggang anim na mata sa bawat gilid ng ulo. Dahil dito, bihasa siya sa mga porma. Ngunit mas nakikita niya ang mga patayong bagay kaysa sa mga pahalang. Halimbawa, kung kailangan niyang pumili ng isang puno, mas gugustuhin niyang gumapang sa mas mataas, at hindi sa mas malawak.

Compound o faceted na mga mata

Ang ganitong mga mata ay madalas na matatagpuan sa mga pang-adultong insekto. Maaari mong agad na makilala ang mga ito - kadalasang matatagpuan ang mga ito sa mga gilid ng ulo. Ang mga compound na mata ay mas kumplikado at magkakaibang kaysa sa lahat ng iba pa. Nakikilala nila ang mga hugis ng mga bagay at nakikilala ang mga kulay. Ang ilang mga insekto ay nakakakita nang maayos sa araw, habang ang iba ay nakakakita nang maayos sa gabi. Ang isang kawili-wiling tampok ng mga mata na ito ay hindi nila nakikita ang buong larawan sa kabuuan, ngunit mga piraso lamang. At nasa utak na, nangongolekta ang insekto ng palaisipan mula sa mga natanggap na larawan upang makita ang buong larawan. Paano pinamamahalaan ng langaw na ikonekta ang lahat ng mga piraso ng fragment sa paglipad? Nakapagtataka, ito ay sa paglipad na mas nakikita niya kaysa sa pahinga. At para sa isang landing site, ang anumang insekto ay mas malamang na pumili ng isang bagay na gumagalaw o umuuga.

Sa proseso ng ebolusyon ng pangitain sa ilang mga hayop, medyo kumplikado mga optical na instrumento. Ang mga ito, siyempre, ay kinabibilangan ng mga tambalang mata. Nabuo sila sa mga insekto at crustacean, ilang arthropod at invertebrates. Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng isang tambalang mata at isang simple, ano ang mga pangunahing tungkulin nito? Pag-uusapan natin ito sa ating materyal ngayon.

Mga mata sa mukha

Ito ay isang optical system, raster, kung saan walang solong retina. At ang lahat ng mga receptor ay pinagsama sa maliliit na retinule (mga grupo), na bumubuo ng isang matambok na layer na hindi na naglalaman ng anumang mga nerve endings. Kaya, ang mata ay binubuo ng maraming magkakahiwalay na mga yunit - ommatidia, pinagsama sa karaniwang sistema pangitain.

Ang mga mata ay tambalan, likas, at naiiba sa binocular (likas din sa mga tao) sa hindi magandang kahulugan ng maliliit na detalye. Ngunit nagagawa nilang makilala ang mga light vibrations (hanggang sa 300 Hz), habang para sa isang tao ang mga kakayahan sa paglilimita ay 50 Hz. At ang lamad ng ganitong uri ng mata ay may tubular na istraktura. Dahil dito, ang mga tambalang mata ay walang mga repraktibo na katangian gaya ng farsightedness o myopia; ang konsepto ng akomodasyon ay hindi naaangkop sa kanila.

Ang ilang mga tampok ng istraktura at pangitain

Maraming insekto ang kumukuha karamihan mga ulo at halos hindi gumagalaw. Halimbawa, ang faceted na mga mata ng tutubi ay binubuo ng 30,000 particle, na bumubuo ng isang kumplikadong istraktura. Ang mga paru-paro ay may 17,000 ommatidia, ang langaw ay may 4,000, at ang isang bubuyog ay may 5. Ang pinakamaliit na bilang ng mga particle sa isang manggagawang langgam ay 100 piraso.

Binocular o faceted?

Ang unang uri ng pangitain ay nagpapahintulot sa iyo na makita ang dami ng mga bagay, ang kanilang maliliit na detalye, tantiyahin ang mga distansya sa mga bagay at ang kanilang lokasyon na may kaugnayan sa bawat isa. Gayunpaman, ang isang tao ay limitado sa isang anggulo ng 45 degrees. Kung kailangan ng mas kumpletong pagsusuri, eyeball gumagalaw sa antas ng reflex(o iikot namin ang ulo sa paligid ng axis). Ang mga compound na mata sa anyo ng mga hemispheres na may ommatidia ay nagpapahintulot sa iyo na makita ang nakapaligid na katotohanan mula sa lahat ng panig nang hindi binabaling ang mga organo ng paningin o ang ulo. Bukod dito, ang imahe na ipinadala ng mata sa kasong ito ay halos kapareho sa isang mosaic: ang isang solong elemento ay nakikita ng isang istrukturang yunit ng mata, at magkasama silang responsable para sa muling paglikha ng kumpletong larawan.

Mga uri

Mayroon ang Ommatidia mga tampok na anatomikal, bilang isang resulta kung saan naiiba ang kanilang mga optical na katangian (halimbawa, sa iba't ibang mga insekto). Tinukoy ng mga siyentipiko ang tatlong uri ng facet:

Sa pamamagitan ng paraan, ang ilang mga uri ng mga insekto ay mayroon halo-halong uri faceted organs of vision, at marami, bilang karagdagan sa mga isinasaalang-alang namin, ay mayroon ding mga simpleng mata. Kaya, sa isang langaw, halimbawa, ang mga nakapares na facet organ na medyo malalaking sukat ay matatagpuan sa mga gilid ng ulo. At sa tuktok ng ulo mayroong tatlong simpleng mga mata na nagsasagawa ng mga pantulong na pag-andar. Ang bubuyog ay may parehong organisasyon ng mga organo ng pangitain - iyon ay, limang mata lamang!

Sa ilang mga crustacean, ang mga compound na mata, kumbaga, ay nakaupo sa mga mobile outgrowths-stalks.

At ang ilang mga amphibian at isda ay mayroon ding karagdagang (parietal) na mata, na nagpapakilala sa liwanag, ngunit may object vision. Ang retina nito ay binubuo lamang ng mga selula at mga receptor.

Mga modernong pang-agham na pag-unlad

V Kamakailan lamang ang mga tambalang mata ay ang paksa ng pag-aaral at kasiyahan ng mga siyentipiko. Pagkatapos ng lahat, ang gayong mga organo ng pangitain, dahil sa kanilang orihinal na istraktura, ay nagbibigay ng mga siyentipikong imbensyon at pananaliksik sa mundo ng modernong optika. Pangunahing pakinabang - malawak na view space, ang pagbuo ng mga artipisyal na facet, na ginagamit pangunahin sa miniature, compact, secret surveillance system.

Ito ay pinaniniwalaan na hanggang sa 90% ng kaalaman tungkol sa labas ng mundo natatanggap ng isang tao kasama ng kanyang stereoscopic na paningin. Ang mga hares ay nakakuha ng peripheral vision, salamat sa kung saan maaari nilang makita ang mga bagay na nasa gilid at maging sa likod nila. Sa malalim na dagat na isda, ang mga mata ay maaaring sumakop hanggang sa kalahati ng ulo, at ang parietal na "third eye" ng lamprey ay nagpapahintulot na ito ay mag-navigate nang maayos sa tubig. Ang mga ahas ay nakakakita lamang ng isang gumagalaw na bagay, at ang mga mata ng isang peregrine falcon ay kinikilala bilang ang pinaka-maingat sa mundo, na may kakayahang subaybayan ang biktima mula sa taas na 8 km!

Ngunit paano nakikita ng mga kinatawan ng pinakamaraming at magkakaibang klase ng mga nabubuhay na nilalang sa Earth ang mundo - mga insekto? Kasama ng mga vertebrates, kung saan nawala lamang sila sa mga tuntunin ng laki ng katawan, ang mga insekto ang may pinaka perpektong paningin at kumplikadong mga istraktura. optical system mata. Kahit na ang mga tambalang mata ng mga insekto ay walang tirahan, bilang isang resulta kung saan maaari silang tawaging myopic, sila, hindi katulad ng mga tao, ay nakikilala ang napakabilis na gumagalaw na mga bagay. At salamat sa nakaayos na istraktura ng kanilang mga photoreceptor, marami sa kanila ang may tunay na "sixth sense" - polarized vision.

Lumalabo ang paningin - ang aking lakas,
Dalawang invisible diamond spear...

A. Tarkovsky (1983)

Mahirap i-overestimate ang halaga Sveta(electromagnetic radiation ng nakikitang spectrum) para sa lahat ng mga naninirahan sa ating planeta. sikat ng araw nagsisilbing pangunahing pinagmumulan ng enerhiya para sa mga halamang photosynthetic at bakterya, at hindi direktang sa pamamagitan ng mga ito - para sa lahat ng nabubuhay na organismo ng biosphere ng mundo. Direktang nakakaapekto ang liwanag sa daloy ng lahat ng pagkakaiba-iba mga proseso ng buhay hayop, mula sa pag-aanak hanggang sa pana-panahong pagbabago ng kulay. At, siyempre, salamat sa pang-unawa ng liwanag ng mga espesyal na organo ng pandama, ang mga hayop ay tumatanggap ng isang makabuluhang (at madalas na higit pa) O karamihan) ng impormasyon tungkol sa mundo sa kanilang paligid, maaari nilang makilala ang hugis at kulay ng mga bagay, matukoy ang paggalaw ng mga katawan, mag-navigate sa kalawakan, atbp.

Ang pangitain ay lalong mahalaga para sa mga hayop na aktibong gumagalaw sa kalawakan: ito ay sa pagdating ng mga mobile na hayop na nagsimula silang bumuo at mapabuti visual na kagamitan- ang pinaka kumplikado sa lahat ng kilala mga sistemang pandama. Kabilang sa mga hayop na ito ang mga vertebrates at kabilang sa mga invertebrates - mga cephalopod at mga insekto. Ito ang mga pangkat ng mga organismo na maaaring magyabang ng mga pinaka kumplikadong organo ng pangitain.

Gayunpaman, malaki ang pagkakaiba ng visual apparatus ng mga grupong ito, gayundin ang perception ng mga imahe. Ito ay pinaniniwalaan na ang mga insekto sa kabuuan ay mas primitive kaysa sa mga vertebrates, hindi banggitin ang kanilang mas mataas na antas - mga mammal, at, natural, mga tao. Ngunit gaano sila naiiba visual na pagdama? Sa madaling salita, gaano kaiba sa ating mundo, na nakikita sa mga mata ng isang maliit na nilalang na tinatawag na langaw?

Hexagon mosaic

Ang visual system ng mga insekto, sa prinsipyo, ay hindi naiiba sa iba pang mga hayop at binubuo ng mga peripheral na organo ng paningin, mga istruktura ng nerbiyos at mga pormasyon ng gitnang sistema ng nerbiyos. Ngunit tungkol sa morpolohiya ng mga organo ng pangitain, narito ang mga pagkakaiba ay kapansin-pansin lamang.

Ang lahat ay pamilyar sa kumplikado faceted mga mata ng insekto, na matatagpuan sa mga pang-adultong insekto o sa larvae ng insekto na nanggagaling sa hindi kumpletong pagbabago, ibig sabihin, walang yugto ng pupal. Walang napakaraming eksepsiyon sa panuntunang ito: ito ay mga pulgas (order Siphonaptera), mga ibong may pakpak ng pamaypay (order Strepsiptera), karamihan sa mga silverfish (pamilya Lepismatidae) at ang buong klase ng cryptomaxillaries (Entognatha).

Ang tambalang mata ay mukhang isang basket ng hinog na sunflower: binubuo ito ng isang hanay ng mga facet ( ommatidian) - mga autonomous na receiver ng light radiation, pagkakaroon ng lahat ng kailangan para sa regulasyon ng light flux at pagbuo ng imahe. Ang bilang ng mga facet ay lubhang nag-iiba: mula sa iilan sa bristletails (order Thysanura) hanggang 30 libo sa tutubi (order Aeshna). Nakapagtataka, ang bilang ng ommatidia ay maaaring mag-iba kahit sa loob ng isang sistematikong grupo: halimbawa, ang ilang mga species ng ground beetle na naninirahan sa mga bukas na espasyo ay may mahusay na nabuo na mga mata ng tambalang may malaking dami ommatidia, habang sa mga ground beetle na naninirahan sa ilalim ng mga bato, ang mga mata ay lubhang nabawasan at binubuo ng isang maliit na bilang ng ommatidia.

Ang itaas na layer ng ommatidia ay kinakatawan ng cornea (lens) - isang seksyon ng isang transparent na cuticle na itinago ng mga espesyal na cell, na isang uri ng hexagonal biconvex lens. Sa ilalim ng kornea sa karamihan ng mga insekto mayroong isang transparent na mala-kristal na kono, ang istraktura nito ay maaaring mag-iba iba't ibang uri. Sa ilang mga species, lalo na nangunguna imahe sa gabi buhay, may mga karagdagang istruktura sa light-refracting apparatus, na pangunahing gumaganap ng papel na isang anti-reflective coating at nagpapataas ng light transmission ng mata.

Ang imahe na nabuo ng lens at ang kristal na kono ay nahuhulog sa photosensitive retinal(visual) na mga selula, na isang neuron na may maikling tail-axon. Maraming mga retinal cell ang bumubuo ng isang cylindrical na bundle - retinulus. Sa loob ng bawat naturang cell, sa gilid na nakaharap sa loob, matatagpuan ang ommatidium rabdomer- isang espesyal na pagbuo ng marami (hanggang sa 75-100,000) microscopic tubes-villi, ang lamad na naglalaman ng isang visual na pigment. Tulad ng lahat ng vertebrates, ang pigment na ito ay rhodopsin- isang kumplikadong kulay na protina. Dahil sa malaking lugar ng mga lamad na ito, naglalaman ang photoreceptor neuron malaking bilang ng mga molekula ng rhodopsin (halimbawa, sa langaw ng prutas Drosophila ang bilang na ito ay lumampas sa 100 milyon!).

Rhabdomer ng lahat ng mga visual na cell na pinagsama sa rabdom, at sensitibo sa liwanag, mga elemento ng receptor ng tambalang mata, at lahat ng mga retinule na magkasama ay bumubuo ng isang analogue ng ating retina.

Ang light-refracting at light-sensitive apparatus ng mga facet sa kahabaan ng perimeter ay napapalibutan ng mga cell na may mga pigment, na gumaganap ng papel ng light isolation: salamat sa kanila, ang light flux, refracting, ay nahuhulog sa mga neuron ng isang ommatidium lamang. Ngunit ito ay kung paano nakaayos ang mga facet sa tinatawag na photopic inangkop ang mga mata sa maliwanag na liwanag ng araw.

Para sa mga species na humahantong sa isang takip-silim o nocturnal na pamumuhay, ang mga mata ng ibang uri ay katangian - scotopic. Ang ganitong mga mata ay may isang bilang ng mga adaptasyon para sa hindi sapat na liwanag na output, halimbawa, napakalaking rhabdomer. Bilang karagdagan, sa ommatidia ng naturang mga mata, ang mga light-shielding pigment ay maaaring malayang lumipat sa loob ng mga cell, dahil sa kung saan ang liwanag na pagkilos ng bagay ay maaaring maabot ang mga visual na selula ng kalapit na ommatidia. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay sumasailalim sa tinatawag na madilim na pagbagay mata ng insekto - isang pagtaas sa sensitivity ng mata sa mahinang liwanag.

Kapag ang mga light photon ay hinihigop ng mga rhabdomere, ang mga nerve impulses ay nabuo sa mga retinal cells, na ipinapadala kasama ang mga axon sa ipinares na visual lobes ng utak ng insekto. Sa bawat visual na lobe mayroong tatlong associative center, kung saan ang pagproseso ng daloy ng visual na impormasyon, nang sabay-sabay na nagmumula sa maraming facet, ay isinasagawa.

Isa hanggang tatlumpu

Ayon sa mga sinaunang alamat, ang mga tao ay dating nagkaroon ng "third eye" na responsable para sa extrasensory perception. Walang katibayan para dito, ngunit ang parehong lamprey at iba pang mga hayop, tulad ng tuatara lizard at ilang amphibian, ay may hindi pangkaraniwang mga organo na sensitibo sa liwanag sa "maling" lugar. At sa ganitong diwa, ang mga insekto ay hindi nahuhuli sa mga vertebrates: bilang karagdagan sa karaniwang mga mata ng tambalang, mayroon silang maliit na karagdagang mga mata - ocelli matatagpuan sa fronto-parietal na ibabaw, at stemma- sa mga gilid ng ulo.

Ang Ocelli ay higit sa lahat ay matatagpuan sa mahusay na lumilipad na mga insekto: mga matatanda (sa mga species na may kumpletong metamorphosis) at larvae (sa mga species na may hindi kumpletong metamorphosis). Bilang isang patakaran, ang mga ito ay tatlong mata na matatagpuan sa anyo ng isang tatsulok, ngunit kung minsan ang median na isa o dalawang lateral ay maaaring wala. Sa istraktura, ang ocelli ay katulad ng ommatidia: sa ilalim ng isang light-refracting lens mayroon silang isang layer ng transparent na mga cell (katulad ng isang crystalline cone) at isang retinal retina.

Ang stem ay matatagpuan sa insect larvae na nabubuo nang may kumpletong metamorphosis. Ang kanilang bilang at lokasyon ay nag-iiba depende sa species: mula isa hanggang tatlumpung ocelli ay matatagpuan sa bawat panig ng ulo. Sa mga uod, anim na mata ang mas karaniwan, na nakaayos upang ang bawat isa sa kanila ay may hiwalay na larangan ng pangitain.

Sa iba't ibang mga order ng mga insekto, ang stemma ay maaaring magkaiba sa istraktura. Ang mga pagkakaibang ito ay posibleng nauugnay sa kanilang pinagmulan mula sa iba't ibang mga istrukturang morphological. Kaya, ang bilang ng mga neuron sa isang mata ay maaaring mula sa ilang mga yunit hanggang sa ilang libo. Naturally, nakakaapekto ito sa pang-unawa ng nakapaligid na mundo sa pamamagitan ng mga insekto: kung ang ilan sa kanila ay nakakakita lamang ng paggalaw ng liwanag at dark spots, pagkatapos ay nakikilala ng iba ang laki, hugis at kulay ng mga bagay.

Tulad ng nakikita natin, ang parehong stemma at ommatidia ay mga analogue ng solong facet, kahit na binago. Gayunpaman, ang mga insekto ay may iba pang mga opsyon na "fallback". Kaya, ang ilang mga larvae (lalo na mula sa order ng Diptera) ay nakakakilala ng liwanag kahit na may ganap na kulay na mga mata sa tulong ng mga photosensitive na selula na matatagpuan sa ibabaw ng katawan. At ang ilang uri ng butterflies ay may tinatawag na genital photoreceptor.

Ang lahat ng naturang photoreceptor zone ay nakaayos sa katulad na paraan at kumakatawan sa isang akumulasyon ng ilang mga neuron sa ilalim ng isang transparent (o translucent) na cuticle. Dahil sa mga karagdagang "mata", iniiwasan ng mga larvae ng Diptera ang mga bukas na espasyo, at ginagamit ito ng mga babaeng paru-paro kapag nangingitlog sa mga lilim na lugar.

Faceted Polaroid

Ano ang kayang gawin ng mga kumplikadong mata ng mga insekto? Tulad ng alam mo, ang anumang optical radiation ay may tatlong katangian: ningning, saklaw(haba ng daluyong) at polariseysyon(orientation ng mga oscillations ng electromagnetic component).

Ginagamit ng mga insekto ang spectral na katangian ng liwanag upang irehistro at kilalanin ang mga bagay sa nakapaligid na mundo. Halos lahat ng mga ito ay may kakayahang makita ang liwanag sa hanay na 300-700 nm, kabilang ang ultraviolet na bahagi ng spectrum na hindi naa-access ng mga vertebrates.

kadalasan, iba't ibang kulay nakikita ng iba't ibang bahagi ng tambalang mata ng mga insekto. Ang ganitong "lokal" na sensitivity ay maaaring mag-iba kahit sa loob ng parehong species, depende sa kasarian ng indibidwal. Kadalasan, ang iba't ibang mga receptor ng kulay ay matatagpuan sa parehong ommatidia. Kaya, sa mga butterflies ng genus Papilio dalawang photoreceptor ay may visual na pigment na may maximum na pagsipsip sa 360, 400, o 460 nm, dalawa pa sa 520 nm, at ang natitira mula 520 hanggang 600 nm (Kelber et al., 2001).

Ngunit hindi lang ito ang kayang gawin ng mata ng insekto. Tulad ng nabanggit sa itaas, sa mga optic neuron, ang photoreceptor membrane ng rhabdomer microvilli ay nakapulupot sa isang bilog o hexagonal na tubo. Dahil dito, ang ilan sa mga molekula ng rhodopsin ay hindi nakikilahok sa pagsipsip ng liwanag dahil sa katotohanan na ang mga dipole na sandali ng mga molekulang ito ay kahanay sa landas ng sinag ng liwanag (Govardovsky, Gribakin, 1975). Bilang resulta, nakukuha ng microvillus dichroism- ang kakayahang sumipsip ng liwanag nang iba depende sa polarisasyon nito. Ang pagtaas sa sensitivity ng polariseysyon ng ommatidium ay pinadali din ng katotohanan na ang mga molekula ng visual na pigment ay hindi nakaayos nang sapalaran sa lamad, tulad ng sa mga tao, ngunit nakatuon sa isang direksyon, at bukod pa, sila ay mahigpit na naayos.

Kung ang mata ay nagagawang makilala sa pagitan ng dalawang pinagmumulan ng liwanag batay sa kanilang mga parang multo na katangian, anuman ang intensity ng radiation, maaari nating pag-usapan ang tungkol sa pangitain ng kulay . Ngunit kung gagawin nito ito sa pamamagitan ng pag-aayos ng anggulo ng polarization, tulad ng sa kasong ito, mayroon tayong lahat ng dahilan upang magsalita ng insect polarization vision.

Paano nakikita ng mga insekto ang polarized na ilaw? Batay sa istraktura ng ommatidium, maaari itong ipalagay na ang lahat ng mga photoreceptor ay dapat na magkasabay na sensitibo sa isang tiyak na haba (haba) ng mga light wave at sa antas ng light polarization. Ngunit sa kasong ito, maaaring mayroon malubhang problema- ang tinatawag na maling pang-unawa sa kulay. Kaya, ang liwanag na makikita mula sa makintab na ibabaw ng mga dahon o ang ibabaw ng tubig ay bahagyang polarized. Sa kasong ito, ang utak, na sinusuri ang data ng mga photoreceptor, ay maaaring magkamali sa pagtatasa ng intensity ng kulay o ang hugis ng reflective surface.

Natutunan ng mga insekto na matagumpay na makayanan ang gayong mga paghihirap. Kaya, sa isang bilang ng mga insekto (pangunahin ang mga langaw at mga bubuyog), sa ommatidia na nakikita lamang ang kulay, isang rhabdom ang nabuo. saradong uri , kung saan ang mga rhabdomer ay hindi nakikipag-ugnayan sa isa't isa. Kasabay nito, mayroon din silang ommatidia na may karaniwang tuwid na rhabdomae, na sensitibo rin sa polarizing light. Sa mga bubuyog, ang mga naturang facet ay matatagpuan sa gilid ng mata (Wehner at Bernard, 1993). Sa ilang mga butterflies, ang mga distortion sa color perception ay tinanggal dahil sa makabuluhang curvature ng rhabdomere microvilli (Kelber et al., 2001).

Sa maraming iba pang mga insekto, lalo na sa Lepidoptera, ang karaniwang mga direktang rhabdom ay napanatili sa lahat ng ommatidia, kaya ang kanilang mga photoreceptor ay magagawang sabay na madama ang parehong "kulay" at polarized na liwanag. Bukod dito, ang bawat isa sa mga receptor na ito ay sensitibo lamang sa isang tiyak na anggulo ng polarization ng kagustuhan at isang tiyak na wavelength ng liwanag. Ang kumplikadong visual na perception na ito ay tumutulong sa mga butterflies na pakainin at mangitlog (Kelber et al., 2001).

hindi pamilyar na lupain

Maaari mong walang katapusang suriin ang mga tampok ng morpolohiya at biochemistry ng mata ng insekto at nahihirapan pa ring sagutin ang gayong simple at sa parehong oras na hindi kapani-paniwala kumplikadong isyu: Paano nakikita ng mga insekto?

Mahirap para sa isang tao na isipin ang mga imahe na lumabas sa utak ng mga insekto. Ngunit dapat mapansin ng lahat na sikat ngayon teorya ng mosaic vision, ayon sa kung saan nakikita ng insekto ang imahe sa anyo ng isang uri ng palaisipan ng mga hexagons, ay hindi tumpak na sumasalamin sa kakanyahan ng problema. Ang katotohanan ay kahit na ang bawat solong facet ay kumukuha ng isang hiwalay na imahe, na bahagi lamang ng buong larawan, ang mga larawang ito ay maaaring mag-overlap sa mga larawang nakuha mula sa mga kalapit na facet. Samakatuwid, ang imahe ng mundo na nakuha gamit ang malaking mata ng tutubi, na binubuo ng libu-libong miniature facet camera, at ang "katamtaman" na anim na aspeto ng mata ng langgam, ay mag-iiba nang malaki.

Tungkol sa visual acuity (resolusyon, ibig sabihin, ang kakayahang makilala ang antas ng dissection ng mga bagay), pagkatapos ay sa mga insekto ito ay tinutukoy ng bilang ng mga facet bawat yunit ng matambok na ibabaw ng mata, ibig sabihin, ang kanilang angular density. Hindi tulad ng mga tao, ang mga mata ng mga insekto ay walang tirahan: ang radius ng curvature ng light-conducting lens ay hindi nagbabago sa kanila. Sa ganitong kahulugan, ang mga insekto ay maaaring tawaging myopic: nakikita nila ang higit pang mga detalye, mas malapit sila sa object ng pagmamasid.

Kasabay nito, ang mga insekto na may mga tambalang mata ay nakikilala ang napakabilis na gumagalaw na mga bagay, na ipinaliwanag sa pamamagitan ng kanilang mataas na kaibahan at mababang pagkawalang-galaw. visual na sistema. Halimbawa, ang isang tao ay maaaring makilala lamang ang tungkol sa dalawampung flashes bawat segundo, at isang pukyutan - sampung beses na higit pa! Ang property na ito ay mahalaga para sa mabilis na lumilipad na mga insekto na kailangang gumawa ng mga desisyon nang direkta sa paglipad.

Ang mga larawang may kulay na nakikita ng mga insekto ay maaari ding maging mas kumplikado at hindi karaniwan kaysa sa atin. Halimbawa, ang isang bulaklak na lumilitaw na puti sa atin ay kadalasang nagtatago sa mga talulot nito ng maraming pigment na maaaring sumasalamin sa ultraviolet light. At sa mga mata ng mga pollinating na insekto, kumikinang ito ng maraming makukulay na lilim - mga payo sa daan patungo sa nektar.

Ito ay pinaniniwalaan na ang mga insekto ay "hindi nakikita" ang pulang kulay, na sa " purong anyo"at napakabihirang sa kalikasan (maliban sa mga tropikal na halaman na na-pollinated ng mga hummingbird). Gayunpaman, ang mga pulang kulay na bulaklak ay kadalasang naglalaman ng iba pang mga pigment na maaaring sumasalamin sa short-wavelength na radiation. At dahil marami sa mga insekto ang nakakakita ng hindi tatlong pangunahing kulay, tulad ng isang tao, ngunit higit pa (minsan hanggang lima!), Kung gayon ang kanilang mga visual na imahe ay dapat na isang extravaganza ng mga kulay.

At sa wakas, ang "ikaanim na kahulugan" ng mga insekto ay polarized vision. Sa tulong nito, pinamamahalaan ng mga insekto na makita sa mundo sa kanilang paligid kung ano ang makukuha lamang ng isang tao sa isang mahinang ideya sa tulong ng mga espesyal na optical filter. Ang mga insekto sa ganitong paraan ay maaaring tumpak na mahanap ang araw sa isang maulap na kalangitan at gumamit ng polarized na liwanag bilang isang "celestial compass". At ang mga insektong nabubuhay sa tubig sa paglipad ay nakakakita ng mga anyong tubig sa pamamagitan ng bahagyang polarized na liwanag na makikita mula sa ibabaw ng tubig (Schwind, 1991). Ngunit kung anong uri ng mga imahe ang kanilang "nakikita" sa parehong oras, imposible lamang para sa isang tao na isipin ...

Sinuman na, sa isang kadahilanan o iba pa, ay interesado sa pangitain ng mga insekto, ay maaaring may tanong: bakit hindi sila bumuo ng isang mata ng silid, katulad ng mata ng tao, na may pupil, lens at iba pang device?

Isang namumukod-tanging Amerikanong teoretikal na pisiko ang minsang lubusang sumagot sa tanong na ito, Nobel Laureate R. Feynman: “Ito ay nahahadlangan sa halip kawili-wiling mga dahilan. Una sa lahat, ang bubuyog ay napakaliit: kung ito ay may mata na katulad ng sa amin, ngunit katumbas na mas maliit, kung gayon ang laki ng mag-aaral ay nasa pagkakasunud-sunod ng 30 microns, at samakatuwid ang diffraction ay magiging napakalaki na ang bubuyog ay hindi pa rin magawa. makakita ng mas mahusay. Ang masyadong maliit na mata ay hindi masyadong maganda. Kung ang gayong mata ay ginawa ng sapat na sukat, kung gayon ito ay dapat na hindi mas maliit kaysa sa ulo ng bubuyog mismo. Ang halaga ng tambalang mata ay nakasalalay sa katotohanan na halos hindi ito kumukuha ng espasyo - isang manipis na layer lamang sa ibabaw ng ulo. Kaya bago magbigay ng payo sa isang bubuyog, huwag kalimutan na mayroon itong sariling mga problema!"

Samakatuwid, hindi nakakagulat na pinili ng mga insekto ang kanilang sariling landas sa visual na kaalaman ng mundo. Oo, at kami, upang makita ito mula sa pananaw ng mga insekto, ay kailangang kumuha ng malalaking tambalang mata upang mapanatili ang karaniwang visual acuity. Hindi malamang na ang ganitong pagkuha ay magiging kapaki-pakinabang sa atin mula sa punto ng view ng ebolusyon. Sa bawat isa sa kanya!

Panitikan
1. Tyshchenko V.P. Physiology ng mga insekto. M.: graduate School, 1986, 304 p.
2. Klowden M. J. Physiological Systems sa Mga Insekto. Academ Press, 2007. 688 p.
3. Nation J. L. Insect Physiology at Biochemistry. Ikalawang Edisyon: CRC Press, 2008.

Pahina 3 ng 5

Ang insekto at tao ay literal na tumitingin sa mundo magkaibang mata. Ang mga mata ng lahat ng mga insekto - maging ito langaw sa bahay, hornet, butterfly o beetle - kumplikado (faceted), na binubuo ng magkahiwalay na mga mata. (Maraming species din ang mayroon sa simpleng mga mata.) Sa ilang butterflies at tutubi, ang tambalang mata ay binubuo ng 30,000 elemento; anim lang ang langgam. Ang bawat mata ay may sariling lens Focal length na kung saan ay naayos at hindi tumanggap. Nakikita ng insekto ang isang mosaic na larawan (ganito ang hitsura ng isang napakalaking larawan sa pahayagan - mula sa mga indibidwal na specks) at hindi maganda ang pagkakaiba sa hugis ng mga bagay. Ngunit ang tambalang mata ay perpektong nakikita ang paggalaw, na tumutulong sa insekto na maiwasan ang mga mandaragit at makakita ng biktima.

Ang mga mata ng langaw at tutubi ay sumasakop sa halos lahat ng ibabaw ng ulo, na nagbibigay ng isang view ng halos 360, upang ang isang mandaragit ay makikita na papalapit mula sa likod, sa itaas at sa ibaba. Ang mga langgam na gumugugol ng halos lahat ng kanilang oras sa ilalim ng lupa ay nakakagawa ng mga kulang sa pag-unlad ng mga mata, at ang ilang mga species ay bulag.

Ang istraktura ng tambalang mata

Ilang mata mayroon ang tutubi?

Para sa mga mandaragit, pati na rin ang mga insektong mabilis na lumilipad, mayroon ang paningin pinakamahalaga. Ang kanilang mga mata ay binubuo ng maraming indibidwal na mga mata. Ang nasabing tambalang mata sa mga tutubi ay maaaring binubuo ng 30,000 indibidwal na mga lente. Dumadaan sa mga lente at transparent na mala-kristal na cone, naaabot ng liwanag ang mga sensitibong selula. Ginagawa nila ito sa mga electrical impulses, na pagkatapos ay ipinadala sa utak, kung saan ang kumpletong imahe ay nakolekta. Ang larawang ito ay tila nahahati sa mga cell at binubuo ng maraming mga punto - tulad ng isang larawan sa pahayagan o isang screensaver sa isang TV. Bilang karagdagan sa mga tambalang mata, maraming mga insekto ang may tatlong maliit na ocelli sa noo - na may maraming mga light-sensitive na mga cell at isang karaniwang lens. Kailangan sila ng mga insekto upang matukoy ang antas ng pag-iilaw ng nakapalibot na espasyo at ayusin ang posisyon ng kanilang katawan habang lumilipad. Sa tutubi, ang magkahiwalay na mga mata ay malinaw na nakikita bilang bahagi ng mga tambalang mata. Medyo simple sa mga tuntunin ng istraktura, ang isang karagdagang mata sa gitna ng noo ay mukhang isang patak ng tubig.

Ang bilis ng paglipad ng tutubi

Karaniwang lumilipad ang malalaking tutubi sa bilis na humigit-kumulang 30 km/h. Ang isang Australian dragonfly species ay maaaring umabot sa bilis na hanggang 58 km/h kapag lumilipad sa malalayong distansya. Gayunpaman, ang mga horseflies ay ang mga kampeon sa mga high-speed flight. Ang mga American species ng horseflies ay umaabot sa bilis na hanggang 70 km/h. Ang mga tutubi, salamat sa kanilang mga direktang kalamnan, ay maaaring ilipat ang kanilang mga pakpak sa lahat ng direksyon at sa gayon ay lumipad paatras.

Nakikita ba ng mga insekto ang mga kulay?

Kinikilala ng mga visual cell ng tao ang tatlong pangunahing kulay: asul, berde at pula. Ang lahat ng iba pang mga kulay ay nagmumula sa paghahalo ng tatlong pangunahing kulay na ito. Sa honey bee, ang bawat indibidwal na mata ay naglalaman din ng tatlong uri ng mga selula, na, gayunpaman, ay nakikilala sa pagitan ng asul, berde, at ultraviolet na ilaw. Ang mga bubuyog ay hindi nakikita ang pulang kulay: tila sa kanila ay madilim na kulay abo o itim. Ang ultraviolet light ay nagbibigay ng mga bubuyog, langgam at langaw ng impormasyon tungkol sa direksyon ng mga vibrations ng polarized na liwanag, na sinusuri ng utak ng insekto. Samakatuwid, ang mga insekto, kahit na may mataas na ulap, ay maaaring masuri ang lokasyon ng araw at i-orient ang kanilang sarili sa lupa. Gumagamit din ang mga water bug at water bugs ng polarized light data para makita ang reflective water surface sa paglipad.

Ano ang resolusyon?

Ang isang tao ay maaaring makakita ng 20 magkakasunod na larawan bawat segundo. Kung ito ay nangyayari nang mas mabilis, kung gayon ang larawan ay makikita sa paggalaw. Ginagamit ang epektong ito kapag kumukuha ng mga pelikula. Ang larawan sa monitor ng computer at screen ng TV ay ina-update ng 50 beses bawat segundo at samakatuwid ay tila pare-pareho. Ang mata ng isang langaw ng dumi ay maaaring makilala ang mga indibidwal na larawan sa loob ng apat na ikalibo ng isang segundo. pulot-pukyutan tingnan ang 300 mga larawan bawat segundo.