Come vedono gli insetti. Caratteristiche della visione degli insetti. Occhi composti: qual è l'essenza

Le mosche vivono meno degli elefanti. Non ci sono dubbi su questo. Ma, dal punto di vista delle mosche, davvero la loro vita sembra loro molto più breve? Questa, infatti, è stata la domanda posta da Kevin Geely del Trinity College di Dublino in un articolo appena pubblicato su Animal Behavior. La sua risposta: ovviamente no. Queste piccole creature volano con metabolismo veloce vedere il mondo al rallentatore. L'esperienza soggettiva del tempo è essenzialmente solo soggettiva. Anche singole persone chi può scambiarsi impressioni parlando tra loro non può sapere con certezza se la propria esperienza corrisponde a quella di altre persone.

Mosche: la visione di una mosca e perché è difficile ucciderla

Ma esiste un indicatore oggettivo, che probabilmente è correlato all’esperienza soggettiva. Si chiama frequenza critica di fusione dello sfarfallio CFF ed è la frequenza più bassa alla quale la luce tremolante viene prodotta da una sorgente luminosa costante. Misura la velocità con cui gli occhi di un animale possono aggiornare le immagini e quindi elaborare le informazioni.

Per gli esseri umani, la frequenza critica media dello sfarfallio è di 60 hertz (ovvero 60 volte al secondo). Questo è il motivo per cui la frequenza di aggiornamento dell'immagine sullo schermo televisivo è solitamente impostata su questo valore. I cani hanno una frequenza critica di sfarfallio di 80 Hz, motivo per cui sembra che non amino guardare la TV. Per un cane, un programma televisivo assomiglia a tante cornici fotografiche che si cambiano rapidamente l'una con l'altra.

Dovrebbe significare la frequenza di sfarfallio critica più alta benefici biologici perché consente una risposta più rapida alle minacce e alle opportunità. Le mosche con una frequenza critica di 250 Hz sono notoriamente difficili da uccidere. Un giornale piegato, che a una persona sembra muoversi rapidamente durante uno sciopero, sembra volare come se si muovesse nella melassa.

Lo scienziato Kevin Geely ha suggerito che i principali fattori che limitano la frequenza critica dello sfarfallio in un animale sono le sue dimensioni e il tasso metabolico. taglia piccola significa che i segnali percorrono una distanza più breve fino al cervello. Un tasso metabolico elevato significa che è disponibile più energia per elaborarli. Una ricerca in letteratura, tuttavia, ha dimostrato che nessuno prima si era interessato a questo problema.

Fortunatamente per Gili, proprio questa ricerca ha rivelato anche che molte persone avevano studiato la frequenza critica dello sfarfallio un largo numero specie per altri motivi. Molti scienziati hanno anche studiato i tassi metabolici in molte specie della stessa specie. Ma i dati sulle dimensioni della specie sono ben noti. Pertanto, tutto ciò che doveva fare era costruire correlazioni e applicare i risultati di altri studi a suo vantaggio. E lo ha fatto.

Per facilitare il compito del suo studio, lo scienziato ha preso dati relativi solo agli animali vertebrati - 34 specie. All'estremità inferiore della scala si trovava l'anguilla europea, con una frequenza critica di sfarfallio di 14 Hz. È immediatamente seguita da una tartaruga liuto, con una frequenza critica di sfarfallio di 15 Hz. I rettili della specie tuatara (tuatara) hanno una CFF di 46 Hz. Gli squali martello, insieme agli esseri umani, hanno una CFF di 60 Hz e gli uccelli pinna gialla, come i cani, hanno una CFF di 80 Hz.

Il primo posto è andato al Golden Gopher, con una CFF di 120 Hz. E quando Gili tracciò il CFF rispetto alle dimensioni degli animali e al tasso metabolico (che, è vero, non sono variabili indipendenti, poiché gli animali piccoli tendono ad avere tassi metabolici più elevati rispetto a quelli grandi), trovò esattamente le correlazioni che aveva previsto.

Si scopre che la sua ipotesi - secondo cui l'evoluzione fa sì che gli animali vedano il mondo il più lentamente possibile - sembra corretta. La vita di una mosca può sembrare breve per l’uomo, ma dal punto di vista dei Ditteri stessi, possono vivere fino a vecchiaia. Tienilo a mente la prossima volta che proverai (senza successo) a uccidere un'altra mosca.

insetti. Fin dall'infanzia abbiamo ammirato la bellezza delle farfalle, catturate coccinelle' soffriva di punture di zanzara. E anche da adulti abbiamo paura delle vespe e dei ragni. Questa classe di animali in latino suona molto bella come "insecta" - la più numerosa. Se consideriamo solo le specie descritte, ce ne sono circa un milione. In realtà ce ne sono molti altri. Ora gli scienziati sono propensi a credere che sul nostro pianeta esistano circa otto milioni di specie di insetti. Miriadi di minuscole creature strisciano, volano, ronzano, cinguettano e guardano il mondo con i propri occhi.

Come vedono queste creature in miniatura? Occhi da insetti, molto organo importante. Negli adulti di molte specie gli occhi sono occupati maggior parte teste. Se vengono visualizzati da grande aumento, sembreranno un reticolo o una rete sottile. Questo perché ogni occhio è formato da tanti piccoli ocelli. Si chiamano sfaccettati. Un occhio così piccolo è chiamato ommatidio. Coni lunghi e stretti, all'estremità dei quali si trovano lenti a forma di esagono, si adattano perfettamente l'uno all'altro. I loro assi, poiché l'occhio è rotondo, divergono come raggi. E nonostante il fatto che un ommatidio abbia la capacità di vedere solo da uno a sei gradi, tutti insieme, e abbiano tipi diversi da 100 a 30.000, consentono all'occhio di coprire l'intero soggetto. L'immagine è composta da diversi pezzi, come un mosaico.

Gli insetti non distinguono i piccoli dettagli. La chiarezza dell'immagine è disturbata dal fatto che gli assi ottici degli ommatidi divergono ad angoli di 1–6 gradi. Vedi gli insetti non lontano. A pochi metri di distanza. Ma quando il sole non è più visibile nel cielo, grazie alla capacità di determinare il piano di polarizzazione della luce, sono ben orientati. E distinguono lo sfarfallio o il lampeggiamento della luce con una frequenza di 250 - 300 hertz. Per fare un confronto, noi esseri umani siamo in grado di farlo con una frequenza di circa 50 hertz.

Se parliamo se queste briciole distinguono i colori, allora sì. Ovviamente nemmeno come le persone. Le api sono quelle più studiate in questo senso. Quindi da numerosi esperimenti, gli scienziati hanno appreso che le api vedono il mondo, dipinto in quattro colori. Rosso-giallo-verde. Si si. Esattamente. Non ciascuno separatamente, ma un colore a noi sconosciuto, fuso insieme. Anche blu-verde, blu-viola e ultravioletto. Anche altri insetti distinguono la luce ultravioletta. Tra loro ci sono alcune farfalle e formiche. Questo problema non è stato studiato a fondo. Resta ancora molto da sapere.

Non è tutto. Sulla parte fronto-parietale della testa degli insetti si trovano altri tre occhi a forma di triangolo. Alcuni ne hanno due. Il loro diametro va da 0,03 a 0,5 mm. Sono molto più semplici di quelli sfaccettati. Ma non giocano da meno ruolo importante. Questi occhi aumentano la sensibilità complessiva alla luce, cioè aiutano l'insetto ad orientarsi rispetto alla sorgente luminosa. Se gli occhi sono sigillati, l'insetto sarà meno sensibile alla luce.

Studiando la struttura, gli usi e i costumi di queste straordinarie piccole creature, siamo sempre più convinti di quanto sia inimitabile e unico il mondo che ci circonda. E con quanta cura dovrebbe essere trattato per non sconvolgere l'equilibrio di cui il Creatore ci ha circondato.

Se consideriamo l'occhio di un insetto in condizioni forti lente d'ingrandimento, allora vedremo che è costituito dal reticolo rotondo più piccolo. E questo sembra essere dovuto al fatto che l'occhio di un insetto è costituito da tanti piccoli occhi, nel linguaggio scientifico chiamati “sfaccettature”. Oggi cerchiamo di capire perché gli insetti hanno gli occhi rotondi, come vedono gli oggetti che li circondano? Questi sono così spesso interessati al bambino, ma?

Caratteristiche della struttura degli organi visivi

Gli occhi degli insetti sono divisi in tre tipi:

1. complesso (sfaccettato);
2. semplice;
3. larvale.

La struttura di tali occhi è diversa e gli insetti sono in grado di vederli in modo diverso.

Predomina la struttura complessa degli occhi numero massimo insetti, dipende dallo sviluppo dell'essere vivente stesso. Tali occhi sono costituiti da più elementi strutturali individuali: ommatidi.

Attraverso di essi la luce viene trasmessa, rifratta, vengono percepiti i segnali visivi. Ogni singolo ommatidio si distingue per la presenza di un apparato isolante del pigmento, che lo protegge completamente o parzialmente dalla luce laterale.

Gli ommatidi sono divisi in due tipi principali, che influenzano le caratteristiche strutturali degli occhi.

1. L'occhio appasiale ha ommatidi isolati. Ognuno di loro è in grado di lavorare individualmente rispetto agli altri, vedendo solo certa parte spazio circostante. L'immagine si forma nel cervello di un insetto, come il più piccolo mosaico.
2. Nel secondo gruppo - sovrapposizione, gli ommatidi, anche se parzialmente, ma hanno protezione dai raggi laterali. Ciò impedisce in qualche modo agli insetti di vedere con l'intensità della luce, ma migliora la visione al crepuscolo.

Gli occhi semplici includono gli organi visivi che hanno alcuni insetti e di solito si trovano sulla sommità della testa.

La struttura di tali occhi è notevolmente semplificata, vedono più deboli di altri. Si ritiene che tali occhi siano completamente privi di capacità visiva e siano responsabili solo del miglioramento delle funzioni. occhi composti.

E se dipingi su insetti sfaccettati, non sarà in grado di navigare nello spazio, anche con occhi ben definiti di struttura semplice.

Gli occhi larvali sono gli organi visivi delle larve degli insetti, che hanno la capacità di trasformarsi completamente in occhi composti. La loro struttura è alquanto semplificata, il che non consente all'insetto di vedere bene.

Caratteristiche distintive della visione degli insetti

La visione degli insetti è stata studiata a lungo. Grazie al crescente interesse degli scienziati, è stato possibile scoprirne molte caratteristiche distintive associato alla prestazione degli occhi.

E comunque, l'edificio organi visivi così diverso che la qualità della percezione dell'immagine, del colore, del volume, del movimento gruppi diversi gli insetti sono diversi. Diversi fattori influenzano questo:

• l'occhio composto differisce nella struttura strutturale degli ommatidi e nel numero, convessità, posizione e forma;
• occhi e stemmi semplici differiscono nel numero e nella sottigliezza della struttura, avendo grande quantità opzioni.

Occhi di insetti con diverso numero di ommatidi:

• una formica ha 6000 sfaccettature
• la mosca ne ha 4000
• negli scarabei 9000
• farfalle 17000
• e l'occhio più complesso di una libellula ha 28.000-30.000 sfaccettature.

Gli insetti vedono diversamente: lo spettro del raggio visibile è ridotto sul lato sinistro e aumentato a destra.

In una libellula, solo le sfaccettature inferiori distinguono i colori, quelle superiori distinguono la forma. Gli occhi della libellula occupano gran parte della testa, quindi la libellula è in grado di vedere e sentire cosa sta succedendo dietro di essa. La libellula non vede l'oggetto, ma ne sente il calore, vede nella gamma degli infrarossi.

Gli insetti sono in grado di distinguere le forme, ma ciò non avviene nello stesso modo degli esseri umani. Le farfalle e le api ignorano il cerchio o l'ovale, ma sono attratte dalla struttura radiale, che ricorda la corolla di un fiore. Un oggetto che si distingue per la complessità della figura e il gioco delle ombre attirerà l'attenzione molto più rapidamente. È anche interessante notare che alle api piacciono gli oggetti di piccole dimensioni.
È interessante notare che gli insetti sono in grado di "riconoscere" gli oggetti anche in base alla posizione.

Gli organi della vista sono sviluppati nella maggior parte degli insetti. raggiungere il massimo sviluppo occhi composti o composti . Numero elementi visivi- gli ommatidi, o sfaccettature, nell'occhio di una mosca domestica raggiungono i 4mila, e nelle libellule addirittura 28mila.L'ommatidio è costituito da una lente trasparente, o cornea, a forma di lente biconvessa e da un cono di cristallo trasparente che giace sotto di essa. Insieme fanno sistema ottico. Sotto il cono si trova la retina, che percepisce i raggi luminosi. cellule retiniche connesse fibre nervose con i lobi visivi del cervello. Ogni ommatidio è circondato da cellule pigmentate.

A seconda della percezione della luce di diversa intensità, si distinguono i tipi di occhi di apposizione e sovrapposizione. Il primo tipo di struttura dell'occhio è caratteristico degli insetti diurni, il secondo di quelli notturni.

IN occhio di apposizione ciascun ommatidio è isolato nella sua parte superiore dal pigmento degli ommatidi vicini. Quindi, ciascuno unità strutturale l'occhio lavora separatamente da tutti gli altri, percependo solo la “propria” parte dello spazio esterno. Quadro generale si forma nel cervello di un insetto come da tanti pezzi di un mosaico.

IN occhio di sovrapposizione gli ommatidi sono solo parzialmente, seppure per tutta la lunghezza, protetti dai raggi laterali: sono semipermeabili. Da un lato disturba gli insetti in condizioni di luce intensa, dall'altro li aiuta a vedere meglio al crepuscolo.

Ocelli (occhi semplici dorsali)- Questi sono piccoli organi visivi che hanno alcuni adulti e di solito si trovano sulla sommità della testa. Di solito vengono presentati in quantità di tre, mentre uno si trova leggermente davanti e altri due - dietro e di lato davanti. Non contengono ommatidio, la struttura degli occhi semplici è notevolmente semplificata. All'esterno si trova la cornea, costituita da cellule rootagene, più in profondità è l'apparato di percezione della luce delle cellule retiniche (sensibili), ancora più in basso ci sono le cellule del pigmento che passano nelle fibre del nervo ottico.

Di tutte le varietà di occhi degli insetti, gli occhi semplici hanno la capacità di vedere più debole. Secondo alcuni rapporti, non svolgono alcuna funzione visiva e sono responsabili solo del miglioramento della funzione degli occhi composti. Ciò, in particolare, è dimostrato dal fatto che gli insetti praticamente non hanno occhi semplici in assenza di occhi complessi. Inoltre, quando dipingono sopra gli occhi composti, gli insetti cessano di orientarsi nello spazio, anche se hanno occhi semplici ben definiti.

Stemmi o occhi semplici laterali- presente nelle larve di insetti con trasformazione completa. Durante la fase pupa, si "trasformano" in occhi composti. Eseguire funzione visiva, ma, a causa della struttura semplificata, vedono relativamente debolmente. Per migliorare la vista, gli ocelli larvali vengono spesso presentati nelle larve in una quantità di diversi pezzi. Nelle larve delle seghe sono simili a quelle dorsali e nei bruchi delle farfalle assomigliano agli ommatidi degli occhi composti. I bruchi percepiscono la forma degli oggetti, distinguono piccoli dettagli sulla loro superficie.

La domanda "Quanti occhi hai?" mosca comune?" non è così semplice come sembra. Due grandi occhi situato ai lati della testa, può essere visto ad occhio nudo. Ma in realtà, la struttura degli organi visivi di una mosca è molto più complicata.

Se guardi l'immagine ingrandita degli occhi di una mosca, puoi vedere che sono simili ai favi e sono costituiti da molti segmenti individuali. Ogni parte ha la forma di un esagono bordi corretti. Da qui deriva il nome di tale struttura dell'occhio: sfaccettatura ("faccetta" in francese significa "bordo"). Molti e alcuni artropodi possono vantare occhi composti complessi, e la mosca è lontana dal campione in termini di numero di sfaccettature: ha solo 4.000 sfaccettature e le libellule ne hanno circa 30.000.

Le cellule che vediamo sono chiamate ommatidi. Gli ommatidi sono a forma di cono, la cui estremità stretta si estende in profondità nell'occhio. Il cono è costituito da una cellula che percepisce la luce e da una lente protetta da una cornea trasparente. Tutti gli ommatidi sono strettamente premuti l'uno con l'altro e collegati dalla cornea. Ognuno di loro vede il "proprio" frammento dell'immagine e il cervello aggiunge queste minuscole immagini in un tutto.

La posizione dei grandi occhi composti differisce tra le mosche femmine e quelli maschi. Nei maschi gli occhi sono ravvicinati, mentre nelle femmine sono più distanziati, poiché hanno la fronte. Se guardi una mosca al microscopio, al centro della testa sopra gli organi visivi sfaccettati puoi vederne tre piccoli punti disposti a triangolo. In realtà, questi punti sono semplici occhi.

In totale, la mosca ha un paio di occhi composti e tre semplici, per un totale di cinque. Perché la natura ha intrapreso un percorso così difficile? Il fatto è che la visione sfaccettata è stata formata per coprire innanzitutto quanto più spazio possibile con uno sguardo e catturare il movimento. Questi occhi svolgono le funzioni principali. Con occhi semplici, la mosca era “provvista” di misurare il livello di illuminazione. occhi composti sono l'organo principale della visione e quelli semplici sono secondari. Se la mosca non avesse occhi semplici, sarebbe più lenta e potrebbe volare solo in piena luce, e senza occhi composti sarebbe cieca.

Come vede una mosca il mondo che la circonda?

I grandi occhi convessi consentono alla mosca di vedere tutto ciò che la circonda, ovvero l'angolo di visione è di 360 gradi. È largo il doppio di un essere umano. Gli occhi fissi dell'insetto guardano contemporaneamente su tutti e quattro i lati. Ma l'acuità visiva di una mosca è quasi 100 volte inferiore a quella di un essere umano!

Poiché ogni ommatidio è una cellula indipendente, l'immagine è reticolata, composta da migliaia di piccole immagini separate che si completano a vicenda. Pertanto, il mondo per una mosca è un puzzle assemblato, composto da diverse migliaia di pezzi, e piuttosto vago. Più o meno chiaramente, l'insetto vede solo a una distanza di 40-70 centimetri.

La mosca è in grado di distinguere i colori ed è persino invisibile occhio umano luce polarizzata e ultravioletta. L'occhio di una mosca percepisce il minimo cambiamento nella luminosità della luce. Riesce a vedere il sole nascosto da spesse nuvole. Ma al buio, le mosche vedono male e conducono uno stile di vita prevalentemente diurno.

Un altro abilità interessante mosche: una rapida reazione al movimento. Una mosca percepisce un oggetto in movimento 10 volte più veloce di un essere umano. "Calcola" facilmente la velocità di un oggetto. Questa capacità è vitale per determinare la distanza dalla fonte del pericolo e si ottiene "trasferendo" l'immagine da una cellula - ommatidia a un'altra. Gli ingegneri aeronautici hanno adottato questa caratteristica della vista della mosca e hanno sviluppato un dispositivo per calcolare la velocità di un aereo in volo, ripetendo la struttura del suo occhio.

Grazie a questa percezione veloce, le mosche vivono in una realtà al rallentatore rispetto a noi. Un movimento della durata di un secondo, dal punto di vista umano, viene percepito da una mosca come un'azione di dieci secondi. Sicuramente le persone sembrano loro creature molto lente. Il cervello degli insetti funziona alla velocità di un supercomputer, ricevendo un'immagine, analizzandola e trasmettendo i comandi appropriati al corpo in millesimi di secondo. Pertanto, non è sempre possibile schiacciare una mosca.

Quindi, la risposta corretta alla domanda "Quanti occhi ha una mosca comune?" sarà il numero cinque. I principali sono un organo accoppiato in una mosca, come in molti esseri viventi. Perché la natura ne ha creati esattamente tre occhi semplici- rimane un mistero.