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

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

IN occhio di apposizione ogni ommatidia è isolato nella sua parte superiore dal pigmento degli ommatidi vicini. Quindi, ciascuno unità strutturale Gli occhi lavorano separatamente da tutti gli altri, percependo solo la “loro” parte dello spazio esterno. Quadro generale si forma nel cervello dell’insetto come se fossero tanti pezzi di un mosaico.

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

Ocello (dorsale occhi semplici) - Si tratta di piccoli organi visivi presenti in alcuni adulti e solitamente situati sulla sommità della testa. Di solito vengono presentati in quantità di tre, di cui uno leggermente disteso davanti e altri due - dietro e di lato davanti. Non contengono ommatidio e la struttura degli ocelli semplici è notevolmente semplificata. All'esterno si trova la cornea, costituita da cellule corneageniche, più in profondità si trova l'apparato di ricezione della luce costituito da cellule retiniche (sensibili), e ancora più in basso ci sono le cellule del pigmento che passano nelle fibre del nervo ottico.

Di tutti i tipi di occhi degli insetti, gli ocelli 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 gli occhi composti vengono dipinti, 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 male. Per migliorare la vista, gli occhi larvali sono spesso presenti in più pezzi. Nelle larve delle seghe sono simili a quelle dorsali, e nei bruchi delle farfalle assomigliano agli ommatidi dell'occhio composto. I bruchi percepiscono la forma degli oggetti e distinguono piccoli dettagli sulla loro superficie.

Le mosche vivono una vita più breve degli elefanti. Non ci sono dubbi a riguardo. Ma dal punto di vista delle mosche, la loro vita sembra davvero così più breve? Questa, in sostanza, è stata la domanda posta da Kevin Gealey del Trinity College di Dublino in un articolo appena pubblicato su Animal Behavior. La sua risposta: ovviamente no. Queste piccole creature sono mosche metabolismo veloce vedere il mondo al rallentatore. L’esperienza soggettiva del tempo è essenzialmente solo soggettiva. Anche individui le persone che possono scambiarsi impressioni parlando tra loro non possono sapere con certezza se la propria esperienza coincide con quella di altre persone.

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

Ma esiste una misura oggettiva che probabilmente è correlata 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 degli animali 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 sullo schermo televisivo è solitamente impostata su questo valore. I cani hanno una frequenza critica di sfarfallio di 80 Hz, motivo per cui probabilmente non sembrano divertirsi guardando la TV. Per un cane, un programma televisivo assomiglia a tante fotografie che si cambiano rapidamente l'una con l'altra.

Dovrebbe significare la frequenza di sfarfallio critica più alta benefici biologici, perché consente di rispondere più rapidamente alle minacce e alle opportunità. Le mosche con una frequenza critica di 250 Hz sono notoriamente difficili da uccidere. Un giornale piegato, che a un uomo sembra muoversi rapidamente quando viene colpito, sembra volare come se si muovesse nella melassa.

Lo scienziato Kevin Gealy ha suggerito che i principali fattori che limitano la frequenza critica dello sfarfallio di 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 mostrato che nessuno prima si era interessato a questo problema.

Fortunatamente per Gili, questa stessa ricerca ha anche rivelato che molte persone avevano studiato la frequenza critica dello sfarfallio grande quantità specie per altri motivi. Molti scienziati hanno anche studiato i tassi metabolici in molte specie della stessa specie. Ma i dati sulla dimensione delle specie sono generalmente noti. Pertanto, tutto ciò che doveva fare era costruire correlazioni e applicare i risultati di altri studi a suo vantaggio. Questo è quello che ha fatto.

Per facilitare il compito della sua ricerca, 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 dalla 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 canidi, hanno una CFF di 80 Hz.

Il primo posto è stato preso dallo scoiattolo di terra dorata, con una CFF di 120 Hz. E quando Gili ha tracciato il CFF rispetto alle dimensioni degli animali e al tasso metabolico (che, bisogna ammetterlo, non sono variabili indipendenti, poiché gli animali piccoli tendono ad avere tassi metabolici più elevati rispetto agli animali grandi), ha trovato esattamente le correlazioni che aveva previsto.

Si scopre che la sua ipotesi – secondo cui l’evoluzione costringe gli animali a vedere il mondo il più lentamente possibile – sembra corretta. La vita di una mosca può sembrare di breve durata alle persone, ma dal punto di vista degli stessi ditteri possono vivere fino a vecchiaia. Tienilo a mente la prossima volta che proverai (senza successo) a colpire un'altra mosca.

Sorprendente occhi insoliti la mosca comune ce l'ha!
Per la prima volta nel 1918 le persone poterono guardare il mondo attraverso gli occhi di un insetto grazie allo scienziato tedesco Exner. Exner ha dimostrato l'esistenza di un'insolita visione a mosaico negli insetti. Ha fotografato una finestra attraverso l'occhio composto di una lucciola posto su un vetrino da microscopio. La fotografia mostrava l'immagine del telaio di una finestra e dietro di essa il contorno sfocato di una cattedrale.

Gli occhi composti della mosca sono chiamati occhi composti e sono costituiti da molte migliaia di minuscoli occhi sfaccettati esagonali individuali chiamati ommatidi. Ogni ommatidio è costituito da una lente e da un lungo cono cristallino trasparente adiacente.

Negli insetti l'occhio composto può avere da 5.000 a 25.000 sfaccettature. L'occhio di una mosca domestica è composto da 4000 sfaccettature. L'acuità visiva della mosca è bassa, vede 100 volte peggio di un uomo. È interessante notare che negli insetti l'acuità visiva dipende dal numero di sfaccettature nell'occhio!
Ogni sfaccettatura percepisce solo una parte dell'immagine. Le parti vengono riunite in un'unica immagine e la mosca vede un "quadro a mosaico" del mondo circostante.

Grazie a ciò la mosca ha un campo visivo quasi circolare di 360 gradi. Vede non solo ciò che sta davanti a lei, ma anche ciò che accade intorno e dietro di lei, ad es. i grandi occhi composti consentono alla mosca di guardare in direzioni diverse contemporaneamente.

Agli occhi di una mosca, la riflessione e la rifrazione della luce avviene in modo tale che la maggior parte di essa entra nell'occhio ad angolo retto, indipendentemente dall'angolo di incidenza.

L'occhio composto è un raster sistema ottico, in cui, a differenza dell'occhio umano, non esiste un'unica retina.
Ogni ommatidia ha la propria diottria. A proposito, per una mosca non esiste il concetto di accomodamento, miopia o lungimiranza.

Una mosca, come una persona, vede tutti i colori dello spettro visibile. Inoltre, la mosca è in grado di distinguere tra luce ultravioletta e luce polarizzata.

I concetti di accomodamento, miopia o lungimiranza non sono familiari alla mosca.
Gli occhi di una mosca sono molto sensibili ai cambiamenti di luminosità.

Lo studio degli occhi composti della mosca ha mostrato agli ingegneri che la mosca è in grado di determinare in modo molto accurato la velocità degli oggetti che si muovono a velocità enormi. Gli ingegneri hanno copiato il principio degli occhi delle mosche per creare rilevatori ad alta velocità che rilevano la velocità degli aerei in volo. Questo dispositivo è chiamato "occhio della mosca"

Telecamera panoramica "fly's eye"

Gli scienziati dell'École Polytechnique Fédérale de Lausanne hanno inventato una fotocamera a 360 gradi che consente di trasformare le immagini in 3D senza distorcerle. Hanno proposto un design completamente nuovo, ispirato al design dell'occhio di una mosca.
La forma della fotocamera ricorda un piccolo emisfero delle dimensioni di un'arancia; lungo la superficie si trovano 104 mini-fotocamere, simili a quelle integrate nei telefoni cellulari.

Questa fotocamera panoramica fornisce un'immagine 3D a 360 gradi. Tuttavia, ciascuna delle telecamere composite può essere utilizzata separatamente, trasferendo l’attenzione dello spettatore su determinate aree dello spazio.
Con questa invenzione, gli scienziati hanno risolto due problemi principali delle tradizionali cineprese: angolo di campo illimitato e profondità di campo.

TELECAMERA FLESSIBILE 180 GRADI

Un team di ricercatori dell'Università dell'Illinois, guidato dal professor John Rogers, ha creato una fotocamera sfaccettata che funziona secondo il principio dell'occhio di un insetto.
Un dispositivo nuovo nell'aspetto e a modo suo struttura interna assomiglia all'occhio di un insetto.

La camera è composta da 180 lenti minuscole, ognuno dei quali ha il proprio fotosensore. Ciò consente a ciascuna delle 180 microtelecamere di funzionare in modo autonomo, a differenza delle telecamere convenzionali. Se tracciamo un'analogia con il mondo animale, 1 microlente è 1 sfaccettatura dell'occhio di una mosca. Successivamente, i dati a bassa risoluzione ottenuti dalle microcamere entrano in un processore, dove queste 180 piccole immagini vengono assemblate in un panorama, la cui larghezza corrisponde ad un angolo di visione di 180 gradi.

La fotocamera non richiede messa a fuoco, ad es. Gli oggetti vicini possono essere visti altrettanto bene di quelli lontani. La forma della fotocamera può non essere solo emisferica. Può avere quasi qualsiasi forma. . Tutti gli elementi ottici sono realizzati in polimero elastico, utilizzato nella produzione di lenti a contatto.
Una nuova invenzione potrebbe trovare ampia applicazione non solo nei sistemi di sicurezza e sorveglianza, ma anche nei computer di nuova generazione.

Occhio di insetto elevato ingrandimento sembra un reticolo sottile.

Questo perché l'occhio dell'insetto è formato da tanti piccoli "occhi" chiamati sfaccettature. Si chiamano gli occhi degli insetti sfaccettato. Si chiama il piccolo occhio sfaccettato ommatidio. L'ommatidio ha l'aspetto di un cono lungo e stretto, la cui base è una lente a forma di esagono. Da qui il nome occhio composto: sfaccettatura tradotto dal francese significa "bordo".

Un ciuffo di ommatidi costituisce il complesso occhio rotondo dell'insetto.

Ogni ommatidia ha un campo visivo molto limitato: l'angolo visivo degli ommatidi nella parte centrale dell'occhio è solo di circa 1° e ai bordi dell'occhio fino a 3°. L'ommatidio “vede” solo quella minuscola sezione dell'oggetto davanti ai suoi occhi a cui è “mirato”, cioè dove è diretta l'estensione del suo asse. Ma poiché gli ommatidi sono strettamente adiacenti l'uno all'altro e i loro assi sono dentro occhio rotondo divergere radialmente, quindi il tutto occhio composto copre l'argomento nel suo complesso. Inoltre, l'immagine dell'oggetto risulta essere un mosaico, cioè composta da pezzi separati.

Il numero di ommatidi nell'occhio varia da insetto a insetto. Una formica operaia ha solo circa 100 ommatidi negli occhi, una mosca domestica ne ha circa 4000, ape operaia- 5000, per le farfalle - fino a 17.000 e per le libellule - fino a 30.000! Pertanto, la vista della formica è molto mediocre, mentre gli enormi occhi della libellula - due emisferi iridescenti - forniscono il massimo campo visivo.

A causa del fatto che gli assi ottici degli ommatidi divergono ad angoli di 1-6°, la chiarezza dell'immagine degli insetti non è molto elevata: non distinguono i piccoli dettagli. Inoltre, la maggior parte degli insetti sono miopi: vedono gli oggetti circostanti a una distanza di pochi metri. Ma gli occhi composti sono eccellenti nel distinguere la luce tremolante (lampeggiante) con una frequenza fino a 250-300 hertz (per gli esseri umani, la frequenza limite è di circa 50 hertz). Gli occhi degli insetti sono in grado di determinare l'intensità del flusso luminoso (luminosità) e inoltre lo hanno abilità unica: in grado di determinare il piano di polarizzazione della luce. Questa capacità li aiuta a navigare quando il sole non è visibile nel cielo.

Gli insetti distinguono i colori, ma non come facciamo noi. Ad esempio, le api “non conoscono” il colore rosso e non lo distinguono dal nero, ma percepiscono i raggi ultravioletti, a noi invisibili, che si trovano all'estremità opposta dello spettro. La radiazione ultravioletta viene rilevata anche da alcune farfalle, formiche e altri insetti. A proposito, è la cecità degli insetti impollinatori al colore rosso che spiega il fatto curioso che nella nostra flora selvatica non ci sono piante con fiori scarlatti.

La luce proveniente dal sole non è polarizzata, cioè i suoi fotoni hanno un orientamento arbitrario. Tuttavia, quando attraversa l'atmosfera, la luce viene polarizzata a causa della diffusione delle molecole d'aria e il piano della sua polarizzazione è sempre diretto verso il sole

A proposito...

Oltre agli occhi composti, gli insetti hanno altri tre ocelli semplici con un diametro di 0,03-0,5 mm, che si trovano a forma di triangolo sulla superficie fronto-parietale della testa. Questi occhi non sono adatti a distinguere gli oggetti e sono necessari per uno scopo completamente diverso. Misurano il livello medio di illuminazione, che viene utilizzato come punto di riferimento (“segnale zero”) durante l'elaborazione dei segnali visivi. Se chiudi questi occhi di un insetto, manterrà la capacità di orientarsi nello spazio, ma sarà in grado di volare solo con una luce più intensa del solito. La ragione di ciò è che gli occhi sigillati vengono scambiati per “ livello medio» campo nero e quindi danno agli occhi composti una gamma più ampia di illuminazione, e questo, di conseguenza, riduce la loro sensibilità.

Chiunque abbia mai provato a schiacciare una mosca sa perfettamente che non si tratta di un compito facile. Alcuni attribuiscono i mancamenti alla reazione istantanea delle mosche, altri alla sua acutezza visiva e alla visione panoramica. Va detto che dentro ugualmente entrambi hanno ragione. La mosca vola molto velocemente e si muove istantaneamente, motivo per cui è così difficile catturarla.

Ma motivo principale sta proprio nella visione di questo insetto, nonché nella struttura e nel numero dei suoi occhi.

Gli organi visivi della mosca comune si trovano ai lati della testa, dove è molto difficile non notarne l'enorme occhi sporgenti insetto. L'occhio di questo insetto ha struttura complessa e si chiama sfaccettato (dal francese fasette - bordo). Il fatto è che l'organo della visione è formato proprio da tali unità a 6 lati: sfaccettature, che esteriormente assomigliano a una forma a nido d'ape (ciascuna di queste parti dell'occhio di una mosca è chiaramente visibile al microscopio). Queste unità sono chiamate ommatidi.

Ci sono circa 4mila di queste sfaccettature nell'occhio di una mosca, ma questo non è il limite: molti altri insetti ne hanno molte di più. Ad esempio, le api hanno 5.000 sfaccettature, alcune farfalle fino a 17.000 e nelle libellule il numero di ommatidi si avvicina ai 30.000.

Ognuna di queste 4mila sfaccettature è in grado di vedere solo una piccola parte dell'intera immagine, e il cervello dell'insetto assembla questo "puzzle" nell'immagine complessiva.

L'esemplare più antico della mosca, vecchio di circa 145 milioni di anni, è stato ritrovato in Cina.

Come vedono le mosche

In media, l'acuità visiva delle mosche supera capacità umane 3 volte.

Poiché gli occhi delle mosche sono grandi e convessi, costituiti da ommatidi (sfaccettature) su tutti i lati della superficie dell'occhio, questa struttura consente tranquillamente all'insetto di vedere in tutte le direzioni contemporaneamente: ai lati, in alto, in avanti e all'indietro. Questo visione panoramica(è detto anche circolare) e aiuta la mosca ad accorgersi in tempo del pericolo e a ritirarsi immediatamente, motivo per cui è così difficile scacciarla. Inoltre, una mosca non solo è fisicamente in grado di vedere in diverse direzioni contemporaneamente, ma anche di guardarsi attorno intenzionalmente, come se osservasse contemporaneamente l'intero spazio circostante.

Sono i numerosi ommatidi che permettono alla mosca di seguire oggetti lampeggianti e in movimento molto veloce senza perdere la nitidezza dell'immagine. Relativamente parlando, se la vista umana è in grado di catturare 16 fotogrammi al secondo, una mosca è in grado di catturare 250-300 fotogrammi al secondo. Questa qualità è necessaria affinché le mosche non solo possano cogliere i movimenti laterali, ma anche per l'orientamento e la visione di alta qualità durante il volo veloce.

Per quanto riguarda il colore degli oggetti circostanti, le mosche vedono non solo i colori primari, ma anche le loro sfumature più sottili, incluso l'ultravioletto, che la natura non è data agli esseri umani per vedere. Si scopre che la mosca vede il mondo più allegro delle persone. A proposito, questi insetti vedono anche il volume degli oggetti.

Numero di occhi

Come già accennato, 2 grandi occhi composti situato ai lati della testa delle mosche. Nelle femmine, la posizione degli organi visivi è leggermente ampliata (separati da un'ampia fronte), mentre nei maschi gli occhi sono leggermente più vicini l'uno all'altro.

Ma sulla linea mediana della fronte, dietro gli occhi composti composti, ci sono altri 3 occhi regolari (non composti) per una visione aggiuntiva. Molto spesso entrano in gioco quando è necessario esaminare un oggetto da vicino, poiché in questo caso non è così necessario un occhio complesso con una visione perfetta. Si scopre che le mosche hanno 5 occhi in totale.