Hogyan lát egy légy? További információ erről a problémáról. Hány képkockát lát egy légy, és hány szeme van minden rovarnak összetett szeme van?

Mindannyian, akik legalább egyszer megpróbáltunk megszabadulni egy idegesítő légytől úgy, hogy petárdával a kezünkben futunk utána, jól tudjuk, hogy ezt a feladatot nem mindig könnyű elvégezni, sőt néha teljesen lehetetlen. A szürkésfekete kisbérlő reakciója pont megfelelő. A lényeg az, hogy nem te vagy a versenytársa. Miért? Olvassa el a cikket, amelyben mindent elmondunk a szárnyas kártevőkről.

Miben jobb ez a légy nálunk:

• mozgási sebességben (több mint húsz km/óra),
• hogy követni tudja gyors mozdulatait.

Hogyan látnak a legyek

Nekünk, az emberi faj képviselőinek, akik oly tökéletesnek és mindenhatónak tartjuk magunkat, csak binokuláris látás lehetővé teszi, hogy összpontosítson konkrét tárgy vagy egy bizonyos szűk területen előttünk, és semmiképpen nem látják, hogy mi történik mögöttünk, de egy légynek ez nem probléma, mivel a látása panorámás, 360 fokban látja a teljes teret ( minden szem 180 fokos látást képes biztosítani).

Ráadásul ezek a rovarok nem csak a anatómiai szerkezet vizuális apparátusuk egyszerre különböző irányokba lát, de képesek a körülöttük lévő teret is célirányosan felmérni. ÉS mindez biztosított oldalán található két nagy domború szem, amelyek egyértelműen kiemelkednek a rovar fején. Egy ilyen hatalmas látómező határozza meg e rovarok különleges „belátását”. Ráadásul nekik lényegesen kevesebb időre van szükségük a tárgyak azonosításához, mint nekünk, embereknek. Látásélességük is háromszor nagyobb, mint a miénk.

Összetett szemek felépítése

Ha mikroszkóp alatt megvizsgálja a légy szemét, láthatja, hogy mozaikszerűen sok kis szakaszból - lapokból - hatszögletű szerkezeti egységekből áll, amelyek külsőleg nagyon hasonlítanak a méhsejthez. Ilyen szem ennek megfelelően facet néven, magukat a fazettákat pedig ommatidiának is nevezik. Körülbelül négyezer ilyen arc van a légy szemében. Mind adják a képüket (az egésznek egy kis részét), és a légy agya alkotja belőlük az összképet, akár egy rejtvényből.

A panoráma, a fazettás látás és a binokuláris látás, amely az emberekre jellemző, homlokegyenest ellentétes célokat szolgál. A rovarok számára, hogy gyorsan tudjanak navigálni, és így tovább észreveszi a közeledő veszélyt, de ahhoz is, hogy legyen időnk elkerülni, fontos, hogy ne egy adott tárgyat jól és tisztán lássunk, hanem elsősorban a mozgások és térbeli változások időben történő észlelését.

A légynek a környező világról alkotott vizuális érzékelésében van egy másik érdekes vonása is, ami a színpalettát illeti. Némelyiket a szemünk számára oly ismerős rovarok egyáltalán nem tudják megkülönböztetni, mások más színben néznek ki, mint nekünk. Ami a környező tér színességét illeti - a legyek megkülönböztetik nemcsak a hét alapszínt, hanem azok legfinomabb árnyalatait is, mert a szemük nem csak a látható fényt képes látni, hanem az ultraibolya fényt is, amit sajnos az emberek nem láthatnak. Kiderült, hogy be vizuális észlelés legyek a világ rózsásabb, mint az embereké.

Azt is meg kell jegyezni, hogy bizonyos előnyökkel jár vizuális rendszer, ezek a hatlábú világ képviselői (igen, 3 pár lábuk van) nem látnak a sötétben. Éjszaka alszanak, mivel a szemük nem engedi, hogy sötétben tájékozódjanak.

És ezek a kicsi és fürge lények csak a kicsi és mozgó tárgyakat veszik észre. Egy rovar nem érzékeli például egy ilyen nagy tárgyat, mint egy ember. És itt közeledik az emberi kéz A légy szeme tökéletesen lát, és azonnal továbbítja a szükséges jelet az agynak. Ezenkívül nem lesz nehéz más, gyorsan közeledő veszélyt látniuk, köszönhetően a szem összetett és megbízható szerkezetének, amely lehetővé teszi a rovar számára, hogy egyszerre minden irányba lássa a teret - jobbra, balra, felfelé, hátra. és előre, és ennek megfelelően reagál, megmentve magát, ezért olyan nehéz slam.

Számos aspektus teszi lehetővé a légy számára, hogy nagyon gyorsan mozgó objektumokat kövessen nagy tisztaságú képpel. Összehasonlításképp, ha egy személy látása másodpercenként 16 képkockát képes érzékelni, akkor egy légy 250-300 képkockát másodpercenként. Ez a tulajdonság szükséges a legyek számára, amint azt már leírtuk, hogy oldalról észleljék a mozgásokat, valamint a saját térbeli tájékozódásukhoz gyors repülés során.

Szemek száma egy légyben

A légyben egyébként két nagy összetett szemen kívül még három egyszerű is található az elülső részen fejek az oldalak közötti intervallumban. A komplexekkel ellentétben erre a háromra van szükség ahhoz, hogy közelről lássuk a tárgyakat, mivel a komplex szem ebben az esetben használhatatlan.

Így arra a kérdésre, hogy hány szem van házi légy, most már pontosan meg tudjuk válaszolni, hogy öt van belőlük:

• két aspektus (komplexum), amely több ezer ommatidiából áll, és szükséges a térben gyorsan változó eseményekről való információszerzéshez,
• és három egyszerű szemek, amely lehetővé teszi az élesség közvetlen elérését.

Az összetett szemek a legyekben találhatók a fej oldalain, a nőstényeknél pedig a látószervek elhelyezkedése valamelyest kitágult (széles homlok választja el), míg a férfiaknál a szemek kicsit közelebb vannak egymáshoz.

Mutasd az összeset

A magasabb rendű rovaroknál a látószervek szerkezetükben nem azonosak. A homlokon vagy rajtuk három egyszerű (középen - , oldalain - oldalsó), oldalt pedig két összetett összetett szem található. Felnőtt rovarokban és rovarokban is megtalálhatók, és a kapott vizuális információ nagy részét továbbítják.

A szem általános szerkezete

A legtöbb rovarnak van szeme, és csak viszonylag kis számú taxonnak nincs szeme. Például egyes primitív fajokban, valamint a vándor Ection hangyákban nincsenek jelen. A legtöbb esetben a szemek két különálló struktúraként jelennek meg, azonban például a szitakötőkben olyan nagyok, hogy egyetlen szerkezetté konvergálnak a szemen.

Az összetett látószervek alakja gyakran megközelíti a kereket, de bizonyos esetekben könnycsepp alakúak (mint egy imádkozó sáska) vagy vese alakúak, mivel van egy bevágásuk, amelyen az antenna „ül” (mint a vastagon). fűzfa Lamia textоr). Egyes esetekben a bevágás olyan éles, hogy elválasztja a felső és alsó rész szemek egymástól, ezért úgy tűnik, hogy a rovarnak nem két, hanem négy szeme van (például a Tetrops praeusta bogár). Néha a szemek alakjának és méretének jellemzőit az egyik vagy másik nemhez való tartozás határozza meg. Így a hímeknek általában több van fejlett szemek mint a nőstények, ami különösen jól látható a drónok és a munkásméhek példáján. A lólegyeknél a hímeknél középen érintik, a nőstényeknél nem.

Az alsó részen, a fej mellett minden szemet egy bazális vagy szitaszerű membrán határol. Ebben az ommatidiák száma szerint sok lyuk van, amelyeken keresztül a látóideg rostok áthaladnak. Rajtuk keresztül belépnek a szembe, átszúrják és áthaladnak közöttük. A szem helyén meglehetősen mély invaginációt képez, amely a szemkapszulát vagy okulárist alkotja; ez a szem tartószerkezete.

Az Ommatidium mint az összetett szem szerkezeti egysége

A szem szerkezeti egységeinek keresztirányú mérete (átmérője) is különbözik, de mindenesetre mikronban mérik. A csótány átmérője 20 mikron, az amerikai csótányé 32 mikron.

Az ommatidia vizuális tengelyeinek megközelítőleg merőlegesnek kell lenniük a felületre, ezért minél több helyet foglalnak el, annál domborúbbak a rovarok szemei. A szemek erős kitüremkedése azonban nem sokat mond jó látás, mennyit kb nagy mezőáttekintése, legalábbis a nappali fajoknál.

Részletes felépítés Az ommatidia meglehetősen összetett, és egy tipikus appozíciós szem példáján fogunk tárgyalni (a kifejezés magyarázata a következő részben). Az összetett szemek minden egységében három funkcionális szerkezeti komplexum vagy három berendezés található:

• dioptria (törő)

Lencsékből áll, megtöri és irányítja a fényt.

• receptor (érzékelés)

Vizuális információt észlel és továbbít.

• pigment izoláló készülék

Az ommatidium felépítése

Az ommatidium felépítése

1 - szaruhártya, 2 - szaruhártya sejtek,

3 - kristály kúp, 4 - Semper cella,

5 - retinasejtek, 6 - látórúd,

7 - oldal pigment sejtek,

8 - retina pigmentsejtek,

9 - alapmembrán

Ommatidia vizuális készülék

Dioptriás készülék

Receptor készülék

• Retina sejteket- hosszúkás szerkezetek, amelyek a kristályos kúp alatt helyezkednek el gerenda formájában (5 per (fénykép) ).
• Optikai rúd (rabdom)- hosszúkás képződmény, amely a retinasejtek szekréciós termékeiből áll, és kötegük közepén helyezkedik el. A rhabdom és a retinasejtek egy keresztmetszetben egy „virág” képét alkotják, ahol a rhabdom axiális pozíciót foglal el, lévén a „mag”, és körülötte helyezkednek el a retinasejtek, szirmok formájában (6. (fénykép)).
• Látóidegek - idegek, amelyek információt továbbítanak a központi idegrendszer felé.

Pigmentációs készülékek

• Corneagén (fő pigment) sejtek: ugyanazok, amelyek az objektívet gyártják. Pigmenttel vannak feltöltve, és elkülönítik a lencsét a szomszédos ommatidia szaruhártyájától.
• Véletlen pigmentsejtek- a kristálykúp szintjén különítse el mindegyiket a többitől (7 per (fénykép) ).
• Retina pigmentsejtek- ugyanazt a funkciót látja el, de alacsonyabban, a retinasejtek és a látórúd szintjén (8 on (fénykép) ).

Neurosuperpozíciós szem

Az ilyen szemeket az a tény különbözteti meg, hogy bennük a vizuális sejtek egy bizonyos részéből származó idegi jelek összegzése található, amelyekbe a fény egy helyről érkezik. Ez a fajta szem a legyekben található.

Rovarok látása

A szomszédos ommatidiákban a vizuális tengelyek nagyon közel vannak egymáshoz, ami lehetővé teszi a rovarok számára, hogy jobban meg tudják különböztetni az egymáshoz közeli pontokat. Ennek eredményeként látásélességük körülbelül 3-szor magasabb, mint az embereké. Ugyanakkor, ahogy a tárgy eltávolodik a szemtől, a látás romlik; Így a rovarok emberi mércével mérve, rövidlátó.

Az összetett szemek másik előnye, hogy sok ommatidia lehetővé teszi számukra a villogó és gyorsan mozgó tárgyak jobb követését. Számunkra folyamatos kép a képernyőn akkor jön létre, amikor a film másodpercenként 16 képkocka sebességgel mozog, rovaroknál pedig 250-300 képkocka sebességgel. Ez előnyt jelent számukra a sebesség terén.

A rovarok érzékelik a fény polarizációját. Nemcsak minden tárgyat háromdimenziósnak látnak, hanem megkülönböztetik a hozzáférhetetlen színek finom árnyalatait és árnyalatait. az emberi szem számára. A legtöbb rovarnak csak a barlangokban élő primitív formái vannak, a nagy lisztféreg és a termeszek fekete-fehér látással rendelkeznek. A repülő növényevő fajok ultraibolya spektrumban való érzékelésre „hangolt” fényérzékelővel rendelkeznek, aminek köszönhetően jobban meg tudják különböztetni a virágok kelyheit a levegőtől.

A kérdés: "Hány szem van közönséges légy? nem olyan egyszerű, mint amilyennek látszik nagy szeme a fej oldalain található szabad szemmel is látható. A valóságban azonban a légy látószerveinek felépítése sokkal összetettebb.

Ha egy légyszemet felnagyított nézetben nézünk, láthatjuk, hogy méhsejtszerűek és sok különálló szegmensből állnak. Mindegyik rész hatszög alakú, szabályos élekkel. Innen származik ennek a szemszerkezetnek a neve – facet (a „facette” franciául fordítva „él”). Sok ízeltlábú büszkélkedhet összetett csiszolt szemekkel, és a légy messze nem tartja a rekordot a fazetták számában: mindössze 4000, míg a szitakötők körülbelül 30 000-es.

Az általunk látott sejteket ommatidiáknak nevezzük. Az Ommatidia kúp alakú, keskeny vége mélyen a szembe nyúlik. A kúp egy fényérzékelő sejtből és egy átlátszó szaruhártya által védett lencséből áll. Minden ommatidia szorosan egymáshoz van nyomva, és a szaruhártya köti össze. Mindegyikük látja a „saját” képrészletet, és az agy ezeket az apró képeket egyetlen egésszé teszi.

A nőstény és a hím legyeknél eltérő a nagy összetett szemek elrendezése. A hímeknél a szemek közel vannak egymáshoz, míg a nőstényeknél távolabb helyezkednek el egymástól, mivel homlokuk van. Ha mikroszkóp alatt egy légyre néz, akkor a fej közepén a látószervek felett három kis pont látható háromszögben. Valójában ezek a pontok egyszerű szemek.

A légynek összesen egy párja van összetett szemekés három egyszerű – összesen öt. Miért választotta a természet ilyen nehéz utat? A helyzet az, hogy a facet látást azért alakították ki, hogy mindenekelőtt a lehető legtöbbet lefedje a tekintet. több helyés rögzíti a mozgást. Az ilyen szemek alapvető funkciókat látnak el. Egyszerű szemekkel a légy „ellátott” a megvilágítás szintjének mérésére. Az összetett szemek a látás fő szerve, az egyszerű szemek pedig egy másodlagos szerv. Ha egy légynek nem lenne egyszerű szeme, lassabb lenne, és csak erős fényben tudna repülni, összetett szemek nélkül pedig megvakulna.

Hogyan látja a légy a körülötte lévő világot?

A nagy, domború szemek lehetővé teszik, hogy a légy mindent láthasson körülötte, vagyis a látószög 360 fokos. Ez kétszer olyan széles, mint egy emberé. A rovar mozdulatlan szemei ​​egyszerre néznek mind a négy irányba. De a légy látásélessége majdnem 100-szor alacsonyabb, mint az emberé!

Mivel minden ommatidia független sejt, a kép egy hálónak bizonyul, amely több ezer egyedi kis képből áll, amelyek kiegészítik egymást. Ezért egy légy számára a világ egy több ezer darabból álló összerakott puzzle, méghozzá egy meglehetősen homályos. A rovar többé-kevésbé tisztán lát mindössze 40-70 centiméter távolságra.

A légy képes megkülönböztetni a színeket, sőt az emberi szem számára láthatatlan polarizált fényt és ultraibolya sugárzást is. A légy szeme érzékeli a fényerősség legkisebb változását is. Képes látni a napot, amit sűrű felhők rejtenek el. De sötétben a legyek rosszul látnak, és túlnyomórészt nappali életmódot folytatnak.

A légy másik érdekes képessége a mozgásra való gyors reakciója. Egy légy 10-szer észlel egy mozgó tárgyat gyorsabb, mint egy ember. Könnyen „kiszámolja” egy tárgy sebességét. Ez a képesség létfontosságú a veszélyforrás távolságának meghatározásához, és úgy érhető el, hogy a képet egyik sejtből – az ommatidiaból – a másikba „átviszik”. A légiközlekedési mérnökök kihasználták a légy látásának ezt a tulajdonságát, és kifejlesztettek egy eszközt a repülő repülőgép sebességének kiszámítására, megismételve a szem szerkezetét.

Az ilyen gyors érzékelésnek köszönhetően a legyek lassabb valóságban élnek, mint mi. Egy másodpercig tartó mozgást emberi szempontból a légy tíz másodperces akcióként érzékel. Bizonyára az emberek nagyon lassú lényeknek tűnnek. A rovar agya egy szuperszámítógép sebességével dolgozik, képet fogad, elemzi és ezredmásodpercek alatt továbbítja a megfelelő parancsokat a szervezetnek. Ezért nem mindig lehet lecsapni egy legyet.

Tehát a helyes válasz a „Hány szeme van egy közönséges légynek?” kérdésre? a szám öt lesz. A főbbek egy páros szerv a légyben, mint sok élőlényben. Hogy a természet miért hozott létre pontosan három egyszerű szemet, az továbbra is rejtély.

A látás fejlődése során egyes állatok meglehetősen bonyolulttá fejlődnek optikai műszerek. Természetesen ezek közé tartoznak az összetett szemek is. Rovarokban és rákfélékben, néhány ízeltlábúban és gerinctelenben alakultak ki. Miben különbözik az összetett szem az egyszerű szemtől, mik a fő funkciói? Mai anyagunkban erről fogunk beszélni.

Összevont szemek

Ez optikai rendszer, raszter, ahol nincs egyetlen retina. És az összes receptor kis retinulumokká (csoportokká) egyesül, és egy konvex réteget képez, amely nem tartalmaz többet idegvégződések. Így a szem számos egyedi egységből áll - ommatidia, egyesülve közös rendszer látomás.

A bennük rejlő összetett szemek abban különböznek a binokuláris szemektől (az emberben is), hogy az apró részleteket rosszul határozzák meg. De képesek megkülönböztetni a fényingadozásokat (300 Hz-ig), míg az emberek számára a maximális képességek 50 Hz. És az ilyen típusú szem membránja csőszerű szerkezetű. Ennek fényében a facet szemek nem rendelkeznek olyan fénytörési jellemzőkkel, mint a távollátás vagy a rövidlátás, az akkomodáció fogalma nem alkalmazható rájuk.

Néhány szerkezeti és látási jellemző

Sok rovarnál a fej nagy részét elfoglalják, és gyakorlatilag mozdulatlanok. Például a szitakötők összetett szemei ​​30 000 részecskéből állnak, és összetett szerkezetet alkotnak. A pillangók 17 000 ommatidia, a legyek 4 ezer, a méhek 5. A munkáshangyában van a legkisebb részecskeszám - 100 darab.

Távcső vagy fazetta?

Az első típusú látás lehetővé teszi a tárgyak térfogatának, apró részleteinek érzékelését, a tárgyak távolságának és egymáshoz viszonyított elhelyezkedésének becslését. Az emberek azonban 45 fokos szögre korlátozódnak. Ha teljesebb felülvizsgálatra van szükség, szemgolyó reflexszintű mozgást végez (vagy a tengely körül fordítjuk a fejünket). Az ommatidiákkal ellátott félgömb alakú összetett szemek lehetővé teszik a környező valóság minden oldalról történő megtekintését anélkül, hogy elfordítaná a látószerveit vagy a fejét. Ráadásul a szem által közvetített kép nagyon hasonlít egy mozaikhoz: a szem egyik szerkezeti egysége külön elemet észlel, és együtt felelősek a teljes kép újraalkotásáért.

Fajták

Az Ommatidia rendelkezik anatómiai jellemzők, aminek következtében optikai tulajdonságaik különböznek (például a különböző rovarok között). A tudósok háromféle aspektust határoznak meg:

By the way, bizonyos típusú rovarok vegyes típusú látószervek, és sok, az általunk vizsgált szemek mellett, egyszerű szeme is van. Tehát például egy légyben a fej oldalain páros fazettaszervek találhatók nagy méretek. És a koronán három egyszerű szem található, amelyek kiegészítő funkciókat látnak el. A méhnek ugyanaz a látószervek felépítése - vagyis csak öt szeme!

Egyes rákfélékben összetett szemek mintha mozgatható kinövéseken-szárakon ülne.

Néhány kétéltűnek és halnak van egy további (parietális) szeme is, amely érzékeli a fényt, de van tárgylátás. Retinája csak sejtekből és receptorokból áll.

A modern tudományos fejlemények

BAN BEN Utóbbi időben Az összetett szemek tanulmányozás tárgyát képezik, és örömet okoznak a tudósoknak. Hiszen az ilyen látószervek eredeti szerkezetüknél fogva tudományos találmányok és kutatások alapját adják a modern optika világában. Fő előnyei - széles kilátás tér, elsősorban miniatűr, kompakt, titkos megfigyelőrendszerekben használt mesterséges aspektusok fejlesztése.

Svájci tudósoknak sikerült reprodukálniuk a légyszemet, az úgynevezett mesterséges összetett szemet.
Az összetett szemek, amelyek sok keskeny fényérzékeny kúpból állnak, az úgynevezett ommatidiák a rovarok és rákfélék jellemzői.

Az ilyen szemeknek számos előnye és hátránya van az emberi szemhez képest. A légy szeme kisebb felbontású, mint a gerincesek szeme, vagyis az ezzel a szemmel készített kép nem lesz tiszta. És az előnyök között - kevésbé tehetetlenek (egyes rovarok akár 300 Hz-es villogást is képesek érzékelni), nem igényelnek fókuszálást, és nemcsak a színt, hanem a fény polarizációjának irányát is megkülönböztetik. Dióhéjban a kép gyors, változatos, gazdag, de nem tiszta. Az Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) tudóscsoportja létrehozta a mesterséges összetett szem prototípusát, amely kihasználja ezt a tervezést.

A kamera olyan, mint egy légyszem (összetett szem)

A mesterséges szem, amelyet a tudósok CurvACE-nek (CURVed Artificial Compound Eyes) neveztek el, 630 „ommatidból” áll, amelyek mindegyike fényérzékeny elem és egy mikrolencse, amely keskeny fénysugarat fókuszál rá. A szem látószöge függőlegesen 60 fok, vízszintesen 180 fok. A különböző ommatidiák függőleges látószögeit a mikrolencsék alakja, a vízszintes szögeket pedig annak a szubsztrátnak a hajlása, amelyen a szem található. Ezt a formát a gyártási technológia határozza meg - fényérzékeny elemek szilárd kristályon képződnek, amelyet azután keskeny csíkokra vágnak.

A szem térfogata mindössze 2,2 köbcentiméter, súlya pedig 1,75 gramm. Az ipari termelésben a technológia modern szintje lehetővé teszi méretének legalább felére csökkentését. A szem fő célja a robotok vizuális navigációs rendszere. A szem nagy érzékenységgel és dinamikus tartománnyal rendelkezik - minden ommatidia egyénileg alkalmazkodik a megvilágítás szintjéhez. Az ilyen szemet nem vakíthatja el a nap csillogása. A nagy sebességgel (a prototípus másodpercenként akár 1500 képkocka készítésére is képes), a kis mérettel, a látómező szélein a torzítás hiányával és a viszonylag könnyű körkörös vagy akár gömbi látás képességével kombinálva ideális eszköz a robot térbeli helyzetének meghatározására, akadályok észlelésére és az ütközések elkerülésére. Valószínűleg látni fogjuk az első példákat ilyen kamerákra önvezető autókon és különféle robotokon.

A CurvACE jellemzői nagyjából megfelelnek a Drosophila gyümölcslégy szemének. Csakúgy, mint egy rovar szeme, amely magában foglal egy idegcsomót, amely végrehajtja elsődleges feldolgozás A CurvACE tartalmaz egy mikrovezérlőt, amely optikai áramlási algoritmusok segítségével dolgozza fel az érzékelőktől érkező jeleket, valamint egy gyorsulásmérőt és giroszkópot.

A tényleges elektronikus töltet teszi ki a szem tömegének és térfogatának nagy részét – a mikrolencsékkel ellátott CMOS érzékelők sora maga 1 mm vastag és 0,36 gramm tömegű. Az a képesség, hogy a facet kamera bármilyen formát adjon, és a nagy lencsék hiánya számos lehetőséget nyit meg: az ilyen „szemek” beépíthetők a szobák falába, a ruházatba vagy a bútorokba az intelligens otthonokban vagy a videó megfigyelő rendszerekben. Az ommatidia kombinálása különböző típusok Egy érzékelőben létrehozhat egy kamerát, amely egyszerre lát különböző tartományokban. A mindent látó szem egyfajta prototípusa, új szerencsétlenség a paranoiások számára és csodalelet a titkosszolgálatok számára.