Cum vede o musca? Aflați mai multe despre această problemă. Câte cadre pe secundă vede o muscă și câți ochi are Toate insectele au ochi compuși complexi?

Fiecare dintre noi care a încercat măcar o dată să scape de o muscă enervantă alergând după ea cu o petardă în mână știe foarte bine că această sarcină nu este întotdeauna ușor de îndeplinit și, uneori, este complet imposibilă. Reacția micului chiriaș gri-negru este pe măsură. Ideea este că nu ești concurența ei. De ce? Citiți articolul în care vă vom spune totul despre dăunătorii înaripați.

În ce fel este această muscă superioară nouă:

• în viteza de mișcare (mai mult de douăzeci de km pe oră),
• putându-i urmări mișcările rapide.

Cum văd muștele

Noi, reprezentanții rasei umane, care ne considerăm atât de perfecți și atotputernici, avem doar viziune binoculara permițându-vă să vă concentrați asupra obiect specific sau într-o anumită zonă îngustă în fața noastră și nu sunt în niciun caz capabili să vadă ce se întâmplă în spatele nostru, dar pentru o muscă aceasta nu este o problemă, deoarece vederea ei este panoramică, vede întregul spațiu la 360 de grade ( fiecare ochi este capabil să ofere o vedere de 180 de grade).

În plus, aceste insecte nu sunt doar datorită structura anatomică aparatul lor vizual poate vedea în direcții diferite simultan, dar sunt, de asemenea, capabili să supravegheze în mod intenționat spațiul din jurul lor. ȘI toate acestea sunt furnizate situat pe laterale cu doi ochi mari convexi care ies clar pe capul insectei. Un câmp vizual atât de mare determină „perspectiva” specială a acestor insecte. În plus, au nevoie de mult mai puțin timp pentru a identifica obiectele decât avem noi, oamenii. Acuitatea lor vizuală este, de asemenea, de 3 ori mai mare decât cea umană.

Structura ochilor compuși

Dacă examinezi ochiul unei muște la microscop, poți observa că acesta este alcătuit, ca un mozaic, din multe secțiuni mici - fațete - unități structurale hexagonale, de formă exterioară foarte asemănătoare unui fagure. Un astfel de ochi în consecință numită fațetă, iar fațetele în sine sunt numite și ommatidie. Există aproximativ patru mii de astfel de fațete în ochiul unei muște. Toți își oferă imaginea (o mică parte din întreg), iar creierul muștei formează imaginea de ansamblu din ei, ca dintr-un puzzle.

Vederea panoramică, fațetă și vederea binoculară, care este caracteristică oamenilor, au scopuri diametral opuse. Pentru ca insectele să poată naviga rapid și nu numai se apropie pericolul, dar și pentru a avea timp pentru a o evita, este important să nu vedeți bine și clar un anumit obiect, ci, în principal, să efectuați percepția în timp util a mișcărilor și schimbărilor în spațiu.

Există o altă caracteristică curioasă a percepției vizuale a muștei asupra lumii înconjurătoare, în ceea ce privește paleta de culori. Unele dintre ele, atât de familiare ochilor noștri, nu pot fi deloc distinse de insecte, altele le par altfel decât nouă, în culori diferite. În ceea ce privește culoarea spațiului înconjurător - muștele se diferențiază nu numai cele șapte culori primare, ci și nuanțele lor cele mai subtile, pentru că ochii lor sunt capabili să vadă nu numai lumina vizibilă, ci și ultravioleta, pe care oamenii, din păcate, nu au voie să le vadă. Se dovedește că în perceptie vizuala muste lumea mai roz decât al oamenilor.

De asemenea, trebuie remarcat faptul că, având anumite avantaje sistemul vizual, acești reprezentanți ai lumii cu șase picioare (da, au 3 perechi de picioare) nu pot vedea în întuneric. Noaptea dorm, deoarece ochii nu le permit să navigheze în întuneric.

Și aceste creaturi mici și agile observă doar obiecte mici și în mișcare. O insectă nu percepe un obiect atât de mare, de exemplu, ca o persoană. Si aici apropiindu-se de mâna omului Ochii muștei văd perfect și transmit imediat semnalul necesar creierului. De asemenea, nu le va fi dificil să vadă orice alt pericol care se apropie rapid, datorită structurii complexe și fiabile a ochilor, care permite insectei să vadă spațiul în toate direcțiile în același timp - dreapta, stânga, sus, spate și înainte și reacționează în consecință, salvându-se, motiv pentru care sunt atât de greu slam.

Numeroase fațete permit muștei să urmărească obiecte în mișcare foarte rapidă cu o claritate ridicată a imaginii. Pentru comparație, dacă viziunea unei persoane poate percepe 16 cadre pe secundă, apoi o muscă are 250-300 de cadre pe secundă. Această proprietate este necesară muștelor, așa cum s-a descris deja, pentru a detecta mișcările laterale, precum și pentru propria lor orientare în spațiu în timpul zborului rapid.

Numărul de ochi într-o muscă

Apropo, pe lângă doi ochi compuși mari, musca are încă trei ochi simpli localizați pe partea frontală capete în intervalul dintre fațete. Spre deosebire de cele complexe, acestea trei sunt necesare pentru a vedea obiectele de aproape, deoarece ochiul complex în acest caz este inutil.

Astfel, la întrebarea, câți ochi face musca de casa, acum putem răspunde cu exactitate că există cinci dintre ele:

• două fațete (complex), constând din mii de omatidi și necesare pentru a obține informații despre evenimentele care se schimbă rapid în spațiu,
• si trei ochi simpli, permițând, parcă, să direcționeze claritatea.

Ochii compuși sunt localizați în muște pe părţile laterale ale capului, iar la femele localizarea organelor de vedere este oarecum extinsă (separate de o frunte largă), în timp ce la bărbați ochii sunt puțin mai aproape unul de celălalt.

arata tot

La insectele superioare, organele de vedere nu sunt identice ca structură. Pe frunte sau pe ele sunt trei simpli (în mijloc - , pe părțile laterale ale acesteia - lateral), iar pe părțile laterale sunt doi ochi compuși complecși. Ele se găsesc la insectele adulte, precum și la insecte și transmit majoritatea informațiilor vizuale primite.

Structura generală a ochilor

Majoritatea insectelor au ochi și doar un număr relativ mic de taxoni nu au. De exemplu, ele nu sunt prezente la unele specii primitive, precum și la furnicile Ection rătăcitoare. În cele mai multe cazuri, ochii sunt prezentați ca două structuri separate, totuși, de exemplu, la libelule sunt atât de mari încât converg într-o singură structură pe ochi.

Forma organelor complexe de vedere este adesea apropiată de rotundă, dar în unele cazuri sunt în formă de lacrimă (ca o mantis rugătoare) sau în formă de rinichi, deoarece au o crestătură pe care „se așează” antena (precum cea groasă). salcie Lamia textоr). În unele cazuri, crestătura este atât de ascuțită încât separă partea superioară și partea de jos ochi unul de altul, motiv pentru care se pare că insecta nu are doi ochi, ci patru (de exemplu, gândacul Tetrops praeusta). Uneori, caracteristicile formei și mărimii ochilor sunt determinate de apartenența la un gen sau altul. Astfel, bărbații au de obicei mai mult ochi dezvoltati decât femelele, ceea ce este evident mai ales în exemplul trântorilor și al albinelor lucrătoare. La cali, se ating la mijloc la masculi și nu se ating la femele.

În partea inferioară, adiacentă capului, fiecare ochi este limitat de o membrană bazală sau asemănătoare cu sită. În ea, în funcție de numărul de ommatidii, există multe găuri prin care trec fibrele nervului optic. Prin ele intră în ochi, străpungându-l și trecând între ele. În locul ochiului, formează o invaginare destul de profundă, formând capsula oculară, sau oculară; este structura de susținere a ochiului.

Ommatidium ca unitate structurală a ochiului compus

Dimensiunea transversală (diametrul) unităților structurale ale ochiului diferă, de asemenea, dar în orice caz se măsoară în microni. Diametrul gandacului este de 20 de microni, iar cel al gandacului american este de 32 de microni.

Axele vizuale ale ommatidiilor ar trebui să fie aproximativ perpendiculare pe suprafață, prin urmare, cu cât ocupă mai mult spațiu, cu atât ochii insectelor sunt mai convexi. Cu toate acestea, proeminența puternică a ochilor nu vorbește atât de mult despre viziune buna, cât despre câmp mare revizuire, cel puțin la speciile diurne.

Structură detaliată ommatidia este destul de complexă și va fi discutată folosind exemplul unui ochi apozițional tipic (explicația acestui termen în secțiunea următoare). În structura fiecărei unități de ochi compuși există trei complexe funcționale de structuri sau trei aparate:

• dioptrie (refractie)

Constă din lentile, refractează și direcționează lumina.

• receptor (percepție)

Percepe și transmite informații vizuale.

• aparat de izolare a pigmentului

Structura ommatidiumului

Structura ommatidiumului

1 - cornee, 2 - celule cornegenice,

3 - con de cristal, 4 - celule Semper,

5 - celule retiniene, 6 - tija optică,

7 - lateral celule pigmentare,

8 - celule pigmentare retiniene,

9 - membrana bazala

Omatidia aparatului vizual

Aparat de dioptrie

Aparat receptor

• Retiniană celule- structuri alungite care sunt situate sub conul cristalin sub forma unui fascicul (5 per (fotografie) ).
• Tijă optică (rabdom)- o formatiune alungita formata din produse de secretie ai celulelor retiniene si situata in centrul fasciculului acestora. Într-o secțiune transversală, rabdomul și celulele retiniene formează o imagine a unei „floare”, unde rabdomul ocupă o poziție axială, fiind „nucleul”, iar celulele retiniene sunt situate în jurul ei, ca petalele (6 pe (fotografie)).
• Nervi optici - nervii care transmit informatii catre sistemul nervos central.

Aparat de pigmentare

• Celule cornegenice (pigmentul principal).: aceleași care produc lentila. Sunt umplute cu pigment și izolează cristalinul de corneele ommatidiilor vecine.
• Celulele pigmentare incidentale- izolați fiecare de ceilalți la nivelul conului de cristal (7 per (fotografie) ).
• Celulele pigmentare ale retinei- îndeplinesc aceeași funcție, dar mai joasă, la nivelul celulelor retiniene și al tijei optice (8 on (fotografie) ).

Ochi de neurosuperpunere

Astfel de ochi se disting prin faptul că în ei există o însumare a semnalelor nervoase de la o anumită parte a celulelor vizuale, lumina în care vine dintr-un singur loc. Acest tip de ochi se găsește la muște.

Vederea insectelor

În ommatidia vecină, axele vizuale sunt foarte apropiate unele de altele, ceea ce oferă insectelor capacitatea de a distinge mai bine punctele care sunt aproape unele de altele. Ca urmare, acuitatea lor vizuală este de aproximativ 3 ori mai mare decât cea a oamenilor. În același timp, pe măsură ce obiectul se îndepărtează de ochi, vederea se deteriorează; Astfel, insectele după standardele umane, miop.

Un alt avantaj al ochilor compuși este că multe ommatidii le permit să urmărească mai bine obiectele care pâlpâie și se mișcă rapid. Pentru noi, o imagine continuă pe ecran se formează atunci când filmul se mișcă cu 16 cadre pe secundă, iar pentru insecte - la 250-300. Acest lucru le oferă un avantaj când vine vorba de viteză.

Insectele pot percepe polarizarea luminii. Nu numai că văd toate obiectele ca fiind tridimensionale, dar disting nuanțe subtile și nuanțe de culori care sunt inaccesibile. la ochiul uman. Majoritatea insectelor au vedere în culori doar formele primitive care trăiesc în peșteri, viermele mare și termitele au vedere alb-negru. Speciile erbivore zburătoare au un detector de lumină „ajustat” pentru a percepe în spectrul ultraviolet, datorită căruia pot distinge mai bine caliciul florilor din aer.

Întrebarea „Câți ochi face muscă comună Nu este atât de simplu pe cât pare ochi mari situat pe lateralele capului poate fi văzut cu ochiul liber. Dar, în realitate, structura organelor vizuale ale muștei este mult mai complexă.

Dacă te uiți la o vedere mărită a ochilor unei muște, poți vedea că aceștia sunt ca un fagure și sunt formați din multe segmente individuale. Fiecare parte are forma unui hexagon cu margini regulate. De aici provine numele pentru această structură a ochiului – fațetă („fațetă” tradusă din franceză înseamnă „margine”). Multe artropode se pot lăuda cu ochi fațetați complexi, iar musca este departe de a deține recordul pentru numărul de fațete: are doar 4.000 de fațete, în timp ce libelulele au aproximativ 30.000.

Celulele pe care le vedem se numesc omatidie. Ommatidia are o formă de con, al cărui capăt îngust se extinde adânc în ochi. Conul este format dintr-o celulă care percepe lumina și o lentilă protejată de o cornee transparentă. Toate omatidiile sunt presate strâns unele de altele și conectate prin cornee. Fiecare dintre ei vede fragmentul „lor” din imagine, iar creierul pune aceste imagini minuscule într-un singur întreg.

Dispunerea ochilor mari compuși este diferită la muștele femele și masculi. La bărbați, ochii sunt apropiați unul de celălalt, în timp ce la femele sunt mai distanțați, deoarece au frunte. Dacă te uiți la o muscă la microscop, atunci în mijlocul capului deasupra organelor fațete ale vederii poți vedea trei puncte mici aranjate într-un triunghi. De fapt, aceste puncte sunt simpli ochi.

În total, musca are o pereche ochi compusiși trei simple - un total de cinci. De ce a luat natura pe un drum atât de dificil? Cert este că viziunea fațetă s-a format pentru a acoperi în primul rând cât mai mult cu privirea. mai mult spatiuși captează mișcarea. Astfel de ochi îndeplinesc funcții de bază. Cu ochi simpli, musca a fost „prevăzută” pentru a măsura nivelul de iluminare. Ochii compuși sunt organul principal al vederii, iar ochii simpli sunt un organ secundar. Dacă o muscă nu ar avea ochi simpli, ar fi mai lent și ar putea zbura doar în lumină puternică, iar fără ochi compuși ar orbi.

Cum vede o muscă lumea din jurul ei?

Ochii mari, convexi, permit muștei să vadă totul în jurul ei, adică unghiul vizual este de 360 ​​de grade. Acesta este de două ori mai lat decât al unui om. Ochii nemișcați ai insectei privesc simultan în toate cele patru direcții. Dar acuitatea vizuală a unei muște este de aproape 100 de ori mai mică decât cea a unui om!

Deoarece fiecare ommatidia este o celulă independentă, imaginea se dovedește a fi o plasă, constând din mii de imagini mici individuale care se completează reciproc. Prin urmare, pentru o muscă, lumea este un puzzle asamblat format din câteva mii de piese și unul destul de vag. Insecta vede mai mult sau mai puțin clar la doar o distanță de 40 - 70 de centimetri.

Musca este capabilă să distingă culorile și chiar lumina polarizată și ultravioleta invizibilă pentru ochiul uman. Ochiul muștei simte cele mai mici schimbări în luminozitatea luminii. Ea este capabilă să vadă soarele ascuns de norii groși. Dar în întuneric, muștele văd prost și duc un stil de viață predominant diurn.

O altă abilitate interesantă a unei muște este reacția sa rapidă la mișcare. O muscă percepe un obiect în mișcare de 10 ori mai repede decât un om. „Calculează” cu ușurință viteza unui obiect. Această abilitate este vitală pentru determinarea distanței până la sursa pericolului și se realizează prin „transferarea” imaginii de la o celulă - ommatidia - la alta. Inginerii de aviație au profitat de această caracteristică a vederii muștei și au dezvoltat un dispozitiv pentru calcularea vitezei unei aeronave care zboară, repetând structura ochiului acestuia.

Datorită unei astfel de percepții rapide, muștele trăiesc într-o realitate mai lentă în comparație cu noi. O mișcare care durează o secundă, din punct de vedere uman, este percepută de o muscă ca o acțiune de zece secunde. Cu siguranță oamenii li se par a fi creaturi foarte lente. Creierul insectei funcționează cu viteza unui supercomputer, primind o imagine, analizând-o și transmitând organismului comenzile corespunzătoare în miimi de secundă. Prin urmare, nu este întotdeauna posibil să loviți o muscă.

Deci, răspunsul corect la întrebarea „Câți ochi are o muscă obișnuită?” numărul va fi cinci. Principalele sunt un organ pereche în muscă, ca la multe ființe vii. De ce natura a creat exact trei ochi simpli rămâne un mister.

În timpul evoluției vederii, unele animale se dezvoltă destul de complexe instrumente optice. Acestea, desigur, includ ochi compuși. S-au format la insecte și crustacee, unele artropode și nevertebrate. Cum diferă un ochi compus de un ochi simplu, care sunt principalele sale funcții? Vom vorbi despre asta în materialul nostru astăzi.

Ochi compuși

Acest sistem optic, raster, unde nu există o singură retină. Și toți receptorii sunt combinați în mici retenule (grupe), formând un strat convex care nu mai conține terminații nervoase. Astfel, ochiul este format din multe unități individuale - ommatidia, unite în sistem comun viziune.

Ochii compuși, inerenți acestora, diferă de cei binoculari (inerenți și oamenilor) prin definirea lor slabă a micilor detalii. Dar sunt capabili să distingă între fluctuațiile luminii (până la 300 Hz), în timp ce pentru oameni capabilitățile maxime sunt de 50 Hz. Și membrana acestui tip de ochi are o structură tubulară. Având în vedere acest lucru, fațetele ochilor nu au astfel de trăsături de refracție precum hipermetropia sau miopia conceptul de acomodare nu le este aplicabil.

Unele caracteristici structurale și vizuale

La multe insecte, acestea ocupă cea mai mare parte a capului și sunt practic nemișcate. De exemplu, ochii compuși ai unei libelule constau din 30.000 de particule, formând o structură complexă. Fluturii au 17.000 de ommatidie, muștele au 4 mii, albinele au 5. Furnica lucrătoare are cel mai mic număr de particule - 100 de bucăți.

Binocular sau fațetă?

Primul tip de viziune vă permite să percepeți volumul obiectelor, micile detalii ale acestora, să estimați distanța până la obiecte și locația lor unul în raport cu celălalt. Cu toate acestea, oamenii sunt limitati la un unghi de 45 de grade. Dacă este necesară o analiză mai completă, globul ocular efectuează mișcare la nivel reflex (sau ne întoarcem capul în jurul axei). Ochii combinați sub formă de emisfere cu omatidie vă permit să vedeți realitatea înconjurătoare din toate părțile, fără a vă întoarce organele vizuale sau capul. Mai mult decât atât, imaginea pe care o transmite ochiul este foarte asemănătoare cu un mozaic: o unitate structurală a ochiului percepe un element separat și împreună sunt responsabili pentru recrearea imaginii complete.

Soiuri

Ommatidia au caracteristici anatomice, drept urmare proprietățile lor optice diferă (de exemplu, între diferite insecte). Oamenii de știință definesc trei tipuri de fațete:

Apropo, unele tipuri de insecte au tip mixt fațete organe ale vederii și multe, pe lângă cele pe care le luăm în considerare, au și ochi simpli. Deci, într-o muscă, de exemplu, pe părțile laterale ale capului există organe fațete pereche situate destul de dimensiuni mari. Și pe coroană există trei ochi simpli care îndeplinesc funcții auxiliare. Albina are aceeași organizare a organelor vizuale - adică doar cinci ochi!

La unele crustacee ochi compusi parcă stătea pe tulpini mobile.

Și unii amfibieni și pești au și un ochi suplimentar (parietal), care detectează lumina, dar are viziunea obiectului. Retina sa este formată numai din celule și receptori.

Evoluții științifice moderne

ÎN În ultima vreme Ochii compuși sunt un subiect de studiu și de încântare pentru oamenii de știință. La urma urmei, astfel de organe de vedere, datorită structurii lor originale, oferă baza pentru invenții și cercetări științifice în lumea opticii moderne. Principalele avantaje - vedere largă spațiu, dezvoltarea fațetelor artificiale utilizate în primul rând în sistemele de supraveghere miniaturale, compacte, secrete.

Oamenii de știință elvețieni au reușit să reproducă ochiul unei muște, așa-numitul ochi artificial compus.
Ochii compuși, constând din multe conuri înguste sensibile la lumină numite ommatidia, sunt caracteristici insectelor și crustaceelor.

Astfel de ochi au o serie de avantaje și dezavantaje în comparație cu ochii umani. Ochiul unei muște are o rezoluție mai mică decât ochiul vertebratelor, adică imaginea surprinsă de acest ochi nu va fi clară. Și printre avantaje - sunt mai puțin inerțiale (unele insecte sunt capabile să perceapă pâlpâirea cu o frecvență de până la 300 Hz), nu necesită focalizare și pot distinge nu numai culoarea, ci și direcția de polarizare a luminii. Pe scurt, imaginea este rapidă, variată, bogată, dar nu clară. O echipă de oameni de știință de la Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) a creat un prototip de ochi compus artificial care profită de acest design.

Camera este ca ochiul unei muște (ochi compus)

Ochiul artificial, pe care oamenii de știință l-au numit CurvACE (CURVed Artificial Compound Eyes), este format din 630 de „omatide”, fiecare dintre ele fiind un element sensibil la lumină și o microlensă care concentrează un fascicul îngust de lumină asupra acestuia. Ochiul are un unghi de vizualizare de 60 de grade în plan vertical și de 180 de grade în plan orizontal. Unghiurile verticale de vedere ale diferitelor ommatidii sunt stabilite de forma microlentilelor, iar unghiul orizontal este determinat de îndoirea substratului pe care se află ochiul. Această formă este dictată de tehnologia de fabricație - elemente fotosensibile sunt formate pe un cristal solid, care este apoi tăiat în fâșii înguste.

Ochiul are un volum de doar 2,2 centimetri cubi și cântărește 1,75 grame. În producția industrială, nivelul modern al tehnologiei va face posibilă reducerea dimensiunii acesteia cu cel puțin jumătate. Scopul principal al ochiului este ca sistem de navigație vizuală pentru roboți. Ochiul are sensibilitate ridicată și gamă dinamică - fiecare ommatidia se poate adapta individual la nivelul de iluminare. Un astfel de ochi nu poate fi orbit de strălucirea soarelui. Combinat cu viteza mare (prototipul poate produce până la 1500 de cadre pe secundă), dimensiunea mică, lipsa distorsiunii la marginile câmpului vizual și capacitatea de a obține relativ ușor o vedere circulară sau chiar sferică, acest lucru îl face un instrument ideal pentru determinarea poziției robotului în spațiu, detectarea obstacolelor și evitarea coliziunilor. Vom vedea probabil primele exemple de astfel de camere pe mașini cu conducere autonomă și diverși roboți.

Caracteristicile CurvACE corespund aproximativ cu ochiul muștei de fructe Drosophila. La fel ca ochiul unei insecte, care conține în interior un nod nervos care efectuează prelucrare primară imagini, CurvACE include un microcontroler care procesează semnalul de la senzori folosind algoritmi de flux optic, precum și un accelerometru și un giroscop.

Umplerea electronică reală reprezintă cea mai mare parte a masei și volumului ochiului - gama de senzori CMOS cu microlentile în sine este de 1 mm grosime și cântărește 0,36 grame. Capacitatea de a da orice formă camerei cu fațetă și absența lentilelor mari deschide multe posibilități: astfel de „ochi” pot fi încorporați în pereții camerelor, a îmbrăcămintei sau a mobilierului pentru a fi utilizate în casele inteligente sau sisteme de supraveghere video. Combinând ommatidia tipuri diferiteÎntr-un singur senzor, puteți crea o cameră care va vedea simultan în diferite intervale. Un fel de prototip al ochiului atotvăzător, o nouă nenorocire pentru paranoici și o descoperire minune pentru serviciile de informații.