Как вижда мухата? Научете повече за този проблем. Камерата е като окото на муха (сложно око) Всички насекоми имат сложни сложни очи

Всеки, който някога се е опитвал да убие муха, разбира много добре, че това не е лесна задача. Някои отдават пропуските на мигновената реакция на мухите, други на остротата на зрението и панорамното зрение. Трябва да се каже, че и двамата са еднакво прави. Мухата лети наистина бързо и се движи моментално, затова е толкова трудно да я хванете.

Но основната причина се крие именно в зрението на това насекомо, както и в структурата и броя на очите му.

Зрителните органи на обикновената муха са разположени отстрани на главата, където е много трудно да не забележите огромните изпъкнали очи на насекомото. Окото на това насекомо има сложна структура и се нарича фасетирано (от френската дума fasette - фасет). Факт е, че органът на зрението се формира от точно такива 6-странни единици - фасети, които външно наподобяват форма на пчелна пита (всяка такава част от окото на муха се вижда ясно под микроскоп). Тези единици се наричат ​​омматидии.

Има около 4 хиляди от тези фасети в окото на една муха, но това не е ограничението: много други насекоми имат много повече. Например пчелите имат 5000 фасети, някои пеперуди имат до 17 000, а при водните кончета броят на омматидиите е близо 30 000.

Всяка от тези 4 хиляди фасети може да види само малка част от цялото изображение, а мозъкът на насекомото сглобява този „пъзел“ в цялостната картина.

Най-старият екземпляр от мухата, на около 145 милиона години, е открит в Китай.

Как виждат мухите

Средно зрителната острота на мухите надвишава човешките възможности 3 пъти.

Тъй като очите на мухите са големи и изпъкнали, състоящи се от омматидии (фасети) от всички страни на повърхността на окото, тази структура позволява на насекомото спокойно да вижда във всички посоки едновременно - настрани, нагоре, напред и назад. Това панорамно виждане (наричано още кръгово виждане) помага на мухата да забележи навреме опасността и да се отдръпне незабавно, поради което е толкова трудно да я ударите. Освен това мухата е не само физически способна да вижда в различни посоки едновременно, но и целенасочено да се оглежда наоколо, сякаш разглежда цялото пространство около себе си едновременно.

Многобройните омматидии позволяват на мухата да следва мигащи и много бързо движещи се обекти, без да губи яснота на изображението. Относително казано, ако човешкото зрение е в състояние да улови 16 кадъра в секунда, то мухата е в състояние да улови 250-300 кадъра в секунда. Това качество е необходимо на мухите не само за улавяне на движения отстрани, но и за ориентация и висококачествено зрение по време на бърз полет.

Що се отнася до цвета на околните предмети, мухите виждат не само основните цветове, но и техните най-фини нюанси, включително ултравиолетовите, които природата не е дадена на хората да виждат. Оказва се, че мухата вижда света около себе си по-розов от хората. Между другото, тези насекоми също виждат обема на предметите.

Брой очи

Както вече споменахме, 2 големи сложни очи са разположени отстрани на главата на мухата. При жените местоположението на органите на зрението е донякъде разширено (разделено от широко чело), ​​докато при мъжете очите са малко по-близо едно до друго.

Но по средната линия на челото, зад сложните сложни очи, има още 3 правилни (несъставни) очи за допълнително зрение. Най-често те влизат в действие, когато е необходимо да се разгледа обект отблизо, тъй като в този случай не е толкова необходимо сложно око с перфектно зрение. Оказва се, че мухите имат общо 5 очи.

По време на еволюцията на зрението някои животни развиват доста сложни оптични устройства. Те, разбира се, включват сложни очи. Те са се образували при насекоми и ракообразни, някои членестоноги и безгръбначни. Как се различава сложното око от обикновеното око, какви са основните му функции? Ще говорим за това в нашия материал днес.

Сложени очи

Това е оптична система, растер, където няма единична ретина. И всички рецептори се комбинират в малки ретинули (групи), образувайки изпъкнал слой, който вече не съдържа никакви нервни окончания. По този начин окото се състои от много отделни единици - омматидии, обединени в обща зрителна система.

Сложните очи, присъщи на тях, се различават от бинокулярните (присъщи и на хората) по слабата дефиниция на малките детайли. Но те са в състояние да разграничат светлинните флуктуации (до 300 Hz), докато за хората максималните възможности са 50 Hz. И мембраната на този тип око има тръбна структура. С оглед на това фасетните очи нямат такива рефракционни характеристики като далекогледство или късогледство, концепцията за акомодация не е приложима към тях.

Някои структурни и визуални характеристики

При много насекоми те заемат по-голямата част от главата и са практически неподвижни. Например сложните очи на водното конче се състоят от 30 000 частици, образуващи сложна структура. Пеперудите имат 17 000 омматидии, мухите имат 4 хиляди, пчелите имат 5. Работната мравка има най-малък брой частици - 100 броя.

Бинокъл или фасет?

Първият тип визия ви позволява да възприемате обема на обектите, техните малки детайли, да оценявате разстоянието до обектите и тяхното местоположение един спрямо друг. Хората обаче са ограничени до ъгъл от 45 градуса. Ако е необходим по-пълен преглед, очната ябълка се движи на ниво рефлекс (или завъртаме главата около оста). Сложните очи под формата на полукълба с омматидии ви позволяват да виждате заобикалящата реалност от всички страни, без да обръщате зрителните си органи или главата. Освен това изображението, което окото предава, е много подобно на мозайка: една структурна единица на окото възприема отделен елемент и заедно те са отговорни за пресъздаването на пълната картина.

Разновидности

Ommatidia имат анатомични особености, в резултат на което техните оптични свойства се различават (например при различни насекоми). Учените определят три типа фасет:

Между другото, някои видове насекоми имат смесен тип фасетни органи на зрението и много, в допълнение към тези, които обмисляме, също имат прости очи. Така че, в муха, например, отстрани на главата има сдвоени фасетни органи с доста големи размери. А на короната има три прости очи, които изпълняват спомагателни функции. Пчелата има същата организация на зрителните органи – тоест само пет очи!

При някои ракообразни сложните очи изглеждат разположени върху подвижни стъбла.

А някои земноводни и риби имат и допълнително (теменно) око, което различава светлината, но има предметно зрение. Ретината му се състои само от клетки и рецептори.

Съвременни научни разработки

Напоследък сложните очи са обект на изследване и удоволствие за учените. В крайна сметка такива органи на зрението, поради оригиналната си структура, осигуряват основата за научни изобретения и изследвания в света на съвременната оптика. Основните предимства са широк преглед на пространството, развитие на изкуствени аспекти, използвани главно в миниатюрни, компактни, тайни системи за наблюдение.

Всички хора знаят, че е много трудно да се хване или удари муха: тя вижда много добре и незабавно реагира на всяко движение, летейки нагоре. Отговорът се крие в уникалната визия на това насекомо. Отговорът на въпроса колко очи има една муха ще ви помогне да разберете причината за нейната неуловимост.

Структурата на зрителните органи

Домашната или обикновена муха има черно-сиво тяло с дължина до 1 см и леко жълтеникаво коремче, 2 чифта сиви крила и глава с големи очи. Той е един от най-древните обитатели на планетата, както свидетелстват археолози, открили екземпляри, датиращи от преди 145 милиона години.

Когато разглеждате главата на мухата под микроскоп, можете да видите, че тя има много оригинални триизмерни очи, разположени от двете страни. Както можете да видите на снимката на очите на мухата, те са визуално подобни на мозайка, съставена от 6-странни структурни единици, наречени фасети или омматидии, подобни на структурата на пчелна пита. В превод от френски думата "fasette" означава фасети. Поради това очите се наричат ​​сложни очи.

Как можем да разберем какво вижда една муха в сравнение с човек, чието зрение е бинокулярно, т.е. съставено от две картини, които се виждат от 2 очи? При насекомите визуалният апарат е по-сложен: всяко око се състои от 4 хиляди фасети, показващи малка част от видимото изображение. Следователно формирането на обща картина на външния свят в тях се извършва на принципа на „сглобяване на пъзели“, което ни позволява да говорим за уникалната структура на мозъка на мухите, способна да обработва повече от 100 кадъра изображения на второ.

Забележка!

Не само мухите, но и други насекоми имат фасетно зрение: пчелите имат 5 хиляди фасети, пеперудите имат 17 хиляди, а рекордните водни кончета имат до 30 хиляди омматидии.

Как вижда мухата

Това разположение на зрителните органи не позволява на мухата да се концентрира върху конкретен обект или обект, но показва обща картина на цялото околно пространство, което ви позволява бързо да забележите опасността. Ъгълът на гледане на всяко око е 180°, което заедно е 360°, т.е видът на зрението е панорамен.

Благодарение на тази структура на очите, мухата има отлична видимост на всичко наоколо, включително виждане на човек, който се опитва да се промъкне отзад. Контролът върху цялото околно пространство й осигурява 100% защита от всякакви неприятности, включително и от струпване на хора.

В допълнение към 2-те основни, мухите имат още 3 обикновени очи, разположени на челото в пространствата между фасетните очи. Тези органи им позволяват да виждат близките обекти по-ясно за разпознаване и незабавна реакция.

Интересно!

Обобщавайки всички данни, можем да кажем, че зрението на мухата е представено от 5 очи: 2 фасетни очи - за наблюдение на околното пространство и 3 прости очи - за фокусиране и разпознаване на обекти.

Характеристики на визуалните способности на мухите

Визията на обикновената муха има много по-интересни характеристики:

• Мухите отлично различават основните цветове и техните нюанси, а също така могат да различават ултравиолетовите лъчи;
• те не виждат абсолютно нищо в тъмното и затова спят през нощта;
• но те възприемат някои цветове от цялата палитра малко по-различно, поради което обикновено се считат за далтонисти;
• фасетното устройство на очите ви позволява едновременно да фиксирате всичко отгоре, отдолу, отляво, отдясно и отпред и ви позволява бързо да реагирате на приближаваща опасност;
• очите на мухата различават само малки предмети, например подхода на ръка, но не възприемат голяма човешка фигура или мебели в стаята;
• при мъжете сложните очи са разположени по-близо едно до друго в сравнение с женските, които имат по-широко чело;

Интересно!

Зрителната острота се доказва и от факта колко кадъра в секунда вижда една муха. За сравнение, точни цифри: човек възприема само 16, а мухата възприема 250-300 кадъра в секунда, което му помага да се движи перфектно при високи скорости по време на полет.

Характеристики на трептене

Има индикатор за зрителни способности, който е свързан с честотата на трептене на изображението, т.е. най-ниската му граница, при която светлината се записва като постоянен източник на осветление. Нарича се CFF - критична честота на трептене-сливане. Стойността му показва колко бързо очите на животното могат да актуализират изображения и да обработват визуална информация.

Човек може да открие честота на трептене от 60 Hz, т.е. актуализиране на изображението 60 пъти в секунда, което се следва при показване на визуална информация на телевизионен екран. За бозайниците (кучета, котки) тази критична стойност е 80 Hz, поради което те обикновено не обичат да гледат телевизия.

Колкото по-висока е честотата на трептене, толкова повече биологични ползи има животното. Следователно, за насекоми, при които тази стойност достига 250 Hz, това се проявява във възможността за по-бърза реакция на опасност. Наистина, за човек, който се приближава до „плячка“ с вестник в ръце с намерението да го убие, движението изглежда бързо, но уникалната структура на окото й позволява да улови дори мигновени движения, сякаш на забавен каданс.

Според биолога К. Гили такава висока критична честота на трептене при мухите се дължи на техния малък размер и бърз метаболизъм.

Интересно!

Разликата в индекса CFF за различните видове гръбначни животни е следната: най-малките 14 Hz са при змиорките и костенурките, 45 при влечугите, по 60 при хората и акулите, 80 при птиците и кучетата и 120 при земните катерици.

Горният анализ на визуалните способности ни позволява да разберем, че светът през очите на мухата изглежда като сложна система от голям брой снимки, подобни на малки видеокамери, всяка от които предава информация на насекомото за малка част от околното пространство. Сглобеното изображение ви позволява да поддържате визуална „всеобхватна защита“ с един поглед и незабавно да реагирате на подхода на враговете. Изследванията на учените върху такива зрителни способности на насекомите им позволиха да разработят летящи роботи, в които компютърни системи контролират позицията им при полет, имитирайки зрението на мухите.

Покажи всички

При висшите насекоми органите на зрението не са идентични по структура. На челото или върху тях има три прости (в средата - , отстрани - странични), а отстрани има две сложни сложни очи. Те се срещат при възрастни насекоми, както и при насекоми и предават по-голямата част от получената визуална информация.

Обща структура на очите

Повечето насекоми имат очи и само относително малък брой таксони нямат. Например, те не присъстват в някои примитивни видове, както и в скитащите мравки Ection. В повечето случаи очите се представят като две отделни структури, но например при водните кончета те са толкова големи, че се събират в една структура на окото.

Формата на сложните органи на зрението често е близка до кръгла, но в някои случаи те са с форма на сълза (като богомолка) или с форма на бъбрек, тъй като имат прорез, върху който антената „седи“ (като дебелата върба Lamia textоr). В някои случаи прорезът е толкова остър, че разделя горната и долната част на окото един от друг, поради което изглежда, че насекомото няма две очи, а четири (пример е бръмбарът Tetrops praeusta). Понякога характеристиките на формата и размера на очите се определят от принадлежността към един или друг пол. По този начин мъжете обикновено имат по-развити очи от женските, което е особено очевидно в примера на търтеите и пчелите работнички. При конските мухи те се допират в средата при мъжките и не се допират при женските.

В долната част, в непосредствена близост до главата, всяко око е ограничено от базална или ситовидна мембрана. В него, според броя на омматидиите, има много дупки, през които преминават влакната на зрителния нерв. Чрез тях те навлизат в окото, пробиват го и преминават между тях. На мястото на окото образува доста дълбока инвагинация, образувайки очната капсула или очната; това е поддържащата структура на окото.

Омматидиум като структурна единица на сложното око

Напречният размер (диаметър) на структурните единици на окото също е различен, но във всеки случай се измерва в микрони. Диаметърът на хлебарката е 20 микрона, а този на американската хлебарка е 32 микрона.

Визуалните оси на ommatidia трябва да са приблизително перпендикулярни на повърхността, следователно, колкото повече пространство заемат, толкова по-изпъкнали са очите на насекомите. Силната изпъкналост на очите обаче не показва толкова добро зрение, колкото голямо зрително поле, поне при дневните видове.

Подробната структура на ommatidia е доста сложна и ще бъде обсъдена на примера на типично апозиционно око (обяснение на този термин в следващия раздел). В структурата на всяка единица сложни очи има три функционални комплекса от структури или три апарата:

• диоптричен (пречупващ)

Състои се от лещи, пречупва и насочва светлината.

• рецептор (възприемащ)

Възприема и предава визуална информация.

• апарат за изолиране на пигменти

Структура на омматидиум

Структура на омматидиум

1 - роговица, 2 - корнеогенни клетки,

3 - кристален конус, 4 - клетки на Semper,

5 - клетки на ретината, 6 - оптичен прът,

7 - вторични пигментни клетки,

8 - пигментни клетки на ретината,

9 - базална мембрана

Зрителен апарат омматидии

Апарат за диоптър

се състои от следните части (отвън навътре): (снимка)

Рецепторен апарат

включва още няколко компонента:

• Ретината клетки- удължени структури, които са разположени под кристалния конус под формата на лъч (5 per (снимка) ).
• Оптичен прът (рабдом)- продълговата формация, състояща се от продукти на секреция на клетките на ретината и разположена в центъра на техния пакет. В напречен разрез рабдомът и клетките на ретината образуват картина на „цвете“, където рабдомът заема аксиално положение, като е „ядрото“, а клетките на ретината са разположени около него, като венчелистчета (6 на (снимка)).
• Оптични нерви- нерви, които предават информация към централната нервна система.

Апарат за пигментация

изолацията се състои от 3 формации:

• Корнеогенни (главен пигмент) клетки: същите, които произвеждат обектива. Те са изпълнени с пигмент и изолират лещата от роговиците на съседните омматидии.
• Случайни пигментни клетки- изолирайте всеки от останалите на нивото на кристалния конус (7 на (снимка) ).
• Пигментни клетки на ретината- изпълняват същата функция, но по-ниско, на нивото на клетките на ретината и оптичния прът (8 на (снимка) ).

Невросуперпозиционно око

Такива очи се отличават с факта, че в тях има сумиране на нервни сигнали от определена част от зрителните клетки, светлината в които идва от едно място. Този тип очи се срещат при мухи.

Зрение на насекоми

В съседните омматидии зрителните оси са много близо една до друга, което дава на насекомите способността да различават по-добре точките, които са близо една до друга. В резултат на това тяхната зрителна острота е приблизително 3 пъти по-висока от тази на хората. В същото време, когато обектът се отдалечава от окото, зрението се влошава; По този начин насекомите са късогледи според човешките стандарти.

Друго предимство на сложните очи е, че много омматидии им позволяват да проследяват по-добре трептящи и бързо движещи се обекти. При нас непрекъснато изображение на екрана се образува, когато филмът се движи с 16 кадъра в секунда, а за насекомите - с 250-300. Това им дава предимство, когато става въпрос за скорост.

Насекомите могат да възприемат поляризацията на светлината. Те не само виждат всички обекти в обем, но различават фини нюанси и игра на цветове, които са недостъпни за човешкото око. Повечето насекоми имат цветно зрение; само примитивните форми, живеещи в пещери, големият брашнен червей и термитите имат черно-бяло зрение. Летящите тревопасни видове имат светлинен детектор, „настроен“ да възприема в ултравиолетовия спектър, благодарение на което различават по-добре чашките на цветята от въздуха.