Como uma mosca vê? Saiba mais sobre esse problema. A câmera é como o olho de uma mosca (olho composto) Todos os insetos têm olhos compostos complexos

Qualquer pessoa que já tentou matar uma mosca sabe perfeitamente que esta não é uma tarefa fácil. Alguns atribuem os erros à reação instantânea das moscas, outros à sua acuidade visual e visão panorâmica. Deve ser dito que ambos estão igualmente certos. A mosca voa muito rápido e se move instantaneamente, por isso é tão difícil capturá-la.

Mas o principal motivo está justamente na visão desse inseto, bem como na estrutura e na quantidade de seus olhos.

Os órgãos visuais da mosca comum estão localizados nas laterais da cabeça, onde é muito difícil não notar os enormes olhos esbugalhados do inseto. O olho desse inseto possui uma estrutura complexa e é denominado facetado (da palavra francesa fasette - faceta). O fato é que o órgão da visão é formado exatamente por essas unidades de 6 lados - facetas, que externamente se assemelham ao formato de um favo de mel (cada parte do olho de uma mosca é claramente visível ao microscópio). Essas unidades são chamadas de omatídeos.

Existem cerca de 4 mil dessas facetas no olho de uma mosca, mas esse não é o limite: muitos outros insetos têm muito mais. Por exemplo, as abelhas têm 5.000 facetas, algumas borboletas têm até 17.000 e nas libélulas o número de omatídeos é próximo de 30.000.

Cada uma dessas 4 mil facetas é capaz de ver apenas uma pequena parte de toda a imagem, e o cérebro do inseto monta esse “quebra-cabeça” no quadro geral.

O exemplar mais antigo da mosca, com cerca de 145 milhões de anos, foi encontrado na China.

Como as moscas veem

Em média, a acuidade visual das moscas excede em 3 vezes as capacidades humanas.

Como os olhos das moscas são grandes e convexos, consistindo de omatídeos (facetas) em todos os lados da superfície do olho, essa estrutura permite que o inseto veja com calma em todas as direções ao mesmo tempo - para os lados, para cima, para frente e para trás. Essa visão panorâmica (também chamada de visão panorâmica) ajuda a mosca a perceber o perigo a tempo e a recuar imediatamente, por isso é tão difícil esmagá-la. Além disso, uma mosca não é apenas fisicamente capaz de ver em diferentes direções ao mesmo tempo, mas também de olhar ao redor propositalmente, como se estivesse visualizando todo o espaço ao seu redor ao mesmo tempo.

São os numerosos omatídeos que permitem à mosca seguir objetos que piscam e se movem muito rapidamente sem perder a clareza da imagem. Relativamente falando, se a visão humana é capaz de capturar 16 quadros por segundo, então uma mosca é capaz de capturar 250 a 300 quadros por segundo. Essa qualidade é necessária para que as moscas não apenas captem movimentos laterais, mas também para orientação e visão de alta qualidade durante vôos rápidos.

Quanto à cor dos objetos ao redor, as moscas veem não apenas as cores primárias, mas também seus tons mais sutis, inclusive o ultravioleta, que a natureza não permite aos humanos ver. Acontece que a mosca vê o mundo ao seu redor de forma mais rósea do que as pessoas. Aliás, esses insetos também veem o volume dos objetos.

Número de olhos

Como já mencionado, 2 grandes olhos compostos estão localizados nas laterais da cabeça da mosca. Nas mulheres, a localização dos órgãos da visão é um pouco expandida (separados por uma testa larga), enquanto nos homens os olhos estão ligeiramente mais próximos um do outro.

Mas na linha média da testa, atrás dos olhos compostos compostos, existem mais 3 olhos regulares (não compostos) para visão adicional. Na maioria das vezes, eles entram em ação quando é necessário examinar um objeto de perto, já que neste caso um olho complexo e com visão perfeita não é tão necessário. Acontece que as moscas têm 5 olhos no total.

Durante a evolução da visão, alguns animais desenvolvem dispositivos ópticos bastante complexos. Estes, é claro, incluem olhos compostos. Eles foram formados em insetos e crustáceos, alguns artrópodes e invertebrados. Como um olho composto difere de um olho simples, quais são suas principais funções? Falaremos sobre isso em nosso material de hoje.

Olhos compostos

Este é um sistema óptico, raster, onde não existe uma única retina. E todos os receptores são combinados em pequenos retináculos (grupos), formando uma camada convexa que não contém mais terminações nervosas. Assim, o olho consiste em muitas unidades individuais - omatídeos, unidas em um sistema de visão comum.

Os olhos compostos, inerentes a eles, diferem dos olhos binoculares (inerentes também aos humanos) pela má definição de pequenos detalhes. Mas eles são capazes de distinguir entre flutuações de luz (até 300 Hz), enquanto para humanos as capacidades máximas são de 50 Hz. E a membrana desse tipo de olho tem uma estrutura tubular. Em vista disso, os olhos facetados não apresentam características refrativas como a hipermetropia ou a miopia, o conceito de acomodação não se aplica a eles;

Algumas características estruturais e de visão

Em muitos insetos, eles ocupam a maior parte da cabeça e ficam praticamente imóveis. Por exemplo, os olhos compostos de uma libélula consistem em 30.000 partículas, formando uma estrutura complexa. As borboletas têm 17.000 omatídeos, as moscas têm 4 mil, as abelhas têm 5. A formiga operária tem o menor número de partículas - 100 peças.

Binóculo ou faceta?

O primeiro tipo de visão permite perceber o volume dos objetos, seus pequenos detalhes, estimar a distância dos objetos e sua localização em relação uns aos outros. No entanto, os humanos estão limitados a um ângulo de 45 graus. Se for necessária uma revisão mais completa, o globo ocular se move no nível reflexo (ou giramos a cabeça em torno do eixo). Olhos compostos em forma de hemisférios com omatídeos permitem que você veja a realidade circundante de todos os lados sem virar os órgãos visuais ou a cabeça. Além disso, a imagem que o olho transmite é muito semelhante a um mosaico: uma unidade estrutural do olho percebe um elemento separado e, juntos, são responsáveis ​​​​por recriar a imagem completa.

Variedades

Os omatídeos possuem características anatômicas, pelo que suas propriedades ópticas diferem (por exemplo, em diferentes insetos). Os cientistas definem três tipos de facetas:

A propósito, alguns tipos de insetos possuem um tipo misto de órgãos facetários da visão, e muitos, além dos que estamos considerando, também possuem olhos simples. Assim, em uma mosca, por exemplo, nas laterais da cabeça existem órgãos facetários pares de tamanhos bastante grandes. E na coroa há três olhos simples que desempenham funções auxiliares. A abelha possui a mesma organização dos órgãos visuais – ou seja, apenas cinco olhos!

Em alguns crustáceos, os olhos compostos parecem assentar em hastes móveis.

E alguns anfíbios e peixes também têm um olho adicional (parietal), que distingue a luz, mas tem visão de objeto. Sua retina consiste apenas em células e receptores.

Desenvolvimentos científicos modernos

Recentemente, os olhos compostos têm sido objeto de estudo e deleite para os cientistas. Afinal, tais órgãos de visão, devido à sua estrutura original, fornecem a base para invenções científicas e pesquisas no mundo da óptica moderna. As principais vantagens são uma ampla visão do espaço, o desenvolvimento de facetas artificiais, utilizadas principalmente em sistemas de vigilância secretos, compactos e em miniatura.

Todas as pessoas sabem que é muito difícil pegar ou matar uma mosca: ela enxerga muito bem e reage instantaneamente a qualquer movimento, voando para cima. A resposta está na visão única deste inseto. A resposta à pergunta sobre quantos olhos uma mosca tem ajudará você a entender o motivo de sua evasão.

A estrutura dos órgãos visuais

A mosca doméstica ou mosca comum tem corpo preto-acinzentado de até 1 cm de comprimento e abdômen levemente amarelado, 2 pares de asas cinzentas e cabeça com olhos grandes. É um dos habitantes mais antigos do planeta, como comprovam dados de arqueólogos que descobriram espécimes que datam de 145 milhões de anos.

Ao examinar a cabeça da mosca ao microscópio, você pode ver que ela possui olhos tridimensionais muito originais localizados em ambos os lados. Como você pode ver na foto dos olhos da mosca, eles são visualmente semelhantes a um mosaico composto por unidades estruturais de 6 lados chamadas facetas ou omatídeos, semelhantes à estrutura de um favo de mel. Traduzido do francês, a palavra “fasette” significa facetas. Devido a isso, os olhos são chamados de olhos compostos.

Como podemos entender o que uma mosca vê em comparação com uma pessoa cuja visão é binocular, ou seja, composta por duas imagens que são vistas por 2 olhos? Nos insetos, o aparato visual é mais complexo: cada olho é composto por 4 mil facetas, mostrando uma pequena parte da imagem visível. Portanto, a formação de um quadro geral do mundo externo nelas ocorre segundo o princípio da “montagem de quebra-cabeças”, o que nos permite falar da estrutura única do cérebro das moscas, capaz de processar mais de 100 quadros de imagens por segundo.

Em uma nota!

Não só as moscas, mas também outros insetos têm visão facetada: as abelhas têm 5 mil facetas, as borboletas têm 17 mil e as libélulas recordes têm até 30 mil omatídeos.

Como uma mosca vê

Esta disposição dos órgãos visuais não permite que a mosca se concentre em um objeto ou objeto específico, mas mostra uma imagem geral de todo o espaço circundante, o que permite perceber rapidamente o perigo. O ângulo de visão de cada olho é de 180°, que juntos são 360°, ou seja, o tipo de visão é panorâmica.

Graças a essa estrutura ocular, a mosca tem uma excelente visão de tudo ao seu redor, inclusive de ver uma pessoa que está tentando se esgueirar por trás. O controle sobre todo o espaço circundante fornece 100% de proteção contra todos os problemas, inclusive contra aglomeração de pessoas.

Além dos 2 principais, as moscas possuem mais 3 olhos comuns, localizados na testa nos espaços entre os olhos facetados. Esses órgãos permitem que eles vejam objetos próximos com mais clareza para reconhecimento e resposta imediata.

Interessante!

Resumindo todos os dados, podemos afirmar que a visão de uma mosca é representada por 5 olhos: 2 olhos facetados para monitorar o espaço circundante e 3 olhos simples para focar e reconhecer objetos.

Características das habilidades visuais das moscas

A visão da mosca comum tem muitas outras características interessantes:

• As moscas distinguem perfeitamente as cores primárias e suas tonalidades, e também são capazes de distinguir os raios ultravioleta;
• não veem absolutamente nada no escuro e por isso dormem à noite;
• no entanto, eles percebem algumas cores de toda a paleta de maneira um pouco diferente, razão pela qual são convencionalmente considerados daltônicos;
• o dispositivo facetado dos olhos permite fixar simultaneamente tudo acima, abaixo, à esquerda, à direita e à frente e permite responder rapidamente ao perigo que se aproxima;
• os olhos de uma mosca distinguem apenas pequenos objetos, por exemplo, a aproximação de uma mão, mas não percebem uma grande figura humana ou móveis na sala;
• nos homens, os olhos compostos estão localizados mais próximos uns dos outros em comparação com as mulheres, que possuem a testa mais larga;

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A acuidade visual também é evidenciada pelo fato de quantos quadros por segundo uma mosca vê. Para efeito de comparação, números exatos: uma pessoa percebe apenas 16, e uma mosca percebe 250-300 quadros por segundo, o que a ajuda a navegar perfeitamente em altas velocidades durante o vôo.

Características cintilantes

Existe um indicador de capacidade visual que está associado à frequência de oscilação da imagem, ou seja, seu limite mais baixo no qual a luz é registrada como fonte constante de iluminação. É chamado CFF - frequência crítica de fusão de cintilação. Seu valor mostra a rapidez com que os olhos do animal são capazes de atualizar imagens e processar informações visuais.

Uma pessoa é capaz de detectar uma frequência de oscilação de 60 Hz, ou seja, atualizar a imagem 60 vezes por segundo, o que é seguido ao exibir informações visuais na tela de uma televisão. Para mamíferos (cães, gatos) esse valor crítico é de 80 Hz, por isso geralmente não gostam de assistir TV.

Quanto maior a frequência de oscilação, mais benefícios biológicos o animal tem. Portanto, para insetos em que esse valor chega a 250 Hz, isso se manifesta na possibilidade de uma reação mais rápida ao perigo. Na verdade, para uma pessoa que se aproxima de uma “presa” com um jornal nas mãos com a intenção de matá-la, o movimento parece rápido, mas a estrutura única do olho permite-lhe captar até movimentos instantâneos como se estivesse em câmera lenta.

De acordo com o biólogo K. Gili, essa alta frequência crítica de oscilação nas moscas se deve ao seu pequeno tamanho e rápido metabolismo.

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A diferença no indicador CFF para diferentes espécies de animais vertebrados é a seguinte: os menores 14 Hz estão em enguias e tartarugas, 45 em répteis, 60 em humanos e tubarões, 80 em pássaros e cães, 120 em esquilos terrestres.

A análise das habilidades visuais acima nos permite entender que o mundo através dos olhos de uma mosca se parece com um sistema complexo de um grande número de imagens, semelhantes a pequenas câmeras de vídeo, cada uma delas transmite ao inseto informações sobre uma pequena parte de o espaço circundante. A imagem montada permite manter uma “defesa geral” visual com um olhar e reagir instantaneamente à aproximação dos inimigos. A pesquisa dos cientistas sobre essas habilidades visuais dos insetos permitiu-lhes desenvolver robôs voadores nos quais sistemas de computador controlam sua posição de voo, imitando a visão das moscas.

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Nos insetos superiores, os órgãos da visão não são idênticos em estrutura. Na testa ou neles há três olhos simples (no meio - , nas laterais - lateral), e nas laterais há dois olhos compostos complexos. Eles são encontrados em insetos adultos, assim como em insetos, e transmitem a maior parte das informações visuais recebidas.

Estrutura geral dos olhos

A maioria dos insetos tem olhos, e apenas um número relativamente pequeno de táxons não tem. Por exemplo, eles não estão presentes em algumas espécies primitivas, assim como nas formigas errantes Ection. Na maioria dos casos, os olhos se apresentam como duas estruturas separadas, porém, por exemplo, nas libélulas eles são tão grandes que convergem para uma única estrutura no olho.

O formato dos complexos órgãos da visão costuma ser quase redondo, mas em alguns casos eles têm o formato de lágrima (como um louva-a-deus) ou de rim, pois possuem um entalhe no qual a antena “assenta” (como o grosso salgueiro Lamia textоr). Em alguns casos, o entalhe é tão pontiagudo que separa as partes superior e inferior do olho uma da outra, o que faz parecer que o inseto não tem dois olhos, mas quatro (um exemplo é o besouro Tetrops praeusta). Às vezes, as características do formato e tamanho dos olhos são determinadas por pertencer a um gênero ou outro. Assim, os machos costumam ter olhos mais desenvolvidos que as fêmeas, o que fica especialmente evidente no exemplo dos zangões e das abelhas operárias. Nas mutucas, elas tocam no meio nos machos e não tocam nas fêmeas.

Na parte inferior, adjacente à cabeça, cada olho é limitado por uma membrana basal ou semelhante a uma peneira. Nele, de acordo com o número de omatídeos, existem muitos orifícios por onde passam as fibras do nervo óptico. Através deles eles entram no olho, perfurando-o e passando entre eles. No lugar do olho, forma uma invaginação bastante profunda, formando a cápsula ocular, ou ocular; é a estrutura de suporte do olho.

Ommatidium como unidade estrutural do olho composto

O tamanho transversal (diâmetro) das unidades estruturais do olho também difere, mas em qualquer caso é medido em mícrons. O diâmetro da barata é de 20 mícrons e o da barata americana é de 32 mícrons.

Os eixos visuais dos omatídeos devem ser aproximadamente perpendiculares à superfície, portanto, quanto mais espaço ocupam, mais convexos são os olhos dos insetos. No entanto, uma forte protrusão dos olhos não indica tanto uma boa visão quanto um grande campo de visão, pelo menos nas espécies diurnas.

A estrutura detalhada dos omatídeos é bastante complexa e será discutida usando o exemplo de um olho aposicional típico (explicação deste termo na próxima seção). Na estrutura de cada unidade de olhos compostos existem três complexos funcionais de estruturas, ou três aparelhos:

• dióptrico (refrativo)

Consiste em lentes, refrata e direciona a luz.

• receptor (percepção)

Percebe e transmite informações visuais.

• aparelho de isolamento de pigmento

Estrutura do omatídeo

Estrutura do omatídeo

1 - córnea, 2 - células da córnea,

3 - cone de cristal, 4 - células Semper,

5 - células da retina, 6 - bastonete óptico,

7 - células pigmentares secundárias,

8 - células pigmentares da retina,

9 - membrana basal

Omatídeos do aparelho visual

Aparelho de dioptria

consiste nas seguintes partes (de fora para dentro): (foto)

Aparelho receptor

inclui vários outros componentes:

• Retina células- estruturas alongadas localizadas abaixo do cone cristalino em forma de viga (5 por (foto) ).
• Haste óptica (rabdom)- uma formação oblonga composta por produtos de secreção das células da retina e localizada no centro do seu feixe. Em um corte transversal, o rabdome e as células da retina formam uma imagem de uma “flor”, onde o rabdome ocupa uma posição axial, sendo o “núcleo”, e as células da retina estão localizadas ao seu redor, como pétalas (6 em (foto)).
• Nervos ópticos- nervos que transmitem informações ao sistema nervoso central.

Aparelho de pigmentação

o isolamento consiste em 3 formações:

• Células corneagênicas (pigmento principal): os mesmos que produzem a lente. Eles são preenchidos com pigmento e isolam o cristalino das córneas dos omatídeos vizinhos.
• Células pigmentares incidentais- isolar cada um dos outros ao nível do cone de cristal (7 por (foto) ).
• Células pigmentares da retina- desempenham a mesma função, mas inferior, ao nível das células da retina e da haste óptica (8 em (foto) ).

Olho de neurossuperposição

Esses olhos se distinguem pelo fato de neles haver um somatório de sinais nervosos de uma determinada parte das células visuais, cuja luz vem de um lugar. Este tipo de olho é encontrado em moscas.

Visão de inseto

Nos omatídeos vizinhos, os eixos visuais estão muito próximos uns dos outros, o que dá aos insetos a capacidade de distinguir melhor os pontos próximos uns dos outros. Como resultado, sua acuidade visual é aproximadamente 3 vezes maior que a dos humanos. Ao mesmo tempo, à medida que o objeto se afasta do olho, a visão piora; Assim, os insetos são, pelos padrões humanos, míopes.

Outra vantagem dos olhos compostos é que muitos omatídeos permitem rastrear melhor objetos tremeluzentes e em movimento rápido. Para nós, uma imagem contínua na tela é formada quando o filme se move a 16 quadros por segundo, e para insetos - a 250-300. Isso lhes dá uma vantagem quando se trata de velocidade.

Os insetos podem perceber a polarização da luz. Eles não apenas veem todos os objetos em volume, mas também distinguem tons sutis e jogos de cores inacessíveis ao olho humano. A maioria dos insetos tem visão colorida; apenas as formas primitivas que vivem em cavernas, a grande larva da farinha e os cupins têm visão em preto e branco. As espécies herbívoras voadoras possuem um detector de luz “sintonizado” para perceber no espectro ultravioleta, graças ao qual distinguem melhor os cálices das flores do ar.