Роговица сложного глаза насекомого

Разновидности строения органов зрения

У насекомых глаза могут быть представлены в трех разновидностях:

• сложные глаза (фасеточные);
• простые глазки (дорсальные, оцелли);
• личиночные глазки (латеральные, личиночные). (фото)

Они имеют различное строение и неодинаковую способность видеть.

Сложные глаза

Сложные глазавстречаются у большинства насекомых, причем, чем более высокоразвитыми являются последние, тем лучше у них обычно развиты органы зрения. Сложные глаза еще называют фасеточными, потому что их наружная поверхность представлена совокупностью расположенных рядом друг с другом линз – фасеток.[5]

Сложный глаз состоит из различного, как правило, большого количества отдельных структурных единиц – омматидиев. Омматидии включают в себя ряд структур, обеспечивающих проведение, преломление света (фасетка, корнеагенные клетки, хрустальный конус) и восприятие зрительных сигналов (ретинальные клетки, рабдом, нервные клетки). Кроме того, у каждого омматидия имеется аппарат пигментной изоляции, благодаря чему, он оказывается полностью или частично защищен от попадания боковых лучей.[5]

Особенности строения омматидия – это факторы, определяющие особенности зрения у обладателей сложных фасеточных глаз. Выделяют омматидии двух основных разновидностей, в связи с чем, различают насекомых с аппозиционным и суперпозиционным строением глаз.

каждый омматидий изолирован в своей верхней части при помощи пигмента от соседних омматидиев. Таким образом, каждая структурная единица глаза работает отдельно от всех остальных, воспринимая только «свою» часть внешнего пространства. Общая картинка складывается в мозге насекомого как бы из множества кусочков мозаики.

омматидии лишь частично, хоть и по всей длине, защищены от боковых лучей: они полупроницаемы. С одной стороны, это мешает насекомым при интенсивном освещении, с другой – помогает им лучше видеть в сумерках.[5][3](фото)

Таким образом, первая разновидность строения глаз характерна дневным насекомым, вторая – ночным. Дополнительно еще выделяют такую разновидность, как нейросуперпозиционный глаз, которые встречается только у некоторых Двукрылых.[2]

Простые глазки

Простые глазки – это мелкие органы зрения, которые имеются у некоторых имаго и располагаются обычно на верхней части головы. Обычно представлены в количестве трех, при этом, один лежит чуть впереди, а еще два – сзади и сбоку от переднего. В их составе нет омматидия, строение простых глазков значительно упрощено. Снаружи располагается роговица, состоящая из корнеагенных клеток, глубже находится световоспринимающий аппарат из ретинальных (чувствительных) клеток, еще ниже лежат пигментные клетки, которые переходят в волокна зрительного нерва.[4](фото)

Из всех разновидностей глаз насекомых простые глазки обладают наиболее слабой способностью к зрению. По некоторым данным, они вообще не выполняют зрительной функции, и лишь отвечают за улучшение функции сложных глаз. Это, в частности, доказывается тем, что у насекомых практически не бывает простых глазков в отсутствии сложных. Кроме того, при закрашивании фасеточных глаз насекомые перестают ориентироваться в пространстве, даже если у них имеются хорошо выраженные простые глазки.[1]

Стеммы

Стеммы, или личиночные глазки – это органы зрения, имеющиеся у личинок насекомых с полным превращением. Во время стадии куколки они «превращаются» в сложные глаза. Выполняют зрительную функцию, но, в связи с упрощенной структурой, видят относительно слабо. Для улучшения зрения личиночные глазки нередко представлены у личинок в количестве нескольких штук.[1]

Строение стемм отличается значительным разнообразием. В одних случаях по своей морфологии они ближе к дорсальным глазкам взрослых насекомых, в других больше напоминают омматидий сложного глаза. Однако, в любом случае, они отличаются и от сложных, и от простых глаз. Одна из наиболее распространенных схем строения личиночных глазков (на фото – стеммы личинки жука-плавунца) включает в свой состав следующие структуры: роговица (хрусталик), хрустальный конус, рабдом, ретинальные и пигментные клетки.[3][5]

Особенности зрения насекомых

Изучению зрения насекомых посвящено огромное количество научных трудов. Ввиду такого интереса со стороны специалистов, многие особенности работы глаз у Insectaна сегодняшний день достоверно выяснены. Тем не менее, строение органов зрения у этих организмов отличается настолько большим разнообразием, что качество видения, восприятие цвета и объема, различение движущихся и неподвижных предметов, распознавание знакомых визуальных образов и другие свойства зрения колоссальным образом различаются у разных групп насекомых. На это способны повлиять следующие факторы: в сложном глазу – структура омматидиев и их количество, выпуклость, расположение и форма глаз; в простых глазках и стеммах – их число и тонкие черты строения, которые могут быть представлены значительным многообразием вариантов. Лучше всего на сегодня изучено зрение пчел.[3][5]

В приведенном видео можно оценить значительное богатство морфологических форм органов зрения у насекомых и пауков.

Различие цветов

Способность к цветовосприятию у насекомых очень сильно разнится, но у большинства, по сравнению с человеком, доступный зрению спектр лучей уменьшен с левой стороны (красный, оранжевый) и увеличен с правой (синий, фиолетовый). Например, пчелы воспринимают красный, розовый, оранжевый, желтый и зеленый цвета как различные оттенки желтого и не видят между ними большой разницы. Качественно они отличают друг от друга всего 4 цвета, а, например, бражник – только два: сине-фиолетовую и желто-зеленую группу. Однако бражники способны полноценно воспринимать эти цвета в сумерках, когда для человеческого глаза все уже сливается в плохо различимые оттенки серого и черного.

Определение формы

Насекомые способны различать форму, но это происходит у них совсем не так, как у человека. Насекомые, питающиеся нектаром (бабочки, пчелы), игнорируют нерасчлененные фигуры: овал, круг, квадрат и др., но зато привлекаются расчлененными: радиальными, напоминающими венчики цветков. Чем сложнее форма и игра теней у предмета, тем лучше он ими воспринимается. Кроме того, пчелы испытывают «тягу» к мелким предметам (например, рисункам на бумаге), обращая на них больше внимания, чем на крупные.[5]

Определенную роль в восприятии формы играет движение объекта. Насекомые охотнее садятся на цветы, которые колышутся на ветру, чем на неподвижные. Личинки стрекоз бросаются за движущейся добычей, а самцы бабочек реагируют на летящих самок и плохо видят сидящих. Вероятно, дело в определенной частоте раздражения омматидиев глаз при движении, мелькании и мерцании.[5]

Узнавание знакомых объектов

Насекомые узнают знакомые объекты не только по цвету и форме, но и по расположению предметов, находящихся вокруг них, так что представление об исключительной примитивности их зрения нельзя назвать верным. Например, Песчаная оса находит вход в норку, ориентируясь по тем предметам, что располагаются вокруг нее (трава, камни). Если же их убрать или изменить их расположение, это может сбить насекомое с толку.[5]

Восприятие расстояния

Эта особенность лучше всего исследована на примере стрекоз, жужелиц и других хищных насекомых.[5]

Возможность определять расстояние обусловлена наличием у высших насекомых бинокулярного зрения, то есть, двух глаз, поля зрения которых частично пересекаются. Особенности строения глаз определяют, насколько велико расстояние, доступное обзору того или иного насекомого. Например, жуки-скакуны реагируют на добычу и набрасываются на нее, когда находятся от объекта на расстоянии 15 см.[5]

Светокомпасное движение

Многие насекомые двигаются так, что у них постоянно сохраняется один и тот же угол падения света на сетчатку. Таким образом, солнечные лучи являются своеобразным компасом, по которому ориентируется насекомое. По тому же принципу ночные бабочки перемещаются в направлении искусственных источников света.[5]

Ссылки

Заглавная статья: Cтроение насекомых