Mõne looma nägemise arenemise protsessis on see üsna keeruline optilised instrumendid. Nende hulka kuuluvad muidugi liitsilmad. Need tekkisid putukatel ja vähilaadsetel, mõnedel lülijalgsetel ja selgrootutel. Mis vahet sellel on liitsilm lihtsast, millised on selle peamised funktsioonid? Sellest räägime meie tänases materjalis.

Lihvitud silmad

seda optiline süsteem, raster, kus puudub ühtne võrkkesta. Ja kõik retseptorid ühendatakse väikesteks retinuliteks (rühmadeks), moodustades kumera kihi, mis ei sisalda enam närvilõpmeid. Seega koosneb silm paljudest eraldiseisvatest üksustest - ommatidiast, mis on ühendatud ühine süsteem nägemus.

Silmad on liitsilmad, omased ja erinevad binokulaarsest (ka inimesele omasest) väikeste detailide halva definitsiooni poolest. Kuid nad suudavad eristada kergeid vibratsioone (kuni 300 Hz), samas kui inimese jaoks on piiravad võimalused 50 Hz. Ja seda tüüpi silma membraanil on torukujuline struktuur. Seda arvestades puuduvad liitsilmadel sellised murdumisnähud nagu kaugnägelikkus või lühinägelikkus, akommodatsiooni mõiste neile ei kehti.

Mõned struktuuri ja visiooni tunnused

Paljudel putukatel hõivavad nad suurema osa peast ja on praktiliselt liikumatud. Näiteks kiili tahutud silmad koosnevad 30 000 osakesest, moodustades keeruka struktuuri. Liblikal on 17 000 ommatiidiat, kärbsel 4000 ja mesilasel 5. Väikseim osakeste arv töösipelgas on 100 tükki.

Binokkel või lihvitud?

Esimest tüüpi nägemine võimaldab tajuda objektide mahtu, nende pisidetaile, hinnata objektide kaugusi ja nende asukohta üksteise suhtes. Inimene on aga piiratud 45 kraadise nurgaga. Kui on vaja põhjalikumat ülevaadet, silmamuna teostab liikumist refleksi tasemel (või pöörame pead ümber telje). Ommatidiaga poolkerade kujul olevad liitsilmad võimaldavad näha ümbritsevat reaalsust igast küljest ilma nägemisorganeid või pead pööramata. Pealegi on pilt, mida silm sel juhul edastab, väga sarnane mosaiigiga: üks silma struktuuriüksus tajub eraldi element ja koos vastutavad nad tervikpildi taasloomise eest.

Sordid

Ommatidia on anatoomilised omadused, mille tulemusena nende optilised omadused erinevad (näiteks erinevatel putukatel). Teadlased määratlevad kolme tüüpi tahku:

Muide, teatud tüüpi putukatel on segatüüpi lihvitud nägemisorganid ja paljudel, lisaks meie poolt vaadeldavatele, on ka lihtsad silmad. Näiteks kärbsel on pea külgedel paarunud tahulised elundid üsna suured suurused. Ja kroonil on kolm lihtsad silmad mis täidavad abifunktsioone. Mesilasel on samasugune nägemisorganite korraldus - see tähendab, et ainult viis silma!

Mõnel vähilaadsel istuvad liitsilmad justkui liikuvatel väljakasvudel-vartel.

Ja mõnel kahepaiksel ja kalal on ka täiendav (parietaalne) silm, mis eristab valgust, kuid omab objektinägemist. Selle võrkkest koosneb ainult rakkudest ja retseptoritest.

Kaasaegsed teaduslikud arengud

AT viimastel aegadel liitsilmad on teadlaste uurimise ja rõõmu objektiks. Lõppude lõpuks annavad sellised nägemisorganid oma esialgse struktuuri tõttu kaasa teaduslikud leiutised ja uurimistööd kaasaegse optika maailmas. Peamised eelised on lai ruumivaade, tehislike tahkude arendamine, mida kasutatakse peamiselt miniatuursetes, kompaktsetes, salajastes valvesüsteemides.

Paljudel putukatel on keerukad liitsilmad, mis koosnevad arvukatest üksikutest silmadest – ommatiidiadest. Putukad näevad maailma nii, nagu oleks see mosaiigist kokku pandud. Enamik putukaid on "lühinägelikud". Mõned neist, näiteks diopsiidkärbes, on näha 135 meetri kaugusel. Liblikas – ja tal on seda kõige rohkem äge nägemine meie putukate seas - ei näe kahe meetri kaugusele ja mesilane ei näe midagi juba ühe meetri kaugusel. Putukad, kelle silmad koosnevad suur hulk ommatidia, suudavad märgata vähimatki liikumist enda ümber. Kui objekt muudab oma asukohta ruumis, siis muudab asukohta ka tema peegeldus liitsilmades, liigutades teatud arvu ommatidiasid ja putukas märkab seda. Liitsilmad mängivad röövputukate elus tohutut rolli. Tänu sellisele nägemisorganite struktuurile saab putukas suunata oma silmad soovitud objektile või jälgida seda ainult osaga liitsilmast. Huvitaval kombel navigeerivad ööliblikad nägemise abil ja lendavad alati valgusallika poole. Nende silmade asimuut kuuvalguse suhtes on alati väiksem kui 90°.

värvinägemine

Et näha spetsiifiline värv, peab putukasilm tajuma elektromagnetlained teatud pikkus. Putukad tajuvad hästi nii ülilühikesi kui ülipikki valguslaineid ja inimsilmale nähtava spektri värve. Teatavasti näeb inimene värve punasest lillani, kuid tema silm ei ole võimeline tajuma ultraviolettkiirgust- lained, mis on punasest pikemad ja lillast lühemad. Putukad näevad ultraviolettvalgust, kuid ei näe punast valgust (ainult liblikad näevad punast). Näiteks mooniõit tajuvad putukad värvituna, kuid teistel värvidel näevad putukad ultraviolettmustreid, mida inimesel on isegi raske ette kujutada. Putukad navigeerivad nendes mustrites nektarit otsides. Liblikate tiibadel on ka inimesele nähtamatud ultraviolettmustrid. Mesilased eristavad selliseid värve: sinakasroheline, violetne, kollane, sinine, mesililla ja ultraviolett. Putukad on samuti võimelised navigeerima polariseeritud valgus. Maa atmosfääri läbimisel valguskiir murdub ja valguse polariseerumise tagajärjel erinevad valdkonnad taevas, lainepikkused on erinevad. Tänu sellele määrab putukas suuna täpselt ka siis, kui päikest pilvede tõttu näha pole.

Huvitavaid fakte

Mõne mardika vastsetel on arenenud lihtsad silmad, tänu millele nad näevad hästi ja pääsevad röövloomade eest. Täiskasvanud mardikatel arenevad liitsilmad, kuid nende nägemine pole vastse omast parem. Keerulisi liitsilmi ei leidu mitte ainult putukatel, vaid ka mõnel vähilaadsel, näiteks krabil ja homaaril. Ommatidia läätsede asemel on neil miniatuursed peeglid. Esimest korda said inimesed tänu saksa teadlasele Eksnerile maailma vaadata putuka silmadega 1918. aastal. Putukate väikeste silmade arv (olenevalt liigist) varieerub 25-25 000. Putukate, näiteks veepinnal hõljuvate mardikate silmad jagunevad kaheks osaks: ülemine osa näeb õhus ja alumine - vee all. Putukate liitsilmad ei näe nii hästi kui lindude ja imetajate silmad, sest nad ei suuda peeneid detaile edasi anda (putukatel võib olla 25-25 000 tahku). Kuid nad tajuvad hästi liikuvaid objekte ja registreerivad isegi need värvid, mis on inimsilmale kättesaamatud.

Isegi varases lapsepõlves küsisid paljud meist selliseid näiliselt tühiseid küsimusi putukate kohta, näiteks: kui palju silmi on harilik kärbes miks ämblik keerutab võrku ja herilane võib hammustada.

Entomoloogiateadusel on vastused peaaegu igale neist, kuid täna võtame appi loodus- ja käitumisuurijate teadmised, et tegeleda küsimusega, mis on visuaalne süsteem sedalaadi.

Selles artiklis analüüsime, kuidas kärbes näeb ja miks on nii raske seda tüütut putukat kärbsepiitsaga lüüa või peopesaga seinale püüda.

toa elanik

Toakärbes ehk majakärbes kuulub päriskärbeste perekonda. Ja kuigi meie ülevaate teema puudutab eranditult kõiki liike, lubame endal mugavuse huvides selle väga tuttava koduparasiitide liigi näitel kaaluda kogu perekonda.

Harilik majakärbes on väga märkamatu välisputukas. Selle keha värvus on hallikasmust, kõhu alaosas on mõned kollasuse näpunäited. Täiskasvanu pikkus ületab harva 1 cm Putukal on kaks paari tiibu ja liitsilmad.

Liitsilmad – mis mõte sellel on?

Kärbse visuaalne süsteem koosneb kahest suured silmad asub piki pea servi. Igaüks neist on keeruka struktuuriga ja koosneb paljudest väikestest kuusnurksetest tahkudest, sellest ka seda tüüpi nägemise nimetus tahk.

Kokku on kärbsesilma struktuuris neid mikroskoopilisi komponente üle 3,5 tuhande. Ja igaüks neist suudab jäädvustada vaid tillukese osa üldpildist, edastades saadud minipildi kohta infot ajju, mis kogub kokku kõik selle pildi mõistatused.

Kui võrrelda tahknägemist ja binokulaarset nägemist, mis inimesel on näiteks, saate kiiresti veenduda, et mõlema eesmärk ja omadused on diametraalselt vastupidised.

Arenenumad loomad kalduvad koondama oma nägemise teatud kitsale alale või konkreetsele objektile. Putukate jaoks on oluline mitte niivõrd konkreetse objekti nägemine, kuivõrd kiire ruumis navigeerimine ja ohu lähenemise märkamine.

Miks on teda nii raske tabada?

Seda kahjurit on tõesti väga raske üllatada. Põhjus pole mitte ainult putuka suurenenud reaktsioon võrreldes sellega aeglane inimene ja võime peaaegu kohe õhku tõusta. Peamiselt nii kõrge tase Reaktsioon on tingitud sellest, et selle putuka aju tajub õigeaegselt muutusi ja liikumisi tema silmade vaateraadiuses.

Kärbse nägemine võimaldab tal näha peaaegu 360 kraadi. Seda tüüpi nägemist nimetatakse ka panoraamseks. See tähendab, et iga silm annab 180-kraadise vaate. Seda kahjurit on peaaegu võimatu üllatada, isegi kui läheneda talle tagant. Selle putuka silmad võimaldavad teil kontrollida kogu seda ümbritsevat ruumi, pakkudes seeläbi sada protsenti igakülgset visuaalset kaitset.

Kas on veel huvitav omadus visuaalne taju kärbse värvipalett. Lõppude lõpuks tajuvad peaaegu kõik liigid erinevalt teatud värve, mis on meie silmadele tuttavad. Mõned neist putukad ei erista üldse, teised näevad neile teistsugused välja, teistes värvides.

Muide, kärbsel on lisaks kahele liitsilmale veel kolm lihtsilma. Need asuvad lihvide vahelises intervallis, pea esiosas. Erinevalt liitsilmadest kasutavad putukad neid kolme ühe või teise objekti vahetus läheduses äratundmiseks.

Seega küsimusele, mitu silma on tavalisel kärbsel, saame nüüd julgelt vastata – 5. Kaks keerulist tahulist, mis on jagatud tuhandeteks ommatidiateks (tahudeks) ja mis on mõeldud kõige ulatuslikumaks kontrolliks muutuste üle keskkond selle ümber ja kolm lihtsat silma, mis võimaldavad, nagu öeldakse, keskenduda.

Maailmavaade

Oleme juba öelnud, et kärbsed on värvipimedad ja kas ei erista kõiki värve või näevad meile tuttavaid objekte teistes värvitoonides. Samuti on see liik võimeline eristama ultraviolettkiirgust.

Samuti tuleks öelda, et kogu oma nägemise ainulaadsuse tõttu ei näe need kahjurid praktiliselt pimedas. Öösel kärbes magab, sest silmad ei lase sellel putukal sisse kaubelda pime aeg päevadel.

Ja ometi kipuvad need kahjurid hästi tajuma vaid väiksemaid ja liikuvaid objekte. Putukas ei tee sellistel vahet suured esemed nagu inimene näiteks. Kärbse jaoks pole see midagi muud kui üks osa keskkonna sisemusest.

Kuid käe lähenemine putukale jäädvustab suurepäraselt tema silmad ja annab ajule kiiresti vajaliku signaali. Nagu iga teinegi kiiresti lähenev oht, ei ole ka nende petturite jaoks keeruline tänu keerukale ja usaldusväärsele jälgimissüsteemile, mille loodus neile on andnud.

Järeldus

Niisiis analüüsisime, milline näeb maailm välja kärbse silmade läbi. Nüüd teame, et neil üldlevinud kahjuritel, nagu kõigil putukatel, on hämmastav visuaalne aparaat, mis võimaldab neil mitte kaotada valvsust ja säilitada päevasel ajal igakülgset vaatluskaitset.

Tavalise kärbse nägemine meenutab keeruline süsteem jälgimine, mis sisaldab tuhandeid mini-seirekaameraid, millest igaüks annab putukale õigeaegset teavet lähimas ulatuses toimuva kohta.

Tundub, et akordotonaalsete organite funktsioonid on erinevad. Nendel juhtudel, kui sensilla külgneb küünenahaga, tajuvad need reeglina madala sagedusega vibratsioone. Tõsi, mõnel juhul (sääskede antennides paiknevad chordotonaalsed elundid) on nad tundlikud ka vibratsioonile kõrgsagedus. Tõenäoliselt registreerivad sisemised kooritoonilised organid putuka kehas tekkivaid rõhumuutusi ja mehaanilisi pingeid.

Käesolevaga kuulmisorganid putukad on tümpanaalsed elundid, milles skolpofoorid on seotud õhukeste kutiikulaarsete membraanidega (trummikestad), mis täidavad kuulmekile rolli.

Esijalgade säärtel paiknevad rohutirtsude tümpanaalsed organid on tüüpilise ehitusega. Sääre ülaosas on kaks kitsast pikisuunalist pilu, mis viivad kahte trummitaskusse. Taskute siseseinad, mis on vastamisi, on õhukesed ja on kuulmekiledeks, välisseinad aga paksenenud ja neid nimetatakse trummikile. Mõlema kuulmekile vahel, nende lähedal, on kaks hingetoru tüve, mis võib-olla toimivad resonaatoritena. Lõpuks koosneb trummikile põhiosa kolmest skolpofooride rühmast. Skolpofors külgneb osaliselt kuulmekile, osaliselt resoneerivasse hingetorusse. Sensoorsete rakkude keskprotsessid moodustavad trummikärvi. Täpselt samal põhimõttel - skolpofooride ja trummikestade kombinatsioon - asetsevad trummeluud ja muud putukad - jaaniussikad, ritsikad, liblikad jne. Tõsi, nad võivad asuda erinevad kohad kehad - kõhu eesmistel segmentidel, tiibade põhjas jne.

Trummielundite chordotonaalne sensilla eesmärk on tajuda erineva sagedusega vibratsioone - on "kõrgsageduslik" ja "madalsageduslik" sensilla. Reeglina on üks neist rühmadest häälestatud sagedustele, mis on maksimaalselt esindatud sama liigi isendite tekitatavates helides. Üldiselt tajuvad putukad helisid väga laias vahemikus: infrahelist (8-10 Hz) ultrahelini (45 000 Hz).

Putukad on võimelised mitte ainult tajuma, vaid ka helisid tegema. See omadus on iseloomulik paljude rühmade esindajatele: orthoptera, mardikad, hümenoptera, liblikad jne. Putukate heliorganid on väga mitmekesised.

Näiteks orthoptera säutsumine on põhjustatud teadaolevate säutsumiskohaste arenemisest, mida kõige sagedamini seostatakse tiibadega. Nii et rohutirtsudel asuvad need elundid esitiibadel. Mõned vasaku tiiva veenid muutuvad sakilisteks ja muutuvad nn vibuks, millega loom juhib mööda paremat tiiba, kus sobivas kohas asub resonaator. Viimane koosneb piiratud kõrge veenide piirkonnast tiival – peeglist. Sakilise vibu liikumine piki peegli serva viib sellele venitatud tiivapinna osa vibratsioonini.

Jaaniussidel moodustab vibu reitel pisikeste hammaste rida. tagajalad. Kui reied hõõruvad vastu ülemisi tiibu, puudutavad hambad tiiva radiaalset veeni, mis on isasloomal tugevalt väljaulatuv. Isastel tsikaadidel on metatoraksi alumisel küljel omamoodi "häälekast": selle toime põhineb kitiinmembraani ülikiirel võnkumisel, mis paneb liikuma lihaste kokkutõmbumine. Helide tegemise oskuse tähtsus seisneb ilmselt emaste meelitamises säutsuvate isaste poolt.

Putukate kemoretseptoreid esindab haistmis- ja maitsetundlikkus. Haistmissensilla kutiikulaarsed moodustised on kuju poolest väga mitmekesised: täkked, koonusekujulised lisandid, plaadid jne. Ühine tunnus on küünenahasse tungivate õhukeste pooride olemasolu. Nende pooride kaudu avaneb juurdepääs sensilla tundlikele elementidele lõhnaainete molekulidele. Haistmissensillid paiknevad peamiselt kaenlaalustel ja lõualuu palpidel.

Lõhnameel teenib putukaid nii toidu leidmisel kui ka paaritumisel: isased leiavad emased sageli lõhna järgi. Viimased eritavad erilisi lõhnaaineid – seksuaalseid atraktante. Sellise aine ebaolulisest kogusest (100 molekuli 1 cm 3 õhus) piisab isaste siidiusside elevuse tekitamiseks.

Maitsesensillad paiknevad putukatel tarsie suuosadel ja distaalsetes segmentides. Nende küünenaha elemente esindavad karvad või koonusekujulised lisandid ning need on samuti täis poore. Iga sensilla sisaldab mitmeid retseptorrakke, millest igaüks reageerib teatud maitsestiimulile: üks rakk reageerib sooladele, teine ​​suhkrusisaldusega ainetele, kolmas puhas vesi. Maitsesensilla üks tundlikke rakke on mehhanoretseptor. Seega nii putukatel kui ka selgroogsetel maitseelamus kaasas kombatav.

Putukate meeleorganitest on kõige keerulisemad nägemisorganid. Viimaseid esindavad mitut tüüpi moodustised, millest olulisemad on koorikloomade liitsilmadega ligikaudu sama struktuuriga liitsilmad.

Silmad koosnevad üksikutest ommatiididest, mille arvu määrab peamiselt bioloogilised omadused putukad. Aktiivsetel kiskjatel ja headel lendajatel on kiilidel kuni 28 000 tahuga silmad. Samal ajal on sipelgatel (neg. Hymenoptera), eriti maa all elavate liikide tööisenditel, silmad, mis koosnevad 8-9 ommatiidist.

Iga ommatidium esindab täiuslikku fotooptilist sensilla. See koosneb optilisest aparaadist, sealhulgas sarvkest, küünenaha läbipaistvast osast ommatiidiumi kohal ja nn kristallkoonusest. Koos toimivad nad objektiivina. Ommatidiumi tajumisaparaati esindavad mitmed (4-12) retseptorrakud; nende spetsialiseerumine on läinud väga kaugele, mida tõendab nende lipustruktuuride täielik kadu. Rakkude tegelikult tundlikud osad - rabdomeerid - on tihedalt pakitud mikrovillide kobarad, mis asuvad ommatidiumi keskel ja külgnevad üksteisega tihedalt. Koos moodustavad nad silma valgustundliku elemendi – raba.

Varjestavad pigmendirakud asuvad piki ommatidiumi servi; viimased on päevaste ja öiste putukate puhul üsna oluliselt erinevad. Esimesel juhul on rakus olev pigment liikumatu ja eraldab pidevalt naabruses olevaid ommatidiasid, mis ei lase valguskiirtel ühest silmast teise liikuda. Teisel juhul on pigment võimeline rakkudes liikuma ja kogunema ainult nende ülemisse ossa. Sel juhul langevad valguskiired mitte ühe, vaid mitme naaberommatidia tundlikele rakkudele, mis suurendab märgatavalt (peaaegu kaks suurusjärku) silma üldist tundlikkust. Loomulikult tekkis selline kohanemine hämaras ja öiste putukate puhul. Nägemisnärvi moodustavad närvilõpmed lahkuvad ommatidiumi tundlikest rakkudest.

Lisaks liitsilmadele on paljudel putukatel ka lihtsilmad, mille ehitus ei vasta ühe ommatiidiumi ehitusele. Murdumisaparaat on läätsekujuline, vahetult selle all on tundlike rakkude kiht. Kogu silm on kaetud pigmendirakkude ümbrisega. Lihtsate silmade optilised omadused on sellised, et nad ei suuda objektide kujutisi tajuda.

Putukate vastsetel on enamikul juhtudel ainult lihtsad ocellid, mis aga erinevad oma ehituselt täiskasvanud staadiumi lihtsatest ocellidest. Täiskasvanute ja vastsete silmade vahel puudub järjepidevus. Metamorfoosi ajal resorbeeruvad vastsete silmad täielikult.

Putukate visuaalsed võimed täiuslik. Kuid struktuursed omadused liitsilm ette määrama erilise füsioloogiline mehhanism nägemus. Liitsilmadega loomadel on "mosaiikne" nägemine. Ommatidia väiksus ja üksteisest eraldatus toovad kaasa asjaolu, et iga tundlike rakkude rühm tajub vaid väikest ja suhteliselt kitsast kiirtekiirt. Märkimisväärse nurga all langevad kiired neelavad varjestavaid pigmendirakke ja ei jõua kohale valgustundlikud elemendid ommatidiev. Seega skemaatiliselt saab iga ommatidia ainult ühe objekti väikese punkti kujutise, mis asub kogu silma vaateväljas. Selle tulemusena koosneb kujutis nii paljudest valguspunktidest, mis vastavad objekti erinevatele osadele, kui palju tahke on objektilt tulevate kiirtega risti. Üldpilt on justkui kombineeritud paljudest väikestest osapiltidest, rakendades neid üksteisele.

Teatud eripäraga eristab ka putukate värvitaju. Kõrgemate rühmade esindajad Insecta omama värvinägemust, mis põhineb kolme põhivärvi tajumisel, mille segunemine annab kogu meid ümbritseva maailma värvilise mitmekesisuse. Kuid putukatel on inimestega võrreldes tugev nihe spektri lühilainepikkusele: nad tajuvad rohekollast, sinist ja ultraviolettkiiri. Viimased on meile nähtamatud. Järelikult värvi tajumine putukate maailm erineb meie omast järsult.

Täiskasvanud putukate lihtsate silmade funktsioonid nõuavad endiselt tõsist uurimist. Ilmselt "täiendavad" nad mingil määral liitsilmi, mõjutades putukate käitumise aktiivsust erinevates valgustingimustes. Lisaks on näidatud, et lihtsad ocelli koos liitsilmadega suudavad tajuda polariseeritud valgust.

Lisaks nendele meeleorganitele on putukatel ka hulk retseptorseadmeid. Need on sensillad, kes tajuvad ümbritsevat temperatuuri ja selle niiskust. Veeputukad suudavad registreerida rõhumuutusi jne.

Hingamissüsteem. Hingamiseks teenib keeruliselt arenenud hingetoru süsteem. Keha külgedel on kuni 10 paari, mõnikord vähem, spirakleid ehk stigmasid: need asuvad meso- ja metatorraksil ning 8 kõhusegmendil.

Stigmad on sageli varustatud spetsiaalsete sulgemisseadmetega ja igaüks viib lühikese põikkanalisse ning kõik põikkanalid on üksteisega ühendatud paari (või enama) peamise pikisuunalise hingetoru tüvega. Tüvedest pärinevad peenemad hingetorud, mis hargnevad palju kordi ja mässivad oma okstega kõik elundid. Iga hingetoru lõpeb terminaalse rakuga, millel on radiaalselt lahknevad protsessid, mille läbistavad hingetoru terminaalsed tuubulid. Selle raku terminaalsed harud (trahheoolid) tungivad isegi keha üksikutesse rakkudesse. Mõnikord moodustavad hingetorud lokaalseid laiendusi ehk õhukotte, mis aitavad maismaaputukatel parandada õhuventilatsiooni hingetoru süsteemis ja veeputukatel tõenäoliselt reservuaaridena, mis suurendavad õhuvarustust looma kehas. Hingetoru tekivad putukate embrüos ektodermi sügavate eendite kujul; nagu teisedki ektodermaalsed moodustised, on need vooderdatud küünenahaga. AT pinnakiht viimane moodustab spiraalse paksenemise, mis annab hingetorule elastsuse ja takistab seinte lagunemist.

Lihtsamatel juhtudel satub hapnik hingetoru süsteemi ja süsinikdioksiid eemaldatakse sealt difusiooni teel pidevalt avatud stigmade kaudu. Seda täheldatakse aga ainult kõrge õhuniiskuse tingimustes elavate passiivsete putukate puhul.

Tuleme tagasi bioloogia juurde. inimese silm pole sugugi ainus silmatüüp. Kuigi peaaegu kõigi selgroogsete silmad on inimeste omadega sarnased, leiame madalamatel loomadel palju muud tüüpi silmi. Meil pole aega nende üle arutada. Kuid selgrootute seas (näiteks putukatel) on ka kõrgelt arenenud silmatüüpe; see on kompleksne, või lihvitud, silmad. (Enamikul putukatel on lisaks suurtele liitsilmadele ka lihtsilmad ehk ocelli.) Kõige hoolikamalt on uuritud mesilase nägemist. Mesilaste nägemise iseärasusi on lihtne uurida, sest teatavasti tõmbab mesi neid ligi ning katseid saab teha näiteks sinist või punast paberit meega määrides ja jälgides, kumb neist ligi tõmbab. mesilane. Selle meetodi abil avastati väga huvitavaid mesilase nägemise jooni.

Esiteks, püüdes kindlaks teha, kui selgelt näeb mesilane kahe "valge" paberitüki erinevust, leidsid mõned teadlased, et ta ei näe seda eriti hästi, teised aga vastupidi, et ta teeb seda kuradi hästi. Isegi kui võeti kaks peaaegu täpselt identset paberitükki, eristas mesilane neid ikkagi. Üks paberitükk oli näiteks pleegitatud tsinkvalgega, teine ​​aga pliiga ja kuigi mõlemad nägid välja täpselt ühesugused, eristas mesilane neid, kuna need peegeldavad ultraviolettvalgust erinevalt. Seega leiti, et mesilase silm on tundlik lühemate lainepikkuste suhtes kui inimsilm. Meie silmad näevad vahemikus 7000–4000 Å, punasest violetseni, ja mesilased näevad kuni 3000 Å, st ultraviolettpiirkonnas! Ja see toob kaasa mitmeid väga huvitavaid efekte. Esiteks eristavad mesilased paljusid lilli, mis meile täpselt ühesugused tunduvad. Pole midagi üllatavat; sest lilled ei õitse sugugi selleks, et meie silmi rõõmustada. Need on mesilastele söödaks, omamoodi signaaliks, et siin on mett. Kõik teavad, et "valgeid" lilli on palju. Värv, mida me tundub valge, ilmselt mesilased ei näe, sest selgus, et erinevad valged õied ei peegelda ultraviolett kiired on nii täis kui nad teevad tõsi Valged lilled. Mitte kogu sellele langev valgus ei peegeldu valgelt objektilt, ultraviolettkiired lähevad kaduma ja see on täpselt sama, mis meie jaoks sinise kadumine, st kollase omandamine. Seega näivad kõik valged lilled mesilastele värvilised. Samas teame ka seda, et mesilased ei näe punast. Niisiis, kas võime eeldada, et punased lilled tunduvad mesilastele mustad? Mitte midagi sellist! Punaste värvide hoolikas uurimine näitab, et esiteks suudavad isegi meie silmad eristada enamiku punaste värvide puhul kerget sinakat varjundit, mis on põhjustatud enamiku nende sinise lisapeegeldusest, mis on mesilastele nähtaval alal. Lisaks näitavad katsed, et lilled erinevad ultraviolettkiirguse peegeldamise võime poolest erinevad osad kroonleht jne. Seega, kui me näeksime lilli nii, nagu mesilased neid näevad, leiaksime need veelgi ilusamad ja mitmekesisemad!

Küll aga leiti, et on selliseid punaseid õisi, et ei peegelda sinine või ultraviolettkiired nii nad peaksidki näivad mustad mesilased! See seletab mingil määral nende inimeste hämmeldust, kes on selle probleemi pärast väga mures: lõppude lõpuks ei tundu must värv atraktiivne ja seda on raske eristada määrdunud paksust varjust. Nii see tegelikult välja tuleb: mesilased ei jõua kohale nende lillede jaoks. Aga neile meeldivad just need pisikesed koolibri; Tuleb välja, et need linnud näevad punast väga hästi!

Veel üks huvitav külg mesilase vaatest. Vaadates tükki sinist taevast ja päikest ennast mitte nähes, suudab mesilane ilmselt siiski kindlaks teha, kus päike on. Meie jaoks pole see nii lihtne. Vaata aknast välja taeva poole. Näete, et see on sinine. Mis suunas päike praegu on? Mesilane oskab seda öelda, sest ta on suuna suhtes väga tundlik. polariseeritud valgus, aga valgus peegeldus taevast polariseeritud. Selle üle, kuidas see õnnestub, vaieldakse siiani: kas seetõttu, et valguse hajumine on erinevates oludes erinev või on mesilase silmad polariseeritud valguse suuna suhtes otseselt tundlikud. Päris viimastel aegadel saadud andmed mesilase silma otsese tundlikkuse kohta.

Samuti on öeldud, et mesilane suudab 1 külvis eristada üksikuid valgussähvatusi sagedusega 200 korda, samas kui meie eristame ainult 20 välgatust. Tarus liiguvad mesilased väga kiiresti; nad liigutavad oma käppasid, lehvitavad tiibu, kuid meie silmadel pole vaevalt aega kõiki neid liigutusi jälgida. Kui nüüd eristada kiiremat virvendust, siis teine ​​asi. Ilmselt on mesilase jaoks väga oluline, et ta silmadel oleks nii kiire reaktsioon.

Räägime nüüd sellest, mis on tegelikult mesilase nägemisteravus? Mesilassilm on keeruline; see koosneb tohutust hulgast spetsiaalsetest silmadest, mida nimetatakse ommatidia, mis paiknevad peaaegu sfäärilisel pinnal putuka pea külgedel.

Joonisel fig. 36,7 näitab ommatiidiumit. Selle ülaosas on läbipaistev ala, omamoodi "kristalllääts", kuid tegelikult on see pigem filter, mis sunnib valgust minema mööda kitsast kiudu, kus see ilmselt neeldub. Närvikiud lahkub oma teisest otsast. Kesknärvikiul on külgedel kuus rakku, millest see tegelikult lahkub. Meie jaoks on see kirjeldus piisav; Peaasi, et rakk on koonilise kujuga ja paljud sellised üksteisega külgnevad rakud moodustavad mesilassilma pinna.

Vaatame nüüd, milline on sellise silma eraldusvõime. Joonestame silma pinnale ommatiidiumi skemaatiliselt kujutava joone (joonis 36.8), mida käsitleme raadiusega r sfääriks. . Nüüd proovime arvutama iga ommatiidiumi laius, mille nimel pingutame veidi oma nutikust ja oletame, et loodus on sama kiire taibuga kui meie! Kui ommatidium on väga suur, ei saa eraldusvõime olla suur. Ehk siis üks ommatidium saab infot ühe suuna kohta, naaberommatidium teise kohta ja nii edasi ning esemeid, mis lõhesse langevad, ei näe mesilane piisavalt hästi. Seega on silma nägemisteravuse määramatus kahtlemata seotud ommatiidiumi otsa nurgasuurusega silma kumeruskeskme suhtes. (Tegelikult on silmad ainult pea pinnal.) Kuid nurk ühest ommatiidist teise on loomulikult ommatiidiumi läbimõõt jagatud silmapinna kõverusraadiusega:

F ig. 36.7. Ommatidiumi struktuur.

Seega võime öelda: "Mida väiksem on  väärtus, seda suurem on nägemisteravus.

F ig. 36.8. Ommatidia leviku skeem mesilase silma pinnal.

Aga miks ei andnud loodus mesilasele väga-väga väikest ommatiidiat? Vastuseks võime öelda järgmist: me tunneme füüsikat juba piisavalt hästi, et mõista, et püüdes valgust läbi kitsa pilu difraktsiooni tõttu selles suunas piisavalt hästi näha on võimatu, sest valgus erinevaid suundi, st kõikidest suundadest nurga  d sees nii, et

(36.2)

Nüüd on selge, et kui b võtta liiga väikeseks, näeb iga ommatiidium difraktsiooni tõttu rohkem kui ühes suunas! Aga kui teha  väärtus liiga suureks, siis kuigi kõik vaatavad ühes suunas, jääb neid piisavalt detailse pildi saamiseks liiga väheks. Seega peame valima sellise vahemaa d, nii et nende kahe mehhanismi kogumõju on minimaalne. Kui liidame kaks avaldist ja leiame koha, kus summal on miinimum, saame

(36.3)

mis annab kauguse

(36.4)

Raamatud näitavad läbimõõtu 30 mk. Nagu näete, on kokkulepe päris hea! On selge, et just see mehhanism määrab mesilase silma suuruse ja see on meie arusaamale üsna kättesaadav. Asendades nüüd saadud arvu (36.1), on lihtne kindlaks teha, milline on mesilassilma nurkeraldusvõime. See osutub inimsilmaga võrreldes väga halvaks. Me oleme võimelised nägema asju, mis näivad olevat kolmkümmend korda väiksemad, kui mesilane näeb. Seega, võrreldes inimesega, on mesilase pilt üsna udune, fokuseerimata.

F ig. 36.9. Optimaalne suurus ommatidia, võrdne m .

Sellegipoolest nii, nagu see on, ja ta lihtsalt ei saa loota enamale. Loomulikult tekib küsimus: miks ei võiks mesilane saada sellist silma nagu meie, läätse ja kõige muuga? Sellel on mitu üsna huvitavat põhjust. Esiteks on mesilane liiga väike; kui tal oleks meiega sarnane silm, kuid vastavalt vähenenud, oleks pupilli suurus umbes 30 mk, ja seetõttu oleks difraktsioon nii suur, et mesilane ikka paremini ei näeks. Liiga palju väike silm- see pole eriti hea. Siis, kui teete silma suureks, nagu mesilase pea, võtab see kogu pea enda alla. Liitsilma väärtus seisneb ju selles, et see praktiliselt ei võta ruumi – vaid õhuke kiht mesilase pea pinnal. Nii et enne mesilasele nõu andmist ära unusta, et tal on omad probleemid!