Δομή των ματιών εντόμων

Τα όργανα της όρασης αναπτύσσονται στα περισσότερα έντομα. Πολύπλοκα ή πολύπλευρα, τα μάτια φτάνουν στη μεγαλύτερη ανάπτυξη. Ο αριθμός των οπτικών στοιχείων - ommatidia, ή facets, στο μάτι μιας μύγας σπιτιού φτάνει τις 4 χιλιάδες, και ακόμη και τις 28 χιλιάδες σε λιβελλούλες. Το Ommatidia αποτελείται από έναν διαφανή φακό ή κερατοειδή, με τη μορφή αμφίκυρτου φακού και έναν διαφανή κρυστάλλινο κώνο που βρίσκεται κάτω από αυτό. Μαζί αποτελούν το οπτικό σύστημα. Ο αμφιβληστροειδής βρίσκεται κάτω από τον κώνο και δέχεται ακτίνες φωτός. Τα κύτταρα του αμφιβληστροειδούς συνδέονται με νευρικές ίνες με τους οπτικούς λοβούς του εγκεφάλου. Κάθε ommatidium περιβάλλεται από χρωστικά κύτταρα.

Ανάλογα με την αντίληψη του φωτός των διαφόρων εντάσεων, διακρίνονται οι τύποι των οφθαλμών και των υπερθετικών. Ο πρώτος τύπος δομής των ματιών είναι τυπικός για έντομα κατά τη διάρκεια της ημέρας, ο δεύτερος για τη νύχτα.

Στον οφθαλμικό προσδιορισμό, κάθε οματιδίδιο απομονώνεται στο άνω μέρος του με χρωστική από γειτονικά ωματίδια. Έτσι, κάθε δομική μονάδα του οφθαλμού λειτουργεί ξεχωριστά από όλες τις άλλες, αντιλαμβανόμενη μόνο το "του" μέρος του εξωτερικού χώρου. Η γενική εικόνα σχηματίζεται στον εγκέφαλο ενός εντόμου σαν από πολλά κομμάτια ενός μωσαϊκού.

Στο μάτι της υπέρθεσης, η οματιδία προστατεύεται μόνο εν μέρει, αν και σε όλο τους το μήκος, προστατεύεται από πλευρικές ακτίνες: είναι ημιπερατές. Από τη μία πλευρά, παρεμβαίνει με έντομα σε έντονο φως, από την άλλη, τους βοηθά να βλέπουν καλύτερα το σούρουπο..

Τα μάτια (ραχιαία απλά μάτια) είναι τα μικρά όργανα όρασης που έχουν ορισμένοι ενήλικες και συνήθως βρίσκονται στην κορυφή του κεφαλιού. Συνήθως παρουσιάζεται στο ποσό των τριών, με ένα να βρίσκεται ελαφρώς μπροστά και δύο ακόμη - πίσω και στην πλευρά του μπροστινού μέρους. Δεν περιέχουν ommatidium · η δομή των απλών ocelli είναι πολύ απλοποιημένη. Έξω είναι ο κερατοειδής, που αποτελείται από κερατογενετικά κύτταρα, βαθύτερα είναι η συσκευή λήψης φωτός των αμφιβληστροειδών (ευαίσθητων) κυττάρων, ακόμη χαμηλότερα είναι τα κύτταρα χρωστικής που περνούν στις ίνες του οπτικού νεύρου.

Από όλες τις ποικιλίες των ματιών των εντόμων, τα απλά μάτια έχουν την ασθενέστερη ικανότητα να βλέπουν. Σύμφωνα με ορισμένες αναφορές, δεν έχουν καθόλου οπτική λειτουργία και ευθύνονται μόνο για τη βελτίωση της λειτουργίας των σύνθετων ματιών. Αυτό, ιδίως, αποδεικνύεται από το γεγονός ότι τα έντομα πρακτικά δεν έχουν απλά μάτια απουσία σύνθετων. Επιπλέον, όταν ζωγραφίζουν τα πολύπλευρα μάτια, τα έντομα παύουν να προσανατολίζονται στο διάστημα, ακόμη και αν έχουν καλά καθορισμένα απλά μάτια.

Το στέμμα ή τα πλευρικά απλά μάτια - διατίθενται σε προνύμφες εντόμων με πλήρη μετασχηματισμό. Κατά τη διάρκεια του σταδίου της χρυσαλίδας, «μετατρέπονται» σε σύνθετα μάτια. Εκτελούν μια οπτική λειτουργία, αλλά, λόγω της απλοποιημένης δομής, βλέπουν σχετικά κακή. Για τη βελτίωση της όρασης, τα μάτια των προνυμφών παρουσιάζονται συχνά σε διάφορες προνύμφες. Στις προνύμφες των πριονιών, είναι παρόμοιες με τις ραχιαίες, και στις κάμπιες των πεταλούδων μοιάζουν με ομητίδια ενός σύνθετου ματιού. Οι κάμπιες αντιλαμβάνονται το σχήμα των αντικειμένων, διακρίνουν μικρές λεπτομέρειες στην επιφάνειά τους.

Γιατί τα έντομα έχουν στρογγυλά μάτια?
Πώς βλέπουν τα έντομα?

Ένα έντομο μάτι με υψηλή μεγέθυνση μοιάζει με λεπτό πλέγμα.

Dragonfly μάτιΜυρμήγκι μάτιΠετάξτε τα μάτια

Αυτό συμβαίνει επειδή το μάτι ενός εντόμου αποτελείται από πολλά μικρά "μάτια" - όψεις. Τα μάτια εντόμων ονομάζονται πολύπλευρα. Η μικροσκοπική όψη ονομάζεται ωμιδίδιο. Το Ommatidium έχει τη μορφή ενός πολύ στενού κώνου, η βάση του οποίου είναι ένας φακός που μοιάζει με εξάγωνο. Εξ ου και το όνομα του πολύπλευρου ματιού: η όψη στα γαλλικά σημαίνει "πρόσωπο".

1 - όψεις του κερατοειδούς. 2 - ελαφριά διάθλαση.
3 - χρωστικά κύτταρα. 4 - οπτικά κελιά.
5 - ευαίσθητο στο φως στοιχείο ommatidium.
6 - διαδικασίες οπτικών κυττάρων που πηγαίνουν στα οπτικά γάγγλια.
7 - αναπόσπαστο μέρος της κεφαλής · 8 - κάψουλα ματιών.

Μια δέσμη ommatidia αποτελεί ένα σύνθετο, στρογγυλό, έντομο μάτι.

Κάθε ommatidium έχει ένα πολύ περιορισμένο οπτικό πεδίο: η γωνία θέασης του ommatidia στο κεντρικό τμήμα του ματιού είναι μόνο περίπου 1 ° και γύρω από τις άκρες του ματιού - έως και 3 °. Το Ommatidium «βλέπει» μόνο τη μικροσκοπική περιοχή του αντικειμένου μπροστά από τα μάτια, στην οποία «στοχεύει», δηλαδή, όπου κατευθύνεται η συνέχιση του άξονά του. Όμως, επειδή τα ομιδίδια είναι πολύ κοντά το ένα στο άλλο και οι άξονες τους στο στρογγυλό μάτι αποκλίνουν ακτινικά, ολόκληρο το σύνθετο μάτι καλύπτει το αντικείμενο ως σύνολο. Επιπλέον, η εικόνα του αντικειμένου λαμβάνεται ως ψηφιδωτό, δηλαδή αποτελείται από ξεχωριστά κομμάτια.

Ο αριθμός των ωματιδίων στο μάτι είναι διαφορετικός για διαφορετικά έντομα. Ένα μυρμήγκι εργαζόμενου έχει μόνο περίπου 100 χιλιοστά στα μάτια του, μια μύγα σπιτιού έχει περίπου 4000, μια εργαζόμενη μέλισσα έχει 5000, οι πεταλούδες έχουν έως και 17.000, και οι λιβελλούλες έχουν έως και 30.000! Έτσι, το όραμα του μυρμηγκιού είναι πολύ μέτριο, ενώ τα τεράστια μάτια μιας λιβελλούλης - τα δύο ημισφαίρια του ουράνιου τόξου - παρέχουν το μέγιστο οπτικό πεδίο..

Λόγω του γεγονότος ότι οι οπτικοί άξονες των οματιδίων αποκλίνουν σε γωνίες 1-6 °, η σαφήνεια της εικόνας των εντόμων δεν είναι πολύ υψηλή: δεν διακρίνουν μικρές λεπτομέρειες. Επιπλέον, τα περισσότερα έντομα είναι μυωπικά: βλέπουν τα γύρω αντικείμενα σε απόσταση μόλις λίγων μέτρων. Αλλά τα πολύπλευρα μάτια είναι εξαιρετικά για να διακρίνουν το τρεμόπαιγμα (αναβοσβήνει) του φωτός με συχνότητα έως 250-300 hertz (για ένα άτομο η περιοριστική συχνότητα είναι περίπου 50 hertz). Τα μάτια εντόμων είναι σε θέση να προσδιορίσουν την ένταση της φωτεινής ροής (φωτεινότητα), και επιπλέον, έχουν μια μοναδική ικανότητα: μπορούν να προσδιορίσουν το επίπεδο πόλωσης του φωτός. Αυτή η ικανότητα τους βοηθά να πλοηγούνται όταν ο ήλιος δεν είναι ορατός στον ουρανό *.

Τα έντομα διακρίνουν τα χρώματα, αλλά όχι καθόλου όπως κάνουμε. Για παράδειγμα, οι μέλισσες "δεν γνωρίζουν" το κόκκινο χρώμα και δεν το διακρίνουν από το μαύρο, αλλά αντιλαμβάνονται τις υπεριώδεις ακτίνες που είναι αόρατες για εμάς, οι οποίες βρίσκονται στο αντίθετο άκρο του φάσματος. Ορισμένες πεταλούδες, μυρμήγκια και άλλα έντομα διακρίνονται επίσης από το υπεριώδες φως. Παρεμπιπτόντως, είναι η τύφλωση των επικονιαστικών εντόμων της ταινίας μας στο κόκκινο χρώμα που εξηγεί το περίεργο γεγονός ότι δεν υπάρχουν φυτά με κόκκινα λουλούδια ανάμεσα στην άγρια ​​χλωρίδα μας..

* Το φως που προέρχεται από τον ήλιο δεν είναι πολωμένο, δηλαδή, τα φωτόνια του έχουν αυθαίρετο προσανατολισμό. Ωστόσο, περνώντας από την ατμόσφαιρα, το φως είναι πολωμένο ως αποτέλεσμα της διασποράς από μόρια αέρα και το επίπεδο της πόλωσής του κατευθύνεται πάντα προς τον ήλιο

Παρεμπιπτόντως.

Εκτός από τα πολύπλευρα μάτια, τα έντομα έχουν τρία ακόμη απλά μάτια σε διάμετρο 0,03-0,5 mm, τα οποία βρίσκονται στη μορφή ενός τριγώνου στην μπροστινή-βρεγματική επιφάνεια της κεφαλής. Αυτά τα μάτια δεν είναι προσαρμοσμένα για να διακρίνουν αντικείμενα και χρειάζονται για έναν εντελώς διαφορετικό σκοπό. Μετρούν το μέσο επίπεδο φωτισμού, το οποίο χρησιμοποιείται ως σημείο αναφοράς ("μηδενικό σήμα") κατά την επεξεργασία οπτικών σημάτων. Εάν αυτά τα μάτια είναι κολλημένα στο έντομο, διατηρεί την ικανότητα να προσανατολίζεται, αλλά θα μπορεί να πετάει μόνο σε πιο φωτεινό φως από το συνηθισμένο. Ο λόγος για αυτό είναι ότι τα σφραγισμένα μάτια παίρνουν ένα μαύρο πεδίο ως "μεσαίο επίπεδο" και έτσι δίνουν στα πολύπλευρα μάτια ένα ευρύτερο φάσμα φωτισμού και αυτό, κατά συνέπεια, μειώνει την ευαισθησία τους.

Διάφορες πληροφορίες σχετικά με την όραση

Τα περισσότερα ζώα έχουν όργανα όρασης. Σε μερικά, τα μάτια είναι κοντά για να βελτιώσουν την αντίληψη του βάθους. Άλλοι έχουν μάτια μακριά, δημιουργώντας ένα μεγαλύτερο οπτικό πεδίο και λαμβάνουν ένα σήμα πριν από μια πιθανή επίθεση.

Υπάρχουν πολλοί τύποι ματιών στο ζωικό βασίλειο. Το ανθρώπινο μάτι δεν είναι ανατομικά παρόμοιο με το μάτι μιας μύγας, σχεδιασμένο για γρήγορη ανταπόκριση στην κίνηση.

Μόνο οι άνθρωποι έχουν τα λευκά μάτια τους που δείχνουν τη διάθεση και το συναισθηματικό υπόβαθρο.

Χαρακτηριστικά των ματιών σε ζώα και έντομα

Ο χαμαιλέοντας ελέγχει τα μάτια του ανεξάρτητα το ένα από το άλλο. Μπορούν να κοιτάξουν σε διαφορετικές κατευθύνσεις ταυτόχρονα..

Οι αίγες, τα μαγκούστα, τα πρόβατα και τα χταπόδια έχουν ορθογώνια κόρη..

Ο όγκος των ματιών της στρουθοκαμήλου είναι μεγαλύτερος από τον όγκο του εγκεφάλου αυτού του πουλιού!

Τα μάτια μιας κουκουβάγιας καταλαμβάνουν ολόκληρο το χώρο του κρανίου, περιστρέφονται με δυσκολία. Η κουκουβάγια αντισταθμίζει αυτό γυρίζοντας το λαιμό μισό κύκλο και στις δύο πλευρές..

Ορισμένοι σκορπιές έχουν έως και έξι ζεύγη ματιών. Πολλές από τις αράχνες είναι τέσσερα ζευγάρια. Η σαύρα Tuatara έχει τρία μάτια!

Οι αράχνες με άλματα έχουν δύο κύρια μάτια και έξι βοηθητικά.

Ο αστερίας έχει μάτια στο τέλος κάθε ακτίνας και υποδοχείς σε όλο το σώμα τους. Αυτά τα θαλάσσια ζώα μπορούν να κάνουν διάκριση μόνο μεταξύ φωτός και σκοτεινού φωτισμού..

Το μάτι μιας φάλαινας ζυγίζει περίπου ένα κιλό. Αλλά η φάλαινα βλέπει μόλις 1 μέτρο μακριά.

Ένα πολύπλοκο σύστημα είναι τα μάτια των γαρίδων που προσεύχονται. Μπορεί να δει σε πολωμένο φως, οπτικές, υπεριώδεις και υπεριώδεις περιοχές.

Ένα άτομο θα λάβει τέτοια ακρίβεια μόνο χρησιμοποιώντας εξοπλισμό που ζυγίζει ένα εκατοστό.

Μεταξύ των θαλάσσιων ζώων, οι σουπιές, τα καλαμάρια και το χταπόδι έχουν την πιο τέλεια όραση..

Πώς τα ζώα και τα έντομα βλέπουν τα χρώματα

Οι γάτες δεν διακρίνουν το κόκκινο. Το χρώμα τους είναι αμυδρό. Ένα άτομο έχει μόνο 4 ράβδους για κάθε κώνο και μια γάτα έχει 25. Επομένως, οι γάτες βλέπουν τον κόσμο με γκρι χρώμα.

Τα σκυλιά μπορούν να δουν καθαρά μπλε και μωβ, αλλά δεν μπορούν να αναγνωρίσουν ζεστές αποχρώσεις όπως κίτρινο, πορτοκαλί και κόκκινο.

Οι ταύροι και οι αγελάδες δεν εκπέμπουν κόκκινο. Το τορόρο ερεθίζει το ζώο όχι με το κόκκινο χρώμα του μανδύα του, αλλά με έντονες κινήσεις.

Η μέλισσα δεν διακρίνει το κόκκινο, το μπερδεύει με πράσινο, γκρι ή μαύρο. Η μέλισσα βλέπει με ακρίβεια κίτρινο, μπλε, μπλε-πράσινο, μπλε, μοβ και μοβ. Επισημαίνει τους υπεριώδεις τόνους και την αντίστοιχη ακτινοβολία τους.

Πώς βλέπουν τα ζώα και τα έντομα κοντά, μακριά και γύρω

Τα σκυλιά βλέπουν καλά στην απόσταση, αλλά πολύ κοντά. Η οπτική οξύτητα ενός σκύλου είναι περίπου 60% ασθενέστερη από την ανθρώπινη. Αλλά τα σκυλιά μπορούν εύκολα να προσδιορίσουν την απόσταση "από το μάτι".

Η οπτική οξύτητα του αετού είναι διπλάσια από την ανθρώπινη.

Το γεράκι μπορεί να δει ένα αντικείμενο μεγέθους 10 cm από ύψος 1500 m.

Ο γύπας βλέπει μικρά τρωκτικά από απόσταση έως 5 χιλιομέτρων.

Η λιβελλούλη είναι ένα από τα πιο άγρυπνα έντομα. Βλέπει το κεφάλι ενός αγώνα ένα μέτρο μακριά. Το μάτι της λιβελλούλης αποτελείται από 30.000 ξεχωριστούς βιολογικούς θαλάμους. Κάθε κάμερα καταγράφει ένα σημείο και μετά προστίθεται μια σειρά εικόνων στον εγκέφαλο σε ένα αντικείμενο. Το dragonfly eye συλλαμβάνει έως και 300 εικόνες ανά δευτερόλεπτο.

Οι βάτραχοι βλέπουν μόνο κινούμενα αντικείμενα, θεωρώντας τα πιθανά λεία.

Χάρη στους οριζόντιους και ορθογώνιους μαθητές, οι κατσίκες και οι βίσονες βλέπουν στους 240 °. Το οπτικό πεδίο του αλόγου είναι 350%.

Η γωνία θέασης για γάτες είναι 190 ° και για σκύλους μόνο 40 °.

Κάθε άτομο έχει ένα ξεχωριστό μοτίβο της ίριδας. Μαζί με τα δακτυλικά αποτυπώματα, το μοτίβο της ίριδας χρησιμοποιείται για την αναγνώριση ενός συγκεκριμένου ατόμου.

Ένα συνηθισμένο ανθρώπινο μάτι, με όλο τον πλούτο των λειτουργιών του, ζυγίζει λιγότερο από μια σφαίρα για το φυσίγγιο 7,62x54. Η σφαίρα ζυγίζει 9 γραμμάρια, μόνο τα μάτια 8.

Η διάμετρος του βολβού στους περισσότερους ενήλικες είναι περίπου 24 mm.

Το λιγότερο κοινό χρώμα των ματιών στους ανθρώπους είναι πράσινο. Εμφανίζεται στο 2% των περιπτώσεων.

Κατά τη γέννηση, ένα άτομο έχει ένα απροσδιόριστο χρώμα των ματιών. Τα μάτια γίνονται μόνιμα χρώμα μετά από δύο έως τρία χρόνια.

Το ανθρώπινο μάτι διακρίνει έως και 5 εκατομμύρια διαφορετικές αποχρώσεις χρώματος, έχοντας έναν τεράστιο αριθμό ευαίσθητων στο φως κυττάρων (πάνω από 130 εκατομμύρια).

Το χρώμα των ματιών καθορίζεται από τη μελανίνη, τη χρωστική ουσία στην ίριδα. Η χαμηλή συγκέντρωση χρωστικής συμβάλλει στην απόκτηση απαλών ψυχρών τόνων - μπλε, γκρι, πράσινο. Με υψηλή συγκέντρωση μελανίνης, η ίριδα γίνεται μαύρο ή καφέ. Έλλειψη μελανίνης στην ίριδα μόνο σε αλμπίνο.

Τα κύρια χρώματα που αντιλαμβάνονται οι άνθρωποι είναι το κόκκινο, το μπλε και το πράσινο. Ο διαφορετικός κορεσμός τους σας επιτρέπει να έχετε όλες τις επιλογές χρώματος ορατές στο μάτι.

Για κάθε εκατοστό άτομο, τα χρώματα της ίριδας του αριστερού και του δεξιού ματιού είναι διαφορετικά.

Η αχρωματοψία ανιχνεύεται στο 8% των ανδρών και μόνο στο 1% των γυναικών.

Στην Ευρώπη, οι Σουηδοί, οι Φινλανδοί, οι Πολωνοί και τα Βαλτικά έχουν τα πιο λαμπερά μάτια. Τα πιο σκοτεινά μάτια είναι για τους Γιουγκοσλάβους, τους Τούρκους και τους Πορτογάλους.

Σχετικά με τη νυχτερινή όραση

Από τα πουλιά, οι κουκουβάγιες βλέπουν καλύτερα στο σκοτάδι. Οι κουκουβάγιες μπορούν να δουν με ακρίβεια ποντίκια ή σκίουρους ακόμη και χωρίς το φεγγάρι. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, οι κουκουβάγιες δεν βλέπουν καλά, έτσι κρύβονται σε απομονωμένα μέρη..

Οι γάτες βλέπουν καλύτερα στο σκοτάδι από τους ανθρώπους. Το σούρουπο και τη νύχτα, οι μαθητές των γατών διαστέλλονται έως και 14 mm. Στους ανθρώπους, η διάμετρος του μαθητή, ακόμη και τη νύχτα, δεν υπερβαίνει τα 8 mm. Σε έντονο φως, οι γάτες κλείνουν ενστικτωδώς τα μάτια τους για να αποφύγουν ενστικτωδώς να βλάψουν τον αμφιβληστροειδή..

Ενδιαφέροντα γεγονότα

Το ανθρώπινο μάτι έχει 150 βλεφαρίδες σε κάθε βλέφαρο.

Το φτέρνισμα συνοδεύεται πάντα από το κλείσιμο των ματιών, καθώς αυτό αναπτύσσει ταχύτητα 170 km / h και πίεση στους κόλπους.

Ο άντρας αναβοσβήνει κάθε 10 δευτερόλεπτα, κάθε αναβοσβήνει διαρκεί από ένα έως τρία δευτερόλεπτα. Για μια μέρα, το μήκος των ατόμων που αναβοσβήνουν διαρκεί περίπου μία ώρα.

Οι γυναίκες αναβοσβήνουν περίπου δύο φορές συχνότερα από τους άνδρες.

Οι γυναίκες κλαίνε περίπου 40 φορές το χρόνο, οι άνδρες περίπου 6.

Τα μάτια προσαρμόζονται στο σκοτάδι σε περίπου μία ώρα. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, η ευαισθησία των ματιών στο φως αυξάνεται χιλιάδες φορές. Η ξαφνική μετάβαση από το σκοτάδι στο έντονο φως προκαλεί δυσφορία.

Το ανθρώπινο μάτι είναι ένα πολύπλοκο βιολογικό όργανο που λαμβάνει οπτικές πληροφορίες από το εξωτερικό και το μεταδίδει περαιτέρω στον εγκέφαλο. Η υψηλή ταχύτητα επεξεργασίας των ληφθέντων πληροφοριών σάς επιτρέπει να απαντάτε σε ξαφνικές αλλαγές.

Η εσωτερική επιφάνεια του ματιού είναι επενδεδυμένη με ιστούς του αμφιβληστροειδούς. Η λειτουργία του μοιάζει με φωτογραφική ταινία σε κάμερα ή ψηφιακή μήτρα κινητού τηλεφώνου..

Ο κερατοειδής είναι ένα στοιχείο του ματιού που αλλάζει το σχήμα του και εστιάζει σε αντικείμενα σε διαφορετικές αποστάσεις. Ο κερατοειδής είναι διαφανής · καλύπτεται από την ίριδα, η οποία είναι μια έγχρωμη μεμβράνη. Στο κέντρο της ίριδας βρίσκεται ο μαθητής, μέσω του οποίου μια ροή φωτός περνά στον αμφιβληστροειδή. Ο μαθητής ρυθμίζει την ποσότητα του εισερχόμενου φωτός.

Στο ανθρώπινο μάτι, όπου το οπτικό νεύρο διέρχεται από τον αμφιβληστροειδή, υπάρχει ένα μικρό τυφλό σημείο. Αυτή η δυνατότητα αντισταθμίζεται από πληροφορίες από το άλλο μάτι..

Η μεταμόσχευση ματιών δεν είναι δυνατή. Όταν το οπτικό νεύρο διαχωρίζεται από τον εγκέφαλο, το πρώτο πεθαίνει αμέσως. Ωστόσο, ο κερατοειδής του ματιού μεταμοσχεύεται επιτυχώς.

Τα δάκρυα σε ένα νεογέννητο εμφανίζονται στον δεύτερο μήνα της ζωής.

Οι απλοί άνθρωποι αναγνωρίζουν χιλιάδες χρωματικές αποχρώσεις και οι καλλιτέχνες αναγνωρίζουν εκατομμύρια.

Οι κύκλοι κάτω από τα μάτια υποδεικνύουν αφυδάτωση και οι σάκοι υποδεικνύουν προβλήματα στα νεφρά.

Κατά τη διάρκεια των πρώτων ημερών, τα μωρά μπορούν να δουν μόνο 25 εκατοστά μακριά.

Η γρήγορη ανάγνωση οδηγεί σε λιγότερη κόπωση των ματιών από την αργή ανάγνωση.

Ο φωτισμός των ματιών με κόκκινο χρώμα αυξάνει την ευαισθησία στο σκοτάδι κατά μισή ώρα.

Σύντομη περιγραφή της κατηγορίας Έντομα

Τα έντομα είναι σήμερα η πιο ευημερούσα ομάδα ζώων στη Γη..

Το σώμα των εντόμων χωρίζεται σε τρία τμήματα: κεφάλι, στήθος και κοιλιά..

Στο κεφάλι των εντόμων υπάρχουν σύνθετα μάτια και τέσσερα ζεύγη εξαρτημάτων. Ορισμένα είδη έχουν απλά μάτια εκτός από πολύπλευρα μάτια. Το πρώτο ζεύγος προσαρτημάτων αντιπροσωπεύεται από κεραίες, οι οποίες είναι τα όργανα της μυρωδιάς. Τα άλλα τρία ζεύγη σχηματίζουν τη στοματική συσκευή. Το άνω χείλος (labrum), μια μη ζευγαρωμένη πτυχή, καλύπτει την άνω γνάθο. Το δεύτερο ζεύγος στοματικών προσαρτημάτων σχηματίζει τις άνω σιαγόνες (μανδύες), το τρίτο ζεύγος - την κάτω γνάθο (γνάθια), το τέταρτο ζεύγος μεγαλώνει μαζί και σχηματίζει το κάτω χείλος (χείλος). Η κάτω γνάθο και το κάτω χείλος μπορεί το καθένα να έχει ένα ζευγάρι ψηλά. Η στοματική συσκευή περιλαμβάνει τη γλώσσα (υποφάρυγγα) - μια χιτίνη προεξοχή του πυθμένα της στοματικής κοιλότητας (Εικ. 3). Λόγω του τρόπου σίτισης, τα επιστόμια μπορεί να είναι διαφόρων τύπων. Διακρίνετε μεταξύ τύπων ροκανίσματος, γλείψιμου ροκανίσματος, πιπίλισμα-πιπίλισμα, πιπιλίσματος και γλείψιμου στοματικών συσκευών. Ο πρωταρχικός τύπος της στοματικής συσκευής θα πρέπει να θεωρείται ροκανιστικός (Εικ. 1).



Σύκο. 1. Η δομή της στοματικής συσκευής ενός γοητευτικού τύπου μαύρης κατσαρίδας:
1 - άνω χείλος, 2 - άνω σιαγόνες, 3 - κάτω σιαγόνες, 4 - κάτω χείλος,
5 - το κύριο τμήμα του κάτω χείλους, 6 - το "στέλεχος" του κάτω χείλους, 7 - κάτω γνάθο,
8 - εσωτερική λεπίδα μάσησης της κάτω γνάθου, 9 - εξωτερική
μάσημα λεπίδας της κάτω γνάθου, 10 - subchin,
11 - ψεύτικο πηγούνι, 12 - ψηλά, 13 - γλώσσα, 14 - βοηθητική γλώσσα.

Το στήθος αποτελείται από τρία τμήματα, τα οποία ονομάζονται prothorax, mesothorax και metathorax, αντίστοιχα. Κάθε ένα από τα τμήματα του θώρακα φέρει ένα ζευγάρι άκρα · σε ιπτάμενα είδη, υπάρχει ένα ζευγάρι φτερά στο μεσο- και στο μεταθώρακα. Αρθρωτά άκρα. Το κύριο τμήμα του ποδιού ονομάζεται λεκάνη, ακολουθούμενο από τον τροχαντήρα, το μηρό, το κάτω πόδι και τον ταρσό (Εικ. 2). Σε σχέση με τον τρόπο ζωής, τα άκρα περπατούν, τρέχουν, πηδούν, κολυμπούν, σκάβουν και πιάνουν.

Τα φτερά είναι προεξοχές στα τοιχώματα του σώματος. Το φτερό αποτελείται από δύο πτυχώσεις του δέρματος που καλύπτονται από επιδερμίδες και μια κοιλότητα μεταξύ τους. Η πτέρυγα έχει φλέβες, πάχυνση, στην οποία περνούν τραχεία και νεύρα. Συνήθως υπάρχουν δύο ζεύγη φτερών. Σε έντομα από τη σειρά Διπτέρα, το δεύτερο ζεύγος φτερών μετατρέπεται σε αλογόνους. Υπάρχει ένας μικρός αριθμός ειδών εντόμων που δεν είχαν ποτέ φτερά (ουρές τριχών), υπάρχουν δευτερεύοντα χαμένα φτερά, για παράδειγμα, λόγω ενός παρασιτικού τρόπου ζωής (ψείρες).

Ο αριθμός των τμημάτων της κοιλιάς κυμαίνεται από 11 έως 4. Στην κοιλιά των κάτω εντόμων υπάρχουν ζεύγη άκρα, στα υψηλότερα έντομα μετατρέπονται σε ωοθήκη ή σε άλλα όργανα.

Το ακέραιο αντιπροσωπεύεται από την χιτίνα επιδερμίδα, το υποδερμικό και τη βασική μεμβράνη, προστατεύει τα έντομα από μηχανικές βλάβες, απώλεια νερού και είναι ο εξωτερικός σκελετός. Τα έντομα έχουν πολλούς αδένες υποδερμικής προέλευσης: σιελογόνο, οσμή, δηλητηριώδες, αράχνη, κηρώδες, κλπ. Το χρώμα των εντόμων εντόμων προκαλείται από χρωστικές ουσίες που περιέχονται στην επιδερμίδα ή υποδερμία.

Οι μύες των εντόμων είναι ιστολογικά ραβδωμένοι, διακρίνονται από την ικανότητά τους να έχουν πολύ υψηλή συχνότητα συστολών (έως 1000 φορές ανά δευτερόλεπτο).

Το πεπτικό σύστημα, όπως όλα τα αρθρόποδα, υποδιαιρείται σε τρία τμήματα, τα πρόσθια και οπίσθια τμήματα είναι εξωδερμικής προέλευσης και το μέσο είναι ενδοδερμικό (Εικ. 5). Το πεπτικό σύστημα ξεκινά με τα στοματικά εξαρτήματα και τη στοματική κοιλότητα, στην οποία ανοίγουν οι αγωγοί 1-2 ζευγών σιελογόνων αδένων. Το πρώτο ζευγάρι σιελογόνων αδένων παράγει πεπτικά ένζυμα. Το δεύτερο ζεύγος σιελογόνων αδένων μπορεί να μεταλλαχθεί σε αραχνοειδείς ή μεταξένους αδένες (κάμπιες πολλών ειδών πεταλούδων). Οι αγωγοί κάθε ζεύγους συνδέονται σε ένα μη ζευγαρωμένο κανάλι, το οποίο ανοίγει στη βάση του κάτω χείλους κάτω από τον υποφάρυγγα. Η πρόσθια περιοχή περιλαμβάνει τον φάρυγγα, τον οισοφάγο και το στομάχι. Σε ορισμένα είδη εντόμων, ο οισοφάγος έχει μια επέκταση - βρογχοκήλη. Σε είδη που τρέφονται με φυτικά τρόφιμα, το στομάχι περιέχει πτυχές χιτίνης, δόντια που συμβάλλουν στην άλεση των τροφίμων. Το μεσαίο τμήμα αντιπροσωπεύεται από το midgut, στο οποίο το φαγητό χωνεύεται και απορροφάται. Στο αρχικό του μέρος, το midgut μπορεί να έχει τυφλή ανάπτυξη (πυλωρικά εξαρτήματα). Τα πυλωρικά εξαρτήματα λειτουργούν ως πεπτικοί αδένες. Σε πολλά έντομα που τρώνε ξύλο, τα συμβιωτικά πρωτόζωα και τα βακτήρια εγκαθίστανται στα έντερα, τα οποία εκκρίνουν το ένζυμο κυτταρινάση και έτσι διευκολύνουν την πέψη των ινών. Το οπίσθιο τμήμα αντιπροσωπεύεται από το πίσω μέρος. Στα σύνορα μεταξύ των μεσαίων και οπίσθιων τμημάτων, πολυάριθμα κλειστά τυφλά αγγεία της Μάλπης ανοίγουν στον εντερικό αυλό. Το οπίσθιο έντερο έχει ορθικούς αδένες που απορροφούν νερό από τα υπολείμματα της μάζας των τροφίμων.

Αναπνευστικά όργανα εντόμων - τραχεία, μέσω των οποίων μεταφέρονται αέρια. Οι τραχείες ξεκινούν με τρύπες - σπειράματα (στίγματα), τα οποία βρίσκονται στις πλευρές του μεσοθώρακα και του μεταθώρακα και σε κάθε τμήμα της κοιλιάς. Ο μέγιστος αριθμός σπιράλ είναι 10 ζεύγη. Συχνά, τα στίγματα έχουν ειδικές βαλβίδες κλεισίματος. Οι τραχείες μοιάζουν με λεπτούς σωλήνες και διεισδύουν σε ολόκληρο το σώμα του εντόμου (Εικ. 6). Οι ακραίοι κλάδοι της τραχείας καταλήγουν σε ένα κελί τραχείας, από το οποίο ακόμη και λεπτότεροι σωλήνες - τραχείες - διαχωρίζονται. Μερικές φορές η τραχεία σχηματίζει μικρές διαστολές - αερόσακους. Τα τοιχώματα της τραχείας είναι επενδεδυμένα με λεπτή επιδερμίδα με πάχυνση με τη μορφή δακτυλίων και σπειρών.

Το κυκλοφορικό σύστημα των εντόμων είναι ανοιχτού τύπου (Εικ. 7). Η καρδιά βρίσκεται στον περικαρδιακό κόλπο στην ραχιαία πλευρά της κοιλιακής περιοχής του σώματος. Η καρδιά μοιάζει με σωλήνα, κλειστά στα οπίσθια άκρα. Η καρδιά χωρίζεται σε θαλάμους, κάθε θάλαμος έχει ζευγαρωμένα ανοίγματα με βαλβίδες στις πλευρές - ostia. Ο αριθμός των καμερών είναι οκτώ ή λιγότερος. Οι μύες συνδέονται σε κάθε θάλαμο της καρδιάς για να διασφαλιστεί η συστολή της. Το κύμα των συστολών της καρδιάς από τον οπίσθιο θάλαμο στον πρόσθιο θάλαμο παρέχει μονόδρομη κίνηση αίματος.

Το αιμόλυμμα κινείται από την καρδιά σε ένα μόνο αγγείο - στην αορτή της κεφαλής και στη συνέχεια χύνεται στην κοιλότητα του σώματος. Μέσα από πολυάριθμα ανοίγματα, το αιμόλυμμα εισέρχεται στην κοιλότητα του περικαρδιακού κόλπου, και στη συνέχεια μέσω της οστίας, με την επέκταση του καρδιακού θαλάμου, απορροφάται στην καρδιά. Το Hemolymph δεν έχει αναπνευστικές χρωστικές ουσίες και είναι κιτρινωπό υγρό που περιέχει φαγοκύτταρα. Η κύρια λειτουργία του είναι να παρέχει στα όργανα θρεπτικά συστατικά και να μεταφέρει μεταβολικά προϊόντα σε εκκριτικά όργανα. Η αναπνευστική λειτουργία της αιμόλυμφης είναι ασήμαντη, μόνο σε ορισμένες υδρόβιες προνύμφες εντόμων (προνύμφες κουνουπιών-κοιλιών) η αιμόλυμφη έχει αιμοσφαιρίνη, έχει έντονο κόκκινο χρώμα και είναι υπεύθυνη για τη μεταφορά αερίων.

Τα όργανα απέκκρισης των εντόμων είναι τα αγγεία της Μάλπης και το λίπος. Τα αγγειακά αγγεία (έως 150) έχουν εκτοδερμική προέλευση, ρέουν στον εντερικό αυλό στα όρια μεταξύ του μεσαίου και του οπίσθιου εντέρου. Προϊόν απέκκρισης - κρύσταλλοι ουρικού οξέος. Το λιπαρό σώμα των εντόμων, εκτός από την κύρια λειτουργία - η συσσώρευση αποθεμάτων θρεπτικών ουσιών, χρησιμεύει επίσης ως «νεφρός συσσώρευσης». Το λιπαρό σώμα περιέχει ειδικά αποκριτικά κύτταρα, τα οποία είναι σταδιακά κορεσμένα με ελάχιστα διαλυτό ουρικό οξύ..

Το κεντρικό νευρικό σύστημα των εντόμων αποτελείται από ζευγάρια υπερφαρυγγικών γαγγλίων (εγκεφάλου), υποοισοφαγικών γαγγλίων και τμηματικών γαγγλίων της κοιλιακής νευρικής αλυσίδας. Ο εγκέφαλος περιλαμβάνει τρεις διαιρέσεις: protocerebrum, deutocerebrum και tritocerebrum. Το πρωτοεγκεφαλικό νεύρο ενυδατώνει το ακρόνιο και τα μάτια που βρίσκονται πάνω του. Στο πρωτοεγκεφαλικό, αναπτύσσονται σώματα μανιταριών, στα οποία πλησιάζουν τα νεύρα από τα όργανα της όρασης. Το Deutocerebrum ενυδατώνει τις κεραίες, το tritocerebrum ενυδατώνει το άνω χείλος.

Η κοιλιακή νευρική αλυσίδα περιλαμβάνει 11-13 ζεύγη γαγγλίων: 3 θωρακικά και 8-10 κοιλιακά. Σε ορισμένα έντομα, τα θωρακικά και κοιλιακά τμηματικά γάγγλια συγχωνεύονται με τα θωρακικά και κοιλιακά γάγγλια..

Το περιφερικό νευρικό σύστημα αντιπροσωπεύεται από τα νεύρα που εκτείνονται από το κεντρικό νευρικό σύστημα και τα αισθητήρια όργανα. Υπάρχουν νευροεκκριτικά κύτταρα, των οποίων οι νευροορμόνες ρυθμίζουν τη δραστηριότητα των ενδοκρινών οργάνων των εντόμων.

Όσο πιο περίπλοκη είναι η συμπεριφορά των εντόμων, τόσο πιο εξελιγμένα είναι τα μυαλά και τα μανιτάρια τους..

Τα αισθητήρια όργανα των εντόμων φτάνουν σε υψηλό βαθμό τελειότητας. Οι δυνατότητες της αισθητηριακής τους συσκευής είναι συχνά ανώτερες από εκείνες των ανώτερων σπονδυλωτών και των ανθρώπων..

Τα όργανα της όρασης αντιπροσωπεύονται από απλά και πολύπλοκα μάτια (Εικ. 8). Τα σύνθετα ή πολύπλευρα μάτια βρίσκονται στις πλευρές του κεφαλιού και αποτελούνται από οματίδια, ο αριθμός των οποίων σε διάφορα είδη εντόμων κυμαίνεται από 8-9 (μυρμήγκια) έως 28.000 (λιβελλούλες). Πολλά είδη εντόμων έχουν έγχρωμη όραση. Κάθε ommatidium αντιλαμβάνεται ένα μικρό μέρος του οπτικού πεδίου ολόκληρου του ματιού, η εικόνα αποτελείται από πολλά μικρά σωματίδια της εικόνας, μια τέτοια όραση μερικές φορές ονομάζεται «μωσαϊκό». Ο ρόλος των απλών ματιών δεν είναι πλήρως κατανοητός, έχει αποδειχθεί ότι αντιλαμβάνονται το πολωμένο φως.

Πολλά έντομα είναι ικανά να κάνουν και να ακούνε ήχους. Όργανα ακοής και όργανα που εκπέμπουν ήχους μπορούν να βρεθούν οπουδήποτε στο σώμα. Για παράδειγμα, στις ακρίδες, τα όργανα ακοής (τυμπανικά όργανα) βρίσκονται στις κνήμες των μπροστινών ποδιών · υπάρχουν δύο στενές διαμήκεις σχισμές η κάθε μία οδηγεί στην τυμπανική μεμβράνη που σχετίζεται με κύτταρα υποδοχέα. Τα όργανα που εκπέμπουν ήχους βρίσκονται στα μπροστινά φτερά, με την αριστερή πτέρυγα να αντιστοιχεί στο "τόξο", και δεξιά - στο "βιολί".

Τα οσφρητικά όργανα αντιπροσωπεύονται από ένα σύνολο οσφρητικών αισθήσεων που βρίσκονται κυρίως στις κεραίες. Οι αρσενικές κεραίες είναι πιο ανεπτυγμένες από τις γυναικείες κεραίες. Με τη μυρωδιά, τα έντομα ψάχνουν φαγητό, μέρη για να γεννήσουν αυγά, άτομα του αντίθετου φύλου. Τα θηλυκά εκκρίνουν ειδικές ουσίες - ελκυστικά σεξ που προσελκύουν αρσενικά. Τα αρσενικά πεταλούδες βρίσκουν θηλυκά σε απόσταση 3-9 χιλιομέτρων.

Η γεύση sensilla βρίσκεται σε σκαθάρια στη γνάθο και στα χείλη, στις μέλισσες, τις μύγες, τις πεταλούδες - στα πόδια, στις μέλισσες, τα μυρμήγκια - στις κεραίες.

Οι αφής υποδοχείς, οι θερμο- και οι υγροϋποδοχείς είναι διασκορπισμένοι στην επιφάνεια του σώματος, αλλά οι περισσότεροι από αυτούς βρίσκονται στις κεραίες και στις ψηλά. Πολλά έντομα αντιλαμβάνονται τα μαγνητικά πεδία και τις αλλαγές τους, όπου τα όργανα που αντιλαμβάνονται αυτά τα πεδία βρίσκονται ακόμα άγνωστα.

Τα έντομα είναι διοϊκά ζώα. Ο σεξουαλικός διμορφισμός εκφράζεται σε πολλά είδη εντόμων. Το ανδρικό αναπαραγωγικό σύστημα περιλαμβάνει: ζεύγη όρχεων και vas deferens, κανάλι εκσπερμάτισης χωρίς ζεύγη, όργανα συσχέτισης και βοηθητικούς αδένες. Η σύνθεση του συνωμοτικού οργάνου περιλαμβάνει επιδερμικά στοιχεία - τα γεννητικά όργανα. Οι βοηθητικοί αδένες εκκρίνουν ένα μυστικό που αραιώνει το σπέρμα και σχηματίζει τη σπερματοφόρα μεμβράνη. Το γυναικείο αναπαραγωγικό σύστημα περιλαμβάνει: ζευγαρωμένη ωοθήκη και ωοθήκες, μη ζευγαρωμένο κόλπο, σπερματικό δοχείο, βοηθητικούς αδένες. Τα θηλυκά ορισμένων ειδών έχουν ωοθήκη. Τα γεννητικά όργανα των ανδρών και των γυναικών έχουν μια σύνθετη δομή και ταξινομική σημασία.

Τα έντομα αναπαράγονται σεξουαλικά, η παρθενογένεση είναι γνωστή για πολλά είδη (αφίδες).

Η ανάπτυξη εντόμων χωρίζεται σε δύο περιόδους - εμβρυϊκό, το οποίο περιλαμβάνει την ανάπτυξη του εμβρύου στο αυγό και το μεταεμβρυονικό, το οποίο ξεκινά από τη στιγμή που η προνύμφη αναδύεται από το αυγό και τελειώνει με το θάνατο του εντόμου. Η μεταεμβρυονική ανάπτυξη συμβαίνει με τη μεταμόρφωση. Από τη φύση της μεταμόρφωσης, αυτά τα αρθρόποδα χωρίζονται σε δύο ομάδες: έντομα με ατελή μετασχηματισμό (ημιμεταβολικό) και έντομα με πλήρη μετασχηματισμό (ολομεταβολικά).

Στα ημιμεταβολικά έντομα, η προνύμφη μοιάζει με ενήλικο ζώο. Διαφέρει από αυτό σε ανεπτυγμένα φτερά - γοναδούς, την απουσία δευτερογενών σεξουαλικών χαρακτηριστικών και μικρότερο μέγεθος. Τέτοιες προνύμφες που μοιάζουν με imago ονομάζονται νύμφες. Η προνύμφη μεγαλώνει, λιώνει · μετά από κάθε molt, οι οφθαλμοί των πτερυγίων αυξάνονται. Μετά από αρκετά μόρια, ένας ενήλικος αναδύεται από μια παλαιότερη νύμφη..

Στα ολομεταβολικά έντομα, η προνύμφη δεν είναι παρόμοια με τους ενήλικες, όχι μόνο στη δομή, αλλά και οικολογικά, για παράδειγμα, η προνύμφη του σκαθαριού του Μαΐου ζει στο έδαφος και οι ενήλικες στα δέντρα. Μετά από αρκετά μόρια, οι προνύμφες μετατρέπονται σε κουτάβια. Κατά τη διάρκεια του παιδικού σταδίου, συμβαίνει η καταστροφή των προνυμφών και ο σχηματισμός του σώματος ενός ενήλικου εντόμου.

Οι προνύμφες των ολομεταβολικών εντόμων δεν έχουν σύνθετα μάτια και φτερά. Τα επιστόμια τους είναι ροκανιστικού τύπου, οι κεραίες και τα άκρα είναι κοντά. Ανάλογα με τον βαθμό ανάπτυξης των άκρων, διακρίνονται τέσσερις τύποι προνυμφών: πρωτόποδο, ολιγοπόδα, πολυπόδα, άποδα. Οι προτοπικές προνύμφες έχουν μόνο τα βασικά στοιχεία των θωρακικών ποδιών (μέλισσες). Οι προνύμφες ολιγοπόδων έχουν τρία ζεύγη φυσιολογικών ποδιών (σκαθάρια, αμφιβληστροειδή). Οι προνύμφες πολυπόδων, εκτός από τρία ζεύγη θωρακικών ποδιών, έχουν αρκετά περισσότερα ζεύγη ψευδών ποδιών στην κοιλιά (πεταλούδες, πριονίδια). Τα κοιλιακά πόδια είναι προεξοχές του τοιχώματος του σώματος, φέρουν αγκάθια και άγκιστρα στη σόλα. Οι προνύμφες της Apod δεν έχουν άκρα (διτεράνες).

Σύμφωνα με τους τρόπους κίνησης, οι προνύμφες των ολομεταβολικών εντόμων χωρίζονται σε campode, eruciform, wireworm και τύπου worm.

Οι προνύμφες Campode έχουν μακρύ εύκαμπτο σώμα, πόδια τρεξίματος και αισθητήρια cerci (σκαθάρια εδάφους). Ερυθρές προνύμφες - σαρκώδη, ελαφρώς καμπυλωτά telos με ή χωρίς άκρα (Μπορεί σκαθάρια, χάλκινα, σκαθάρια κοπριάς). Wireworms - με άκαμπτο σώμα, στρογγυλή διάμετρο, με στήριγμα cerci (σκαθάρι κλικ, σκαθάρι σκούρο). Σκουλήκι - παρόμοιο στην εμφάνιση με σκουλήκια, χωρίς πόδια (δίπτερα και πολλά άλλα).

Τα κουτάβια είναι τριών τύπων: δωρεάν, καλυμμένα, κρυμμένα (Εικ. 9). Στα ελεύθερα κουτάβια, τα βασικά φτερά και τα άκρα είναι καθαρά ορατά, χωρίζονται ελεύθερα από το σώμα, τα στοιχεία είναι λεπτά και μαλακά (σκαθάρια). Σε καλυμμένα κουτάβια, τα βασικά αναπτύσσονται σφιχτά στο σώμα, το εξάρτημα είναι πολύ σκληρωμένο (πεταλούδες). Τα κρυμμένα κουτάβια είναι ελεύθερα κουτάβια που βρίσκονται μέσα σε ένα ψεύτικο κουκούλι - κουτάρια (μύγες). Το Puparium είναι ένα μη απορριφθέν, σκληρυμένο δέρμα νυμφών.

► Περιγραφή άλλων κατηγοριών τύπου Arthropod:

► Η ενότητα Διμερώς συμμετρική (Bilateria) subkingdoms Multicellular περιλαμβάνει επίσης:

Η δομή και η φυσιολογία των εντόμων

Οι λειτουργίες των χορτοτονικών οργάνων φαίνεται να είναι διαφορετικές. Σε αυτές τις περιπτώσεις, όταν η ευαισθησία βρίσκεται δίπλα στην επιδερμίδα, συνήθως χρησιμεύουν για την αντίληψη των δονήσεων χαμηλής συχνότητας. Είναι αλήθεια, σε ορισμένες περιπτώσεις (χορτοτονικά όργανα που βρίσκονται στις κεραίες των κουνουπιών) είναι επίσης ευαίσθητα σε δονήσεις υψηλής συχνότητας. Τα εσωτερικά χορτοτονικά όργανα καταγράφουν πιθανώς αλλαγές στην πίεση και τις μηχανικές καταπονήσεις στο σώμα του εντόμου..

Τα πραγματικά ακουστικά όργανα των εντόμων είναι τα τυμπανικά όργανα, στα οποία τα scolpophores συνδέονται με λεπτές δερματικές μεμβράνες (τυμπανικές μεμβράνες), οι οποίες παίζουν το ρόλο των τυμπανικών μεμβρανών.

Τα τυμπανικά όργανα ακρίδων, που βρίσκονται στις κνήμες των μπροστινών ποδιών, έχουν μια τυπική δομή. Στο πάνω μέρος του κάτω ποδιού, υπάρχουν δύο στενές διαμήκεις σχισμές, που οδηγούν σε δύο τυμπανικές τσέπες. Τα εσωτερικά τοιχώματα των τσεπών, αντικριστά, είναι λεπτά και αντιπροσωπεύουν τις τυμπανικές μεμβράνες, ενώ οι εξωτερικές είναι παχύτερες και ονομάζονται τυμπανικά καλύμματα. Μεταξύ των δύο τυμπανικών μεμβρανών, που γειτνιάζουν στενά, υπάρχουν δύο τραχειακοί κορμοί, οι οποίοι, ίσως, χρησιμεύουν ως αντηχεία. Τέλος, το κύριο μέρος του τυμπανικού οργάνου αποτελείται από τρεις ομάδες scolpophores. Οι σκορπόφοροι είναι εν μέρει γειτονικοί με την τυμπανική μεμβράνη, εν μέρει με την ηχητική τραχεία. Οι κεντρικές διεργασίες των αισθητήριων κυττάρων σχηματίζουν το τυμπανικό νεύρο. Ακριβώς σύμφωνα με την ίδια αρχή - ένας συνδυασμός σκοποπόρων και τυμπανικών μεμβρανών - τα τυμπανικά όργανα και άλλα έντομα είναι διατεταγμένα - ακρίδες, γρύλοι, πεταλούδες κ.λπ. Αληθινά, μπορούν να εντοπιστούν σε διαφορετικά μέρη του σώματος - στα πρόσθια τμήματα της κοιλιάς, στη βάση των φτερών κ.λπ..

Ο χορτοτονικός αισθητήρας των τυμπανικών οργάνων χρησιμοποιείται για να αντιληφθεί δονήσεις διαφορετικών συχνοτήτων - υπάρχουν αισθητήρες «υψηλής συχνότητας» και «χαμηλής συχνότητας». Κατά κανόνα, μία από αυτές τις ομάδες συντονίζεται στις συχνότητες που αντιπροσωπεύονται στο μέγιστο στους ήχους που δημιουργούνται από άτομα του ίδιου είδους. Γενικά, τα έντομα αντιλαμβάνονται ήχους σε πολύ μεγάλο εύρος: από υπέρυθρες (8-10 Hz) έως υπερήχους (45.000 Hz).

Τα έντομα είναι ικανά όχι μόνο να αντιλαμβάνονται, αλλά και να κάνουν ήχους. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι χαρακτηριστικό για εκπροσώπους πολλών ομάδων: Ορθόπτερα, σκαθάρια, Υμηνόπτερα, πεταλούδες κ.λπ. Τα ηχητικά όργανα των εντόμων είναι πολύ διαφορετικά.

Για παράδειγμα, τα χτενίσματα των ορθοπτέρων προκαλούνται από την ανάπτυξη γνωστών συσκευών, που συνδέονται συχνότερα με φτερά. Έτσι, στις ακρίδες, αυτά τα όργανα βρίσκονται στα μπροστινά φτερά. Ορισμένες φλέβες της αριστερής πτέρυγας οδοντώνονται και μετατρέπονται σε ένα λεγόμενο τόξο, με το οποίο το ζώο κινείται κατά μήκος της δεξιάς πτέρυγας, όπου ένα αντηχείο βρίσκεται στο κατάλληλο μέρος. Το τελευταίο αποτελείται από μια περιορισμένη πλατφόρμα υψηλής φλέβας στην πτέρυγα - έναν καθρέφτη. Η κίνηση του οδοντωτού τόξου κατά μήκος της άκρης του καθρέφτη οδηγεί σε δόνηση του τμήματος της επιφάνειας του φτερού που είναι τεντωμένο πάνω του.

Στις ακρίδες, το τόξο σχηματίζεται από μια σειρά μικροσκοπικών οδοντοστοιχιών στους μηρούς των οπίσθιων ποδιών. Όταν οι μηροί τρίβονται στα άνω φτερά, οι οδοντιατρικοί άγγιλοι αγγίζουν την ακτινική φλέβα του φτερού, η οποία είναι πολύ εμφανής στο αρσενικό. Τα αρσενικά τσίκαδα έχουν ένα είδος «φωνητικής συσκευής» στην κάτω πλευρά του metathorax: η δράση του βασίζεται σε μια εξαιρετικά γρήγορη δόνηση της χιτίνης μεμβράνης, η οποία κινείται από μυϊκή συστολή. Η σημασία της ικανότητας να παράγει ήχους είναι, προφανώς, στην προσέλκυση των θηλυκών από τα φτερά των αρσενικών.

Οι χημειοϋποδοχείς εντόμων αντιπροσωπεύονται από οσφρητική και γευστική ευαισθησία. Οι επιδερμικοί σχηματισμοί της οσφρητικής ευαισθησίας έχουν πολύ διαφορετικό σχήμα: τρίχες, προσαρτήματα σε σχήμα κώνου, πλάκες κ.λπ. Ένα κοινό χαρακτηριστικό είναι η παρουσία λεπτών πόρων που διεισδύουν στην επιδερμίδα. Μέσω αυτών των πόρων, η πρόσβαση στα ευαίσθητα στοιχεία της sensilla για μυρωδικά μόρια είναι ανοιχτή. Οσφρητική ευαισθησία που βρίσκεται κυρίως στους τένοντες και τις ψηλάφες..

Η αίσθηση της οσμής εξυπηρετεί έντομα τόσο για την εύρεση τροφής όσο και για το ζευγάρωμα: τα αρσενικά βρίσκουν συχνά θηλυκά από τη μυρωδιά. Οι τελευταίες εκπέμπουν ειδικές οσμές - σεξουαλικά ελκυστικά. Μια ασήμαντη ποσότητα (100 μόρια σε 1 cm3 αέρα) μιας τέτοιας ουσίας είναι αρκετή για να προκαλέσει ενθουσιασμό σε αρσενικούς μεταξοσκώληκες.

Η γευστική ευαισθησία βρίσκεται σε έντομα στα άκρα του στόματος και στα απομακρυσμένα τμήματα των ποδιών. Τα δερματικά στοιχεία τους αντιπροσωπεύονται από τρίχες ή εξαρτήματα σε σχήμα κώνου και διεισδύονται επίσης με πόρους. Κάθε sensilla περιλαμβάνει πολλά κύτταρα υποδοχέα, καθένα από τα οποία αντιδρά σε ένα συγκεκριμένο ερέθισμα γεύσης: ένα κύτταρο αντιδρά στα άλατα, ένα άλλο σε ζαχαρούχες ουσίες, το τρίτο σε καθαρό νερό. Ένα από τα ευαίσθητα κύτταρα της γεύσης είναι η μηχανική υποδοχή. Έτσι, στα έντομα, καθώς και στα σπονδυλωτά, η αίσθηση της γαστρονομίας συνοδεύεται από μια αίσθηση.

Τα πιο σύνθετα αισθητήρια όργανα στα έντομα είναι τα όργανα της όρασης. Τα τελευταία αντιπροσωπεύονται από σχηματισμούς διαφόρων τύπων, από τους οποίους οι πιο σημαντικοί είναι περίπλοκα πολύπλευρα μάτια της ίδιας δομής με τα σύνθετα μάτια των καρκινοειδών..

Τα μάτια αποτελούνται από ατομική ομητίδια, ο αριθμός των οποίων καθορίζεται κυρίως από τα βιολογικά χαρακτηριστικά των εντόμων. Ενεργοί αρπακτικοί και καλοί ιπτάμενοι, οι λιβελλούλες έχουν μάτια με έως και 28.000 όψεις η καθεμία. Ταυτόχρονα, τα μυρμήγκια (τάξη Hymenoptera), ειδικά άτομα που εργάζονται από είδη που ζουν υπόγεια, έχουν μάτια αποτελούμενα από 8-9 ommatidia.

Κάθε ommatidium αντιπροσωπεύει έναν τέλειο φωτο-οπτικό αισθητήρα. Περιλαμβάνει μια οπτική συσκευή που περιλαμβάνει τον κερατοειδή, ένα διαφανές τμήμα της επιδερμίδας πάνω από το ommatidium, και το λεγόμενο κρυσταλλικό κώνο. Μαζί, λειτουργούν ως φακός. Η συσκευή αντίληψης του ommatidium αντιπροσωπεύεται από διάφορα (4-12) κύτταρα υποδοχέα. Η εξειδίκευσή τους έχει προχωρήσει πολύ, όπως αποδεικνύεται από την πλήρη απώλεια των σημαιοφόρων δομών τους. Στην πραγματικότητα ευαίσθητα μέρη των κυττάρων - ραβδοτομώματα - αντιπροσωπεύουν συστάδες πυκνών μικροσωλήνων, που βρίσκονται στο κέντρο του οματιδίου και βρίσκονται πολύ κοντά το ένα στο άλλο. Μαζί, σχηματίζουν το φωτοευαίσθητο στοιχείο του ματιού - μια ραβδώσεις.

Τα προστατευτικά κύτταρα χρωστικής βρίσκονται κατά μήκος των άκρων του ommatidium. Τα τελευταία είναι αρκετά σημαντικά διαφορετικά κατά τη διάρκεια της ημέρας και των νυχτερινών εντόμων. Στην πρώτη περίπτωση, η χρωστική στο κύτταρο είναι ακίνητη και διαχωρίζει διαρκώς τα γειτονικά ομητίδια, εμποδίζοντας την ακτινοβολία να περάσει από το ένα μάτι στο άλλο. Στη δεύτερη περίπτωση, η χρωστική μπορεί να κινείται στα κύτταρα και να συσσωρεύεται μόνο στο άνω μέρος τους. Σε αυτήν την περίπτωση, οι ακτίνες φωτός πέφτουν στα ευαίσθητα κύτταρα όχι ενός, αλλά αρκετών γειτονικών οματιδίων, που αισθητά (με σχεδόν δύο τάξεις μεγέθους) αυξάνουν τη γενική ευαισθησία του ματιού. Φυσικά, αυτό το είδος προσαρμογής συνέβη σε έντομα και νυχτερινά έντομα. Οι νευρικές απολήξεις που σχηματίζουν το οπτικό νεύρο διακλαδίζονται από τα ευαίσθητα κύτταρα του ommatidium.

Εκτός από τα σύνθετα μάτια, πολλά έντομα έχουν επίσης απλά μάτια, η δομή των οποίων δεν αντιστοιχεί στη δομή ενός ομματιδίου. Η συσκευή διάθλασης φωτός είναι φακοειδής · ακριβώς κάτω από αυτό είναι ένα στρώμα ευαίσθητων κυττάρων. Ολόκληρο το ματάκι καλύπτεται με ένα κάλυμμα κατασκευασμένο από χρωστικά κύτταρα. Οι οπτικές ιδιότητες των απλών ματιών είναι τέτοιες που δεν μπορούν να αντιληφθούν εικόνες αντικειμένων..

Οι προνύμφες των εντόμων στις περισσότερες περιπτώσεις έχουν μόνο απλά μάτια, τα οποία, ωστόσο, διαφέρουν στη δομή από τα απλά μάτια των σταδίων ενηλίκων. Δεν υπάρχει συνέχεια μεταξύ των ματιών των ενηλίκων και των προνυμφών. Κατά τη διάρκεια της μεταμόρφωσης, τα μάτια των προνυμφών απορροφώνται πλήρως..

Οι οπτικές ικανότητες των εντόμων είναι τέλειες. Ωστόσο, τα δομικά χαρακτηριστικά του σύνθετου οφθαλμού προκαθορίζουν έναν ειδικό φυσιολογικό μηχανισμό όρασης. Τα ζώα με σύνθετα μάτια έχουν μωσαϊκή όραση. Το μικρό μέγεθος της ωματιδίας και η απομόνωσή τους μεταξύ τους οδηγούν στο γεγονός ότι κάθε ομάδα ευαίσθητων κυττάρων αντιλαμβάνεται μόνο μια μικρή και σχετικά στενή δέσμη ακτίνων. Οι ακτίνες που πέφτουν σε σημαντική γωνία απορροφώνται από τα κύτταρα χρωστικής διαλογής και δεν φθάνουν στα ευαίσθητα στο φως στοιχεία της ωμιδίας. Έτσι, σχηματικά, κάθε οματιδιά λαμβάνει μια εικόνα μόνο ενός μικρού σημείου του αντικειμένου που βρίσκεται στο οπτικό πεδίο ολόκληρου του ματιού. Ως αποτέλεσμα, η εικόνα αποτελείται από τόσα σημεία φωτός που αντιστοιχούν σε διαφορετικά μέρη του αντικειμένου, σε πόσες όψεις οι ακτίνες από το αντικείμενο πέφτουν κάθετα. Η γενική εικόνα συνδυάζεται, όπως ήταν, από πολλές μικρές μερικές εικόνες, εφαρμόζοντας τις μεταξύ τους.

Η αντίληψη των εντόμων για το χρώμα διακρίνεται επίσης από μια συγκεκριμένη ιδιαιτερότητα. Οι εκπρόσωποι των υψηλότερων ομάδων Insecta έχουν έγχρωμη όραση με βάση την αντίληψη τριών πρωταρχικών χρωμάτων, η ανάμιξη των οποίων δίνει όλη την πολύχρωμη ποικιλία του κόσμου γύρω μας. Ωστόσο, σε έντομα, σε σύγκριση με τον άνθρωπο, υπάρχει μια ισχυρή μετατόπιση στο τμήμα βραχυκυμάτων του φάσματος: αντιλαμβάνονται τις πράσινες-κίτρινες, μπλε και υπεριώδεις ακτίνες. Τα τελευταία είναι αόρατα για εμάς. Επομένως, η χρωματική αντίληψη των εντόμων για τον κόσμο διαφέρει έντονα από τη δική μας..

Οι λειτουργίες των απλών ματιών ενήλικων εντόμων απαιτούν ακόμη σοβαρή μελέτη. Προφανώς, σε κάποιο βαθμό «συμπληρώνουν» τα σύνθετα μάτια, επηρεάζοντας τη δραστηριότητα της συμπεριφοράς των εντόμων υπό διαφορετικές συνθήκες φωτισμού. Επιπλέον, έχει αποδειχθεί ότι τα απλά μάτια, μαζί με τα σύνθετα μάτια, μπορούν να αντιληφθούν το πολωμένο φως..

Εκτός από αυτές τις αισθήσεις, τα έντομα έχουν επίσης έναν αριθμό συσκευών υποδοχέα. Αυτοί είναι οι αισθητήρες που αντιλαμβάνονται τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος, την υγρασία του. Τα υδρόβια έντομα μπορούν να καταγράψουν αλλαγές στην πίεση κ.λπ..

Αναπνευστικό σύστημα. Ένα σύνθετα αναπτυγμένο τραχειακό σύστημα χρησιμεύει για την αναπνοή. Στις πλευρές του σώματος υπάρχουν έως και 10 ζεύγη, μερικές φορές λιγότερα, σπειράματα ή στίγματα: βρίσκονται στον μεσο- και μεταθώρακα και σε 8 τμήματα της κοιλιάς.

Τα στίγματα είναι συχνά εξοπλισμένα με ειδικές συσκευές κλειδώματος και το καθένα οδηγεί σε ένα κοντό εγκάρσιο κανάλι και όλα τα εγκάρσια κανάλια διασυνδέονται από ένα ζεύγος (ή περισσότερα) των κύριων διαμήκων τραχειακών κορμών. Η λεπτότερη τραχεία προέρχεται από τους κορμούς, διακλαδίζεται επανειλημμένα και εμπλέκει όλα τα όργανα με τις προεκτάσεις τους. Κάθε τραχεία τελειώνει με ένα τερματικό κύτταρο με ακτινικά αποκλίνουσες διεργασίες που διαπερνούνται από τα τερματικά σωληνάρια της τραχείας. Οι τερματικοί κλάδοι αυτού του κυττάρου (τραχειόλα) διεισδύουν ακόμη και σε μεμονωμένα κύτταρα του σώματος. Μερικές φορές η τραχεία σχηματίζει τοπικές διαστολές ή θύλακες αέρα, οι οποίοι χρησιμεύουν σε επίγεια έντομα για τη βελτίωση του αερισμού του αέρα στο τραχειακό σύστημα, και σε υδρόβια, πιθανώς ως δεξαμενές που αυξάνουν την παροχή αέρα στο σώμα του ζώου. Οι τραχείες εμφανίζονται στο έμβρυο των εντόμων με τη μορφή βαθιών εισβολών του εκτοδέρματος. Όπως οι υπόλοιποι εξωδερμικοί σχηματισμοί, είναι επενδεδυμένοι με επιδερμίδες. Στο επιφανειακό στρώμα του τελευταίου σχηματίζεται μια σπειροειδής πάχυνση, η οποία δίνει την ελαστικότητα της τραχείας και αποτρέπει την κατάρρευση των τοιχωμάτων..

Στις απλούστερες περιπτώσεις, η είσοδος οξυγόνου στο τραχειακό σύστημα και η απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα από αυτό συμβαίνει με διάχυση μέσω συνεχώς ανοιχτών στίγματος. Αυτό παρατηρείται, ωστόσο, μόνο σε ανενεργά έντομα που ζουν σε συνθήκες υψηλής υγρασίας..

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ, ΜΗΧΑΝΙΚΗ, ΚΑΙΝΟΤΟΜΙΑ

Μετρητής διαμέτρου, μετρητής εκκεντρότητας, αυτοματισμός, GIS, μοντελοποίηση, ανάπτυξη λογισμικού και ηλεκτρονικών, BIM

Έντομα και βιονικά: τα μυστήρια της οπτικής συσκευής

Από την αρχή της ζωής στη Γη, η εξέλιξη υπήρξε η κύρια κινητήρια δύναμη πίσω από τη βελτίωση των ζωντανών οργανισμών. Με την έλευση του ανθρώπου, άρχισε η τεχνολογική ανάπτυξη. Επιτρέπει στους ανθρώπους να σχεδιάζουν εκπληκτικά πράγματα που απλά δεν υπάρχουν στη φύση. Αυτό σημαίνει ότι ο άνθρωπος έχει ξεπεράσει τη φύση; Πιθανώς όχι. Πάνω από δισεκατομμύρια χρόνια, η εξέλιξη έχει δοκιμάσει έναν αδιανόητο αριθμό μηχανισμών και τρόπων αλληλεπίδρασης μεταξύ των ζωντανών πραγμάτων και του περιβάλλοντος. Και πολύ συχνά αυτές οι λύσεις είναι τόσο μοναδικές που προκύπτει ένα νόμιμο ερώτημα: θα μπορούσε κάποιος να το σκεφτεί αυτό?

Η κατεύθυνση στην επιστήμη που δανείζεται βιολογικές αρχές για εφαρμογή στην τεχνολογία ονομάζεται βιονική (ή βιομιμητική). Το αεροπλάνο πετά σύμφωνα με την ίδια αρχή με τα πουλιά, αλλά το ελικόπτερο είναι ήδη μια πιο «ανθρώπινη» εφεύρεση. Αν κοιτάξετε προσεκτικά, μπορείτε να βρείτε πολλές ενδιαφέρουσες λύσεις της φύσης, ακόμη και, για παράδειγμα, στην οπτική συσκευή των εντόμων.

Πολλαπλή όψη και οφθαλμία

Οι περισσότερες σύγχρονες οπτικές συσκευές, όπως κάμερες και βιντεοκάμερες, κατασκευάζονται με την ομοιότητα του ανθρώπινου ματιού: το φως που πέφτει πάνω σε έναν φακό συλλογής εστιάζεται στην επιφάνεια μιας ευαίσθητης στο φως μήτρας, η οποία αποτελείται από εκατομμύρια υποδοχείς. Όσο περισσότεροι φωτοϋποδοχείς, τόσο υψηλότερη είναι η ανάλυση του οπτικού συστήματος. Ένα ενδιαφέρον χαρακτηριστικό μιας τέτοιας οπτικής συσκευής είναι ότι η εικόνα στη μήτρα (αμφιβληστροειδής στην περίπτωση του ανθρώπινου ματιού) αρχικά αναστρέφεται λόγω του φακού συλλογής (φακός) και μόνο μετά την επεξεργασία (στον εγκέφαλο) γίνεται αυτό που θα έπρεπε να είναι.

Σύκο. 1. Διάγραμμα της δομής του οφθαλμού όψης: όψεις κερατοειδούς (1), ελαφριά διαθλαστική συσκευή (2), χρωστική (3) και οπτικά (4) κύτταρα, ευαίσθητο στο φως στοιχείο ommatidium (5), άξονες οπτικών κυττάρων που πηγαίνουν στα οπτικά γάγγλια (6), στοιχείο κεφαλές (7), κάψουλα ματιών (8)

Τα αρθρόποδα (έντομα, καρκινοειδή, αραχνοειδή και millipedes) έχουν μεγάλη ποικιλία μηχανισμών φωτοϋποδοχέων [1]. Η πιο σημαντική διαφορά είναι ότι έχουν πολύ κοινά πολύπλευρα (σύνθετα) μάτια, αποτελούμενα από μεγάλο αριθμό οματιδίων (απλός ocelli). Το ommatidium στην πρώτη προσέγγιση μοιάζει με κώνο, στον οποίο η βάση είναι μια εξαγωνική όψη (φακός κερατοειδούς) στην επιφάνεια του ματιού και η κορυφή τελειώνει με νευρικές διεργασίες βαθιά στο κεφάλι (Εικ. 1). Τα μεγέθη της όψης κυμαίνονται συνήθως από 5 έως 50 μm.

Τα πολύπλευρα μάτια χωρίζονται σε δύο τύπους - προαιρετικά και υπέρθετα. Τα κύτταρα χρωστικής του οφθαλμού τοποθέτησης τοποθετούνται με τέτοιο τρόπο ώστε το φως από τα γειτονικά να μην πέφτει στο μέρος του φωτοϋποδοχέα κάθε οματιδίου. Ένα απλό μάτι σε ένα τέτοιο σύστημα είναι ένας μακρύς στενός σωλήνας με παχιά αδιαπέραστα τοιχώματα και ευαίσθητους στο φως υποδοχείς στο κάτω μέρος, με αποτέλεσμα οι εικόνες από διαφορετικά οματιδια να μην αλληλεπικαλύπτονται. Αυτός ο σχεδιασμός λειτουργεί καλά σε συνθήκες υψηλού φωτισμού, έτσι τα περισσότερα έντομα της ημέρας το έχουν. Στο μάτι της υπέρθεσης, μπορούν να στοιβάζονται εικόνες από γειτονικά ωματίδια, επιτρέποντάς σας να δείτε σε χαμηλότερο φωτισμό αυξάνοντας την αναλογία του εκπεμπόμενου φωτός. Εάν η σύντηξη εικόνων συμβαίνει λόγω του γεγονότος ότι τη νύχτα η χρωστική ουσία στα κύτταρα ανακατανέμεται, καθιστώντας τα τοιχώματα διαφανή (ταυτόχρονα, λόγω του κέρδους στη δύναμη συγκέντρωσης φωτός, η ανάλυση μειώνεται), αυτός ο υπότυπος της δομής του ματιού ονομάζεται οπτική υπέρθεση. Τέτοια μάτια βρίσκονται κυρίως σε νυχτερινά είδη, όπως σκώρους. Εάν η εικόνα από την γειτονική οματιδιά προέρχεται από μια μικρή επικάλυψη της ορατής περιοχής τους και η περαιτέρω επεξεργασία της συνολικής εικόνας πέφτει στο νευρικό σύστημα, τότε αυτός είναι ένας νευροεπιθετικός τύπος δομής των ματιών. Ένας τέτοιος μηχανισμός επιτρέπει, για παράδειγμα, τις πτήσεις να προσανατολίζονται καλά τόσο κατά τη διάρκεια της ημέρας όσο και κατά το σούρουπο..

Σύκο. 2. Πολύπλευρο μάτι και το βιονικό του ανάλογο [2]. Πάνω, τα σύνθετα μάτια του εξαφανισμένου τριλόβιτου Erbenochile erbeni (αριστερά; doi: 10.1126 / science.1088713) και η μύγα φρούτων Drosophila melanogaster (doi: 10.1126 / science.1182228). Παρακάτω εμφανίζεται η συσκευή CurvACE (Curved Artificial Compound Eye), υποψήφια για το μικρότερο τεχνητό σύνθετο μάτι (όγκος 2,2 cm3, βάρος 1,75 g και κατανάλωση ισχύος μικρότερη από 0,9 W) και η σχηματική αναπαράστασή της δίπλα στην ίδια γωνιακή ανάλυση πολύπλευρο μάτι.

Ποια είναι τα κύρια πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του σύνθετου οφθαλμού των εντόμων σε σύγκριση με τον άνθρωπο; Από τη μία πλευρά, η ανάλυση του οπτικού συστήματος των εντόμων δεν καθορίζεται από τον αριθμό των φωτοϋποδοχέων, αλλά από τον αριθμό των ίδιων των ωματιδίων, καθώς κάθε σήμα μετατρέπεται σε ξεχωριστό «pixel». Επομένως, το ανθρώπινο μάτι είναι σαφώς καλύτερο - εκατομμύρια κύτταρα υποδοχέα έναντι χιλιάδων απλών ματιών. Από την άλλη πλευρά, το αδιαμφισβήτητο πλεονέκτημα των πολύπλευρων ματιών είναι η μεγάλη γωνία θέασης (σχεδόν 360 ° σε ορισμένα είδη), με εξαίρεση το τυφλό σημείο ακριβώς πίσω από το σώμα (το οποίο διορθώνεται εύκολα με τη βοήθεια των μίσχων των ματιών). Παρεμπιπτόντως, ορισμένα είδη δεν έχουν μόνο ένα ζευγάρι πολύπλευρα μάτια, αλλά και ξεχωριστά, απλά μάτια με διαφορετικές κατευθύνσεις. Τέτοια μάτια δεν είναι σε θέση να διακρίνουν αντικείμενα (η ανάλυση είναι μόνο ένα "pixel"), αλλά μπορεί να αντιδράσει σε αλλαγές στον φωτισμό. Υπάρχουν συνήθως τρία ή περισσότερα από αυτά και βρίσκονται στο κεφάλι ή στην πλάτη. Από όλη την ποικιλομορφία του κόσμου των αρθρόποδων, αποσπασμένα απλά μάτια υπάρχουν σε μερικούς σκαθάρια, μυρμήγκια, σφήκες και λιβελλούλες, και οι αράχνες δεν μπορούν να κάνουν χωρίς αυτά καθόλου. Φυσικά, υπάρχουν εξαιρέσεις - για παράδειγμα, τυφλά έντομα που ζουν υπόγεια. Μερικές από τις δυνατότητες της οπτικής συσκευής των αρθρόποδων είναι καταπληκτικές. Λόγω του ειδικού σχεδιασμού του φωτοϋποδοχέα, πολλές μέλισσες μπορούν να διακρίνουν μεταξύ του φωτός με διαφορετικές πόλωση, γεγονός που τους βοηθά να προσανατολιστούν στον ήλιο ακόμα και σε συννεφιά. Ορισμένοι τύποι λιβελλουλών δεν περιορίζονται σε έναν μόνο τύπο σύνθετου ματιού, επομένως, το άνω μισό τους μπορεί να είναι προαιρετικό και το κάτω μισό - υπέρθεση. Τα περισσότερα ζώα δεν έχουν περισσότερους από τέσσερις υποδοχείς (τρεις τύπους κώνων και έναν τύπο ράβδων), ενώ ο αριθμός των υποδοχέων χρώματος στις γαρίδες mantis φτάνει τους 12 (πρέπει να έχουν πολύ φωτεινή ζωή). Από την άποψη των λειτουργικών χαρακτηριστικών του ματιού (και όχι της εμφάνισής του), αποκαλύπτεται το ακόλουθο μοτίβο: το πολύπλευρο μάτι προσαρμόζεται κυρίως για την ανίχνευση κινούμενων αντικειμένων, ενώ το ανθρώπινο μάτι προορίζεται για αναγνώριση μοτίβου. Έτσι, ένα έντομο δύσκολα μπορεί να αναγνωρίσει ένα άτομο από την όρασή του και η παρακολούθηση μιας ταινίας θα φαίνεται βαρετή γι 'αυτόν, επειδή ένα σύνθετο μάτι μπορεί να πάρει δονήσεις με συχνότητα έως 300 Hz (έναντι περίπου 50 Hz για ένα άτομο) και η ταινία θα είναι μια πολύ αργή αλλαγή των εικόνων. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι πολύ σημαντικό για τα ιπτάμενα έντομα, καθώς σας επιτρέπει να πλοηγηθείτε καλύτερα στο διάστημα με υψηλές ταχύτητες (και να αποφύγετε να χτυπηθείτε εγκαίρως από μια μύγα).

Έτσι, το σύνθετο μάτι έχει ορισμένα πλεονεκτήματα και οι ερευνητές προσπαθούν να τα θέσουν στην υπηρεσία της σύγχρονης τεχνολογίας, επινοώντας μια ποικιλία αισθητήρων (Εικ. 2). Σχεδόν όλα τα παραπάνω ανακαλύφθηκαν με ένα μικροσκόπιο φωτός στο μικροεπίπεδο. Αλλά δεν περίμεναν λιγότερο ενδιαφέρουσες ανακαλύψεις επιστήμονες σε μικρότερη κλίμακα..

Nanohillocks

Στη δεκαετία του '60 του περασμένου αιώνα, οι επιστήμονες αποφάσισαν να εξετάσουν την επιφάνεια του σύνθετου ματιού των πεταλούδων κάτω από ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Παραδόξως, η επιφάνεια της όψης σε ορισμένα είδη θα μπορούσε να καλυφθεί με μεγάλο αριθμό πυκνών νανοσωλήνων (Εικ. 3). Κατά τη διάρκεια μιας λεπτομερούς ανάλυσης, αποκαλύφθηκαν τα φυσικά χαρακτηριστικά μιας τέτοιας επικάλυψης και το μέγεθος των νανοδομών καθορίστηκε με μικροσκοπία ατομικής δύναμης - πλάτος 200–400 nm και ύψος 10–250 nm [3, 4]. Αποδείχθηκε ότι η νανοδομημένη επιφάνεια της όψης έχει μια λειτουργία αντανάκλασης - μια παρόμοια τεχνική χρησιμοποιείται από ένα άτομο για τη δημιουργία μιας οπτικής επίστρωσης για κάμερες. Οι νανοδομές των όψεων, αφενός, μειώνουν την ορατότητα του εντόμου μειώνοντας το έντονο φως των ματιών και, αφετέρου, το επιτρέπουν να βλέπει καλύτερα αυξάνοντας την αναλογία του εκπεμπόμενου φωτός. Αυτές οι μελέτες διεξήχθησαν σε έντομα που αλιεύθηκαν άγρια. Το επόμενο βήμα ήταν να μελετήσουμε έναν πρότυπο οργανισμό - τη μύγα φρούτων Drosophila melanogaster.


Σύκο. 3. Η συσκευή του σύνθετου οφθαλμού του εντόμου. Το κεφάλι μιας σφήκας, ένα μάτι ενός εντόμου, οι φακοί του κερατοειδούς της χιλιοειδούς (όψεις) και οι νανοσωλήνες στην επιφάνειά τους φαίνονται διαδοχικά.

Στην ομάδα μας του Επιστημονικού Κέντρου Pushchino της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών, αποφασίστηκε η εφαρμογή των μεθόδων μοριακής βιολογίας και η παρέμβαση στην ανάπτυξη της επιφανειακής δομής του ματιού (Εικ. 4) [5]. Αναλύσαμε τον βαθμό ταξινόμησης μικρο- και νανοδομών στην επιφάνεια του ματιού Drosophila και επιβεβαιώσαμε επίσης την αλλαγή στις ιδιότητες κατά της αντανάκλασης χρησιμοποιώντας τεχνητή παρέμβαση με γενετικές πληροφορίες. Η επιφάνεια των ματιών δύο μεταλλαγμένων Drosophila διερευνήθηκε στη μικρο και νανοκλίμακα. Οι μεταλλάξεις επηρέασαν διαφορετικά στοιχεία της οδού σηματοδότησης Wnt-Frizzled, η οποία είναι υπεύθυνη για τη μεταφορά πληροφοριών μεταξύ κυττάρων και, ειδικότερα, παίζει σημαντικό ρόλο στην εμβρυϊκή ανάπτυξη όλων των πολυκυτταρικών οργανισμών. Στο πρώτο μεταλλαγμένο, Frizzled, διαταράχθηκε η σειρά συσκευασίας του ommatidia στο σύνθετο μάτι, αλλά οι νανοσωλήνες στην επιφάνεια μεμονωμένων απλών ματιών δεν επηρεάστηκαν. Ο δεύτερος μεταλλάκτης, Glazed, έδειξε σημαντική αποικοδόμηση των νανοσωλήνων στην επιφάνεια της ωματιδιάς. Γι 'αυτόν είχε περιγραφεί προηγουμένως ο λεγόμενος φαινότυπος «mirror eye», η επιφάνεια του οποίου αντανακλά πολύ περισσότερο φως από το κανονικό. Αυτό επιβεβαιώνει τη σχέση μεταξύ της παρουσίας νανοσωληναρίων δομών στην ωμητίδια και της αντι-αντανάκλασης της επιφάνειας των ματιών..

Σύκο. 4. Νανοδομή των ματιών άγριων και μεταλλαγμένων τύπων Drosophila melanogaster [5]. Ο σύνθετος οφθαλμός του άγριου τύπου Drosophila (a) χαρακτηρίζεται από αυστηρή εξαγωνική συσκευασία ommatidia, ενώ το μεταλλαγμένο Frizzled (b) εμφανίζει φαινότυπο «χαλαρού ματιού» με διαταραγμένη διάταξη απλών ματιών. Αυτό επιβεβαιώνεται από την ανάλυση του σχήματος περίθλασης και του μετασχηματισμού Fourier των εικόνων άγριου τύπου (c), όπου η παρουσία ενός εξαγώνου υποδηλώνει εξαγωνική συσκευασία και του μεταλλάγματος Frizzled (d), για τον οποίο παρατηρείται θολός δακτύλιος, υποδεικνύοντας μια τυχαία κατανομή των όψεων. Οι νανοσωλήνες στο ommatidia κατανέμονται τυχαία και στις δύο περιπτώσεις (e, f). Η σύγκριση των ματιών άγριου τύπου D. melanogaster (g) και του μεταλλαγμένου υαλοπίνακα (h) δείχνει ότι αυτή η μετάλλαξη επηρεάζει έντονα τόσο τη μικρο- όσο και τη νανοδομή του ματιού. Εκτός από τη διακοπή της συσκευασίας των ίδιων των οματιδίων, οι νανοσωλήνες υφίστανται επίσης σημαντικές αλλαγές και μείωση του μεγέθους. Κατά συνέπεια, τα μάτια της μύγας των φρούτων αρχίζουν να δείχνουν περισσότερο έντονο φως λόγω της παραβίασης του στρώματος κατά της αντανάκλασης..

Εκτός από τη μύγα των φρούτων, διερευνήθηκε ένα άλλο περίεργο αντικείμενο - ο σκαθάρι της σβούρας, ένας αρπακτικός κάτοικος γλυκών υδάτων, επιπλέοντας μερικώς βυθισμένος στο νερό. Τα μάτια του χωρίζονται σε επιφανειακά και υποβρύχια μισά. Οι ιδιότητες των νανοεπικαλύψεων των κερατοειδών φακών αυτού του σκαθαριού, που συνδυάζει τόσο διαφορετικούς οικοτόπους στη ζωή του, δεν έχουν δοκιμαστεί στο παρελθόν. Είναι οι επικαλύψεις των ματιών του ίδιου εντόμου διαφορετικές υπό διαφορετικές φυσικές συνθήκες; Ενδιαφέρον επίσης ήταν η πιθανή λειτουργική δέσμευση αυτών των νανοεπικαλύψεων - για ποιο ακριβώς είναι αυτό το δομικό χαρακτηριστικό. Μεταξύ των πιθανών λειτουργιών θα μπορούσε να είναι το "φαινόμενο λωτού" - μια έντονη υδροφοβικότητα της επιφάνειας. Από τη δεκαετία του '70 του ΧΧ αιώνα. Είναι γνωστό ότι πολύ μικροί σωλήνες που βρίσκονται σε μια συγκεκριμένη συχνότητα μπορούν να αποτρέψουν την πτώση των σταγόνων από την επιφάνεια λόγω της δύναμης επιφανειακής τάσης. Ήταν ενδιαφέρον να ελέγξουμε το πάνω και το κάτω μέρος του ματιού για το αποτέλεσμα αντανάκλασης που περιγράφεται για τις πεταλούδες και τη Drosophila. Αποδείχθηκε ότι τα μισά των ματιών του σκαθάρι της σβούρας είναι πράγματι διαφορετικά. Το Ommatidia του κάτω, υποβρύχιου, τα μάτια είναι εντελώς λεία και η επιφάνεια του ommatidia του άνω, πάνω από το νερό, δεν καλύπτεται πλέον με νανοσωλήνες, αλλά με μια λαβυρινθική δομή παρόμοιων μεγεθών (Εικ. 5) [6]. Κατά τη διάρκεια των πειραμάτων, αποδείχθηκε ότι οι υδρόφοβες ιδιότητες των άνω και κάτω μισών είναι συγκρίσιμες και οι αντι-αντανάκλαση διαφέρουν κατά σχεδόν το ήμισυ - το άνω μέρος με μια έντονη νανοδομή αντανακλά λιγότερο φως από το χαμηλότερο. Βρήκαμε επίσης την εξάρτηση του κλάσματος της ανάκλασης του προσπίπτοντος φωτός στο μήκος κύματος.


Σύκο. 5. Εικόνα των τμημάτων πάνω από το νερό (a, b) και υποβρύχια (c, d) του ματιού ενός σκαθαριού στροβιλισμού (μικροσκοπία ατομικής δύναμης) [6] σε τρισδιάστατες (άνω) και δισδιάστατες μορφές (παρουσιάζονται θραύσματα 10 × 10 μm). Μια έντονη νανοδομή λαβυρινθίνης είναι ορατή στο πάνω μέρος του νερού του ματιού και λεία στο υποβρύχιο. Η χρωματική κλίμακα χαρακτηρίζει το ύψος των νανο-λόφων.

Η ανάλυση μεγάλου αριθμού διαφορετικών ειδών εντόμων έδειξε ότι εξωτερικά, οι νανοδομές στην επιφάνεια των ματιών μπορεί να διαφέρουν σημαντικά (Εικ. 6, 7, α - δ). Δεν υπάρχουν μόνο νανο-λόφοι, αλλά και λαβυρινθικές και πολύ επιμήκεις κατασκευές, καθώς και πιο περίπλοκοι σχηματισμοί (όπως σε ελατήρια). Έτσι, ο κόσμος των νανοδομών στα έντομα αντιπροσωπεύεται από μια πολύ μεγαλύτερη ποικιλία σε σύγκριση με τη μικροδομή (βλ. Εικ. 7, e - f).


Σύκο. 6. Νανοδομές των ματιών των σκώρων και των ελατηρίων. Στους σκώρους (α), τα μάτια έχουν τις υψηλότερες ιδιότητες κατά των εντόμων μεταξύ των εντόμων, η οποία επιτυγχάνεται λόγω της αυστηρής ταξινόμησης των νανοσωλήνων και του υψηλού τους ύψους - 200 nm. Συγκεκριμένες νανοδομές στην επιφάνεια των ματιών ελατηρίων (β) παρέχουν υδροφοβικότητα, έτσι ώστε το νερό να μην εισέρχεται στα μάτια του εντόμου

Σύκο. 7. Νανο- και μικροδομή των ματιών εντόμων. Οι νανοδομές των ματιών μπορεί να διαφέρουν σημαντικά σε διαφορετικά είδη εντόμων, για παράδειγμα, μύγες (a, b), κοριοί (c) και σκώροι (d). Ποιο αποτέλεσμα επιτυγχάνεται λόγω τέτοιας γεωμετρίας επιφάνειας σε κάθε περίπτωση είναι άγνωστο. Παρά τη μεγάλη ποικιλία νανοδομών, η μικροδομή των ματιών είναι συνήθως παρόμοια σε όλα τα είδη. Ωστόσο, υπάρχουν εξαιρέσεις, για παράδειγμα, στις πεταλούδες (ε) οι όψεις μπορεί να είναι πολύ διαφορετικές από τις συνηθισμένες (στ).

Έτσι, οι φυσικές ιδιότητες των νανοεπικαλύψεων εξαρτώνται από τη γεωμετρία της επιφάνειας. Η χρήση των αντιθαμβωτικών και απωθητικών λειτουργιών τους είναι ήδη διαδεδομένη. Δεδομένης της μεγάλης ποικιλίας φυσικών αντικειμένων, οι επιστήμονες συνεχίζουν να μελετούν και να χρησιμοποιούν τις ιδιότητές τους για πρακτικούς σκοπούς (για παράδειγμα, για να δημιουργήσουν υδρόφοβες επικαλύψεις για οθόνες smartphone ή αντιανακλαστικές επιφάνειες ηλιακών κυττάρων).

Βιβλιογραφία:

1. Οδηγός για τη φυσιολογία των αισθητικών οργάνων των εντόμων / Ed. G. A. Mazokhina-Porshnyakova. Μ. 1983.
2. Floreano D., Pericet-Camara R., Viollet S. et al. Μινιατούρα κυρτά τεχνητά σύνθετα μάτια // Proc. Νατλ. Acad. Επιστήμη ΗΠΑ. 2013. V. 110. σ. 9267-9272. doi: 10.1073 / pnas.1219068110.
3. Bernhard C. G., Miller W. H. Ένα μοτίβο θηλής κερατοειδούς στα μάτια σύνθετων εντόμων // Acta Physiol. Σκάνδαλο. 1962. V. 56. Σ. 385–386.
4. Stavenga D. G., Foletti S., Palasantzas G. et al. Φως στην πεταλούδα της κερατοειδούς θηλής του σκώρου-ματιών // Proc. Βιολ. Επιστήμη 2006. V. 273. σ. 661-667. doi: 10.1098 / rspb.2005.33695.
5. Kryuchkov M., Katanaev V. L., Enin G. A. et al. Ανάλυση μικρο-και νανο-δομών της επιφάνειας του κερατοειδούς της Drosophila και των μεταλλαγμάτων της με μικροσκοπία ατομικής δύναμης και οπτική περίθλαση // PloS One. 2011. V. 6.e22237. doi: 10.1371 / journal.pone.0022237.
6. Blagodatski A., Kryuchkov M., Sergeev A. et al. Τα μισά κάτω από το νερό και τα μισά μάτια των σκαθαριών Gyrinidae φιλοξενούν διαφορετικές νανοκάψουλες κερατοειδούς παρέχοντας προσαρμογή στο περιβάλλον νερού και αέρα // Sci. Μαλλομέταξο ύφασμα. 2014. V. 4. σ. 6004. doi: 10.1038 / srep06004.

Anton Sergeev, Artem Blagodatsky
"Φύση" Νο. 1, 2015

Σας άρεσε το άρθρο; Στη συνέχεια, υποστηρίξτε μας, μοιραστείτε με τους φίλους σας και ακολουθήστε τους χορηγούς συνδέσμους!

Είναι Σημαντικό Να Ξέρετε Για Το Γλαύκωμα

Διάγραμμα της δομής του πολύπλευρου ματιού