Pergunta "Quantos olhos tem uma mosca comum?" não é tão simples quanto parece. Dois grandes olhos localizados nas laterais da cabeça podem ser vistos a olho nu. Mas, na realidade, a estrutura dos órgãos visuais da mosca é muito mais complexa.

Se você observar uma visão ampliada dos olhos de uma mosca, verá que eles são semelhantes a um favo de mel e são compostos de muitos segmentos individuais. Cada parte tem o formato de um hexágono com bordas regulares. É daí que vem o nome desta estrutura ocular – faceta (“faceta” traduzido do francês significa “borda”). Muitos artrópodes podem se orgulhar de olhos facetados complexos, e a mosca está longe de deter o recorde de número de facetas: ela tem apenas 4.000 facetas, enquanto as libélulas têm cerca de 30.000.

As células que vemos são chamadas de omatídeos. Os omatídeos têm formato de cone, cuja extremidade estreita se estende profundamente no olho. O cone consiste em uma célula que percebe a luz e uma lente protegida por uma córnea transparente. Todos os omatídeos são pressionados uns contra os outros e conectados pela córnea. Cada um deles vê “seu” fragmento da imagem, e o cérebro reúne essas pequenas imagens em um todo.

A disposição dos grandes olhos compostos é diferente nas moscas fêmeas e machos. Nos homens, os olhos ficam próximos, enquanto nas mulheres são mais espaçados, por possuírem testa. Se você olhar uma mosca ao microscópio, no meio da cabeça, acima dos órgãos facetários da visão, você poderá ver três pequenos pontos dispostos em um triângulo. Na verdade, esses pontos são olhos simples.

No total, a mosca tem um par de olhos compostos e três simples - cinco no total. Por que a natureza seguiu um caminho tão difícil? O fato é que a visão facetada foi formada para cobrir principalmente o máximo de espaço possível com o olhar e capturar o movimento. Esses olhos desempenham funções básicas. Com olhos simples, a mosca foi “fornecida” para medir o nível de iluminação. Os olhos compostos são o principal órgão da visão e os olhos simples são um órgão secundário. Se uma mosca não tivesse olhos simples, seria mais lenta e só poderia voar sob luz forte, e sem olhos compostos ficaria cega.

Como uma mosca vê o mundo ao seu redor?

Olhos grandes e convexos permitem que a mosca veja tudo ao seu redor, ou seja, o ângulo visual é de 360 ​​graus. Isso é duas vezes maior que o de um ser humano. Os olhos imóveis do inseto olham simultaneamente nas quatro direções. Mas a acuidade visual de uma mosca é quase 100 vezes menor que a de um humano!

Como cada omatídeo é uma célula independente, a imagem acaba sendo uma malha composta por milhares de pequenas imagens individuais que se complementam. Portanto, para uma mosca, o mundo é um quebra-cabeça montado que consiste em vários milhares de peças, e um tanto vago. O inseto vê mais ou menos claramente a uma distância de apenas 40 a 70 centímetros.

A mosca é capaz de distinguir cores e até mesmo luz polarizada e ultravioleta invisível ao olho humano. O olho da mosca detecta as menores mudanças no brilho da luz. Ela é capaz de ver o sol escondido por nuvens espessas. Mas no escuro, as moscas enxergam mal e levam um estilo de vida predominantemente diurno.

Outra habilidade interessante de uma mosca é sua reação rápida ao movimento. Uma mosca percebe um objeto em movimento 10 vezes mais rápido que um humano. Ele “calcula” facilmente a velocidade de um objeto. Esta capacidade é vital para determinar a distância até à fonte do perigo e é conseguida através da “transmissão” da imagem de uma célula – os omatídeos – para outra. Os engenheiros de aviação aproveitaram essa característica da visão da mosca e desenvolveram um dispositivo para calcular a velocidade de uma aeronave voadora, repetindo a estrutura do seu olho.

Graças a essa percepção rápida, as moscas vivem numa realidade mais lenta em comparação com a nossa. Um movimento que dura um segundo, do ponto de vista humano, é percebido por uma mosca como uma ação de dez segundos. Certamente as pessoas lhes parecem criaturas muito lentas. O cérebro do inseto funciona na velocidade de um supercomputador, recebendo uma imagem, analisando-a e transmitindo os comandos apropriados ao corpo em milésimos de segundo. Portanto, nem sempre é possível matar uma mosca.

Portanto, a resposta correta para a pergunta “Quantos olhos tem uma mosca comum?” o número será cinco. Os principais são um órgão emparelhado na mosca, como em muitos seres vivos. Por que a natureza criou exatamente três olhos simples permanece um mistério.

Os insetos percebem a luz de três maneiras: com toda a superfície do corpo, com olhos simples e com olhos complexos, chamados de compostos.

Como os experimentos mostraram, lagartas, larvas de besouros aquáticos, pulgões, besouros (até mesmo besouros cegos das cavernas), larvas de farinha, baratas e, claro, muitos outros insetos sentem a luz em toda a superfície do corpo. A luz penetra na cabeça através da cutícula e causa reações correspondentes nas células cerebrais que a percebem.

Os olhos simples mais primitivos talvez sejam encontrados nas larvas de alguns mosquitos. São manchas de pigmentação com um pequeno número de células sensíveis à luz (geralmente existem apenas duas ou três). As larvas de moscas-serras (ordem Hymenoptera) e besouros têm olhos mais complexos: cinquenta ou mais células sensíveis à luz, cobertas na parte superior por uma lente transparente - um espessamento da cutícula.

Olhos vermelhos de uma lagarta. Foto de : Jes

Em cada lado da cabeça da larva do besouro saltador existem seis ocelos, dois dos quais são muito maiores que os outros (contêm 6 mil células visuais). Eles enxergam bem? É improvável que sejam capazes de transmitir ao cérebro uma impressão da forma de um objeto. Porém, o tamanho aproximado do que foi visto é bem detectado por dois olhos grandes.

A larva fica em um buraco vertical cavado na areia. A uma distância de 3 a 6 centímetros, ela percebe uma vítima ou inimigo. Se um inseto rastejando nas proximidades não tiver mais do que 3-4 milímetros de tamanho, a larva o agarra com suas mandíbulas. Quando há mais, ele se esconde em um buraco.
Cinco ou seis ocelos simples de cada lado da cabeça das lagartas contêm, cada um, apenas um “bastonete ritinário” - um elemento visual - e são cobertos na parte superior por uma lente capaz de concentrar a luz.

Cada olho individualmente não dá uma ideia da forma do objeto observado. No entanto, em experimentos, a lagarta mostrou habilidades incríveis. Ela vê objetos verticais melhor do que horizontais. De dois pilares ou árvores, escolhe o mais alto e rasteja em direção a ele, mesmo que todos os seus olhos mais simples estejam cobertos de tinta preta, restando apenas um. A qualquer momento, ele vê apenas um ponto de luz, mas a lagarta vira a cabeça, examinando diferentes pontos do objeto com seu único olho, e isso é suficiente para uma imagem aproximada do que viu se formar em seu cérebro. . Claro, não é claro, indistinto, mas ainda assim a lagarta percebe o objeto que lhe é mostrado.

Olhos simples são típicos de larvas de insetos; no entanto, muitos adultos também os possuem. Estes últimos têm o principal - os chamados olhos complexos, ou facetados: nas laterais da cabeça. Eles são compostos por muitos olhos simples e alongados - omatídeos. Cada omatídeo contém uma célula que percebe a luz, conectada por um nervo ao cérebro. Acima dela há uma lente alongada. Tanto a célula sensível à luz quanto o cristalino são circundados por uma bainha de células pigmentares impermeável à luz. Resta apenas um orifício na parte superior, mas ali o cristalino é coberto por uma córnea cuticular transparente. É comum a todos os omatídeos, firmemente adjacentes uns aos outros e unidos em um olho composto. Pode haver até 300 omatídeos (vaga-lume fêmea), 4.000 (mosca doméstica), 9.000 (besouro mergulhador), 17.000 (borboletas) e 10.000-28.000 em várias libélulas.

A borboleta monarca tem olhos compostos. Foto: Mônica R.

Cada omatídeo transmite ao cérebro apenas um ponto de toda a imagem complexa do mundo que cerca o inseto. A partir dos muitos pontos individuais vistos por cada um dos omatídeos, um “painel” em mosaico de objetos paisagísticos é formado no cérebro do inseto.
Nos insetos noturnos (vaga-lumes, outros besouros, mariposas), essa imagem em mosaico da visão óptica é, por assim dizer, mais desfocada. À noite, as células pigmentares que separam os omatídeos do olho composto se contraem e se movem para cima em direção à córnea. Os raios de luz que entram em cada faceta são percebidos não apenas por sua célula fotossensível, mas também por células localizadas nos omatídeos vizinhos. Afinal, agora eles não estão cobertos por “cortinas” de pigmento escuro. Isto consegue uma captação de luz mais completa, que não ocorre tanto na escuridão da noite.

Durante o dia, as células pigmentares preenchem todos os espaços entre os omatídeos, e cada uma delas percebe apenas os raios que estão concentrados em suas próprias lentes. Em outras palavras, o olho “superposicional”, como é chamado, dos insetos noturnos, funciona durante o dia como o olho “aposicional” dos insetos diurnos.

Não menos importante que o número de facetas, outra característica é o ângulo visual de cada omatídeo. Quanto menor for, maior será a resolução do olho e mais detalhes do objeto observado ele poderá ver. A tesourinha omatídia tem um ângulo visual de 8 graus, enquanto a abelha tem um ângulo visual de 1 grau. Estima-se que para cada ponto na imagem em mosaico que uma lacraia vê, a abelha tenha 64 pontos. Conseqüentemente, o olho da abelha captura pequenos detalhes do objeto observado dezenas de vezes melhor.
Mas menos luz penetra no olho com um ângulo de visão menor. Portanto, o tamanho das facetas nos olhos compostos dos insetos não é o mesmo. Nas direções onde é necessária maior visibilidade e a visualização precisa dos detalhes não é tão necessária, localizam-se facetas maiores. Nas mutucas, por exemplo, as facetas na metade superior do olho são visivelmente maiores do que na metade inferior.
Algumas moscas também possuem arenas semelhantes claramente separadas com omatídeos de tamanhos diferentes. A abelha possui um arranjo diferente de facetas: seu ângulo de visão na direção do eixo horizontal do corpo é duas a três vezes maior do que na vertical.

Besouros giratórios e efeméridas machos têm essencialmente dois olhos de cada lado: um com facetas grandes e outro com facetas pequenas.
Lembre-se de como uma lagarta, examinando um objeto com apenas um olho (os outros estavam cobertos de tinta), conseguia, no entanto, formar uma certa ideia, ainda que muito grosseira, de sua forma. Ela, virando a cabeça, examinou todo o objeto em partes, e o aparelho de memória do cérebro reuniu todos os pontos vistos em um determinado momento em uma única impressão. Insetos com olhos compostos fazem a mesma coisa: ao olharem para alguma coisa, viram a cabeça. Um efeito semelhante é alcançado sem virar a cabeça quando o objeto observado se move ou quando o próprio inseto está voando. Na hora, os olhos compostos enxergam melhor do que em repouso.
Uma abelha, por exemplo, é capaz de manter constantemente em seu campo de visão um objeto que pisca 300 vezes por segundo. E nossos olhos nem perceberão uma oscilação seis vezes mais lenta.

Os insetos veem melhor os objetos próximos do que os distantes. Eles são muito míopes. A clareza do que eles viram é muito pior que a nossa.
Uma pergunta interessante: quais cores os insetos distinguem? Experimentos mostraram que as abelhas e as moscas carniceiras veem os raios de comprimento de onda mais curtos do espectro (297 milímícrons) encontrados na luz solar. O ultravioleta – ao qual nossos olhos são completamente cegos – também é detectado por formigas, mariposas e, obviamente, por muitos outros insetos.

Olhos de inseto. Foto: Laboratório de Inventário e Monitoramento de Abelhas do USGS

Os insetos variam em sensibilidade ao extremo oposto do espectro. A abelha é cega à luz vermelha: para ela é igual à preta. Os comprimentos de onda mais longos que ainda consegue perceber são 650 milimícrons (algo na fronteira entre o vermelho e o laranja). As vespas, treinadas para voar até as mesas pretas em busca de comida, confundem-nas com as vermelhas. Algumas borboletas, por exemplo os sátiros, também não veem o vermelho. Mas outros (urticária, repolho) distinguem-se pela cor vermelha. O recorde, porém, é do vaga-lume: ele vê uma cor vermelha escura com comprimento de onda de 690 milimícrons. Nenhum dos insetos estudados foi capaz disso.
Ao olho humano, a parte mais brilhante do espectro é amarela. Experimentos com insetos mostraram que para alguns a parte verde do espectro é percebida pelo olho como a mais brilhante, para uma abelha é ultravioleta e para uma mosca carniça o maior brilho foi observado nas faixas vermelha, azul-esverdeada e ultravioleta. do espectro.

Sem dúvida, borboletas, abelhas, algumas moscas, abelhas e outros insetos que visitam as flores distinguem cores. Mas até que ponto e o quê exatamente, ainda sabemos pouco. Mais pesquisas são necessárias.
Os experimentos mais numerosos nesse sentido foram realizados com abelhas. A abelha vê o mundo ao seu redor, pintado em quatro cores primárias: vermelho-amarelo-verde (não cada um dos nomeados separadamente, mas juntos, juntos, como uma única cor desconhecida para nós), depois azul-verde, azul-violeta e ultravioleta. Então como podemos explicar que as abelhas também voam para flores vermelhas, papoulas, por exemplo? Elas, e muitas flores brancas e amarelas, refletem muitos raios ultravioleta, para que a abelha possa vê-las. Não sabemos de que cor são os olhos dela.

As borboletas aparentemente têm uma visão colorida mais próxima da nossa do que a das abelhas. Já sabemos que algumas borboletas (urticária e borboletas-repolho) distinguem a cor vermelha. Eles veem o ultravioleta, mas não desempenha um papel tão importante para eles como na percepção visual de uma abelha. Essas borboletas são mais atraídas por duas cores - azul-violeta e amarelo-vermelho.
Foi comprovado por vários métodos que muitos outros insetos distinguem cores e, o melhor de tudo, as cores das plantas das quais se alimentam ou se reproduzem. Algumas mariposas-falcão, besouros das folhas, pulgões, moscas suecas, insetos terrestres e insetos aquáticos - esta não é uma lista completa desses insetos. É interessante que nos smoothies apenas as partes superior e posterior do olho tenham visão colorida, a inferior e a frontal não. Por que isso acontece não está claro.

Além da percepção dos raios ultravioleta, outra propriedade do olho do inseto que falta aos nossos olhos é a sensibilidade à luz polarizada e a capacidade de navegar por ela. Não apenas olhos compostos, mas também ocelos simples, como mostraram experimentos com lagartas e larvas de himenópteros, são capazes de perceber luz polarizada. Examinamos alguns dos olhos sob um microscópio eletrônico e encontramos estruturas moleculares no bastão sensível à luz da retina que aparentemente agia como uma Polaroid.

Algumas observações dos últimos anos são convincentes: os insetos noturnos possuem órgãos que captam os raios infravermelhos.

Muitos insetos têm olhos compostos complexos, consistindo de numerosos ocelos individuais - omatídeos. Os insetos veem o mundo como se ele fosse montado a partir de um mosaico. A maioria dos insetos é "míope". Algumas delas, como a mosca diopsídeo, podem ser avistadas a uma distância de 135 metros. Uma borboleta - e tem a visão mais aguçada entre os nossos insetos - não enxerga além de dois metros, e uma abelha não vê nada a uma distância de um metro. Os insetos, cujos olhos consistem em um grande número de omatídeos, são capazes de perceber o menor movimento ao seu redor. Se um objeto muda de posição no espaço, então seu reflexo nos olhos compostos também muda de localização, movendo-se por um certo número de omatídeos, e o inseto percebe isso. Os olhos compostos desempenham um papel importante na vida dos insetos predadores. Graças a essa estrutura dos órgãos visuais, o inseto pode focar o olhar no objeto desejado ou observá-lo apenas com parte do olho composto. Curiosamente, as mariposas navegam usando a visão e sempre voam em direção a uma fonte de luz. O azimute dos seus olhos em relação ao luar é sempre inferior a 90°.

Visão colorida

Para ver uma determinada cor, o olho do inseto deve perceber ondas eletromagnéticas de determinado comprimento. Os insetos percebem bem ondas de luz ultracurtas e ultralongas e cores do espectro visível ao olho humano. Sabe-se que uma pessoa vê cores do vermelho ao violeta, mas seu olho não é capaz de perceber a radiação ultravioleta - ondas mais longas que o vermelho e mais curtas que o violeta. Os insetos veem a luz ultravioleta, mas não distinguem as cores do espectro vermelho (apenas as borboletas veem o vermelho). Por exemplo, uma flor de papoula é percebida pelos insetos como incolor, mas em outras cores de olhos os insetos veem padrões ultravioleta que são difíceis de serem imaginados pelos humanos. Os insetos navegam nesses padrões em busca de néctar. As borboletas também têm padrões ultravioleta nas asas que são invisíveis para os humanos. As abelhas reconhecem as seguintes cores: verde-azulado, violeta, amarelo, azul, roxo abelha e ultravioleta. Os insetos também são capazes de navegar usando luz polarizada. Ao passar pela atmosfera terrestre, um raio de luz é refratado e, como resultado da polarização da luz, os comprimentos de onda são diferentes em diferentes partes do céu. Graças a isso, mesmo quando o sol não está visível por causa das nuvens, o inseto determina com precisão a direção.

Fatos interessantes

As larvas de alguns besouros desenvolveram olhos simples, graças aos quais enxergam bem e escapam dos predadores. Besouros adultos desenvolvem olhos compostos, mas sua visão não é melhor que a das larvas. Olhos compostos complexos são encontrados não apenas em insetos, mas também em alguns crustáceos, como caranguejos e lagostas. Em vez de lentes, os omatídeos contêm espelhos em miniatura. Pela primeira vez, as pessoas puderam ver o mundo através dos olhos de um inseto em 1918, graças ao cientista alemão Exner. O número de olhos pequenos nos insetos (dependendo da espécie) varia de 25 a 25 000. Os olhos dos insetos, por exemplo, dos besouros, que nadam na superfície da água, são divididos em duas partes: a parte superior é usada para ver no ar, e a parte inferior é usada para ver no ar, debaixo da água. Os olhos compostos dos insetos não enxergam tão bem quanto os olhos dos pássaros e mamíferos porque são incapazes de capturar detalhes finos (os insetos podem ter entre 25 e 25.000 facetas). Mas eles percebem bem os objetos em movimento e até registram cores inacessíveis ao olho humano.

Se examinarmos o olho de um inseto sob uma lupa forte, veremos que ele consiste em uma pequena rede redonda. E isso parece se dever ao fato de o olho do inseto ser composto por muitos olhos pequenos, cientificamente chamados de “facetas”. Hoje estamos tentando entender por que os insetos têm olhos redondos, como os insetos veem os objetos ao seu redor? Muitas vezes isso interessa à criança, mas?

Características da estrutura dos órgãos da visão

Os olhos dos insetos são divididos em três tipos:

1. complexo (facetado);
2. simples;
3. larval.

A estrutura desses olhos é diferente e os insetos não são igualmente capazes de ver com eles.

A complexa estrutura dos olhos prevalece no número máximo de insetos e depende do desenvolvimento do próprio ser vivo. Esses olhos consistem em vários elementos estruturais individuais - omatídeos.

A luz é transmitida e refratada através deles, e os sinais visuais são percebidos. Cada omatídeo individual se distingue pela presença de um aparelho de isolamento de pigmento, que protege total ou parcialmente da entrada de luz lateral.

Os omatídeos são divididos em dois tipos principais, o que afeta as características estruturais dos olhos.

1. O olho de appapação isolou omatídeos. Cada um deles é capaz de trabalhar individualmente em relação aos demais, visualizando apenas uma determinada parte do espaço envolvente. A imagem ganha forma no cérebro do inseto, como um minúsculo mosaico.
2. No segundo grupo - superposição, os omatídeos, embora parcialmente, estão protegidos dos raios laterais. Isso torna um pouco difícil para os insetos enxergarem na intensidade da luz, mas melhora a visão ao anoitecer.

Os olhos simples incluem os órgãos da visão encontrados em alguns insetos e geralmente estão localizados no topo da cabeça.

A estrutura desses olhos é significativamente simplificada: eles enxergam mais fracos que outros. Acredita-se que tais olhos sejam completamente desprovidos de capacidade visual, sendo responsáveis ​​apenas por melhorar as funções dos olhos compostos.

E se você pintar sobre as facetas de um inseto, ele não conseguirá navegar no espaço, mesmo que tenha olhos bem definidos e de estrutura simples.

Os olhos larvais são os órgãos de visão que as larvas dos insetos possuem e que têm a capacidade de se transformar completamente em olhos compostos. Sua estrutura é um tanto simplificada, o que não permite uma boa visão do inseto.

Características distintivas da visão dos insetos

A visão dos insetos é estudada há muito tempo. Graças ao crescente interesse de especialistas científicos, foi possível descobrir muitas características distintivas associadas ao desempenho ocular.

E, no entanto, a estrutura dos órgãos visuais é tão diferente que a qualidade da percepção da imagem, cor, volume e movimento difere entre os diferentes grupos de insetos. Isso é influenciado por vários fatores:

• o olho composto distingue-se pela estrutura estrutural dos omatídeos e pelo seu número, convexidade, localização e forma;
• olhos simples e stemma diferem em número e finura de estrutura, possuindo um grande número de variantes.

Olhos de insetos com diferentes números de omatídeos:

• uma formiga tem 6.000 facetas
• a mosca tem 4000
• besouros têm 9.000
• borboletas têm 17.000
• e o olho mais complexo de uma libélula tem de 28.000 a 30.000 facetas.

Os insetos veem de forma diferente: o espectro visível da luz é reduzido no lado esquerdo e aumentado no lado direito.

Em uma libélula, apenas as facetas inferiores distinguem as cores, as superiores distinguem a forma. Os olhos da libélula ocupam a maior parte da cabeça, então a libélula é capaz de ver e sentir o que está acontecendo nas suas costas. A libélula não vê o objeto, mas sente seu calor e o vê na faixa infravermelha.

Os insetos são capazes de distinguir formas, mas isso não acontece da mesma forma que nos humanos. Borboletas e abelhas ignorarão um círculo ou oval, mas serão atraídas pela estrutura radial, que lembra a corola de uma flor. Um objeto caracterizado pela complexidade de sua figura e pelo jogo de sombras atrairá a atenção muito mais rapidamente. Também é interessante que as abelhas gostem de objetos de tamanho pequeno.
Vale ressaltar que os insetos são capazes de “reconhecer” objetos até pela localização.

Acredita-se que uma pessoa receba até 90% do conhecimento sobre o mundo exterior com a ajuda de sua visão estereoscópica. As lebres adquiriram visão lateral, graças à qual podem ver objetos localizados nas laterais e até atrás delas. Nos peixes de profundidade, os olhos podem ocupar até metade da cabeça, e o “terceiro olho” parietal da lampreia permite-lhe navegar bem na água. As cobras só conseguem ver um objeto em movimento, mas os olhos do falcão peregrino são reconhecidos como os mais vigilantes do mundo, capazes de rastrear presas de uma altura de 8 km!

Mas como os representantes da mais numerosa e diversificada classe de criaturas vivas da Terra - os insetos - veem o mundo? Junto com os vertebrados, aos quais são inferiores apenas no tamanho do corpo, são os insetos que possuem a visão mais avançada e os complexos sistemas ópticos do olho. Embora os olhos compostos dos insetos não tenham acomodação, por isso podem ser chamados de míopes, eles, ao contrário dos humanos, são capazes de distinguir objetos que se movem extremamente rápidos. E graças à estrutura ordenada de seus fotorreceptores, muitos deles possuem um verdadeiro “sexto sentido” - visão polarizada.

A visão desaparece - minha força,
Duas lanças de diamante invisíveis...

A. Tarkovsky (1983)

É difícil superestimar a importância luz(radiação eletromagnética no espectro visível) para todos os habitantes do nosso planeta. A luz solar serve como principal fonte de energia para plantas e bactérias fotossintéticas e, indiretamente, por meio delas, para todos os organismos vivos da biosfera terrestre. A luz influencia diretamente toda a variedade de processos da vida animal, desde a reprodução até as mudanças sazonais de cor. E, claro, graças à percepção da luz por órgãos dos sentidos especiais, os animais recebem informações significativas (e muitas vezes b). Ó a maioria) das informações sobre o mundo circundante, eles podem distinguir a forma e a cor dos objetos, determinar o movimento dos corpos, navegar no espaço, etc.

A visão é especialmente importante para animais capazes de se mover ativamente no espaço: foi com o surgimento dos animais móveis que o aparato visual começou a se formar e a melhorar - o mais complexo de todos os sistemas sensoriais conhecidos. Esses animais incluem vertebrados e entre invertebrados - cefalópodes e insetos. São esses grupos de organismos que possuem os órgãos de visão mais complexos.

Porém, o aparato visual desses grupos difere significativamente, assim como a percepção das imagens. Acredita-se que os insetos em geral sejam mais primitivos em relação aos vertebrados, sem falar no seu nível mais elevado - os mamíferos e, naturalmente, os humanos. Mas quão diferentes são suas percepções visuais? Em outras palavras, o mundo visto através dos olhos de uma pequena criatura chamada mosca é muito diferente dos nossos?

Mosaico de hexágonos

O sistema visual dos insetos não é, em princípio, diferente do de outros animais e consiste em órgãos periféricos de visão, estruturas nervosas e formações do sistema nervoso central. Mas quanto à morfologia dos órgãos visuais, aqui as diferenças são simplesmente marcantes.

Todo mundo está familiarizado com complexos lapidado olhos de insetos, que são encontrados em insetos adultos ou em larvas de insetos que se desenvolvem com transformação incompleta, ou seja, sem o estágio de pupa. Não há muitas exceções a esta regra: são as pulgas (ordem Siphonaptera), asas em leque (ordem Strepsiptera), a maioria dos peixes prateados (família Lepismatidae) e toda a classe dos criptognatanos (Entognatha).

O olho composto parece a cesta de um girassol maduro: consiste em um conjunto de facetas ( omatídeos) - receptores autônomos de radiação luminosa que possuem tudo o que é necessário para regular o fluxo luminoso e a formação de imagens. O número de facetas varia muito: de várias em cerdas (ordem Thysanura) a 30 mil em libélulas (ordem Aeshna). Surpreendentemente, o número de omatídeos pode variar mesmo dentro de um grupo sistemático: por exemplo, várias espécies de besouros terrestres que vivem em espaços abertos têm olhos compostos bem desenvolvidos com um grande número de omatídeos, enquanto os besouros terrestres que vivem sob pedras reduziram bastante olhos e consistem em um pequeno número de omatídeos.

A camada superior dos omatídeos é representada pela córnea (cristalino) - uma seção de cutícula transparente secretada por células especiais, que é uma espécie de lente hexagonal biconvexa. Sob a córnea da maioria dos insetos existe um cone cristalino transparente, cuja estrutura pode variar entre as espécies. Em algumas espécies, especialmente aquelas que são noturnas, existem estruturas adicionais no aparelho refrator de luz que desempenham principalmente o papel de um revestimento anti-reflexo e aumentam a transmissão de luz do olho.

A imagem formada pela lente e pelo cone de cristal recai sobre fotossensíveis retinal células (visuais), que são um neurônio com um axônio caudal curto. Várias células da retina formam um único feixe cilíndrico - retinula. Dentro de cada uma dessas células, do lado voltado para dentro, está localizado o omatídio rabdome- uma formação especial de muitos (até 75-100 mil) tubos microscópicos de vilosidades, cuja membrana contém pigmento visual. Como em todos os vertebrados, este pigmento é rodopsina- proteína colorida complexa. Devido à enorme área dessas membranas, o neurônio fotorreceptor contém um grande número de moléculas de rodopsina (por exemplo, na mosca da fruta Drosófila esse número ultrapassa 100 milhões!).

Rabdômeros de todas as células visuais, combinados em rabdomia, e são elementos receptores fotossensíveis do olho composto, e todas as retinulas juntas constituem um análogo da nossa retina.

O aparelho refrator e sensível à luz da faceta é circundado ao longo do perímetro por células com pigmentos, que desempenham o papel de isolantes de luz: graças a elas, o fluxo luminoso, quando refratado, atinge os neurônios de apenas um omatídeo. Mas é assim que as facetas são organizadas no chamado fotópico olhos adaptados à luz do dia.

Para espécies que levam um estilo de vida crepuscular ou noturno, olhos de um tipo diferente são característicos - escotópico. Esses olhos têm uma série de adaptações ao fluxo luminoso insuficiente, por exemplo, rabdômeros muito grandes. Além disso, nos omatídeos desses olhos, os pigmentos isolantes de luz podem migrar livremente dentro das células, de modo que o fluxo de luz pode atingir as células visuais dos omatídeos vizinhos. Este fenômeno está subjacente ao chamado adaptação escura olhos de inseto - aumento da sensibilidade do olho com pouca luz.

Quando os rabdômeros absorvem fótons de luz, impulsos nervosos são gerados nas células da retina, que são enviados ao longo dos axônios para os lobos ópticos emparelhados do cérebro do inseto. Cada lobo óptico possui três centros associativos, onde é processado o fluxo de informações visuais provenientes simultaneamente de várias facetas.

De um a trinta

De acordo com lendas antigas, as pessoas já tiveram um “terceiro olho” responsável pela percepção extra-sensorial. Não há evidências disso, mas a mesma lampreia e outros animais, como o lagarto tufado e alguns anfíbios, possuem órgãos incomuns sensíveis à luz no lugar “errado”. E, nesse sentido, os insetos não ficam atrás dos vertebrados: além dos habituais olhos compostos, possuem pequenos ocelos adicionais - ocelos localizado na superfície frontoparietal e caules- nas laterais da cabeça.

Os ocelos são encontrados principalmente em insetos que voam bem: adultos (em espécies com metamorfose completa) e larvas (em espécies com metamorfose incompleta). Via de regra, são três ocelos dispostos em forma de triângulo, mas às vezes podem faltar o do meio ou os dois laterais. A estrutura dos ocelos é semelhante à dos omatídeos: sob uma lente refratária de luz eles apresentam uma camada de células transparentes (análoga a um cone cristalino) e uma retina retinal.

Os caules podem ser encontrados em larvas de insetos que se desenvolvem com metamorfose completa. Seu número e localização variam dependendo da espécie: em cada lado da cabeça pode haver de um a trinta ocelos. Nas lagartas, são mais comuns seis ocelos, dispostos de forma que cada um deles tenha um campo de visão separado.

Em diferentes ordens de insetos, o stemma pode diferir uns dos outros em estrutura. Essas diferenças possivelmente se devem à sua origem em diferentes estruturas morfológicas. Assim, o número de neurônios em um olho pode variar de várias unidades a vários milhares. Naturalmente, isso afeta a percepção dos insetos sobre o mundo ao seu redor: enquanto alguns deles só conseguem ver o movimento de manchas claras e escuras, outros são capazes de reconhecer o tamanho, a forma e a cor dos objetos.

Como vemos, tanto os stemmas quanto os omatídeos são análogos de facetas únicas, embora modificadas. No entanto, os insetos têm outras opções de “backup”. Assim, algumas larvas (especialmente da ordem Diptera) são capazes de reconhecer a luz mesmo com os olhos completamente sombreados, utilizando células fotossensíveis localizadas na superfície do corpo. E algumas espécies de borboletas possuem os chamados fotorreceptores genitais.

Todas essas zonas fotorreceptoras são estruturadas de maneira semelhante e representam um aglomerado de vários neurônios sob uma cutícula transparente (ou translúcida). Devido a esses “olhos” adicionais, as larvas de dípteros evitam espaços abertos, e as borboletas fêmeas os utilizam quando põem ovos em áreas sombreadas.

Polaroid facetada

O que os olhos complexos dos insetos podem fazer? Como se sabe, qualquer radiação óptica pode ter três características: brilho, faixa(comprimento de onda) e polarização(orientação das oscilações do componente eletromagnético).

Os insetos usam as características espectrais da luz para registrar e reconhecer objetos no mundo circundante. Quase todos eles são capazes de perceber luz na faixa de 300–700 nm, incluindo a parte ultravioleta do espectro, inacessível aos vertebrados.

Normalmente, cores diferentes são percebidas por diferentes áreas do olho composto de um inseto. Essa sensibilidade “local” pode variar até dentro da mesma espécie, dependendo do sexo do indivíduo. Freqüentemente, o mesmo omatídeo pode conter receptores de cores diferentes. Então, em borboletas do gênero Papílio dois fotorreceptores possuem pigmento visual com absorção máxima em 360, 400 ou 460 nm, mais dois em 520 nm e o restante entre 520 e 600 nm (Kelber et al., 2001).

Mas isto não é tudo o que o olho do inseto pode fazer. Como mencionado acima, nos neurônios visuais, a membrana fotorreceptora das microvilosidades rabdomerais é dobrada em um tubo de seção transversal circular ou hexagonal. Devido a isso, algumas moléculas de rodopsina não participam da absorção de luz devido ao fato dos momentos dipolares dessas moléculas estarem localizados paralelos ao caminho do feixe de luz (Govardovsky e Gribakin, 1975). Como resultado, as microvilosidades adquirem dicroísmo- a capacidade de absorver a luz de forma diferente dependendo da sua polarização. O aumento da sensibilidade de polarização do omatídeo também é facilitado pelo fato de as moléculas do pigmento visual não estarem localizadas aleatoriamente na membrana, como nos humanos, mas estão orientadas em uma direção e, além disso, são rigidamente fixadas.

Se o olho for capaz de distinguir entre duas fontes de luz com base nas suas características espectrais, independentemente da intensidade da radiação, podemos falar sobre visão colorida. Mas se ele fizer isso fixando o ângulo de polarização, como neste caso, temos todos os motivos para falar sobre a visão polarizada dos insetos.

Como os insetos percebem a luz polarizada? Com base na estrutura do omatídeo, pode-se presumir que todos os fotorreceptores devem ser simultaneamente sensíveis a um (s) determinado (s) comprimento (s) de ondas de luz e ao grau de polarização da luz. Mas, neste caso, podem surgir problemas graves - os chamados percepção de cores falsas. Assim, a luz refletida na superfície brilhante das folhas ou na superfície da água é parcialmente polarizada. Nesse caso, o cérebro, ao analisar os dados dos fotorreceptores, pode cometer um erro ao avaliar a intensidade da cor ou a forma da superfície reflexiva.

Os insetos aprenderam a lidar com essas dificuldades com sucesso. Assim, em vários insetos (principalmente moscas e abelhas), forma-se um rabdom nos omatídeos que percebem apenas a cor tipo fechado, em que os rabdômeros não entram em contato entre si. Ao mesmo tempo, eles também apresentam omatídeos com os habituais rabdoms retos, que também são sensíveis à luz polarizada. Nas abelhas, essas facetas estão localizadas ao longo da borda do olho (Wehner e Bernard, 1993). Em algumas borboletas, as distorções na percepção das cores são eliminadas devido à curvatura significativa das microvilosidades dos rabdômeros (Kelber et al., 2001).

Em muitos outros insetos, especialmente Lepidoptera, os rabdoms retos usuais são preservados em todos os omatídeos, de modo que seus fotorreceptores são capazes de perceber simultaneamente luz “colorida” e polarizada. Além disso, cada um desses receptores é sensível apenas a um determinado ângulo de polarização de preferência e a um determinado comprimento de onda de luz. Essa sofisticada percepção visual auxilia as borboletas na alimentação e na oviposição (Kelber et al., 2001).

Terra desconhecida

Você pode se aprofundar infinitamente nas características da morfologia e bioquímica do olho do inseto e ainda achar difícil responder a uma pergunta tão simples e ao mesmo tempo incrivelmente complexa: como os insetos veem?

É difícil para uma pessoa imaginar as imagens que surgem no cérebro dos insetos. Mas deve-se notar que é popular hoje teoria do mosaico da visão, segundo o qual o inseto vê a imagem na forma de uma espécie de quebra-cabeça de hexágonos, não reflete com precisão a essência do problema. O fato é que embora cada faceta capture uma imagem separada, que é apenas parte da imagem inteira, essas imagens podem se sobrepor a imagens obtidas de facetas vizinhas. Portanto, a imagem do mundo obtida usando o enorme olho de uma libélula, composto por milhares de câmeras facetadas em miniatura, e o “modesto” olho de seis facetas de uma formiga será muito diferente.

Relativo acuidade visual (resolução, ou seja, a capacidade de distinguir o grau de desmembramento de objetos), então nos insetos é determinado pelo número de facetas por unidade de superfície convexa do olho, ou seja, sua densidade angular. Ao contrário dos humanos, os olhos dos insetos não têm acomodação: o raio de curvatura da lente condutora de luz não muda. Nesse sentido, os insetos podem ser chamados de míopes: eles enxergam mais detalhes quanto mais próximos estão do objeto de observação.

Ao mesmo tempo, insetos com olhos compostos são capazes de distinguir objetos em movimento muito rápido, o que é explicado pelo alto contraste e baixa inércia de seu sistema visual. Por exemplo, uma pessoa consegue distinguir apenas cerca de vinte flashes por segundo, mas uma abelha consegue distinguir dez vezes mais! Esta propriedade é vital para insetos que voam rápido e precisam tomar decisões durante o vôo.

As imagens coloridas percebidas pelos insetos também podem ser muito mais complexas e incomuns que as nossas. Por exemplo, uma flor que nos parece branca muitas vezes esconde em suas pétalas muitos pigmentos que podem refletir a luz ultravioleta. E aos olhos dos insetos polinizadores, brilha com muitos tons coloridos - indicadores do caminho para o néctar.

Acredita-se que os insetos “não veem” a cor vermelha, que em sua “forma pura” é extremamente rara na natureza (com exceção das plantas tropicais polinizadas por beija-flores). No entanto, as flores de cor vermelha geralmente contêm outros pigmentos que podem refletir a radiação de ondas curtas. E se você considerar que muitos insetos são capazes de perceber não três cores primárias, como uma pessoa, mas mais (às vezes até cinco!), então suas imagens visuais deveriam ser simplesmente uma extravagância de cores.

E, finalmente, o “sexto sentido” dos insetos é a visão polarizada. Com sua ajuda, os insetos conseguem ver no mundo ao seu redor o que os humanos só conseguem ter uma vaga ideia usando filtros ópticos especiais. Dessa forma, os insetos podem determinar com precisão a localização do Sol em um céu nublado e usar a luz polarizada como uma “bússola celestial”. E os insetos aquáticos em vôo detectam corpos d'água por meio da luz parcialmente polarizada refletida na superfície da água (Schwind, 1991). Mas que tipo de imagens eles “vêem” é simplesmente impossível para uma pessoa imaginar...

Quem, por um motivo ou outro, se interessa pela visão dos insetos pode ter uma dúvida: por que não desenvolveram um olho câmara, semelhante ao olho humano, com pupila, lente e outros dispositivos?

Esta questão já foi respondida exaustivamente pelo notável físico teórico americano, ganhador do Prêmio Nobel R. Feynman: “Várias razões bastante interessantes impedem isso. Em primeiro lugar, a abelha é demasiado pequena: se tivesse um olho semelhante ao nosso, mas correspondentemente mais pequeno, então o tamanho da pupila seria da ordem dos 30 mícrones e, portanto, a difracção seria tão grande que a abelha seria ainda não consigo ver melhor. Um olho muito pequeno não é uma coisa boa. Se esse olho for de tamanho suficiente, não deverá ser menor que a própria cabeça da abelha. O valor de um olho composto reside no fato de que ele praticamente não ocupa espaço - apenas uma fina camada na superfície da cabeça. Portanto, antes de dar conselhos a uma abelha, não esqueça que ela tem seus próprios problemas!

Portanto, não é surpreendente que os insetos tenham escolhido seu próprio caminho na cognição visual do mundo. E para vê-lo do ponto de vista dos insetos, teríamos que adquirir enormes olhos compostos para manter a nossa habitual acuidade visual. É improvável que tal aquisição nos seja útil do ponto de vista evolutivo. Cada um na sua!

Literatura
1. Tyshchenko V. P. Fisiologia dos insetos. M.: Escola Superior, 1986, 304 p.
2. Klowden MJ Sistemas Fisiológicos em Insetos. Academia Press, 2007. 688 p.
3. Nação JL Fisiologia e Bioquímica de Insetos. Segunda edição: CRC Press, 2008.