Сафиканов А.А. Цветовое зрение пчел

Сафиканов Азамат Ахатович
6 класс
МБОУ «Школа-интернат №1 С(П)ОО»
Руководитель Сафиканов Ахат Файзрахманович
Тема:«Цветовое зрение пчел»
e-mail: internat-1@mail.ru
Пока у ученых нет единого представления о том, как видят животные. Данные
литературы имеют спорный, а порой и противоречивый характер. При попытках
сравнения зрения человека и животных легко ошибиться, ведь, несмотря на
схожесть строения глаза человека и животных, существуют некоторые
анатомические различия в строении глаз. Различия в анатомии глаза, безусловно,
связаны с характером поведения и жизни человека и животных.
Актуальность
Все в этом мире относительно. Мы слишком сильно привыкли к цветам мира,
который у нас перед глазами, и даже не можем себе представить, что некоторые наши
дикие соседи видят жизнь совершенно по-другому.
Цель исследовательской работы: рассмотреть и изучить способность
животных на примере пчелы различать цвета, особенности строения глаз и
восприятия цвета. Моделирование графических изображений с помощью
компьютерных технологий.
Задачи исследования:
1.Изучить теоретический материал, характеризующий цветное зрение.
2.Рассмотреть особенности цветного зрения у пчел.
3.Моделирование с помощью компьютерных программ графических изображений.
Объект исследования - цветовое зрение пчел.
Предмет исследования - цвет
При выполнении данной работы мы использовали следующие методы
исследования:
- анализ литературы по проблеме исследования;
- поиск информации в Интернет;
- моделирование графических изображений.
Теоретическим источником нашего исследования стали книги по проблеме
исследования и информации в Интернет;
Практическая значимость работы заключается в систематизации сведений
по теме исследовании и использовании их на уроках и внеклассной работе.
1. Основная часть
1.1.Из теории цветового зрения
ЦВЕТОВОЕ ЗРЕНИЕ, способность животного различать световые излучения
по спектральному составу независимо от их интенсивности. Эта способность
обеспечивается наличием в сетчатке двух (и более) типов зри-тельных рецепторов с
разной спектральной чувствительностью (приемников) и специальных нервных
клеток (в сетчатке и мозговых зрительных центрах), обрабатывающих сигналы от
этих приемников. Животное с одним типом рецепторов не может различать цвета
(так называемые ахроматы), все излу-чения для него уравнены по интенсивности.
Животных с двумя типами рецепторов (с двумя приемниками) называют
дихроматами. Люди (в норме) — трихроматы. В животном мире известны и тетра-,
и пентахроматы. «Чемпионом» цветового зрения можно назвать один из видов
раков-богомо-лов — у них 12 приемников/ Представить себе, как видят мир
насекомые, все равно, что слепому понять, что такое зрение, а дальтонику - что
такое зрение 3-цветное.
У пчелы - ведь тоже цветное зрение, а видит она все по-другому: белые цветы
ей кажутся голубыми, а желтые - фиолето-выми... Серебристый цвет («металлик»)
пчела вообще не видит – бьется в него, как в стекло.
Кто прав? Человек или пчела? Какие цветы на самом деле?
1.2. Строение глаз пчел
Пчела имеет пять глаз: два сложных и три простых. О
роли простых и сложных глаз нет единого мнения.
Большинство исследователей склонно считать, что простыми
глазами пчелы рассматривают предметы вблизи, а при
помощи сложных глаз ориентируются в полете. Однако с
заклеенными слож-ными глазами пчелы производят
впечатление слепых. Поэтому считают, что главную роль в
восприятии зрительных раздра-жении играют сложные глаза,
а простые глаза имеют вспомогательное значение. Простые
глаза пчелы рас-положены на темени, образуя треугольник,
вершина которого направлена вперед. У трутня простые глаза
сдвинуты на лоб, к основанию усиков. Простой глаз состоит
из прозрачной линзы, образующей бугорок на хитиновом
покрове головы. С внутренней стороны к линзе подходит
слой зрительных клеток, от которых в мозг пчелы отходят
зрительные нервы. С боков линзы расположены пигментные клетки, содержащие
черное вещество, поглощающее световые лучи. Свет от предмета, находящегося
перед пчелой, проникает через линзу к зрительным клеткам, где вызывает
соответствующее раздражение, которое после передачи по нервам в мозг дает
зрительное ощущение.
У рабочей пчелы и матки они расположены на темени между сложными
глазами по углам равнобедренного треугольника, у трутня - в области лба. Функция
простых глаз заключается в улавливании изменений интенсивности света. Если у
медоносной пчелы закрасить простые глаза, то она утром выле-тает позднее, а
вечером возвращается в улей раньше по сравнению с другими пчелами семьи.
Следовательно, простые глаза позволяют насекомому оценивать абсолютную
освещенность. Сложные глаза расположены по бокам головы. У матки и рабочей
пчелы они узкие, у трутня широкие и длинные, почти сходящиеся вверху. Сложные
глаза пчелы состоят из 4—5 тыс. маленьких отдельных глазков (омматидиев),
образующих на поверхности глаза шестиугольные площадки — линзы, окруженные
волосками. Каждый глазок имеет отдельную линзу, под которой находятся
прозрачный хрустальный конус и хрустальная палочка. Со всех сторон глазок
окружен пигментными клетками. Они черного цвета и погло-щают падающие на
них световые лучи. Каждый глазок сложного глаза восп-ринимает лишь очень
ограниченную часть пространства, расположенного перед ним. Но все глазки вместе
создают отображение всего поля зрения. Такое изображение, слагающееся из
отдельных маленьких частей в каждом глазке, называют мозаичным, а способ
восприятия изображения мозаичным зрением.
Сложный глаз состоит из нескольких тысяч отдельных глазков. В сложном глазу
трутня более 8 тысяч, у матки до 5 тысяч и у рабочей пчелы около 4—5 тысяч
отдельных глазков.
1.3. Диапазон излучения, воспринимаемый пчелами
УФ излучение Солнца подразделяют на диапазоны: ближний (длина волны
200380нм) и дальний (10200нм). На своем пути излучение изменяет спектральный
состав за счет поглощения коротких волн. До поверхности Земли доходит излучение
с минимальной длиной волны 293нм.Сетчатка омматидия сложного глаза пчелы
включает в себя клетки трех типов, отлича-ющиеся площадью поперечного сечения
рабдомеров. Эти типы клеток восп-ринимают разную длину волны излучения,
обусловливая цветовое зрение пчелы. Человеческий глаз видит в диапазоне от
380нм до 760нм. Пчела восп-ринимает диапазон приблизительно от 300нм до 550нм
[4], то есть часть диапазона ближнего ультрафиолета, фиолетовые, синие и желтозеленые лучи.
Цветное зрение человека (слева) и пчелы (справа):
Вверху — диаграммы цветного зрения;
внизу — различия в восприятии окраски цветков лапчатки ( 1) . земляники (2),
желтушника (3), рапса (4), горчицы (5) и горицвета (6).
1.4. Цветовое зрение
Способность различать цвета у пчел развита слабо, однако не настолько,
чтобы они совсем не разбирались в красках.
Если на столике, установленном неподалеку от улья, положить рядом хотя бы
десяток разноцветных листов бумаги - черный, белый, красный, розовый, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый, голубой - и на один из них выставить
плошку со сладким сиропом, а на остальные - точно такие же плошки с чистой
водой, пчелы очень скоро начнут прилетать за сиропом и будут безошибочно
находить плошку со сладким кормом. Когда известный исследователь биологии
пчел, немецкий профессор
К. Фриш подробно изучил этим способом цветное
зрение пчел, оказалось, что красного цвета пчела совсем не воспринимает, смешивая
его с темно-серым, желтый путает с зеленым, синий - с лиловым. Длинной серией
новых остроумных опытов, в том числе опытами на матерчатых, бумажных и
пластмассовых цветках, было установлено, что пчелы различают следующие
основные цвета: желтый, сине-зеленый, синий, фиолетовый и ультрафио-летовый.
Особенно хорошо пчелы различают ультрафиолетовый цвет — невидимый для
человека, но широко распространенный в природе. Красный цвет пчелы не видят.
Оранжевый, желтый и зеленый цвета, хорошо различимые человеком, пчелы
воспринимают как один желтый цвет, но зато в полосе коротких световых волн
пчелы видят пять цветов, из которых три неразличимы человеком.
Поэтому для облегчения ориентировки лётных пчел и вылетающих в период
спаривания молодых маток рекомендуется окрашивать ульи в три цвета: белый,
желтый и голубой, расставляя окрашенные в различные тона ульи вперемежку.
Пчелы могут различать и форму предметов. Опыты показали, что пчелы четко
различают формы, напоминающие лепестки цветков и цветки, то есть обычно
встречающиеся им в природе. При этом они хорошо различают количество
лепестков в цветке в пределах от 3 до 6, а также 8, 10 и 12. Лучше же всего
запоминают; пчелы цветки с пятью лепестками. Однако формы, с которыми они в
природе не сталкиваются (треугольник, квадрат и др.), пчелы не различают.
Как показали недавние исследования, сложные глаза пчел близоруки. Пчелы
четко различают ими предметы только на близком расстоянии, примерно до
нескольких сантиметров. По мере удаления предмета четкость восприятия
уменьшается. На расстоянии 0,5 м и более пчела различает лишь движущиеся
предметы.
Выпуклое расположение сложных глаз на голове позволяет пчеле охватывать
огромное поле зрения, что необходимо для ориентировки во время полета.
Давно проведены опыты, в которых наряду с простым различением красок
исследовалось в разных комбинациях и контрастное (синий цвет на сером фоне,
серый на желтом, желтый на фиолетовом). Данными, добытыми в этих опытах,
окончательно установлено, что красные цветки воспринима-ются пчелами как
темно-серые, пурпурные как синие, белые как зеленые, зеленые как желтоватые.
Палитра пчелиных красок во многом отлична от известной человеку: пчелы
различают два пурпурных, два синих, два фиолетовых цвета, у них «свои»,
непохожие на наши желтый, черный...
Клумбу красных маков, обсаженную белыми маргаритками, пчелы видят
совсем не так, как люди: маки для них почти черные, маргаритки - зеленые, газон светло-желтый...
2. Практическая часть
На современном этапе развития компьютерных технологий работа с разными
вариантами моделей является наиболее эффективной.
ֹ
Использование компьютера позволяет:
1. одновременно демонстрировать несколько моделей, сравнивая и
выбирая лучшую;
2. соединять, совмещать 2-3 модели;
3. изменять, редактировать модель;
4. воспроизводить любую ранее созданную модель.
Мы с помощью компьютера пытались смоделировать графические изображения,
т.е. чтобы увидела пчела с нашей точки зрения, зная способность пчелы различать
цвета, особенности строения глаз и восприятия цвета. Для этого среди многих
программ мы остановились на следующих программах: Macromedia Firework sv80,
который используется для создания и оптимизации высококачественной графики и
вэб-изображений, и Corel DRAW Graphics Suite v12 – редактор для векторной
графики и иллюстраций, приложение для работы с растровыми изображениями
Corel PHOTO- PAINT 12, с помощью которого мы моделировали различные
изображения (фотографии) цветов, выполняя следующие операции:
-изучение изображения (какие цвета и оттенки имеются на фото);
-корректировка цветового оттенка;
-перемещение цвета, с учетом особенностей зрения пчелы;
-выполнение эффекта мозаики (возможно только для крупных изображений)
(приложение
3. Заключение
Зрение животных начали серьезно изучать относительно недавно. Долгое время
считалось, что для братьев наших меньших нужнее всего обоняние и осязание, а
зрение имеет вспомогательное значение. Теперь же ученые выяснили, что зрение для
многих обитателей нашей планеты тоже очень важно. Так пчелы различают
следующие основные цвета: желтый, сине-зеленый, синий, фиолетовый и
ультрафиолетовый. Особенно хорошо пчелы различают ультрафиолетовый цвет —
невидимый для человека, но широко распространенный в природе. Красный цвет
пчелы не видят. Оранжевый, желтый и зеленый цвета, хорошо различимые
человеком, пчелы воспри-нимают как один желтый цвет, но зато в полосе
коротких световых волн пчелы видят пять цветов, из которых три неразличимы
человеком.
Что же тогда говорить о высших существах, зрительный аппарат которых устроен
намного сложнее?
4. Основные выводы
1 Многие животные обладают способностью различать цвета.
2.На основе изучения теоретического материала можно сделать вывод, что пчела
обладает цветовым зрением.
3. Смоделированные изображения позволяют утверждать, что не только окраска, но
и рисунок цветов в диапазоне, воспринимаемом пчелами, заметно отличается от
изображения в видимом диапазоне.
5. Литература
1. Зоология для учителя. Яхонтов А.А. - М.: Просвещение. 1982.
2. http://doklad.ru/monika/doklad/view/zip-2851-2.html.Фоторецепторы.
3. http://nauka.relis.ru/09/0009/09009014.htm.
4.Фейнмановские лекции по физике, т.3, М: Мир, 1975.
5. Журнал Астробиологии, Ноябрь 6, 2005. http://www.astrobio.net/news/
6. Унгер, Science NOW Daily News, дек. 2, 2005, цитирующий Journal of Experimental Biologу.
6. Приложения
Так видит человек
Так примерно видит пчела
(смоделированная графическая модель)
7