ما هي الأعضاء الحسية في الحشرات؟ بنية جسم الحشرة - أجهزة الإحساس والجهاز العصبي للحشرات ماذا تعرف عن أعضاء حاسة الحشرات
لا تنفصل أعضاء الحس عن الجهاز العصبي المركزي للجسم. إذا كان للأخير وظيفة تحكم ، وهي تنسيق العمليات الفسيولوجية وردود الفعل السلوكية للجسم ، فإن أعضاء الحس من خلال إشاراتها تربط الجهاز العصبي المركزي بالعالم الخارجي وبالبيئة الداخلية للجسم. الخلايا الحسية أو المستقبلة ، المنتشرة في جميع أنحاء الجسم أو مجتمعة في أعضاء مستقبلية معقدة ، تعمل كنوع من "النوافذ" للعالم الخارجي و البيئة الداخليةالكائن الحي. المعلومات التي تدخل إلى الجهاز العصبي المركزي من خلالها متنوعة للغاية ، وكما سنرى أدناه ، فهي ضرورية للغاية لتنظيم السلوك المناسب ، وكذلك للأداء المبرر بيولوجيًا والمنسق للأنظمة الفسيولوجية للجسم.
إن إنجاز جميع المهام الحيوية الثلاثة التي لا غنى عنها للكائن الحي: التغذية والتكاثر وإعادة التوطين ، والتي تضمن الحفاظ على الأنواع ، ممكنة فقط بفضل التحكم المستمر من قبل مختلف الأجهزة الحسية. لا تفرد المستقبلات ، جنبًا إلى جنب مع مراكز دماغها ، التي تسمى مجتمعة بالمحللات ، أشياء وظواهر معينة من الخلفية ، أي الإجابة على السؤال "ماذا؟" ، بل تحدد أيضًا موضع الكائن في الفضاء ، أي الرد على السؤال حيث؟".
دعونا نفكر ، باستخدام الأمثلة ، كيف تجعل الأعضاء الحسية من الممكن إنجاز مهام الحياة المذكورة أعلاه وما هي الأسئلة التي يطرحها الباحث عند ملاحظة السلوك الحسي للحشرة.
التكاثر. أكثر أشكال السلوك المميزة المرتبطة بالتكاثر هي البحث عن شريك جنسي. إن مشاركة أعضاء الحس في الحفاظ على السلوك الجنسي أمر واضح تمامًا ، وربما في هذا المجال تتجلى الاحتمالات المذهلة المتأصلة في بنية أنظمة مستقبلات الحشرات. الدور الرئيسي في البحث والتعرف على الشريك الجنسي في معظم الحشرات يتم لعبه من خلال حاسة الشم ، والتي يتم ضبطها بشكل ضيق لإدراك الجاذب الجنسي. من بين الروائح العديدة التي لا حصر لها ، يفرد الذكر بشكل لا لبس فيه واحدة ، وهي بالتحديد تلك التي تنتمي إلى أنثى جنسه ، على الرغم من أنها يمكن أن تتفاعل أيضًا مع روائح الأنواع ذات الصلة. يثير الجاذب الجنسي للإناث المستقبلات الكيميائية للذكور عند تركيز ضئيل من الجزيئات في الهواء ، مما يسمح له بالعثور على الأنثى من مسافة (في حالة التسجيل) تصل إلى 12 كم. الذكر ، بدوره ، غالبًا ما يكون لديه أعضاء "ساحرة" ، سرها الرائحة - مثير للشهوة الجنسية - يهيئ الأنثى للتزاوج. بعبارة أخرى ، يتبادل الشريكان الجنسيان إشارات رائحة خاصة بالأنواع ، مما يضمن موثوقية لقائهما.
لقد ظهر مؤخرًا على دودة أوراق البلوط تورتريكس فلريدانا أن فرمون الجنس يدخل جسم الأنثى من نبات الغذاء اليرقي ويتم تحديده من خلال كيمياء هذا الأخير. لذلك ، فإن الإناث التي يتم تربيتها على النظام الغذائي (أ) لا تجتذب الذكور الذين تمت تربيتهم على النظام الغذائي (ب). يؤدي هذا الظرف إلى العزلة الإنجابية للسكان وقد يكون سبب ظهور أشكال مؤقتة (عكوسة) غير محددة.
في الأنواع النهارية وفي الحشرات المضيئة ، يكون دور الرؤية في السلوك الجنسي مهمًا بشكل خاص. يعمل تلوين الأجنحة والجسم كله وطبيعة الرحلة وبعض العلامات المرئية الأخرى على الفراشات النهارية واليعسوب والعديد من الذباب والحشرات الأخرى كإشارات محددة للذكور والإناث ، والتي يمكن التقاطها بسهولة بواسطة عيونهم المركبة . في بعض الأحيان تكون هذه الميزات خاصة بالحشرات بحيث لا يمكننا الحكم على وجودها إلا بمساعدة أدوات خاصة. على سبيل المثال ، لا نرى بالعين المجردة الفرق في انعكاس الأشعة فوق البنفسجية بواسطة الأجنحة ، والتي تعتبر في بعض الفراشات سمة جنسية ثانوية فعالة. في عدد من الحالات ، كان من الممكن تحديد كاشفات ألوان خاصة في النظام البصري للحشرات ، مضبوطة بشكل ضيق لإدراك لون الشريك الجنسي. الإشارات الضوئية في اليراعات معروفة جيدًا ، لكن لا يشك الجميع في مدى تعقيد تنظيمها. كل نوع له أضواء تحديد خاصة به - بقع مضيئة تختلف في التكوين والمعلمات الزمنية. إلى وميض الإشارة الخاصة بالأنواع الخاصة بالذكر ، يستجيب الشخص المختار بعد فترة زمنية محددة بدقة مع توهج الاتصال. تضمن الخصوصية الصارمة للأنواع لمجموعة الإشارات والاستجابات اتصالًا موثوقًا به وفي نفس الوقت تعمل كحاجز سلوكي إذا كانت العديد من الأنواع تعيش معًا.
إنه أمر مدهش بتعقيده في السلوك الجنسي والإشارات الصوتية. على خلفية الضوضاء المختلفة (حتى الأصوات العالية جدًا) ، يصدر الجنادب والصراصير وبعض الحشرات الأخرى ، على بعد عشرات الأمتار ، أغنية استفزازية للشريك الجنسي وتجد اتجاه مصدر الصوت. بالإضافة إلى أغنية الاتصال ، هناك إشارات أخرى: الجماع والتهديد والأراضي. تؤدي قدرة المحلل السمعي على ضبط الأنواع الخاصة على وجه الخصوص إلى ظهور اللهجات المحلية للأغاني الإقليمية ، والتي تمت دراستها جيدًا في الجراد في الجزر البريطانية.
إعادة التوطين. تتطلب التسوية ، أولاً وقبل كل شيء ، اتجاهًا موثوقًا به في الفضاء ، وإلا فإن الحيوان سوف يتحرك بشكل عشوائي ولن يكون قادرًا على مغادرة المنطقة الأصلية. يمكن أن يكون التشتت المرتبط بالاتجاه إما نشطًا - نثرًا ، أو منتشرًا ، أو نقلًا سلبيًا - بواسطة الرياح أو الماء. أثناء التشتت النشط ، يتم توجيه الحشرات بصريًا بشكل أساسي من خلال المعالم الأرضية والبوصلة السماوية على شكل الشمس ، واستقطاب ضوء السماء الزرقاء والقمر. في هذه الحالة ، يصبح الاستهداف ممكنًا بسبب آلية إحدى سيارات الأجرة ، والتي تسمح ، بناءً على إشارات من المستقبلات ، بالحفاظ على المحور الحركي في الاتجاه المختار. إن "فن الملاحة" للحشرات ، القادر على تصحيح المسار المختار للتحول اليومي للمعالم السماوية ، يكاد يكون جيدًا مثل فن الطيور التي تستخدم البوصلة السماوية. من الممكن أن الحشرات ، مثل الطيور ، توجه نفسها أيضًا حقل مغناطيسيأرض. في النقل السلبي ، مثل الرياح ، تختار الحشرات وضعية معينة تعزز النقل الاتجاهي للجسم عبر الهواء ، بناءً على معلومات من شعرات استشعار الرياح ومستقبلات أخرى.
كل هذه الأشكال من النشاط مرتبطة إما بالحركة أو بالحفاظ على وضع معين للجسم في الفضاء ، وكذلك بالحفاظ على أجزاء فردية من الجسم بالنسبة لبعضها البعض. كلاهما ممكن فقط على أساس المعلومات الواردة من أجهزة الاستشعار الخاصة. وتشمل هذه في المقام الأول العديد من المستقبلات الميكانيكية الحساسة للتمدد أو الانضغاط أو عزم الدوران - المنبهات المطبقة على البشرة والأنسجة الضامة والعضلات نتيجة إما للتأثير الخارجي أو الجهد الداخلي أو فقط وزن جزء معين من الجسم. توفر إشارات المستقبلات الآلية التحكم في الموقف ، وتنسيق حركات أجزاء الجسم أثناء الجري ، والسباحة ، والشرنقة ، والجماع ، وما إلى ذلك ، كما تشير أيضًا إلى كسر التلامس مع الركيزة ، واتجاه وسرعة إزاحة الجسم أثناء الحركة.
يُعطى دور الإشارات الحسية في تنفيذ التفاعلات الحركية للحشرات فكرة جيدة من خلال تحليل رمي السرعوف الديني على الفريسة. السرعوف المصلي ، يدير رأسه ، يتتبع الفريسة بصريًا ويمكنه الإمساك بها حتى عندما تكون على جانب محورها الطولي. لذلك ، يجب أن يكون لدى المركز الذي يتحكم في الرمية معلومات حول كل من اتجاه الفريسة بالنسبة إلى رأس فرس النبي ، وحول موضع الرأس بالنسبة إلى ما قبل الصدر بأرجلها التي يمكن شدها. يتم إعطاء المعلومات من النوع الأول عن طريق العيون ، ويتم تقديم المعلومات من النوع الثاني بواسطة المستقبلات الميكانيكية - زوجان مما يسمى لوحات الشعر في منطقة عنق الرحم. إذا قمت بقطع الأعصاب من جميع لوحات شعر عنق الرحم (عدم القدرة على التحكم في مركز التحكم) ، فإن موثوقية الرمية تنخفض إلى 20-30٪ مقابل 85٪ في القاعدة. مع عدم القدرة على التحكم في جانب واحد فقط من الجانب الأيسر ، تصبح الأخطاء أكثر تكرارًا ، ويميل فرس النبي إلى توجيه الرمية إلى يمين الهدف. يتم تفسير الإشارات القادمة من صفائح عنق الرحم اليمنى فقط من قبل مركز التحكم على أنها انعطاف للرأس إلى اليمين.
يتم التحكم الفعال في المشي من خلال مجموعة كبيرة بشكل استثنائي من المستقبلات الميكانيكية: على وجه الخصوص ، فإن بعض المستقبلات في المخلب ، وأسفل الساق ، والفخذ هي المسؤولة عن تحفيز عضلات معينة في الساق من الرافعات والمخفضات. يتم وضع بعضها ، مثل الحسية على شكل جرس ، بحيث تكون متحمسة لقوى التوتر التي تنشأ في الساق عندما تكون الحشرة واقفة بشكل طبيعي. لذلك ، إذا تم تدمير المستقبلات الميكانيكية للساق ، فإن الجانب الميكانيكي للمشي يكون مضطربًا في الحشرة: المشية والسرعة وما إلى ذلك. تعليقمع لوحات الشعر التي تتحكم في الزاوية بين coxa والمدور (مع الفخذ). عادة ما تمسك الحشرة العصوية Caraussius morosus الجسم بحرية فوق الأرض. يتم الحفاظ على الفجوة بينهما حتى عندما تحمل الحشرة حمولة أربع مرات أثقل من الجسم. في حالة تلف ألواح الشعر ، تبدأ حشرة العصا في لمس الركيزة حتى تحت وطأة وزن جسمها.
من بين جميع أشكال الحركة ، يعد الطيران هو الأكثر تطلبًا من الناحية الحسية. لا تتسبب الإشارات الواردة في الطيران فحسب ، بل إنها ضرورية أيضًا لصيانتها وتنظيمها. إن ما يسمى برد الفعل الرصغي معروف جيدًا: يؤدي انفصال الساقين عن الدعم في العديد من الحشرات إلى حركات الطيران أو السباحة (على سبيل المثال ، في حشرات الماء - البيلوستوماتيد) ، والتي تتوقف فورًا عند استئناف ملامسة الركيزة. تعمل عدة أنواع من حساسات المستقبلات الميكانيكية في الساقين كمستشعرات للانعكاس الرصغي. تشمل المستقبلات الداعمة للطيران شعيرات حساسة للرياح على الرأس والأجنحة. تعتمد إشاراتها الطورية على سرعة واتجاه تدفق الهواء ولا يمكنها الحفاظ على الرحلة وتنظيمها فحسب ، بل يمكنها أيضًا إطلاقها. في النحل والذباب والمن ، يشارك عضو هوائي جونستون أيضًا في تثبيت الطيران التلقائي. تنظم إشاراته ، جنبًا إلى جنب مع أجهزة الاستشعار الأخرى ، عمل الأجنحة: فكلما زاد ضغط الهواء على حزمة الهوائي ، قل اتساع اللوحات الجانبية المماثل. من السهل أن نتخيل أنه على أساس حلقة التغذية الراجعة السلبية هذه ، يتم الحفاظ على اتجاه الطيران المستقيم تلقائيًا.
تشارك المستقبلات في تنظيم ليس فقط الجهاز الحركي ، ولكن أيضًا تقريبًا جميع الأنظمة والأعضاء الفسيولوجية الأخرى. مشاركتهم في السيطرة على عملية الهضم ، على سبيل المثال ، واضحة جدا في البعوض الماص للدماء. تتغذى إناث بعوض الأنوفيلة ليس فقط على دم الفقاريات ، ولكن أيضًا تشرب ما يسمى بـ "السوائل الحرة": العصير البارز من النباتات ، الندى ، إلخ. في هذه الحالة ، يدخل الدم فقط مباشرة إلى الأمعاء ، بينما تدخل السوائل الأخرى في البداية مخزنة في الفرع الأعمى للمريء - في خزان طعام ضخم. ولكن إذا شربت البعوضة في التجربة قطرة دم مكشوفة بشكل مكشوف ، دون ثقب غطاء الضحية ، فإن الدم لا يدخل الأمعاء ، ولكن أيضًا في خزان الطعام ، وسرعان ما تموت الحشرة. الحقيقة هي أن اتجاه تيار السائل الذي تمتصه الحشرة يتم التحكم فيه بواسطة مستقبلات موجودة على خرطوم وفي البلعوم.
مثال على تنشيط مستقبلات الغدد الصماء هو اعتماد طرح الريش من حشرة Rhodnius الماصة للدم على كمية الدم في حالة سكر: تسيل اليرقة فقط بعد شرب جزء معين من الدم ، وفي وقت واحد. إذا تلقت اليرقة نفس الحصة من الدم بعدة جرعات ، مع فواصل بين أعمال منفصلة لامتصاص الدم ، فإنها لا تتساقط. أظهرت التجارب التي أجراها عالم فيزيولوجيا الحشرات الإنجليزي البارز دبليو ويغليسورث أن العلاقة بين طرح الريش وامتصاص الدماء معقدة للغاية. يحدث الانصهار تحت تأثير هرمون ecdysone الذي تفرزه الغدة الصدرية ، والذي يتم تحفيزه بواسطة إشارات من خلايا المخ الإفراز العصبي. يتم تنشيط مركز الدماغ بدوره عن طريق إشارات من مستقبلات معينة ، بما في ذلك مستقبلات التمدد الموجودة في جدران بطن الحشرة. تعمل هذه المستقبلات فقط عندما تتوسع الأمعاء إلى حجم عتبة معين ، والذي يحدث عندما يدخلها جزء معين من الدم. وبنفس الطريقة ، فإن الإشارات حول شد المستقيم ، على سبيل المثال ، تؤدي إلى عملية التغوط ، وإشارات حول تمدد قنوات الغدد التناسلية الأنثوية تُعلم الجهاز العصبي المركزي عن استعداد الجسم لوضع البيض ، وما إلى ذلك. الأمثلة المقدمة تظهر بشكل مقنع أن العمل المنسق اعضاء داخليةيعتمد على المعلومات الواردة من المستقبلات البينية.
هناك سبب آخر ساهم في التطور السريع لوظائف الأعضاء الحسية للحشرات والحيوانات بشكل عام - هذا هو الجانب الآلي لمشكلة الاستقبال. عادة ما تكون مستقبلات الحيوانات متفوقة في كثير من النواحي على أجهزة الاستشعار ذات الغرض المماثل التي يصممها البشر حاليًا. لذلك ، فإن الرغبة في دراسة هذا النظام الحي أو ذاك مفهومة من أجل إنشاء جهاز تقني مشابه من حيث مبدأ التشغيل. تقدم فسيولوجيا أعضاء الحس ، بالمقارنة مع معظم التخصصات البيولوجية الأخرى ، إلى الأمام نتيجة إدراجها في ترسانتها من الأساليب التي أدخلها علماء الفيزياء وعلم التحكم الآلي وعلماء الرياضيات في مسار البحث الإلكتروني. بالنسبة للإلكترونيات الحيوية ، لا تكفي الخصائص النوعية فقط ، لكن المعلمات الكمية للنظام الحي ، المترجمة إلى لغة الرياضيات ، ضرورية.
وبشكل أكثر تحديدًا ، يهتم المهندسون بالأعضاء الحسية للحشرات كنماذج أولية محتملة. الأجهزة التقنيةمع حساسية عالية بشكل استثنائي ، ومناعة ضد الضوضاء ، وتصميم زائد عن الحاجة ، إلى جانب التصغير واستهلاك الطاقة المنخفض للتشغيل. يتم رفع حساسية خلايا مستقبلات الحشرات عمليا إلى الحد المادي. لذلك ، من أجل إثارة الخلية الشمية على هوائي ذكر دودة القز ، يتم ضبطها على تصور الجاذب الجنسي الأنثوي ، يكفي الاتصال بجزيء واحد من هذه المادة. يمكن إثارة الخلية البصرية للعين المركبة بواسطة فوتون واحد. تكتشف خلية المستقبلات الميكانيكية لما يسمى بالعضو المأبضي اهتزازات الركيزة التي يكون اتساعها أقل من قطر ذرة الهيدروجين. في الوقت نفسه ، تختلف المستقبلات عن المستشعرات التقنية المعروفة للمعلومات من خلال مناعتها المذهلة ضد الضوضاء. لقد لاحظنا بالفعل أن الجندب يميز (يتعرف) على أغنية خاصة بالأنواع على خلفية الأصوات الأكثر تنوعًا. تتعرف النحلة من بعيد على زهرة معروفة لها من بين العديد من الأشياء الأخرى المماثلة في الحجم واللون والشكل. يتجلى التكرار في تصميم الأنظمة الحية في حقيقة أن تدمير جزء من العضو لا يؤدي إلى توقفه عن العمل ، وفي الحشرات يتم دمج هذه الخاصية مع التصغير الشديد لجميع الأعضاء.
في جميع أنظمة المستقبلات ، دون استثناء ، تسعى الأجهزة الإلكترونية جاهدة بشكل خاص لفك تشفير الطرق البيولوجية عالية الكفاءة لفصل الإشارة عن الضوضاء. إلى جانب ذلك ، فإن الهدف الرئيسي للبحث في محلل حاسة الشم هو طرق تنظيم حساسية عالية وانتقائية بشكل استثنائي للروائح ، في المحلل السمعي - طرق للعثور على مصدر الصوت وتحديد إشاراته ، في المحلل البصري - آليات تحليل استقطاب الضوء وإدراك الأشعة غير المرئية للإنسان.
لا تزال إنجازات علم الإلكترونيات الحسية ، بقدر ما يمكن الحكم عليها من المنشورات المتاحة * ، أكثر تواضعًا من النجاح الذي حققه علم وظائف الأعضاء الحسي نفسه ، مخصبًا بنهج فيزيائي مستعار من الإلكترونيات الحيوية. كمثال على النجاح ، دعنا نسمي إنشاء جهاز لقياس سرعة الطائرة بالنسبة إلى الأرض ، يعمل على مبدأ إدراك الحركة بواسطة العين المركبة ، المكتشفة في سوسة Chlorophanus. تم الإبلاغ مرارًا وتكرارًا عن إنشاء أجهزة صوتية تجذب (وتدمر) البعوض الماص للدم ، والبواعث بالموجات فوق الصوتية التي تحاكي صراخ الخفافيش وتخيف العث الضار الذي يسمع هذه الأصوات. في الكفاح ضد عثة الغجروالأنواع ذات الصلة تستخدم بنجاح الفخاخ ذات الجاذب الجنسي (على سبيل المثال ، التشوه الاصطناعي). مصائد ضوئية محسنة تنبعث منها أشعة فوق بنفسجية ، جذابة بشكل خاص للحشرات الليلية.
* (من المعروف أن الأبحاث الإلكترونية في الخارج يتم تمويلها على نطاق واسع من قبل القسم العسكري والعديد منها له تركيز مماثل لا يخضع لدعاية واسعة.)
يهتم كل من البيونيك وعلماء الأحياء من مختلف التخصصات بشكل كبير بمشكلة التعرف على الأنماط المرتبطة بدراسة المستقبلات ، مع ملخص موجز نختتم به مراجعتنا لدور أعضاء الحس في حياة الحشرات.
إن البحث عن هذا الشيء أو ذاك يعتمد دائمًا على التمييز (التمييز) بين المحفزات الخارجية وطرائقها ، والتي تكون المستقبلات مسؤولة عنها بالكامل ، لأنها تقع عند "مدخل" الكائن الحي. لكن الاختيار الهادف لا يمكن تحقيقه إلا إذا كانت إشارات المستقبل من الكائن متطابقة مع وصفه أو ميزاته المدمجة في الجهاز العصبي المركزي للجسم. لذلك ، لا يتم تحديد اختيار كائن ما فقط من خلال المعلومات الحسية القادمة من الخارج ، ولكن أيضًا من خلال تلك الموجودة في الذاكرة الجينية أو الفردية للكائن الحي. الاختيار يسبقه تحديد الشيء على هذا النحو ، بالمقارنة مع الفكرة المعيارية عنه ، الموجودة بالفعل في الجهاز العصبي المركزي.
في هذا الصدد ، يبرز سؤال أساسي: في أي شكل يتم وصف الأشياء المخزنة في ذاكرة الحشرات - في شكل ميزات محددة لكل منها على حدة أو تمثيل معمم؟ سيوضح المثال التالي فكرتنا. عندما تجد النحلة خليتها حسب اللون بشكل لا لبس فيه (لاحظ النحالون منذ فترة طويلة أن اللون يسهل العثور عليه ، وبالتالي يتم رسم خلايا النحل المجاورة ألوان مختلفة) ، ثم قد يبدو للمراقب عديم الخبرة أن الوضع بسيط للغاية. تستطيع النحلة ، كما تعلم ، تمييز الألوان ، لذا فهي تحدد خليتها حسب اللون. لكنها في الواقع ، تتعرف على الخلية على هذا النحو ، ولا تخلط بينها وبين أشياء أخرى متطابقة الألوان. يمكن جعل مهمة النحلة أكثر صعوبة عن طريق وضع كائن على الخلية يشوه مظهر الخلية. رسميًا ، بلغة وصف هذا الموقف من خلال مستقبلات العين ، يختلف الكائن هنا ، ومع ذلك ، فإن النحلة المدربة وتحت هذه الظروف تتعرف عليها كخلية. هذا يعني أن النحلة تحتفظ في ذاكرتها بصورة الخلية - فكرة عامة عنها ، والتي ، كما يمكنك تخمينها بسهولة ، لا يمكن أن تنشأ إلا نتيجة خبرة شخصية، عودة متعددة إلى الخلية في حالات مختلفةوالاختيار في عملية تكوين صورة السمات البصرية الرئيسية للخلية.
تم مؤخرًا تأكيد قدرة نحلة العسل على التعميم البصري في تجارب خاصة تم فيها تدريب الحشرة على أشياء مختلفة ، ولكنها تنتمي إلى نفس فئة الأشياء المعززة (بالغذاء) وفقًا لخاصية واحدة مشتركة بينها جميعًا ، التي عارضتها فئة الأشياء غير المدعمة. في السابق ، كانت هذه العملية المنطقية تُعتبر امتيازًا حصريًا للحيوانات العليا ذات الدماغ الضخم ، والتي رأى بعض الباحثين في سلوكها علامات "السبب الأولي".
تحولت مشكلة التعرف على الأنماط إلى مركز اهتمام ليس فقط علماء الأحياء ، ولكن أيضًا مصممي آلات "التفكير". الحقيقة هي أن التعرف البصري لدى البشر والحيوانات هو أمر ثابت بالنسبة للعديد من التحولات في شيء يمكن التعرف عليه. نتعرف على الوجه المألوف من الأمام ومن الملف الشخصي ، في الصورة ، من الرسم الكنتوري ، وحتى في الرسوم الكاريكاتورية. يسبق التعريف اختيار بعض السمات الرئيسية ، وعلى أساسها يتبع عملية منطقية للتعميم وتشكيل الصورة. لكن ما هي العلامات وكيف يعممها الدماغ بعيدًا عن المعرفة دائمًا ، وهذه هي صعوبة إنشاء خوارزميات وبرامج لأجهزة الكمبيوتر ، على سبيل المثال ، قراءة نصوص مكتوبة بخطوط مختلفة. ليست كل التجارب المطلوبة هنا ممكنة على البشر ، وبعضها ، خاصة مع التدخل الجراحي ، يكون ممكنًا على الحيوانات فقط. هذا يفسر أهمية دراسة الأشكال المعقدة لسلوك الحشرات ، في هذه القضيةالسلوك البصري للنحل. العدد الصغير نسبيًا من الخلايا العصبية في شبكية العين وخاصة في العقدة الرأسية يجعل النحل ، مقارنة بالفقاريات الأعلى ، كائنًا يسهل الوصول إليه لدراسة الآليات الطرفية والمركزية للتعميم والتعرف على الأنماط.
أعضاء الإحساس في الحشرات
زدانوفا ت.
يمكن أن يكون الاتصال بالأنشطة المتنوعة والحيوية لعالم الحشرات تجربة رائعة. يبدو أن هذه المخلوقات تطير بلا مبالاة وتسبح ، وتجري وتزحف ، وتطن وتزرد ، تقضم وتحمل. ومع ذلك ، فإن كل هذا لا يتم بلا هدف ، ولكن بشكل أساسي بقصد معين ، وفقًا للبرنامج الفطري المضمن في أجسادهم وتجربة الحياة المكتسبة. من أجل إدراك العالم المحيط ، والتوجه فيه ، وتنفيذ جميع الإجراءات الملائمة وعمليات الحياة ، تتمتع الحيوانات بأنظمة معقدة للغاية ، عصبية وحسية في المقام الأول.
ما هو القاسم المشترك بين الجهاز العصبي للفقاريات واللافقاريات؟
الجهاز العصبي هو مجمع معقد من الهياكل والأعضاء ، يتكون من نسيج عصبي ، حيث يكون الجزء المركزي هو الدماغ. الوحدة الهيكلية والوظيفية الرئيسية للجهاز العصبي هي خلية عصبية لها عمليات (في اليونانية ، الخلية العصبية هي خلية عصبية).
يوفر الجهاز العصبي ودماغ الحشرات: الإدراك بمساعدة الحواس من التهيج الخارجي والداخلي (التهيج والحساسية) ؛ المعالجة الفورية بواسطة نظام محللي الإشارات الواردة ، وإعداد وتنفيذ استجابة مناسبة ؛ التخزين في الذاكرة بشكل مشفر للمعلومات الوراثية والمكتسبة ، وكذلك استرجاعها الفوري حسب الحاجة ؛ إدارة جميع أجهزة وأنظمة الجسم من أجل عملها ككل ، وتحقيق التوازن بينها وبين البيئة ؛ تنفيذ العمليات العقلية والنشاط العصبي العالي والسلوك المناسب.
يختلف تنظيم الجهاز العصبي ودماغ الفقاريات واللافقاريات إلى حد أنه يبدو للوهلة الأولى أنه من المستحيل مقارنتها. وفي الوقت نفسه ، بالنسبة للأنواع الأكثر تنوعًا من الجهاز العصبي ، يبدو أن الانتماء إلى كائنات حية "بسيطة" و "معقدة" تمامًا ، فإن الوظائف نفسها مميزة.
يسمح دماغ الذبابة أو النحلة أو الفراشة أو غيرها من الحشرات الصغيرة جدًا برؤية وسماع ولمس وتذوق ، والتحرك بدقة كبيرة ، علاوة على ذلك ، الطيران باستخدام "خريطة" داخلية لمسافات طويلة ، والتواصل مع بعضها البعض وحتى تمتلك "لغتها" الخاصة بها ، وتعلم وطبق في مواقف غير قياسية التفكير المنطقي. لذا ، فإن دماغ النملة أصغر بكثير من رأس الدبوس ، لكن هذه الحشرة لطالما اعتبرت "حكيمًا". عند مقارنتها ليس فقط بدماغه المجهري ، ولكن أيضًا بالقدرات غير المفهومة لخلية عصبية واحدة ، يجب أن يخجل الشخص من أحدث أجهزة الكمبيوتر لديه. وماذا يمكن أن يقول العلم عن هذا ، على سبيل المثال ، البيولوجيا العصبية ، التي تدرس عمليات الولادة والحياة والموت في الدماغ؟ هل كانت قادرة على كشف غموض النشاط الحيوي للدماغ - هذه الظاهرة الأكثر تعقيدًا وغموضًا من بين الظواهر المعروفة للناس؟
تنتمي أول تجربة بيولوجية عصبية إلى الطبيب الروماني القديم جالينوس. بعد أن قطع الألياف العصبية في خنزير ، بمساعدة الدماغ الذي يتحكم في عضلات الحنجرة ، حرم الحيوان من صوته - أصبح مخدرًا على الفور. كان قبل ألف عام. ولكن إلى أي مدى ذهب العلم منذ ذلك الحين في معرفته بمبدأ الدماغ؟ اتضح أنه على الرغم من العمل الهائل للعلماء ، فإن مبدأ تشغيل حتى خلية عصبية واحدة ، ما يسمى بـ "الطوب" الذي يُبنى منه الدماغ ، لا يزال غير معروف للإنسان. يفهم علماء الأعصاب الكثير عن كيف "تأكل" الخلايا العصبية و "تشرب". كيف تتلقى الطاقة اللازمة لنشاط حياتها ، وهضم المواد الضرورية المستخرجة من البيئة في "المراجل البيولوجية" ؛ كيف ترسل هذه الخلايا العصبية إلى جيرانها مجموعة متنوعة من المعلومات في شكل إشارات ، مشفرة إما في سلسلة معينة من النبضات الكهربائية ، أو في مجموعات مختلفة مواد كيميائية. ثم ماذا؟ هنا تلقت الخلية العصبية إشارة محددة ، وفي أعماقها بدأ نشاط فريد بالتعاون مع الخلايا الأخرى التي تشكل دماغ الحيوان. هناك حفظ للمعلومات الواردة ، واستخراج المعلومات الضرورية من الذاكرة ، واتخاذ القرار ، وإعطاء الأوامر للعضلات والأعضاء المختلفة ، إلخ. كيف هي أمورك؟ لا يعرف العلماء على وجه اليقين حتى الآن. حسنًا ، نظرًا لأنه ليس من الواضح مدى الفرد الخلايا العصبيةومجمعاتها ، إذن ، مبدأ تشغيل الدماغ كله ، حتى لو كان صغيرًا مثل حشرة ، غير واضح.
عمل أعضاء الحس و "الأجهزة" الحية
يقترن النشاط الحيوي للحشرات بمعالجة المعلومات الصوتية والشمية والبصرية وغيرها من المعلومات الحسية - المكانية والهندسية والكمية. واحدة من العديد من الغموض و ميزات مثيرة للاهتمامالحشرات هي قدرتها على تقييم الموقف بدقة باستخدام "أدواتها" الخاصة. معرفتنا بهذه الأجهزة محدودة ، على الرغم من استخدامها على نطاق واسع في الطبيعة. هذه هي محددات المجالات الفيزيائية المختلفة ، والتي تسمح بالتنبؤ بالزلازل والانفجارات البركانية والفيضانات وتغيرات الطقس. هذا وشعور بالوقت ، يحسبه داخلي ساعة بيولوجية، وإحساس بالسرعة والقدرة على التنقل والتنقل وغير ذلك الكثير.
خاصية أي كائن حي (الكائنات الحية الدقيقة والنباتات والفطريات والحيوانات) لإدراك التهيج الناجم عن بيئة خارجيةومن أعضائهم وأنسجتهم ، تسمى الحساسية. تمتلك الحشرات ، مثل الحيوانات الأخرى ذات الجهاز العصبي المتخصص ، خلايا عصبية ذات انتقائية عالية لمختلف المحفزات - المستقبلات. يمكن أن تكون لمسية (تستجيب للمس) ، ودرجة الحرارة ، والضوء ، والكيمياء ، والاهتزاز ، والعضلات المفصلية ، وما إلى ذلك. بفضل مستقبلاتها ، تلتقط الحشرات مجموعة كاملة من العوامل البيئية - اهتزازات مختلفة (مجموعة واسعة من الأصوات ، طاقة إشعاعية على شكل ضوء وحرارة) ، ضغط ميكانيكي (على سبيل المثال ، الجاذبية) وعوامل أخرى. توجد خلايا المستقبلات في الأنسجة إما منفردة أو مجمعة في أنظمة مع تكوين أعضاء حسية متخصصة - أعضاء حسية.
جميع الحشرات "تفهم" تمامًا مؤشرات أعضائها الحسية. بعضها ، مثل أجهزة الرؤية والسمع والشم ، بعيدة وقادرة على إدراك التهيج عن بعد. والبعض الآخر ، مثل أعضاء الذوق واللمس ، يتواصلون ويستجيبون للتعرض من خلال الاتصال المباشر.
تتمتع الحشرات في الكتلة برؤية ممتازة. تعمل عيونهم المركبة المعقدة ، والتي تضاف إليها عيون بسيطة في بعض الأحيان ، على التعرف على الأشياء المختلفة. يتم تزويد بعض الحشرات برؤية الألوان وأجهزة الرؤية الليلية المناسبة. ومن المثير للاهتمام أن عيون الحشرات هي العضو الوحيد الذي تشبهه الحيوانات الأخرى. في الوقت نفسه ، لا يوجد مثل هذا التشابه بين أجهزة السمع والشم والذوق واللمس ، ولكن مع ذلك ، فإن الحشرات تدرك تمامًا الروائح والأصوات ، وتتنقل في الفضاء ، وتلتقط الموجات فوق الصوتية وتنبعث منها. حاسة الشم والذوق اللطيفة تسمح لهم بالعثور على الطعام. تفرز مجموعة متنوعة من غدد الحشرات موادًا لجذب الإخوة والشركاء الجنسيين وإخافة المنافسين والأعداء ، كما أن حاسة الشم شديدة الحساسية قادرة على اكتشاف رائحة هذه المواد حتى لعدة كيلومترات.
كثير في أفكارهم يربطون بين الأعضاء الحسية للحشرات والرأس. ولكن اتضح أن الهياكل المسؤولة عن جمع المعلومات حول بيئة، توجد في الحشرات في أجزاء مختلفة من الجسم. يمكنهم تحديد درجة حرارة الأشياء وتذوق الطعام بأقدامهم ، واكتشاف وجود الضوء بظهرهم ، والاستماع بركبهم ، وشعيراتهم ، وأطراف الذيل ، وشعر الجسم ، وما إلى ذلك.
تعد أعضاء حاسة الحشرات جزءًا من الأنظمة الحسية - أجهزة التحليل التي تخترق شبكة الكائن الحي بأكمله تقريبًا. يتلقون العديد من الإشارات الخارجية والداخلية المختلفة من مستقبلات أعضائهم الحسية ، ويقومون بتحليلها ، وتشكيل ونقل "التعليمات" إلى مختلف الأجهزة لتنفيذ الإجراءات المناسبة. تشكل أعضاء الحس بشكل أساسي قسم المستقبلات ، والذي يقع على أطراف (نهايات) أجهزة التحليل. ويتكون القسم الموصل من عصبونات مركزية ومسارات من المستقبلات. يحتوي الدماغ على مناطق معينة لمعالجة المعلومات القادمة من الحواس. إنهم يشكلون "الدماغ" المركزي ، وهو جزء من المحلل. بفضل هذا النظام المعقد والمناسب ، على سبيل المثال ، المحلل البصري ، يتم إجراء حساب دقيق والتحكم في أعضاء حركة الحشرة.
لقد تراكمت معرفة واسعة حول القدرات المذهلة للأنظمة الحسية للحشرات ، لكن حجم الكتاب يسمح لي بإدراج عدد قليل منها فقط.
أجهزة الرؤية
تعتبر العيون والنظام المرئي الأكثر تعقيدًا هدية رائعة ، بفضل قدرة الحيوانات على تلقي المعلومات الأساسية حول العالم من حولها ، والتعرف بسرعة على الكائنات المختلفة وتقييم الموقف الذي نشأ. الرؤية ضرورية للحشرات عند البحث عن الطعام لتجنب الحيوانات المفترسة ، لاستكشاف الأشياء ذات الاهتمام أو البيئة ، للتفاعل مع الأفراد الآخرين في السلوك الإنجابي والاجتماعي ، إلخ.
الحشرات مجهزة بمجموعة متنوعة من العيون. يمكن أن تكون عيون معقدة أو بسيطة أو إضافية ، وكذلك اليرقات. الأكثر تعقيدًا هي العيون المركبة ، والتي تتكون من عدد كبير ommatidia ، والتي تشكل جوانب سداسية على سطح العين. Ommatidium هو في الأساس جهاز بصري صغير ، مزود بعدسة مصغرة ونظام توجيه للضوء وعناصر حساسة للضوء. لا يرى كل وجه سوى جزء صغير من الكائن ، ويقدمان معًا صورة فسيفساء للكائن بأكمله. توجد العيون المركبة ، التي تتميز بها معظم الحشرات البالغة ، على جانبي الرأس. في بعض الحشرات ، على سبيل المثال ، اليعسوب الصياد ، الذي يتفاعل بسرعة مع حركة الفريسة ، تحتل العيون نصف الرأس. كل عينيها مبنية من 28000 وجه. للمقارنة ، تحتوي الفراشات على 17000 منها ، وذبابة المنزل لديها 4000. يمكن أن تكون العيون على رأس الحشرات اثنتين أو ثلاث على الجبهة أو التاج ، وفي كثير من الأحيان على جوانبها. يتم استبدال العين اليرقية في الخنافس والفراشات وغشاء البكارة في مرحلة البلوغ بأخرى معقدة.
من الغريب أن الحشرات لا تستطيع أن تغمض أعينها أثناء الراحة وبالتالي تنام وأعينها مفتوحة.
إن العيون هي التي تساهم في الاستجابة السريعة لصياد الحشرات ، مثل فرس النبي. بالمناسبة ، هذه هي الحشرة الوحيدة التي يمكنها الالتفاف والنظر وراء نفسها. تزود العيون الكبيرة فرس النبي برؤية ثنائية العين وتسمح لك بحساب المسافة إلى الشيء الذي يحظى باهتمامهم بدقة. هذه القدرة ، جنبًا إلى جنب مع الحركة السريعة للأمام للأمام نحو الفريسة ، تجعل السرعوف صيادًا ممتازًا.
وفي الخنافس صفراء القدمين ، التي تعمل على الماء ، تسمح لك العيون برؤية الفريسة في نفس الوقت على سطح الماء وتحته. للقيام بذلك ، فإن أجهزة التحليل البصري للخنفساء لديها القدرة على تصحيح معامل انكسار الماء.
يتم تنفيذ إدراك وتحليل المحفزات البصرية بواسطة النظام الأكثر تعقيدًا - المحلل البصري. بالنسبة للعديد من الحشرات ، يعد هذا أحد المحللين الرئيسيين. هنا ، الخلية الحساسة الأساسية هي مستقبلات الضوء. وترتبط به المسارات (العصب البصري) والخلايا العصبية الأخرى الموجودة في مستويات مختلفة من الجهاز العصبي. عند إدراك معلومات الضوء ، يكون تسلسل الأحداث على النحو التالي. يتم تشفير الإشارات المستقبلة (كوانتا الضوء) على الفور في شكل نبضات ويتم نقلها على طول المسارات الموصلة للجهاز العصبي المركزي - إلى مركز "الدماغ" للمحلل. هناك ، يتم فك (فك) هذه الإشارات على الفور في الإدراك البصري المقابل. للتعرف عليها ، يتم استرداد معايير الصور المرئية والمعلومات الضرورية الأخرى من الذاكرة. ثم يتم إرسال أمر إلى أجهزة مختلفة للاستجابة المناسبة للفرد لتغيير الوضع.
أين تقع "آذان" الحشرات؟
تسمع معظم الحيوانات والبشر بآذانهم ، حيث تتسبب الأصوات في اهتزاز طبلة الأذن - قوية أو ضعيفة ، بطيئة أو سريعة. يُعلم أي تغيير في الاهتزاز الجسم بطبيعة الصوت الذي يتم سماعه. كيف تسمع الحشرات؟ في كثير من الحالات ، تكون أيضًا "آذانًا" غريبة ، ولكنها في الحشرات تكون في أماكن غير مألوفة بالنسبة لنا: على الشارب - على سبيل المثال ، في ذكور البعوض والنمل والفراشات ؛ على الزوائد الذيل - في الصرصور الأمريكي. تسمع الصراصير والجنادب بقصبة أرجلها الأمامية ، والجراد يسمع بطونهم. بعض الحشرات ليس لديها "آذان" ، أي أنها لا تمتلك أعضاء سمعية خاصة. لكنهم قادرون على إدراك التقلبات المختلفة في بيئة الهواء ، بما في ذلك الاهتزازات الصوتية والموجات فوق الصوتية التي يتعذر الوصول إليها لأذننا. الأعضاء الحساسة لهذه الحشرات هي الشعر الرقيق أو أصغر العصي الحساسة. توجد بأعداد كبيرة في أجزاء مختلفة من الجسم وترتبط بالخلايا العصبية. لذلك ، في اليرقات المشعرة ، "الأذنين" عبارة عن شعيرات ، وفي اليرقات العارية ، فإن الكل تغطية الجلدجسم.
تتشكل الموجة الصوتية عن طريق تناوب الخلخلة وتكثيف الهواء ، وتنتشر في جميع الاتجاهات من مصدر الصوت - أي جسم متأرجح. يتم إدراك الموجات الصوتية ومعالجتها بواسطة المحلل السمعي - النظام الأكثر تعقيدًا من الهياكل الميكانيكية والمستقبلية والعصبية. يتم تحويل هذه الاهتزازات عن طريق المستقبلات السمعية إلى نبضات عصبية تنتقل على طول العصب السمعي إلى الجزء المركزي من المحلل. والنتيجة هي إدراك الصوت وتحليل قوته وارتفاعه وشخصيته.
يضمن النظام السمعي للحشرات استجابتها الانتقائية للاهتزازات عالية التردد نسبيًا - فهي ترى أدنى هزات على السطح أو الهواء أو الماء. على سبيل المثال ، تصدر الحشرات الطنانة موجات صوتية من خلال ضربات الجناح السريعة. مثل هذا الاهتزاز في بيئة الهواء ، على سبيل المثال ، صرير البعوض ، يدركه الذكور بأعضائهم الحساسة الموجودة على الهوائيات. وبالتالي ، فهم يلتقطون موجات الهواء التي تصاحب تحليق البعوض الآخر ويستجيبون بشكل كافٍ للمعلومات الصوتية التي يتلقونها. يتم "ضبط" الأنظمة السمعية للحشرات لإدراك الأصوات الضعيفة نسبيًا ، لذا فإن الأصوات العالية لها تأثير سلبي عليها. على سبيل المثال ، لا يمكن للنحل الطنان والنحل والذباب من بعض الأنواع أن يرتفع في الهواء عندما يصدر صوتًا.
تلعب نداءات الإشارة المتنوعة ولكن المحددة جيدًا التي يصدرها ذكور الصراصير من كل نوع دورًا مهمًا في سلوكهم الإنجابي في مغازلة الإناث وجذبها. يتم تزويد لعبة الكريكيت بأداة رائعة للتواصل مع صديق. عند إنشاء تريل لطيف ، يقوم بفرك الجانب الحاد لإليترا على سطح الآخر. ولإدراك الصوت ، يكون لدى الذكر والأنثى غشاء بشري رقيق حساس بشكل خاص ، والذي يلعب دور طبلة الأذن. تم إجراء تجربة مثيرة للاهتمام عندما تم وضع رجل صرير أمام ميكروفون ، ووضعت أنثى في غرفة أخرى بالقرب من الهاتف. عندما تم تشغيل الميكروفون ، هرعت الأنثى ، بعد أن سمعت النقيق النموذجي للذكور ، إلى مصدر الصوت ، الهاتف.
أجهزة لالتقاط وبث الموجات فوق الصوتية
العث مزود بجهاز لكشف الخفافيش يستخدم الموجات فوق الصوتية للتوجيه والصيد. ترى الحيوانات المفترسة إشارات بتردد يصل إلى 100000 هيرتز ، والفراشات الليلية والأربطة التي يصطادونها ، حتى 240 ألف هرتز. في الصدر ، على سبيل المثال ، فراشات العثة ، توجد أعضاء خاصة للتحليل الصوتي لإشارات الموجات فوق الصوتية. أنها تجعل من الممكن التقاط النبضات فوق الصوتية من الصيد kozhans على مسافة تصل إلى 30 م.عندما تدرك الفراشة إشارة من محدد موقع مفترس ، يتم تنشيط الإجراءات السلوكية الوقائية. عند سماع نداءات الموجات فوق الصوتية للفأر الليلي على مسافة كبيرة نسبيًا ، تغير الفراشة بشكل مفاجئ اتجاه الرحلة ، باستخدام مناورة خادعة - "الغوص". في الوقت نفسه ، بدأت في أداء الأكروبات - الحلزونات و "الحلقات الميتة" للابتعاد عن المطاردة. وإذا كان المفترس على مسافة أقل من 6 أمتار ، تطوي الفراشة جناحيها وتسقط على الأرض. ولا يكتشف الخفاش حشرة ثابتة.
ولكن وُجد مؤخرًا أن العلاقة بين العث والخفافيش أكثر تعقيدًا. لذلك ، تبدأ فراشات بعض الأنواع ، بعد اكتشاف إشارات الخفافيش ، في إصدار نبضات فوق صوتية على شكل نقرات. علاوة على ذلك ، تعمل هذه الدوافع على المفترس بطريقة تطير بعيدًا كما لو كانت خائفة. لا يوجد سوى تكهنات حول سبب توقف الخفافيش عن مطاردة الفراشة و "الهروب من ساحة المعركة". من المحتمل أن تكون النقرات فوق الصوتية إشارات تكيفية للحشرات ، مثل تلك التي يرسلها الخفاش نفسه ، إلا أنها أقوى بكثير. عند توقع سماع صوت انعكاس خافت من إشارته الخاصة ، يسمع المطارد هديرًا يصم الآذان - كما لو أن طائرة أسرع من الصوت تكسر حاجز الصوت.
هذا يطرح السؤال عن سبب ذهول الخفاش ليس بإشاراته فوق الصوتية ، ولكن بالفراشات. اتضح أن الخفاش محمي جيدًا من اندفاعه الصراخ الذي يرسله محدد الموقع. خلاف ذلك ، يمكن لمثل هذا الدافع القوي ، الذي هو أقوى 2000 مرة من الأصوات المنعكسة المستلمة ، أن يصم الآذان. لمنع حدوث ذلك ، يقوم جسدها بتصنيع واستخدام رِكاب خاص عن قصد. قبل إرسال نبضة فوق صوتية ، تقوم عضلة خاصة بسحب الرِّكاب بعيدًا عن نافذة قوقعة الأذن الداخلية - تنقطع التذبذبات ميكانيكيًا. بشكل أساسي ، يُصدر الرِّكاب أيضًا نقرة ، ولكن ليس صوتًا ، بل صوتًا مضادًا للصوت. بعد صرخة إشارة ، تعود على الفور إلى مكانها بحيث تكون الأذن جاهزة لاستقبال الإشارة المنعكسة. من الصعب تخيل السرعة التي يمكن أن تتصرف بها العضلة ، مما يؤدي إلى إيقاف سماع الفأر في لحظة الصراخ النبضي المُرسل. أثناء مطاردة الفريسة - هذه 200-250 نبضة في الثانية!
وتسمع طقطقة الفراشة ، التي تشكل خطورة على الخفاش ، بالضبط في اللحظة التي يدير فيها الصياد أذنه ليدرك صدى صوته. لذلك ، لجعل حيوان مفترس مذهول يطير بعيدًا خائفًا ، حشرة العتةيرسل إشارات متطابقة للغاية مع محدد المواقع الخاص به. للقيام بذلك ، تتم برمجة جسم الحشرة لاستقبال تردد النبض للصياد الذي يقترب ويرسل إشارة استجابة منسجمة معها تمامًا.
تثير هذه العلاقة بين العث والخفافيش العديد من الأسئلة. كيف اكتسبت الحشرات القدرة على إدراك إشارات الموجات فوق الصوتية للخفافيش وفهم الخطر الذي تحمله على الفور؟ كيف يمكن للفراشات تطوير جهاز فوق صوتي تدريجيًا بخصائص وقائية متطابقة تمامًا من خلال عملية الاختيار والتحسين؟ ليس من السهل أيضًا معرفة إدراك إشارات الموجات فوق الصوتية للخفافيش. الحقيقة هي أنهم يتعرفون على صدى صوتهم بين ملايين الأصوات والأصوات الأخرى. ولا توجد إشارات صرخية من رجال القبائل ، ولا توجد إشارات فوق صوتية تنبعث بمساعدة المعدات ، تمنع الخفافيش من الصيد. فقط إشارات الفراشة ، حتى وإن تم استنساخها بشكل مصطنع ، هي التي تجعل الفأر يطير بعيدًا.
تقدم الكائنات الحية ألغازًا جديدة وجديدة ، تثير الإعجاب بكمال ونفعية بنية أجسادهم.
يتم أيضًا إعطاء السرعوف المصلي ، مثل الفراشة ، إلى جانب البصر الممتاز ، أجهزة سمعية خاصة لتجنب الالتقاء بالخفافيش. توجد أجهزة السمع هذه التي تستشعر الموجات فوق الصوتية على الصدر بين الساقين. وبالنسبة لبعض أنواع فرس النبي ، بالإضافة إلى جهاز السمع بالموجات فوق الصوتية ، فإن وجود الأذن الثانية هو سمة مميزة ، والتي ترى ترددات أقل بكثير. وظيفتها ليست معروفة بعد.
شعور كيميائي
تتمتع الحيوانات بحساسية كيميائية عامة ، يتم توفيرها بواسطة أجهزة حسية مختلفة. المعنى الكيميائي للحشرات هو الأكثر دور مهمرائحة يلعب. ووفقًا للعلماء ، يُعطى النمل الأبيض والنمل حاسة شم ثلاثية الأبعاد. ما يصعب علينا تخيله. تتفاعل الأعضاء الشمية للحشرة مع وجود حتى تركيزات صغيرة جدًا من مادة ما ، وأحيانًا تكون بعيدة جدًا عن المصدر. بفضل حاسة الشم ، تجد الحشرة فريسة وطعامًا ، وتبحر في التضاريس ، وتتعرف على اقتراب العدو ، وتجري اتصالات حيوية ، حيث تكون "اللغة" المحددة هي تبادل المعلومات الكيميائية باستخدام الفيرومونات.
الفيرومونات هي أكثر المركبات تعقيدًا التي يفرزها بعض الأفراد لأغراض الاتصال من أجل نقل المعلومات إلى أفراد آخرين. يتم ترميز هذه المعلومات في مواد كيميائية محددة ، اعتمادًا على نوع الكائن الحي وحتى الانتماء لعائلة معينة. الإدراك بمساعدة نظام حاسة الشم وفك تشفير "الرسالة" يسبب شكلاً معينًا من السلوك أو العملية الفسيولوجية لدى المستلمين. حتى الآن ، هناك مجموعة كبيرة من الفيرومونات الحشرات معروفة. تم تصميم بعضها لجذب الأفراد من الجنس الآخر ، والبعض الآخر ، والتتبع ، والإشارة إلى المسار إلى المنزل أو مصدر الغذاء ، والبعض الآخر بمثابة إشارة إنذار ، والرابعة تنظم بعض العمليات الفسيولوجية ، وما إلى ذلك.
يجب أن يكون "الإنتاج الكيميائي" في جسم الحشرات فريدًا حقًا من أجل إطلاق الكمية المناسبة وفي لحظة معينة المجموعة الكاملة من الفيرومونات التي يحتاجونها. اليوم ، يُعرف أكثر من مائة من هذه المواد ذات الطبيعة الأكثر تعقيدًا. التركيب الكيميائي، ولكن لم يتم استنساخ أكثر من اثني عشر منهم بشكل مصطنع. في الواقع ، للحصول عليها ، هناك حاجة إلى تقنيات ومعدات متقدمة ، لذلك لا يزال يتعين علينا حتى الآن أن نتفاجأ بمثل هذا الترتيب لجسم هذه الكائنات اللافقارية المصغرة.
يتم تزويد الخنافس بشكل أساسي بهوائيات من النوع الشمي. فهي تسمح لك ليس فقط بالتقاط رائحة المادة واتجاه توزيعها ، ولكن حتى "الشعور" بشكل الشيء المعطر. مثال على حاسة الشم الرائعة هو خنافس حفار القبور ، التي تعمل في تنظيف الأرض من الجيف. إنهم قادرون على شمها على بعد مئات الأمتار والتجمع مجموعة كبيرة. وتجد الدعسوقة بمساعدة الرائحة مستعمرات من حشرات المن لتترك البناء هناك. بعد كل شيء ، لا تتغذى على حشرات المن فحسب ، بل تتغذى أيضًا على يرقاتها.
ليس فقط الحشرات البالغة ، ولكن أيضًا يرقاتها غالبًا ما تتمتع بحاسة شم ممتازة. وبالتالي ، فإن يرقات الكوكتيل قادرة على الانتقال إلى جذور النباتات (الصنوبر والقمح) ، مسترشدة بتركيز مرتفع قليلاً من ثاني أكسيد الكربون. في التجارب ، تذهب اليرقات على الفور إلى منطقة التربة ، حيث أدخلت كمية صغيرة من مادة تشكل ثاني أكسيد الكربون.
إن حساسية العضو الشمي ، على سبيل المثال ، فراشة زحل ، التي يستطيع ذكرها التقاط رائحة أنثى من جنسه على مسافة 12 كم ، تبدو غير مفهومة. عند مقارنة هذه المسافة بكمية الفرمون التي تفرزها الأنثى ، تم الحصول على نتيجة فاجأت العلماء. بفضل قرون الاستشعار الخاصة به ، يبحث الذكر بشكل لا لبس فيه بين العديد من المواد ذات الرائحة عن جزيء واحد من المادة المعروفة وراثيًا لكل 1 م 3 من الهواء!
يتم إعطاء بعض غشاء البكارة إحساسًا قويًا بالرائحة بحيث لا يكون أدنى من غريزة الكلب المعروفة. لذلك ، عند الركض على طول جذع شجرة أو جذع شجرة ، تحرك الفرسان بقوة قرون الاستشعار الخاصة بهم. معهم ، "شم" يرقات ذيل قرن أو خنفساء الحطاب ، الموجودة في الخشب على مسافة 2-2.5 سم من السطح.
بفضل الحساسية الفريدة للهوائيات ، يحدد متسابق الهليكوبتر الصغير ما بداخلها بمجرد لمس شرانق العناكب - سواء كانت خصيتين متخلفتين ، أو عناكب مستقرة تركتها بالفعل ، أو خصيتان لراكبين آخرين من جنسهم. لم يُعرف بعد كيف يقوم Helis بإجراء مثل هذا التحليل الدقيق. على الأرجح ، يشعر بأدق رائحة محددة ، ولكن قد يكون ذلك عندما ينقر على قرون الاستشعار ، يلتقط الفارس نوعًا من الصوت المنعكس.
يتم إجراء تصور وتحليل المنبهات الكيميائية التي تعمل على الأعضاء الشمية للحشرات بواسطة نظام متعدد الوظائف - محلل حاسة الشم. إنه ، مثل جميع المحللين الآخرين ، يتكون من إدارات الإدراك والتنفيذ والمركزية. تدرك المستقبلات الشمية (المستقبلات الكيميائية) جزيئات المواد ذات الرائحة ، ويتم إرسال النبضات التي تشير إلى رائحة معينة على طول الألياف العصبية إلى الدماغ لتحليلها. هناك تطور فوري لاستجابة الجسم.
عند الحديث عن حاسة شم الحشرات ، لا يسع المرء إلا أن يقول عن الرائحة. لا يمتلك العلم حتى الآن فهمًا واضحًا لماهية الرائحة ، وهناك العديد من النظريات المتعلقة بهذه الظاهرة الطبيعية. وفقًا لأحدهم ، تمثل الجزيئات التي تم تحليلها للمادة "مفتاحًا". و "القفل" هو مستقبلات الأعضاء الشمية المتضمنة في أجهزة تحليل الرائحة. إذا اقترب تكوين الجزيء من "قفل" مستقبل معين ، فسيستقبل المحلل إشارة منه ويفك تشفيره وينقل معلومات حول الرائحة إلى دماغ الحيوان. وفقًا لنظرية أخرى ، يتم تحديد الرائحة من خلال الخصائص الكيميائية للجزيئات وتوزيع الشحنات الكهربائية. ترى أحدث نظرية ، والتي حازت على العديد من المؤيدين ، السبب الرئيسي للرائحة في الخصائص الاهتزازية للجزيئات ومكوناتها. يرتبط أي عطر بترددات معينة (أرقام موجية) لمدى الأشعة تحت الحمراء. على سبيل المثال ، حساء البصل ثيوالكحول و ديكابوران مختلفان كيميائيا تماما. لكن لديهم نفس التردد ونفس الرائحة. في الوقت نفسه ، هناك مواد متشابهة كيميائيًا تتميز بترددات مختلفة ورائحة مختلفة. إذا كانت هذه النظرية صحيحة ، فيمكن تقييم كل من المواد العطرية وآلاف أنواع الخلايا التي تدرك الرائحة عن طريق ترددات الأشعة تحت الحمراء.
"تركيب رادار" للحشرات
تتمتع الحشرات بأعضاء ممتازة من الشم واللمس - هوائيات (قرون استشعار أو أغلال). إنها متحركة للغاية ويمكن التحكم فيها بسهولة: يمكن للحشرة أن تتكاثر بها ، وتجمعها معًا ، وتدور كل واحدة على حدة على محورها الخاص أو معًا على محور مشترك. في هذه الحالة ، كلاهما يشبهان ظاهريًا وهما في جوهرهما "تثبيت رادار". العنصر الحساس للأعصاب في الهوائيات هو الإحساس. من خلالهم ، يتم إرسال نبضة بسرعة 5 أمتار في الثانية إلى مركز "الدماغ" للمحلل للتعرف على موضوع التهيج. ثم تنتقل إشارة الاستجابة للمعلومات المستلمة على الفور إلى العضلة أو أي عضو آخر.
في معظم الحشرات ، في الجزء الثاني من الهوائيات ، يوجد عضو جونستون - جهاز عالمي ، لم يتم توضيح الغرض منه بالكامل بعد. يُعتقد أنه يدرك حركات وهزات الهواء والماء ، والتلامس مع الأشياء الصلبة. يتمتع الجراد والجنادب بحساسية عالية بشكل مدهش للاهتزازات الميكانيكية ، القادرة على تسجيل أي اهتزازات بسعة تساوي نصف قطر ذرة الهيدروجين!
تحتوي الخنافس أيضًا على عضو جونستون على الجزء الثاني من الهوائيات. وفي حالة تلف الخنفساء التي تعمل على سطح الماء أو إزالتها ، فإنها ستعثر على أي عوائق. بمساعدة هذا العضو ، تستطيع الخنفساء التقاط الموجات المنعكسة القادمة من الساحل أو العوائق. يشعر بموجات الماء التي يبلغ ارتفاعها 0.000000004 مم ، أي أن عضو جونستون يؤدي مهمة مسبار صدى أو رادار.
يتميز النمل ليس فقط بعقل منظم جيدًا ، ولكن أيضًا من خلال تنظيم جسدي مثالي بنفس القدر. تعتبر الهوائيات ذات أهمية قصوى بالنسبة لهذه الحشرات ؛ فبعضها يعمل كعضو ممتاز للرائحة واللمس ومعرفة البيئة والتفسيرات المتبادلة. يفقد النمل المحروم من الهوائيات القدرة على إيجاد طريق ، والطعام القريب ، وتمييز الأعداء عن الأصدقاء. بمساعدة الهوائيات ، تستطيع الحشرات "التحدث" فيما بينها. ينقل النمل معلومات مهمة عن طريق لمس الهوائيات الخاصة ببعضها البعض بهوائياتها. في إحدى الحلقات السلوكية ، وجد نملان فريسة على شكل يرقات ذات أحجام مختلفة. بعد "مفاوضات" مع إخوانهم بمساعدة الهوائيات ، ذهبوا إلى مكان الاكتشاف مع مساعدين معبأين. في الوقت نفسه ، حشدت النملة الأكثر نجاحًا ، والتي تمكنت من نقل المعلومات حول الفريسة الأكبر التي عثرت عليها بمساعدة الهوائيات ، مجموعة أكبر بكثير من النمل العامل خلفها.
ومن المثير للاهتمام أن النمل من أنظف المخلوقات. بعد كل وجبة ونوم ، يتم تنظيف الجسم بالكامل وخاصة قرون الاستشعار.
أحاسيس الذوق
يحدد الشخص بوضوح رائحة وطعم مادة ما ، بينما في الحشرات ، لا يتم فصل حاسة الذوق والشم في كثير من الأحيان. هم بمثابة شعور كيميائي واحد (الإدراك).
تفضل الحشرات ذات الإحساس بالتذوق مادة أو أخرى اعتمادًا على الخصائص الغذائية لنوع معين. في الوقت نفسه ، يمكنهم التمييز بين الحلو والمالح والمر والحامض. للتلامس مع الطعام المستهلك ، يمكن أن توجد أعضاء التذوق في أجزاء مختلفة من جسم الحشرات - على الهوائيات والخرطوم والساقين. بمساعدتهم ، تتلقى الحشرات معلومات كيميائية أساسية عن البيئة. على سبيل المثال ، الذبابة ، فقط عن طريق لمس مخالبها لشيء يهمها ، تكتشف على الفور تقريبًا ما هو تحت قدميها - شراب أو طعام أو شيء غير صالح للأكل. أي أنها قادرة على إجراء تحليل التلامس الفوري لمادة كيميائية بأقدامها.
الطعم هو الإحساس الذي يحدث عندما يتعرض محلول من المواد الكيميائية للمستقبلات (المستقبلات الكيميائية) لعضو الذوق في الحشرة. خلايا طعم المستقبلات هي الجزء المحيطي من النظام المعقد لمحلل التذوق. إنهم يرون المحفزات الكيميائية ، وهنا يحدث الترميز الأولي لإشارات الذوق. ينقل المحللون على الفور وابلًا من النبضات الكهروضوئية على طول الألياف العصبية الرقيقة إلى مركز "الدماغ". كل نبضة من هذا القبيل تدوم أقل من جزء من الألف من الثانية. ثم تحدد الهياكل المركزية للمحلل على الفور أحاسيس التذوق.
تستمر المحاولات في فهم ليس فقط مسألة ماهية الرائحة ، ولكن أيضًا لإنشاء نظرية موحدة عن "الحلاوة". حتى الآن ، لم ينجح هذا - ربما تنجح أنت ، علماء الأحياء في القرن الحادي والعشرين. تكمن المشكلة في أن المواد الكيميائية المختلفة تمامًا ، العضوية وغير العضوية ، يمكن أن تخلق نسبيًا نفس طعم الإحساس بالحلاوة.
أعضاء الحس
ربما تكون دراسة حاسة اللمس لدى الحشرات هي الصعوبة الأكبر. كيف تلامس هذه المخلوقات المقيدة بالسلاسل في القشرة الكيتينية العالم؟ لذلك ، بفضل مستقبلات الجلد ، نحن قادرون على إدراك الأحاسيس اللمسية المختلفة - بعض المستقبلات تسجل الضغط ، والبعض الآخر يسجل درجة الحرارة ، إلخ. عند لمس شيء ما ، يمكننا أن نستنتج أنه بارد أو دافئ ، قاسي أو ناعم ، ناعم أو خشن. تحتوي الحشرات أيضًا على أجهزة تحليل تحدد درجة الحرارة والضغط وما إلى ذلك ، ولكن يظل الكثير في آليات عملها غير معروف.
تعتبر حاسة اللمس من أهم الحواس لسلامة طيران العديد من الحشرات الطائرة ، لاستشعار التيارات الهوائية. على سبيل المثال ، في dipterans ، يتم تغطية الجسم بالكامل بالحساسية ، والتي تؤدي وظائف اللمس. يوجد الكثير منهم بشكل خاص على الرسن من أجل إدراك ضغط الهواء وتحقيق الاستقرار في الرحلة.
بفضل حاسة اللمس ، ليس من السهل ضرب الذبابة. تسمح لها بصرها بملاحظة شيء مهدد فقط على مسافة 40-70 سم ، لكن الذبابة قادرة على الاستجابة لحركة اليد الخطيرة ، والتي تسبب حتى حركة صغيرة للهواء ، وتقلع على الفور. يؤكد هذا الذبابة المنزلية العادية مرة أخرى أنه لا يوجد شيء بسيط في العالم الحي - كل المخلوقات ، الصغار والكبار ، مزودة بأنظمة حسية ممتازة للحياة النشطة وحماية أنفسهم.
يمكن أن تكون مستقبلات الحشرات التي تسجل الضغط على شكل بثور وشعيرات. تستخدمها الحشرات لأغراض مختلفة ، بما في ذلك التوجيه في الفضاء - في اتجاه الجاذبية. على سبيل المثال ، تتحرك يرقة الذبابة دائمًا بشكل واضح للأعلى قبل التشرنق ، أي عكس الجاذبية. بعد كل شيء ، تحتاج إلى الزحف من كتلة الطعام السائلة ، ولا توجد معالم هناك ، باستثناء جاذبية الأرض. حتى بعد الخروج من الشرنقة ، تميل الذبابة إلى الزحف لبعض الوقت حتى تجف من أجل الطيران.
تمتلك العديد من الحشرات إحساسًا متطورًا بالجاذبية. على سبيل المثال ، يستطيع النمل تقدير انحدار السطح بمقدار 20. ويمكن للخنفساء التي تحفر جحورًا عمودية تقدير الانحراف عن المستوى الرأسي البالغ 10.
الأحياء "المتنبئون"
تتمتع العديد من الحشرات بقدرة ممتازة على توقع التغيرات المناخية وإجراء تنبؤات طويلة الأجل. ومع ذلك ، هذا نموذجي لجميع الكائنات الحية - سواء كانت نباتًا أو كائنًا دقيقًا أو لافقاريًا أو فقاريًا. تضمن هذه القدرات نشاطًا طبيعيًا للحياة في موطنها المقصود. نادرًا ما توجد ظواهر طبيعية ملحوظة - الجفاف والفيضانات والنوبات الباردة الحادة. وبعد ذلك ، من أجل البقاء على قيد الحياة ، تحتاج الكائنات الحية إلى تعبئة معدات حماية إضافية مسبقًا. في كلتا الحالتين ، يستخدمون "محطات الطقس" الداخلية الخاصة بهم.
من خلال مراقبة سلوك الكائنات الحية المختلفة بشكل مستمر ودقيق ، يمكن للمرء أن يتعلم ليس فقط عن تغيرات الطقس ، ولكن حتى عن الكوارث الطبيعية القادمة. بعد كل شيء ، أكثر من 600 نوع من الحيوانات و 400 نوع من النباتات ، المعروفة حتى الآن للعلماء ، يمكن أن تلعب نوعًا من الدور كمقاييس ومؤشرات للرطوبة ودرجة الحرارة والتنبؤ بكل من العواصف الرعدية والعواصف والأعاصير والفيضانات والطقس الصافي الجميل . علاوة على ذلك ، هناك "متنبئون مباشرون بالطقس" في كل مكان ، أينما كنت - بجوار الخزان ، في المرج ، في الغابة. على سبيل المثال ، قبل المطر ، حتى مع وجود سماء صافية ، يتوقف الجراد الأخضر عن النقيق ، ويبدأ النمل في إغلاق مداخل عش النمل بإحكام ، ويتوقف النحل عن الطيران بحثًا عن الرحيق ، ويجلس في الخلية ويضرب. في محاولة للاختباء من سوء الأحوال الجوية الوشيك ، يطير الذباب والدبابير على نوافذ المنازل.
ملاحظات ل النمل السام، التي تعيش في سفوح التبت ، كشفت عن قدرتها الممتازة على إجراء تنبؤات بعيدة. قبل بداية فترة هطول أمطار غزيرة ، ينتقل النمل إلى مكان آخر به أرضية صلبة جافة ، وقبل بداية الجفاف ، يملأ النمل المنخفضات الرطبة الداكنة. يستطيع النمل المجنح الشعور باقتراب العاصفة خلال 2-3 أيام. يبدأ الأفراد الكبار في الاندفاع على الأرض ، بينما يتجمع الصغار على ارتفاع منخفض. وكلما كانت هذه العمليات أكثر نشاطًا ، كان من المتوقع أن يكون الطقس سيئًا أقوى. وجد أنه خلال العام حدد النمل بشكل صحيح 22 تغيرًا مناخيًا ، وكان مخطئًا في حالتين فقط. بلغت هذه النسبة 9٪ ، وهي تبدو جيدة جدًا مقارنة بمتوسط خطأ محطات الطقس البالغ 20٪.
غالبًا ما تعتمد الإجراءات الهادفة للحشرات على التنبؤات طويلة المدى ، ويمكن أن يكون هذا مفيدًا للناس. يتم تزويد مربي النحل المتمرس بتوقعات موثوقة إلى حد ما من قبل النحل. لفصل الشتاء ، يقومون بإغلاق الفتحة في الخلية بالشمع. من خلال الفتح للتهوية في الخلية ، يمكن للمرء أن يحكم على الشتاء القادم. إذا ترك النحل حفرة كبيرة ، فسيكون الشتاء دافئًا ، وإذا كان صغيرًا ، فتوقع صقيعًا شديدًا. ومن المعروف أيضًا أنه إذا بدأ النحل في الخروج من خلايا النحل مبكرًا ، فيمكن توقع ربيع دافئ مبكرًا. نفس النمل ، إذا لم يكن من المتوقع أن يكون الشتاء قاسياً ، يظل يعيش بالقرب من سطح التربة ، وقبل الشتاء البارد ، يستقر في عمق الأرض ويبني عشًا أعلى.
بالإضافة إلى المناخ الكلي للحشرات ، فإن المناخ المحلي لموائلها مهم أيضًا. على سبيل المثال ، لا يسمح النحل بارتفاع درجة الحرارة في خلايا النحل ، وبعد تلقي إشارة من "أجهزة" معيشته حول درجة الحرارة التي تتجاوز درجة الحرارة ، يبدأ النحل في تهوية الغرفة. يتم تنظيم جزء من النحل العامل على ارتفاعات مختلفة في جميع أنحاء الخلية ويقوم بتحريك الهواء مع ضربات الجناح السريعة. يتم تكوين تيار هواء قوي ، ويتم تبريد الخلية. التهوية عملية طويلة ، وعندما تتعب دفعة واحدة من النحل ، يحل دور مجموعة أخرى ، وبترتيب صارم.
لا يعتمد سلوك الحشرات البالغة فحسب ، بل يرقاتها أيضًا على قراءات "الأدوات" الحية. على سبيل المثال ، لا تظهر يرقات الزيز التي تتطور في الأرض إلا عندما يكون الطقس جيدًا. لكن كيف تعرف كيف يكون الطقس في الأعلى؟ لتحديد ذلك ، قاموا بإنشاء مخاريط أرضية خاصة بها ثقوب كبيرة فوق ملاجئهم تحت الأرض - وهو نوع من هياكل الأرصاد الجوية. في نفوسهم ، السيكادا تقييم درجة الحرارة والرطوبة من خلال طبقة رقيقة من التربة. وإذا كانت الظروف الجوية غير مواتية ، تعود اليرقات إلى المنك.
ظاهرة التنبؤ بالسيول والأمطار
يمكن أن تساعد مراقبة سلوك النمل الأبيض في المواقف الحرجة الناس على توقع هطول الأمطار الغزيرة والفيضانات. وصف أحد علماء الطبيعة الحالة عندما غادرت قبيلة هندية تعيش في غابات البرازيل مستوطنتهم على عجل قبل الفيضان. و "أخبر" النمل الهنود عن اقتراب الكارثة. قبل الفيضان ، أصبحت هذه الحشرات الاجتماعية شديدة الاهتياج وتترك المكان الصالح للسكن على وجه السرعة مع الشرانق والإمدادات الغذائية. يذهبون إلى أماكن لا تصل إليها المياه. بالكاد فهم السكان المحليون أصول مثل هذه الحساسية المذهلة للنمل ، ولكن ، إطاعة لمعرفتهم ، ترك الناس المشكلة بعد القليل من خبراء الأرصاد الجوية.
فهي ممتازة في التنبؤ بالفيضانات والنمل الأبيض. قبل أن يبدأ ، يغادرون منازلهم مع المستعمرة بأكملها ويهرعون إلى أقرب الأشجار. وبتوقع حجم الكارثة ، فإنها ترتفع إلى الارتفاع الذي سيكون أعلى من الفيضان المتوقع. هناك ينتظرون حتى تهدأ تيارات المياه الموحلة ، التي تندفع بسرعة تجعل الأشجار تسقط أحيانًا تحت ضغطها.
يراقب عدد كبير من محطات الطقس الطقس. تقع على الأرض ، بما في ذلك في الجبال ، على سفن علمية وأقمار صناعية ومحطات فضائية مجهزة بشكل خاص. الأرصاد الجوية مجهزة بأحدث الأجهزة والأجهزة وأجهزة الكمبيوتر. في الواقع ، لا يقومون بعمل تنبؤات بالطقس ، ولكنهم يقومون بحساب أو حساب تغيرات الطقس. والحشرات في الأمثلة السابقة تتنبأ بالطقس باستخدام قدرات فطرية و "أجهزة" معيشية خاصة مدمجة في أجسامها. علاوة على ذلك ، لا يحدد النمل التنبؤ بالطقس وقت اقتراب الفيضان فحسب ، بل يحدد أيضًا نطاقه. بعد كل شيء ، من أجل ملجأ جديد ، احتلوا أماكن آمنة فقط. لم يتمكن العلماء بعد من تفسير هذه الظاهرة. قدم النمل الأبيض لغزا أكبر. الحقيقة هي أنهم لم يكونوا موجودين على تلك الأشجار التي ، أثناء الفيضان ، تبين أنها دمرت بواسطة الجداول العاصفة. بطريقة مماثلة ، وفقًا لملاحظة علماء السلوك ، تصرفت الزرزور ، والتي لم تشغل في الربيع بيوت الطيور التي تشكل خطورة على المستوطنة. في وقت لاحق ، تمزقهم بالفعل بسبب رياح الإعصار. لكننا هنا نتحدث عن حيوان كبير نسبيًا. يقوم الطائر ، ربما عن طريق تأرجح بيت الطيور أو بعلامات أخرى ، بتقييم عدم موثوقية تثبيته. ولكن كيف وبمساعدة أي أجهزة يمكن أن تقوم بها حيوانات صغيرة جدًا ولكنها "حكيمة" جدًا؟ الإنسان ليس فقط غير قادر على خلق أي شيء كهذا ، لكنه لا يستطيع الإجابة. هذه المهام لعلماء الأحياء في المستقبل!
فهرس
لإعداد هذا العمل ، تم استخدام مواد من الموقع. http://www.portal-slovo.ru/
زدانوفا ت.
يمكن أن يكون الاتصال بالأنشطة المتنوعة والحيوية لعالم الحشرات تجربة رائعة. يبدو أن هذه المخلوقات تطير بلا مبالاة وتسبح ، وتجري وتزحف ، وتطن وتزرد ، تقضم وتحمل. ومع ذلك ، فإن كل هذا لا يتم بلا هدف ، ولكن بشكل أساسي بقصد معين ، وفقًا للبرنامج الفطري المضمن في أجسادهم وتجربة الحياة المكتسبة. من أجل إدراك العالم المحيط ، والتوجه فيه ، وتنفيذ جميع الإجراءات الملائمة وعمليات الحياة ، تتمتع الحيوانات بأنظمة معقدة للغاية ، عصبية وحسية في المقام الأول.
ما هو القاسم المشترك بين الجهاز العصبي للفقاريات واللافقاريات؟
الجهاز العصبيعبارة عن مجمع معقد من الهياكل والأعضاء ، يتكون من نسيج عصبي ، حيث يكون الجزء المركزي هو الدماغ. الوحدة الهيكلية والوظيفية الرئيسية للجهاز العصبي هي خلية عصبية لها عمليات (في اليونانية ، الخلية العصبية هي خلية عصبية).
يوفر الجهاز العصبي ودماغ الحشرات: الإدراك بمساعدة الحواس من التهيج الخارجي والداخلي (التهيج والحساسية) ؛ المعالجة الفورية بواسطة نظام محللي الإشارات الواردة ، وإعداد وتنفيذ استجابة مناسبة ؛ التخزين في الذاكرة بشكل مشفر للمعلومات الوراثية والمكتسبة ، وكذلك استرجاعها الفوري حسب الحاجة ؛ إدارة جميع أجهزة وأنظمة الجسم من أجل عملها ككل ، وتحقيق التوازن بينها وبين البيئة ؛ تنفيذ العمليات العقلية والنشاط العصبي العالي والسلوك المناسب.
يختلف تنظيم الجهاز العصبي ودماغ الفقاريات واللافقاريات إلى حد أنه يبدو للوهلة الأولى أنه من المستحيل مقارنتها. وفي الوقت نفسه ، بالنسبة للأنواع الأكثر تنوعًا من الجهاز العصبي ، يبدو أن الانتماء إلى كائنات حية "بسيطة" و "معقدة" تمامًا ، فإن الوظائف نفسها مميزة.
يسمح دماغ الذبابة أو النحلة أو الفراشة أو غيرها من الحشرات الصغيرة جدًا برؤية وسماع ولمس وتذوق ، والتحرك بدقة كبيرة ، علاوة على ذلك ، الطيران باستخدام "خريطة" داخلية لمسافات طويلة ، والتواصل مع بعضها البعض وحتى تمتلك "لغتها" الخاصة ، لتعلم وتطبيق التفكير المنطقي في المواقف غير القياسية. لذا ، فإن دماغ النملة أصغر بكثير من رأس الدبوس ، لكن هذه الحشرة لطالما اعتبرت "حكيمًا". عند مقارنتها ليس فقط بدماغه المجهري ، ولكن أيضًا بالقدرات غير المفهومة لخلية عصبية واحدة ، يجب أن يخجل الشخص من أحدث أجهزة الكمبيوتر لديه. وماذا يمكن أن يقول العلم عن هذا ، على سبيل المثال ، البيولوجيا العصبية ، التي تدرس عمليات الولادة والحياة والموت في الدماغ؟ هل كانت قادرة على كشف غموض النشاط الحيوي للدماغ - هذه الظاهرة الأكثر تعقيدًا وغموضًا من بين الظواهر المعروفة للناس؟
تنتمي أول تجربة بيولوجية عصبية إلى الطبيب الروماني القديم جالينوس. بعد أن قطع الألياف العصبية في خنزير ، بمساعدة الدماغ الذي يتحكم في عضلات الحنجرة ، حرم الحيوان من صوته - أصبح مخدرًا على الفور. كان قبل ألف عام. ولكن إلى أي مدى ذهب العلم منذ ذلك الحين في معرفته بمبدأ الدماغ؟ اتضح أنه على الرغم من العمل الهائل للعلماء ، فإن مبدأ تشغيل حتى خلية عصبية واحدة ، ما يسمى بـ "الطوب" الذي يُبنى منه الدماغ ، لا يزال غير معروف للإنسان. يفهم علماء الأعصاب الكثير عن كيف "تأكل" الخلايا العصبية و "تشرب". كيف تتلقى الطاقة اللازمة لنشاط حياتها ، وهضم المواد الضرورية المستخرجة من البيئة في "المراجل البيولوجية" ؛ فكيف ترسل هذه العصبون أكثر معلومات مختلفةفي شكل إشارات ، مشفرة إما في سلسلة معينة من النبضات الكهربائية ، أو في مجموعات مختلفة من المواد الكيميائية. ثم ماذا؟ هنا تلقت الخلية العصبية إشارة محددة ، وفي أعماقها بدأ نشاط فريد بالتعاون مع الخلايا الأخرى التي تشكل دماغ الحيوان. هناك حفظ للمعلومات الواردة ، واستخراج المعلومات الضرورية من الذاكرة ، واتخاذ القرار ، وإعطاء الأوامر للعضلات والأعضاء المختلفة ، إلخ. كيف هي أمورك؟ لا يعرف العلماء على وجه اليقين حتى الآن. حسنًا ، نظرًا لأنه من غير الواضح كيف تعمل الخلايا العصبية الفردية ومجمعاتها ، فإن مبدأ تشغيل الدماغ بأكمله ، حتى لو كان صغيرًا مثل حشرة ، ليس واضحًا أيضًا.
عمل أعضاء الحس و "الأجهزة" الحية
يقترن النشاط الحيوي للحشرات بمعالجة المعلومات الصوتية والشمية والبصرية وغيرها من المعلومات الحسية - المكانية والهندسية والكمية. إحدى السمات العديدة الغامضة والمثيرة للاهتمام للحشرات هي قدرتها على تقييم الموقف بدقة باستخدام "أدواتها" الخاصة. معرفتنا بهذه الأجهزة محدودة ، على الرغم من استخدامها على نطاق واسع في الطبيعة. هذه هي محددات المجالات الفيزيائية المختلفة ، والتي تسمح بالتنبؤ بالزلازل والانفجارات البركانية والفيضانات وتغيرات الطقس. إنه إحساس بالوقت ، تُحسب بالساعة البيولوجية الداخلية ، وإحساس بالسرعة ، والقدرة على الإبحار والتنقل ، وأكثر من ذلك بكثير.
تسمى خاصية أي كائن حي (الكائنات الحية الدقيقة والنباتات والفطريات والحيوانات) لإدراك المنبهات المنبثقة من البيئة الخارجية ومن أعضائها وأنسجتها بالحساسية. تمتلك الحشرات ، مثل الحيوانات الأخرى ذات الجهاز العصبي المتخصص ، خلايا عصبية ذات انتقائية عالية لمختلف المحفزات - المستقبلات. يمكن أن تكون لمسية (تستجيب للمس) ، ودرجة الحرارة ، والضوء ، والكيمياء ، والاهتزاز ، والعضلات المفصلية ، وما إلى ذلك. بفضل مستقبلاتها ، تلتقط الحشرات مجموعة كاملة من العوامل البيئية - اهتزازات مختلفة (مجموعة واسعة من الأصوات ، طاقة إشعاعية على شكل ضوء وحرارة) ، ضغط ميكانيكي (على سبيل المثال ، الجاذبية) وعوامل أخرى. توجد خلايا المستقبلات في الأنسجة إما منفردة أو مجمعة في أنظمة مع تكوين أعضاء حسية متخصصة - أعضاء حسية.
جميع الحشرات "تفهم" تمامًا مؤشرات أعضائها الحسية. بعضها ، مثل أجهزة الرؤية والسمع والشم ، بعيدة وقادرة على إدراك التهيج عن بعد. والبعض الآخر ، مثل أعضاء الذوق واللمس ، يتواصلون ويستجيبون للتعرض من خلال الاتصال المباشر.
تتمتع الحشرات في الكتلة برؤية ممتازة. تعمل عيونهم المركبة المعقدة ، والتي تضاف إليها عيون بسيطة في بعض الأحيان ، على التعرف على الأشياء المختلفة. يتم تزويد بعض الحشرات برؤية الألوان وأجهزة الرؤية الليلية المناسبة. ومن المثير للاهتمام أن عيون الحشرات هي العضو الوحيد الذي تشبهه الحيوانات الأخرى. في الوقت نفسه ، لا يوجد مثل هذا التشابه بين أجهزة السمع والشم والذوق واللمس ، ولكن مع ذلك ، فإن الحشرات تدرك تمامًا الروائح والأصوات ، وتتنقل في الفضاء ، وتلتقط الموجات فوق الصوتية وتنبعث منها. حاسة الشم والذوق اللطيفة تسمح لهم بالعثور على الطعام. تفرز مجموعة متنوعة من غدد الحشرات موادًا لجذب الإخوة والشركاء الجنسيين وإخافة المنافسين والأعداء ، كما أن حاسة الشم شديدة الحساسية قادرة على اكتشاف رائحة هذه المواد حتى لعدة كيلومترات.
كثير في أفكارهم يربطون بين الأعضاء الحسية للحشرات والرأس. لكن اتضح أن الهياكل المسؤولة عن جمع المعلومات حول البيئة توجد في الحشرات في أجزاء مختلفة من الجسم. يمكنهم تحديد درجة حرارة الأشياء وتذوق الطعام بأقدامهم ، واكتشاف وجود الضوء بظهرهم ، والاستماع بركبهم ، وشعيراتهم ، وأطراف الذيل ، وشعر الجسم ، وما إلى ذلك.
تعد أعضاء حاسة الحشرات جزءًا من الأنظمة الحسية - أجهزة التحليل التي تخترق شبكة الكائن الحي بأكمله تقريبًا. يتلقون العديد من الإشارات الخارجية والداخلية المختلفة من مستقبلات أعضائهم الحسية ، ويقومون بتحليلها ، وتشكيل ونقل "التعليمات" إلى مختلف الأجهزة لتنفيذ الإجراءات المناسبة. تشكل أعضاء الحس بشكل أساسي قسم المستقبلات ، والذي يقع على أطراف (نهايات) أجهزة التحليل. ويتكون القسم الموصل من عصبونات مركزية ومسارات من المستقبلات. يوجد في الدماغ أماكن محددةلمعالجة المعلومات من الحواس. إنهم يشكلون "الدماغ" المركزي ، وهو جزء من المحلل. بفضل هذا النظام المعقد والمناسب ، على سبيل المثال ، المحلل البصري ، يتم إجراء حساب دقيق والتحكم في أعضاء حركة الحشرة.
لقد تراكمت معرفة واسعة حول القدرات المذهلة للأنظمة الحسية للحشرات ، لكن حجم الكتاب يسمح لي بإدراج عدد قليل منها فقط.
أجهزة الرؤية
تعتبر العيون والنظام المرئي الأكثر تعقيدًا هدية رائعة ، بفضل قدرة الحيوانات على تلقي المعلومات الأساسية حول العالم من حولها ، والتعرف بسرعة على الكائنات المختلفة وتقييم الموقف الذي نشأ. الرؤية ضرورية للحشرات عند البحث عن الطعام لتجنب الحيوانات المفترسة ، لاستكشاف الأشياء ذات الاهتمام أو البيئة ، للتفاعل مع الأفراد الآخرين في السلوك الإنجابي والاجتماعي ، إلخ.
الحشرات مجهزة بمجموعة متنوعة من العيون. يمكن أن تكون عيون معقدة أو بسيطة أو إضافية ، وكذلك اليرقات. الأكثر تعقيدًا هي العيون المركبة ، والتي تتكون من عدد كبير من الأوماتيديا التي تشكل جوانب سداسية على سطح العين. Ommatidium هو في الأساس جهاز بصري صغير ، مزود بعدسة مصغرة ونظام توجيه للضوء وعناصر حساسة للضوء. لا يرى كل وجه سوى جزء صغير من الكائن ، ويقدمان معًا صورة فسيفساء للكائن بأكمله. توجد العيون المركبة ، التي تتميز بها معظم الحشرات البالغة ، على جانبي الرأس. في بعض الحشرات ، على سبيل المثال ، اليعسوب الصياد ، الذي يتفاعل بسرعة مع حركة الفريسة ، تحتل العيون نصف الرأس. كل عينيها مبنية من 28000 وجه. للمقارنة ، تحتوي الفراشات على 17000 منها ، وذبابة المنزل لديها 4000. يمكن أن تكون العيون على رأس الحشرات اثنتين أو ثلاث على الجبهة أو التاج ، وفي كثير من الأحيان على جوانبها. يتم استبدال العين اليرقية في الخنافس والفراشات وغشاء البكارة في مرحلة البلوغ بأخرى معقدة.
المخطط العام لهيكل الجهاز العصبي للحشرات هو نفسه الموجود في مفصليات الأرجل الأخرى. إلى جانب حالات التسلخ القوي (فوق المريء ، وتحت المريء ، و 3 عقد صدرية ، و 8 عقد بطنية) والبنية الزوجية للجهاز العصبي في الحشرات البدائية ، هناك حالات تركيز شديد للجهاز العصبي: يمكن تقليل سلسلة البطن بأكملها إلى سلسلة مستمرة الكتلة العقدية ، وهي شائعة بشكل خاص في اليرقات واليرقات البالغة في حالة عدم وجود أطراف وتقطيع ضعيف في الجسم.
في العقدة فوق المريئية ، يكون تطور البنية الداخلية للجزء الدماغي من الدماغ ، على وجه الخصوص ، أجسام الفطر ، التي تشكل 1-2 أزواج من الدرنات على جانبي خط الوسط ، ملحوظًا. تم تطوير الدماغ بشكل جيد ، وخاصة الجزء الأمامي منه ، حيث توجد تكوينات ثنائية خاصة مسؤولة عن أشكال معقدة من السلوك.
من بين الأعضاء ، ممثلة بالعديد من الشعيرات ، والشعيرات ، والمنخفضات - التي تناسبها النهايات العصبية - المستقبلات المختلفة التي تدرك أنواع مختلفةالمنبهات - الميكانيكية والكيميائية ودرجة الحرارة وما إلى ذلك ، تسود أجهزة حاسة اللمس والشم في أهميتها. تشمل أعضاء الحس الميكانيكي كلاً من أعضاء اللمس وأعضاء السمع ، التي ترى اهتزازات الهواء كأصوات. يتم تمثيل أعضاء اللمس على سطح جسم الحشرات بواسطة شعيرات. أعضاء الحس الكيميائي - تعمل على إدراك كيمياء البيئة (الذوق والرائحة). المستقبلات الشمية ، أيضًا على شكل شعيرات - تتغير أحيانًا إلى نتوءات رقيقة منفصلة الجدران ، نتوءات غير مجزأة تشبه الإصبع ، مناطق مسطحة رقيقة الجدران من التكامل ، غالبًا ما توجد على قرون الاستشعار ، طعم - على أعضاء جهاز الفم ، ولكن في بعض الأحيان في أجزاء أخرى من الجسم - في الذباب ، على سبيل المثال ، - على الأجزاء الطرفية من الساقين. حاسة الشم لها أهمية كبيرة في العلاقات بين أفراد الحشرات.
بمساعدة العيون المركبة المعقدة ، التي تتكون من الحس ، الأجزاء السداسية التي تسمى الأوجه ، تشكل قرنية من بشرة شفافة - الحشرات قادرة على التمييز بين أحجام وأشكال وألوان الأشياء. يمكن لنحل العسل ، على سبيل المثال ، أن يرى نفس الألوان مثل البشر ، باستثناء اللون الأحمر ، ولكن أيضًا الألوان فوق البنفسجية غير المرئية للعين البشرية. عيون الحشرات البسيطة - تتفاعل مع درجة الإضاءة ، وتضمن استقرار إدراك الصورة بالعيون المركبة ، ولكنها غير قادرة على تمييز اللون والشكل.
الحشرات من بعض الرتب ، الأنواع التي لديها ذكور بأعضاء سليمة - على سبيل المثال ، orthoptera - لها أعضاء طبلة ، والتي يشير هيكلها إلى أنها أعضاء سمعية. في الجنادب والصراصير يكونون في أسفل الساق تحتها مفصل الركبة، في الجراد واليكادا - على جانبي الجزء الأول من البطن ويمثله خارجيًا انخفاضًا (محاطًا أحيانًا بطية من الغطاء) مع غشاء مشدود رقيقًا في الأسفل ، على السطح الداخلي الذي يوجد به أو بالقرب منه العصب نهاية هيكل غريب. بعض الحشرات الأخرى لها أجنحة ، إلخ.
أساس أعضاء الحس هو ما يسمى بالتكوينات الحساسة للأعصاب - الحسية ، التي تشبه الشعر والشعيرات والاكتئاب.
تمتلك الحشرات الأعضاء الحسية التالية:
1) أعضاء الحس الميكانيكي. وتشمل هذه الحواس اللمسية المنتشرة في جميع أنحاء الجسم. إنهم يدركون اهتزاز الهواء ، ويشعرون بوضع الجسم في الفضاء ، وما إلى ذلك. تشمل أعضاء الحس الميكانيكي أيضًا أعضاء سمع،لانهم يدركون الصوت الذي يعرف اهتزازات الهواء. توجد أجهزة السمع في الغالب في الحشرات القادرة على إصدار الأصوات. تقع على جانبي البطن والأجنحة والساقين الأمامية وفي بعض الأماكن الأخرى.
2) يتم تمثيل أعضاء الحس الكيميائي بواسطة حسي المستقبلات الكيميائية وتعمل على إدراك كيمياء البيئة ، أي الروائح وأحاسيس الذوق. توجد على أطراف الفم وقرون الاستشعار وأحيانًا (في النحل) على الساقين. يلعب المعنى الكيميائي - حاسة الشم - دورًا مهمًا في العلاقات بين الحشرات وبين السكان. أجهزة يتم تمثيل الرؤية بواسطة عيون معقدة (الأوجه) وبسيطة. تتكون العين نفسها من العديد من الأحاسيس. الجزء السداسي للسطح يسمى الوجه. تشكل الجوانب القرنية ، وهي بشرة شفافة.
الخلايا العصبية الحسية
دائمًا ما تكون أجسام الخلايا الحسية أو الحسية ذات الشكل ثنائي القطب أو متعدد الأقطاب بالقرب من العضو الحسي أو الأنسجة المعصبة. ترتبط التشعبات في بعض الخلايا العصبية ، غالبًا ثنائية القطب ، بتكوينات جليدية ، بينما يرتبط البعض الآخر ، دائمًا متعدد الأقطاب ، بأنسجة تجويف الجسم أو يشكلون شبكة تحت الجلد ، كما هو الحال في اليرقات ذات البشرة الرخوة.
وفقًا لذلك ، يتم تمييز فئتين عريضتين من الخلايا الحسية. تختلف الخلايا من النوع الأول من حيث أنها ترتبط دائمًا تقريبًا بالبشرة أو نتوءاتها: القصبات الهوائية ، والقصبة الهوائية ، وبطانة التجاويف قبل الفم والفم ، وما إلى ذلك. وهي تشتمل على مجموعة متنوعة من الخلايا الخارجية ، بما في ذلك الخلايا البصرية ، على الرغم من أن التشعبات الخاصة بها لم يتم التعبير عنها بوضوح. لا ترتبط خلايا النوع الثاني أبدًا بالبشرة ولا تقع إلا على السطح الداخلي للجسم وجدران الجهاز الهضمي والعضلات والأنسجة الضامة. من الناحية الفيزيولوجية الكهربية ، يظهر أنهم ينتمون إلى intero أو proprioceptors.
تنتقل محاور الخلايا الحسية مباشرة إلى العقد المقابلة للجهاز العصبي المركزي ، والتي تقع أحيانًا مباشرة في الدماغ ، على سبيل المثال ، المراكز البصرية أو الشمية. تعد مسألة قنوات الاتصال بين الخلايا المستقبلة والمركز العصبي مهمة للغاية للتفسير الصحيح لعمل المحلل وآلية التحكم في سلوك الحشرة. الآن ، على ما يبدو ، يتعرف الجميع على الرأي السابق بأنه في بعض أنظمة المستقبلات ، على سبيل المثال ، في هوائيات علة رودنيوس ، تندمج محاور العديد من الخلايا الحسية في ليف واحد. لكن إغلاق مجموعة من المستقبلات في خلية عصبية محيطية من الدرجة الثانية ، أي فقدان "عنوان" إشارة الإدخال ، هو سمة من سمات العقدة الضوئية الأولى للحشرات. معنى طريقة الاتصال هذه مع المركز ، والتي تؤدي إلى فقدان جزئي للمعلومات من مجموعة من أجهزة الاستشعار ، ليس واضحًا دائمًا بعد (انظر أدناه).
الأنسجة العصبية ، بما في ذلك الخلايا الحسية ، تنشأ من الأديم الظاهر. يتم التعبير عن انتمائهم إلى غطاء الجسم أيضًا في حقيقة أن اتصال العضو الحسي بالجهاز العصبي المركزي يتم إنشاؤه بشكل مركزي. لذلك ، أظهر V. Wigglesworth على البق Rhodnius أن العصب الوارد المقطوع يتجدد في اتجاه الجهاز العصبي المركزي. وبالمثل ، أثناء كل تساقط ، عندما يتم تكوين مستقبلات إضافية لخدمة سطح الجسم المتزايد ، ترسل خلاياها الحسية محاور جاذبة مركزية.
يمكن أن تصبح حقيقة التطور الجاذبي للمحور الذي تم الكشف عنه في المستحضرات النسيجية أحد أسباب الاستنتاج المهم بأن المسار من الخلية الحسية إلى الجهاز العصبي المركزي مباشر ، دون تبديل متشابك. بالقرب من الخلايا المستقبلة والأعصاب الواردة ، هناك خلايا أخرى ، مثل الخلايا العصبية (المغذية) ، لكنها غير مرتبطة بنقل إشارة المستقبل.
أعضاء حاسة الحشرات متمايزة ومتطورة بشكل جيد. تهيمن أجهزة اللمس والشم على أهميتها. يتم تمثيل أعضاء اللمس خارجيًا بشعيرات. تمتلك الأعضاء الشمية أيضًا شكل مجموعة نموذجية ، والتي ، تتغير ، يمكن أن تتحول إلى نتوءات رقيقة الجدران منفصلة وبروز غير مجزأة تشبه الأصابع ومناطق مسطحة رقيقة الجدران من التكامل. أهم موقع لنهايات الأعصاب الشمية هي الهوائيات.
على سبيل المثال ، دور الهوائيات كأعضاء للرائحة في الذباب وقشريات الأجنحة ، والتي تميز حتى الروائح الخافتة من مسافة بعيدة. تمت دراسة حاسة شم النحل بشكل أفضل ؛ اتضح أن قدرتهم على إدراك الروائح قريبة من قدرتنا: تلك الروائح التي ندركها يتعرف عليها النحل أيضًا ، تلك الروائح التي نمزجها يخلطها النحل ؛ تتركز أجهزة الشم أيضًا بشكل أساسي على الهوائيات. تتميز الحشرات أيضًا بمذاقها الحلو والمر والحامض والمالح. توجد أعضاء الذوق على مخالب أجزاء الفم ، على الساقين ؛ قد تختلف حدة الإحساس بالتذوق في أعضاء مختلفة من نفس الحشرة ؛ إنه أعلى بكثير مما هو عليه في البشر. عيون مركبةتدرك الحشرات حركة الأشياء ، وفي بعض الحالات يمكنها أيضًا إدراك شكل الأشياء ؛ يمكن أيضًا أن يلاحظ ارتفاع غشاء البكارة (النحل) الألوان ، بما في ذلك تلك التي لا يراها البشر ("الأشعة فوق البنفسجية") ؛ ومع ذلك ، فإن رؤية الألوان ليست متنوعة كما في البشر: على سبيل المثال ، تشعر النحلة في الجانب الأيسر من الطيف أصفر، الألوان الأخرى مثل ظلال اللون الأصفر ؛ ينظر النحل أيضًا إلى الجزء الأيمن من اللون الأزرق البنفسجي من الطيف باعتباره لونًا واحدًا. حدة البصر عند النحل أقل بكثير من تلك عند البشر.
في بعض الرتب ، كما هو الحال في ترتيب Orthoptera (Orthoptera) ، والتي تشمل الجنادب والصراصير والجراد ، تنتشر ما يسمى بأعضاء طبلة الأذن لتحمل الأعضاء السمعية في أعضاء طبلة الأذن. توجد أعضاء طبلة الأذن في الجنادب والصراصير في أسفل الساق أسفل مفصل الركبة ، بينما في الجراد والزيز على جانبي الجزء الأول من البطن ، يتم تمثيلها خارجيًا بالاكتئاب ، وأحيانًا تكون محاطة بطية من الغطاء وبصورة رقيقة. غشاء ممتد في الأسفل. على السطح الداخلي للغشاء أو في محيطه المباشر توجد نهاية عصبية لبنية غريبة.
تتمتع الحشرات في الكتلة برؤية ممتازة. تعمل عيونهم المركبة المعقدة ، والتي تضاف إليها عيون بسيطة في بعض الأحيان ، على التعرف على الأشياء المختلفة. يتم تزويد بعض الحشرات برؤية الألوان وأجهزة الرؤية الليلية المناسبة. ومن المثير للاهتمام أن عيون الحشرات هي العضو الوحيد الذي تشبهه الحيوانات الأخرى. في الوقت نفسه ، لا يوجد مثل هذا التشابه بين أجهزة السمع والشم والذوق واللمس ، ولكن مع ذلك ، فإن الحشرات تدرك تمامًا الروائح والأصوات ، وتتنقل في الفضاء ، وتلتقط الموجات فوق الصوتية وتنبعث منها. حاسة الشم والذوق اللطيفة تسمح لهم بالعثور على الطعام. تفرز مجموعة متنوعة من غدد الحشرات موادًا لجذب الإخوة والشركاء الجنسيين وإخافة المنافسين والأعداء ، كما أن حاسة الشم شديدة الحساسية قادرة على اكتشاف رائحة هذه المواد حتى لعدة كيلومترات.
كثير في أفكارهم يربطون بين الأعضاء الحسية للحشرات والرأس. لكن اتضح أن الهياكل المسؤولة عن جمع المعلومات حول البيئة توجد في الحشرات في أجزاء مختلفة من الجسم. يمكنهم تحديد درجة حرارة الأشياء وتذوق الطعام بأقدامهم ، واكتشاف وجود الضوء بظهرهم ، والاستماع بركبهم ، وشعيراتهم ، وأطراف الذيل ، وشعر الجسم ، وما إلى ذلك.
تعد أعضاء حاسة الحشرات جزءًا من الأنظمة الحسية - أجهزة التحليل التي تخترق شبكة الكائن الحي بأكمله تقريبًا. يتلقون العديد من الإشارات الخارجية والداخلية المختلفة من مستقبلات أعضائهم الحسية ، ويقومون بتحليلها ، وتشكيل ونقل "التعليمات" إلى مختلف الأجهزة لتنفيذ الإجراءات المناسبة. تشكل أعضاء الحس بشكل أساسي قسم المستقبلات ، والذي يقع على أطراف (نهايات) أجهزة التحليل. ويتكون القسم الموصل من عصبونات مركزية ومسارات من المستقبلات. يحتوي الدماغ على مناطق معينة لمعالجة المعلومات القادمة من الحواس. إنهم يشكلون "الدماغ" المركزي ، وهو جزء من المحلل. بفضل هذا النظام المعقد والمناسب ، على سبيل المثال ، المحلل البصري ، يتم إجراء حساب دقيق والتحكم في أعضاء حركة الحشرة.
لقد تراكمت معرفة واسعة حول القدرات المذهلة للأنظمة الحسية للحشرات ، لكن حجم الكتاب يسمح لي بإدراج عدد قليل منها فقط.
أجهزة الرؤية
تعتبر العيون والنظام المرئي الأكثر تعقيدًا هدية رائعة ، بفضل قدرة الحيوانات على تلقي المعلومات الأساسية حول العالم من حولها ، والتعرف بسرعة على الكائنات المختلفة وتقييم الموقف الذي نشأ. الرؤية ضرورية للحشرات عند البحث عن الطعام لتجنب الحيوانات المفترسة ، لاستكشاف الأشياء ذات الاهتمام أو البيئة ، للتفاعل مع الأفراد الآخرين في السلوك الإنجابي والاجتماعي ، إلخ.
الحشرات مجهزة بمجموعة متنوعة من العيون. يمكن أن تكون عيون معقدة أو بسيطة أو إضافية ، وكذلك اليرقات. الأكثر تعقيدًا هي العيون المركبة ، والتي تتكون من عدد كبير من الأوماتيديا التي تشكل جوانب سداسية على سطح العين. Ommatidium هو في الأساس جهاز بصري صغير ، مزود بعدسة مصغرة ونظام توجيه للضوء وعناصر حساسة للضوء. لا يرى كل وجه سوى جزء صغير من الكائن ، ويقدمان معًا صورة فسيفساء للكائن بأكمله. توجد العيون المركبة ، التي تتميز بها معظم الحشرات البالغة ، على جانبي الرأس. في بعض الحشرات ، على سبيل المثال ، اليعسوب الصياد ، الذي يتفاعل بسرعة مع حركة الفريسة ، تحتل العيون نصف الرأس. كل عينيها مبنية من 28000 وجه. للمقارنة ، تحتوي الفراشات على 17000 منها ، وذبابة المنزل لديها 4000. يمكن أن تكون العيون على رأس الحشرات اثنتين أو ثلاث على الجبهة أو التاج ، وفي كثير من الأحيان على جوانبها. يتم استبدال العين اليرقية في الخنافس والفراشات وغشاء البكارة في مرحلة البلوغ بأخرى معقدة.
من الغريب أن الحشرات لا تستطيع أن تغمض أعينها أثناء الراحة وبالتالي تنام وأعينها مفتوحة.
إن العيون هي التي تساهم في الاستجابة السريعة لصياد الحشرات ، مثل فرس النبي. بالمناسبة ، هذه هي الحشرة الوحيدة التي يمكنها الالتفاف والنظر وراء نفسها. تزود العيون الكبيرة فرس النبي برؤية ثنائية العين وتسمح لك بحساب المسافة إلى الشيء الذي يحظى باهتمامهم بدقة. هذه القدرة ، جنبًا إلى جنب مع الحركة السريعة للأمام للأمام نحو الفريسة ، تجعل السرعوف صيادًا ممتازًا.
وفي الخنافس صفراء القدمين ، التي تعمل على الماء ، تسمح لك العيون برؤية الفريسة في نفس الوقت على سطح الماء وتحته. للقيام بذلك ، فإن أجهزة التحليل البصري للخنفساء لديها القدرة على تصحيح معامل انكسار الماء.
يتم تنفيذ إدراك وتحليل المحفزات البصرية بواسطة النظام الأكثر تعقيدًا - المحلل البصري. بالنسبة للعديد من الحشرات ، يعد هذا أحد المحللين الرئيسيين. هنا ، الخلية الحساسة الأساسية هي مستقبلات الضوء. وترتبط به المسارات (العصب البصري) والخلايا العصبية الأخرى الموجودة في مستويات مختلفة من الجهاز العصبي. عند إدراك معلومات الضوء ، يكون تسلسل الأحداث على النحو التالي. يتم تشفير الإشارات المستقبلة (كوانتا الضوء) على الفور في شكل نبضات ويتم نقلها على طول المسارات الموصلة للجهاز العصبي المركزي - إلى مركز "الدماغ" للمحلل. هناك ، يتم فك (فك) هذه الإشارات على الفور في الإدراك البصري المقابل. للتعرف عليها ، يتم استرداد معايير الصور المرئية والمعلومات الضرورية الأخرى من الذاكرة. ثم يتم إرسال أمر إلى أجهزة مختلفة للاستجابة المناسبة للفرد لتغيير الوضع.
