Care sunt organele de simț la insecte? Structura corpului unei insecte - organele de simț și sistemul nervos al insectelor Ce știi despre organele de simț ale insectelor
Organele de simț sunt inseparabile de sistemul nervos central al corpului. Dacă acesta din urmă are o funcție de control, coordonând procesele fiziologice și reacțiile comportamentale ale organismului, atunci organele de simț prin semnalele lor conectează sistemul nervos central atât cu lumea externă, cât și cu mediul intern al corpului. Celulele senzoriale sau receptoare, împrăștiate în întregul corp sau combinate în organe receptoare complexe, servesc ca un fel de „ferestre” către lumea exterioară și mediu intern organism. Informațiile care intră în sistemul nervos central prin intermediul acestora sunt extrem de diverse și, după cum vom vedea mai jos, sunt absolut necesare pentru organizarea unui comportament adecvat, precum și pentru funcționarea justificată și coordonată biologic a sistemelor fiziologice ale organismului.
Îndeplinirea tuturor celor trei sarcini vitale indispensabile ale organismului: nutriția, reproducerea și relocarea, care asigură conservarea speciei, este posibilă numai datorită controlului continuu de către diverse organe senzoriale. Receptorii, împreună cu centrii lor cerebrali, numiți colectiv analizatori, nu numai că evidențiază anumite obiecte și fenomene din fundal, adică răspund la întrebarea „ce?”, dar stabilesc și poziția obiectului în spațiu, adică răspund la întrebarea. este unde?".
Să luăm în considerare, folosind exemple, modul în care organele de simț fac posibilă îndeplinirea sarcinilor vieții de mai sus și ce întrebări are un cercetător atunci când observă comportamentul senzorial al unei insecte.
reproducere. Cea mai caracteristică formă de comportament asociată cu reproducerea este căutarea unui partener sexual. Implicarea organelor de simț în menținerea comportamentului sexual este destul de evidentă și, poate, în acest domeniu se manifestă posibilitățile uimitoare inerente structurii sistemelor receptorilor insectelor. Rolul principal în căutarea și identificarea unui partener sexual la majoritatea insectelor este jucat de simțul mirosului, care este adaptat îndeaproape la percepția unui atractant sexual. Dintre multitudinea nenumărată de mirosuri, masculul îl remarcă în mod inconfundabil pe unul, tocmai pe cel care aparține femelei din specia sa, deși poate reacționa și la mirosurile speciilor înrudite. Atractantul sexual al femelei excită chemoreceptorii masculului la o concentrație nesemnificativă de molecule în aer, ceea ce îi permite să găsească femela de la distanță (în cazul de înregistrare) până la 12 km. Masculul, la rândul său, are adesea organe „de farmec”, al căror secret mirositor - un afrodisiac - predispune femela la copulație. Cu alte cuvinte, ambii parteneri sexuali schimbă semnale mirositoare specifice speciei, ceea ce asigură fiabilitatea întâlnirii lor.
S-a demonstrat recent pe viermele de frunze de stejar Tortrix vlridana că feromonul sexual pătrunde în corpul femelei din planta alimentară a larvelor și este determinat de chimia acesteia din urmă. Prin urmare, femelele crescute cu dieta A nu atrag masculii crescuți cu dieta B. Această împrejurare duce la izolarea reproductivă a populațiilor și poate fi cauza apariției unor forme intraspecifice temporare (reversibile).
La speciile diurne și la insectele luminoase, rolul vederii în comportamentul sexual este deosebit de semnificativ. Culoarea aripilor și a întregului corp, natura zborului și alte semne vizuale servesc pentru fluturi diurni, libelule, multe muște și alte insecte ca semnale specifice ale masculului și femelei, care sunt ușor de prins de ochii lor compuși. . Uneori, aceste caracteristici sunt atât de specifice insectelor încât le putem judeca existența doar cu ajutorul unor instrumente speciale. De exemplu, nu vedem cu ochiul liber diferența de reflectare a razelor ultraviolete de către aripi, care la unii fluturi este o trăsătură sexuală secundară eficientă. Într-un număr de cazuri, a fost posibil să se identifice detectoare de culoare speciale în sistemul vizual al insectelor, adaptate în mod restrâns la percepția culorii partenerului sexual. Semnalizarea optică la licurici este bine cunoscută, dar nu toată lumea bănuiește cât de complexă este organizată. Fiecare specie are propriile lumini de identificare - pete luminoase care diferă în configurație și parametri temporali. La fulgerarea semnalului specific speciei al masculului, alesul lui răspunde după un interval de timp strict definit cu o strălucire de chemare. Specificitatea strictă de specie a setului de semnale și răspunsuri asigură o comunicare fiabilă și, în același timp, servește ca o barieră etologică dacă mai multe specii trăiesc împreună.
Este surprinzător prin complexitatea sa în comportamentul sexual și semnalizarea acustică. Pe fondul diverselor zgomote (chiar și foarte puternice), lăcuste, greieri și alte insecte, la zeci de metri distanță, emit cântecul invocator al partenerului sexual și găsesc direcția sursei sonore. Pe lângă cântecul de apel, există și alte semnale: copulativ, amenințător și teritorial. Capacitatea analizorului auditiv de a regla cu finețe specifice speciei, în special, dă naștere apariției dialectelor locale de cântece teritoriale, bine studiate în lăcustele Insulele Britanice.
relocare. Așezarea necesită, în primul rând, o orientare sigură în spațiu, altfel animalul se va mișca haotic și nu va putea părăsi teritoriul original. Dispersarea asociată cu orientarea poate fi fie activă - împrăștiere, răspândire, fie pasivă - transport prin vânt sau apă. În timpul împrăștierii active, insectele sunt ghidate în principal vizual de repere de la sol și de o busolă cerească sub formă de soare, polarizarea luminii cerului albastru și a lunii. În acest caz, țintirea devine posibilă datorită mecanismului uneia dintre taxiuri, care permite, pe baza semnalelor de la receptori, menținerea axei locomotorii în direcția aleasă. „Arta navigației” a insectelor, capabilă să corecteze cursul ales pentru deplasarea zilnică a reperelor cerești, este aproape la fel de bună ca arta păsărilor folosind o busolă cerească. Este posibil ca și insectele, ca și păsările, să se orienteze prin camp magnetic Pământ. În transportul pasiv, cum ar fi vântul, insectele aleg o anumită postură care promovează transportul direcțional al corpului prin aer, pe baza informațiilor de la firele de păr sensibile la vânt și alți receptori.
Toate aceste forme de activitate sunt asociate fie cu locomoția, fie cu menținerea unei anumite poziții a corpului în spațiu, precum și a părților individuale ale corpului unele față de altele. Ambele sunt posibile doar pe baza informațiilor provenite de la senzori speciali. Aceștia includ în primul rând diverși mecanoreceptori care sunt sensibili la întindere, compresie sau cuplu - stimuli aplicați cuticulei, țesutului conjunctiv și mușchilor fie ca rezultat al influenței externe, fie al efortului intern, fie doar al greutății unei anumite părți a corpului. Semnalele mecanoreceptorilor asigură controlul posturii, coordonarea mișcărilor părților corpului în timpul alergării, înotului, curlingului coconului, copulării etc. și, de asemenea, semnalează ruperea contactului cu substratul, direcția și viteza deplasării corpului în timpul mișcării.
Rolul semnalelor senzoriale în implementarea reacțiilor motorii ale insectelor este dat o idee bună de analiza aruncării mantis Mantis religiosa asupra pradă. Mantisa rugătoare, întorcându-și capul, urmărește prada vizual și o poate prinde chiar și atunci când se află pe partea laterală a axei sale longitudinale. Prin urmare, centrul care controlează aruncarea trebuie să aibă informații atât despre direcția către pradă față de capul mantisului, cât și despre poziția capului față de protorax cu picioarele sale prensile. Informațiile de primul fel sunt date de ochi, informațiile de al doilea fel sunt date de mecanoreceptori - două perechi de așa-numitele plăci de păr în regiunea cervicală. Dacă tăiați nervii de pe toate plăcile de păr cervical (deferente centrului de control), atunci fiabilitatea aruncării scade la 20-30% față de 85% în normă. Cu deaferentarea unei singure părți stângi, rateurile devin mai frecvente, iar mantis rugător tinde să îndrepte aruncarea spre dreapta țintei. Semnalele care provin doar de la plăcile cervicale drepte sunt interpretate de centrul de control ca o întoarcere a capului spre dreapta.
Controlul aferent al mersului este realizat de un set excepțional de mare de mecanoreceptori: în special, anumiți receptori ai labei, piciorului inferior și coapsei sunt responsabili pentru stimularea anumitor mușchi ai picioarelor ridicători și depresori. Unele dintre ele, cum ar fi sensila în formă de clopot, sunt poziționate astfel încât să fie excitate de forțele de tensiune care apar în picior atunci când insecta este în mod normal în picioare. Prin urmare, dacă mecanoreceptorii piciorului sunt distruși, atunci aspectul mecanic al mersului este perturbat la insectă: mers, viteză etc. Poziția de mers este adesea reglată de părere cu plăci de păr care controlează unghiul dintre coxa și trohanter (împreună cu coapsa). În mod normal, insecta băț Caraussius morosus ține liber corpul deasupra solului. Distanța dintre ele este menținută chiar și atunci când insecta poartă o sarcină de patru ori mai grea decât corpul. Dacă plăcile de păr sunt deteriorate, atunci insecta stick începe să atingă substratul chiar și sub greutatea propriului corp.
Dintre toate formele de locomoție, zborul este cel mai solicitant senzorial. Semnalele aferente nu numai că provoacă zborul, ele sunt și necesare pentru întreținerea și reglarea acestuia. Așa-numitul reflex tarsal este binecunoscut: detașarea picioarelor de suport la multe insecte determină mișcări de zbor sau de înot (de exemplu, la gândaci de apă - belostomatide), care se opresc imediat la reluarea contactului cu substratul. Mai multe tipuri de sensile mecanoreceptoare din picioare servesc drept senzori pentru reflexul tarsal. Receptorii care susțin zborul includ firele de păr sensibile la vânt pe cap și aripi. Semnalele lor fază-tonice depind de viteza și direcția fluxului de aer și pot nu numai să mențină și să regleze zborul, ci și să-l lanseze. La albine, muște și afide, organul antenei lui Johnston este, de asemenea, implicat în stabilizarea automată a zborului. Semnalele sale, împreună cu alți senzori, reglează funcționarea aripilor: cu cât presiunea aerului este mai mare asupra fasciculului de antene, cu atât este mai mică amplitudinea flapurilor ipsilaterale ale aripilor. Este ușor de imaginat că, pe baza unei astfel de bucle de feedback negativ, o direcție de zbor dreaptă este menținută automat.
Receptorii sunt implicați în reglarea nu numai a sistemului locomotor, ci și a aproape tuturor celorlalte sisteme și organe fiziologice. Participarea lor la controlul procesului de digestie, de exemplu, este foarte vizibilă la țânțarii care suge sânge. Femelele țânțari Anopheles se hrănesc nu numai cu sângele vertebratelor, ci beau și așa-numitele „lichide libere”: suc care iese din plante, rouă etc. În acest caz, doar sângele intră direct în intestine, în timp ce alte fluide sunt inițial. depozitat în ramura oarbă a esofagului - în rezervor de alimente voluminoase. Dar dacă în experiment țânțarul bea o picătură de sânge în mod deschis, fără a perfora capacul victimei, atunci sângele nu intră în intestine, ci și în rezervorul de hrană, iar insecta moare curând. Cert este că direcția curentului lichidului absorbit de insectă este controlată de receptorii localizați pe proboscis și în faringe.
Un exemplu de activare a receptorilor glandelor endocrine este dependența năpârlirii insectei care suge sânge Rhodnius de cantitatea de sânge băut: larva moartă numai după ce a băut o anumită porțiune de sânge și la un moment dat. Dacă larva primește aceeași porțiune de sânge în mai multe doze, cu pauze între acte separate de suge de sânge, atunci nu mutește. Experimentele proeminentului entomofiziolog englez W. Wigglesworth au arătat că relația dintre năpârlire și suge de sânge este destul de complexă. Mutarea are loc sub acțiunea hormonului ecdizonă secretat de glanda protoracică, care este stimulată de semnalele de la celulele neurosecretoare ale creierului. Centrul creierului, la rândul său, este activat de semnale de la anumiți receptori, inclusiv receptorii de întindere, care sunt localizați în pereții abdomenului bug-ului. Acești receptori funcționează numai atunci când intestinul se extinde până la un anumit volum prag, care apare atunci când o anumită porțiune de sânge intră în el. În același mod, semnalele despre întinderea rectului, de exemplu, declanșează actul de defecare, semnalele despre întinderea canalelor gonadelor feminine informează sistemul nervos central despre pregătirea corpului pentru ovizare etc. exemplele date arată în mod convingător că munca coordonată organe interne depinde de informațiile care provin de la interoreceptori.
Există un alt motiv care a contribuit la dezvoltarea rapidă a fiziologiei organelor de simț ale insectelor și animalelor în general - acesta este aspectul bionic al problemei recepției. Receptorii animalelor sunt de obicei superiori în multe privințe față de senzorii cu scop similar care sunt în prezent proiectați de oameni. Prin urmare, dorința de a studia acest sau acel sistem viu este de înțeles pentru a crea un dispozitiv tehnic similar în principiu de funcționare. Fiziologia organelor de simț, în comparație cu majoritatea celorlalte discipline biologice, a avansat mult ca urmare a includerii în arsenalul său a abordărilor introduse pe calea căutării bionice de către fizicieni, cibernetici și matematicieni. Pentru bionică nu sunt suficiente doar caracteristicile calitative, dar sunt necesari parametrii cantitativi ai unui sistem viu, traduși în limbajul matematicii.
Mai precis, inginerii sunt interesați de organele de simț ale insectelor ca potențiale prototipuri. dispozitive tehnice cu sensibilitate excepțional de mare, imunitate la zgomot, design redundant, combinat cu miniaturizare și consum redus de energie pentru funcționare. Sensibilitatea celulelor receptorilor de insecte este practic adusă la limita fizică. Așadar, pentru a excita celula olfactivă de pe antena viermelui de mătase masculin, acordată la percepția atractantului sexual feminin, este suficient contactul cu o moleculă a acestei substanțe. Celula vizuală a ochiului compus poate fi excitată de un singur foton. Celula mecanoreceptoare a așa-numitului organ popliteu detectează vibrațiile substratului, a căror amplitudine este mai mică decât diametrul unui atom de hidrogen. În același timp, receptorii diferă de senzorii tehnici cunoscuți de informație prin imunitatea lor uimitoare la zgomot. Am observat deja că lăcusta distinge (recunoaște) un cântec specific speciei pe fundalul celor mai diverse sunete. O albină de la distanță recunoaște vizual o floare cunoscută de ea printre multe alte obiecte similare ca mărime, culoare și formă. Redundanța în proiectarea sistemelor vii se manifestă prin faptul că distrugerea unei părți a unui organ nu o scoate din funcțiune, iar la insecte această proprietate este combinată cu miniaturizarea extremă a tuturor organelor.
În toate sistemele de receptori, fără excepție, bionica se străduiește în special să descifreze metode biologice extrem de eficiente pentru separarea unui semnal de zgomot. Alături de aceasta, la analizatorul olfactiv obiectul principal de căutare îl constituie metodele de organizare a sensibilității la mirosuri excepțional de ridicate și selective, la analizatorul auditiv - metode de găsire a sursei sonore și identificarea semnalelor acesteia, la analizatorul vizual - mecanisme de analiză a polarizarea luminii și percepția razelor invizibile pentru oameni.
Realizările bionicii senzoriale, din câte se poate aprecia din publicațiile disponibile*, sunt încă mai modeste decât succesul obținut de fiziologia senzorială însăși, îmbogățită cu o abordare fizică împrumutată din bionică. Ca exemplu de succes, să numim crearea unui dispozitiv pentru măsurarea vitezei aeronavelor în raport cu Pământul, care funcționează pe principiul percepției mișcării de către ochiul compus, descoperit la gărgărița Chlorophanus. S-a raportat în mod repetat crearea de dispozitive acustice care atrag (și distrug) țânțarii care suge sânge și emițători de ultrasunete care imită strigătul liliecilor și sperie moliile dăunătoare care aud aceste sunete. În lupta împotriva molia țigăneascăși speciile înrudite folosesc cu succes capcane cu un atractant sexual (de exemplu, disparlur sintetic). Capcane de lumină îmbunătățite care emit raze ultraviolete, deosebit de atractive pentru insectele nocturne.
* (Se știe că cercetarea bionică în străinătate este finanțată pe scară largă de către departamentul militar și multe dintre ele au un accent corespunzător care nu este supus unei ample publicitate.)
Atât bionicii, cât și biologii de diferite specialități sunt de mare interes pentru problema recunoașterii modelelor asociată cu studiul receptorilor, cu un scurt rezumat al căruia vom încheia trecerea în revistă a rolului organelor de simț în viața insectelor.
Căutarea cutare sau acel obiect se bazează întotdeauna pe distincția (discriminarea) stimulilor externi și a modalităților acestora, de care receptorii sunt în întregime responsabili, întrucât ei se află la „intrarea” organismului. Dar o alegere intenționată este posibilă numai dacă semnalele receptorului de la obiect coincid cu descrierea sau caracteristicile acestuia încorporate în sistemul nervos central al corpului. Prin urmare, alegerea unui obiect este determinată nu numai de informațiile senzoriale venite din exterior, ci și de cele conținute în memoria genetică sau individuală a organismului. Alegerea este precedată de identificarea obiectului ca atare, prin comparație cu ideea standard a acestuia, care există deja în sistemul nervos central.
În acest sens, se ridică o întrebare fundamentală: sub ce formă este descrierea obiectelor stocate în memoria insectelor - sub forma unor trăsături specifice fiecăruia dintre ele în mod individual sau o reprezentare generalizată? Următorul exemplu ne va clarifica ideea. Când o albină își găsește în mod inconfundabil stupul după culoare (apicultorii au observat de mult că culoarea îl face mai ușor de găsit și, prin urmare, stupii adiacenți sunt vopsiți în Culori diferite), atunci unui observator neexperimentat i se poate părea că situația este destul de simplă. După cum știți, albina poate distinge culorile, așa că își identifică stupul după culoare. Dar, în realitate, ea recunoaște stupul ca atare, nu îl confundă cu alte obiecte care sunt colorate identic. Sarcina albinei poate fi îngreunată prin plasarea pe stup a unui obiect care distorsionează aspectul stupului. Formal, în limbajul descrierii acestei situații de către receptorii oculari, aici obiectul este diferit, totuși, o albină antrenată și în aceste condiții o recunoaște ca un stup. Aceasta înseamnă că albina păstrează în memorie imaginea stupului - o idee generalizată a acestuia, care, după cum puteți ghici cu ușurință, poate apărea doar ca urmare a experienta personala, revenire multiplă la stup în situatii diferiteşi selecţia în procesul de formare a imaginii principalelor caracteristici optice ale stupului.
Capacitatea albinei de generalizare vizuală a fost confirmată recent în experimente speciale în care insecta a fost antrenată pe diferite obiecte, dar aparținând aceleiași clase de obiecte întărite (prin hrană) după o caracteristică comună tuturor, să căruia i s-a opus clasa obiectelor neîntărite. Anterior, această operațiune logică era considerată privilegiul animalelor exclusiv superioare, cu un creier voluminos, în comportamentul cărora unii cercetători au văzut semne de „rațiune elementară”.
Problema recunoașterii modelelor s-a dovedit a fi în centrul atenției nu numai al biologilor, ci și al designerilor de mașini „gânditoare”. Faptul este că recunoașterea vizuală la oameni și animale este invariabilă la multe transformări ale unui obiect recunoscut. Recunoaștem o față familiară din față și din profil, într-o fotografie, dintr-un desen de contur și chiar într-o caricatură. Identificarea este precedată de selectarea unor caracteristici cheie, iar pe baza acestora urmează o operație logică de generalizare și formare a imaginii. Dar ce semne și modul în care creierul le generalizează este departe de a fi întotdeauna cunoscut, iar aceasta este dificultatea de a crea algoritmi și programe pentru computere, de exemplu, citirea textelor tastate în diferite fonturi. Nu toate experimentele necesare aici sunt posibile pe oameni, iar unele dintre ele, în special cu intervenție chirurgicală, sunt fezabile doar pe animale. Astfel se explică relevanța studierii formelor complexe de comportament ale insectelor, în acest caz comportamentul vizual al albinelor. Numărul relativ mic de neuroni din retină și mai ales din ganglionul capului face din albine, în comparație cu vertebratele superioare, un obiect mai accesibil pentru studierea mecanismelor periferice și centrale de generalizare și recunoaștere a modelelor.
Organele de simț la insecte
Zhdanova T. D.
Intrarea în contact cu activitățile variate și energice ale lumii insectelor poate fi o experiență uimitoare. S-ar părea că aceste creaturi nepăsătoare zboară și înoată, aleargă și se târăsc, bâzâie și ciripesc, roade și poartă. Totuși, toate acestea nu se fac fără scop, ci în principal cu o anumită intenție, conform programului înnăscut încorporat în corpul lor și experienței de viață dobândite. Pentru percepția lumii înconjurătoare, orientarea în ea, implementarea tuturor acțiunilor utile și proceselor de viață, animalele sunt înzestrate cu sisteme foarte complexe, în primul rând nervoase și senzoriale.
Ce au în comun sistemele nervoase ale vertebratelor și nevertebratelor?
Sistemul nervos este un complex complex de structuri și organe, format din țesut nervos, unde secțiunea centrală este creierul. Principala unitate structurală și funcțională a sistemului nervos este o celulă nervoasă cu procese (în greacă, o celulă nervoasă este un neuron).
Sistemul nervos și creierul insectelor asigură: percepție cu ajutorul simțurilor de iritație externă și internă (iritabilitate, sensibilitate); procesarea instantanee de către sistemul de analizoare a semnalelor de intrare, pregătirea și implementarea unui răspuns adecvat; stocarea în memorie într-o formă codificată de informații ereditare și dobândite, precum și regăsirea instantanee a acesteia după cum este necesar; gestionarea tuturor organelor și sistemelor organismului pentru funcționarea sa în ansamblu, echilibrându-l cu mediul; implementarea proceselor mentale și a activității nervoase superioare, comportamentul oportun.
Organizarea sistemului nervos și a creierului vertebratelor și nevertebratelor este atât de diferită, încât la prima vedere pare imposibil să le comparăm. Și, în același timp, pentru cele mai diverse tipuri de sistem nervos, aparținând, s-ar părea, atât organismelor complet „simple”, cât și „complexe”, aceleași funcții sunt caracteristice.
Creierul foarte mic al unei muște, albine, fluture sau alte insecte îi permite să vadă și să audă, să atingă și să guste, să se miște cu mare precizie și, în plus, să zboare folosind o „hartă” internă pe distanțe considerabile, să comunice între ele și chiar deține propria „limbă”, învață și aplică în situații non-standard gandire logica. Deci, creierul unei furnici este mult mai mic decât un cap de ac, dar această insectă a fost mult timp considerată un „înțelept”. În comparație nu numai cu creierul său microscopic, ci și cu capacitățile de neînțeles ale unei singure celule nervoase, o persoană ar trebui să-i fie rușine de cele mai moderne computere ale sale. Și ce poate spune știința despre aceasta, de exemplu, neurobiologia, care studiază procesele de naștere, viață și moarte ale creierului? A fost ea capabilă să dezlege misterul activității vitale a creierului - cel mai complex și mai misterios dintre fenomenele cunoscute oamenilor?
Prima experiență neurobiologică aparține vechiului medic roman Galen. După ce a tăiat fibrele nervoase la un porc, cu ajutorul căruia creierul controla mușchii laringelui, el a privat animalul de vocea sa - a devenit imediat amorțit. A fost acum un mileniu. Dar cât de departe a mers știința de atunci în cunoașterea principiului creierului? Se pare că, în ciuda muncii enorme a oamenilor de știință, principiul funcționării chiar și a unei singure celule nervoase, așa-numita „cărămidă” din care este construit creierul, nu este încă cunoscut omului. Oamenii în neuroștiință înțeleg multe despre modul în care un neuron „mănâncă” și „bea”; modul în care primește energia necesară activității sale de viață, digerând substanțele necesare extrase din mediu în „cazane biologice”; cum atunci acest neuron trimite vecinilor săi o mare varietate de informații sub formă de semnale, criptate fie într-o anumită serie de impulsuri electrice, fie în diverse combinații substanțe chimice. Si apoi, ce? Aici o celulă nervoasă a primit un semnal specific, iar în adâncul ei a început o activitate unică în colaborare cu alte celule care formează creierul animalului. Are loc o memorare a informațiilor primite, extragerea informațiilor necesare din memorie, luarea deciziilor, darea de ordine mușchilor și diferitelor organe etc. Cum merge totul? Oamenii de știință nu știu încă sigur. Ei bine, din moment ce nu este clar cât de individual celule nervoaseși complexele lor, atunci principiul de funcționare a întregului creier, chiar și la fel de mic ca cel al unei insecte, nu este clar.
Lucrarea organelor de simț și a „dispozitivelor” vii
Activitatea vitală a insectelor este însoțită de procesarea informațiilor sonore, olfactive, vizuale și alte senzoriale - spațiale, geometrice, cantitative. Una dintre cele multe misterioase și caracteristici interesante insectele este capacitatea lor de a evalua cu precizie situația folosind propriile „instrumente”. Cunoștințele noastre despre aceste dispozitive sunt limitate, deși sunt utilizate pe scară largă în natură. Aceștia sunt determinanți ai diferitelor câmpuri fizice, care permit prezicerea cutremurelor, erupțiilor vulcanice, inundațiilor, schimbărilor meteorologice. Acesta și simțul timpului, socotiți după interior ceas biologic, și un sentiment de viteză și capacitatea de a naviga și de a naviga și multe altele.
Proprietatea oricărui organism (microorganisme, plante, ciuperci și animale) de a percepe iritațiile emanate de Mediul externși din propriile organe și țesuturi, se numește sensibilitate. Insectele, ca și alte animale cu un sistem nervos specializat, au celule nervoase cu o selectivitate ridicată pentru diverși stimuli - receptori. Pot fi tactile (responsive la atingere), temperatură, lumină, chimice, vibraționale, musculo-articulare etc. Datorită receptorilor lor, insectele captează întreaga varietate de factori de mediu - diverse vibrații (o gamă largă de sunete, energie de radiație sub formă de lumină și căldură), presiune mecanică (de exemplu, gravitația) și alți factori. Celulele receptorilor sunt localizate în țesuturi fie individual, fie asamblate în sisteme cu formarea de organe senzoriale specializate - organe de simț.
Toate insectele „înțeleg” perfect indicațiile organelor lor de simț. Unele dintre ele, precum organele vederii, auzului, mirosului, sunt îndepărtate și sunt capabile să perceapă iritația la distanță. Altele, precum organele gustului și ale atingerii, sunt în contact și răspund la expunere prin contact direct.
Insectele din masă sunt înzestrate cu o vedere excelentă. Ochii lor compuși complecși, cărora li se adaugă uneori ochi simpli, servesc la recunoașterea diferitelor obiecte. Unele insecte sunt prevazute cu vedere color, dispozitive adecvate de vedere pe timp de noapte. Interesant este că ochii insectelor sunt singurul organ cu care se aseamănă alte animale. În același timp, organele auzului, mirosului, gustului și atingerii nu au o asemenea similitudine, dar, cu toate acestea, insectele percep perfect mirosurile și sunetele, navighează în spațiu, captează și emit unde ultrasonice. Simțul delicat al mirosului și al gustului le permit să găsească mâncare. O varietate de glande de insecte secretă substanțe pentru a atrage frați, parteneri sexuali, sperie rivalii și inamicii, iar un simț al mirosului extrem de sensibil este capabil să detecteze mirosul acestor substanțe chiar și pe mai mulți kilometri.
Mulți în ideile lor asociază organele de simț ale insectelor cu capul. Dar se pare că structurile responsabile cu colectarea de informații despre mediu inconjurator, se găsesc la insecte din diferite părți ale corpului. Ei pot determina temperatura obiectelor și pot gusta mâncarea cu picioarele, pot detecta prezența luminii cu spatele, pot auzi cu genunchii, mustații, anexele cozii, firele de păr etc.
Organele de simț ale insectelor fac parte din sistemele senzoriale - analizoare care pătrund în rețeaua aproape a întregului organism. Ei primesc multe semnale externe și interne diferite de la receptorii organelor lor de simț, le analizează, formează și transmit „instrucțiuni” diferitelor organe pentru implementarea acțiunilor adecvate. Organele de simț alcătuiesc în principal secțiunea receptor, care se află la periferia (capete) analizoarelor. Iar departamentul conductiv este format din neuroni centrali și căi de la receptori. Creierul are anumite zone pentru procesarea informațiilor care provin din simțuri. Ele constituie partea centrală, „creierul”, a analizorului. Datorită unui astfel de sistem complex și convenabil, de exemplu, un analizor vizual, se efectuează un calcul și un control precis al organelor de mișcare ale unei insecte.
S-au acumulat cunoștințe extinse despre capacitățile uimitoare ale sistemelor senzoriale ale insectelor, dar volumul cărții îmi permite să enumerez doar câteva dintre ele.
organele vederii
Ochii și întregul sistem vizual cel mai complex sunt un cadou uimitor, datorită căruia animalele sunt capabile să primească informații de bază despre lumea din jurul lor, să recunoască rapid diverse obiecte și să evalueze situația care a apărut. Vederea este necesară insectelor atunci când caută hrană pentru a evita prădătorii, pentru a explora obiecte de interes sau mediu, pentru a interacționa cu alți indivizi în comportamentul reproductiv și social etc.
Insectele sunt echipate cu o varietate de ochi. Pot fi ochi complecși, simpli sau suplimentari, precum și larvare. Cei mai complexi sunt ochii compusi, care constau din un numar mare ommatidia, care formează fațete hexagonale pe suprafața ochiului. Ommatidium este în esență un aparat vizual minuscul, echipat cu o lentilă miniaturală, un sistem de ghidare a luminii și elemente sensibile la lumină. Fiecare fațetă percepe doar o mică parte a obiectului și împreună oferă o imagine mozaică a întregului obiect. Ochii compuși, caracteristici majorității insectelor adulte, sunt localizați pe părțile laterale ale capului. La unele insecte, de exemplu, o libelulă vânătoare, care reacționează rapid la mișcarea prăzii, ochii ocupă jumătate din cap. Fiecare dintre ochii ei este construit din 28.000 de fațete. Pentru comparație, fluturii au 17 000 dintre ei, iar o muscă de casă are 4 000. Ochii de pe capul insectelor pot fi doi sau trei pe frunte sau coroană și mai rar pe laterale. Ocele larvare la gândaci, fluturi, himenoptere la vârsta adultă sunt înlocuite cu altele complexe.
Este curios că insectele nu pot închide ochii în timpul odihnei și, prin urmare, dorm cu ochii deschiși.
Ochii sunt cei care contribuie la reacția rapidă a unui vânător de insecte, cum ar fi o mantis rugătoare. Apropo, aceasta este singura insectă care se poate întoarce și se poate uita în spate. Ochii mari oferă mantisului rugător vedere binoculară și vă permit să calculați cu exactitate distanța până la obiectul atenției lor. Această abilitate, combinată cu mișcarea rapidă înainte a picioarelor din față către pradă, face mantida un vânător excelent.
Și la gândacii cu picior galben, care aleargă pe apă, ochii vă permit să vedeți simultan prada atât la suprafața apei, cât și sub ea. Pentru a face acest lucru, analizoarele vizuale ale gândacului au capacitatea de a corecta indicele de refracție al apei.
Percepția și analiza stimulilor vizuali este realizată de cel mai complex sistem - analizatorul vizual. Pentru multe insecte, acesta este unul dintre principalii analizori. Aici, celula sensibilă primară este fotoreceptorul. Și căile (nervul optic) și alte celule nervoase situate la diferite niveluri ale sistemului nervos sunt conectate cu acesta. Când se percepe informații luminoase, succesiunea evenimentelor este următoarea. Semnalele primite (quanta de lumină) sunt codificate instantaneu sub formă de impulsuri și transmise de-a lungul căilor conductoare către sistemul nervos central - către centrul „creierului” al analizorului. Acolo, aceste semnale sunt imediat decodificate (decodificate) în percepția vizuală corespunzătoare. Pentru recunoașterea sa, standardele de imagini vizuale și alte informații necesare sunt preluate din memorie. Și apoi este trimisă o comandă către diferite organe pentru un răspuns adecvat al individului la o schimbare a situației.
Unde sunt situate „urechile” insectelor?
Majoritatea animalelor și a oamenilor aud cu urechile, unde sunetele fac timpanul să vibreze - puternic sau slab, lent sau rapid. Orice modificare a vibrației informează corpul despre natura sunetului auzit. Cum aud insectele? În multe cazuri, sunt, de asemenea, „urechi” deosebite, dar la insecte sunt în locuri neobișnuite pentru noi: pe mustață - de exemplu, la țânțari de sex masculin, furnici, fluturi; pe anexele cozii - la gandacul american. Greierii și lăcustele aud cu tibia picioarelor din față, iar lăcustele aud cu stomacul. Unele insecte nu au „urechi”, adică nu au organe speciale ale auzului. Dar ei sunt capabili să perceapă diferite fluctuații în mediul aerian, inclusiv vibrațiile sonore și undele ultrasonice care sunt inaccesibile urechii noastre. Organele sensibile ale unor astfel de insecte sunt firele de păr subțiri sau cele mai mici bețișoare sensibile. Ele sunt localizate în număr mare pe diferite părți ale corpului și sunt asociate cu celulele nervoase. Deci, la omizile păroase, „urechile” sunt fire de păr, iar la omizile goale, întregul acoperirea pielii corp.
O undă sonoră se formează prin alternarea rarefării și condensarea aerului, propagăndu-se în toate direcțiile de la sursa sonoră - orice corp oscilant. Undele sonore sunt percepute și procesate de analizatorul auditiv - cel mai complex sistem de structuri mecanice, receptori și nervoase. Aceste vibrații sunt convertite de receptorii auditivi în impulsuri nervoase care sunt transmise de-a lungul nervului auditiv către partea centrală a analizorului. Rezultatul este percepția sunetului și analiza puterii, înălțimii și caracterului acestuia.
Sistemul auditiv al insectelor asigură răspunsul lor selectiv la vibrații de frecvență relativ înaltă - ele percep cele mai mici tremurături ale suprafeței, aerului sau apei. De exemplu, insectele bâzâitoare produc unde sonore prin bătăi rapide ale aripilor. O astfel de vibrație a mediului aerian, de exemplu, scârțâitul țânțarilor, bărbații o percep cu organele lor sensibile situate pe antene. Astfel, ei prind undele de aer care însoțesc zborul altor țânțari și răspund în mod adecvat la informațiile sonore primite. Sistemele auditive ale insectelor sunt „ajustate” pentru a percepe sunete relativ slabe, astfel încât sunetele puternice au un efect negativ asupra lor. De exemplu, bondarii, albinele, muștele unor specii nu se pot ridica în aer când sună.
Semnalele variate, dar bine definite, făcute de greierii masculi din fiecare specie joacă un rol important în comportamentul lor reproductiv în curte și atragere a femelelor. Greierul este prevăzut cu un instrument minunat pentru a comunica cu un prieten. Când creează un tril blând, el freacă partea ascuțită a unei elitre de suprafața alteia. Iar pentru perceperea sunetului, masculul și femela au o membrană cuticulară subțire deosebit de sensibilă, care joacă rolul timpanului. Un experiment interesant a fost făcut când un mascul zgomot a fost plasat în fața unui microfon, iar o femeie a fost plasată într-o altă cameră lângă telefon. Când microfonul a fost pornit, femela, după ce a auzit ciripitul tipic al masculului, s-a repezit la sursa sunetului, la telefon.
Organe pentru captarea și emiterea undelor ultrasonice
Moliile sunt echipate cu un dispozitiv pentru detectarea liliecilor, care folosesc unde ultrasonice pentru orientare și vânătoare. Prădătorii percep semnale cu o frecvență de până la 100.000 de herți, iar fluturii de noapte și aripile pe care le vânează, până la 240.000 de herți. În pieptul fluturilor de molii, de exemplu, există organe speciale pentru analiza acustică a semnalelor ultrasonice. Ele fac posibilă captarea impulsurilor ultrasonice ale kozhanilor de vânătoare la o distanță de până la 30 m. Când un fluture percepe un semnal de la un localizator de prădători, sunt activate acțiuni comportamentale de protecție. Auzind apelurile ultrasonice ale șoarecelui de noapte la o distanță relativ mare, fluturele schimbă brusc direcția de zbor, folosind o manevră înșelătoare - „scufundare”. În același timp, începe să efectueze acrobații - spirale și „bucle moarte” pentru a scăpa de urmărire. Și dacă prădătorul se află la o distanță mai mică de 6 m, fluturele își pliază aripile și cade la pământ. Și liliacul nu detectează o insectă nemișcată.
Dar relația dintre molii și lilieci s-a dovedit recent a fi și mai complexă. Deci, fluturii unor specii, după ce au detectat semnalele unui liliac, încep să emită impulsuri ultrasonice sub formă de clicuri. Mai mult, aceste impulsuri actioneaza asupra pradatorului in asa fel incat, parca speriat, acesta zboara departe. Există doar speculații cu privire la ceea ce îi face pe lilieci să nu mai urmărească fluturele și să „fugească de pe câmpul de luptă”. Este posibil ca clicurile cu ultrasunete să fie semnale adaptive ale insectelor, similare cu cele trimise de liliac în sine, doar că mult mai puternice. Așteptându-se să audă un sunet slab reflectat de la propriul semnal, urmăritorul aude un vuiet asurzitor - de parcă un avion supersonic sparge bariera sunetului.
Acest lucru ridică întrebarea de ce un liliac este uluit nu de propriile sale semnale ultrasonice, ci de fluturi. Se pare că liliacul este bine protejat de propriul impuls de țipăt trimis de localizator. În caz contrar, un impuls atât de puternic, care este de 2.000 de ori mai puternic decât sunetele reflectate recepţionate, poate asurzi mouse-ul. Pentru a preveni acest lucru, corpul ei fabrică și folosește intenționat un etrier special. Înainte de a trimite un impuls ultrasonic, un mușchi special trage etrierul departe de fereastra cohleei urechii interne - oscilațiile sunt întrerupte mecanic. In esenta, etrierul face si un clic, dar nu un sunet, ci unul anti-sunet. După un strigăt de semnal, se întoarce imediat la locul său, astfel încât urechea să fie gata să primească semnalul reflectat. Este greu de imaginat cu ce viteză poate acționa mușchiul, oprind auzul mouse-ului în momentul impulsului-țipăt trimis. În timpul urmăririi prăzii - aceasta este 200-250 de impulsuri pe secundă!
Iar clicurile de fluture, care sunt periculoase pentru un liliac, se aud exact în momentul în care vânătorul se întoarce la ureche pentru a-i percepe ecoul. Deci, pentru a face un prădător uluit să zboare înspăimântat, molie trimite semnale care sunt extrem de potrivite cu locatorul său. Pentru a face acest lucru, corpul insectei este programat să primească frecvența pulsului vânătorului care se apropie și trimite un semnal de răspuns exact la unison cu acesta.
Această relație dintre molii și lilieci ridică multe întrebări. Cum au obținut insectele capacitatea de a percepe semnalele ultrasonice ale liliecilor și de a înțelege instantaneu pericolul pe care îl poartă? Cum ar putea fluturii să dezvolte treptat un dispozitiv cu ultrasunete cu caracteristici de protecție perfect potrivite prin procesul de selecție și îmbunătățire? De asemenea, nu este ușor de înțeles percepția semnalelor ultrasonice ale liliecilor. Faptul este că își recunosc ecoul printre milioane de voci și alte sunete. Și niciun semnal de strigăt al colegilor de trib, niciun semnal ultrasonic emis cu ajutorul echipamentului, nu împiedică liliecii să vâneze. Doar semnalele fluturelui, chiar și reproduse artificial, îl fac pe șoarece să zboare.
Ființele vii prezintă noi și noi ghicitori, provocând admirație pentru perfecțiunea și oportunitatea structurii corpului lor.
Mantisei rugătoare, precum fluturele, împreună cu o vedere excelentă, i se oferă și organe auditive speciale pentru a evita întâlnirea cu liliecii. Aceste organe auditive care percep ultrasunetele sunt situate pe pieptul dintre picioare. Și pentru unele specii de mantis rugător, pe lângă organul ultrasonic al auzului, este caracteristică prezența unei a doua urechi, care percepe frecvențe mult mai mici. Funcția sa nu este încă cunoscută.
senzație chimică
Animalele sunt dotate cu o sensibilitate chimică generală, care este asigurată de diverse organe senzoriale. Simțul chimic al insectelor are cel mai mult rol semnificativ mirosul se joacă. Și termitele și furnicile, conform oamenilor de știință, au un simț al mirosului tridimensional. Ce este ne este greu să ne imaginăm. Organele olfactive ale unei insecte reacţionează la prezenţa chiar şi a concentraţiilor foarte mici ale unei substanţe, uneori foarte îndepărtate de sursă. Datorită simțului mirosului, insecta găsește pradă și hrană, navighează pe teren, învață despre apropierea inamicului și realizează biocomunicarea, unde „limbajul” specific este schimbul de informații chimice folosind feromoni.
Feromonii sunt cei mai complecși compuși secretați în scopuri de comunicare de către unii indivizi pentru a transfera informații altor indivizi. Astfel de informații sunt codificate în substanțe chimice specifice, în funcție de tipul de ființă vie și chiar de apartenența acesteia la o anumită familie. Percepția cu ajutorul sistemului olfactiv și decodificarea „mesajului” provoacă o anumită formă de comportament sau proces fiziologic la destinatari. Până în prezent, este cunoscut un grup semnificativ de feromoni de insecte. Unele dintre ele sunt concepute pentru a atrage indivizi de sex opus, altele, le urmăresc, indică calea către o casă sau o sursă de hrană, altele servesc ca semnal de alarmă, al patrulea reglează anumite procese fiziologice etc.
Cu adevărat unică ar trebui să fie „producția chimică” din organismul insectelor pentru a elibera în cantitatea potrivită și la un moment dat întreaga gamă de feromoni de care au nevoie. Astăzi, sunt cunoscute peste o sută dintre aceste substanțe de cea mai complexă natură. compoziție chimică, dar nu mai mult de o duzină dintre ele au fost reproduse artificial. Într-adevăr, pentru a le obține sunt necesare tehnologii și echipamente avansate, așa că deocamdată nu rămâne decât să fii surprins de o astfel de aranjare a corpului acestor creaturi nevertebrate în miniatură.
Gândacii sunt prevăzuți în principal cu antene de tip olfactiv. Ele vă permit să captați nu numai mirosul unei substanțe și direcția de distribuție a acesteia, ci chiar să „simți” forma unui obiect mirositor. Un exemplu de mare simț al mirosului sunt gândacii gropar, angajați în curățarea pământului de trupuri. Ei sunt capabili să mirosească la sute de metri de ea și să se adune grup mare. Iar gărgărița, cu ajutorul mirosului, găsește colonii de afide pentru a lăsa zidăria acolo. La urma urmei, nu numai ea însăși se hrănește cu afide, ci și cu larvele ei.
Nu numai insectele adulte, ci și larvele lor sunt adesea înzestrate cu un excelent simț al mirosului. Astfel, larvele de cockchafer sunt capabile să se deplaseze la rădăcinile plantelor (pin, grâu), ghidate de o concentrație ușor crescută de dioxid de carbon. În experimente, larvele merg imediat în zona solului, unde au introdus o cantitate mică dintr-o substanță care formează dioxid de carbon.
Sensibilitatea organului olfactiv, de exemplu, a fluturelui Saturnian, al cărui mascul este capabil să capteze mirosul unei femele din propria specie la o distanță de 12 km, pare de neînțeles. Comparând această distanță cu cantitatea de feromon secretată de femelă, s-a obținut un rezultat care i-a surprins pe oamenii de știință. Datorită antenelor sale, masculul caută în mod inconfundabil printre multe substanțe mirositoare o singură moleculă a substanței cunoscute ereditar la 1 m3 de aer!
Unor himenoptere primesc un simț al mirosului atât de intens, încât nu este inferior binecunoscutului instinct al unui câine. Așadar, femeile călărețe, când aleargă de-a lungul unui trunchi de copac sau a unui ciot, își mișcă viguros antenele. Cu ei, ei „adulmecă” larvele de corn sau gândac de lemne, situate în lemn la o distanță de 2-2,5 cm de suprafață.
Datorită sensibilității unice a antenelor, micul călăreț Helis determină doar atingând coconii păianjenilor ce se află în ele - dacă sunt testicule subdezvoltate, păianjeni sedentari care i-au părăsit deja sau testicule ale altor călăreți din specia lor. Nu se știe încă cum face Helis o analiză atât de precisă. Cel mai probabil, simte cel mai subtil miros specific, dar este posibil ca atunci când își bate antenele, călărețul să capteze un fel de sunet reflectat.
Percepția și analiza stimulilor chimici care acționează asupra organelor olfactive ale insectelor este realizată de un sistem multifuncțional - analizorul olfactiv. Acesta, la fel ca toți ceilalți analizatori, constă dintr-un departament de percepție, conducere și centrală. Receptorii olfactivi (chemoreceptorii) percep moleculele de substanțe odorante, iar impulsurile care semnalează un anumit miros sunt trimise de-a lungul fibrelor nervoase către creier pentru analiză. Există o dezvoltare instantanee a răspunsului organismului.
Vorbind despre simțul mirosului insectelor, nu putem decât să spunem despre miros. Știința nu are încă o înțelegere clară a ceea ce este mirosul și există multe teorii cu privire la acest fenomen natural. Potrivit unuia dintre ei, moleculele analizate ale unei substanțe reprezintă o „cheie”. Iar „blocația” sunt receptorii organelor olfactive incluși în analizoarele de mirosuri. Dacă configurația moleculei se apropie de „blocarea” unui anumit receptor, atunci analizatorul va primi un semnal de la acesta, îl va descifra și va transmite informații despre miros către creierul animalului. Potrivit unei alte teorii, mirosul este determinat de proprietățile chimice ale moleculelor și de distribuția sarcinilor electrice. Cea mai nouă teorie, care a câștigat mulți susținători, vede principala cauză a mirosului în proprietățile vibraționale ale moleculelor și ale constituenților lor. Orice parfum este asociat cu anumite frecvențe (numere de unde) din domeniul infraroșu. De exemplu, supa de ceapă tioalcoolul și decaboranul sunt complet diferite din punct de vedere chimic. Dar au aceeași frecvență și același miros. În același timp, există substanțe similare din punct de vedere chimic, care se caracterizează prin frecvențe diferite și miros diferit. Dacă această teorie este corectă, atunci atât substanțele aromatice, cât și miile de tipuri de celule care percep mirosul pot fi evaluate prin frecvențe infraroșii.
„Instalare radar” de insecte
Insectele sunt înzestrate cu organe excelente de miros și atingere - antene (antene sau cătușe). Sunt foarte mobile și ușor de controlat: o insectă le poate reproduce, le poate aduce împreună, le poate roti pe fiecare individual pe axa sa sau împreună pe una comună. În acest caz, ambele seamănă la exterior și, în esență, sunt o „instalație radar”. Elementul nervos sensibil al antenelor este sensila. Din ele, un impuls cu o viteză de 5 m pe secundă este transmis centrului „creierului” al analizorului pentru a recunoaște obiectul iritației. Și apoi semnalul de răspuns la informațiile primite ajunge instantaneu la mușchi sau alt organ.
La majoritatea insectelor, pe al doilea segment al antenelor, există un organ Johnston - un dispozitiv universal, al cărui scop nu a fost încă pe deplin elucidat. Se crede că percepe mișcări și tremurături de aer și apă, contacte cu obiecte solide. Lăcustele și lăcustele sunt înzestrate cu o sensibilitate surprinzător de mare la vibrațiile mecanice, care sunt capabile să înregistreze orice vibrații cu o amplitudine egală cu jumătate din diametrul unui atom de hidrogen!
Gândacii au și un organ Johnston pe al doilea segment al antenelor. Și dacă un gândac care curge pe suprafața apei este deteriorat sau îndepărtat, atunci se va împiedica de orice obstacol. Cu ajutorul acestui organ, gândacul este capabil să capteze undele reflectate care vin de pe coastă sau obstacole. El simte valuri de apă cu o înălțime de 0,000000004 mm, adică orga Johnston îndeplinește sarcina de ecosonda sau radar.
Furnicile se disting nu numai printr-un creier bine organizat, ci și printr-o organizare corporală la fel de perfectă. Antenele sunt de o importanță capitală pentru aceste insecte; unele servesc ca un excelent organ de miros, atingere, cunoaștere a mediului și explicații reciproce. Furnicile lipsite de antene își pierd capacitatea de a găsi o cale, hrana din apropiere și de a distinge inamicii de prieteni. Cu ajutorul antenelor, insectele sunt capabile să „vorbească” între ele. Furnicile transmit informații importante prin atingerea reciprocă a antenelor cu antenele lor. Într-unul dintre episoadele comportamentale, două furnici au găsit prada sub formă de larve de dimensiuni diferite. După „negocieri” cu frații lor cu ajutorul antenelor, aceștia au mers la locul descoperirii împreună cu asistenți mobilizați. În același timp, furnica mai de succes, care a reușit să transmită informații despre prada mai mare pe care a găsit-o cu ajutorul antenelor, a mobilizat în spatele ei un grup mult mai mare de furnici lucrătoare.
Interesant este că furnicile sunt una dintre cele mai curate creaturi. După fiecare masă și somn, întregul corp și mai ales antenele sunt curățate temeinic.
Senzații gustative
O persoană definește clar mirosul și gustul unei substanțe, în timp ce la insecte, gustul și senzațiile olfactive nu sunt adesea separate. Acţionează ca un singur sentiment chimic (percepţie).
Insectele cu senzații gustative preferă una sau alta substanță în funcție de caracteristica nutrițională a unei anumite specii. În același timp, sunt capabili să distingă între dulce, sărat, amar și acru. Pentru contactul cu alimentele consumate, organele gustative pot fi localizate pe diferite părți ale corpului insectelor - pe antene, proboscis și picioare. Cu ajutorul lor, insectele primesc informații chimice de bază despre mediu. De exemplu, o muscă, doar atingând labele cu un obiect de interes pentru ea, află aproape imediat ce este sub picioarele ei - băutură, mâncare sau ceva necomestibil. Adică, este capabil să efectueze o analiză de contact instantanee a unei substanțe chimice cu picioarele sale.
Gustul este senzația care apare atunci când o soluție de substanțe chimice este expusă la receptorii (chemoreceptori) organului gustativ al insectei. Celulele gustative receptoare sunt partea periferică a sistemului complex al analizorului de gust. Ei percep stimulii chimici și aici are loc codificarea primară a semnalelor gustative. Analizatorii transmit imediat saloane de impulsuri chimioelectrice de-a lungul fibrelor nervoase subțiri către centrul lor „creier”. Fiecare astfel de impuls durează mai puțin de o miime de secundă. Și apoi structurile centrale ale analizorului determină instantaneu senzațiile gustative.
Încercările continuă să înțeleagă nu numai întrebarea ce este un miros, ci și pentru a crea o teorie unificată a „dulciului”. Până acum, acest lucru nu a avut succes - poate că voi, biologii secolului 21, veți reuși. Problema este că substanțele chimice complet diferite, atât organice, cât și anorganice, pot crea relativ aceeași senzație gustativă de dulceață.
organe de simț
Studiul simțului tactil al insectelor este poate cea mai mare dificultate. Cum ating lumea aceste creaturi înlănțuite într-o coajă chitinoasă? Deci, datorită receptorilor pielii, suntem capabili să percepem diverse senzații tactile - unii receptori înregistrează presiune, alții temperatura etc. Atingând un obiect, putem concluziona că este rece sau cald, dur sau moale, neted sau aspru. Insectele au și analizoare care determină temperatura, presiunea etc., dar multe în mecanismele acțiunii lor rămân necunoscute.
Simțul tactil este unul dintre cele mai importante simțuri pentru siguranța zborului multor insecte zburătoare, pentru a detecta curenții de aer. De exemplu, la diptere, întregul corp este acoperit cu sensile, care îndeplinesc funcții tactile. Există mai ales multe dintre ele pe haltere pentru a percepe presiunea aerului și a stabiliza zborul.
Datorită simțului tactil, musca nu este atât de ușor de bătut. Vederea ei îi permite să observe un obiect amenințător doar la o distanță de 40 - 70 cm.Dar musca este capabilă să răspundă la o mișcare periculoasă a mâinii, care a provocat chiar și o mică mișcare a aerului și să decoleze instantaneu. Această muscă obișnuită confirmă încă o dată că nimic nu este simplu în lumea vie - toate creaturile, tinere și bătrâne, sunt prevăzute cu sisteme senzoriale excelente pentru viața activă și propria lor protecție.
Receptorii de insecte care înregistrează presiunea pot fi sub formă de coșuri și peri. Ele sunt folosite de insecte în diverse scopuri, inclusiv pentru orientarea în spațiu - în direcția gravitației. De exemplu, o larvă de muscă se mișcă întotdeauna clar în sus înainte de pupație, adică împotriva gravitației. La urma urmei, ea trebuie să se târască din masa de hrană lichidă și nu există repere acolo, cu excepția atracției Pământului. Chiar și după ce a ieșit din crisalidă, musca tinde să se târască în sus pentru o perioadă de timp până când se usucă pentru a zbura.
Multe insecte au un simț al gravitației bine dezvoltat. De exemplu, furnicile sunt capabile să estimeze o pantă a suprafeței de 20. Și un gândac rove care sapă vizuini verticale poate estima o abatere de la verticală de 10.
„Provisionatori” în viață
Multe insecte sunt înzestrate cu o capacitate excelentă de a anticipa schimbările meteorologice și de a face prognoze pe termen lung. Cu toate acestea, acest lucru este tipic pentru toate ființele vii - fie că este o plantă, un microorganism, un nevertebrat sau un vertebrat. Astfel de abilități asigură o activitate normală de viață în habitatul lor destinat. Există, de asemenea, fenomene naturale rar observate - secete, inundații, valuri de frig ascuțite. Și apoi, pentru a supraviețui, ființele vii trebuie să mobilizeze în avans echipamente de protecție suplimentare. În ambele cazuri, își folosesc „stațiile meteo” interne.
Observând constant și cu atenție comportamentul diferitelor ființe vii, se poate învăța nu numai despre schimbările meteorologice, ci chiar și despre dezastrele naturale viitoare. La urma urmei, peste 600 de specii de animale și 400 de specii de plante, cunoscute până acum de oamenii de știință, pot juca un fel de rol ca barometre, indicatori de umiditate și temperatură, predictori atât de furtuni, furtuni, tornade, inundații și vreme frumoasă fără nori. . Mai mult decat atat, peste tot, oriunde te-ai afla – langa lac de acumulare, in poienita, in padure, exista „prognostitori” in direct. De exemplu, înainte de ploaie, chiar și cu cer senin, lăcustele verzi nu mai ciripesc, furnicile încep să închidă strâns intrările în furnicar, iar albinele nu mai zboară după nectar, stau în stup și bâzâie. În efortul de a se ascunde de vremea rea iminentă, muștele și viespile zboară pe ferestrele caselor.
Observatii pentru furnici otrăvitoare, care locuiesc la poalele Tibetului, și-au dezvăluit capacitatea excelentă de a face prognoze mai îndepărtate. Înainte de începerea unei perioade de ploi abundente, furnicile se mută în alt loc cu pământ dur uscat, iar înainte de debutul unei secete, furnicile umplu depresiunile întunecate și umede. Furnicile înaripate sunt capabile să simtă apropierea unei furtuni în 2-3 zile. Indivizii mari încep să se repezi de-a lungul solului, în timp ce cei mici roiesc la o altitudine joasă. Și cu cât aceste procese sunt mai active, cu atât se așteaptă vreme rea mai puternică. S-a constatat că în timpul anului furnicile au identificat corect 22 de schimbări de vreme și s-au înșelat doar în două cazuri. Aceasta s-a ridicat la 9%, ceea ce arată destul de bine în comparație cu eroarea medie a stațiilor meteo de 20%.
Acțiunile intenționate ale insectelor depind adesea de previziunile pe termen lung, iar acest lucru poate fi de mare ajutor oamenilor. Un apicultor cu experiență primește o prognoză destul de fiabilă de către albine. Pentru iarnă, închid crestătura din stup cu ceară. Prin deschiderea pentru aerisire a stupului, se poate judeca iarna care vine. Dacă albinele lasă o gaură mare, iarna va fi caldă, iar dacă este mică, așteptați-vă la înghețuri severe. De asemenea, se știe că, dacă albinele încep să zboare din stupi devreme, se poate aștepta o primăvară caldă devreme. Aceleași furnici, dacă iarna nu este de așteptat să fie severă, rămân să trăiască lângă suprafața solului, iar înainte de o iarnă rece, se așează mai adânc în pământ și construiesc un furnicar mai înalt.
Pe lângă macroclimatul pentru insecte, este important și microclimatul habitatului lor. De exemplu, albinele nu permit supraîncălzirea în stupi și, după ce au primit un semnal de la „dispozitivele” lor vii despre depășirea temperaturii, încep să aerisească camera. O parte din albinele lucrătoare este organizată la diferite înălțimi în întregul stup și pune aerul în mișcare cu bătăi rapide de aripi. Se formează un curent puternic de aer, iar stupul este răcit. Ventilația este un proces îndelungat, iar când un lot de albine obosește, este rândul altuia și în ordine strictă.
Comportamentul nu numai al insectelor adulte, ci și al larvelor lor, depinde de citirile „instrumentelor” vii. De exemplu, larvele de cicada care se dezvoltă în pământ ies la suprafață doar când vremea este bună. Dar de unde știi cum este vremea în vârf? Pentru a determina acest lucru, ei creează conuri speciale de pământ cu găuri mari deasupra adăposturilor lor subterane - un fel de structuri meteorologice. În ele, cicadele evaluează temperatura și umiditatea printr-un strat subțire de sol. Și dacă condițiile meteorologice sunt nefavorabile, larvele revin la nurcă.
Fenomenul de prognoză a furtunilor și inundațiilor
Observarea comportamentului termitelor și furnicilor în situații critice poate ajuta oamenii să prezică ploi abundente și inundații. Unul dintre naturaliști a descris cazul când, înainte de potop, un trib de indieni care trăia în junglele Braziliei și-a părăsit în grabă așezarea. Iar furnicile „le-au povestit” indienilor despre dezastrul care se apropie. Înainte de inundație, aceste insecte sociale devin foarte agitate și părăsesc urgent locul locuibil împreună cu pupele și proviziile de hrană. Ei merg în locuri unde apa nu ajunge. Populația locală a înțeles cu greu originile unei astfel de sensibilități uimitoare a furnicilor, dar, supunându-și cunoștințele, oamenii au lăsat necazul după micii meteorologi.
Sunt excelente la prezicerea inundațiilor și a termitelor. Înainte de a începe, își părăsesc casele cu întreaga colonie și se grăbesc spre cei mai apropiați copaci. Anticipând amploarea dezastrului, ele se ridică exact la înălțimea care va fi mai mare decât inundația așteptată. Acolo așteaptă până se potolește șuvoaiele noroioase de apă, care se repezi cu o viteză atât de mare încât copacii cad uneori sub presiunea lor.
Un număr mare de stații meteo monitorizează vremea. Acestea sunt amplasate pe uscat, inclusiv la munte, pe nave științifice special echipate, sateliți și stații spațiale. Meteorologii sunt echipați cu instrumente, dispozitive și calculatoare moderne. De fapt, ei nu fac o prognoză meteo, ci un calcul, un calcul al schimbărilor vremii. Iar insectele din exemplele reale de mai sus prezic vremea folosind abilități înnăscute și „dispozitive” vii speciale încorporate în corpurile lor. Mai mult, furnicile de prognoză meteorologică determină nu numai momentul apropierii potopului, ci estimează și amploarea acestuia. La urma urmei, pentru un nou refugiu, au ocupat doar locuri sigure. Oamenii de știință nu au reușit încă să explice acest fenomen. Termitele prezentau un mister și mai mare. Cert este că nu au fost niciodată amplasați pe acei copaci care, în timpul unei viituri, s-au dovedit a fi dărâmați de pâraiele furtunoase. În mod similar, conform observației etologilor, s-au comportat graurii, care primăvara nu ocupau căsuțele de păsări periculoase pentru așezare. Ulterior, au fost într-adevăr smulse de un vânt de uragan. Dar aici vorbim despre un animal relativ mare. Pasărea, poate prin balansarea căsuței de păsări sau prin alte semne, evaluează nefiabilitatea fixării acesteia. Dar cum și cu ajutorul ce dispozitive pot fi făcute astfel de prognoze de animale foarte mici, dar foarte „înțelepte”? Omul nu numai că nu este încă capabil să creeze așa ceva, dar nu poate răspunde. Aceste sarcini sunt pentru viitorii biologi!
Bibliografie
Pentru pregătirea acestei lucrări s-au folosit materiale de pe șantier. http://www.portal-slovo.ru/
Zhdanova T. D.
Intrarea în contact cu activitățile variate și energice ale lumii insectelor poate fi o experiență uimitoare. S-ar părea că aceste creaturi nepăsătoare zboară și înoată, aleargă și se târăsc, bâzâie și ciripesc, roade și poartă. Totuși, toate acestea nu se fac fără scop, ci în principal cu o anumită intenție, conform programului înnăscut încorporat în corpul lor și experienței de viață dobândite. Pentru percepția lumii înconjurătoare, orientarea în ea, implementarea tuturor acțiunilor utile și proceselor de viață, animalele sunt înzestrate cu sisteme foarte complexe, în primul rând nervoase și senzoriale.
Ce au în comun sistemele nervoase ale vertebratelor și nevertebratelor?
Sistem nervos este un complex complex de structuri și organe, format din țesut nervos, în care secțiunea centrală este creierul. Principala unitate structurală și funcțională a sistemului nervos este o celulă nervoasă cu procese (în greacă, o celulă nervoasă este un neuron).
Sistemul nervos și creierul insectelor asigură: percepție cu ajutorul simțurilor de iritație externă și internă (iritabilitate, sensibilitate); procesarea instantanee de către sistemul de analizoare a semnalelor de intrare, pregătirea și implementarea unui răspuns adecvat; stocarea în memorie într-o formă codificată de informații ereditare și dobândite, precum și regăsirea instantanee a acesteia după cum este necesar; gestionarea tuturor organelor și sistemelor organismului pentru funcționarea sa în ansamblu, echilibrându-l cu mediul; implementarea proceselor mentale și a activității nervoase superioare, comportamentul oportun.
Organizarea sistemului nervos și a creierului vertebratelor și nevertebratelor este atât de diferită, încât la prima vedere pare imposibil să le comparăm. Și, în același timp, pentru cele mai diverse tipuri de sistem nervos, aparținând, s-ar părea, atât organismelor complet „simple”, cât și „complexe”, aceleași funcții sunt caracteristice.
Creierul foarte mic al unei muște, albine, fluture sau alte insecte îi permite să vadă și să audă, să atingă și să guste, să se miște cu mare precizie și, în plus, să zboare folosind o „hartă” internă pe distanțe considerabile, să comunice între ele și chiar să-și dețină propriul „limbaj”, să învețe și să aplice gândirea logică în situații non-standard. Deci, creierul unei furnici este mult mai mic decât un cap de ac, dar această insectă a fost mult timp considerată un „înțelept”. În comparație nu numai cu creierul său microscopic, ci și cu capacitățile de neînțeles ale unei singure celule nervoase, o persoană ar trebui să-i fie rușine de cele mai moderne computere ale sale. Și ce poate spune știința despre aceasta, de exemplu, neurobiologia, care studiază procesele de naștere, viață și moarte ale creierului? A fost ea capabilă să dezlege misterul activității vitale a creierului - cel mai complex și mai misterios dintre fenomenele cunoscute oamenilor?
Prima experiență neurobiologică aparține vechiului medic roman Galen. După ce a tăiat fibrele nervoase la un porc, cu ajutorul căruia creierul controla mușchii laringelui, el a privat animalul de vocea sa - a devenit imediat amorțit. A fost acum un mileniu. Dar cât de departe a mers știința de atunci în cunoașterea principiului creierului? Se pare că, în ciuda muncii enorme a oamenilor de știință, principiul funcționării chiar și a unei singure celule nervoase, așa-numita „cărămidă” din care este construit creierul, nu este încă cunoscut omului. Oamenii în neuroștiință înțeleg multe despre modul în care un neuron „mănâncă” și „bea”; modul în care primește energia necesară activității sale de viață, digerând substanțele necesare extrase din mediu în „cazane biologice”; cum atunci acest neuron trimite cel mai mult diverse informatii sub formă de semnale, criptate fie într-o anumită serie de impulsuri electrice, fie în diverse combinații de substanțe chimice. Si apoi, ce? Aici o celulă nervoasă a primit un semnal specific, iar în adâncul ei a început o activitate unică în colaborare cu alte celule care formează creierul animalului. Are loc o memorare a informațiilor primite, extragerea informațiilor necesare din memorie, luarea deciziilor, darea de ordine mușchilor și diferitelor organe etc. Cum merge totul? Oamenii de știință nu știu încă sigur. Ei bine, din moment ce nu este clar cum funcționează celulele nervoase individuale și complexele lor, nici principiul de funcționare a întregului creier, chiar și la fel de mic ca cel al unei insecte, nu este clar.
Lucrarea organelor de simț și a „dispozitivelor” vii
Activitatea vitală a insectelor este însoțită de procesarea informațiilor sonore, olfactive, vizuale și alte senzoriale - spațiale, geometrice, cantitative. Una dintre multele caracteristici misterioase și interesante ale insectelor este capacitatea lor de a evalua cu precizie situația folosind propriile „instrumente”. Cunoștințele noastre despre aceste dispozitive sunt limitate, deși sunt utilizate pe scară largă în natură. Aceștia sunt determinanți ai diferitelor câmpuri fizice, care permit prezicerea cutremurelor, erupțiilor vulcanice, inundațiilor, schimbărilor meteorologice. Acesta este un sentiment al timpului, numărat de ceasul biologic intern, și un sentiment al vitezei și capacitatea de a naviga și de a naviga și multe altele.
Proprietatea oricărui organism (microorganisme, plante, ciuperci și animale) de a percepe stimuli emanați din mediul extern și din propriile organe și țesuturi se numește sensibilitate. Insectele, ca și alte animale cu un sistem nervos specializat, au celule nervoase cu o selectivitate ridicată pentru diverși stimuli - receptori. Pot fi tactile (responsive la atingere), temperatură, lumină, chimice, vibraționale, musculo-articulare etc. Datorită receptorilor lor, insectele captează întreaga varietate de factori de mediu - diverse vibrații (o gamă largă de sunete, energie de radiație sub formă de lumină și căldură), presiune mecanică (de exemplu, gravitația) și alți factori. Celulele receptorilor sunt localizate în țesuturi fie individual, fie asamblate în sisteme cu formarea de organe senzoriale specializate - organe de simț.
Toate insectele „înțeleg” perfect indicațiile organelor lor de simț. Unele dintre ele, precum organele vederii, auzului, mirosului, sunt îndepărtate și sunt capabile să perceapă iritația la distanță. Altele, precum organele gustului și ale atingerii, sunt în contact și răspund la expunere prin contact direct.
Insectele din masă sunt înzestrate cu o vedere excelentă. Ochii lor compuși complecși, cărora li se adaugă uneori ochi simpli, servesc la recunoașterea diferitelor obiecte. Unele insecte sunt prevazute cu vedere color, dispozitive adecvate de vedere pe timp de noapte. Interesant este că ochii insectelor sunt singurul organ cu care se aseamănă alte animale. În același timp, organele auzului, mirosului, gustului și atingerii nu au o asemenea similitudine, dar, cu toate acestea, insectele percep perfect mirosurile și sunetele, navighează în spațiu, captează și emit unde ultrasonice. Simțul delicat al mirosului și al gustului le permit să găsească mâncare. O varietate de glande de insecte secretă substanțe pentru a atrage frați, parteneri sexuali, sperie rivalii și inamicii, iar un simț al mirosului extrem de sensibil este capabil să detecteze mirosul acestor substanțe chiar și pe mai mulți kilometri.
Mulți în ideile lor asociază organele de simț ale insectelor cu capul. Dar se dovedește că structurile responsabile cu colectarea informațiilor despre mediu se găsesc la insecte din diferite părți ale corpului. Ei pot determina temperatura obiectelor și pot gusta mâncarea cu picioarele, pot detecta prezența luminii cu spatele, pot auzi cu genunchii, mustații, anexele cozii, firele de păr etc.
Organele de simț ale insectelor fac parte din sistemele senzoriale - analizoare care pătrund în rețeaua aproape a întregului organism. Ei primesc multe semnale externe și interne diferite de la receptorii organelor lor de simț, le analizează, formează și transmit „instrucțiuni” diferitelor organe pentru implementarea acțiunilor adecvate. Organele de simț alcătuiesc în principal secțiunea receptor, care se află la periferia (capete) analizoarelor. Iar departamentul conductiv este format din neuroni centrali și căi de la receptori. Există în creier anumite zone pentru a procesa informații din simțuri. Ele constituie partea centrală, „creierul”, a analizorului. Datorită unui astfel de sistem complex și convenabil, de exemplu, un analizor vizual, se efectuează un calcul și un control precis al organelor de mișcare ale unei insecte.
S-au acumulat cunoștințe extinse despre capacitățile uimitoare ale sistemelor senzoriale ale insectelor, dar volumul cărții îmi permite să enumerez doar câteva dintre ele.
organele vederii
Ochii și întregul sistem vizual cel mai complex sunt un cadou uimitor, datorită căruia animalele sunt capabile să primească informații de bază despre lumea din jurul lor, să recunoască rapid diverse obiecte și să evalueze situația care a apărut. Vederea este necesară insectelor atunci când caută hrană pentru a evita prădătorii, pentru a explora obiecte de interes sau mediu, pentru a interacționa cu alți indivizi în comportamentul reproductiv și social etc.
Insectele sunt echipate cu o varietate de ochi. Pot fi ochi complecși, simpli sau suplimentari, precum și larvare. Cei mai complecși sunt ochii compuși, care constau dintr-un număr mare de ommatidii care formează fațete hexagonale pe suprafața ochiului. Ommatidium este în esență un aparat vizual minuscul, echipat cu o lentilă miniaturală, un sistem de ghidare a luminii și elemente sensibile la lumină. Fiecare fațetă percepe doar o mică parte a obiectului și împreună oferă o imagine mozaică a întregului obiect. Ochii compuși, caracteristici majorității insectelor adulte, sunt localizați pe părțile laterale ale capului. La unele insecte, de exemplu, o libelulă vânătoare, care reacționează rapid la mișcarea prăzii, ochii ocupă jumătate din cap. Fiecare dintre ochii ei este construit din 28.000 de fațete. Pentru comparație, fluturii au 17 000 dintre ei, iar o muscă de casă are 4 000. Ochii de pe capul insectelor pot fi doi sau trei pe frunte sau coroană și mai rar pe laterale. Ocele larvare la gândaci, fluturi, himenoptere la vârsta adultă sunt înlocuite cu altele complexe.
Planul general al structurii sistemului nervos al insectelor este același cu cel al altor artropode. Alături de cazurile de disecție puternică (supraesofagiană, subesofagiană, 3 ganglioni toracici și 8 abdominali) și de structură de pereche a sistemului nervos la insectele primitive, există cazuri de concentrare extremă a sistemului nervos: întregul lanț abdominal poate fi redus la un continuu. masa ganglionară, care este deosebit de comună la larve și adulți larvare în absența membrelor și o slabă dezmembrare a corpului.
În ganglionul supraesofagian, se remarcă dezvoltarea structurii interne a părții protocerebrale a creierului, în special a corpurilor de ciuperci, formând 1-2 perechi de tuberculi pe părțile laterale ale liniei mediane. Creierul este bine dezvoltat, și mai ales secțiunea anterioară, în care există formațiuni speciale pereche responsabile de forme complexe de comportament.
Dintre organe, reprezentate de numeroși fire de păr, peri, depresiuni - la care se potrivesc terminațiile nervoase - diverși receptori care percep tipuri diferite stimuli - mecanici, chimici, de temperatură și așa mai departe, organele de simț ale atingerii și mirosului prevalează în semnificația lor. Organele simțului mecanic includ atât organele tactile, cât și organele auzului, care percep vibrațiile aerului ca sunete. Organele tactile sunt reprezentate pe suprafața corpului insectelor prin peri. Organele simțului chimic – servesc la perceperea chimiei mediului (gustul și mirosul). Receptorii olfactivi, de asemenea sub formă de peri - transformându-se uneori în excrescențe detașate cu pereți subțiri, proeminențe nesegmentate asemănătoare degetelor, zone plate cu pereți subțiri ale tegumentului, sunt cel mai adesea localizați pe antene, gust - pe organele aparatului bucal, dar uneori pe alte părți ale corpului - la muște, de exemplu, - pe segmentele terminale ale picioarelor. Simțul mirosului este de mare importanță în relațiile intra și interpopulaționale ale indivizilor insecte.
Cu ajutorul ochilor compuși complecși, formați din sensilla, ale căror părți hexagonale sunt numite fațete, formează o cornee dintr-o cuticulă transparentă - insectele sunt capabile să distingă dimensiunile, formele și culorile obiectelor. Albina, de exemplu, poate vedea toate aceleași culori ca și oamenii, cu excepția roșului, dar și culorile ultraviolete care sunt invizibile pentru ochiul uman. Ochii simpli ai insectelor - reacționând la gradul de iluminare, asigură stabilitatea percepției imaginii cu ochi compuși, dar nu sunt capabili să distingă culoarea și forma.
Insectele din unele ordine, ale căror specii au masculi cu organe sonore - de exemplu, ortoptere - au organe timpanale, a căror structură sugerează că acestea sunt organe ale auzului. La lăcuste și greieri, ei sunt pe piciorul inferior dedesubt articulatia genunchiului, la lăcuste și cicade - pe părțile laterale ale primului segment abdominal și exterior reprezentată de o depresiune (uneori înconjurată de un pliu de acoperire) cu o membrană subțire întinsă la fund, pe suprafața interioară a cărei sau în apropierea acestuia se află un nerv terminarea unei structuri specifice; alte insecte au aripi etc.
La baza organelor de simț se află așa-numitele formațiuni neuro-sensibile - sensilla, care arată ca fire de păr, peri, depresiuni.
Insectele au următoarele organe de simț:
1) Organele simțului mecanic. Acestea includ sensila tactilă împrăștiată în tot corpul. Ei percep tremuratul aerului, simt poziția corpului în spațiu etc. Organele simțului mecanic includ și organe. auz, pentru că ei percep sunetul, despre care se știe că sunt vibrații ale aerului. Organele auzului sunt predominant la insecte capabile să emită sunete. Sunt situate pe părțile laterale ale abdomenului, pe aripi, picioarele anterioare și în unele alte locuri.
2) Organele chimice de simț sunt reprezentate de chemoreceptor sensilla și servesc la perceperea chimiei mediului, adică. mirosuri și senzații gustative. Sunt situate pe membrele gurii, antene, uneori (la albine) pe picioare. Simțul chimic - simțul mirosului - joacă un rol important în relațiile intra- și interpopulaționale ale insectelor. Organe; vederea este reprezentată de ochi complexi (fațetați) și simpli. Ochiul în sine este alcătuit din multe sensile. Partea hexagonală de suprafață se numește fațetă. Fațetele formează corneea, care este o cuticulă transparentă.
neuronii senzoriali
Corpurile celulelor senzoriale sau senzoriale, de obicei de formă bipolară sau multipolară, se află întotdeauna în apropierea organului senzorial sau a țesutului inervat. Dendritele unor neuroni, cel mai adesea bipolari, sunt asociate cu formațiuni cuticulare, în timp ce altele, întotdeauna multipolare, sunt conectate cu țesuturile cavității corpului sau formează o rețea subepidermică, ca la larvele cu piele moale.
În consecință, se disting două categorii largi de celule senzoriale. Celulele de primul tip diferă prin faptul că sunt aproape întotdeauna asociate cu cuticula sau proeminențele acesteia: apodem, trahee, căptușeală a cavităților preorale și bucale etc. Acestea includ o varietate de celule exteroreceptoare, inclusiv cele vizuale, deși dendritele lor sunt neexprimat clar. Celulele de al doilea tip nu sunt niciodată asociate cu cuticula și se află doar pe suprafața interioară a corpului, pereții tractului digestiv, în mușchi și țesuturi conjunctive. Ele sunt dovedite electrofiziologic ca aparținând intero sau proprioceptorilor.
Axonii celulelor senzoriale merg direct la ganglionii corespunzători ai SNC, uneori localizați direct în creier, de exemplu, centrii optici sau olfactivi. Problema canalelor de comunicare dintre celulele receptorilor și centrul nervos este extrem de importantă pentru interpretarea corectă a muncii analizorului și a mecanismului de control al comportamentului unei insecte. Acum, aparent, toată lumea recunoaște ca insuportabilă opinia anterioară că în unele sisteme de receptor, de exemplu, în antenele insectei Rhodnius, axonii mai multor celule senzoriale fuzionează într-o singură fibră. Dar închiderea unui grup de receptori la un neuron periferic de ordinul doi, adică pierderea „adresei” semnalului de intrare, este caracteristică primului ganglion optic al insectelor. Semnificația unei astfel de metode de comunicare cu centrul, care duce la o pierdere parțială a informațiilor de la un set de senzori, nu este încă întotdeauna clar (a se vedea mai jos).
Țesutul nervos, inclusiv celulele senzoriale, provine din ectoderm. Apartenența lor la învelișul corpului se exprimă și prin faptul că legătura organului senzorial cu sistemul nervos central se stabilește centripet. Deci, V. Wigglesworth a arătat asupra bug-ului Rhodnius că nervul aferent tăiat se regenerează în direcția sistemului nervos central. În mod similar, în timpul fiecărei năpârliri, când se formează receptori suplimentari pentru a servi suprafața corpului în creștere, celulele lor senzoriale trimit axonii centripet.
Faptul dezvoltării centripete a axonului dezvăluit pe preparatele histologice poate deveni unul dintre temeiurile concluziei importante că calea de la celula senzorială la SNC este directă, fără comutare sinaptică. În apropierea celulelor receptore și a nervilor aferenți, există și altele, cum ar fi celulele neurogliale (alimentatoare), dar nu sunt legate de transmiterea semnalului receptor.
Organele de simț ale insectelor sunt diferențiate și bine dezvoltate. Organele atingerii și mirosului predomină în semnificația lor. Organele tactile sunt reprezentate în exterior de peri. Organele olfactive au și forma unei sete tipice, care, schimbându-se, se poate transforma în proeminențe detașate cu pereți subțiri și proeminențe nesegmentate asemănătoare degetelor și zone plate cu pereți subțiri ale tegumentului. Cea mai importantă locație a terminațiilor nervilor olfactiv sunt antenele.
De exemplu, rolul antenelor ca organe de miros la muște și lepidoptere, care disting chiar și mirosurile slabe la distanță mare. Simțul mirosului al albinelor este mai bine studiat; s-a dovedit că capacitatea lor de a percepe mirosurile este apropiată de a noastră: acele mirosuri pe care le percepem sunt percepute și de albine, acele mirosuri pe care le amestecăm sunt amestecate de albine; organele mirosului sunt de asemenea concentrate în principal pe antene. Gusturile dulci, amar, acru și sărat se disting și prin insecte; organele gustative sunt situate pe tentaculele părților bucale, pe picioare; claritatea senzației de gust în diferite organe ale aceleiași insecte poate fi diferită; este mult mai mare decât la om. ochi compusi insectele percep mișcarea obiectelor, în unele cazuri pot percepe și forma obiectelor; himenopterele superioare (albinele) pot percepe și culorile, inclusiv cele care nu sunt percepute de oameni („ultraviolete”); cu toate acestea, viziunea culorilor nu este la fel de diversă ca la oameni: de exemplu, o albină din partea stângă a spectrului se simte galben, alte culori sunt ca nuantele de galben; partea dreaptă albastru-violet a spectrului este, de asemenea, percepută de albine ca o singură culoare. Acuitatea vizuală a albinelor este mult mai mică decât cea a oamenilor.
În unele ordine, cum ar fi în ordinul ortopterelor (Orthoptera), care includ lăcuste, greieri și lăcuste, așa-numitele organe timpanale sunt larg răspândite.pentru a asuma organe auditive în organele timpanului. Organele timpanului la lăcuste și greieri sunt situate pe piciorul inferior sub articulația genunchiului, în timp ce la lăcuste și cicade pe părțile laterale ale primului segment abdominal, sunt reprezentate extern printr-o depresiune, uneori înconjurată de un pliu de acoperire și cu o subțire. membrană întinsă în partea de jos; pe suprafața interioară a membranei sau în imediata ei vecinătate există o terminație nervoasă a unei structuri specifice.
Insectele din masă sunt înzestrate cu o vedere excelentă. Ochii lor compuși complecși, cărora li se adaugă uneori ochi simpli, servesc la recunoașterea diferitelor obiecte. Unele insecte sunt prevazute cu vedere color, dispozitive adecvate de vedere pe timp de noapte. Interesant este că ochii insectelor sunt singurul organ cu care se aseamănă alte animale. În același timp, organele auzului, mirosului, gustului și atingerii nu au o asemenea similitudine, dar, cu toate acestea, insectele percep perfect mirosurile și sunetele, navighează în spațiu, captează și emit unde ultrasonice. Simțul delicat al mirosului și al gustului le permit să găsească mâncare. O varietate de glande de insecte secretă substanțe pentru a atrage frați, parteneri sexuali, sperie rivalii și inamicii, iar un simț al mirosului extrem de sensibil este capabil să detecteze mirosul acestor substanțe chiar și pe mai mulți kilometri.
Mulți în ideile lor asociază organele de simț ale insectelor cu capul. Dar se dovedește că structurile responsabile cu colectarea informațiilor despre mediu se găsesc la insecte din diferite părți ale corpului. Ei pot determina temperatura obiectelor și pot gusta mâncarea cu picioarele, pot detecta prezența luminii cu spatele, pot auzi cu genunchii, mustații, anexele cozii, firele de păr etc.
Organele de simț ale insectelor fac parte din sistemele senzoriale - analizoare care pătrund în rețeaua aproape a întregului organism. Ei primesc multe semnale externe și interne diferite de la receptorii organelor lor de simț, le analizează, formează și transmit „instrucțiuni” diferitelor organe pentru implementarea acțiunilor adecvate. Organele de simț alcătuiesc în principal secțiunea receptor, care se află la periferia (capete) analizoarelor. Iar departamentul conductiv este format din neuroni centrali și căi de la receptori. Creierul are anumite zone pentru procesarea informațiilor care provin din simțuri. Ele constituie partea centrală, „creierul”, a analizorului. Datorită unui astfel de sistem complex și convenabil, de exemplu, un analizor vizual, se efectuează un calcul și un control precis al organelor de mișcare ale unei insecte.
S-au acumulat cunoștințe extinse despre capacitățile uimitoare ale sistemelor senzoriale ale insectelor, dar volumul cărții îmi permite să enumerez doar câteva dintre ele.
organele vederii
Ochii și întregul sistem vizual cel mai complex sunt un cadou uimitor, datorită căruia animalele sunt capabile să primească informații de bază despre lumea din jurul lor, să recunoască rapid diverse obiecte și să evalueze situația care a apărut. Vederea este necesară insectelor atunci când caută hrană pentru a evita prădătorii, pentru a explora obiecte de interes sau mediu, pentru a interacționa cu alți indivizi în comportamentul reproductiv și social etc.
Insectele sunt echipate cu o varietate de ochi. Pot fi ochi complecși, simpli sau suplimentari, precum și larvare. Cei mai complecși sunt ochii compuși, care constau dintr-un număr mare de ommatidii care formează fațete hexagonale pe suprafața ochiului. Ommatidium este în esență un aparat vizual minuscul, echipat cu o lentilă miniaturală, un sistem de ghidare a luminii și elemente sensibile la lumină. Fiecare fațetă percepe doar o mică parte a obiectului și împreună oferă o imagine mozaică a întregului obiect. Ochii compuși, caracteristici majorității insectelor adulte, sunt localizați pe părțile laterale ale capului. La unele insecte, de exemplu, o libelulă vânătoare, care reacționează rapid la mișcarea prăzii, ochii ocupă jumătate din cap. Fiecare dintre ochii ei este construit din 28.000 de fațete. Pentru comparație, fluturii au 17 000 dintre ei, iar o muscă de casă are 4 000. Ochii de pe capul insectelor pot fi doi sau trei pe frunte sau coroană și mai rar pe laterale. Ocele larvare la gândaci, fluturi, himenoptere la vârsta adultă sunt înlocuite cu altele complexe.
Este curios că insectele nu pot închide ochii în timpul odihnei și, prin urmare, dorm cu ochii deschiși.
Ochii sunt cei care contribuie la reacția rapidă a unui vânător de insecte, cum ar fi o mantis rugătoare. Apropo, aceasta este singura insectă care se poate întoarce și se poate uita în spate. Ochii mari oferă mantisului rugător vedere binoculară și vă permit să calculați cu exactitate distanța până la obiectul atenției lor. Această abilitate, combinată cu mișcarea rapidă înainte a picioarelor din față către pradă, face mantida un vânător excelent.
Și la gândacii cu picior galben, care aleargă pe apă, ochii vă permit să vedeți simultan prada atât la suprafața apei, cât și sub ea. Pentru a face acest lucru, analizoarele vizuale ale gândacului au capacitatea de a corecta indicele de refracție al apei.
Percepția și analiza stimulilor vizuali este realizată de cel mai complex sistem - analizatorul vizual. Pentru multe insecte, acesta este unul dintre principalii analizori. Aici, celula sensibilă primară este fotoreceptorul. Și căile (nervul optic) și alte celule nervoase situate la diferite niveluri ale sistemului nervos sunt conectate cu acesta. Când se percepe informații luminoase, succesiunea evenimentelor este următoarea. Semnalele primite (quanta de lumină) sunt codificate instantaneu sub formă de impulsuri și transmise de-a lungul căilor conductoare către sistemul nervos central - către centrul „creierului” al analizorului. Acolo, aceste semnale sunt imediat decodificate (decodificate) în percepția vizuală corespunzătoare. Pentru recunoașterea sa, standardele de imagini vizuale și alte informații necesare sunt preluate din memorie. Și apoi este trimisă o comandă către diferite organe pentru un răspuns adecvat al individului la o schimbare a situației.
