Kakšni so čutila pri žuželkah? Zgradba telesa žuželk - čutila in živčni sistem žuželk. Kaj veste o čutilih žuželk
Čutilni organi so neločljivi od centralnega živčnega sistema telesa. Če ima slednji nadzorno funkcijo, usklajuje fiziološke procese in vedenjske reakcije telesa, potem čutila s svojimi signali povezujejo centralni živčni sistem tako z zunanjim svetom kot z notranjim okoljem telesa. Senzorične ali receptorske celice, razpršene po telesu ali združene v kompleksne receptorske organe, služijo kot nekakšna »okna« v zunanji svet in notranje okolje organizem. Informacije, ki skozi njih vstopajo v centralni živčni sistem, so izjemno raznolike in, kot bomo videli v nadaljevanju, so nujno potrebne za organizacijo primernega vedenja, pa tudi za biološko upravičeno in usklajeno delovanje fizioloških sistemov telesa.
Izpolnjevanje vseh treh nepogrešljivih vitalnih nalog organizma: prehranjevanja, razmnoževanja in ponovne naselitve, ki zagotavljajo ohranitev vrste, je možno le zaradi stalnega nadzora različnih čutnih organov. Receptorji skupaj s svojimi možganskimi centri, ki jih skupaj imenujemo analizatorji, ne le izločijo določene predmete in pojave iz ozadja, tj. odgovarjajo na vprašanje "kaj?", ampak tudi ugotavljajo položaj predmeta v prostoru, tj. je "kje?".
Poglejmo na primerih, kako čutila omogočajo izpolnjevanje zgornjih življenjskih nalog in kakšna vprašanja ima raziskovalec, ko opazuje čutno vedenje žuželke.
razmnoževanje. Najbolj značilna oblika vedenja, povezana z razmnoževanjem, je iskanje spolnega partnerja. Vpletenost čutil v vzdrževanje spolnega vedenja je precej očitna in morda se prav na tem področju kažejo neverjetne možnosti, ki so del strukture receptorskih sistemov žuželk. Glavno vlogo pri iskanju in prepoznavanju spolnega partnerja pri večini žuželk igra voh, ki je ozko prilagojen zaznavanju spolnega atraktanta. Med nepregledno množico vonjav samec nezmotljivo izloči enega, prav tistega, ki pripada samici njegove vrste, čeprav lahko reagira tudi na vonjave sorodnih vrst. Spolni atraktant samice vznemiri samčeve kemoreceptorje pri neznatni koncentraciji molekul v zraku, kar mu omogoča, da najde samico z razdalje (v rekordnem primeru) do 12 km. Samec pa ima pogosto "čar" organe, katerih dišeča skrivnost - afrodiziak - nagne samico k kopulaciji. Z drugimi besedami, oba spolna partnerja izmenjujeta vrstno specifične vonjave, kar zagotavlja zanesljivost njunega srečanja.
Nedavno je bilo na hrastovem črvu Tortrix vlridana dokazano, da spolni feromon vstopi v telo samice iz hranilne rastline ličink in je določen s kemijo slednje. Zato samice, vzrejene na dieti A, ne pritegnejo samcev, vzrejenih na dieti B. Ta okoliščina vodi do reproduktivne izolacije populacij in je lahko vzrok za nastanek začasnih (reverzibilnih) intraspecifičnih oblik.
Pri dnevnih vrstah in pri svetlečih žuželkah je vloga vida pri spolnem vedenju še posebej pomembna. Obarvanost kril in celotnega telesa, narava letenja in nekateri drugi vidni znaki služijo dnevnim metuljem, kačjim pastirom, številnim muham in drugim žuželkam kot posebni znaki samca in samice, ki jih zlahka ujamejo njihove sestavljene oči. . Včasih so te lastnosti tako specifične za žuželke, da lahko o njihovem obstoju presojamo le s pomočjo posebnih instrumentov. Na primer, s prostim očesom ne vidimo razlike v odboju ultravijoličnih žarkov s kril, ki je pri nekaterih metuljih učinkovita sekundarna spolna lastnost. V številnih primerih je bilo mogoče identificirati posebne barvne detektorje v vizualnem sistemu žuželk, ozko prilagojene zaznavanju barve spolnega partnerja. Optična signalizacija pri kresnicah je dobro znana, vendar vsi ne sumijo, kako zapleteno je organizirana. Vsaka vrsta ima svoje identifikacijske lučke - svetleče točke, ki se razlikujejo po konfiguraciji in časovnih parametrih. Na utrip vrstno specifičnega signala samca se njegova izbranka po strogo določenem časovnem intervalu odzove s klicnim sijem. Stroga vrstna specifičnost nabora signalov in odzivov zagotavlja zanesljivo komunikacijo in hkrati služi kot etološka ovira, če več vrst živi skupaj.
Preseneča s svojo kompleksnostjo spolnega vedenja in akustičnega signaliziranja. V ozadju različnih zvokov (tudi zelo glasnih) kobilice, črički in nekatere druge žuželke na desetine metrov stran oddajajo invokativno pesem spolnega partnerja in iščejo smer vira zvoka. Poleg klicne pesmi obstajajo še drugi signali: kopulacijski, grozeči in teritorialni. Sposobnost slušnega analizatorja, da natančneje prilagodi zlasti vrstno specifičnost, povzroči nastanek lokalnih narečij teritorialnih pesmi, ki so dobro raziskane na kobilicah Britanskega otočja.
preselitev. Naselitev zahteva predvsem zanesljivo orientacijo v prostoru, sicer se bo žival premikala kaotično in ne bo mogla zapustiti prvotnega ozemlja. Razpršitev, povezana z orientacijo, je lahko aktivna – razprševanje, širjenje ali pasivna – transport z vetrom ali vodo. Med aktivnim razširjanjem se žuželke vodijo predvsem vizualno po talnih orientacijah in nebesnem kompasu v obliki sonca, polarizaciji svetlobe modrega neba in lune. V tem primeru postane ciljanje možno zaradi mehanizma enega od taksijev, ki omogoča, da na podlagi signalov iz receptorjev zadrži lokomotorno os v izbrani smeri. "Navigacijska umetnost" žuželk, ki so sposobne popraviti izbrano smer za dnevno premikanje nebesnih mejnikov, je skoraj tako dobra kot umetnost ptic, ki uporabljajo nebesni kompas. Možno je, da se tudi žuželke, tako kot ptice, orientirajo po magnetno polje Zemlja. Pri pasivnem transportu, na primer z vetrom, žuželke izberejo določeno držo, ki spodbuja usmerjen transport telesa po zraku, na podlagi informacij iz dlak, ki zaznavajo veter, in drugih receptorjev.
Vse te oblike dejavnosti so povezane bodisi z gibanjem bodisi z vzdrževanjem določenega položaja telesa v prostoru, pa tudi posameznih delov telesa drug glede na drugega. Oboje je možno le na podlagi informacij, ki prihajajo iz posebnih senzorjev. Sem sodijo predvsem različni mehanoreceptorji, ki so občutljivi na raztezanje, stiskanje ali navor - dražljaje, ki delujejo na obnohtno kožico, vezivno tkivo in mišice kot posledica zunanjega vpliva, notranjega napora ali zgolj teže določenega dela telesa. Mehanoreceptorski signali zagotavljajo nadzor drže, koordinacijo gibov delov telesa med tekom, plavanjem, zvijanjem kokona, kopulacijo itd., Prav tako signalizirajo prekinitev stika s podlago, smer in hitrost premikanja telesa med gibanjem.
Vlogo senzoričnih signalov pri izvajanju motoričnih reakcij žuželk je dobro predstavila analiza meta bogomolke Mantis religiosa na plen. Bogomolka, ki obrača glavo, vizualno spremlja plen in ga lahko zgrabi, tudi ko je na strani svoje vzdolžne osi. Zato mora imeti center, ki nadzoruje met, informacije tako o smeri plena glede na glavo bogomolke kot o položaju glave glede na protoraks s svojimi prijemljivimi nogami. Informacije prve vrste dajejo oči, informacije druge vrste pa mehanoreceptorji - dva para tako imenovanih lasnih plošč v predelu materničnega vratu. Če odrežete živce iz vseh lasnih plošč materničnega vratu (deafferent kontrolnega centra), potem zanesljivost meta pade na 20-30% proti 85% v normi. Z deaferentacijo le ene leve strani postanejo zgrešitve pogostejše, bogomoljka pa usmeri met desno od tarče. Signale, ki prihajajo samo iz desnih cervikalnih plošč, nadzorni center interpretira kot obračanje glave v desno.
Aferentni nadzor hoje izvaja izjemno velik nabor mehanoreceptorjev: zlasti nekateri receptorji šape, spodnjega dela noge in stegna so odgovorni za stimulacijo določenih mišic nog dvigalk in depresorjev. Nekateri od njih, kot je zvonasta senzila, so nameščeni tako, da jih vzbudijo napetostne sile, ki nastanejo v nogi, ko žuželka običajno stoji. Če so torej mehanoreceptorji noge uničeni, je pri žuželki moten mehanski vidik hoje: hoja, hitrost itd. Držo pri hoji pogosto uravnavajo povratne informacije z lasnimi ploščami, ki kontrolirajo kot med kokso in trohantrom (skupaj s stegnom). Paličarka Caraussius morosus običajno prosto drži telo nad tlemi. Razdalja med njima se ohrani tudi, ko žuželka nosi tovor, ki je štirikrat težji od telesa. Če so lasne plošče poškodovane, se žuželka začne dotikati podlage tudi pod težo lastnega telesa.
Od vseh oblik gibanja je let senzorično najbolj zahteven. Aferentni signali ne povzročajo le letenja, ampak so potrebni tudi za njegovo vzdrževanje in regulacijo. Tako imenovani tarzalni refleks je dobro znan: ločitev nog od opore pri mnogih žuželkah povzroči letenje ali plavanje (na primer pri vodnih žuželkah - belostomatidah), ki se takoj ustavijo, ko se ponovno vzpostavi stik s podlago. Več vrst mehanoreceptorskih senzil v nogah služi kot senzorji za tarzalni refleks. Receptorji, ki podpirajo letenje, vključujejo dlake, ki zaznavajo veter, na glavi in krilih. Njihovi fazno-tonični signali so odvisni od hitrosti in smeri zračnega toka in lahko ne le vzdržujejo in uravnavajo let, ampak ga tudi sprožijo. Pri čebelah, muhah in listnih uših pri samodejni stabilizaciji leta sodeluje tudi Johnstonov antenski organ. Njegovi signali skupaj z drugimi senzorji uravnavajo delovanje kril: večji kot je zračni pritisk na antenski snop, manjša je amplituda ipsilateralnih krilnih loput. Zlahka si je predstavljati, da se na podlagi takšne negativne povratne zanke samodejno vzdržuje ravna smer leta.
Receptorji sodelujejo pri regulaciji ne le lokomotornega sistema, ampak tudi skoraj vseh drugih fizioloških sistemov in organov. Njihovo sodelovanje pri nadzoru procesa prebave je na primer zelo izrazito pri krvosesih komarjih. Samice komarjev Anopheles se ne prehranjujejo le s krvjo vretenčarjev, ampak pijejo tudi tako imenovane "proste tekočine": sok, ki štrli iz rastlin, rosa itd. V tem primeru samo kri vstopi neposredno v črevesje, druge tekočine pa na začetku shranjeno v slepi veji požiralnika - v zajetnem rezervoarju za hrano. Če pa v poskusu komar popije odkrito ležečo kapljico krvi, ne da bi prebodel pokrov žrtve, potem kri ne pride v črevesje, ampak tudi v rezervoar za hrano in žuželka kmalu umre. Dejstvo je, da smer toka tekočine, ki jo absorbira žuželka, nadzirajo receptorji, ki se nahajajo na proboscisu in v žrelu.
Primer aktivacije receptorjev žlez z notranjim izločanjem je odvisnost taljenja krvosesnega hrošča Rhodnius od količine popite krvi: ličinka se molta šele po pitju določene količine krvi in naenkrat. Če ličinka prejme enak del krvi v več odmerkih, s prekinitvami med posameznimi dejanji sesanja krvi, potem se ne tali. Poskusi uglednega angleškega entomofiziologa W. Wiggleswortha so pokazali, da je razmerje med taljenjem in krvosesom precej zapleteno. Taljenje nastane pod delovanjem hormona ekdizona, ki ga izloča protorakalna žleza in ga stimulirajo signali nevrosekretornih možganskih celic. Možganski center pa se aktivira s signali določenih receptorjev, vključno z receptorji za raztezanje, ki se nahajajo v stenah trebušne votline. Ti receptorji delujejo le, ko se črevo razširi na določeno mejno prostornino, kar se zgodi, ko vanj vstopi določen del krvi. Na enak način signali o raztezanju rektuma, na primer, sprožijo defekacijo, signali o raztezanju kanalov spolnih žlez samice obveščajo centralni živčni sistem o pripravljenosti telesa za odlaganje jajčec itd. navedeni primeri prepričljivo kažejo, da usklajeno delo notranji organi odvisno od informacij, ki prihajajo iz interoreceptorjev.
Obstaja še en razlog, ki je prispeval k hitremu razvoju fiziologije čutnih organov žuželk in živali na splošno - to je bionični vidik problema sprejemanja. Živalski receptorji so običajno v mnogih pogledih boljši od podobnih senzorjev, ki jih trenutno načrtujejo ljudje. Zato je želja po preučevanju tega ali onega živega sistema razumljiva, da bi ustvarili tehnično napravo, ki je po principu delovanja podobna. Fiziologija čutil je v primerjavi z večino drugih bioloških disciplin šla daleč naprej zaradi vključitve pristopov, ki so jih na pot bioničnega iskanja uvedli fiziki, kibernetiki in matematiki, v svoj arzenal. Za bioniko niso dovolj samo kvalitativne značilnosti, ampak so potrebni kvantitativni parametri živega sistema, prevedeni v jezik matematike.
Natančneje, inženirje zanimajo čutila žuželk kot potencialni prototipi. tehnične naprave z izjemno visoko občutljivostjo, odpornostjo proti hrupu, redundantno zasnovo, v kombinaciji z miniaturizacijo in nizko porabo energije za delovanje. Občutljivost receptorskih celic žuželk je tako rekoč dovedena do fizične meje. Torej, da vzbudimo vohalno celico na anteni samca sviloprejke, ki je prilagojena zaznavanju samice spolnega atraktanta, zadostuje stik z eno molekulo te snovi. Vidno celico sestavljenega očesa lahko vzbudi en sam foton. Mehanoreceptorska celica tako imenovanega poplitealnega organa zaznava nihanje substrata, katerega amplituda je manjša od premera atoma vodika. Hkrati se receptorji od znanih tehničnih senzorjev informacij razlikujejo po neverjetni odpornosti na hrup. Omenili smo že, da kobilica razlikuje (prepozna) vrstno specifično pesem na ozadju najrazličnejših zvokov. Čebela od daleč vizualno prepozna rožo, ki ji je znana, med številnimi drugimi predmeti, podobnimi po velikosti, barvi in obliki. Redundanca v zasnovi živih sistemov se kaže v tem, da uničenje dela organa le-tega ne izklopi, pri žuželkah pa je ta lastnost združena s skrajno miniaturizacijo vseh organov.
V vseh receptorskih sistemih brez izjeme si bionika posebej prizadeva razvozlati zelo učinkovite biološke metode za ločevanje signala od šuma. Poleg tega so v vohalnem analizatorju glavni predmet iskanja metode za organiziranje izjemno visoke in selektivne občutljivosti na vonjave, v slušnem analizatorju - metode za iskanje vira zvoka in prepoznavanje njegovih signalov, v vizualnem analizatorju - mehanizmi za analizo polarizacija svetlobe in zaznavanje človeku nevidnih žarkov.
Dosežki senzorične bionike so, kolikor je mogoče soditi po dostopnih publikacijah*, še vedno skromnejši od uspehov senzorne fiziologije same, obogatene s fizikalnim pristopom, izposojenim iz bionike. Kot primer uspeha lahko navedemo izdelavo naprave za merjenje hitrosti letal glede na Zemljo, ki deluje na principu zaznavanja gibanja s sestavljenim očesom, odkritim pri mokarju Chlorophanus. Večkrat so poročali o ustvarjanju akustičnih naprav, ki privabljajo (in uničujejo) komarje, ki sesajo krv, in ultrazvočnih oddajnikov, ki posnemajo jok netopirjev in prestrašijo škodljive molje, ki slišijo te zvoke. V boju proti črni molj in sorodne vrste uspešno uporabljajo pasti s spolnim atraktantom (na primer sintetični disparlur). Izboljšane svetlobne pasti, ki oddajajo ultravijolične žarke, še posebej privlačne za nočne žuželke.
* (Znano je, da bionske raziskave v tujini v veliki meri financira vojaški oddelek in mnoge od njih imajo ustrezno usmeritev, ki ni predmet široke javnosti.)
Tako bionike kot biologe različnih specialnosti zelo zanima problem prepoznavanja vzorcev, povezan s preučevanjem receptorjev, s kratkim povzetkom katerega bomo zaključili naš pregled vloge čutnih organov v življenju žuželk.
Iskanje tega ali onega predmeta vedno temelji na razlikovanju (diskriminaciji) zunanjih dražljajev in njihovih modalitet, za katere so v celoti odgovorni receptorji, saj so na "vhodu" organizma. Toda namenska izbira je možna le, če receptorski signali predmeta sovpadajo z njegovim opisom ali značilnostmi, vgrajenimi v osrednji živčni sistem telesa. Zato izbiro predmeta ne določajo le senzorične informacije, ki prihajajo od zunaj, ampak tudi tiste, ki jih vsebuje genetski ali individualni spomin organizma. Pred izbiro sledi identifikacija predmeta kot takega v primerjavi s standardno predstavo o njem, ki že obstaja v centralnem živčnem sistemu.
V zvezi s tem se postavlja temeljno vprašanje: v kakšni obliki je opis predmetov shranjen v spominu žuželk - v obliki posebnih značilnosti vsakega od njih posebej ali posplošene predstavitve? Naslednji primer bo razjasnil našo idejo. Ko čebela nezmotljivo najde svoj panj po barvi (čebelarji že dolgo opažajo, da barva olajša iskanje, zato so sosednji panji pobarvani v različne barve), potem se lahko neizkušenemu opazovalcu zdi, da je situacija precej preprosta. Čebela, kot veste, lahko razlikuje barve, zato prepozna svoj panj po barvi. Toda v resnici panj prepozna kot takega, ne zamenjuje ga z drugimi predmeti, ki so enake barve. Nalogo čebeli lahko otežimo tako, da na panj postavimo predmet, ki popači videz panja. Formalno, v jeziku opisovanja te situacije z očesnimi receptorji, je tukaj objekt drugačen, kljub temu pa je trenirana čebela in ga pod temi pogoji prepozna kot panj. To pomeni, da čebela v spominu hrani podobo panja - neko posplošeno predstavo o njem, ki lahko, kot zlahka uganete, nastane le kot posledica Osebna izkušnja, večkratna vrnitev v panj v različne situacije in selekcija v procesu oblikovanja podobe glavnih optičnih značilnosti panja.
Sposobnost medonosne čebele za vizualno posploševanje je bila pred kratkim potrjena s posebnimi poskusi, v katerih je bila žuželka trenirana na različnih predmetih, ki pa pripadajo istemu razredu predmetov, okrepljenih (s hrano) glede na eno lastnost, skupno vsem, kateremu je nasprotoval razred nearmiranih objektov. Prej je ta logična operacija veljala za privilegij izključno višjih živali z obsežnimi možgani, v vedenju katerih so nekateri raziskovalci videli znake "elementarnega razuma".
Izkazalo se je, da je problem prepoznavanja vzorcev v središču pozornosti ne le biologov, ampak tudi oblikovalcev "mislečih" strojev. Dejstvo je, da je vizualno prepoznavanje pri ljudeh in živalih nespremenljivo za številne transformacije prepoznavnega predmeta. Znan obraz prepoznamo od spredaj in iz profila, na fotografiji, iz konturne risbe in celo na karikaturi. Pred identifikacijo sledi izbor nekaterih ključnih lastnosti, na njihovi podlagi pa sledi logična operacija posploševanja in oblikovanja podobe. Toda kakšni znaki in kako jih možgani posplošujejo, še zdaleč niso vedno znani, in to je težava pri ustvarjanju algoritmov in programov za računalnike, na primer branje besedil, vnesenih v različnih pisavah. Vsi poskusi, ki jih tukaj zahtevamo, niso mogoči na ljudeh, nekateri med njimi, zlasti s kirurškim posegom, pa so izvedljivi le na živalih. To pojasnjuje pomembnost preučevanja kompleksnih oblik vedenja žuželk, v ta primer vizualno obnašanje čebel. Zaradi razmeroma majhnega števila nevronov v mrežnici in še posebej v gangliju glave so čebele v primerjavi z višjimi vretenčarji bolj dostopen objekt za proučevanje perifernih in centralnih mehanizmov posploševanja in prepoznavanja vzorcev.
Čutilni organi pri žuželkah
Ždanova T. D.
Stik z raznolikimi in energičnimi dejavnostmi sveta žuželk je lahko neverjetna izkušnja. Zdi se, da ta bitja brezskrbno letijo in plavajo, tečejo in plazijo, brenčijo in žvrgolijo, grizljajo in prenašajo. Vendar vse to ne počne brez cilja, ampak predvsem z določenim namenom, po prirojenem programu, vgrajenem v njihovo telo, in pridobljenih življenjskih izkušnjah. Za zaznavanje okoliškega sveta, orientacijo v njem, izvajanje vseh ustreznih dejanj in življenjskih procesov so živali obdarjene z zelo zapletenimi sistemi, predvsem živčnimi in senzoričnimi.
Kaj imata skupnega živčni sistem vretenčarjev in nevretenčarjev?
Živčni sistem je kompleksen kompleks struktur in organov, sestavljen iz živčnega tkiva, kjer so osrednji del možgani. Glavna strukturna in funkcionalna enota živčnega sistema je živčna celica s procesi (v grščini je živčna celica nevron).
Živčni sistem in možgani žuželk zagotavljajo: zaznavanje s pomočjo čutil zunanjega in notranjega draženja (razdražljivost, občutljivost); takojšnja obdelava s sistemom analizatorjev dohodnih signalov, priprava in izvedba ustreznega odziva; shranjevanje dednih in pridobljenih informacij v spomin v kodirani obliki ter njihovo takojšnje iskanje po potrebi; upravljanje vseh organov in sistemov telesa za njegovo delovanje kot celoto, njegovo ravnovesje z okoljem; izvajanje duševnih procesov in višje živčne dejavnosti, smotrno vedenje.
Organizacija živčnega sistema in možganov vretenčarjev in nevretenčarjev je tako različna, da se na prvi pogled zdi, da jih ni mogoče primerjati. In hkrati so za najrazličnejše vrste živčnega sistema, ki se zdi, da pripadajo tako popolnoma "preprostim" kot "kompleksnim" organizmom, značilne enake funkcije.
Zelo majhni možgani muhe, čebele, metulja ali druge žuželke jim omogočajo, da vidijo in slišijo, se dotikajo in okušajo, se premikajo z veliko natančnostjo in poleg tega letijo z uporabo notranjega »zemljevida« na znatne razdalje, komunicirajo med seboj in celo imeti lasten »jezik«, se učiti in uporabljati v nestandardnih situacijah logično razmišljanje. Torej so možgani mravlje veliko manjši od glave bucike, vendar je ta žuželka že dolgo veljala za "modreca". Če ga primerjamo ne samo z njegovimi mikroskopskimi možgani, ampak tudi z nedoumljivimi zmožnostmi ene same živčne celice, bi se moral človek sramovati svojih najsodobnejših računalnikov. In kaj lahko o tem reče znanost, na primer nevrobiologija, ki preučuje procese rojstva, življenja in smrti možganov? Ji je uspelo razvozlati skrivnost vitalne dejavnosti možganov - tega najbolj zapletenega in skrivnostnega pojava, ki ga ljudje poznajo?
Prva nevrobiološka izkušnja pripada starorimskemu zdravniku Galenu. Ko je prašiču prerezal živčna vlakna, s pomočjo katerih so možgani nadzorovali mišice grla, je živali odvzel glas - takoj je otrpel. Bilo je pred tisočletjem. Toda kako daleč je šla znanost od takrat v svojem poznavanju principa delovanja možganov? Izkazalo se je, da kljub ogromnemu delu znanstvenikov človek še vedno ne pozna principa delovanja niti ene živčne celice, tako imenovane "opeke", iz katere so zgrajeni možgani. Nevroznanstveniki razumejo veliko o tem, kako nevron "poje" in "pije"; kako prejema energijo, potrebno za svojo življenjsko aktivnost, prebavo potrebnih snovi, pridobljenih iz okolja v "bioloških kotlih"; kako potem ta nevron svojim sosedom pošilja najrazličnejše informacije v obliki signalov, šifriranih bodisi v določeni seriji električnih impulzov bodisi v različnih kombinacijah kemične snovi. In kaj potem? Tu je živčna celica prejela določen signal in v njenih globinah se je začela edinstvena aktivnost v sodelovanju z drugimi celicami, ki tvorijo možgane živali. Obstaja pomnjenje dohodnih informacij, pridobivanje potrebnih informacij iz spomina, odločanje, dajanje ukazov mišicam in različnim organom itd. Kako gre? Znanstveniki še ne vedo zagotovo. No, saj ni jasno, kako individualno živčne celice in njihovih kompleksov, potem princip delovanja celotnih možganov, tudi tako majhnih, kot so možgani žuželke, ni jasen.
Delovanje čutil in bivalnih "naprav"
Življenjsko aktivnost žuželk spremlja obdelava zvočnih, vohalnih, vizualnih in drugih senzoričnih informacij - prostorskih, geometrijskih, kvantitativnih. Eden od mnogih skrivnostnih in zanimive lastnostižuželk je njihova sposobnost natančne ocene situacije z uporabo lastnih "instrumentov". Naše znanje o teh napravah je omejeno, čeprav se v naravi pogosto uporabljajo. To so determinante različnih fizikalnih področij, ki omogočajo napovedovanje potresov, vulkanskih izbruhov, poplav, vremenskih sprememb. To in občutek za čas, štet z notranjim biološka ura, in občutek za hitrost ter sposobnost navigacije in navigacije in še veliko več.
Lastnost katerega koli organizma (mikroorganizmov, rastlin, gliv in živali), da zazna draženje, ki izvira iz zunanje okolje ter lastnih organov in tkiv, imenujemo občutljivost. Žuželke imajo, tako kot druge živali s specializiranim živčnim sistemom, živčne celice z visoko selektivnostjo za različne dražljaje - receptorje. Lahko so taktilni (odzivni na dotik), temperaturni, svetlobni, kemični, vibracijski, mišično-sklepni itd. Zahvaljujoč svojim receptorjem žuželke zajamejo celo vrsto okoljskih dejavnikov - različne vibracije (široko paleto zvokov, energijo sevanja v obliki svetlobe in toplote), mehanski pritisk (na primer gravitacijo) in druge dejavnike. Receptorske celice se nahajajo v tkivih bodisi posamezno bodisi združene v sisteme s tvorbo specializiranih čutnih organov - čutil.
Vse žuželke popolnoma "razumejo" indikacije svojih čutil. Nekateri od njih, kot so organi vida, sluha, vonja, so oddaljeni in lahko zaznavajo draženje na daljavo. Drugi, kot so organi okusa in tipa, so kontaktni in se na izpostavljenost odzovejo z neposrednim stikom.
Insekti v masi so obdarjeni z odličnim vidom. Njihove zapletene sestavljene oči, ki so jim včasih dodane preproste oči, služijo prepoznavanju različnih predmetov. Nekatere žuželke imajo barvni vid, ustrezne naprave za nočno opazovanje. Zanimivo je, da so oči žuželk edini organ, ki so mu podobne druge živali. Hkrati organi sluha, vonja, okusa in dotika nimajo takšne podobnosti, vendar kljub temu žuželke odlično zaznavajo vonjave in zvoke, krmarijo v prostoru, zajemajo in oddajajo ultrazvočne valove. Prefinjen vonj in okus jim omogočata, da najdejo hrano. Različne žleze žuželk izločajo snovi, s katerimi privabljajo brate, spolne partnerje, prestrašijo tekmece in sovražnike, zelo občutljiv voh pa lahko zazna vonj teh snovi tudi več kilometrov.
Mnogi v svojih zamislih čutne organe žuželk povezujejo z glavo. A se je izkazalo, da strukture, odgovorne za zbiranje informacij o okolju, se nahajajo pri žuželkah v različnih delih telesa. Z nogami lahko določajo temperaturo predmetov in okušajo hrano, s hrbtom zaznavajo prisotnost svetlobe, slišijo s koleni, brki, prirastki repa, dlakami po telesu itd.
Čutilni organi žuželk so del senzoričnih sistemov - analizatorjev, ki prodirajo v mrežo skoraj celotnega organizma. Od receptorjev svojih čutnih organov sprejemajo veliko različnih zunanjih in notranjih signalov, jih analizirajo, oblikujejo in posredujejo »navodila« različnim organom za izvajanje ustreznih dejanj. Čutni organi sestavljajo predvsem receptorski odsek, ki se nahaja na obrobju (koncih) analizatorjev. In prevodni oddelek tvorijo centralni nevroni in poti iz receptorjev. Možgani imajo določena področja za obdelavo informacij, ki prihajajo iz čutil. Sestavljajo osrednji, "možganski" del analizatorja. Zahvaljujoč tako zapletenemu in praktičnemu sistemu, na primer vizualnemu analizatorju, se izvede natančen izračun in nadzor organov gibanja žuželke.
O osupljivih zmožnostih čutnih sistemov žuželk je bilo zbranih obsežno znanje, vendar obseg knjige dovoljuje, da jih navedemo le nekaj.
organi vida
Oči in celoten najkompleksnejši vizualni sistem so neverjetno darilo, zahvaljujoč kateremu lahko živali prejmejo osnovne informacije o svetu okoli sebe, hitro prepoznajo različne predmete in ocenijo nastalo situacijo. Vid je potreben za žuželke, ko iščejo hrano, da se izognejo plenilcem, da raziščejo zanimive predmete ali okolje, da sodelujejo z drugimi posamezniki v reproduktivnem in socialnem vedenju itd.
Žuželke so opremljene z različnimi očmi. Lahko so zapletene, preproste ali dodatne oči, pa tudi ličinke. Najbolj zapletene so sestavljene oči, ki so sestavljene iz veliko število ommatidije, ki tvorijo šesterokotne fasete na površini očesa. Ommatidium je v bistvu majhen vizualni aparat, opremljen z miniaturno lečo, sistemom svetlobnega vodnika in svetlobno občutljivimi elementi. Vsaka ploskev zazna le majhen delček predmeta, skupaj pa tvorita mozaično podobo celotnega predmeta. Sestavljene oči, značilne za večino odraslih žuželk, se nahajajo na straneh glave. Pri nekaterih žuželkah, na primer lovskem kačjem pastirju, ki se hitro odzove na gibanje plena, oči zasedajo polovico glave. Vsako njeno oko je zgrajeno iz 28.000 faset. Za primerjavo, metulji jih imajo 17.000, hišna muha pa 4000. Oči na glavi žuželk so lahko dve ali tri na čelu ali temenu, redkeje na njegovih straneh. Ličinke ocelli pri hroščih, metuljih, hymenoptera v odrasli dobi se nadomestijo s kompleksnimi.
Zanimivo je, da žuželke med počitkom ne morejo zapreti oči in zato spijo z odprtimi očmi.
Prav oči prispevajo k hitri reakciji lovca na žuželke, kot je bogomoljka. Mimogrede, to je edina žuželka, ki se lahko obrne in pogleda za sabo. Velike oči zagotavljajo bogomoljki binokularni vid in vam omogočajo, da natančno izračunate razdaljo do predmeta njihove pozornosti. Zaradi te sposobnosti, skupaj s hitrim premikanjem prednjih nog naprej proti plenu, je bogomoljka odličen lovec.
In pri hroščih z rumenimi nogami, ki tečejo po vodi, vam oči omogočajo, da hkrati vidite plen tako na površini vode kot pod njo. Da bi to naredili, lahko vizualni analizatorji hrošča popravijo lomni količnik vode.
Zaznavanje in analizo vizualnih dražljajev izvaja najbolj zapleten sistem - vizualni analizator. Za mnoge žuželke je to eden glavnih analizatorjev. Tu je primarno občutljiva celica fotoreceptor. In z njim so povezane poti (optični živec) in druge živčne celice, ki se nahajajo na različnih ravneh živčnega sistema. Pri zaznavanju svetlobnih informacij je zaporedje dogodkov naslednje. Prejeti signali (svetlobni kvanti) se takoj kodirajo v obliki impulzov in prenašajo po prevodnih poteh v centralni živčni sistem - v "možganski" center analizatorja. Tam se ti signali takoj dekodirajo (dekodirajo) v ustrezno vizualno zaznavo. Za njegovo prepoznavanje se standardi vizualnih podob in druge potrebne informacije pridobijo iz spomina. Nato se različnim organom pošlje ukaz za ustrezen odziv posameznika na spremembo situacije.
Kje se nahajajo "ušesa" žuželk?
Večina živali in ljudi sliši z ušesi, pri čemer zvoki povzročijo vibriranje bobniča – močno ali šibko, počasi ali hitro. Vsaka sprememba v vibracijah obvesti telo o naravi slišanega zvoka. Kako slišijo žuželke? V mnogih primerih so tudi svojevrstna "ušesa", vendar so pri žuželkah na mestih, ki so za nas nenavadna: na brkih - na primer pri moških komarjih, mravljah, metuljih; na repnih dodatkih - pri ameriškem ščurku. Črički in kobilice slišijo z golenicami sprednjih nog, kobilice pa s trebuhom. Nekatere žuželke nimajo "ušes", to pomeni, da nimajo posebnih organov sluha. Vendar pa so sposobni zaznati različna nihanja v zračnem okolju, vključno z zvočnimi vibracijami in ultrazvočnimi valovi, ki so našemu ušesu nedosegljivi. Občutljivi organi takih žuželk so tanke dlake ali najmanjše občutljive palice. Nahajajo se v velikem številu na različnih delih telesa in so povezani z živčnimi celicami. Torej, pri dlakavih gosenicah so "ušesa" dlake, pri golih gosenicah pa celota kožni pokrov telo.
Zvočno valovanje nastane z izmeničnim redčenjem in kondenzacijo zraka, ki se širi v vse smeri od vira zvoka - katerega koli nihajočega telesa. Zvočne valove zaznava in obdeluje slušni analizator - najbolj zapleten sistem mehanskih, receptorskih in živčnih struktur. Te vibracije slušni receptorji pretvorijo v živčne impulze, ki se po slušnem živcu prenesejo v osrednji del analizatorja. Rezultat je zaznava zvoka in analiza njegove moči, višine in značaja.
Slušni sistem žuželk zagotavlja njihov selektivni odziv na razmeroma visokofrekvenčne vibracije - zaznavajo najmanjše tresenje površine, zraka ali vode. Na primer, brenčeče žuželke proizvajajo zvočne valove s hitrimi udarci kril. Takšno nihanje zračnega okolja, na primer cviljenje komarjev, samci zaznavajo s svojimi občutljivimi organi, ki se nahajajo na antenah. Tako ujamejo zračne valove, ki spremljajo let drugih komarjev, in se ustrezno odzovejo na prejeto zvočno informacijo. Slušni sistemi žuželk so »nastavljeni« na zaznavanje relativno šibkih zvokov, zato glasni zvoki nanje negativno vplivajo. Na primer, čmrlji, čebele, muhe nekaterih vrst se ne morejo dvigniti v zrak, ko zazvonijo.
Različni, a dobro definirani signalni zvoki samcev čričkov vsake vrste igrajo pomembno vlogo pri njihovem razmnoževalnem vedenju pri dvorjenju in privabljanju samic. Čriček je opremljen s čudovitim orodjem za komunikacijo s prijateljem. Pri ustvarjanju nežnega trila drgne ostro stran ene elitre ob površino druge. In za zaznavanje zvoka imata samec in samica posebej občutljivo tanko kutikularno membrano, ki igra vlogo bobniča. Zanimiv poskus je bil narejen, ko so pred mikrofon postavili cvrkutajočega samca, samico pa v drugo sobo blizu telefona. Ko je bil mikrofon vklopljen, je samica, ko je zaslišala za vrsto značilno žvrgolenje samca, planila k viru zvoka, telefonu.
Organi za zajemanje in oddajanje ultrazvočnih valov
Molji so opremljeni z napravo za odkrivanje netopirjev, ki za orientacijo in lov uporablja ultrazvočne valove. Plenilci zaznavajo signale s frekvenco do 100.000 hercev, nočni metulji in čipkarice, ki jih lovijo, pa do 240.000 hercev. V prsnem košu, na primer, metulja molja, so posebni organi za akustično analizo ultrazvočnih signalov. Omogočajo zajemanje ultrazvočnih impulzov lovskih kozhanov na razdalji do 30 m, ko metulj zazna signal lokatorja plenilcev, se aktivirajo zaščitna vedenjska dejanja. Ko sliši ultrazvočne klice nočne miške na razmeroma veliki razdalji, metulj nenadoma spremeni smer letenja z uporabo zavajajočega manevra - "potapljanja". Hkrati začne izvajati akrobatike - spirale in "mrtve zanke", da bi pobegnila od zasledovanja. In če je plenilec na razdalji manj kot 6 m, metulj zloži krila in pade na tla. In netopir ne zazna nepremične žuželke.
Toda nedavno je bilo ugotovljeno, da je razmerje med molji in netopirji še bolj zapleteno. Torej, metulji nekaterih vrst, ko zaznajo signale netopirja, sami začnejo oddajati ultrazvočne impulze v obliki klikov. Poleg tega ti impulzi delujejo na plenilca tako, da, kot da bi bil prestrašen, odleti. Le ugiba se, kaj je vzrok, da netopirji nehajo loviti metulja in »pobegnejo z bojišča«. Verjetno so ultrazvočni kliki prilagodljivi signali žuželk, podobni tistim, ki jih pošilja sam netopir, le da so veliko močnejši. V pričakovanju, da bo slišal šibek odbit zvok lastnega signala, zasledovalec zasliši oglušujoč ropot - kot da bi nadzvočno letalo prebilo zvočni zid.
Ob tem se postavlja vprašanje, zakaj netopirja ne omamijo lastni ultrazvočni signali, temveč metulji. Izkazalo se je, da je netopir dobro zaščiten pred lastnim impulzom krika, ki ga pošilja lokator. V nasprotnem primeru lahko tako močan impulz, ki je 2000-krat močnejši od sprejetih odbitih zvokov, miš ogluši. Da se to ne bi zgodilo, njeno telo izdela in namenoma uporablja posebno streme. Preden pošlje ultrazvočni impulz, posebna mišica potegne streme stran od okna polža notranjega ušesa - vibracije so mehansko prekinjene. V bistvu tudi streme povzroči klik, vendar ne zvočno, ampak protizvočno. Po signalnem joku se takoj vrne na svoje mesto, tako da je uho pripravljeno za sprejem odbitega signala. Težko si je predstavljati, s kakšno hitrostjo lahko deluje mišica, ki izklopi sluh miške v trenutku poslanega impulznega krika. Med zasledovanjem plena - to je 200-250 impulzov na sekundo!
In za netopirja nevarni kliki metulja se slišijo točno v trenutku, ko lovec prižge uho, da bi zaznal njegov odmev. Torej, da omamljeni plenilec prestrašeno odleti, molj pošilja signale, ki se zelo ujemajo z njegovim lokatorjem. Da bi to naredili, je telo žuželke programirano tako, da sprejme frekvenco pulza bližajočega se lovca in pošlje odzivni signal natančno v sozvočju z njim.
Ta odnos med nočnimi metulji in netopirji sproža mnoga vprašanja. Kako so žuželke dobile sposobnost zaznavanja ultrazvočnih signalov netopirjev in takoj razumele nevarnost, ki jo predstavljajo? Kako bi lahko metulji skozi proces selekcije in izboljšave postopoma razvili ultrazvočno napravo s popolnoma usklajenimi zaščitnimi lastnostmi? Tudi zaznavanje ultrazvočnih signalov netopirjev ni enostavno ugotoviti. Dejstvo je, da med milijoni glasov in drugih zvokov prepoznajo svoj odmev. In nobeni kriki-signali soplemenov, nobeni ultrazvočni signali, oddani s pomočjo opreme, ne preprečujejo netopirjem loviti. Le signali metulja, tudi umetno reproducirani, povzročijo, da miška odleti.
Živa bitja predstavljajo nove in nove uganke, ki vzbujajo občudovanje nad popolnostjo in primernostjo zgradbe njihovega telesa.
Bogomolka, tako kot metulj, ima poleg odličnega vida tudi posebne slušne organe, da se izogne srečanju z netopirji. Ti slušni organi, ki zaznavajo ultrazvok, se nahajajo na prsih med nogami. In za nekatere vrste bogomolk je poleg ultrazvočnega organa sluha značilna prisotnost drugega ušesa, ki zaznava veliko nižje frekvence. Njegova funkcija še ni znana.
kemični občutek
Živali so obdarjene s splošno kemično občutljivostjo, ki jo zagotavljajo različni čutilni organi. Kemični čut imajo žuželke največ pomembno vlogo vonj igra. In termiti in mravlje po mnenju znanstvenikov dobijo tridimenzionalni voh. Kaj je, si težko predstavljamo. Vohalni organi žuželk reagirajo na prisotnost celo zelo majhnih koncentracij snovi, včasih zelo oddaljenih od vira. Zahvaljujoč občutku za vonj žuželke najdejo plen in hrano, krmarijo po terenu, spoznavajo pristop sovražnika in izvajajo biokomunikacijo, kjer je poseben "jezik" izmenjava kemičnih informacij s pomočjo feromonov.
Feromoni so najbolj zapletene spojine, ki jih nekateri posamezniki izločajo v komunikacijske namene, da bi prenesli informacije drugim posameznikom. Takšne informacije so zakodirane v posebnih kemikalijah, odvisno od vrste živega bitja in celo njegove pripadnosti določeni družini. Zaznavanje s pomočjo olfaktornega sistema in dekodiranje »sporočila« povzroči pri prejemnikih določeno obliko vedenja oziroma fiziološki proces. Do danes je znana pomembna skupina feromonov žuželk. Nekateri od njih so namenjeni privabljanju posameznikov nasprotnega spola, drugi sledijo, nakazujejo pot do doma ali vira hrane, tretji služijo kot alarmni signal, četrti uravnavajo določene fiziološke procese itd.
Resnično edinstvena bi morala biti "kemična proizvodnja" v telesu žuželk, da se v pravi količini in v določenem trenutku sprosti celoten nabor feromonov, ki jih potrebujejo. Danes je znanih več kot sto teh najbolj zapletenih snovi. kemična sestava, vendar jih je bilo umetno reproduciranih največ ducat. Dejansko so za njihovo pridobitev potrebne napredne tehnologije in oprema, tako da za zdaj ostaja samo presenečenje nad takšno razporeditvijo telesa teh miniaturnih nevretenčarjev.
Hrošči so opremljeni predvsem z antenami vohalne vrste. Omogočajo vam, da zajamete ne le vonj snovi in smer njegove porazdelitve, ampak celo "občutite" obliko dišečega predmeta. Primer odličnega voha so hrošči grobarji, ki se ukvarjajo s čiščenjem zemlje iz mrhovine. Sposobni so zavohati na stotine metrov od nje in se zbrati velika skupina. In pikapolonica s pomočjo vonja najde kolonije listnih uši, da bi tam pustila zid. Navsezadnje se ne samo sama hrani z listnimi ušmi, temveč tudi z njenimi ličinkami.
Ne samo odrasle žuželke, temveč tudi njihove ličinke so pogosto obdarjene z odličnim vonjem. Tako se lahko ličinke klobase premaknejo do korenin rastlin (bor, pšenica), ki jih vodi nekoliko povišana koncentracija ogljikovega dioksida. V poskusih ličinke takoj odidejo na območje tal, kjer vnesejo majhno količino snovi, ki tvori ogljikov dioksid.
Občutljivost vohalnih organov, na primer, Saturnovega metulja, katerega samec je sposoben ujeti vonj samice svoje vrste na razdalji 12 km, se zdi nerazumljiva. Pri primerjavi te razdalje s količino feromona, ki ga izloča samica, so dobili rezultat, ki je presenetil znanstvenike. Zahvaljujoč svojim antenam samec med številnimi dišavnimi snovmi nezmotljivo išče eno samo molekulo dedno znane snovi na 1 m3 zraka!
Nekateri Hymenoptera imajo tako izostren voh, da ni nič slabši od dobro znanega pasjega nagona. Tako jahače, ko tečejo po deblu ali štoru, močno premikajo svoje antene. Z njimi »izvohajo« ličinke hrošča rogoznika ali hrošča drvarja, ki se nahajajo v lesu na razdalji 2–2,5 cm od površine.
Zahvaljujoč edinstveni občutljivosti anten, drobni helis jezdec z dotikom pajkovih kokonov z enim samim dotikom ugotovi, kaj je v njih – ali so testisi nerazviti, so jih neaktivni pajki že zapustili ali moda drugih jezdecev. svoje vrste. Kako Helis naredi tako natančno analizo, še ni znano. Najverjetneje čuti najslabši specifičen vonj, morda pa jezdec, ko trka po antenah, zajame nekakšen odbit zvok.
Zaznavanje in analizo kemičnih dražljajev, ki delujejo na vohalne organe žuželk, izvaja večnamenski sistem - vohalni analizator. Tako kot vsi drugi analizatorji je sestavljen iz zaznavnega, prevodnega in centralnega oddelka. Vohalni receptorji (kemoreceptorji) zaznavajo molekule dišečih snovi in impulzi, ki signalizirajo določen vonj, se po živčnih vlaknih pošljejo v možgane za analizo. Pride do takojšnjega razvoja odziva telesa.
Ko govorimo o občutku vonja žuželk, ne moremo reči o vonju. Znanost še nima jasnega razumevanja, kaj je vonj, o tem naravnem pojavu pa obstaja veliko teorij. Po enem izmed njih analizirane molekule snovi predstavljajo »ključ«. In "ključavnica" so receptorji vohalnih organov, vključeni v analizatorje vonja. Če se konfiguracija molekule približa "ključavnici" določenega receptorja, bo analizator prejel signal od njega, ga dešifriral in posredoval informacije o vonju v možgane živali. Po drugi teoriji vonj določajo kemijske lastnosti molekul in porazdelitev električnih nabojev. Najnovejša teorija, ki je pridobila številne podpornike, vidi glavni vzrok vonja v vibracijskih lastnostih molekul in njihovih sestavin. Vsaka dišava je povezana z določenimi frekvencami (valovnimi števili) infrardečega območja. Na primer, čebulna juha tioalkohol in dekaboran sta kemično popolnoma različna. Imajo pa enako frekvenco in enak vonj. Hkrati pa obstajajo kemično podobne snovi, za katere so značilne različne frekvence in različen vonj. Če je ta teorija pravilna, potem lahko tako aromatične snovi kot tisoče vrst celic, ki zaznavajo vonj, ocenimo z infrardečimi frekvencami.
"Radarska instalacija" žuželk
Žuželke so obdarjene z odličnimi organi vonja in dotika - antenami (antene ali okovi). So zelo mobilni in jih je enostavno nadzorovati: žuželka jih lahko razmnožuje, združuje, vrti vsakega posebej na svoji osi ali skupaj na skupni. V tem primeru oba navzven spominjata in v bistvu sta »radarska instalacija«. Živčno občutljiv element antene je senzila. Od njih se impulz s hitrostjo 5 m na sekundo prenese v "možganski" center analizatorja, da prepozna predmet draženja. In potem signal odziva na prejeto informacijo takoj preide v mišico ali drug organ.
Pri večini žuželk se na drugem segmentu antene nahaja Johnstonov organ – univerzalna naprava, katere namen še ni povsem pojasnjen. Menijo, da zaznava gibanje in tresenje zraka in vode, stike s trdnimi predmeti. Kobilice in kobilice so obdarjene s presenetljivo visoko občutljivostjo na mehanske vibracije, ki so sposobne registrirati kakršne koli vibracije z amplitudo, ki je enaka polovici premera atoma vodika!
Hrošči imajo tudi Johnstonov organ na drugem segmentu antene. In če je hrošč, ki teče po površini vode, poškodovan ali odstranjen, se bo spotaknil ob vse ovire. S pomočjo tega organa lahko hrošč ujame odbite valove, ki prihajajo od obale ali ovir. Čuti vodne valove z višino 0,000000004 mm, to pomeni, da Johnstonov organ opravlja nalogo odmeva ali radarja.
Mravlje se ne odlikujejo samo po dobro organiziranih možganih, ampak tudi po enako popolni telesni organizaciji. Antene so za te žuželke izrednega pomena, nekatere služijo kot odličen organ vonja, dotika, poznavanja okolja in medsebojne razlage. Mravlje, prikrajšane za antene, izgubijo sposobnost iskanja poti, bližnje hrane in razlikovanja sovražnikov od prijateljev. S pomočjo anten se lahko žuželke "pogovarjajo" med seboj. Mravlje prenašajo pomembne informacije tako, da se s svojimi antenami dotikajo anten. V eni od vedenjskih epizod sta dve mravlji našli plen v obliki ličink različnih velikosti. Po »pogajanju« z bratoma s pomočjo anten sta skupaj z mobiliziranimi pomočniki odšla na kraj najdbe. Hkrati je uspešnejša mravlja, ki ji je s pomočjo anten uspelo posredovati informacije o večjem plenu, ki ga je našla, za seboj mobilizirala precej večjo skupino mravelj delavk.
Zanimivo je, da so mravlje ena najčistejših bitij. Po vsakem obroku in spanju jim temeljito očistijo celotno telo in še posebej antene.
Občutki okusa
Človek jasno definira vonj in okus snovi, medtem ko pri žuželkah okus in vohalni občutki pogosto niso ločeni. Delujejo kot en sam kemični občutek (zaznava).
Žuželke z okusnimi občutki imajo raje eno ali drugo snov, odvisno od prehranjevalnih značilnosti določene vrste. Hkrati so sposobni razlikovati med sladkim, slanim, grenko in kislim. Za stik z zaužito hrano se lahko okusni organi nahajajo na različnih delih telesa žuželk - na antenah, proboscisu in nogah. Z njihovo pomočjo dobijo žuželke osnovne kemijske informacije o okolju. Na primer, muha le z dotikom tac na predmet, ki ga zanima, skoraj takoj ugotovi, kaj je pod njenimi nogami - pijača, hrana ali nekaj neužitnega. To pomeni, da je sposoben opraviti takojšnjo analizo stika s kemikalijo s svojimi nogami.
Okus je občutek, ki se pojavi, ko je raztopina kemikalij izpostavljena receptorjem (kemoreceptorjem) organa za okus žuželke. Receptorske celice okusa so periferni del kompleksnega sistema analizatorja okusa. Zaznavajo kemične dražljaje in tu pride do primarnega kodiranja okusnih signalov. Analizatorji takoj prenesejo valove kemoelektričnih impulzov vzdolž tankih živčnih vlaken v svoj "možganski" center. Vsak tak impulz traja manj kot tisočinko sekunde. In potem osrednje strukture analizatorja takoj določijo občutke okusa.
Še naprej se poskuša razumeti ne samo vprašanje, kaj je vonj, ampak tudi ustvariti enotno teorijo "sladkosti". Doslej to ni uspelo – morda vam, biologi 21. stoletja, uspe. Težava je v tem, da lahko povsem različne kemikalije, tako organske kot anorganske, ustvarijo relativno enak občutek sladkobe.
čutni organi
Preučevanje občutka dotika žuželk je morda največja težava. Kako se ta bitja, priklenjena v hitinasto lupino, dotikajo sveta? Torej, zahvaljujoč kožnim receptorjem, lahko zaznavamo različne tipne občutke - nekateri receptorji registrirajo pritisk, drugi temperaturo itd. Z dotikom predmeta lahko sklepamo, da je hladen ali topel, trd ali mehak, gladek ali hrapav. Žuželke imajo tudi analizatorje, ki določajo temperaturo, tlak itd., vendar veliko v mehanizmih njihovega delovanja ostaja neznanega.
Čutilo za dotik je eno najpomembnejših čutil za varno letenje mnogih letečih žuželk, zaznavanje zračnih tokov. Na primer, pri dvokrilcih je celotno telo prekrito s senzilo, ki opravlja taktilne funkcije. Še posebej veliko jih je na povodcih, da zaznajo zračni tlak in stabilizirajo let.
Zahvaljujoč občutku za dotik muhe ni tako enostavno odbiti. Njen vid ji omogoča, da opazi grozeči predmet le na razdalji 40 - 70 cm, vendar se muha lahko odzove na nevarno gibanje roke, ki je povzročilo celo majhno gibanje zraka, in takoj vzleti. Ta navadna hišna muha ponovno potrjuje, da v živem svetu nič ni preprosto – vsa bitja, mlada in stara, imajo odlične senzorične sisteme za aktivno življenje in lastno zaščito.
Receptorji insektov, ki registrirajo pritisk, so lahko v obliki mozoljev in ščetin. Uporabljajo jih žuželke za različne namene, tudi za orientacijo v prostoru – v smeri gravitacije. Na primer, ličinka muhe se vedno premika jasno navzgor pred mladičem, to je proti gravitaciji. Navsezadnje mora zlezti iz tekoče hrane in tam ni nobenih mejnikov, razen privlačnosti Zemlje. Tudi potem, ko izstopi iz lutke, se muha nekaj časa nagiba k plazenju navzgor, dokler se ne posuši, da bi poletela.
Mnoge žuželke imajo dobro razvit občutek za gravitacijo. Na primer, mravlje so sposobne oceniti naklon površine 20. Hrošč rovec, ki koplje navpične rove, pa lahko oceni odstopanje od navpičnice 10.
Živi "napovedovalci"
Številne žuželke so obdarjene z odlično sposobnostjo predvidevanja vremenskih sprememb in dolgoročnih napovedi. Je pa to značilno za vsa živa bitja – pa naj gre za rastlino, mikroorganizem, nevretenčarja ali vretenčarja. Takšne sposobnosti zagotavljajo normalno življenjsko aktivnost v predvidenem habitatu. Redko opazimo tudi naravne pojave - suše, poplave, ostre hladnosti. In potem morajo živa bitja za preživetje vnaprej mobilizirati dodatno zaščitno opremo. V obeh primerih uporabljajo svoje interne »vremenske postaje«.
Z nenehnim in skrbnim opazovanjem vedenja različnih živih bitij se lahko naučimo ne le o vremenskih spremembah, ampak tudi o prihajajočih naravnih nesrečah. Navsezadnje lahko več kot 600 vrst živali in 400 vrst rastlin, ki so doslej znane znanstvenikom, igrajo nekakšno vlogo kot barometri, indikatorji vlažnosti in temperature, napovedovalci tako neviht, neviht, tornadov, poplav in lepega vremena brez oblačka. . Poleg tega so povsod v živo "vremenski napovedovalci", kjer koli ste - ob rezervoarju, na travniku, v gozdu. Na primer, pred dežjem, tudi pri jasnem nebu, zelene kobilice prenehajo čivkati, mravlje začnejo tesno zapirati vhode v mravljišče, čebele pa prenehajo leteti za nektar, sedijo v panju in brenčijo. Da bi se skrili pred bližajočim se slabim vremenom, muhe in ose letijo v okna hiš.
Opazovanja za strupene mravlje, ki živijo v vznožju Tibeta, so razkrili svojo odlično sposobnost bolj oddaljenih napovedi. Pred začetkom obdobja močnega deževja se mravlje preselijo na drugo mesto s suho trdo zemljo, pred nastopom suše pa mravlje napolnijo temne, vlažne vdolbine. Krilate mravlje lahko začutijo približevanje nevihte v 2-3 dneh. Veliki posamezniki začnejo hiteti po tleh, majhni pa rojijo na nizki nadmorski višini. In bolj ko so ti procesi aktivni, močnejše je pričakovati slabo vreme. Ugotovljeno je bilo, da so mravlje med letom pravilno prepoznale 22 vremenskih sprememb, zmotile pa so se le v dveh primerih. Ta je znašala 9 %, kar je v primerjavi s povprečno napako vremenskih postaj 20 % videti kar dobro.
Namerna dejanja žuželk so pogosto odvisna od dolgoročnih napovedi, kar je ljudem lahko zelo koristno. Izkušenemu čebelarju dokaj zanesljivo napoved zagotovijo čebele. Za zimo zaprejo zarezo v panju z voskom. Po odprtini za prezračevanje panja lahko sodimo o prihajajoči zimi. Če čebele pustijo veliko luknjo, bo zima topla, če pa je majhna, pričakujte hude zmrzali. Znano je tudi, da če čebele začnejo zgodaj izletavati iz panjev, lahko pričakujemo zgodnjo toplo pomlad. Iste mravlje, če zima ni huda, ostanejo živeti blizu površine zemlje, pred mrzlo zimo pa se naselijo globlje v tla in zgradijo višje mravljišče.
Poleg makroklime za žuželke je pomembna tudi mikroklima njihovega habitata. Na primer, čebele ne dovolijo pregrevanja v panjih in, ko prejmejo signal svojih bivalnih "naprav" o prekoračitvi temperature, začnejo prezračevati prostor. Del čebel delavk je organiziran na različnih višinah po celotnem panju in s hitrimi udarci kril požene zrak v gibanje. Nastane močan zračni tok in panj se ohladi. Prezračevanje je dolgotrajen proces in ko se en sklop čebel naveliča, pride na vrsto drugi, in to v strogem redu.
Obnašanje ne samo odraslih žuželk, ampak tudi njihovih ličink je odvisno od odčitkov živih "instrumentov". Na primer, ličinke cikade, ki se razvijejo v tleh, pridejo na površje le ob lepem vremenu. Kako pa veš, kakšno je vreme na vrhu? Da bi to ugotovili, ustvarijo posebne zemeljske stožce z velikimi luknjami nad svojimi podzemnimi zatočišči - neke vrste meteorološke strukture. V njih cikade ocenjujejo temperaturo in vlažnost skozi tanko plast zemlje. In če so vremenske razmere neugodne, se ličinke vrnejo v kuno.
Pojav napovedovanja neviht in poplav
Opazovanje vedenja termitov in mravelj v kritičnih situacijah lahko pomaga ljudem napovedati močne padavine in poplave. Eden od naravoslovcev je opisal primer, ko je pred potopom indijansko pleme, ki je živelo v džungli Brazilije, naglo zapustilo svoje naselje. In mravlje so Indijancem "povedale" o bližajoči se katastrofi. Pred poplavo postanejo te družabne žuželke zelo vznemirjene in nujno zapustijo bivalno mesto skupaj z lutkami in zalogami hrane. Gredo tja, kamor voda ne seže. Lokalno prebivalstvo je komajda razumelo izvor tako neverjetne občutljivosti mravelj, vendar so ljudje, ki so sledili njihovemu znanju, pustili težave malim napovedovalcem vremena.
Odlični so pri napovedovanju poplav in termitov. Preden se začne, zapustijo svoje domove s celotno kolonijo in hitijo do najbližjih dreves. V pričakovanju razsežnosti katastrofe se dvignejo točno na višino, ki bo višja od pričakovane poplave. Tam počakajo, da se umirijo blatni vodni tokovi, ki derejo s tako hitrostjo, da včasih pod njihovim pritiskom padajo drevesa.
Ogromno število vremenskih postaj spremlja vreme. Nahajajo se na kopnem, tudi v gorah, na posebej opremljenih znanstvenih plovilih, satelitih in vesoljskih postajah. Meteorologi so opremljeni s sodobnimi instrumenti, napravami in računalniki. Pravzaprav ne delajo vremenske napovedi, ampak izračun, izračun vremenskih sprememb. In žuželke v zgornjih primerih resničnega napovedujejo vreme z uporabo prirojenih sposobnosti in posebnih življenjskih "naprav", vgrajenih v njihova telesa. Poleg tega mravlje vremenske napovedovalke ne določajo le časa pristopa poplave, temveč tudi ocenijo njen obseg. Navsezadnje so za novo zatočišče zasedli le varna mesta. Tega pojava znanstveniki še niso uspeli razložiti. Termiti so predstavljali še večjo skrivnost. Dejstvo je, da jih nikoli niso našli na tistih drevesih, za katera se je med poplavo izkazalo, da so jih porušili nevihtni potoki. Podobno so se po opažanju etologov obnašali škorci, ki spomladi niso zasedli za naselje nevarnih ptičjih hišic. Naknadno jih je pošteno odtrgal orkanski veter. Ampak tukaj govorimo o razmeroma veliki živali. Ptica, morda z zamahom ptičje hišice ali z drugimi znaki, oceni nezanesljivost njene pritrditve. Toda kako in s pomočjo kakšnih naprav lahko takšne napovedi naredijo zelo majhne, a zelo »modre« živali? Človek ne samo, da česa takega še ni sposoben ustvariti, ampak ne more odgovoriti. Te naloge so za bodoče biologe!
Bibliografija
Za pripravo tega dela so bili uporabljeni materiali s spletnega mesta. http://www.portal-slovo.ru/
Ždanova T. D.
Stik z raznolikimi in energičnimi dejavnostmi sveta žuželk je lahko neverjetna izkušnja. Zdi se, da ta bitja brezskrbno letijo in plavajo, tečejo in plazijo, brenčijo in žvrgolijo, grizljajo in prenašajo. Vendar vse to ne počne brez cilja, ampak predvsem z določenim namenom, po prirojenem programu, vgrajenem v njihovo telo, in pridobljenih življenjskih izkušnjah. Za zaznavanje okoliškega sveta, orientacijo v njem, izvajanje vseh ustreznih dejanj in življenjskih procesov so živali obdarjene z zelo zapletenimi sistemi, predvsem živčnimi in senzoričnimi.
Kaj imata skupnega živčni sistem vretenčarjev in nevretenčarjev?
Živčni sistem je kompleksen kompleks struktur in organov, sestavljen iz živčnega tkiva, kjer so osrednji del možgani. Glavna strukturna in funkcionalna enota živčnega sistema je živčna celica s procesi (v grščini je živčna celica nevron).
Živčni sistem in možgani žuželk zagotavljajo: zaznavanje s pomočjo čutil zunanjega in notranjega draženja (razdražljivost, občutljivost); takojšnja obdelava s sistemom analizatorjev dohodnih signalov, priprava in izvedba ustreznega odziva; shranjevanje dednih in pridobljenih informacij v spomin v kodirani obliki ter njihovo takojšnje iskanje po potrebi; upravljanje vseh organov in sistemov telesa za njegovo delovanje kot celoto, njegovo ravnovesje z okoljem; izvajanje duševnih procesov in višje živčne dejavnosti, smotrno vedenje.
Organizacija živčnega sistema in možganov vretenčarjev in nevretenčarjev je tako različna, da se na prvi pogled zdi, da jih ni mogoče primerjati. In hkrati so za najrazličnejše vrste živčnega sistema, ki se zdi, da pripadajo tako popolnoma "preprostim" kot "kompleksnim" organizmom, značilne enake funkcije.
Zelo majhni možgani muhe, čebele, metulja ali druge žuželke jim omogočajo, da vidijo in slišijo, se dotikajo in okušajo, se premikajo z veliko natančnostjo in poleg tega letijo z uporabo notranjega »zemljevida« na znatne razdalje, komunicirajo med seboj in celo imeti lasten "jezik", se naučiti in uporabiti logično razmišljanje v nestandardnih situacijah. Torej so možgani mravlje veliko manjši od glave bucike, vendar je ta žuželka že dolgo veljala za "modreca". Če ga primerjamo ne samo z njegovimi mikroskopskimi možgani, ampak tudi z nedoumljivimi zmožnostmi ene same živčne celice, bi se moral človek sramovati svojih najsodobnejših računalnikov. In kaj lahko o tem reče znanost, na primer nevrobiologija, ki preučuje procese rojstva, življenja in smrti možganov? Ji je uspelo razvozlati skrivnost vitalne dejavnosti možganov - tega najbolj zapletenega in skrivnostnega pojava, ki ga ljudje poznajo?
Prva nevrobiološka izkušnja pripada starorimskemu zdravniku Galenu. Ko je prašiču prerezal živčna vlakna, s pomočjo katerih so možgani nadzorovali mišice grla, je živali odvzel glas - takoj je otrpel. Bilo je pred tisočletjem. Toda kako daleč je šla znanost od takrat v svojem poznavanju principa delovanja možganov? Izkazalo se je, da kljub ogromnemu delu znanstvenikov človek še vedno ne pozna principa delovanja niti ene živčne celice, tako imenovane "opeke", iz katere so zgrajeni možgani. Nevroznanstveniki razumejo veliko o tem, kako nevron "poje" in "pije"; kako prejema energijo, potrebno za svojo življenjsko aktivnost, prebavo potrebnih snovi, pridobljenih iz okolja v "bioloških kotlih"; kako potem ta nevron pošilja največ razne informacije v obliki signalov, šifriranih bodisi v določeni seriji električnih impulzov bodisi v različnih kombinacijah kemikalij. In kaj potem? Tu je živčna celica prejela določen signal in v njenih globinah se je začela edinstvena aktivnost v sodelovanju z drugimi celicami, ki tvorijo možgane živali. Obstaja pomnjenje dohodnih informacij, pridobivanje potrebnih informacij iz spomina, odločanje, dajanje ukazov mišicam in različnim organom itd. Kako gre? Znanstveniki še ne vedo zagotovo. No, ker ni jasno, kako delujejo posamezne živčne celice in njihovi kompleksi, ni jasen niti princip delovanja celih možganov, še tako majhnih, kot so možgani žuželke.
Delovanje čutil in bivalnih "naprav"
Življenjsko aktivnost žuželk spremlja obdelava zvočnih, vohalnih, vizualnih in drugih senzoričnih informacij - prostorskih, geometrijskih, kvantitativnih. Ena od mnogih skrivnostnih in zanimivih lastnosti žuželk je njihova sposobnost natančne ocene situacije z lastnimi "instrumenti". Naše znanje o teh napravah je omejeno, čeprav se v naravi pogosto uporabljajo. To so determinante različnih fizikalnih področij, ki omogočajo napovedovanje potresov, vulkanskih izbruhov, poplav, vremenskih sprememb. To je občutek za čas, ki ga šteje notranja biološka ura, pa občutek za hitrost, pa sposobnost navigacije in navigacije in še marsikaj.
Lastnost katerega koli organizma (mikroorganizmov, rastlin, gliv in živali), da zazna dražljaje, ki izvirajo iz zunanjega okolja in iz lastnih organov in tkiv, se imenuje občutljivost. Žuželke imajo, tako kot druge živali s specializiranim živčnim sistemom, živčne celice z visoko selektivnostjo za različne dražljaje - receptorje. Lahko so taktilni (odzivni na dotik), temperaturni, svetlobni, kemični, vibracijski, mišično-sklepni itd. Zahvaljujoč svojim receptorjem žuželke zajamejo celo vrsto okoljskih dejavnikov - različne vibracije (široko paleto zvokov, energijo sevanja v obliki svetlobe in toplote), mehanski pritisk (na primer gravitacijo) in druge dejavnike. Receptorske celice se nahajajo v tkivih bodisi posamezno bodisi združene v sisteme s tvorbo specializiranih čutnih organov - čutil.
Vse žuželke popolnoma "razumejo" indikacije svojih čutil. Nekateri od njih, kot so organi vida, sluha, vonja, so oddaljeni in lahko zaznavajo draženje na daljavo. Drugi, kot so organi okusa in tipa, so kontaktni in se na izpostavljenost odzovejo z neposrednim stikom.
Insekti v masi so obdarjeni z odličnim vidom. Njihove zapletene sestavljene oči, ki so jim včasih dodane preproste oči, služijo prepoznavanju različnih predmetov. Nekatere žuželke imajo barvni vid, ustrezne naprave za nočno opazovanje. Zanimivo je, da so oči žuželk edini organ, ki so mu podobne druge živali. Hkrati organi sluha, vonja, okusa in dotika nimajo takšne podobnosti, vendar kljub temu žuželke odlično zaznavajo vonjave in zvoke, krmarijo v prostoru, zajemajo in oddajajo ultrazvočne valove. Prefinjen vonj in okus jim omogočata, da najdejo hrano. Različne žleze žuželk izločajo snovi, s katerimi privabljajo brate, spolne partnerje, prestrašijo tekmece in sovražnike, zelo občutljiv voh pa lahko zazna vonj teh snovi tudi več kilometrov.
Mnogi v svojih zamislih čutne organe žuželk povezujejo z glavo. Toda izkazalo se je, da so strukture, odgovorne za zbiranje informacij o okolju, pri žuželkah v različnih delih telesa. Z nogami lahko določajo temperaturo predmetov in okušajo hrano, s hrbtom zaznavajo prisotnost svetlobe, slišijo s koleni, brki, prirastki repa, dlakami po telesu itd.
Čutilni organi žuželk so del senzoričnih sistemov - analizatorjev, ki prodirajo v mrežo skoraj celotnega organizma. Od receptorjev svojih čutnih organov sprejemajo veliko različnih zunanjih in notranjih signalov, jih analizirajo, oblikujejo in posredujejo »navodila« različnim organom za izvajanje ustreznih dejanj. Čutni organi sestavljajo predvsem receptorski odsek, ki se nahaja na obrobju (koncih) analizatorjev. In prevodni oddelek tvorijo centralni nevroni in poti iz receptorjev. V možganih je določena področja za obdelavo informacij iz čutil. Sestavljajo osrednji, "možganski" del analizatorja. Zahvaljujoč tako zapletenemu in praktičnemu sistemu, na primer vizualnemu analizatorju, se izvede natančen izračun in nadzor organov gibanja žuželke.
O osupljivih zmožnostih čutnih sistemov žuželk je bilo zbranih obsežno znanje, vendar obseg knjige dovoljuje, da jih navedemo le nekaj.
organi vida
Oči in celoten najkompleksnejši vizualni sistem so neverjetno darilo, zahvaljujoč kateremu lahko živali prejmejo osnovne informacije o svetu okoli sebe, hitro prepoznajo različne predmete in ocenijo nastalo situacijo. Vid je potreben za žuželke, ko iščejo hrano, da se izognejo plenilcem, da raziščejo zanimive predmete ali okolje, da sodelujejo z drugimi posamezniki v reproduktivnem in socialnem vedenju itd.
Žuželke so opremljene z različnimi očmi. Lahko so zapletene, preproste ali dodatne oči, pa tudi ličinke. Najbolj zapletene so sestavljene oči, ki so sestavljene iz velikega števila omatidijev, ki tvorijo šesterokotne fasete na površini očesa. Ommatidium je v bistvu majhen vizualni aparat, opremljen z miniaturno lečo, sistemom svetlobnega vodnika in svetlobno občutljivimi elementi. Vsaka ploskev zazna le majhen delček predmeta, skupaj pa tvorita mozaično podobo celotnega predmeta. Sestavljene oči, značilne za večino odraslih žuželk, se nahajajo na straneh glave. Pri nekaterih žuželkah, na primer lovskem kačjem pastirju, ki se hitro odzove na gibanje plena, oči zasedajo polovico glave. Vsako njeno oko je zgrajeno iz 28.000 faset. Za primerjavo, metulji jih imajo 17.000, hišna muha pa 4000. Oči na glavi žuželk so lahko dve ali tri na čelu ali temenu, redkeje na njegovih straneh. Ličinke ocelli pri hroščih, metuljih, hymenoptera v odrasli dobi se nadomestijo s kompleksnimi.
Splošni načrt strukture živčnega sistema žuželk je enak kot pri drugih členonožcih. Poleg primerov močne disekcije (supraezofagealni, suboezofagealni, 3 torakalni in 8 abdominalni gangliji) in parne strukture živčnega sistema pri primitivnih žuželkah obstajajo primeri ekstremne koncentracije živčnega sistema: celotna trebušna veriga se lahko zmanjša na neprekinjeno. ganglijska masa, ki je še posebej pogosta pri ličinkah in odraslih ličinkah v odsotnosti okončin in šibki razkosanosti telesa.
V supraezofagealnem gangliju je opazen razvoj notranje strukture protocerebralnega dela možganov, zlasti gobastih teles, ki tvorijo 1-2 para tuberkul na straneh srednje črte. Možgani so dobro razviti, zlasti njihov sprednji del, v katerem so posebne seznanjene formacije, odgovorne za kompleksne oblike vedenja.
Med organi, ki jih predstavljajo številne dlake, ščetine, vdolbine - na katere se prilegajo živčni končiči - različni receptorji, ki zaznavajo različni tipi dražljaji - mehanski, kemični, temperaturni in tako naprej, v svojem pomenu prevladujejo čutila za dotik in vonj. Organi mehanskega čutila vključujejo tako organe tipa kot organe sluha, ki zaznavajo nihanje zraka kot zvoke. Organi dotika so na površini telesa žuželk predstavljeni s ščetinami. Organi kemičnega čutila - služijo zaznavanju kemije okolja (okus in vonj). Vohalni receptorji, tudi v obliki ščetin - včasih se spremenijo v tankostenske ločene izrastke, nesegmentirane prstaste izbokline, tankostenske ravne površine ovojnice, se najpogosteje nahajajo na antenah, okus - na organov ustnega aparata, včasih pa tudi na drugih delih telesa - na primer pri muhah - na končnih segmentih nog. Čutilo za vonj je zelo pomembno pri intra- in medpopulacijskih odnosih osebkov žuželk.
S pomočjo zapletenih sestavljenih oči, sestavljenih iz senzil, katerih šesterokotni deli se imenujejo fasete, tvorijo roženico iz prozorne kožice - žuželke lahko razlikujejo velikosti, oblike in barve predmetov. Čebela na primer lahko vidi vse barve kot ljudje, razen rdeče, pa tudi ultravijolične barve, ki so človeškemu očesu nevidne. Preproste oči žuželk - reagirajo na stopnjo osvetlitve, zagotavljajo stabilnost zaznavanja slike s sestavljenimi očmi, vendar ne morejo razlikovati barve in oblike.
Žuželke nekaterih redov, katerih vrste imajo samce z zvočnimi organi - na primer pravokrilci - imajo timpanalne organe, katerih struktura nakazuje, da so to organi sluha. Pri kobilicah in čričkih so na spodnjem delu noge kolenski sklep, pri kobilicah in cikadah - na straneh prvega trebušnega segmenta in navzven predstavljen z vdolbino (včasih obdano z gubo pokrova) s tanko raztegnjeno membrano na dnu, na notranji površini ali blizu nje je živec zaključek svojevrstne strukture; nekatere druge žuželke imajo krila itd.
Osnova čutnih organov so tako imenovane nevrosenzitivne tvorbe - sensile, ki izgledajo kot dlake, ščetine, vdolbine.
Žuželke imajo naslednje čutne organe:
1) Organi mehanskega čutila. Sem spadajo taktilne senzile, razpršene po telesu. Zaznavajo tresenje zraka, čutijo položaj telesa v prostoru itd. Med organe mehanskega čuta sodijo tudi organi sluh, kajti zaznavajo zvok, ki je znan kot nihanje zraka. Organi sluha so večinoma pri žuželkah, ki lahko oddajajo zvoke. Nahajajo se na straneh trebuha, na krilih, prednjih nogah in na nekaterih drugih mestih.
2) Kemične čutne organe predstavljajo kemoreceptorske senzile in služijo zaznavanju kemije okolja, tj. vonjave in občutki okusa. Nahajajo se na ustih, antenah, včasih (pri čebelah) na nogah. Kemijsko čutilo - voh - igra pomembno vlogo pri znotraj- in medpopulacijskih odnosih žuželk. organi; vid predstavljajo kompleksne (fasetirane) in preproste oči. Samo oko je sestavljeno iz številnih senzil. Površinski šesterokotni del se imenuje faseta. Fasete tvorijo roženico, ki je prozorna povrhnjica.
senzorični nevroni
Telesa čutilnih ali čutilnih celic, običajno bipolarne ali multipolarne oblike, vedno ležijo v bližini čutilnega organa ali inerviranega tkiva. Dendriti nekaterih nevronov, najpogosteje bipolarnih, so povezani s kutikularnimi tvorbami, drugi, vedno multipolarni, pa so povezani s tkivi telesne votline ali pa tvorijo subepidermalno mrežo, kot pri mehkokožnih ličinkah.
V skladu s tem ločimo dve široki kategoriji senzoričnih celic. Celice prve vrste se razlikujejo po tem, da so skoraj vedno povezane s kutikulo ali njenimi izrastki: apodemi, sapniki, sluznica predoralne in ustne votline itd. Vključujejo različne eksteroreceptorske celice, vključno z vidnimi, čeprav so njihovi dendriti ni jasno izražena. Celice druge vrste niso nikoli povezane s povrhnjico in ležijo le na notranji površini telesa, stenah prebavnega trakta, v mišičnem in vezivnem tkivu. Elektrofiziološko je dokazano, da pripadajo intero ali proprioceptorjem.
Aksoni senzoričnih celic gredo neposredno v ustrezne ganglije CNS, ki se včasih nahajajo neposredno v možganih, na primer v optične ali vohalne centre. Vprašanje komunikacijskih kanalov med receptorskimi celicami in živčnim središčem je izjemno pomembno za pravilno razlago dela analizatorja in mehanizma za nadzor vedenja žuželke. Zdaj očitno vsi priznavajo kot nevzdržno prejšnje mnenje, da se v nekaterih receptorskih sistemih, na primer v antenah hrošča Rhodniusa, aksoni več senzoričnih celic zlijejo v eno samo vlakno. Toda zaprtje skupine receptorjev na en periferni nevron drugega reda, to je izguba "naslova" vhodnega signala, je značilno za prvi optični ganglij žuželk. Pomen takšnega načina komunikacije s centrom, ki vodi do delne izgube informacij iz niza senzorjev, še ni vedno jasen (glej spodaj).
Živčno tkivo, vključno s senzoričnimi celicami, izvira iz ektoderma. Njihova pripadnost pokrovu telesa se izraža tudi v tem, da je povezava čutilnega organa s centralnim živčnim sistemom vzpostavljena centripetalno. Tako je V. Wigglesworth na hrošču Rhodnius pokazal, da se prerezani aferentni živec regenerira v smeri centralnega živčnega sistema. Podobno med vsakim taljenjem, ko se oblikujejo dodatni receptorji, ki služijo vse večji telesni površini, njihove senzorične celice centripetalno pošiljajo aksone.
Dejstvo centripetalnega razvoja aksona, razkrito na histoloških preparatih, je lahko ena od podlag za pomemben sklep, da je pot od senzorične celice do CŽS direktna, brez sinaptičnih preklopov. V bližini receptorskih celic in aferentnih živcev so še druge, kot so nevroglialne (hranilne) celice, vendar niso povezane s prenosom receptorskega signala.
Čutilni organi žuželk so diferencirani in dobro razviti. V svojem pomenu prevladujejo organi dotika in vonja. Organi dotika so zunaj predstavljeni s ščetinami. Vohalni organi imajo tudi obliko tipičnega seta, ki se lahko, spreminjajoč, spremeni v ločene tankostenske izbokline in nesegmentirane prstaste izbokline in tankostenske ravne površine ovojnice. Najpomembnejše mesto končičev vohalnih živcev so antene.
Na primer, vloga anten kot organov vonja pri muhah in lepidopterah, ki na veliki razdalji razlikujejo celo rahle vonjave. Voh čebel je bolje raziskan; izkazalo se je, da je njihova sposobnost zaznavanja vonjav blizu naši: tiste vonjave, ki jih zaznavamo mi, zaznavajo tudi čebele, tiste vonjave, ki jih mešamo, čebele mešajo; tudi organi vonja so koncentrirani predvsem na antenah. Okus sladkega, grenkega, kislega in slanega ločijo tudi žuželke; organi okusa se nahajajo na lovkah ustnih delov, na nogah; ostrina občutka okusa v različnih organih iste žuželke je lahko drugačna; je veliko višja kot pri ljudeh. sestavljene očižuželke zaznavajo gibanje predmetov, v nekaterih primerih lahko zaznavajo tudi obliko predmetov; višji hymenoptera (čebele) lahko zaznavajo tudi barve, vključno s tistimi, ki jih ljudje ne zaznavajo (»ultravijolično«); vendar barvni vid ni tako raznolik kot pri ljudeh: na primer čebela na levi strani spektra čuti rumena, druge barve so kot odtenki rumene; desni modro-vijolični del spektra tudi čebele zaznavajo kot eno barvo. Ostrina vida čebel je precej nižja kot pri ljudeh.
V nekaterih vrstah, na primer v redu pravokrilcev (Orthoptera), ki vključuje kobilice, čričke in kobilice, so tako imenovani timpanalni organi razširjeni, da prevzamejo slušne organe v timpanalnih organih. Timpanalni organi pri kobilicah in čričkih se nahajajo na spodnjem delu noge pod kolenskim sklepom, medtem ko so pri kobilicah in škržatih na straneh prvega trebušnega segmenta navzven predstavljeni z vdolbino, včasih obdano z gubo pokrova in s tanko raztegnjena membrana na dnu; na notranji površini membrane ali v njeni neposredni bližini je živčni končič svojevrstne strukture.
Insekti v masi so obdarjeni z odličnim vidom. Njihove zapletene sestavljene oči, ki so jim včasih dodane preproste oči, služijo prepoznavanju različnih predmetov. Nekatere žuželke imajo barvni vid, ustrezne naprave za nočno opazovanje. Zanimivo je, da so oči žuželk edini organ, ki so mu podobne druge živali. Hkrati organi sluha, vonja, okusa in dotika nimajo takšne podobnosti, vendar kljub temu žuželke odlično zaznavajo vonjave in zvoke, krmarijo v prostoru, zajemajo in oddajajo ultrazvočne valove. Prefinjen vonj in okus jim omogočata, da najdejo hrano. Različne žleze žuželk izločajo snovi, s katerimi privabljajo brate, spolne partnerje, prestrašijo tekmece in sovražnike, zelo občutljiv voh pa lahko zazna vonj teh snovi tudi več kilometrov.
Mnogi v svojih zamislih čutne organe žuželk povezujejo z glavo. Toda izkazalo se je, da so strukture, odgovorne za zbiranje informacij o okolju, pri žuželkah v različnih delih telesa. Z nogami lahko določajo temperaturo predmetov in okušajo hrano, s hrbtom zaznavajo prisotnost svetlobe, slišijo s koleni, brki, prirastki repa, dlakami po telesu itd.
Čutilni organi žuželk so del senzoričnih sistemov - analizatorjev, ki prodirajo v mrežo skoraj celotnega organizma. Od receptorjev svojih čutnih organov sprejemajo veliko različnih zunanjih in notranjih signalov, jih analizirajo, oblikujejo in posredujejo »navodila« različnim organom za izvajanje ustreznih dejanj. Čutni organi sestavljajo predvsem receptorski odsek, ki se nahaja na obrobju (koncih) analizatorjev. In prevodni oddelek tvorijo centralni nevroni in poti iz receptorjev. Možgani imajo določena področja za obdelavo informacij, ki prihajajo iz čutil. Sestavljajo osrednji, "možganski" del analizatorja. Zahvaljujoč tako zapletenemu in praktičnemu sistemu, na primer vizualnemu analizatorju, se izvede natančen izračun in nadzor organov gibanja žuželke.
O osupljivih zmožnostih čutnih sistemov žuželk je bilo zbranih obsežno znanje, vendar obseg knjige dovoljuje, da jih navedemo le nekaj.
organi vida
Oči in celoten najkompleksnejši vizualni sistem so neverjetno darilo, zahvaljujoč kateremu lahko živali prejmejo osnovne informacije o svetu okoli sebe, hitro prepoznajo različne predmete in ocenijo nastalo situacijo. Vid je potreben za žuželke, ko iščejo hrano, da se izognejo plenilcem, da raziščejo zanimive predmete ali okolje, da sodelujejo z drugimi posamezniki v reproduktivnem in socialnem vedenju itd.
Žuželke so opremljene z različnimi očmi. Lahko so zapletene, preproste ali dodatne oči, pa tudi ličinke. Najbolj zapletene so sestavljene oči, ki so sestavljene iz velikega števila omatidijev, ki tvorijo šesterokotne fasete na površini očesa. Ommatidium je v bistvu majhen vizualni aparat, opremljen z miniaturno lečo, sistemom svetlobnega vodnika in svetlobno občutljivimi elementi. Vsaka ploskev zazna le majhen delček predmeta, skupaj pa tvorita mozaično podobo celotnega predmeta. Sestavljene oči, značilne za večino odraslih žuželk, se nahajajo na straneh glave. Pri nekaterih žuželkah, na primer lovskem kačjem pastirju, ki se hitro odzove na gibanje plena, oči zasedajo polovico glave. Vsako njeno oko je zgrajeno iz 28.000 faset. Za primerjavo, metulji jih imajo 17.000, hišna muha pa 4000. Oči na glavi žuželk so lahko dve ali tri na čelu ali temenu, redkeje na njegovih straneh. Ličinke ocelli pri hroščih, metuljih, hymenoptera v odrasli dobi se nadomestijo s kompleksnimi.
Zanimivo je, da žuželke med počitkom ne morejo zapreti oči in zato spijo z odprtimi očmi.
Prav oči prispevajo k hitri reakciji lovca na žuželke, kot je bogomoljka. Mimogrede, to je edina žuželka, ki se lahko obrne in pogleda za sabo. Velike oči zagotavljajo bogomoljki binokularni vid in vam omogočajo, da natančno izračunate razdaljo do predmeta njihove pozornosti. Zaradi te sposobnosti, skupaj s hitrim premikanjem prednjih nog naprej proti plenu, je bogomoljka odličen lovec.
In pri hroščih z rumenimi nogami, ki tečejo po vodi, vam oči omogočajo, da hkrati vidite plen tako na površini vode kot pod njo. Da bi to naredili, lahko vizualni analizatorji hrošča popravijo lomni količnik vode.
Zaznavanje in analizo vizualnih dražljajev izvaja najbolj zapleten sistem - vizualni analizator. Za mnoge žuželke je to eden glavnih analizatorjev. Tu je primarno občutljiva celica fotoreceptor. In z njim so povezane poti (optični živec) in druge živčne celice, ki se nahajajo na različnih ravneh živčnega sistema. Pri zaznavanju svetlobnih informacij je zaporedje dogodkov naslednje. Prejeti signali (svetlobni kvanti) se takoj kodirajo v obliki impulzov in prenašajo po prevodnih poteh v centralni živčni sistem - v "možganski" center analizatorja. Tam se ti signali takoj dekodirajo (dekodirajo) v ustrezno vizualno zaznavo. Za njegovo prepoznavanje se standardi vizualnih podob in druge potrebne informacije pridobijo iz spomina. Nato se različnim organom pošlje ukaz za ustrezen odziv posameznika na spremembo situacije.
