Živčani sustav su osjetilni organi insekata. Uvod. Uloga osjetilnih organa u životu insekata. Imaju li insekti uši

Ždanova T. D.

Doći u kontakt s raznolikim i energičnim aktivnostima svijeta kukaca može biti nevjerojatno iskustvo. Čini se da ova stvorenja bezbrižno lete i plivaju, trče i pužu, zuje i cvrkuću, grizu i nose. No, sve to ne čine besciljno, već uglavnom s određenom namjerom, prema urođenom programu ugrađenom u njihovo tijelo i stečenom životnom iskustvu. Za percepciju okolnog svijeta, orijentaciju u njemu, provedbu svih svrsishodnih radnji i životnih procesa, životinje su obdarene vrlo složenim sustavima, prvenstveno živčanim i osjetilnim.

Što je zajedničko živčanom sustavu kralježnjaka i beskralješnjaka?

Živčani sustav je složen kompleks struktura i organa koji se sastoji od živčanog tkiva, gdje je središnji dio mozak. Glavna strukturna i funkcionalna jedinica živčanog sustava je živčana stanica s procesima (na grčkom, živčana stanica je neuron).

Živčani sustav i mozak insekata osiguravaju: opažanje uz pomoć osjetila vanjskog i unutarnjeg nadražaja (razdražljivost, osjetljivost); trenutna obrada sustavom analizatora dolaznih signala, priprema i provedba adekvatnog odgovora; pohranjivanje u memoriju u kodiranom obliku nasljednih i stečenih informacija, kao i njihovo trenutačno pronalaženje po potrebi; upravljanje svim organima i sustavima tijela za njegovo funkcioniranje kao cjeline, uravnotežujući ga s okolinom; implementacija mentalni procesi i viša živčana aktivnost, svrhovito ponašanje.

Organizacija živčanog sustava i mozga kralježnjaka i beskralješnjaka toliko je različita da ih na prvi pogled izgleda nemoguće usporediti. A ujedno i za najviše razne vrsteŽivčani sustav koji pripada, čini se, i potpuno "jednostavnim" i "složenim" organizmima, karakteriziraju iste funkcije.

Vrlo maleni mozak muhe, pčele, leptira ili drugog kukca omogućuje mu da vidi i čuje, dodiruje i kuša, kreće se s velikom točnošću, i štoviše, leti koristeći unutarnju "kartu" na znatnim udaljenostima, međusobno komunicira i čak posjedovati vlastiti "jezik", naučiti i primijeniti logično razmišljanje u nestandardnim situacijama. Dakle, mozak mrava mnogo je manji od glave pribadače, ali se ovaj insekt dugo smatrao "mudracem". U usporedbi ne samo s njegovim mikroskopskim mozgom, već i s neshvatljivim mogućnostima jedne živčane stanice, čovjek bi se trebao sramiti svojih najmodernijih računala. A što o tome može reći znanost, primjerice, neurobiologija, koja proučava procese rađanja, života i smrti mozga? Može li razotkriti misterij vitalne aktivnosti mozga - ovog najsloženijeg i najmisterioznijeg fenomena, poznato ljudima?

Prvo neurobiološko iskustvo pripada starorimskom liječniku Galenu. Nakon što je presjekao živčana vlakna u svinji, uz pomoć kojih je mozak kontrolirao mišiće grkljana, lišio je životinju glasa - odmah je utrnula. Bilo je to prije tisućljeća. Ali koliko je znanost od tada otišla u svom poznavanju principa mozga? Ispostavilo se da unatoč golemom radu znanstvenika, čovjeku još uvijek nije poznat princip rada čak ni jedne živčane stanice, takozvane "cigle" od koje je građen mozak. Neuroznanstvenici znaju mnogo o tome kako neuron "jede" i "pije"; kako dobiva energiju potrebnu za svoju životnu aktivnost, probavljajući potrebne tvari izvučene iz okoliša u “biološkim kotlovima”; kako onda ovaj neuron šalje svojim susjedima najrazličitije informacije u obliku signala, šifriranih bilo u određenom nizu električnih impulsa, bilo u raznim kombinacijama kemikalija. I što onda? Ovdje je živčana stanica primila određeni signal, au njezinim dubinama započela je jedinstvena aktivnost u suradnji s drugim stanicama koje tvore mozak životinje. Postoji pamćenje pristiglih informacija, izvlačenje potrebnih informacija iz memorije, donošenje odluka, davanje naredbi mišićima i raznim organima itd. Kako ide sve? Znanstvenici još ne znaju sa sigurnošću. Pa, budući da nije jasno kako funkcioniraju pojedine živčane stanice i njihovi kompleksi, nije jasan ni princip rada cijelog mozga, čak ni tako malog kao što je onaj kukca.

Rad osjetilnih organa i živih "uređaja"

Vitalna aktivnost insekata popraćena je obradom zvučnih, mirisnih, vizualnih i drugih senzornih informacija - prostornih, geometrijskih, kvantitativnih. Jedan od mnogih tajanstvenih i zanimljive karakteristike insekata je njihova sposobnost točne procjene situacije pomoću vlastitih "instrumenata". Naše znanje o ovim uređajima je ograničeno, iako se naširoko koriste u prirodi. To su odrednice različitih fizičkih polja, koje omogućuju predviđanje potresa, vulkanskih erupcija, poplava, vremenskih promjena. Ovo je osjećaj vremena, koji broji unutarnji biološki sat, i osjećaj brzine, i sposobnost snalaženja i snalaženja, i još mnogo toga.

Svojstvo bilo kojeg organizma (mikroorganizama, biljaka, gljiva i životinja) da percipira iritacije koje proizlaze iz vanjsko okruženje i iz vlastitih organa i tkiva, naziva se osjetljivost. Insekti, kao i druge životinje sa specijaliziranim živčanim sustavom, imaju živčane stanice s velikom selektivnošću za različite podražaje - receptore. Mogu biti taktilne (odgovaraju na dodir), temperaturne, svjetlosne, kemijske, vibracijske, mišićno-zglobne itd. Zahvaljujući svojim receptorima, insekti hvataju cijeli niz čimbenika okoline - različite vibracije ( veliki raspon zvukovi, energija zračenja u obliku svjetlosti i topline), mehanički pritisak (kao što je gravitacija) i drugi čimbenici. Receptorske stanice smještene su u tkivima pojedinačno ili okupljene u sustave uz formiranje specijaliziranih osjetnih organa – osjetilnih organa.

Svi kukci savršeno "razumiju" signale svojih osjetilnih organa. Neki od njih, kao što su organi vida, sluha, mirisa, udaljeni su i mogu osjetiti iritaciju na daljinu. Drugi, poput organa okusa i opipa, kontaktni su i reagiraju na izloženost izravnim kontaktom.

Insekti u masi obdareni su izvrsnim vidom. Njihove složene složene oči, kojima se ponekad dodaju jednostavne oči, služe za prepoznavanje raznih predmeta. Neki kukci imaju vid u boji, prikladne uređaje za noćno gledanje. Zanimljivo je da su oči insekata jedini organ kojem druge životinje sliče. U isto vrijeme, organi sluha, mirisa, okusa i dodira nemaju takvu sličnost, ali, ipak, insekti savršeno percipiraju mirise i zvukove, kreću se u prostoru, hvataju i emitiraju ultra zvučni valovi. Istančan njuh i okus omogućuju im pronalaženje hrane. Razne žlijezde insekata izlučuju tvari kojima privlače braću, spolne partnere, plaše suparnike i neprijatelje, a vrlo osjetljivo osjetilo mirisa u stanju je otkriti miris tih tvari i na udaljenosti od nekoliko kilometara.

Mnogi u svojim idejama povezuju osjetilne organe insekata s glavom. No ispada da su strukture odgovorne za prikupljanje podataka o okoliš, nalaze se kod insekata u raznim dijelovima tijela. Mogu određivati temperaturu predmeta i kušati hranu nogama, detektirati prisutnost svjetlosti leđima, čuti koljenima, brkovima, dodacima repa, dlakama na tijelu itd.

Osjetilni organi insekata dio su osjetnih sustava – analizatora koji prožimaju mrežu gotovo cijelog organizma. Oni primaju mnogo različitih vanjskih i unutarnjih signala od receptora svojih osjetilnih organa, analiziraju ih, oblikuju i prenose "upute" različitim organima za provedbu odgovarajućih radnji. Osjetilni organi uglavnom čine receptorski dio koji se nalazi na periferiji (krajevima) analizatora. A vodljivi odjel formiraju središnji neuroni i putovi iz receptora. Mozak ima određena područja za obradu informacija koje dolaze iz osjetila. Oni čine središnji, "moždani", dio analizatora. Zahvaljujući tako složenom i svrsishodnom sustavu, na primjer, vizualnom analizatoru, provodi se točan izračun i kontrola organa kretanja insekta.

Prikupljeno je opsežno znanje o nevjerojatnim sposobnostima osjetilnih sustava insekata, no obujam knjige dopušta nam da navedemo samo neke od njih.

organa vida

Oči i cijeli najsloženiji vizualni sustav nevjerojatan su dar, zahvaljujući kojem životinje mogu dobiti osnovne informacije o svijetu oko sebe, brzo prepoznati različite predmete i procijeniti nastalu situaciju. Vid je neophodan kukcima kada traže hranu kako bi izbjegli grabežljivce, istražili objekte od interesa ili okolinu, za interakciju s drugim jedinkama u reproduktivnom i društvenom ponašanju itd.

Insekti su opremljeni raznim očima. Mogu biti složene, jednostavne ili dodatne oči, kao i ličinke. Najsloženije su složene oči koje se sastoje od velikog broja ommatidija koji tvore šesterokutne fasete na površini oka. Ommatidium je u biti sićušni vizualni aparat, opremljen minijaturnom lećom, sustavom svjetlovoda i elementima osjetljivim na svjetlost. Svaka faseta percipira samo mali dio objekta, a zajedno daju mozaičnu sliku cijelog objekta. Složene oči, karakteristične za većinu odraslih insekata, nalaze se na stranama glave. Kod nekih insekata, na primjer, lovca vretenca, koji brzo reagira na kretanje plijena, oči zauzimaju polovicu glave. Svako njeno oko izgrađeno je od 28 000 faseta. Usporedbe radi, leptiri ih imaju 17 000, a kućna muha 4 000. Oči na glavi kukaca mogu biti dvije ili tri na čelu ili tjemenu, a rjeđe na bokovima. Očeli ličinki u kornjaša, leptira, himenoptera u odrasloj dobi zamijenjeni su složenim.

Osjetilni organi kod insekata

Ždanova T. D.

Što je zajedničko živčanom sustavu kralježnjaka i beskralješnjaka?

Živčani sustav i mozak insekata osiguravaju: opažanje uz pomoć osjetila vanjskog i unutarnjeg nadražaja (razdražljivost, osjetljivost); trenutna obrada sustavom analizatora dolaznih signala, priprema i provedba adekvatnog odgovora; pohranjivanje u memoriju u kodiranom obliku nasljednih i stečenih informacija, kao i njihovo trenutačno pronalaženje po potrebi; upravljanje svim organima i sustavima tijela za njegovo funkcioniranje kao cjeline, uravnotežujući ga s okolinom; provedba mentalnih procesa i više živčane aktivnosti, svrhovito ponašanje.

Organizacija živčanog sustava i mozga kralježnjaka i beskralješnjaka toliko je različita da ih na prvi pogled izgleda nemoguće usporediti. I u isto vrijeme, za najrazličitije tipove živčanog sustava, koji pripadaju, čini se, potpuno "jednostavnim" i "složenim" organizmima, karakteristične su iste funkcije.

Vrlo maleni mozak muhe, pčele, leptira ili drugog kukca omogućuje mu da vidi i čuje, dodiruje i kuša, kreće se s velikom točnošću, i štoviše, leti koristeći unutarnju "kartu" na znatnim udaljenostima, međusobno komunicira i čak posjedovati vlastiti "jezik", naučiti i primijeniti logično razmišljanje u nestandardnim situacijama. Dakle, mozak mrava mnogo je manji od glave pribadače, ali se ovaj insekt dugo smatrao "mudracem". U usporedbi ne samo s njegovim mikroskopskim mozgom, već i s neshvatljivim mogućnostima jedne živčane stanice, čovjek bi se trebao sramiti svojih najmodernijih računala. A što o tome može reći znanost, primjerice, neurobiologija, koja proučava procese rađanja, života i smrti mozga? Je li uspjela odgonetnuti misterij vitalne aktivnosti mozga - ovog najsloženijeg i najmisterioznijeg fenomena poznatog ljudima?

Prvo neurobiološko iskustvo pripada starorimskom liječniku Galenu. Nakon što je presjekao živčana vlakna u svinji, uz pomoć kojih je mozak kontrolirao mišiće grkljana, lišio je životinju glasa - odmah je utrnula. Bilo je to prije tisućljeća. Ali koliko je znanost od tada otišla u svom poznavanju principa mozga? Ispostavilo se da unatoč golemom radu znanstvenika, čovjeku još uvijek nije poznat princip rada čak ni jedne živčane stanice, takozvane "cigle" od koje je građen mozak. Neuroznanstvenici znaju mnogo o tome kako neuron "jede" i "pije"; kako dobiva energiju potrebnu za svoju životnu aktivnost, probavljajući potrebne tvari izvučene iz okoliša u “biološkim kotlovima”; kako onda ovaj neuron šalje svojim susjedima najrazličitije informacije u obliku signala, šifriranih bilo u određenom nizu električnih impulsa, bilo u raznim kombinacijama kemikalija. I što onda? Ovdje je živčana stanica primila specifičan signal, au njezinim dubinama započela je jedinstvena aktivnost u suradnji s drugim stanicama koje tvore mozak životinje. Postoji pamćenje pristiglih informacija, izvlačenje potrebnih informacija iz memorije, donošenje odluka, davanje naredbi mišićima i raznim organima itd. Kako ide sve? Znanstvenici još ne znaju sa sigurnošću. Pa, budući da nije jasno kako funkcioniraju pojedine živčane stanice i njihovi kompleksi, nije jasan ni princip rada cijelog mozga, čak ni tako malog kao što je onaj kukca.

Rad osjetilnih organa i živih "uređaja"

Vitalna aktivnost insekata popraćena je obradom zvučnih, mirisnih, vizualnih i drugih senzornih informacija - prostornih, geometrijskih, kvantitativnih. Jedna od mnogih tajanstvenih i zanimljivih osobina insekata je njihova sposobnost točne procjene situacije pomoću vlastitih "instrumenata". Naše znanje o ovim uređajima je ograničeno, iako se naširoko koriste u prirodi. To su odrednice različitih fizičkih polja, koje omogućuju predviđanje potresa, vulkanskih erupcija, poplava, vremenskih promjena. Ovo je osjećaj vremena, koji broji unutarnji biološki sat, i osjećaj brzine, i sposobnost snalaženja i snalaženja, i još mnogo toga.

Svojstvo bilo kojeg organizma (mikroorganizama, biljaka, gljiva i životinja) da opažaju podražaje koji dolaze iz vanjske sredine i iz vlastitih organa i tkiva naziva se osjetljivost. Insekti, kao i druge životinje sa specijaliziranim živčanim sustavom, imaju živčane stanice s velikom selektivnošću za različite podražaje - receptore. Mogu biti taktilne (odgovaraju na dodir), temperaturne, svjetlosne, kemijske, vibracijske, mišićno-zglobne itd. Zahvaljujući svojim receptorima, insekti hvataju cijeli niz čimbenika okoline - razne vibracije (široki raspon zvukova, energija zračenja u obliku svjetlosti i topline), mehanički pritisak (na primjer, gravitacija) i drugi čimbenici. Receptorske stanice smještene su u tkivima pojedinačno ili okupljene u sustave uz formiranje specijaliziranih osjetnih organa – osjetilnih organa.

Insekti u masi obdareni su izvrsnim vidom. Njihove složene složene oči, kojima se ponekad dodaju jednostavne oči, služe za prepoznavanje raznih predmeta. Neki kukci imaju vid u boji, prikladne uređaje za noćno gledanje. Zanimljivo je da su oči insekata jedini organ kojem druge životinje sliče. U isto vrijeme, organi sluha, mirisa, okusa i dodira nemaju takvu sličnost, ali, ipak, insekti savršeno percipiraju mirise i zvukove, kreću se u prostoru, hvataju i emitiraju ultrazvučne valove. Istančan njuh i okus omogućuju im pronalaženje hrane. Razne žlijezde insekata izlučuju tvari kojima privlače braću, spolne partnere, plaše suparnike i neprijatelje, a vrlo osjetljivo osjetilo mirisa u stanju je otkriti miris tih tvari i na udaljenosti od nekoliko kilometara.

Mnogi u svojim idejama povezuju osjetilne organe insekata s glavom. No pokazalo se da se strukture odgovorne za prikupljanje informacija o okolišu kod insekata nalaze u različitim dijelovima tijela. Mogu određivati temperaturu predmeta i kušati hranu nogama, detektirati prisutnost svjetlosti leđima, čuti koljenima, brkovima, dodacima repa, dlakama na tijelu itd.

Prikupljeno je opsežno znanje o nevjerojatnim sposobnostima osjetilnih sustava insekata, no obujam knjige dopušta nam da navedemo samo neke od njih.

organa vida

Zanimljivo je da insekti ne mogu zatvoriti oči tijekom odmora i stoga spavaju s otvorenim očima.

Oči su te koje pridonose brzoj reakciji lovca na insekte, poput bogomoljke. Usput, ovo je jedini insekt koji se može okrenuti i pogledati iza sebe. Velike oči pružaju bogomoljki binokularni vid i omogućuju vam da točno izračunate udaljenost do predmeta njihove pažnje. Ova sposobnost, u kombinaciji s brzim kretanjem prednjih nogu prema plijenu, čini bogomoljku izvrsnim lovcem.

A kod žutonogih kornjaša, koji trče po vodi, oči vam omogućuju da istovremeno vidite plijen i na površini vode i ispod nje. Da bi to učinili, vizualni analizatori kornjaša imaju sposobnost ispravljanja indeksa loma vode.

Percepciju i analizu vizualnih podražaja provodi najsloženiji sustav - vizualni analizator. Za mnoge insekte ovo je jedan od glavnih analizatora. Ovdje je primarna osjetljiva stanica fotoreceptor. A s njim su povezani putovi (očni živac) i druge živčane stanice koje se nalaze na različitim razinama živčanog sustava. Kod opažanja svjetlosne informacije slijed događaja je sljedeći. Primljeni signali (svjetlosni kvanti) trenutno se kodiraju u obliku impulsa i prenose provodnim stazama do središnjeg živčani sustav- u "moždani" centar analizatora. Tamo se ti signali odmah dekodiraju (dekodiraju) u odgovarajuću vizualnu percepciju. Za njegovo prepoznavanje, standardi vizualnih slika i druge potrebne informacije se dohvaćaju iz memorije. Zatim se šalje naredba različitim organima za adekvatan odgovor pojedinca na promjenu situacije.

Gdje se nalaze "uši" insekata?

Većina životinja i ljudi čuje svojim ušima, pri čemu zvukovi uzrokuju vibriranje bubnjića - jako ili slabo, sporo ili brzo. Svaka promjena vibracije obavještava tijelo o prirodi zvuka koji se čuje. Kako kukci čuju? U mnogim slučajevima, to su također osebujne "uši", ali kod insekata su na mjestima neobičnim za nas: na brkovima - na primjer, kod muških komaraca, mrava, leptira; na dodacima repa - u američkom žoharu. Cvrčci i skakavci čuju potkoljenicama prednjih nogu, a skakavci čuju trbuhom. Neki insekti nemaju "uši", odnosno nemaju posebne organe sluha. Ali oni su u stanju uočiti različite fluktuacije u zračnom okruženju, uključujući zvučne vibracije i ultrazvučne valove koji su nedostupni našem uhu. Osjetljivi organi takvih insekata su tanke dlačice ili najmanji osjetljivi štapići. Ušli su u velikom broju smještene na različitim dijelovima tijela i povezane sa živčanim stanicama. Dakle, kod dlakavih gusjenica "uši" su dlake, a kod golih gusjenica cijela kožni pokrov tijelo.

Zvučni val nastaje naizmjeničnim razrjeđivanjem i kondenzacijom zraka koji se širi u svim smjerovima od izvora zvuka - bilo kojeg oscilirajućeg tijela. Zvučne valove percipira i obrađuje slušni analizator - najsloženiji sustav mehaničkih, receptorskih i živčanih struktura. Te vibracije slušni receptori pretvaraju u živčane impulse koji se slušnim živcem prenose do središnjeg dijela analizatora. Rezultat je percepcija zvuka i analiza njegove jačine, visine i karaktera.

Slušni sustav insekata osigurava njihovu selektivnu reakciju na relativno visoke frekvencije vibracija - oni percipiraju i najmanje podrhtavanje površine, zraka ili vode. Na primjer, kukci koji zuje proizvode zvučne valove brzim udarcima krila. Takvu vibraciju zračne okoline, na primjer, cviljenje komaraca, mužjaci percipiraju svojim osjetljivim organima koji se nalaze na antenama. Tako hvataju zračne valove koji prate let drugih komaraca i adekvatno reagiraju na primljenu zvučnu informaciju. Slušni sustavi insekata "podešeni" su da percipiraju relativno slabe zvukove, pa glasni zvukovi imati negativan učinak na njih. Na primjer, bumbari, pčele, muhe nekih vrsta ne mogu se dići u zrak kada se čuju.

Različiti, ali dobro definirani signalni glasovi koje upućuju mužjaci cvrčaka svake vrste igraju važnu ulogu u njihovom reproduktivnom ponašanju u udvaranju i privlačenju ženki. Cvrčak je opremljen prekrasnim alatom za komunikaciju s prijateljem. Prilikom stvaranja nježnog trila, on trlja oštru stranu jedne elitre o površinu druge. A za percepciju zvuka, mužjak i ženka imaju posebno osjetljivu tanku kutikularnu membranu, koja igra ulogu bubnjića. Učinjeno je zanimljivo iskustvo kada je cvrkutavi mužjak stavljen pred mikrofon, a ženka u drugu prostoriju blizu telefona. Kad je mikrofon uključen, ženka je, čuvši cvrkut mužjaka tipičan za ovu vrstu, pojurila prema izvoru zvuka, telefonu.

Organi za hvatanje i emitiranje ultrazvučnih valova

Moths su opremljeni uređajem za detekciju šišmiša koji za orijentaciju i lov koriste ultrazvučne valove. Grabežljivci percipiraju signale frekvencije do 100.000 herca, a noćni leptiri i čipkarice, koje love, do 240.000 herca. U prsima, na primjer, leptira moljca postoje posebni organi za akustičnu analizu ultrazvučnih signala. Omogućuju hvatanje ultrazvučnih impulsa lovnih kozhana na udaljenosti do 30 m. Kada leptir percipira signal od lokatora grabežljivaca, aktiviraju se zaštitne radnje ponašanja. Čuvši ultrazvučne pozive noćnog miša na relativno velikoj udaljenosti, leptir naglo mijenja smjer leta, koristeći varljivi manevar - "ronenje". U isto vrijeme, ona počinje izvoditi aerobatike - spirale i "mrtve petlje" kako bi pobjegla od potjere. A ako je grabežljivac na udaljenosti manjoj od 6 m, leptir sklopi krila i padne na tlo. A šišmiš ne otkriva nepomični kukac.

No nedavno je otkriveno da je odnos između moljaca i šišmiša još složeniji. Dakle, leptiri nekih vrsta, nakon što su otkrili signale šišmiša, sami počinju emitirati ultrazvučne impulse u obliku klikova. Štoviše, ti impulsi djeluju na grabežljivca na takav način da, kao da se uplašio, odleti. O tome što uzrokuje da šišmiši prestanu loviti leptira i "pobjegnu s bojnog polja", samo se nagađa. Vrlo je vjerojatno da su ultrazvučni klikovi adaptivni signali insekata, slični onima koje šalje sam šišmiš, samo mnogo jači. Očekujući da čuje slabašan reflektirani zvuk vlastitog signala, progonitelj čuje zaglušujuću riku - kao da nadzvučna letjelica probija zvučni zid.

Postavlja se pitanje zašto šišmiša ne omamljuju vlastiti ultrazvučni signali, već leptiri. Ispostavilo se da je šišmiš dobro zaštićen od vlastitog vriska-impulsa koji šalje lokator. Inače, tako snažan impuls, koji je 2000 puta jači od primljenih reflektiranih zvukova, može zaglušiti miša. Da se to ne bi dogodilo, njezino tijelo proizvodi i namjerno koristi poseban stremen. Prije slanja ultrazvučnog pulsa, poseban mišić povlači stremen od prozora pužnice unutarnjeg uha - vibracije se mehanički prekidaju. U suštini, stremen također stvara klik, ali ne zvuk, već protuzvučni. Nakon signalnog krika, odmah se vraća na svoje mjesto tako da je uho spremno primiti odbijeni signal. Teško je zamisliti kojom brzinom mišić može djelovati, isključivši sluh miša u trenutku poslanog impulsnog krika. Tijekom potjere za plijenom - to je 200-250 impulsa u sekundi!

A klikovi leptira, koji su opasni za šišmiša, čuju se točno u trenutku kada lovac okrene uho kako bi osjetio njegov odjek. Dakle, kako bi uplašio omamljenog grabežljivca, noćni leptir šalje signale koji su vrlo usklađeni s njegovim lokatorom. Da bi se to postiglo, tijelo kukca je programirano da primi frekvenciju pulsa lovca koji se približava i šalje odgovor točno u skladu s njim.

Ovaj odnos moljaca i šišmiša postavlja mnoga pitanja. Kako su kukci stekli sposobnost da percipiraju ultrazvučne signale šišmiša i odmah shvate opasnost koju nose? Kako bi leptiri kroz proces selekcije i poboljšanja mogli postupno razviti ultrazvučni uređaj savršeno usklađenih zaštitnih karakteristika? Percepciju ultrazvučnih signala šišmiša također nije lako dokučiti. Činjenica je da oni prepoznaju svoj odjek među milijunima glasova i drugih zvukova. I nikakvi krikovi-signali suplemena, nikakvi ultrazvučni signali emitirani uz pomoć opreme, ne sprječavaju šišmiše u lovu. Samo signali leptira, čak i umjetno reproducirani, tjeraju miša da odleti.

Živa bića predstavljaju nove i nove zagonetke, izazivajući divljenje savršenstvu i svrhovitosti strukture njihova tijela.

Bogomoljka, kao i leptir, uz odličan vid, ima i posebne slušne organe kako bi izbjegla susret sa šišmišima. Ovi slušni organi koji percipiraju ultrazvuk nalaze se na prsima između nogu. A za neke vrste bogomoljki, osim ultrazvučnog organa sluha, karakteristična je prisutnost drugog uha, koje percipira mnogo niže frekvencije. Njegova funkcija još nije poznata.

kemijski osjećaj

Životinje su obdarene općom kemijskom osjetljivošću, koju osiguravaju različiti osjetilni organi. U kemijskom smislu insekata najznačajniju ulogu ima njuh. A termiti i mravi, prema znanstvenicima, dobivaju trodimenzionalni njuh. Što je to teško nam je zamisliti. Organi mirisa kukca reagiraju na prisutnost čak i vrlo malih koncentracija tvari, ponekad vrlo udaljenih od izvora. Zahvaljujući osjetilu mirisa, kukac pronalazi plijen i hranu, snalazi se po terenu, uči o pristupu neprijatelja i provodi biokomunikaciju, gdje je specifičan "jezik" razmjena kemijskih informacija pomoću feromona.

Feromoni su najsloženiji spojevi koje neki pojedinci izlučuju u komunikacijske svrhe kako bi prenijeli informacije drugim pojedincima. Takve su informacije kodirane u određenim kemikalijama, ovisno o vrsti živog bića, pa čak i o njegovoj pripadnosti određenoj obitelji. Percepcija uz pomoć olfaktornog sustava i dekodiranje "poruke" izaziva određeni oblik ponašanja ili fiziološki proces kod primatelja. Do danas je poznata značajna skupina feromona insekata. Neki od njih su dizajnirani da privuku jedinke suprotnog spola, drugi, prateći, ukazuju na put do kuće ili izvora hrane, treći služe kao signal za uzbunu, četvrti reguliraju određene fiziološke procese itd.

Doista jedinstvena mora biti "kemijska proizvodnja" u tijelu insekata kako bi se pustili u njih pravu količinu a u nekom trenutku i cijeli niz feromona koji im trebaju. Danas je poznato više od stotinu ovih tvari najsloženije prirode. kemijski sastav, ali ne više od desetak njih umjetno je reproducirano. Doista, za njihovo dobivanje potrebne su napredne tehnologije i oprema, pa za sada ostaje samo iznenaditi se takvim rasporedom tijela ovih minijaturnih beskralježnjaka.

Kornjaši su opremljeni uglavnom antenama mirisnog tipa. Omogućuju vam da uhvatite ne samo miris tvari i smjer njegove distribucije, već čak i "osjetite" oblik mirisnog predmeta. Primjer izvrsnog osjetila mirisa su kornjaši grobari, koji se bave čišćenjem zemlje od strvine. U stanju su osjetiti miris stotinama metara od nje i okupiti se u veliku grupu. A bubamara, uz pomoć mirisa, pronalazi kolonije lisnih uši kako bi tamo ostavila zidanje. Uostalom, ne samo da se ona sama hrani lisnim ušima, već i njezinim ličinkama.

Ne samo odrasli insekti, već i njihove ličinke često su obdarene izvrsnim osjetilom mirisa. Tako se ličinke kukolja mogu kretati do korijena biljaka (bor, pšenica), vođene blago povišenom koncentracijom ugljičnog dioksida. U pokusima, ličinke odmah odlaze u područje tla, gdje su unijele malu količinu tvari koja tvori ugljični dioksid.

Čini se neshvatljivom osjetljivost organa mirisa, na primjer, saturnovskog leptira, čiji mužjak može uhvatiti miris ženke svoje vrste na udaljenosti od 12 km. Kada se ta udaljenost usporedi s količinom feromona koje izlučuje ženka, došlo se do rezultata koji je iznenadio znanstvenike. Zahvaljujući svojim antenama, mužjak među mnoštvom mirisnih tvari nepogrešivo traži jednu jedinu molekulu nasljedno poznate tvari u 1 m3 zraka!

Neki opnokrilci imaju tako oštar njuh da nije niži od dobro poznatog instinkta psa. Dakle, jahačice, dok trče duž debla ili panja, snažno pokreću svoje antene. Njima "nanjuše" ličinke rogoza ili drvosječe koje se nalaze u drvu na udaljenosti 2-2,5 cm od površine.

Zahvaljujući jedinstvenoj osjetljivosti antena, maleni helis jahač samim dodirom čahura pauka utvrđuje što se u njima nalazi - jesu li nerazvijeni testisi, sjedilački pauci koji su ih već napustili ili testisi drugih jahača svoje vrste. Kako Helis radi tako preciznu analizu još nije poznato. Najvjerojatnije osjeća najsuptilniji specifičan miris, ali može biti da prilikom lupkanja po antenama jahač uhvati neku vrstu reflektiranog zvuka.

Opažanje i analizu kemijskih podražaja koji djeluju na njušne organe insekata provodi višenamjenski sustav - olfaktorni analizator. On se, kao i svi drugi analizatori, sastoji od percipirajućeg, provodnog i središnjeg odjela. Mirisni receptori (kemoreceptori) percipiraju molekule mirisnih tvari, a impulsi koji signaliziraju određeni miris šalju se zajedno živčana vlakna u mozak na analizu. Dolazi do trenutnog razvoja odgovora tijela.

Govoreći o osjetilu mirisa insekata, ne možemo ne reći o mirisu. Znanost još nema jasnu sliku o tome što je miris, a postoje mnoge teorije o ovom prirodnom fenomenu. Prema jednom od njih, analizirane molekule tvari predstavljaju “ključ”. A "brava" su receptori olfaktornih organa uključeni u analizatore mirisa. Ako se konfiguracija molekule približi "bravi" određenog receptora, tada će analizator primiti signal od njega, dešifrirati ga i prenijeti informaciju o mirisu u mozak životinje. Prema drugoj teoriji, miris je određen kemijska svojstva molekule i raspodjela električnih naboja. Najviše nova teorija, koji je stekao mnoge pristaše, glavni razlog miris vidi u vibracijskim svojstvima molekula i njihovih sastavnih dijelova. Svaki miris povezan je s određenim frekvencijama (valnim brojevima) infracrvenog područja. Na primjer, tioalkohol za juhu od luka i dekaboran su kemijski potpuno različiti. Ali imaju istu frekvenciju i isti miris. Istodobno, postoje kemijski slične tvari koje karakteriziraju različite frekvencije i drugačije mirišu. Ako je ova teorija točna, onda se i aromatične tvari i tisuće tipova stanica koje percipiraju miris mogu procijeniti pomoću infracrvenih frekvencija.

"Radarska instalacija" insekata

Insekti su obdareni izvrsnim organima mirisa i dodira - antenama (antene ili okovi). Vrlo su pokretljivi i lako ih je kontrolirati: kukac ih može razmnožavati, zbližavati, rotirati svakog pojedinačno oko vlastite osi ili zajedno oko zajedničke osi. U ovom slučaju, oni i izvana podsjećaju, au biti su "radarska instalacija". Živčano osjetljivi element antena su senzile. Od njih se impuls brzinom od 5 m u sekundi prenosi u "moždani" centar analizatora za prepoznavanje objekta iritacije. A onda signal odgovora na primljenu informaciju odmah ide do mišića ili drugog organa.

Kod većine kukaca na drugom segmentu antene nalazi se Johnstonov organ - univerzalni uređaj, čija svrha još nije u potpunosti razjašnjena. Vjeruje se da opaža pokrete i podrhtavanje zraka i vode, kontakte s čvrstim predmetima. Skakavci i skakavci obdareni su iznenađujuće visokom osjetljivošću na mehaničke vibracije, koje su u stanju registrirati bilo kakve vibracije s amplitudom jednakom polovici promjera atoma vodika!

Kornjaši također imaju Johnstonov organ na drugom segmentu antene. A ako je buba koja trči po površini vode oštećena ili uklonjena, tada će se spotaknuti na bilo kakve prepreke. Uz pomoć ovog organa, buba je u stanju uhvatiti reflektirane valove koji dolaze od obale ili prepreka. On osjeća vodene valove visine 0,000000004 mm, odnosno Johnstonov organ obavlja zadatak ehosonda ili radara.

Mravi se odlikuju ne samo dobro organiziranim mozgom, nego i jednako savršenom tjelesnom organizacijom. Kritična važnost za ove insekte imaju antene, neki služe kao izvrstan organ mirisa, dodira, poznavanja okoliša, međusobnih objašnjenja. Mravi lišeni antena gube sposobnost pronalaženja puta, hrane u blizini i razlikovanja neprijatelja od prijatelja. Uz pomoć antena, insekti mogu "razgovarati" među sobom. Mravi prenose važne informacije dodirujući antene jedni drugima. U jednoj od epizoda ponašanja dva su mrava pronašla plijen u obliku ličinki različite veličine. Nakon "pregovora" sa svojom braćom uz pomoć antena, zajedno s mobiliziranim pomoćnicima otišli su na mjesto pronalaska. Istodobno, uspješniji mrav, koji je uz pomoć antena uspio prenijeti informacije o većem plijenu koji je pronašao, iza sebe je mobilizirao mnogo veću skupinu mrava radnika.

Zanimljivo je da su mravi jedna od najčišćih stvorenja. Nakon svakog obroka i sna temeljito im se očisti cijelo tijelo, a posebno antene.

Osjeti okusa

Čovjek jasno definira miris i okus tvari, dok se kod insekata okus i olfaktorni osjet često ne razlikuju. Djeluju kao jedan kemijski osjećaj (percepcija).

Insekti s osjetilima okusa preferiraju jednu ili drugu tvar ovisno o prehrambenim karakteristikama određene vrste. Pritom su u stanju razlikovati slatko, slano, gorko i kiselo. Za kontakt s konzumiranom hranom, organi okusa mogu se nalaziti na različitim dijelovima tijela insekata - na antenama, proboscisu i nogama. Uz njihovu pomoć kukci dobivaju osnovne kemijske podatke o okolišu. Na primjer, muha, samo dodirujući šape na predmet koji joj je zanimljiv, gotovo odmah saznaje što joj je pod nogama - piće, hrana ili nešto nejestivo. To jest, sposoban je izvršiti trenutnu analizu kontakta kemikalije sa svojim nogama.

Okus je osjet koji se javlja kada se otopina kemikalija izloži receptorima (kemoreceptorima) organa za okus kukca. Receptorske stanice okusa periferni su dio složenog sustava analizatora okusa. Oni percipiraju kemijske podražaje, a ovdje se javlja primarno kodiranje signala okusa. Analizatori odmah šalju salve kemoelektričnih impulsa duž tankih živčanih vlakana do svog "moždanog" središta. Svaki takav impuls traje manje od tisućinke sekunde. A onda središnje strukture analizatora trenutno određuju osjeti okusa.

Nastavljaju se pokušaji razumijevanja ne samo pitanja što je miris, već i stvaranja jedinstvene teorije "slatkoće". Do sada to nije bilo uspješno – možda ćete vi, biolozi 21. stoljeća, uspjeti. Problem je u tome što potpuno različite kemikalije, i organske i anorganske, mogu stvoriti relativno isti osjećaj slatkoće okusa.

osjetilni organi

Proučavanje osjeta dodira insekata možda je najveća poteškoća. Kako ta stvorenja okovana hitinskim oklopom dodiruju svijet? Dakle, zahvaljujući kožnim receptorima, u mogućnosti smo percipirati različite taktilne senzacije - neki receptori registriraju pritisak, drugi temperaturu itd. Dodirom predmeta možemo zaključiti da li je hladan ili topao, tvrd ili mekan, gladak ili hrapav. Insekti također imaju analizatore koji određuju temperaturu, tlak itd., ali mnogo toga u mehanizmima njihova djelovanja ostaje nepoznato.

Osjetilo dodira jedno je od najvažnijih osjetila za sigurnost leta mnogih letećih kukaca, za osjet zračnih strujanja. Na primjer, kod diptera cijelo tijelo prekriveno je senzilama koje obavljaju taktilne funkcije. Posebno ih je mnogo na ularima kako bi se osjetio tlak zraka i stabilizirao let.

Zahvaljujući osjetilu dodira, muhu nije tako lako zbaciti. Njezin vid joj omogućuje da primijeti prijeteći objekt samo na udaljenosti od 40 - 70 cm. Ali muha je u stanju odgovoriti na opasno kretanje ruke, uzrokujući čak i mali pokret zraka, i odmah poletjeti. Ova obična kućna muva još jednom potvrđuje da u svijetu života nema ništa jednostavno - sva bića, mlada i stara, opremljena su izvrsnim osjetilnim sustavima za aktivan život i vlastitu zaštitu.

Receptori insekata koji registriraju pritisak mogu biti u obliku prištića i čekinja. Koriste ih kukci u razne svrhe, uključujući i orijentaciju u prostoru - u smjeru gravitacije. Na primjer, ličinka muhe uvijek se jasno kreće prema gore prije pupiranja, to jest, protiv gravitacije. Uostalom, ona treba ispuzati iz tekuće mase hrane, a tamo nema nikakvih orijentira, osim privlačnosti Zemlje. Čak i nakon što izađe iz kukuljice, muha ima tendenciju puzati prema gore neko vrijeme dok se ne osuši kako bi letjela.

Mnogi kukci imaju dobro razvijen osjećaj gravitacije. Na primjer, mravi mogu procijeniti nagib površine od 20. A kukac rovnjak koji kopa okomite jazbine može procijeniti odstupanje od okomice od 10.

Živi "prognostičari"

Mnogi kukci obdareni su izvrsnom sposobnošću predviđanja vremenskih promjena i izrade dugoročnih prognoza. No, to je tipično za sva živa bića - bilo da se radi o biljci, mikroorganizmu, beskralješnjaku ili kralježnjaku. Takve sposobnosti osiguravaju normalnu životnu aktivnost u predviđenom staništu. Rijetko se viđaju prirodni fenomen- suše, poplave, hladnoće. I onda, da bi preživjela, živa bića trebaju unaprijed mobilizirati dodatne resurse. zaštitna oprema. U oba slučaja koriste svoje interne "vremenske stanice".

Neprestano i pažljivo promatrajući ponašanje raznih živih bića, može se saznati ne samo o vremenskim promjenama, već čak io nadolazećim prirodnim katastrofama. Uostalom, preko 600 vrsta životinja i 400 vrsta biljaka, dosad poznatih znanstvenicima, mogu igrati svojevrsnu ulogu barometara, pokazatelja vlažnosti i temperature, predskazivača kako grmljavine, oluje, tornada, poplava, tako i lijepog vremena bez oblaka. . Štoviše, živi "vremenski prognozeri" postoje posvuda, gdje god se nalazili - kod akumulacije, na livadi, u šumi. Na primjer, prije kiše, čak i uz vedro nebo, zeleni skakavci prestaju cvrkutati, mravi počinju čvrsto zatvarati ulaze u mravinjak, a pčele prestaju letjeti za nektarom, sjede u košnici i zuje. U nastojanju da se sakriju od nadolazećeg lošeg vremena, muhe i ose lete u prozore kuća.

Promatranja otrovnih mrava koji žive u podnožju Tibeta otkrila su njihovu izvrsnu sposobnost davanja udaljenijih prognoza. Prije početka razdoblja obilnih kiša, mravi se sele na drugo mjesto sa suhim tvrdim tlom, a prije početka suše, mravi ispunjavaju tamna, vlažna udubljenja. Krilati mravi mogu osjetiti približavanje oluje za 2-3 dana. Velike jedinke počinju juriti po tlu, dok se male roje na niskoj nadmorskoj visini. A što su ti procesi aktivniji, očekuje se jače loše vrijeme. Utvrđeno je da su tijekom godine mravi točno identificirali 22 vremenske promjene, a pogriješili su samo u dva slučaja. To je iznosilo 9%, što izgleda sasvim dobro u usporedbi s prosječnom pogreškom meteoroloških stanica od 20%.

Svrhovito djelovanje insekata često ovisi o dugoročnim prognozama, a to ljudima može biti od velike koristi. Iskusnom pčelaru pčele daju prilično pouzdanu prognozu. Za zimu otvor u košnici zatvore voskom. Po otvoru za ventilaciju košnice može se suditi o nadolazeća zima. Ako pčele odu velika rupa- zima će biti topla, a ako je mala, očekujte jake mrazeve. Također je poznato da ako pčele rano počnu izletati iz košnica, može se očekivati rano toplo proljeće. Isti mravi, ako se ne očekuje jaka zima, ostaju živjeti blizu površine tla, a prije hladne zime smjeste se dublje u zemlju i grade viši mravinjak.

Osim makroklime za kukce je važna i mikroklima njihovog staništa. Na primjer, pčele ne dopuštaju pregrijavanje u košnicama i, primivši signal od svojih živih "uređaja" o prekoračenju temperature, počinju provjetravati sobu. Dio pčela radilica organiziran je na različitim visinama po košnici i pokreće zrak brzim udarcima krila. Stvara se jako strujanje zraka, a košnica se hladi. Provjetravanje je dugotrajan proces, a kada se jedna serija pčela umori, dolazi na red druga, i to po strogom redu.

O očitanjima živih "instrumenata" ovisi ponašanje ne samo odraslih insekata, već i njihovih ličinki. Na primjer, ličinke cikade koje se razvijaju u tlu izlaze na površinu samo kada je lijepo vrijeme. Ali kako znaš kakvo je vrijeme na vrhu? Da bi to utvrdili, stvaraju posebne zemljane stošce s velikim rupama iznad svojih podzemnih skloništa - svojevrsnih meteoroloških struktura. U njima cikade procjenjuju temperaturu i vlažnost kroz tanki sloj tla. A ako su vremenski uvjeti nepovoljni, ličinke se vraćaju u nerc.

Fenomen predviđanja kišnih oluja i poplava

Promatranje ponašanja termita i mrava u kritičnim situacijama može pomoći ljudima u predviđanju jake kiše i poplave. Jedan od prirodoslovaca opisao je slučaj kada je prije potopa indijansko pleme, koji živi u džungli Brazila, žurno je napustio svoje naselje. I mravi su "rekli" Indijancima o približavanju katastrofe. Prije poplave, ovi društveni insekti postaju vrlo uznemireni i hitno napuštaju naseljeno mjesto zajedno s lutkama i zalihama hrane. Odlaze na mjesta gdje voda ne dopire. Lokalno stanovništvo jedva da je razumjelo podrijetlo tako nevjerojatne osjetljivosti mrava, ali, pokoravajući se njihovom znanju, ljudi su ostavili nevolje nakon malih prognozera vremena.

Izvrsni su u predviđanju poplava i termita. Prije nego što počne, napuštaju svoje domove s cijelom kolonijom i žure do najbližeg drveća. Predviđajući veličinu katastrofe, dižu se točno na visinu koja će biti veća od očekivane poplave. Tamo čekaju dok se mutni potoci vode ne stišaju, koji jure takvom brzinom da drveće ponekad pada pod njihovim pritiskom.

Ogroman broj meteoroloških stanica prati vrijeme. Nalaze se na kopnu, uključujući i planine, na posebno opremljenim znanstvenim plovilima, satelitima i svemirskim postajama. Meteorolozi su opremljeni moderni aparati, uređaji i računala. Oni zapravo i ne rade vremensku prognozu, nego računicu, proračun promjena vremena. A kukci u gornjim primjerima realnog predviđaju vrijeme pomoću urođenih sposobnosti i posebnih životnih "naprava" ugrađenih u njihova tijela. Štoviše, mravi koji predviđaju vremensku prognozu određuju ne samo vrijeme približavanja poplave, već i procjenjuju njezin opseg. Uostalom, za novo utočište zauzeli su samo sigurna mjesta. Znanstvenici još nisu uspjeli objasniti ovaj fenomen. Termiti su predstavljali još veću misteriju. Činjenica je da se nikada nisu nalazili na onim stablima za koja se tijekom poplave pokazalo da su ih srušili olujni potoci. Slično su se, prema zapažanjima etologa, ponašali i čvorci koji u proljeće nisu zauzeli kućice za ptice opasne po naselje. Naknadno ih je doista otkinuo orkanski vjetar. Ali ovdje govorimo o relativno velikoj životinji. Ptica, možda ljuljanjem kućice za ptice ili drugim znakovima, procjenjuje nepouzdanost njenog pričvršćivanja. Ali kako i uz pomoć kojih uređaja takve prognoze mogu napraviti vrlo male, ali vrlo "mudre" životinje? Čovjek ne samo da još nije u stanju tako nešto stvoriti, nego ne može ni odgovoriti. Ovi zadaci su za buduće biologe!

Bibliografija

Za izradu ovog rada korišteni su materijali sa stranice. http://www.portal-slovo.ru/

Opći plan strukture živčanog sustava insekata isti je kao kod drugih člankonožaca. Uz slučajeve jake disekcije (supraezofagealni, suboezofagealni, 3 torakalna i 8 abdominalnih ganglija) i parnu strukturu živčanog sustava kod primitivnih kukaca, postoje slučajevi ekstremne koncentracije živčanog sustava: cijeli trbušni lanac može se svesti na kontinuirani ganglijska masa, koja je osobito česta u ličinki i odraslih ličinki u nedostatku udova i slaboj raskomadanosti tijela.

U supraezofagealnom gangliju primjetan je razvoj unutarnja struktura protocerebralni dio mozga, posebno tijela gljiva, tvoreći 1-2 para tuberkula na stranama srednje linije. Mozak je dobro razvijen, a posebno njegov prednji dio, u kojem se nalaze posebne uparene formacije odgovorne za složene oblike ponašanja.

Među organima, predstavljenim brojnim dlačicama, čekinjama, udubljenjima - na koje pristaju živčani završeci - različiti receptori koji percipiraju različiti tipovi podražaji - mehanički, kemijski, temperaturni i tako dalje, po svom značaju prevladavaju osjetilni organi dodira i mirisa. U organe mehaničkog osjeta ubrajaju se i organi opipa i organi sluha, koji vibracije zraka percipiraju kao zvukove. Organi dodira predstavljeni su na površini tijela insekata čekinjama. Organi kemijskog osjetila – služe za opažanje kemije okoline (okus i miris). Mirisni receptori, također u obliku čekinje - ponekad se mijenjaju u tankostjedne odvojene izrasline, nesegmentirane izbočine poput prstiju, tankostjedne ravne površine integumenta, najčešće smještene na antenama, okus - na organima oralni aparat, ali ponekad i na drugim dijelovima tijela - kod muha, na primjer, na završnim segmentima nogu. Osjet njuha ima veliku važnost u unutar- i međupopulacijskim odnosima jedinki kukca.

Uz pomoć složenih složenih očiju, koje se sastoje od senzila, čiji se šesterokutni dijelovi nazivaju fasetama, tvore rožnicu od prozirne kutikule - insekti mogu razlikovati veličine, oblike i boje predmeta. Pčela medarica, primjerice, vidi sve iste boje kao i ljudi, osim crvene, ali i ultraljubičaste boje koje su nevidljive ljudskom oku. Jednostavne oči insekata - reagirajući na stupanj osvjetljenja, osiguravaju stabilnost percepcije slike složenim očima, ali ne mogu razlikovati boju i oblik.

Insekti nekih redova, čije vrste imaju mužjake sa zvučnim organima - na primjer, orthoptera - imaju timpanalne organe, čija struktura sugerira da su to organi sluha. Kod skakavaca i cvrčaka nalaze se na potkoljenici ispod zglob koljena, kod skakavaca i cikada - na stranama prvog trbušnog segmenta i izvana predstavljen udubljenjem (ponekad okruženim naborom pokrova) s tanko rastegnutom membranom na dnu, na unutarnja površina koji je ili blizu njega živčani završetak osebujne strukture; neki drugi kukci imaju krila itd.

Ždanova T. D.

Što je zajedničko živčanom sustavu kralježnjaka i beskralješnjaka?

Živčani sustav i mozak insekata osiguravaju: opažanje uz pomoć osjetila vanjskog i unutarnjeg nadražaja (razdražljivost, osjetljivost); trenutna obrada sustavom analizatora dolaznih signala, priprema i provedba adekvatnog odgovora; pohranjivanje u memoriju u kodiranom obliku nasljednih i stečenih informacija, kao i njihovo trenutačno pronalaženje po potrebi; upravljanje svim organima i sustavima tijela za njegovo funkcioniranje kao cjeline, uravnotežujući ga s okolinom; provedba mentalnih procesa i više živčane aktivnosti, svrhovito ponašanje.

Vrlo maleni mozak muhe, pčele, leptira ili drugog kukca omogućuje mu da vidi i čuje, dodiruje i kuša, kreće se s velikom točnošću, i štoviše, leti koristeći unutarnju "kartu" na znatnim udaljenostima, međusobno komunicira i čak posjedovati vlastiti "jezik", naučiti i primijeniti logično razmišljanje u nestandardnim situacijama. Dakle, mozak mrava mnogo je manji od glave pribadače, ali se ovaj insekt dugo smatrao "mudracem". U usporedbi ne samo s njegovim mikroskopskim mozgom, već i s neshvatljivim mogućnostima jedne živčane stanice, čovjek bi se trebao sramiti svojih najmodernijih računala. A što o tome može reći znanost, primjerice, neurobiologija, koja proučava procese rađanja, života i smrti mozga? Je li uspjela odgonetnuti misterij vitalne aktivnosti mozga - ovog najsloženijeg i najmisterioznijeg fenomena poznatog ljudima?

Rad osjetilnih organa i živih "uređaja"

Insekti u masi obdareni su izvrsnim vidom. Njihove složene složene oči, kojima se ponekad dodaju jednostavne oči, služe za prepoznavanje raznih predmeta. Neki kukci imaju vid u boji, prikladne uređaje za noćno gledanje. Zanimljivo je da su oči insekata jedini organ kojem druge životinje sliče. U isto vrijeme, organi sluha, mirisa, okusa i dodira nemaju takvu sličnost, ali, ipak, insekti savršeno percipiraju mirise i zvukove, kreću se u prostoru, hvataju i emitiraju ultrazvučne valove. Istančan njuh i okus omogućuju im pronalaženje hrane. Razne žlijezde insekata izlučuju tvari kojima privlače braću, spolne partnere, plaše suparnike i neprijatelje, a vrlo osjetljivo osjetilo mirisa u stanju je otkriti miris tih tvari i na udaljenosti od nekoliko kilometara.

Prikupljeno je opsežno znanje o nevjerojatnim sposobnostima osjetilnih sustava insekata, no obujam knjige dopušta nam da navedemo samo neke od njih.

organa vida

Zanimljivo je da insekti ne mogu zatvoriti oči tijekom odmora i stoga spavaju s otvorenim očima.

Percepciju i analizu vizualnih podražaja provodi najsloženiji sustav - vizualni analizator. Za mnoge insekte ovo je jedan od glavnih analizatora. Ovdje je primarna osjetljiva stanica fotoreceptor. A s njim su povezani putovi (očni živac) i druge živčane stanice koje se nalaze na različitim razinama živčanog sustava. Kod opažanja svjetlosne informacije slijed događaja je sljedeći. Primljeni signali (svjetlosni kvanti) trenutno se kodiraju u obliku impulsa i prenose provodnim stazama do središnjeg živčanog sustava - do "moždanog" centra analizatora. Tamo se ti signali odmah dekodiraju (dekodiraju) u odgovarajuću vizualnu percepciju. Za njegovo prepoznavanje, standardi vizualnih slika i druge potrebne informacije se dohvaćaju iz memorije. Zatim se šalje naredba različitim organima za adekvatan odgovor pojedinca na promjenu situacije.

Gdje se nalaze "uši" insekata?

Većina životinja i ljudi čuje svojim ušima, pri čemu zvukovi uzrokuju vibriranje bubnjića - jako ili slabo, sporo ili brzo. Svaka promjena vibracije obavještava tijelo o prirodi zvuka koji se čuje. Kako kukci čuju? U mnogim slučajevima, to su također osebujne "uši", ali kod insekata su na mjestima neobičnim za nas: na brkovima - na primjer, kod muških komaraca, mrava, leptira; na dodacima repa - u američkom žoharu. Cvrčci i skakavci čuju potkoljenicama prednjih nogu, a skakavci čuju trbuhom. Neki insekti nemaju "uši", odnosno nemaju posebne organe sluha. Ali oni su u stanju uočiti različite fluktuacije u zračnom okruženju, uključujući zvučne vibracije i ultrazvučne valove koji su nedostupni našem uhu. Osjetljivi organi takvih insekata su tanke dlačice ili najmanji osjetljivi štapići. Nalaze se u velikom broju na različitim dijelovima tijela i povezani su s nervne ćelije. Dakle, kod dlakavih gusjenica "uši" su dlake, a kod golih gusjenica cijela koža tijela.

Slušni sustav insekata osigurava njihovu selektivnu reakciju na relativno visoke frekvencije vibracija - oni percipiraju i najmanje podrhtavanje površine, zraka ili vode. Na primjer, kukci koji zuje proizvode zvučne valove brzim udarcima krila. Takvu vibraciju zračne okoline, na primjer, cviljenje komaraca, mužjaci percipiraju svojim osjetljivim organima koji se nalaze na antenama. Tako hvataju zračne valove koji prate let drugih komaraca i adekvatno reagiraju na primljenu zvučnu informaciju. Slušni sustavi insekata "podešeni" su da percipiraju relativno slabe zvukove, tako da glasni zvukovi negativno utječu na njih. Na primjer, bumbari, pčele, muhe nekih vrsta ne mogu se dići u zrak kada se čuju.

Različiti, ali dobro definirani signalni glasovi koje upućuju mužjaci cvrčaka svake vrste igraju važnu ulogu u njihovom reproduktivnom ponašanju u udvaranju i privlačenju ženki. Cvrčak je opremljen prekrasnim alatom za komunikaciju s prijateljem. Prilikom stvaranja nježnog trila, on trlja oštru stranu jedne elitre o površinu druge. A za percepciju zvuka, mužjak i ženka imaju posebno osjetljivu tanku kutikularnu membranu, koja igra ulogu bubnjića. Zanimljiv eksperiment napravljen je kada je cvrkutavi mužjak stavljen ispred mikrofona, a ženka u drugu prostoriju blizu telefona. Kad je mikrofon uključen, ženka je, čuvši cvrkut mužjaka tipičan za ovu vrstu, pojurila prema izvoru zvuka, telefonu.

Organi za hvatanje i emitiranje ultrazvučnih valova

Živa bića predstavljaju nove i nove zagonetke, izazivajući divljenje savršenstvu i svrhovitosti strukture njihova tijela.

kemijski osjećaj

Mora biti doista jedinstven kemijska proizvodnja"u tijelu kukaca kako bi u pravoj količini iu određenom trenutku oslobodili cijeli niz feromona koji su im potrebni. Danas je poznato više od stotinu ovih tvari najsloženijeg kemijskog sastava, ali ih je umjetno reproducirano ne više od desetak. Doista, za njihovo dobivanje potrebne su napredne tehnologije i oprema, pa za sada ostaje samo iznenaditi se takvim rasporedom tijela ovih minijaturnih beskralježnjaka.

Kornjaši su opremljeni uglavnom antenama mirisnog tipa. Omogućuju vam da uhvatite ne samo miris tvari i smjer njegove distribucije, već čak i "osjetite" oblik mirisnog predmeta. Primjer izvrsnog osjetila mirisa su kornjaši grobari, koji se bave čišćenjem zemlje od strvine. U stanju su osjetiti miris stotinama metara od nje i okupiti se u veliku grupu. A bubamara koristeći osjetilo mirisa, pronalazi kolonije lisnih uši kako bi tamo ostavio zidove. Uostalom, ne samo da se ona sama hrani lisnim ušima, već i njezinim ličinkama.

Zahvaljujući jedinstvenoj osjetljivosti antena, maleni helis jahač samim dodirom čahura pauka utvrđuje što se u njima nalazi - jesu li nerazvijeni testisi, sjedilački pauci koji su ih već napustili ili testisi drugih jahača svoje vrste. Kako helis radi takve precizna analiza, još nije poznato. Najvjerojatnije osjeća najsuptilniji specifičan miris, ali može biti da prilikom lupkanja po antenama jahač uhvati neku vrstu reflektiranog zvuka.

Opažanje i analizu kemijskih podražaja koji djeluju na njušne organe insekata provodi višenamjenski sustav - olfaktorni analizator. On se, kao i svi drugi analizatori, sastoji od percipirajućeg, provodnog i središnjeg odjela. Mirisni receptori (kemoreceptori) percipiraju molekule mirisnih tvari, a impulsi koji signaliziraju određeni miris šalju se duž živčanih vlakana u mozak na analizu. Dolazi do trenutnog razvoja odgovora tijela.

Govoreći o osjetilu mirisa insekata, ne možemo ne reći o mirisu. Znanost još nema jasnu sliku o tome što je miris, a postoje mnoge teorije o ovom prirodnom fenomenu. Prema jednom od njih, analizirane molekule tvari predstavljaju “ključ”. A "brava" su receptori olfaktornih organa uključeni u analizatore mirisa. Ako se konfiguracija molekule približi "bravi" određenog receptora, tada će analizator primiti signal od njega, dešifrirati ga i prenijeti informaciju o mirisu u mozak životinje. Prema drugoj teoriji, miris je određen kemijskim svojstvima molekula i raspodjelom električnih naboja. Najnovija teorija, koja je stekla mnoge pristaše, glavni uzrok mirisa vidi u vibracijskim svojstvima molekula i njihovih sastavnih dijelova. Svaki miris povezan je s određenim frekvencijama (valnim brojevima) infracrvenog područja. Na primjer, tioalkohol za juhu od luka i dekaboran su kemijski potpuno različiti. Ali imaju istu frekvenciju i isti miris. Istodobno, postoje kemijski slične tvari koje karakteriziraju različite frekvencije i drugačije mirišu. Ako je ova teorija točna, onda se i aromatične tvari i tisuće tipova stanica koje percipiraju miris mogu procijeniti pomoću infracrvenih frekvencija.

"Radarska instalacija" insekata

Kod većine insekata na drugom segmentu antene nalazi se Johnstonov organ – univerzalna naprava, čija namjena još nije do kraja razjašnjena. Vjeruje se da opaža pokrete i podrhtavanje zraka i vode, kontakte s čvrstim predmetima. Skakavci i skakavci obdareni su iznenađujuće visokom osjetljivošću na mehaničke vibracije, koje su u stanju registrirati bilo kakve vibracije s amplitudom jednakom polovici promjera atoma vodika!

Mravi se odlikuju ne samo dobro organiziranim mozgom, nego i jednako savršenom tjelesnom organizacijom. Antene su od najveće važnosti za ove insekte; neke služe kao izvrstan organ mirisa, dodira, poznavanja okoliša i međusobnog objašnjavanja. Mravi lišeni antena gube sposobnost pronalaženja puta, hrane u blizini i razlikovanja neprijatelja od prijatelja. Uz pomoć antena, insekti mogu "razgovarati" među sobom. Mravi prenose važna informacija, dodirujući antene s određenim segmentima antena jedne druge. U jednoj od epizoda ponašanja dva su mrava pronašla plijen u obliku ličinki različitih veličina. Nakon "pregovora" sa svojom braćom uz pomoć antena, zajedno s mobiliziranim pomoćnicima otišli su na mjesto pronalaska. Istodobno, uspješniji mrav, koji je uz pomoć antena uspio prenijeti informacije o većem plijenu koji je pronašao, iza sebe je mobilizirao mnogo veću skupinu mrava radnika.

Zanimljivo je da su mravi jedna od najčišćih stvorenja. Nakon svakog obroka i sna temeljito im se očisti cijelo tijelo, a posebno antene.

Osjeti okusa

Čovjek jasno definira miris i okus tvari, dok se kod insekata okus i olfaktorni osjet često ne razlikuju. Djeluju kao jedan kemijski osjećaj (percepcija).

osjetilni organi

Zahvaljujući osjetilu dodira, muhu nije tako lako zbaciti. Njezin vid joj omogućuje da primijeti prijeteći objekt samo na udaljenosti od 40 - 70 cm, ali muha je u stanju odgovoriti na opasno kretanje ruke, što je uzrokovalo čak i malo kretanje zraka, i odmah poletjeti. Ova obična kućna muha još jednom potvrđuje da u živom svijetu ništa nije jednostavno - sva bića, mlada i stara, imaju izvrsne senzorne sustave za aktivan život i vlastitu zaštitu.

Živi "prognostičari"

Mnogi kukci obdareni su izvrsnom sposobnošću predviđanja vremenskih promjena i izrade dugoročnih prognoza. No, to je tipično za sva živa bića - bilo da se radi o biljci, mikroorganizmu, beskralješnjaku ili kralježnjaku. Takve sposobnosti osiguravaju normalnu životnu aktivnost u predviđenom staništu. Tu su i rijetko promatrani prirodni fenomeni - suše, poplave, oštri hladni udari. I onda, da bi preživjela, živa bića moraju unaprijed mobilizirati dodatnu zaštitnu opremu. U oba slučaja koriste svoje interne "vremenske stanice".

Svrhovito djelovanje insekata često ovisi o dugoročnim prognozama, a to ljudima može biti od velike koristi. Iskusnom pčelaru pčele daju prilično pouzdanu prognozu. Za zimu otvor u košnici zatvore voskom. Po otvoru za ventilaciju košnice može se suditi o nadolazećoj zimi. Ako pčele ostave veliku rupu, zima će biti topla, a ako je mala, očekujte jake mrazeve. Također je poznato da ako pčele rano počnu izletati iz košnica, može se očekivati rano toplo proljeće. Isti mravi, ako se ne očekuje jaka zima, ostaju živjeti blizu površine tla, a prije hladne zime smjeste se dublje u zemlju i grade viši mravinjak.

Fenomen predviđanja kišnih oluja i poplava

Promatranje ponašanja termita i mrava u kritičnim situacijama može pomoći ljudima u predviđanju obilne kiše i poplava. Jedan od prirodoslovaca opisao je slučaj kada je prije potopa indijansko pleme koje je živjelo u džunglama Brazila žurno napustilo svoje naselje. I mravi su "rekli" Indijancima o približavanju katastrofe. Prije poplave, ovi društveni insekti postaju vrlo uznemireni i hitno napuštaju naseljeno mjesto zajedno s lutkama i zalihama hrane. Odlaze na mjesta gdje voda ne dopire. Lokalno stanovništvo jedva da je razumjelo podrijetlo tako nevjerojatne osjetljivosti mrava, ali, pokoravajući se njihovom znanju, ljudi su ostavili nevolje nakon malih prognozera vremena.

Ogroman broj meteoroloških stanica prati vrijeme. Nalaze se na kopnu, uključujući i planine, na posebno opremljenim znanstvenim plovilima, satelitima i svemirskim postajama. Meteorolozi su opremljeni suvremenim instrumentima, uređajima i računalima. Oni zapravo i ne rade vremensku prognozu, nego računicu, proračun promjena vremena. A kukci u gornjim primjerima realnog predviđaju vrijeme pomoću urođenih sposobnosti i posebnih životnih "naprava" ugrađenih u njihova tijela. Štoviše, mravi koji predviđaju vremensku prognozu određuju ne samo vrijeme približavanja poplave, već i procjenjuju njezin opseg. Uostalom, za novo utočište zauzeli su samo sigurna mjesta. Znanstvenici još nisu uspjeli objasniti ovaj fenomen. Termiti su predstavljali još veću misteriju. Činjenica je da se nikada nisu nalazili na onim stablima za koja se tijekom poplave pokazalo da su ih srušili olujni potoci. Slično su se, prema zapažanjima etologa, ponašali i čvorci koji u proljeće nisu zauzeli kućice za ptice opasne po naselje. Naknadno ih je doista otkinuo orkanski vjetar. Ali ovdje govorimo o relativno velikoj životinji. Ptica, možda ljuljanjem kućice za ptice ili drugim znakovima, procjenjuje nepouzdanost njenog pričvršćivanja. Ali kako i uz pomoć kojih uređaja takve prognoze mogu napraviti vrlo male, ali vrlo "mudre" životinje? Čovjek ne samo da još nije u stanju tako nešto stvoriti, nego ne može ni odgovoriti. Ovi su zadaci za buduću biol

Insekti poput ostalih višećelijskih organizmi, imaju mnogo različitih receptora ili senzila koji su osjetljivi na određene podražaje. Receptori insekata vrlo su raznoliki. Kukci imaju mehanoreceptore (slušni receptori, proprioceptori), fotoreceptore, termoreceptore, kemoreceptore. Uz njihovu pomoć kukci hvataju energiju zračenja u obliku topline i svjetlosti, mehaničke vibracije, uključujući širok raspon zvukova, mehanički pritisak, gravitaciju, koncentraciju vodene pare i hlapljivih tvari u zraku, kao i mnoge druge čimbenici. Kukci imaju jako razvijeno osjetilo mirisa i okusa. Mehanoreceptori su trihoidne senzile koje percipiraju taktilne podražaje. Neke sensile mogu otkriti i najmanje fluktuacije u zraku oko kukca, dok druge signaliziraju položaj dijelova tijela jedan u odnosu na drugi. Zračni receptori opažaju brzinu i smjer strujanja zraka u blizini kukca i reguliraju brzinu leta.

Vizija

Vizija igra veliku ulogu u životu većine insekata. Imaju tri vrste organa vida - složene oči, bočne (stemmas) i dorzalne (ocelli) oči. Dnevni i leteći oblici obično imaju 2 složena oka i 3 ocela. Stabljike se nalaze u ličinkama kukaca s potpunom metamorfozom. Nalaze se na stranama glave u količini od 1-30 sa svake strane. Dorzalni očeli (ocelli) nalaze se zajedno sa složenim očima i funkcioniraju kao dodatni organi vida. Ocelije su zabilježene u odraslih jedinki većine insekata (nema ih kod mnogih leptira i dvokrilaca, kod mrava radnika i slijepih oblika) i kod nekih ličinki (konjica, mušica, vretenaca). U pravilu su prisutni samo kod kukaca koji dobro lete. Obično postoje 3 dorzalna ocela smještena u obliku trokuta u fronto-parijetalnom području glave. Njihova glavna funkcija vjerojatno je procjena osvjetljenja i njegovih promjena. Pretpostavlja se da također sudjeluju u vizualnoj orijentaciji insekata i reakcijama fototaksije.

Značajke vida insekata posljedica su fasetirane strukture očiju, koje se sastoje od velikog broja ommatidija. Najveći broj ommatidija pronađen je kod leptira (12-17 tisuća) i vretenaca (10-28 tisuća). Jedinica ommatidija osjetljiva na svjetlo je retinalna (vidna) stanica. Fotorecepcija insekata temelji se na transformaciji vidnog pigmenta rodopsina pod utjecajem kvanta svjetlosti u izomer metarodopsina. Njegova obrnuta restauracija omogućuje opetovano ponavljanje elementarnih vizualnih radnji. Obično se u fotoreceptorima nalaze 2-3 vidna pigmenta koji se razlikuju po spektralnoj osjetljivosti. Skup podataka vizualnih pigmenata također određuje značajke vida boja insekata. Vizualne slike u složenim očima formiraju se od mnogih točkastih slika koje stvaraju pojedinačni ommatidije. Složene oči su lišene sposobnosti akomodacije i ne mogu se prilagoditi vidu različite udaljenosti. Stoga se insekti mogu nazvati "izuzetno kratkovidnima". Kukce karakterizira obrnuto proporcionalan odnos između udaljenosti do promatranog objekta i broja detalja koje njihovo oko može razlikovati: što je objekt bliže, to više detalja vide. Insekti mogu procijeniti oblik predmeta, ali na malim udaljenostima od njih to zahtijeva da obrisi predmeta stanu u vidno polje složenog oka.

Kolorni vid insekata može biti dikromatski (mravi, brončane kornjaše) ili trikromatski (pčele i neki leptiri). Najmanje jedna vrsta leptira ima tetrakromatski vid. Ima kukaca koji boje razlikuju samo jednom (gornjom ili donjom) polovicom složenog oka (četverotočkasti vretenac). Za neke insekte vidljivi dio spektar je pomaknut prema kratkoj valnoj duljini. Na primjer, pčele i mravi ne vide crvenu boju (650-700 nm), ali razlikuju dio ultraljubičastog spektra (300-400 nm). Pčele i drugi kukci oprašivači mogu vidjeti ultraljubičaste uzorke na cvjetovima koji su skriveni od ljudskog vida. Slično tome, leptiri mogu razlikovati elemente boje krila, vidljive samo u ultraljubičastom zračenju.

Percepcija zvukova koji se prenose kroz čvrstu podlogu provodi se kod insekata vibroreceptorima koji se nalaze u potkoljenicama nogu blizu njihove artikulacije s bedrom. Mnogi su insekti vrlo osjetljivi na potresanje podloge na kojoj se nalaze. Percepciju zvukova kroz zrak ili vodu provode fonoreceptori. Diptera percipiraju zvukove uz pomoć Johnstonovih organa. Najsloženiji slušni organi insekata su timpanijski organi. Broj senzila u jednom timpanijskom organu varira od 3 (neki leptiri) do 70 (skakavci), pa čak i do 1500 (kod cvrčaka). U skakavaca, cvrčaka i krtica, timpanalni organi nalaze se u potkoljenicama prednjih nogu, kod akridoida, na stranama prvog trbušnog segmenta. Slušni organi cvrčaka koji pjevaju nalaze se u dnu trbuha u blizini aparata za proizvodnju zvuka. Slušni organi moljaca nalaze se u zadnjem torakalnom segmentu ili u jednom od dva prednja abdominalna segmenta i mogu percipirati ultrazvuk koji emitiraju šišmiši. Medonosne pčele proizvode zvukove izazivajući vibriranje dijela prsnog koša čestim kontrakcijama mišića. Zvuk se pojačava krilnim pločama. Za razliku od mnogih insekata, pčele mogu proizvoditi zvukove. različite visine i boje, što im omogućuje prenošenje informacija različite karakteristike zvuk.

Vizija

Insekti imaju vrlo razvijen mirisni aparat. Percepcija mirisa odvija se zahvaljujući kemoreceptorima - olfaktornim senzilama smještenim na antenama, a ponekad i na perioralnim dodacima. Na razini kemoreceptora dolazi do primarnog odvajanja mirisnih podražaja zbog prisutnosti dvije vrste receptorskih neurona. Generalistički neuroni prepoznaju vrlo širok raspon kemijskih spojeva, ali u isto vrijeme imaju nisku osjetljivost na mirise. Specijalizirani neuroni reagiraju samo na jedan ili nekoliko povezanih kemijskih spojeva. Oni omogućuju percepciju mirisnih tvari koje pokreću određene reakcije ponašanja (seksualni feromoni, hrana koja privlači i odbija, ugljični dioksid). Kod mužjaka svilene bube mirisna senzila doseže teoretski moguću granicu osjetljivosti: samo jedna molekula ženskog feromona dovoljna je da pobudi specijalizirani neuron. J. A. Fabre je u svojim pokusima utvrdio da mužjaci kruškooke mogu otkriti ženke pomoću feromona na udaljenosti do 10 km.

Kontaktni kemoreceptori čine periferni dio analizatora okusa insekata i omogućuju im procjenu prikladnosti supstrata za hranu ili polaganje jaja. Ti se receptori nalaze na usnom dijelu, vrhovima nogu, antenama i jajopositoru. Većina insekata može prepoznati otopine soli, glukoze, saharoze i drugih ugljikohidrata, kao i vodu. Kemoreceptori insekata rijetko reagiraju na umjetne tvari koje oponašaju slatki ili gorki okus, za razliku od kemoreceptora kralježnjaka. Na primjer, insekti ne percipiraju saharin kao slatku tvar.