Haben Insekten chemische Erkennungsorgane? Die Struktur des Insektenkörpers sind die Sinnesorgane und das Nervensystem der Insekten. Sinnesorgane von Insekten

Die Sinne sind Mittler zwischen der äußeren Umgebung und dem Körper. In Analogie zum Menschen werden die Organe Tasten, Hören, Riechen, Schmecken und Sehen unterschieden. Es ist jedoch richtiger, sie in mechanisches Gefühl, hydrothermales Gefühl und Sehvermögen zu unterteilen.
Die Grundlage der Sinnesorgane sind ihre neurosensiblen Gebilde - Sensillen. Je nach Wirkungscharakteristik und Reizwahrnehmung sind Sensillen nicht gleich angeordnet: Einige ragen in Form eines Haares, einer Borste, eines Zapfens oder einer anderen Formation über die Hautoberfläche hinaus, andere befinden sich in der Haut selbst.
Zu den Organen des mechanischen Sinnes gehören taktile Rezeptoren, die das Zittern der Körperposition, seines Gleichgewichts, wahrnehmen. Sie sind in Form einfacher Sensillen mit empfindlichen Haaren über den ganzen Körper verstreut. Eine Positionsänderung eines Haares wird auf eine sensible Zelle übertragen, wo eine Erregung entsteht, die in das Nervenzentrum eindringt.
Das Gehör wird bei allen Insekten entwickelt. Bei Orthopteren, Gesangszikaden und einigen Käfern werden Hörrezeptoren durch Trommelfelle repräsentiert. Heuschrecken haben solche Organe an den Seiten des 1. Bauchsegments, Heuschrecken und Grillen - an der Tibia der Vorderbeine in Form eines Ovalpaares, das durch das Trommelfell oder ein Paar Schlitze mit versteckten Membranen gestrafft wird. Insekten nehmen Geräusche von 8 (Infraschall) bis mehr als 40.000 Schwingungen pro Sekunde (Ultraschall) wahr.
Das Organ des chemischen Sinnes dient der Geruchs- und Geschmackswahrnehmung und wird durch Chemorezeptoren repräsentiert, die sich auf den Antennen befinden. Die Anzahl der Riechsensillen hängt von der Lebensweise der Art, den Methoden und der Art der Nahrungsgewinnung ab. Die Arbeiterbiene hat an jeder Antenne etwa 6.000 Lamellensensillen. Bei Männchen sind Sensillen meist größer, was mit einer aktiven Suche nach Weibchen verbunden ist.
Der Geruchssinn wird von Insekten verwendet, um nach Individuen des anderen Geschlechts zu suchen, um Individuen ihrer eigenen Art zu erkennen, um Nahrung zu finden, Orte zum Eierlegen. Viele Insekten scheiden attraktive Substanzen aus - Sexuallockstoffe oder Epagons. Unbefruchtete Weibchen können Männchen aus einer Entfernung von 3-9 km anlocken, aber ein befruchtetes Weibchen ist für Männchen nicht mehr interessant. Männchen sind in der Lage, den Sexuallockstoff aus großer Entfernung und in seiner vernachlässigbaren Konzentration, berechnet in wenigen Molekülen pro Kubikmeter Luft, einzufangen.
Geschmack dient nur dazu, Lebensmittel zu erkennen. Insekten haben vier Hauptgeschmacksrichtungen: süß, bitter, sauer und salzig. Die meisten Zucker werden bereits in geringen Konzentrationen von Insekten erkannt. Manche Schmetterlinge unterscheiden eine Zuckerlösung mit einer Konzentration von 0,0027% von reinem Wasser. Ameisen unterscheiden Zucker von Saccharin gut, Bienen - Salz und seine Beimischung mit Zucker in einer Konzentration von 0,36%. Eine Person spürt diese Konzentration nicht.
Geschmacksrezeptoren befinden sich an den Mundwerkzeugen, können sich aber auch an den Beinen befinden (Tagesfalter); wenn die plantare Seite der Pfote die Zuckerlösung berührt, reagiert der hungrige Schmetterling mit dem Ausfahren des Rüssels. Der hochentwickelte chemische Sinn der Insekten wird bei der Bekämpfung mit Köder- oder Abwehrmitteln genutzt.
Das hydrothermale Gefühl ist im Leben der Insekten von großer Bedeutung und reguliert je nach Luftfeuchtigkeit und Temperatur der Umgebung ihr Verhalten.
Das Sehen spielt zusammen mit dem chemischen Sinn eine führende Rolle im Leben der Insekten. Die Sehorgane werden durch einfache und komplexe Augen dargestellt. Komplexe oder facettierte Augen befinden sich an den Seiten des Kopfes und können manchmal sehr groß sein (Fliegen, Libellen). Jedes Facettenauge besteht aus vielen Sensillen, genannt Ommatidien, ihre Zahl erreicht viele Hunderte und sogar Tausende. Mit Hilfe komplexer Augen unterscheiden Insekten Form, Bewegung, Farbe und Entfernung zu einem Objekt sowie polarisiertes Licht. Viele Arten sind kurzsichtig und nehmen Bewegungen nur aus der Ferne wahr. Die meisten Insekten können rotes Licht nicht unterscheiden, aber sie sehen ultraviolettes Licht. Der Bereich der sichtbaren Lichtwellen liegt im Bereich von 2.500-8.000 nm. Die Honigbiene kann das polarisierte Licht des blauen Himmels wahrnehmen, wodurch sie sich in Flugrichtung orientieren kann.
Der Flug von Insekten zum Licht wird durch die Lichtkompassbewegung erklärt. Die Lichtstrahlen divergieren radial und wenn sie sich schräg zu ihnen bewegen, ändert sich der Einfallswinkel. Um einen festen Winkel beizubehalten, ist das Insekt gezwungen, seinen Weg zur Lichtquelle ständig zu ändern. Die Bewegung folgt einer logarithmischen Spirale und bringt das Insekt schließlich zur Lichtquelle.
Die einfachen Augen oder Ocellen befinden sich zwischen den Facettenaugen auf der Stirn oder dem Scheitel des Kopfes. Ihre Anzahl reicht von 1 bis 3, sie sind in einem Dreieck angeordnet. Bei vielen Insekten wirken die Augen regulierend auf Facettenaugen und sorgen für die Stabilität des Sehvermögens bei schwankender Lichtintensität (bei Insekten mit unvollständiger Transformation).

Chemisches Gefühl

Tiere sind mit einer allgemeinen chemischen Sensibilität ausgestattet, die von verschiedenen Sinnesorganen bereitgestellt wird. Im chemischen Sinne von Insekten spielt der Geruchssinn die wichtigste Rolle. Und Termiten und Ameisen erhalten laut Wissenschaftlern einen volumetrischen Geruchssinn. Es ist schwer für uns, uns vorzustellen, was es ist. Die Geruchsorgane des Insekts reagieren auf das Vorhandensein selbst sehr geringer Konzentrationen einer Substanz, die manchmal sehr weit von der Quelle entfernt sind. Dank des Geruchssinns findet das Insekt Beute und Nahrung, navigiert durch das Gelände, lernt die Annäherung des Feindes kennen, führt Biokommunikation durch, wobei eine spezifische "Sprache" der Austausch chemischer Informationen mit Pheromonen ist.

Pheromone sind die komplexesten Verbindungen, die von einigen Personen für Kommunikationszwecke bereitgestellt werden, um Informationen an andere Personen zu übermitteln. Diese Informationen sind in bestimmten Chemikalien kodiert, abhängig von der Art des Lebewesens und sogar von seiner Zugehörigkeit zu einer bestimmten Familie. Die Wahrnehmung mit Hilfe des olfaktorischen Systems und die Entschlüsselung der „Botschaft“ evoziert bei den Empfängern eine bestimmte Verhaltensform oder einen physiologischen Prozess. Bis heute ist eine bedeutende Gruppe von Insektenpheromonen bekannt. Einige von ihnen sollen Personen des anderen Geschlechts anziehen, andere verfolgen - zeigen den Weg zum Haus oder zur Nahrungsquelle an, die dritte dienen als Alarmsignal, die vierte - regulieren bestimmte physiologische Prozesse usw.

Wirklich einzigartig sollte sein „ chemische Produktion"Im Körper von Insekten zur Freisetzung in die richtige Menge und zu einem bestimmten Zeitpunkt die ganze Palette von Pheromonen, die sie brauchen. Heute sind mehr als hundert dieser komplexesten Substanzen bekannt. chemische Zusammensetzung, aber nicht mehr als ein Dutzend davon wurden künstlich reproduziert. Um sie zu erhalten, sind in der Tat perfekte Technologien und Ausrüstungen erforderlich, so dass es vorerst nur überrascht ist, wie der Organismus dieser Miniatur-Wirbeltiere so angeordnet ist.

Käfer sind hauptsächlich mit olfaktorischen Antennen ausgestattet. Sie ermöglichen es Ihnen, nicht nur den Geruch der Substanz und die Richtung ihrer Verteilung zu erfassen, sondern sogar die Form eines riechenden Objekts zu "fühlen". Ein Beispiel für einen guten Geruchssinn sind die Totengräberkäfer, die damit beschäftigt sind, den Boden von Aas zu säubern. Sie können Hunderte von Metern von ihr entfernt riechen und sich in einer großen Gruppe versammeln. Und der Marienkäfer findet mit dem Geruchssinn Blattlauskolonien, um dort ein Gelege zu hinterlassen. Schließlich ernährt sie sich nicht nur von Blattläusen, sondern auch von ihren Larven.

Nicht nur erwachsene Insekten, sondern auch ihre Larven sind oft mit einem ausgezeichneten Geruchssinn ausgestattet. So können die Larven des Maikäfers an die Wurzeln von Pflanzen (Kiefer, Weizen) gelangen, geleitet von der kaum erhöhten Kohlendioxidkonzentration. In Experimenten werden die Larven sofort zu einem Fleck Erde geleitet, wo eine kleine Menge einer Substanz, die Kohlendioxid bildet, injiziert wird.

Die Sensibilität des Riechorgans beispielsweise des Saturn-Schmetterlings, dessen Männchen den Geruch des Weibchens seiner eigenen Art aus 12 km Entfernung wahrnimmt, erscheint unverständlich. Beim Vergleich dieses Abstands mit der Menge an Pheromon, die vom Weibchen sezerniert wurde, wurde ein überraschendes Ergebnis erhalten. Dank seiner Fühler sucht das Männchen unter vielen Geruchsstoffen unverkennbar nach einem einzigen Molekül eines erblich bekannten Stoffes in 1 m3 Luft!

Manche Hymenopteren besitzen einen so ausgeprägten Geruchssinn, dass er dem bekannten Instinkt eines Hundes nicht nachsteht. Reiterinnen bewegen also kräftig ihre Fühler, wenn sie an einem Baumstamm oder einem Baumstumpf entlanglaufen. Sie „erschnüffeln“ mit ihnen die Larven des Hornschwanzes oder des Holzfällerkäfers, die sich in einem Abstand von 2–2,5 cm von der Oberfläche im Holz befinden.

Durch die einzigartige Sensibilität der Fühler bestimmen die winzigen Reitergelis durch bloßes Berühren der Kokons von Spinnen, was in ihnen steckt - ob es sich um unterentwickelte Hoden, bereits aus ihnen geschlüpfte sesshafte Spinnen oder die Hoden anderer Reiter von ihrer eigenen Art. Wie Gelis eine so genaue Analyse durchführt, ist noch nicht bekannt. Höchstwahrscheinlich nimmt er den subtilsten spezifischen Geruch wahr, aber vielleicht nimmt der Fahrer beim Klopfen mit Antennen eine Art reflektiertes Geräusch wahr.

Die Wahrnehmung und Analyse chemischer Reize, die auf die Geruchsorgane von Insekten einwirken, erfolgt durch ein multifunktionales System - den Geruchsanalysator. Es besteht wie alle anderen Analysatoren aus den Abteilungen Wahrnehmen, Leiten und Zentral. Geruchsrezeptoren (Chemorezeptoren) nehmen Geruchsmoleküle auf, und Impulse, die einen bestimmten Geruch signalisieren, werden entlang der Nervenfasern zur Analyse an das Gehirn gesendet. Dort findet eine sofortige Reaktion des Körpers statt.

Wenn man über den Geruchssinn von Insekten spricht, kann man nur den Geruch erwähnen. In der Wissenschaft gibt es noch kein klares Verständnis davon, was ein Geruch ist, und es gibt viele Theorien zu diesem Naturphänomen. Einer von ihnen zufolge stellen die analysierten Moleküle einer Substanz einen „Schlüssel“ dar. Das „Schloss“ sind die Geruchsrezeptoren, die in den Geruchsanalysatoren enthalten sind. Nähert sich die Konfiguration des Moleküls dem „Schloss“ eines bestimmten Rezeptors, empfängt der Analysator von diesem ein Signal, entschlüsselt es und übermittelt Informationen über den Geruch an das Gehirn des Tieres. Nach einer anderen Theorie wird der Geruch durch die chemischen Eigenschaften von Molekülen und die Verteilung der elektrischen Ladungen bestimmt. Die neueste Theorie, die viele Anhänger gefunden hat, sieht den Hauptgrund für den Geruch in den Schwingungseigenschaften von Molekülen und ihren Bestandteilen. Jedes Aroma ist mit bestimmten Frequenzen (Wellenzahlen) des Infrarotbereichs verbunden. Zum Beispiel sind Zwiebelsuppe Thioalkohol und Decaboran chemisch völlig unterschiedlich. Aber sie haben die gleiche Frequenz und den gleichen Geruch. Gleichzeitig gibt es chemisch ähnliche Stoffe, die sich durch unterschiedliche Frequenzen auszeichnen und unterschiedlich riechen. Wenn diese Theorie richtig ist, können sowohl Düfte als auch Tausende von geruchsempfindlichen Zelltypen durch Infrarotfrequenzen beurteilt werden.

"Radarinstallation" von Insekten

Insekten sind mit hervorragenden Geruchs- und Tastorganen ausgestattet - Antennen (Antennen oder Bündel). Sie sind sehr mobil und leicht zu kontrollieren: Das Insekt kann sie züchten, näher bringen, sich einzeln um eine eigene Achse oder zusammen auf einer gemeinsamen Achse drehen. In diesem Fall ähneln sie beide äußerlich und sind im Wesentlichen eine "Radarinstallation". Die Sensille ist das nervenempfindliche Element der Antennen. Von ihnen wird ein Impuls mit einer Geschwindigkeit von 5 m pro Sekunde an das "Gehirn"-Zentrum des Analysators übertragen, um das Reizobjekt zu erkennen. Und dann geht das Antwortsignal auf die empfangenen Informationen sofort an den Muskel oder ein anderes Organ.

Bei den meisten Insekten befindet sich auf dem zweiten Segment der Antennen ein Johnston-Organ - ein universelles Gerät, dessen Zweck noch nicht vollständig geklärt ist. Es wird angenommen, dass es Bewegungen und Schütteln von Luft und Wasser sowie Kontakte mit festen Gegenständen wahrnimmt. Heuschrecken und Heuschrecken sind mit einer überraschend hohen Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Schwingungen ausgestattet, die jeden Stoß mit einer Amplitude gleich dem halben Durchmesser eines Wasserstoffatoms registrieren können!

Käfer haben auch ein Johnston-Orgel auf dem zweiten Segment der Antenne. Und wenn ein auf der Wasseroberfläche laufender Käfer beschädigt oder entfernt wird, stößt er auf Hindernisse. Mit Hilfe dieses Organs ist der Käfer in der Lage, reflektierte Wellen von der Küste oder Hindernissen aufzufangen. Er nimmt Wasserwellen mit einer Höhe von 0, 000 000 004 mm wahr, dh Johnstons Orgel erfüllt die Aufgabe eines Echolots oder Radars.

Ameisen zeichnen sich nicht nur durch ein gut organisiertes Gehirn aus, sondern auch durch eine ebenso perfekte Körperorganisation. Die Fühler sind für diese Insekten von größter Bedeutung; einige dienen als ausgezeichnetes Geruchs-, Tast-, Umwelt- und gegenseitiges Erklärungsorgan. Ameisen ohne Antennen verlieren die Fähigkeit, die Straße und Nahrung in der Nähe zu finden, um Feinde von Freunden zu unterscheiden. Mit Hilfe von Antennen können Insekten miteinander "sprechen". Ameisen übermitteln wichtige Informationen durch Berühren der Antennen an bestimmte Segmente der Antennen voneinander. In einer der Verhaltensepisoden fanden zwei Ameisen Beute in Form von Larven unterschiedlicher Größe. Nach "Verhandlungen" mit den Brüdern über Antennen begaben sie sich zusammen mit den mobilisierten Helfern zum Fundort. Gleichzeitig mobilisierte die erfolgreichere Ameise, die mit Hilfe ihrer Antennen Informationen über die gefundene größere Beute übermitteln konnte, eine viel größere Gruppe von Arbeitsameisen.

Interessanterweise sind Ameisen eine der saubersten Kreaturen. Nach jeder Mahlzeit und jedem Schlaf werden ihr ganzer Körper und vor allem die Antennen gründlich gereinigt.

Geschmackserlebnisse

Eine Person definiert den Geruch und Geschmack einer Substanz eindeutig, und bei Insekten werden Geschmacks- und Geruchsempfindungen oft nicht getrennt. Sie wirken als ein einziges chemisches Gefühl (Wahrnehmung).

Insekten mit Geschmacksempfindungen bevorzugen bestimmte Substanzen, abhängig von den Ernährungsmerkmalen der jeweiligen Art. Gleichzeitig können sie süß, salzig, bitter und sauer unterscheiden. Für den Kontakt mit der aufgenommenen Nahrung können sich die Geschmacksorgane an verschiedenen Körperteilen des Insekts befinden - an den Fühlern, dem Rüssel und an den Beinen. Mit ihrer Hilfe erhalten Insekten grundlegende chemische Informationen über die Umwelt. Zum Beispiel lernt eine Fliege, nur indem sie mit ihren Pfoten einen Gegenstand berührt, der sie interessiert, fast sofort, was sich unter ihren Füßen befindet - Getränke, Nahrung oder etwas Ungenießbares. Das heißt, sie ist in der Lage, eine sofortige Kontaktanalyse einer Chemikalie mit ihren Füßen durchzuführen.

Geschmack ist die Empfindung, die auftritt, wenn eine Lösung von Chemikalien auf die Rezeptoren (Chemorezeptoren) des Geschmacksorgans des Insekts einwirkt. Die Rezeptor-Geschmackszellen sind peripher Komplexes System Geschmacksanalysegerät. Sie nehmen chemische Reize wahr, und hier erfolgt die primäre Kodierung von Geschmackssignalen. Analysatoren übertragen sofort Salven von chemoelektrischen Impulsen entlang dünner Nervenfasern zu ihrem „Gehirn“-Zentrum. Jeder dieser Impulse dauert weniger als eine Tausendstelsekunde. Und dann bestimmen die zentralen Strukturen des Analysators sofort die Geschmacksempfindungen.

Es wird weiterhin versucht, nicht nur die Frage, was ein Geruch ist, zu verstehen, sondern auch eine einheitliche Theorie der "Süße" zu schaffen. Das war bisher nicht möglich – vielleicht gelingt es Ihnen, Biologen des 21. Jahrhunderts. Das Problem ist, dass bei Süße ganz unterschiedliche Geschmacksrichtungen erzeugt werden können. Chemikalien- sowohl organisch als auch anorganisch.

Berührungsorgane

Die Erforschung des Tastsinns von Insekten ist vielleicht die größte Herausforderung. Wie nehmen diese in Chitinschalen geketteten Kreaturen die Welt wahr? Dank der Rezeptoren der Haut können wir also verschiedene taktile Empfindungen wahrnehmen - einige Rezeptoren registrieren Druck, andere Temperatur usw. Durch Berühren eines Gegenstandes können Sie darauf schließen, dass er kalt oder warm, hart oder weich, glatt oder rau ist. Insekten haben auch Analysatoren, die Temperatur, Druck usw. bestimmen, aber viele ihrer Wirkungsmechanismen sind noch unbekannt.

Der Tastsinn ist einer der wichtigsten Sinne für die Sicherheit vieler Fluginsekten, um Luftströmungen wahrzunehmen. Bei Diptera zum Beispiel ist der gesamte Körper mit Sensillen bedeckt, die taktile Funktionen erfüllen. Besonders viele davon gibt es an Halftern, um den Luftdruck wahrzunehmen und den Flug zu stabilisieren.

Dank des Tastsinns ist die Fliege nicht so leicht zu schlagen. Ihre Sicht ermöglicht es ihr, ein bedrohliches Objekt nur in einer Entfernung von 40 - 70 cm zu bemerken, aber die Fliege kann auf eine gefährliche Bewegung der Hand, die auch nur eine kleine Luftbewegung verursacht, reagieren und sofort abheben. Diese gemeine Stubenfliege bestätigt einmal mehr, dass es in der lebenden Welt nichts Einfaches gibt - alle Lebewesen, ob jung oder alt, werden mit hervorragenden sensorischen Systemen für ein aktives Leben und ihren eigenen Schutz ausgestattet.

Insektenrezeptoren, die Druck registrieren, können in Form von Pickeln und Borsten vorliegen. Sie werden von Insekten zu verschiedenen Zwecken verwendet, unter anderem zur Orientierung im Weltraum - in Richtung der Schwerkraft. Beispielsweise bewegt sich die Larve einer Fliege vor der Verpuppung immer deutlich nach oben, also entgegen der Schwerkraft. Schließlich muss sie aus der flüssigen Nahrungsmasse kriechen, und es gibt dort keine Orientierungspunkte, außer der Anziehungskraft der Erde. Auch nach dem Aussteigen aus der Puppe neigt die Fliege dazu, noch einige Zeit hochzukriechen, bis sie vertrocknet, um den Flug durchzuführen.

Viele Insekten haben ein gut entwickeltes Schweregefühl. Ameisen können beispielsweise die Neigung der Oberfläche mit 20 schätzen. Und der Wanderkäfer, der vertikale Löcher gräbt, kann die Abweichung von der Vertikalen mit 10 bestimmen.

Live "Prognostiker"

Viele Insekten haben eine ausgezeichnete Fähigkeit, Wetteränderungen vorherzusehen und langfristige Vorhersagen zu treffen. Dies ist jedoch typisch für alle Lebewesen – sei es eine Pflanze, ein Mikroorganismus, ein Wirbelloses oder ein Wirbeltier. Solche Fähigkeiten gewährleisten eine normale Lebensaktivität in ihrem vorgesehenen Lebensraum. Gibt es auch selten zu sehen Naturphänomen- Dürren, Überschwemmungen, Kälteeinbrüche. Und dann müssen Lebewesen, um zu überleben, im Vorfeld zusätzliche Schutzmittel mobilisieren. In beiden Fällen nutzen sie ihre internen „Meteorologischen Stationen“.

Durch die ständige und sorgfältige Beobachtung des Verhaltens verschiedener Lebewesen kann man nicht nur über Wetteränderungen, sondern sogar über bevorstehende Naturkatastrophen lernen. Tatsächlich können über 600 Tier- und 400 Pflanzenarten, die den Wissenschaftlern bisher bekannt sind, eine besondere Rolle als Barometer, Feuchtigkeits- und Temperaturindikatoren, Vorhersagen für Gewitter, Stürme, Tornados, Überschwemmungen und schönes wolkenloses Wetter erfüllen. Außerdem sind lebende "Prognostiker" überall, wo immer Sie sind - an einem Stausee, auf einer Wiese, im Wald. Zum Beispiel hören grüne Heuschrecken vor dem Regen selbst bei klarem Himmel auf zu zirpen, Ameisen beginnen die Eingänge zum Ameisenhaufen dicht zu verschließen und Bienen hören auf, nach Nektar zu fliegen, sitzen im Bienenstock und summen. Beim Versuch, sich vor dem kommenden Unwetter zu verstecken, fliegen Fliegen und Wespen in die Fenster der Häuser.

Beobachtungen für giftige Ameisen in den Ausläufern Tibets lebend, zeigten ihre ausgezeichnete Fähigkeit, weiter entfernte Vorhersagen zu treffen. Vor Beginn der starken Regenzeit ziehen Ameisen an einen anderen Ort mit trockenem, festem Boden, und vor Beginn der Dürre füllen Ameisen dunkle, feuchte Vertiefungen. Geflügelte Ameisen können in 2-3 Tagen das Herannahen eines Sturms spüren. Große Individuen fangen an, über den Boden zu eilen, und kleine schwärmen in geringer Höhe. Und je aktiver diese Prozesse sind, desto mehr Schlechtwetter wird erwartet. Es stellte sich heraus, dass die Ameisen im Laufe des Jahres 22 Wetteränderungen richtig erkannten und sich nur in zwei Fällen irrten. Das waren 9 %, was im Vergleich zum durchschnittlichen Fehler der Wetterstationen von 20 % recht gut aussieht.

Das umsichtige Handeln von Insekten hängt oft von langfristigen Vorhersagen ab, und dies kann dem Menschen von großem Nutzen sein. Ein erfahrener Imker erhält von den Bienen eine ausreichend zuverlässige Vorhersage. Für den Winter versiegeln sie den Bienenstockeingang mit Wachs. Durch das Loch zur Belüftung des Bienenstocks kann man den kommenden Winter einschätzen. Wenn die Bienen ein großes Loch hinterlassen, ist der Winter warm, und wenn es klein ist, erwarten Sie strenge Fröste. Es ist auch bekannt, dass ein frühes warmes Frühjahr zu erwarten ist, wenn die Bienen früh aus den Bienenstöcken fliegen. Dieselben Ameisen bleiben, wenn der Winter nicht hart zu erwarten ist, in der Nähe der Bodenoberfläche, und vor dem kalten Winter befinden sie sich tiefer im Boden und bauen einen größeren Ameisenhaufen.

Neben dem Makroklima für Insekten ist auch das Mikroklima ihres Lebensraums wichtig. Bienen lassen beispielsweise keine Überhitzung in den Bienenstöcken zu und beginnen, nachdem sie von ihren lebenden "Geräten" ein Signal erhalten haben, dass die Temperatur überschritten wird, den Raum zu lüften. Einige der Arbeitsbienen sind im ganzen Bienenstock in unterschiedlichen Höhen organisiert und bringen mit schnellen Flügelschlägen die Luft in Bewegung. Ein starker Luftstrom wird erzeugt und der Bienenstock wird gekühlt. Das Lüften ist ein langwieriger Prozess, und wenn eine Bienencharge müde wird, ist eine andere an der Reihe, und zwar in einer strengen Reihenfolge.

Das Verhalten nicht nur erwachsener Insekten, sondern auch ihrer Larven hängt von den Messwerten lebender "Geräte" ab. Zikadenlarven, die sich im Boden entwickeln, kommen beispielsweise nur bei gutem Wetter an die Oberfläche. Aber woher wissen Sie, wie das Wetter oben ist? Um dies zu bestimmen, erstellen sie über ihren unterirdischen Unterständen spezielle Erdkegel mit großen Löchern - eine Art meteorologische Strukturen. In ihnen schätzen Zikaden Temperatur und Luftfeuchtigkeit durch eine dünne Erdschicht. Und bei ungünstigen Wetterbedingungen kehren die Larven in den Bau zurück.

Das Phänomen der Regen- und Hochwasservorhersage

Die Beobachtung des Verhaltens von Termiten und Ameisen in kritischen Situationen kann dem Menschen helfen, Starkregen und Überschwemmungen vorherzusagen. Einer der Naturforscher beschrieb den Fall, als vor der Flut ein Indianerstamm, der im Dschungel Brasiliens lebte, hastig seine Siedlung verließ. Und die Ameisen "erzählten" den Indianern von der bevorstehenden Katastrophe. Vor der Flut werden diese sozialen Insekten sehr aufgeregt und verlassen mit ihren Puppen und Nahrungsvorräten dringend ihren bewohnbaren Platz. Sie gehen an Orte, an die das Wasser nicht reicht. Die lokale Bevölkerung verstand kaum die Ursprünge einer so erstaunlichen Sensibilität der Ameisen, aber ihrem Wissen gehorchend, verließen die Menschen den Ärger nach den kleinen Prognostikern.

Sie sind hervorragend in der Vorhersage von Überschwemmungen und Termiten. Bevor es losgeht, verlassen sie mit der ganzen Kolonie ihr Zuhause und eilen zu den nächsten Bäumen. In Erwartung des Ausmaßes der Katastrophe steigen sie genau auf die Höhe, die höher sein wird als die erwartete Flut. Dort warten sie, bis die schlammigen Wasserströme nachlassen, die mit einer solchen Geschwindigkeit rauschen, dass die Bäume manchmal unter ihrem Druck fallen.

Eine Vielzahl von Wetterstationen überwacht das Wetter. Sie befinden sich an Land, auch in den Bergen, auf speziell ausgestatteten wissenschaftlichen Schiffen, Satelliten und Raumstationen. Meteorologen sind mit modernen Instrumenten, Geräten und Computern ausgestattet. Tatsächlich machen sie keine Wettervorhersage, sondern eine Berechnung, eine Berechnung von Wetteränderungen. Und Insekten in den angegebenen Beispielen für echte Insekten sagen das Wetter voraus, indem sie angeborene Fähigkeiten und spezielle lebende "Geräte" in ihren Körpern verwenden. Darüber hinaus bestimmen Prognostikerameisen nicht nur den Zeitpunkt der Annäherung des Hochwassers, sondern schätzen auch dessen Ausmaß. Schließlich besetzten sie für eine neue Zuflucht nur sichere Orte. Wissenschaftler konnten dieses Phänomen noch nicht erklären. Termiten stellten ein noch größeres Geheimnis dar. Tatsache ist, dass sie sich nie auf den Bäumen befanden, die während der Flut von stürmischen Bächen abgerissen wurden. Auf eine ähnliche Art und Weise, nach der Beobachtung von Ethologen, benahmen sich die Stare, die im Frühjahr die für die Siedlung gefährlichen Vogelhäuser nicht besetzten. Anschließend wurden sie von einem Orkanwind regelrecht verweht. Aber hier sprechen wir von einem relativ großen Tier. Der Vogel beurteilt vielleicht durch Schaukeln des Vogelhauses oder durch andere Anzeichen die Unzuverlässigkeit seiner Befestigung. Aber wie und mit welchen Geräten können solche Vorhersagen von sehr kleinen, aber sehr "weisen" Tieren gemacht werden? Ein Mensch kann so etwas nicht nur noch nicht erschaffen, er kann auch nicht antworten. Diese Aufgaben sind für zukünftige Biologen!

Bei Insekten unterscheidet man ein mechanisches Gefühl (Berührung, Vibrationen), Hören, ein chemisches Gefühl (Geruch, Geschmack), ein hygrothermisches Gefühl (Trockenheit, Wärme) und das Sehen.

Die Sinnesorgane basieren auf Formationen mit leicht unterschiedlichen Strukturen - Sensillen (sensorische Elemente) (Abbildung 27).

Die Tastorgane oder Tastsensillen sind Nervenendigungen in der Haut und ihren Anhängseln in Form von speziellen empfindlichen Haaren, Borsten, Stacheln, die sich im gesamten Körper des Insekts befinden, insbesondere an den Fühlern, den Lippen- und Kieferpalpen und den Beinen. Sie erkennen verschiedene mechanische Reize (Berührung), thermische Reize, Luftdruckänderungen (Abbildung).

Die Organe des chemischen Sinnes (Geruch, Geschmack) sind bei Insekten auf Antennen in Form von Gruben, Haaren etc. konzentriert, an die sich die Enden der Nervenverzweigungen aus dem supraopharyngealen Ganglion annähern. Der Geruchssinn von Insekten ist äußerst subtil und dient der Nahrungssuche sowie der Suche nach einem Geschlecht für das andere. Da sie beim Männchen mit Hilfe des Geruchs nach Weibchen suchen, sind die Größe und die Gesamtoberfläche der Antennen viel größer als bei den Weibchen. Zum Beispiel viele Männer verschiedene Typen es gibt gefiederte Fühler mit einer großen Oberfläche. Die Geschmacksorgane sind auf die gleiche Weise angeordnet, befinden sich jedoch im Mund und auf Mundorgane... Auch der Geschmackssinn ist bei Insekten hoch entwickelt, beispielsweise wählen Ameisen Zuckerkörner unverkennbar aus einer Mischung von Chininpulver mit Zucker aus.

Hörorgane kommen nicht bei allen Insekten vor. Die am weitesten entwickelten und komplexesten Hörorgane, die sogenannten Trommelfell, sind in der Reihenfolge Orthoptera erhältlich - Heuschrecken, Grillen, Heuschrecken, die auch die Fähigkeit haben, laute Geräusche zu machen. Die Organe sind wie ein Loch in der Haut, bedeckt mit einer dünnen Membran. Äste des Hörnervs nähern sich dieser Membran von innen. Bei Heuschrecken und Grillen befinden sich die Trommelfellorgane an der Tibia der Vorderbeine, bei Heuschrecken an den Seiten des ersten Abdominalsegments (Abb. 28).

Sehorgane bei Insekten sind zusammengesetzte oder facettierte Augen und einfache Augen oder Ocellen (Abbildung 29).

Die facettierten Augen, die bei den meisten Insekten vorkommen, befinden sich am Kopf und besetzen manchmal die meisten sie (zum Beispiel bei Fliegen, Libellen usw.). Sie bestehen jeweils aus zahlreichen separaten Ocellen, wodurch die Oberfläche des Facettenauges in Form zahlreicher separater Facetten, abgerundet oder hexagonal, erscheint (Abbildung 30).

V Längsschnitt Jedes Guckloch besteht aus folgenden Schichten:

transparent Hornhaut(bikonvex oder plankonvex; refraktiver konischer Teil - Kristallkegel; lichtempfangendes Teil - Retina oder Retina. Nervenäste des Ganglions supraopharyngeus nähern sich der Netzhaut.

Jedes Guckloch lässt Lichtstrahlen nur durch den zentralen Teil durch, wodurch auf der Netzhaut nur ein Bild einzelner Teile des betreffenden Objekts abgebildet wird. Im Allgemeinen liefert das Facettenauge eine mosaikartige Darstellung des gesamten Objekts. Je mehr Facetten in der Augenstruktur (bis zu mehreren Zehntausend) vorhanden sind, desto klarer wird das Bild (insbesondere bei Raubinsekten) erhalten.

Ein bis drei einfache Augen befinden sich auf der Stirn oder dem Scheitel des Kopfes (Abbildung 31). Sie sind ähnlich aufgebaut wie die einzelnen Ocellen der facettierten Augen, besitzen jedoch keinen Brechungskegel. Als sehr unvollkommenes Sehorgan nehmen sie nur die Intensität und Richtung des Lichts wahr. Augen sind nicht bei allen Insekten entwickelt - bei vielen Zweiflüglern, Käfern und Schmetterlingen nicht.

Bei Insekten nehmen die Augen polarisierte Strahlen wahr, es entsteht eine Lichtkompassbewegung in Bezug auf die Lichtquelle, die bei der Überwachung von Nachtwaldschädlingen in Lichtfallen verwendet wird (Abbildung 32).

1. Öffnen Sie das Insekt durch Einschnitte entlang des Pleurateils des Körpers. Am Boden der Wanne befestigen.

2. Finden und untersuchen Sie die Systeme der inneren Organe: Kreislauf, Verdauung, Ausscheidung, Sexualität, Nerven.

3. Betrachten Sie die Sinnesorgane von Insekten: Augen, Augen, Hörorgane, empfindliche Haare.

4. Erstellen Sie eine Synopse und skizzieren Sie den Aufbau einzelner Organsysteme.

Materialien und Ausrüstung: frisch getötete Insekten - schwarze Schaben, Heuschrecken, Maikäfer, ihre Larven. Insekten in den Sammlungen sind Libellen, Bienen, Barbenlarven, Heuschrecken, Heuschrecken. Präparierbäder, eingebettet in Paraffin oder Wachs, Pinzetten, Skalpelle, Präpariernadeln, Pipetten, Kochsalzlösung, binokulare Mikroskope, 10x Lupen, Handtücher, Watte.

1. Bei-Bienko, G. Ya. Allgemeine Entomologie. / G. Ya. Bey-Bienko. - M., Höhere Schule, 1980 .-- 416 S.

2. Mozolevskaya, EG ua Workshop zur Waldentomologie / EG. Mozolevskaya, N. K. Belova, G. S. Lebedeva und andere - Moskau: Akademie, 2004 .-- 288 p.

3. Kharitonova N.Z. Entomologie des Waldes. - Minsk: Wyschejscha-Schule, 1994 .-- 412 p.

4. Ross G., Ross D., Ross C. Entomology, Moskau: Mir, 1985 - 429 p.

Die vielfältigen und energetischen Aktivitäten der Insektenwelt können erstaunliche Erlebnisse sein.

Es scheint, dass diese Kreaturen sorglos fliegen und schwimmen, rennen und kriechen, summen und zirpen, nagen und tragen. All dies geschieht jedoch nicht ziellos, sondern hauptsächlich mit einer bestimmten Absicht, entsprechend dem in ihrem Körper festgelegten angeborenen Programm und der erworbenen Lebenserfahrung. Für die Wahrnehmung der Umwelt, die Orientierung in ihr, die Durchführung aller zweckdienlichen Handlungen und Lebensvorgänge sind Tiere mit sehr komplexen Systemen ausgestattet, vor allem nervös und sensorisch.

Was haben die Nervensysteme von Wirbeltieren und Wirbellosen gemeinsam?

Das Nervensystem ist ein sehr komplexer Komplex von Strukturen und Organen, bestehend aus Nervengewebe, wobei das Gehirn der zentrale Abschnitt ist. Die wichtigste strukturelle und funktionelle Einheit des Nervensystems ist eine Nervenzelle mit Prozessen (auf Griechisch ist eine Nervenzelle ein Neuron).

Das Nervensystem und das Gehirn von Insekten bieten: Wahrnehmung mit Hilfe der Sinne von äußerer und innerer Reizung (Reizbarkeit, Empfindlichkeit); sofortige Verarbeitung der eingehenden Signale durch das System der Analysatoren, Vorbereitung und Umsetzung einer angemessenen Reaktion; Speichern erblicher und erworbener Informationen in codierter Form im Speicher sowie sofortiger Abruf bei Bedarf; Kontrolle aller Organe und Systeme des Körpers für seine Funktion als Ganzes, Ausgleich mit der Umwelt; die Umsetzung mentaler Prozesse und höherer Nervenaktivität, angemessenes Verhalten.

Die Organisation des Nervensystems und des Gehirns von Wirbeltieren und Wirbellosen ist so unterschiedlich, dass ein Vergleich auf den ersten Blick unmöglich erscheint. Und gleichzeitig sind für die unterschiedlichsten Arten des Nervensystems, die anscheinend zu ganz "einfachen" und "komplexen" Organismen gehören, die gleichen Funktionen charakteristisch.

Das winzige Gehirn einer Fliege, Biene, Schmetterling oder eines anderen Insekts ermöglicht es ihm, zu sehen und zu hören, zu berühren und zu schmecken, sich mit großer Genauigkeit zu bewegen, außerdem mit einer internen „Karte“ über beträchtliche Entfernungen zu fliegen, miteinander zu kommunizieren und sogar die eigene "Sprache" beherrschen, logisches Denken in ungewöhnlichen Situationen lernen und anwenden. Das Gehirn einer Ameise ist also viel kleiner als ein Stecknadelkopf, aber dieses Insekt galt lange Zeit als "Weiser". Vergleicht man nicht nur mit seinem mikroskopisch kleinen Gehirn, sondern auch mit den unfassbaren Fähigkeiten einer Nervenzelle, sollte sich der Mensch seines modernsten Computers schämen. Und was kann die Wissenschaft dazu sagen, zum Beispiel die Neurobiologie, die die Prozesse von Geburt, Leben und Tod des Gehirns untersucht? Konnte sie das Geheimnis der lebenswichtigen Aktivität des Gehirns lüften - dies ist das komplexeste und mysteriöseste Phänomen, das den Menschen bekannt ist?

Die erste neurobiologische Erfahrung gehört dem antiken römischen Arzt Galen. Indem er die Nervenfasern des Schweins durchtrennte, mit deren Hilfe das Gehirn die Kehlkopfmuskeln kontrollierte, entzog er dem Tier seine Stimme - es wurde sofort taub. Das war vor einem Jahrtausend. Aber wie weit ist die Wissenschaft seither in ihrer Erkenntnis des Prinzips des Gehirns gegangen? Es stellt sich heraus, dass trotz der enormen Arbeit der Wissenschaftler das Funktionsprinzip auch nur einer Nervenzelle, des sogenannten "Ziegels", aus dem das Gehirn aufgebaut ist, dem Menschen nicht bekannt ist. Neurowissenschaftler verstehen viel davon, wie ein Neuron „frisst“ und „trinkt“; wie er die für sein Leben notwendige Energie erhält, indem er in "biologischen Kesseln" die notwendigen Substanzen aus der Umwelt verdaut; wie dann dieses Neuron seinen Nachbarn eine Vielzahl von Informationen in Form von Signalen sendet, die entweder in einer bestimmten Reihe von elektrischen Impulsen oder in verschiedenen Kombinationen von Chemikalien verschlüsselt sind. Und dann was? Eine Nervenzelle empfing ein bestimmtes Signal, und in ihrer Tiefe begann eine einzigartige Aktivität in Zusammenarbeit mit anderen Zellen, die das Gehirn des Tieres bilden. Es gibt ein Auswendiglernen der eingegangenen Informationen, das Abrufen der notwendigen Informationen aus dem Gedächtnis, das Treffen von Entscheidungen, das Erteilen von Befehlen an Muskeln und verschiedene Organe usw. Wie gehts? Wissenschaftler wissen dies noch nicht genau. Nun, da nicht klar ist, wie einzelne Nervenzellen und ihre Komplexe funktionieren, ist das Prinzip des gesamten Gehirns, selbst wenn es so klein ist wie das eines Insekts, nicht klar.

Die Arbeit der Sinne und lebendigen "Geräte"

Die lebenswichtige Aktivität von Insekten wird von der Verarbeitung von Klang-, Geruchs-, visuellen und anderen sensorischen Informationen begleitet - räumlich, geometrisch, quantitativ. Eine der vielen mysteriösen und interessanten Eigenschaften von Insekten ist ihre Fähigkeit, die Situation mit Hilfe ihrer eigenen "Geräte" genau einzuschätzen. Unser Wissen über diese Geräte ist vernachlässigbar, obwohl sie in der Natur weit verbreitet sind. Dies sind auch Determinanten verschiedener physikalischer Felder, die es ermöglichen, Erdbeben, Vulkanausbrüche, Überschwemmungen und Wetteränderungen vorherzusagen. Dies ist ein Zeitgefühl, das von einer inneren biologischen Uhr gemessen wird, und ein Gefühl für Geschwindigkeit und die Fähigkeit, sich zu orientieren und zu navigieren und vieles mehr.

Die Eigenschaft eines Organismus (Mikroorganismen, Pflanzen, Pilze und Tiere), Reize wahrzunehmen, die von der äußeren Umgebung und von seinen eigenen Organen und Geweben ausgehen, wird als Sensibilität bezeichnet. Insekten haben wie andere Tiere mit einem spezialisierten Nervensystem Nervenzellen mit einer hohen Selektivität für verschiedene Reizrezeptoren. Sie können taktil (reagieren auf Berührung), Temperatur, Licht, chemisch, vibrierend, muskulös-gelenkig usw. sein. Dank ihrer Rezeptoren erfassen Insekten die unterschiedlichsten Umweltfaktoren - verschiedene Vibrationen (eine breite Palette von Geräuschen, Strahlungsenergie in Form von Licht und Wärme), mechanischer Druck (z. B. Schwerkraft) und andere Faktoren. Rezeptorzellen befinden sich entweder einzeln in Geweben oder werden in Systemen mit der Bildung spezialisierter Sinnesorgane - Sinnesorgane - gesammelt.

Alle Insekten "verstehen" die Messwerte ihrer Sinne perfekt. Einige von ihnen, wie die Organe des Sehens, Hörens, Riechens, sind entfernt und können Reizungen aus der Ferne wahrnehmen. Andere, wie Geschmacks- und Tastorgane, sind Kontaktorgane und reagieren auf Reize durch direkten Kontakt.

Insekten verfügen zum größten Teil über ein ausgezeichnetes Sehvermögen. Ihre komplexen facettierten Augen, denen manchmal einfache Augen hinzugefügt werden, dienen der Erkennung verschiedener Objekte. Einige Insekten sind mit Farbsehen ausgestattet, geeignete Nachtsichtgeräte. Interessanterweise sind die Augen von Insekten das einzige Organ, das anderen Tieren ähnlich ist. Gleichzeitig haben die Organe Hören, Riechen, Schmecken und Tasten keine solche Ähnlichkeit, aber Insekten nehmen Gerüche und Geräusche perfekt wahr, orientieren sich im Raum, fangen Ultraschallwellen ein und senden sie aus. Ihr subtiler Geruchs- und Geschmackssinn ermöglicht es ihnen, Nahrung zu finden. Verschiedene Insektendrüsen scheiden Stoffe aus, um Artgenossen, Sexualpartner anzulocken, Rivalen und Feinde abzuschrecken, und ein hochsensibler Geruchssinn kann den Geruch dieser Stoffe auch über mehrere Kilometer hinweg wahrnehmen.

Viele assoziieren in ihren Ideen die Sinne von Insekten mit dem Kopf. Es stellt sich jedoch heraus, dass die Strukturen, die für die Sammlung von Informationen über die Umwelt verantwortlich sind, bei Insekten in verschiedenen Körperteilen zu finden sind. Sie können mit ihren Füßen die Temperatur von Gegenständen erkennen und Speisen schmecken, mit ihrem Rücken Licht erkennen, mit ihren Knien, Schnurrhaaren, Schwanzanhängseln, Körperhaaren usw. hören.

Die Sinnesorgane von Insekten sind Teil der Sinnessysteme – Analysatoren, die mit einem Netzwerk fast den gesamten Körper durchdringen. Sie empfangen viele verschiedene äußere und innere Signale von den Rezeptoren ihrer Sinnesorgane, analysieren diese, bilden und übermitteln „Anweisungen“ an verschiedene Organe zur Durchführung entsprechender Handlungen. Die Sinnesorgane bilden hauptsächlich den Rezeptorabschnitt, der sich an der Peripherie (Enden) der Analysatoren befindet. Und der Leitungsabschnitt wird von zentralen Neuronen und Pfaden von Rezeptoren gebildet. Das Gehirn hat bestimmte Bereiche für die Verarbeitung von Informationen der Sinne. Sie bilden den zentralen, "zerebralen" Teil des Analysators. Dank eines so komplexen und zweckmäßigen Systems, beispielsweise eines visuellen Analysators, wird eine genaue Berechnung und Kontrolle der Bewegungsorgane des Insekts durchgeführt.

Es wurde ein umfangreiches Wissen über die erstaunlichen Fähigkeiten der sensorischen Systeme von Insekten gesammelt, aber der Umfang des Buches erlaubt nur einige davon zu zitieren.

Sehorgane

Die Augen und das gesamte komplexe visuelle System sind ein erstaunliches Geschenk, dank dem Tiere grundlegende Informationen über ihre Umwelt erhalten, verschiedene Objekte schnell erkennen und die entstandene Situation einschätzen können. Insekten brauchen bei der Nahrungssuche ein Sehvermögen, um Raubtieren auszuweichen, Sehenswürdigkeiten oder die Umgebung zu erkunden, mit anderen Individuen im Fortpflanzungs- und Sozialverhalten zu interagieren usw.

Insekten sind mit einer Vielzahl von Augen ausgestattet. Sie können komplexe, einfache oder akzessorische Ocellen sowie Larven sein. Am komplexesten sind Facettenaugen, die aus eine große Anzahl Ommatidien bilden sechseckige Facetten auf der Augenoberfläche. Das Ommatidium ist im Wesentlichen ein winziger Sehapparat, der mit einer Miniaturlinse, einem Lichtleitsystem und lichtempfindlichen Elementen ausgestattet ist. Jede Facette nimmt nur einen kleinen Teil des Objekts wahr, und zusammen ergeben sie ein Mosaikbild des gesamten Objekts. Die für die meisten erwachsenen Insekten typischen facettierten Augen befinden sich an den Seiten des Kopfes. Bei einigen Insekten, zum Beispiel dem Libellenjäger, der schnell auf die Bewegung der Beute reagiert, nehmen die Augen die Hälfte des Kopfes ein. Jedes ihrer Augen besteht aus 28.000 Facetten. Zum Vergleich: Schmetterlinge haben 17.000 und eine Stubenfliege 4.000. Insekten können zwei oder drei Augen auf der Stirn oder Krone haben und seltener an den Seiten. Larvenaugen bei Käfern, Schmetterlingen und Hymenopteren im erwachsenen Zustand werden durch komplexe ersetzt.

Merkwürdig ist, dass Insekten in Ruhe die Augen nicht schließen können und deshalb mit offenen Augen schlafen.

Es sind die Augen, die zur schnellen Reaktion eines Jagdinsekts wie einer Gottesanbeterin beitragen. Dies ist übrigens das einzige Insekt, das sich umdrehen und hinter seinen Rücken schauen kann. Große Augen ermöglichen der Gottesanbeterin ein binokulares Sehen und ermöglichen eine genaue Berechnung der Entfernung zum Objekt ihrer Aufmerksamkeit. Diese Fähigkeit, kombiniert mit dem schnellen Werfen der Vorderbeine in Richtung Beute, macht die Gottesanbeterin zu hervorragenden Jägern.

Und bei Gelbfußkäfern, die auf Wasser laufen, können Sie mit den Augen die Beute gleichzeitig sowohl auf der Wasseroberfläche als auch darunter sehen. Dafür haben die visuellen Analysatoren des Käfers die Fähigkeit, den Brechungsindex von Wasser zu korrigieren.

Die Wahrnehmung und Analyse visueller Reize erfolgt durch ein sehr komplexes System - einen visuellen Analysator. Für viele Insekten ist dies einer der Hauptanalysatoren. Hier ist die primäre sensitive Zelle der Photorezeptor. Und damit verbunden sind Bahnen (Sehnerv) und andere Nervenzellen, die sich auf verschiedenen Ebenen des Nervensystems befinden. Bei der Wahrnehmung von Lichtinformationen ist die Abfolge der Ereignisse wie folgt. Die empfangenen Signale (Lichtquanten) werden sofort in Form von Impulsen codiert und entlang der Bahnen zum zentralen Nervensystem - zum "Gehirn" -Zentrum des Analysators übertragen. Dort werden diese Signale sofort in die entsprechende visuelle Wahrnehmung entschlüsselt (entschlüsselt). Für seine Erkennung werden Standards visueller Bilder und andere notwendige Informationen aus dem Gedächtnis extrahiert. Und dann wird ein Befehl an verschiedene Organe gesendet, um eine angemessene Reaktion des Einzelnen auf eine Änderung der Situation zu erhalten.

Wo sind die "Ohren" der Insekten?

Die meisten Tiere und Menschen hören mit den Ohren, wo Geräusche das Trommelfell zum Schwingen bringen – stark oder schwach, langsam oder schnell. Jede Änderung der Schwingungen informiert den Körper über die Art des hörbaren Schalls. Und was hören Insekten? In vielen Fällen sind sie auch eine Art "Ohren", aber bei Insekten befinden sie sich an für uns ungewöhnlichen Stellen: am Schnurrbart - zum Beispiel bei männlichen Mücken, Ameisen, Schmetterlingen; an den Schwanzanhängseln - bei der amerikanischen Kakerlake. Grillen und Heuschrecken hören mit den Schienbeinen der Vorderbeine und Heuschrecken im Bauch. Einige Insekten haben keine "Ohren", dh sie haben keine speziellen Hörorgane. Aber sie sind in der Lage, verschiedene Schwingungen der Luftumgebung wahrzunehmen, einschließlich Schallschwingungen und Ultraschallwellen, die für unsere Ohren nicht zugänglich sind. Empfindliche Organe bei solchen Insekten sind dünne Haare oder kleinste empfindliche Stäbchen. Sie sind dabei eine große Anzahl befindet sich auf verschiedene Teile Körper und sind mit Nervenzellen verbunden. Bei behaarten Raupen sind "Ohren" also Haare und bei nackten Raupen - die gesamte Haut des Körpers.

Eine Schallwelle entsteht durch abwechselndes Verdünnen und Verdicken der Luft, die sich von der Schallquelle - jedem schwingenden Körper - in alle Richtungen ausbreitet. Schallwellen werden vom Höranalysator - dem komplexesten System aus mechanischen, Rezeptor- und Nervenstrukturen - wahrgenommen und verarbeitet. Diese Schwingungen werden von Hörrezeptoren in Nervenimpulse umgewandelt, die entlang des Hörnervs an den zentralen Teil des Analysators weitergeleitet werden. Das Ergebnis ist die Wahrnehmung des Klangs und die Analyse seiner Stärke, Tonhöhe und seines Charakters.

Das Gehör der Insekten sorgt für ihre selektive Reaktion auf relativ hochfrequente Schwingungen - sie nehmen kleinste Erschütterungen der Oberfläche, der Luft oder des Wassers wahr. Zum Beispiel erzeugen summende Insekten Schallwellen, indem sie schnell mit ihren Flügeln schlagen. Eine solche Schwingung der Luftumgebung, beispielsweise das Quietschen von Mücken, wird von Männchen mit ihren empfindlichen Organen an den Antennen wahrgenommen. So fangen sie die Luftwellen ein, die den Flug anderer Mücken begleiten und reagieren adäquat auf die empfangenen Schallinformationen. Die Hörsysteme von Insekten sind auf die Wahrnehmung von Verwandten "abgestimmt". schwache Töne daher wirken sich laute Geräusche negativ auf sie aus. Zum Beispiel können Hummeln, Bienen und Fliegen einiger Arten nicht in die Luft steigen, wenn sie klingen.

Die abwechslungsreichen, aber gut definierten Signaltöne, die von männlichen Grillen jeder Art abgegeben werden, spielen wichtige Rolle in ihrem Fortpflanzungsverhalten - beim Werben und Anlocken von Weibchen. Die Grille ist mit einem wunderbaren Werkzeug ausgestattet, um mit einem Freund zu kommunizieren. Wenn er einen sanften Triller erzeugt, reibt er die scharfe Seite eines Flügeldecken gegen die Oberfläche des anderen. Und für die Schallwahrnehmung bei Mann und Frau gibt es eine besonders empfindliche dünne Kutikula, die die Rolle des Trommelfells spielt. Wurde getan interessante Erfahrung, als ein zirpender Mann vor einem Mikrofon saß und eine Frau in einem anderen Raum neben dem Telefon platziert wurde. Als das Mikrofon eingeschaltet wurde, eilte das Weibchen, das das arttypische Zwitschern des Männchens hörte, zur Quelle des Geräusches – dem Telefon.

Organe zum Einfangen und Aussenden von Ultraschallwellen

Motten sind mit einem Fledermauserkennungsgerät ausgestattet, das Ultraschallwellen zur Orientierung und Jagd verwendet. Raubtiere empfangen Signale bis 100.000 Hertz, und die Motten und Florfliegen, die sie jagen, bis zu 240.000 Hertz. Im Brustkorb beispielsweise einer Mottenschaufel befinden sich spezielle Organe zur akustischen Analyse von Ultraschallsignalen. Sie ermöglichen es, Ultraschallimpulse von Jagdfellen in einer Entfernung von bis zu 30 m einzufangen.Wenn ein Schmetterling ein Signal von einem Raubtier-Ortungsgerät empfängt, werden schützende Verhaltensaktionen ausgelöst. Der Schmetterling hört die Ultraschallschreie einer Nachtmaus in relativ großer Entfernung und ändert die Flugrichtung mit einem trügerischen Manöver - "Tauchen". Zur gleichen Zeit beginnt sie Kunstflug zu machen - Spiralen und "tote Schleifen", um der Jagd zu entkommen. Und wenn das Raubtier weniger als 6 m entfernt ist, faltet der Schmetterling seine Flügel und fällt zu Boden. Und die Fledermaus erkennt kein stehendes Insekt.

Aber die Beziehung zwischen Nachtschmetterlingen und Fledermäuse hat sich in letzter Zeit als noch komplexer herausgestellt. So beginnen einige Schmetterlingsarten, die die Signale einer Fledermaus erkannt haben, selbst Ultraschallimpulse in Form von Klicks auszusenden. Außerdem wirken diese Impulse so auf das Raubtier ein, dass es wie verängstigt davonfliegt. Es gibt nur Spekulationen darüber, was die Fledermäuse dazu bringt, den Schmetterling nicht mehr zu verfolgen und "vom Schlachtfeld zu fliehen". Ultraschallklicks sind wahrscheinlich adaptive Signale von Insekten, ähnlich denen, die von der Fledermaus selbst gesendet werden, nur viel stärker. Der Verfolger erwartet, ein schwaches reflektiertes Geräusch von seinem eigenen Signal zu hören, und hört ein ohrenbetäubendes Grollen - als würde ein Überschallflugzeug eine Schallmauer durchbrechen.

Dies wirft die Frage auf, warum die Fledermaus nicht durch ihre eigenen Ultraschallsignale, sondern durch Schmetterlinge betäubt wird. Es stellt sich heraus, dass die Fledermaus gut vor ihrem eigenen Schreiimpuls geschützt ist, der vom Ortungsgerät gesendet wird. Andernfalls kann ein so starker Impuls, der 2.000 Mal stärker ist als die empfangenen reflektierten Geräusche, die Maus taub machen. Um dies zu verhindern, stellt ihr Körper einen speziellen Steigbügel her und verwendet ihn gezielt. Vor dem Senden des Ultraschallimpulses zieht ein spezieller Muskel den Steigbügel vom Fenster der Cochlea des Innenohrs weg – die Schwingungen werden mechanisch unterbrochen. Im Wesentlichen macht der Steigbügel auch ein Klicken, aber kein Geräusch, sondern Anti-Geräusch. Nach einem Rufsignal kehrt es sofort an seinen Platz zurück, so dass das Ohr bereit ist, das reflektierte Signal zu empfangen. Es ist schwer vorstellbar, wie schnell der Muskel agieren kann, der das Gehör der Maus in dem Moment, in dem der Schrei-Impuls gesendet wird, ausschaltet. Bei der Beuteverfolgung - das sind 200-250 Impulse pro Sekunde!

Und die für die Fledermaus gefährlichen Schmetterlingsklicks sind genau in dem Moment zu hören, in dem der Jäger sein Ohr aufdreht, um sein Echo wahrzunehmen. Das bedeutet, dass die Motte Signale sendet, die extrem auf ihren Ortungsgerät abgestimmt sind, um das betäubte Raubtier vor Angst davonfliegen zu lassen. Dazu ist der Organismus des Insekts so programmiert, dass er die Frequenz des Impulses des herannahenden Jägers empfängt und genau im Einklang damit ein Antwortsignal sendet.

Diese Beziehung zwischen Motten und Fledermäusen wirft viele Fragen auf. Wie haben Insekten die Fähigkeit erlangt, Ultraschallsignale von Fledermäusen wahrzunehmen und sofort die Gefahr zu verstehen, die sie in sich tragen? Wie konnten Schmetterlinge im Zuge der Auswahl und Verbesserung nach und nach ein Ultraschallgerät mit perfekt aufeinander abgestimmten Schutzeigenschaften? Auch die Wahrnehmung von Ultraschallsignalen von Fledermäusen ist nicht leicht zu verstehen. Der Punkt ist, dass sie ihr Echo unter Millionen von Stimmen und anderen Geräuschen erkennen. Und keine Schreisignale von Stammesangehörigen, keine Ultraschallsignale der Geräte stören die Fledermausjagd nicht. Nur die Signale des Schmetterlings, auch künstlich reproduzierte, lassen die Maus davonfliegen.

Lebewesen präsentieren immer wieder neue Rätsel, die Bewunderung für die Vollkommenheit und Zweckmäßigkeit der Struktur ihres Körpers hervorrufen.

Die Gottesanbeterin erhält ebenso wie der Schmetterling neben einem hervorragenden Sehvermögen spezielle Hörorgane, um Begegnungen mit Fledermäusen zu vermeiden. Dies sind Hörorgane, die Ultraschall wahrnehmen und sich auf der Brust zwischen den Beinen befinden. Und für einige Gottesanbeterin-Arten ist neben dem Ultraschall-Hörorgan das Vorhandensein eines zweiten Ohres charakteristisch, das viel niedrigere Frequenzen wahrnimmt. Seine Funktion ist noch nicht bekannt.

Chemisches Gefühl

Tiere sind mit einer allgemeinen chemischen Sensibilität ausgestattet, die von verschiedenen Sinnesorganen bereitgestellt wird. Im chemischen Sinne von Insekten spielt der Geruchssinn die wichtigste Rolle. Und Termiten und Ameisen erhalten laut Wissenschaftlern einen volumetrischen Geruchssinn. Es ist schwer für uns, uns vorzustellen, was es ist. Die Geruchsorgane des Insekts reagieren auf das Vorhandensein selbst sehr geringer Konzentrationen einer Substanz, die manchmal sehr weit von der Quelle entfernt sind. Dank des Geruchssinns findet das Insekt Beute und Nahrung, navigiert durch das Gelände, lernt die Annäherung des Feindes kennen, führt Biokommunikation durch, wobei eine spezifische "Sprache" der Austausch chemischer Informationen mit Pheromonen ist.

Die "chemische Produktion" im Insektenorganismus muss wirklich einzigartig sein, um in der richtigen Menge und zu einem bestimmten Zeitpunkt die gesamte Palette an Pheromonen freizusetzen, die sie benötigen. Heute sind mehr als hundert dieser Substanzen mit der komplexesten chemischen Zusammensetzung bekannt, aber nicht mehr als ein Dutzend davon wurden künstlich reproduziert. Um sie zu erhalten, sind in der Tat perfekte Technologien und Ausrüstungen erforderlich, so dass es vorerst nur überrascht ist, wie der Organismus dieser Miniatur-Wirbeltiere so angeordnet ist.

Wahrnehmung und Analyse chemischer Reize, die auf die Geruchsorgane von Insekten einwirkt, wird von einem multifunktionalen System durchgeführt - dem Geruchsanalysator. Es besteht wie alle anderen Analysatoren aus den Abteilungen Wahrnehmen, Leiten und Zentral. Geruchsrezeptoren (Chemorezeptoren) nehmen Geruchsmoleküle auf, und Impulse, die einen bestimmten Geruch signalisieren, werden entlang der Nervenfasern zur Analyse an das Gehirn gesendet. Dort findet eine sofortige Reaktion des Körpers statt.

Apropos riechende Insekten, kann man über den Geruch nicht umhin zu sagen. In der Wissenschaft gibt es noch kein klares Verständnis davon, was ein Geruch ist, und es gibt viele Theorien zu diesem Naturphänomen. Einer von ihnen zufolge stellen die analysierten Moleküle einer Substanz einen „Schlüssel“ dar. Das „Schloss“ sind die Geruchsrezeptoren, die in den Geruchsanalysatoren enthalten sind. Nähert sich die Konfiguration des Moleküls dem „Schloss“ eines bestimmten Rezeptors, empfängt der Analysator von diesem ein Signal, entschlüsselt es und übermittelt Informationen über den Geruch an das Gehirn des Tieres. Nach einer anderen Theorie wird der Geruch durch die chemischen Eigenschaften von Molekülen und die Verteilung der elektrischen Ladungen bestimmt. Die neueste Theorie, die viele Anhänger gefunden hat, sieht den Hauptgrund für den Geruch in den Schwingungseigenschaften von Molekülen und ihren Bestandteilen. Jedes Aroma ist mit bestimmten Frequenzen (Wellenzahlen) des Infrarotbereichs verbunden. Zum Beispiel sind Zwiebelsuppe Thioalkohol und Decaboran chemisch völlig unterschiedlich. Aber sie haben die gleiche Frequenz und den gleichen Geruch. Gleichzeitig gibt es chemisch ähnliche Stoffe, die sich durch unterschiedliche Frequenzen auszeichnen und unterschiedlich riechen. Wenn diese Theorie richtig ist, können sowohl Düfte als auch Tausende von geruchsempfindlichen Zelltypen durch Infrarotfrequenzen beurteilt werden.

"Radarinstallation" von Insekten

Interessanterweise sind Ameisen eine der saubersten Kreaturen. Nach jeder Mahlzeit und jedem Schlaf werden ihr ganzer Körper und vor allem die Antennen gründlich gereinigt.

Geschmackserlebnisse

Geschmack ist Sensation entsteht durch die Wirkung einer Lösung von Chemikalien auf die Rezeptoren (Chemorezeptoren) des Geschmacksorgans des Insekts. Die Rezeptor-Geschmackszellen sind der periphere Teil des komplexen Geschmacksanalysesystems. Sie nehmen chemische Reize wahr, und hier erfolgt die primäre Kodierung von Geschmackssignalen. Analysatoren übertragen sofort Salven von chemoelektrischen Impulsen entlang dünner Nervenfasern zu ihrem „Gehirn“-Zentrum. Jeder dieser Impulse dauert weniger als eine Tausendstelsekunde. Und dann bestimmen die zentralen Strukturen des Analysators sofort die Geschmacksempfindungen.

Es wird weiterhin versucht, nicht nur die Frage, was ein Geruch ist, zu verstehen, sondern auch eine einheitliche Theorie der "Süße" zu schaffen. Das war bisher nicht möglich – vielleicht gelingt es Ihnen, Biologen des 21. Jahrhunderts. Das Problem ist, dass völlig unterschiedliche organische und anorganische Chemikalien einen relativ ähnlichen Süßgeschmack erzeugen können.

Berührungsorgane

Live "Prognostiker"

Viele Insekten haben eine ausgezeichnete Fähigkeit, Wetteränderungen vorherzusehen und langfristige Vorhersagen zu treffen. Dies ist jedoch typisch für alle Lebewesen – sei es eine Pflanze, ein Mikroorganismus, ein Wirbelloses oder ein Wirbeltier. Solche Fähigkeiten gewährleisten eine normale Lebensaktivität in ihrem vorgesehenen Lebensraum. Selten beobachtete Naturphänomene - Dürren, Überschwemmungen, plötzliche Kälteeinbrüche. Und dann müssen Lebewesen, um zu überleben, im Vorfeld zusätzliche Schutzmittel mobilisieren. In beiden Fällen nutzen sie ihre internen „Meteorologischen Stationen“.

Beobachtungen von giftigen Ameisen, die in den Ausläufern Tibets leben, haben ihre ausgezeichnete Fähigkeit gezeigt, weiter entfernte Vorhersagen zu treffen. Vor Beginn der starken Regenzeit ziehen Ameisen an einen anderen Ort mit trockenem, festem Boden, und vor Beginn der Dürre füllen Ameisen dunkle, feuchte Vertiefungen. Geflügelte Ameisen können in 2-3 Tagen das Herannahen eines Sturms spüren. Große Individuen fangen an, über den Boden zu eilen, und kleine schwärmen in geringer Höhe. Und je aktiver diese Prozesse sind, desto mehr Schlechtwetter wird erwartet. Es stellte sich heraus, dass die Ameisen im Laufe des Jahres 22 Wetteränderungen richtig erkannten und sich nur in zwei Fällen irrten. Das waren 9 %, was im Vergleich zum durchschnittlichen Fehler der Wetterstationen von 20 % recht gut aussieht.

Das Verhalten nicht nur erwachsener Insekten, sondern auch ihrer Larven hängt von den Messwerten lebender "Geräte" ab. Zum Beispiel

Die Sinnesorgane sind untrennbar mit dem zentralen Nervensystem des Körpers verbunden. Wenn dieser die Kontrollfunktion ausführt, die physiologischen Prozesse und Verhaltensreaktionen des Organismus koordiniert, dann verbinden die Sinnesorgane durch ihre Signale das Zentralnervensystem sowohl mit der Außenwelt als auch mit der inneren Umwelt des Organismus. Sinnes- oder Rezeptorzellen, die im ganzen Körper verstreut oder zu komplexen Rezeptororganen zusammengefasst sind, dienen als eine Art "Fenster" zur Außenwelt und interne Umgebung Organismus. Die an das Zentralnervensystem weitergegebenen Informationen sind äußerst vielfältig und, wie wir weiter unten sehen werden, für die Organisation zielgerichteten Verhaltens sowie für das biologisch begründete und koordinierte Funktionieren der physiologischen Systeme des Körpers unbedingt erforderlich.

Die Erfüllung aller drei unverzichtbaren Lebensaufgaben des Organismus: Ernährung, Fortpflanzung und Verbreitung, die den Erhalt der Art gewährleisten, ist nur durch eine kontinuierliche Überwachung durch verschiedene Sinnesorgane möglich. Rezeptoren, zusammen mit ihren Gehirnzentren, zusammen Analysatoren genannt, isolieren nicht nur bestimmte Objekte und Phänomene vom Hintergrund, dh sie beantworten die Frage "Was?", sondern stellen auch die Position des Objekts im Raum fest, dh sie beantworten Sie die Frage "wo?"

Schauen wir uns Beispiele an, wie die Sinnesorgane Ihnen die oben genannten Lebensaufgaben ermöglichen und welche Fragen sich ein Forscher bei der Beobachtung des Sinnesverhaltens eines Insekts stellt.

Reproduktion... Die häufigste Form des Fortpflanzungsverhaltens ist die Suche nach einem Sexualpartner. Die Beteiligung der Sinne an der Aufrechterhaltung des Sexualverhaltens liegt auf der Hand, und vielleicht manifestieren sich in diesem Bereich die erstaunlichen Möglichkeiten, die der Struktur der Rezeptorsysteme von Insekten innewohnen. Hauptrolle Bei der Suche und Identifizierung eines Sexualpartners spielen die meisten Insekten einen Geruchssinn, der eng auf die Wahrnehmung eines Sexuallockstoffes abgestimmt ist. Unter den vielen Gerüchen, die nicht aufgezählt werden können, hebt das Männchen unmissverständlich einen hervor, nämlich denjenigen, der dem Weibchen seiner Art gehört, obwohl es auf die Gerüche nahe verwandter Arten reagieren kann. Der Sexuallockstoff des Weibchens erregt die Chemorezeptoren des Männchens bei einer unbedeutenden Molekülkonzentration in der Luft, was es ihm ermöglicht, das Weibchen aus einer Entfernung (im Rekordfall) von bis zu 12 km zu finden. Das Männchen wiederum hat oft „Charme“-Organe, deren Geruchsgeheimnis – ein Aphrodisiakum – das Weibchen zur Kopulation prädisponiert. Mit anderen Worten werden zwischen beiden Sexualpartnern artspezifische Duftsignale ausgetauscht, was die Verlässlichkeit ihrer Begegnung gewährleistet.

Kürzlich wurde am Eichenlaubwurm Tortrix vlridana gezeigt, dass das Sexualpheromon von der Larve in den weiblichen Körper gelangt Futterpflanze und wird durch die Chemie der letzteren bestimmt. Daher ziehen Weibchen, die mit Diät A aufgewachsen sind, keine Männchen an, die mit Diät B aufgewachsen sind. Dieser Umstand führt zu einer reproduktiven Isolation von Populationen und kann die Ursache für das Auftreten vorübergehender (reversibler) intraspezifischer Formen sein.

Bei tagaktiven Arten und bei leuchtenden Insekten ist die Rolle des Sehens besonders wichtig für das Sexualverhalten. Die Farbe der Flügel und des ganzen Körpers, die Art des Fluges und einige andere optische Zeichen dienen tagaktiven Schmetterlingen, Libellen, vielen Fliegen und anderen Insekten als spezifische Signale des Männchens und Weibchens, die mit ihren facettierten Augen leicht erfasst werden können. Manchmal sind diese Anzeichen für Insekten so spezifisch, dass wir ihre Existenz nur mit Hilfe von beurteilen können spezielle Geräte... Zum Beispiel sehen wir die Unterschiede in der Reflexion der Flügel nicht mit bloßem Auge. ultraviolette Strahlung, das bei einigen Schmetterlingen ein wirksames sekundäres Geschlechtsmerkmal ist. In einigen Fällen konnten spezielle Farbdetektoren im Sehsystem von Insekten identifiziert werden, die eng auf die Wahrnehmung der Farbe des Sexualpartners abgestimmt sind. Die optische Signalisierung von Glühwürmchenkäfern ist bekannt, aber nicht jeder ahnt, wie kompliziert die Organisation ist. Jede Art hat ihre eigenen Identifizierungslichter - Leuchtpunkte, die sich in Konfiguration und Zeitparametern unterscheiden. Auf den Ausbruch des artspezifischen Signals des Männchens reagiert sein Auserwählter nach einer genau definierten Zeit mit einem einladenden Leuchten. Die strikte Artspezifität des Sets von Signalen und Antworten sorgt für eine zuverlässige Kommunikation und dient gleichzeitig als ethologische Barriere, wenn mehrere Arten zusammenleben.

Es überrascht durch seine Komplexität des Sexualverhaltens und der akustischen Signalisierung. Vor dem Hintergrund einer Vielzahl von Geräuschen (sogar sehr laut) stoßen Heuschrecken, Grillen und einige andere Insekten in Dutzenden von Metern Entfernung ein Ruflied eines Sexualpartners aus und nehmen die Richtung der Schallquelle ein. Neben dem Ruflied gibt es weitere Signale: Kopulation, Drohung und Territorialität. Die Fähigkeit des auditiven Analysators, die artspezifische Stimmung zu verfeinern, führt insbesondere zur Entstehung lokaler Dialekte von Territorialliedern, die an den Heuschrecken der britischen Inseln gut untersucht wurden.

Umsiedlung... Die Umsiedlung erfordert vor allem eine zuverlässige Orientierung im Raum, sonst bewegt sich das Tier chaotisch und kann das ursprüngliche Territorium nicht verlassen. Die mit der Orientierung verbundene Besiedlung kann sowohl aktiv sein – Streuung, Ausbreitung, als auch passiv – durch Wind oder Wasser getragen werden. Bei aktiver Ausbreitung werden Insekten hauptsächlich visuell durch Landmarken und einen Himmelskompass in Form der Sonne, der Polarisation des Lichts des blauen Himmels und des Mondes geleitet. In diesem Fall wird das Targeting durch den Mechanismus eines der Taxis möglich, der es ermöglicht, basierend auf den Signalen der Rezeptoren, die Bewegungsachse in der gewählten Richtung zu halten. Die "Navigationskunst" der Insekten, die in der Lage ist, den gewählten Kurs für die tageszeitliche Verschiebung von Himmelsrichtungen zu korrigieren, ist fast so gut wie die Kunst der Vögel, den Himmelskompass zu benutzen. Vielleicht werden Insekten wie Vögel vom Erdmagnetfeld geleitet. Bei der passiven Übertragung, zum Beispiel durch den Wind, wählen Insekten eine bestimmte Körperhaltung, die die Richtungsübertragung des Körpers durch die Luft fördert, basierend auf Informationen von windempfindlichen Haaren und anderen Rezeptoren.

All diese Aktivitätsformen sind entweder mit der Fortbewegung verbunden oder mit dem Beibehalten einer bestimmten Position des Körpers im Raum sowie einzelner Körperteile relativ zueinander. Beides ist nur aufgrund von Informationen von speziellen Sensoren möglich. Dazu gehören vor allem verschiedene Mechanorezeptoren, die auf Dehnung, Kompression oder Torque empfindlich sind – Reize, die auf die Nagelhaut, das Bindegewebe und die Muskulatur durch oder Äußerer Einfluss, oder innere Anstrengung oder nur das Gewicht eines bestimmten Körperteils. Mechanorezeptorsignale sorgen für Haltungskontrolle, Koordination der Bewegungen von Körperteilen beim Laufen, Schwimmen, Kokon-Curling, Kopulation usw.

Die Rolle sensorischer Signale bei der Umsetzung motorischer Reaktionen von Insekten wird gut durch die Analyse des Wurfs der Gottesanbeterin Mantis religiosa auf Beute veranschaulicht. Die Gottesanbeterin, die den Kopf dreht, spürt ihre Beute visuell auf und kann sie sogar greifen, wenn sie sich auf der Seite ihrer Längsachse befindet. Folglich muss das den Wurf kontrollierende Zentrum sowohl Informationen über die Richtung zum Opfer relativ zum Kopf der Gottesanbeterin haben, als auch über die Position des Kopfes relativ zum Prothorax mit seinen Greifbeinen. Informationen erster Art werden von den Augen gegeben, Informationen zweiter Art von Mechanorezeptoren - zwei Paar sogenannter Haarplatten im Halsbereich. Wenn Sie die Nerven von allen Halshaarplatten durchtrennen (das Kontrollzentrum entafferenzen), sinkt die Zuverlässigkeit des Wurfs auf 20-30% gegenüber 85% in der Norm. Wenn nur eine linke Seite deafferent ist, sind Fehlschüsse häufiger und die Gottesanbeterin neigt dazu, den Wurf nach rechts vom Ziel zu richten. Signale, die nur von den rechten Halsplatten kommen, werden vom Kontrollzentrum als Rechtsdrehung des Kopfes interpretiert.

Die afferente Steuerung des Gehens erfolgt durch einen außergewöhnlich großen Satz von Mechanorezeptoren: Insbesondere bestimmte Rezeptoren der Pfote, des Unterschenkels und des Oberschenkels sind für die Stimulation bestimmter Beinmuskeln von Levatoren und Depressoren verantwortlich. Einige von ihnen, wie zum Beispiel die Glockensensillen, sind so positioniert, dass sie von den Zugkräften erregt werden, die beim normalen Stehen des Insekts im Bein auftreten. Wenn also die Mechanorezeptoren des Beins zerstört werden, wird der mechanische Aspekt des Gehens beim Insekt gestört: Gang, Geschwindigkeit usw. Rückmeldung mit behaarten Platten, die den Winkel zwischen Cola und Trochanter (zusammen mit dem Oberschenkel) kontrollieren. Die Stabheuschrecke Caraussius morosus hält den Körper normalerweise frei über dem Boden. Der Abstand zwischen ihnen bleibt auch dann erhalten, wenn das Insekt eine viermal schwerere Last trägt als der Körper. Sind die Haarplatten beschädigt, beginnt die Stabheuschrecke auch unter dem Eigengewicht, das Substrat zu berühren.

Von allen Fortbewegungsarten ist das Fliegen die anspruchsvollste sensorische Information. Afferente Signale verursachen nicht nur die Flucht, sie sind auch für deren Aufrechterhaltung und Regulierung notwendig. Der sogenannte Tarsalreflex ist bekannt: Das Ablösen der Beine von der Stütze verursacht bei vielen Insekten Flug- oder Schwimmbewegungen (z. B. bei Wasserwanzen - Belostomatiden), die bei erneutem Kontakt mit dem Substrat sofort aufhören. Mehrere Arten von Mechanorezeptor-Sensillen in den Beinen dienen als Sensoren für den Tarsalreflex. Zu den Rezeptoren, die den Flug unterstützen, gehören die windempfindlichen Haare an Kopf und Flügeln. Ihre phasentonischen Signale hängen von der Geschwindigkeit und Richtung des Luftstroms ab und können den Flug nicht nur unterstützen und regulieren, sondern auch starten. Bei Bienen, Fliegen und Blattläusen ist Johnstons Antennenorgan auch an der automatischen Flugstabilisierung beteiligt. Seine Signale regeln zusammen mit anderen Sensoren den Betrieb der Flügel: Je größer der Luftdruck am Antennenkabelbaum, desto kleiner die Amplitude der gleichseitigen Flügelklappen. Es ist leicht vorstellbar, dass aufgrund einer solchen negativen Rückkopplungsschleife automatisch eine geradlinige Flugrichtung beibehalten wird.

Rezeptoren sind an der Regulation nicht nur des Bewegungsapparates, sondern praktisch aller anderen physiologischen Systeme und Organe beteiligt. Ihre Beteiligung an der Steuerung des Verdauungsprozesses ist beispielsweise bei blutsaugenden Mücken sehr auffällig. Weibliche Anopheles-Mücken ernähren sich nicht nur vom Blut von Wirbeltieren, sondern trinken auch die sogenannten "freien Flüssigkeiten": Pflanzensaft, Tau usw. In diesem Fall fließt nur Blut direkt in den Darm, während andere Flüssigkeiten zunächst in einem blinden Ast der Speiseröhre gespeichert - in einem voluminösen Nahrungsreservoir. Trinkt die Mücke aber im Experiment einen offen liegenden Blutstropfen, ohne die Decke des Opfers zu durchbohren, dann gelangt das Blut nicht in den Darm, sondern auch in den Nahrungsspeicher, und das Insekt stirbt bald. Tatsache ist, dass die Flussrichtung der vom Insekt aufgenommenen Flüssigkeit von den Rezeptoren am Rüssel und im Rachen gesteuert wird.

Ein Beispiel für die Rezeptoraktivierung der endokrinen Drüsen ist die Abhängigkeit der Blutsauger-Wanze Rhodnius von der aufgenommenen Blutmenge: Die Larve scheidet nur nach dem Trinken einer bestimmten Blutmenge und auf einmal aus. Wenn die Larve in mehreren Schritten die gleiche Portion Blut mit Unterbrechungen zwischen den einzelnen Blutsaugvorgängen erhält, vergießt sie nicht. Die Experimente des prominenten englischen Entomophysiologen W. Wigglesworth zeigten, dass die Beziehung zwischen Häutung und Blutsaugen ziemlich komplex ist. Die Häutung erfolgt unter der Wirkung des Hormons Ecdyson, das von der Prothorakaldrüse sezerniert wird, das durch Signale von neurosekretorischen Gehirnzellen stimuliert wird. Das Gehirnzentrum wiederum wird durch Signale bestimmter Rezeptoren aktiviert, darunter Dehnungsrezeptoren, die sich in den Bauchwänden des Käfers befinden. Diese Rezeptoren werden nur dann ausgelöst, wenn sich der Darm bis zu einem bestimmten Schwellenvolumen ausdehnt, was auftritt, wenn eine bestimmte Menge Blut in ihn eintritt. Ebenso lösen Signale über die Dehnung des Mastdarms beispielsweise den Stuhlgang aus, Signale über die Dehnung der Fortpflanzungsdrüsengänge des Weibchens informieren das Zentralnervensystem über die Bereitschaft des Organismus zur Eiablage, etc. Die obigen Beispiele zeigen überzeugend, dass koordiniertes Arbeiten innere Organe hängt von Informationen ab, die von Interorezeptoren stammen.

Es gibt noch einen anderen Grund, der zur schnellen Entwicklung der Physiologie der Sinnesorgane von Insekten und Tieren im Allgemeinen beigetragen hat - dies ist der bionische Aspekt des Rezeptionsproblems. Tierische Rezeptoren sind analogen Sensoren, die derzeit vom Menschen gebaut werden, in der Regel in vielerlei Hinsicht überlegen. Daher ist es verständlich, das eine oder andere lebende System zu studieren, um ein im Prinzip ähnliches technisches Gerät zu schaffen. Die Physiologie der Sinnesorgane ist im Vergleich zu den meisten anderen biologischen Disziplinen durch die Aufnahme von Ansätzen, die Physiker, Kybernetiker und Mathematiker auf dem Weg der bionischen Suche eingeführt haben, in ihr Arsenal weit fortgeschritten. Für die Bionik reichen nur qualitative Merkmale nicht aus, sondern es werden quantitative Parameter eines lebenden Systems, übersetzt in die Sprache der Mathematik, benötigt.

Insbesondere interessieren sich Ingenieure für Sinnesorgane von Insekten als potenzielle Prototypen technischer Geräte mit extrem hoher Empfindlichkeit, Störfestigkeit, redundantem Design, kombiniert mit Kleinheit und geringem Energieverbrauch für die Arbeit. Die Empfindlichkeit von Insektenrezeptorzellen wird praktisch an die physikalische Grenze gebracht. Um also die Geruchszelle an der Antenne des Seidenraupenmännchens, abgestimmt auf die Wahrnehmung des Sexuallockstoffs des Weibchens, zu erregen, genügt der Kontakt mit einem Molekül dieser Substanz. Ein einzelnes Photon kann die Sehzelle eines Facettenauges erregen. Die Mechanorezeptorzelle des sogenannten Kniekehlenorgans fängt Substratschwingungen auf, deren Amplitude kleiner ist als der Durchmesser eines Wasserstoffatoms. Gleichzeitig unterscheiden sich die Rezeptoren von den bekannten technischen Informationssensoren durch ihre auffallende Störfestigkeit. Wir haben bereits angemerkt, dass die Heuschrecke vor dem Hintergrund unterschiedlichster Klänge ein artspezifisches Lied aussondert (erkennt). Eine Biene erkennt eine ihr bekannte Blume unter vielen anderen Objekten ähnlicher Größe, Farbe und Form aus der Ferne visuell. Die Redundanz des Designs lebender Systeme manifestiert sich darin, dass die Zerstörung eines Teils eines Organs es nicht deaktiviert, und bei Insekten wird diese Eigenschaft mit der extremen Miniaturgröße aller Organe kombiniert.

Ausnahmslos in allen Rezeptorsystemen sind Bioniker bestrebt, hocheffiziente biologische Methoden zur Trennung von Signal und Rauschen zu entschlüsseln. Daneben sind im olfaktorischen Analysator Methoden zur Organisation einer außergewöhnlich hohen und selektiven Geruchsempfindlichkeit, im auditiven Analysator Methoden zur Peilung einer Schallquelle und Identifizierung ihrer Signale, in einem visuellen Analysator Mechanismen zur Analyse der Polarisation von Licht und der Wahrnehmung von für den Menschen unsichtbaren Strahlen.

Die Errungenschaften der Sinnesbionik sind, soweit aus den vorliegenden Publikationen* ersichtlich, noch bescheidener als die der Sinnesphysiologie selbst, angereichert mit einem der Bionik entlehnten physikalischen Ansatz. Als Erfolgsbeispiel nennen wir die Entwicklung eines Geräts zur Messung der Geschwindigkeit von Flugzeugen relativ zur Erde, das nach dem Prinzip der Bewegungswahrnehmung durch das facettierte Auge arbeitet, das im Rüsselkäfer Chlorophanus gefunden wurde. Es wurde wiederholt über die Entwicklung akustischer Geräte berichtet, die blutsaugende Mücken anlocken (und zerstören) und Ultraschallsender, die den Schrei von Fledermäusen nachahmen und so schädliche Motten, die diese Geräusche hören, abschrecken. Im Kampf gegen die Zigeunermotte und verwandte Arten werden Fallen mit einem Sexuallockstoff (z. B. synthetischer Disparlur) erfolgreich eingesetzt. Verbesserte Lichtfallen mit UV-Strahler, besonders attraktiv für nachtaktive Insekten.

* (Es ist bekannt, dass die bionische Forschung im Ausland in großem Umfang von der Militärabteilung finanziert wird und viele von ihnen eine entsprechende Ausrichtung haben, die keiner breiten Öffentlichkeit unterliegt.)

Sowohl Bionisten als auch Biologen verschiedener Fachrichtungen sind von großem Interesse für das Problem der Erkennung von Bildern im Zusammenhang mit der Untersuchung von Rezeptoren, mit einer kurzen Zusammenfassung davon werden wir unseren Überblick über die Rolle der Sinnesorgane im Leben von Insekten beenden.

Die Suche nach diesem oder jenem Objekt basiert immer auf der Unterscheidung (Diskriminierung) äußerer Reize und ihrer Modalitäten, für die die Rezeptoren allein verantwortlich sind, da sie am "Eingang" des Organismus stehen. Eine gezielte Auswahl ist jedoch nur möglich, wenn die Rezeptorsignale des Objekts mit seiner Beschreibung oder im zentralen Nervensystem des Körpers eingebetteten Merkmalen übereinstimmen. Daher wird die Wahl eines Objekts nicht nur durch sensorische Informationen von außen bestimmt, sondern auch durch die, die im genetischen oder individuellen Gedächtnis des Organismus enthalten sind. Der Auswahl geht die Identifizierung des Objekts als solches, der Vergleich mit der bereits im Zentralnervensystem vorhandenen Referenzidee voraus.

In diesem Zusammenhang stellt sich eine grundlegende Frage: In welcher Form wird die Beschreibung von Objekten im Gedächtnis von Insekten gespeichert - in Form von spezifischen Merkmalen jedes einzelnen von ihnen oder einer verallgemeinerten Darstellung? Das folgende Beispiel soll unseren Standpunkt verdeutlichen. Wenn eine Biene ihren Bienenstock eindeutig anhand der Farbe findet (Imker merken schon lange, dass die Farbgebung die Suche erleichtert, und deshalb werden die benachbarten Bienenstöcke eingefärbt verschiedene Farben), dann mag es einem unerfahrenen Beobachter so vorkommen, als sei die Sache ganz einfach. Die Biene ist dafür bekannt, Farben zu unterscheiden, weshalb sie ihren Bienenstock an der Farbe erkennt. Aber in Wirklichkeit erkennt sie den Bienenstock als solchen, verwechselt ihn nicht mit anderen gleichfarbigen Objekten. Die Aufgabe für die Biene kann kompliziert werden, indem ein Objekt auf dem Bienenstock platziert wird, das das Aussehen des Bienenstocks verzerrt. Formal, in der Sprache der Beschreibung dieser Situation durch die Rezeptoren des Auges, ist hier das Objekt anders, dennoch eine trainierte Biene und erkennt sie unter diesen Bedingungen als Bienenstock. Dies bedeutet, dass die Biene das Bild des Bienenstocks im Gedächtnis behält - eine verallgemeinerte Vorstellung davon, die, wie Sie leicht erraten können, nur als Ergebnis davon entstehen kann persönliche Erfahrung, mehrfache Rückkehr zum Bienenstock in verschiedenen Situationen und die Auswahl der wichtigsten optischen Merkmale des Bienenstocks im Prozess der Bildentstehung.

Die Fähigkeit der Honigbiene, visuell zu verallgemeinern, wurde kürzlich in speziellen Experimenten bestätigt, in denen das Insekt auf verschiedene Objekte trainiert wurde, jedoch nach einem allen gemeinsamen Merkmal auf dieselbe Klasse von verstärkten (Nahrungs-)Objekten, die im Gegensatz zur Klasse der unverstärkten Objekte. Früher galt diese logische Operation als Privileg ausschließlich höherer Tiere mit voluminösen Gehirnen, in deren Verhalten einige Forscher Anzeichen einer "elementaren Vernunft" sahen.

Das Problem der Identifizierung von Bildern ist nicht nur für Biologen, sondern auch für Designer von "denkenden" Maschinen in den Mittelpunkt der Aufmerksamkeit gerückt. Tatsache ist, dass die visuelle Erkennung bei Menschen und Tieren bei vielen Transformationen eines erkennbaren Objekts invariant ist. Wir erkennen ein bekanntes Gesicht im ganzen Gesicht und im Profil, auf einem Foto, in einer Konturzeichnung und sogar in einer Karikatur. Der Identifizierung geht die Auswahl einiger Knotenmerkmale voraus, auf deren Grundlage eine logische Operation der Verallgemeinerung und Bildbildung folgt. Aber welche Zeichen und wie das Gehirn sie verallgemeinert, ist bei weitem nicht immer bekannt, und das ist die Schwierigkeit, Algorithmen und Programme für Computer zu erstellen, zum Beispiel Texte in verschiedenen Schriftarten zu lesen. Nicht alle hier erforderlichen Experimente sind am Menschen möglich, einige davon, insbesondere bei Operationen, sind nur am Tier durchführbar. Daher ist die Relevanz der Untersuchung komplexer Formen des Insektenverhaltens, in diesem Fall des Sehverhaltens von Bienen, klar. Die relativ geringe Anzahl von Neuronen in der Netzhaut des Auges und insbesondere im Kopfganglion macht Bienen im Vergleich zu höheren Wirbeltieren zu einem leichter zugänglichen Objekt für das Studium der peripheren und zentralen Mechanismen der Generalisierung und Erkennung von Bildern.