آیا حشرات دارای اندام های تشخیص شیمیایی هستند؟ ساختار بدن یک حشره - اندام های حسی و سیستم عصبی حشرات. اندام های حسی حشرات

اندام های حسی واسطه بین محیط بیرونی و بدن هستند. با قیاس با شخص، اندام های لمس، شنوایی، بویایی، چشایی و بینایی متمایز می شوند. با این حال، تقسیم آنها به حس مکانیکی، حس گرمابی و بینایی صحیح تر است.
اساس اندام های حسی تشکیلات حساس به اعصاب آنها - sensilla است. بسته به ویژگی های قرار گرفتن در معرض و درک تحریک، سنسیلا به طور متفاوتی مرتب می شوند: برخی از آنها به شکل مو، مو، مخروط یا شکل دیگری از سطح پوست بیرون می زند، برخی دیگر در خود پوست قرار دارند.
اندام های حس مکانیکی شامل گیرنده های لمسی است که ضربه مغزی موقعیت بدن، تعادل آن را درک می کنند. آنها به شکل سنسیلای ساده با موهای حساس در سراسر بدن پراکنده شده اند. تغییر در موقعیت مو به سلول حساس منتقل می شود، جایی که تحریکی وجود دارد که وارد مرکز عصبی می شود.
شنوایی در همه حشرات توسعه یافته است. در ارتوپترها، سیکاداهای آواز، و برخی از حشرات، گیرنده های شنوایی با اندام های تمپان نشان داده می شوند. ملخ ها دارای چنین اندام هایی در طرفین بخش اول شکم ، ملخ ها و جیرجیرک ها هستند - در پاهای پایینی پاهای جلویی به شکل یک جفت بیضی که با یک غشای تمپان یا یک جفت شکاف با غشای مخفی سفت شده اند. حشرات صداها را از 8 (مادون صوت) تا بیش از 40 هزار ارتعاش در ثانیه (اولتراسوند) درک می کنند.
اندام حس شیمیایی برای درک بو و طعم عمل می کند و توسط گیرنده های شیمیایی واقع بر روی آنتن ها نشان داده می شود. تعداد سنسیلای بویایی به نحوه زندگی گونه، روش و ماهیت تهیه غذا بستگی دارد. زنبور کارگر روی هر آنتن حدود 6000 سنسیلای لایه ای دارد. نرها معمولاً حساسیت بیشتری دارند که با جستجوی فعال برای ماده ها همراه است.
حس بویایی به عنوان حشره ای برای جستجوی افراد جنس مخالف، شناخت افراد گونه خود، برای یافتن غذا، مکان هایی برای تخم گذاری عمل می کند. بسیاری از حشرات مواد جذابی ترشح می کنند - جاذبه های جنسی یا اپاگون. ماده های بارور نشده می توانند نرها را از فاصله 3 تا 9 کیلومتری جذب کنند، اما ماده بارور شده دیگر برای نرها جالب نیست. نرها می توانند جاذبه جنسی را از فاصله دور و با غلظت ناچیز آن که با چند مولکول در هر متر مکعب هوا محاسبه می شود، بگیرند.
طعم و مزه فقط به تشخیص غذا کمک می کند. حشرات چهار مزه اصلی دارند: شیرین، تلخ، ترش و شور. اکثر قندها توسط حشرات حتی در غلظت های کم شناسایی می شوند. برخی از پروانه ها محلول قند با غلظت 0.0027٪ را از آب خالص تشخیص می دهند. مورچه ها شکر را از ساخارین، زنبورها - نمک و مخلوط آن با شکر در غلظت 0.36٪ به خوبی تشخیص می دهند. انسان این تمرکز را احساس نمی کند.
جوانه‌های چشایی روی قسمت‌های دهان قرار دارند، اما می‌توانند روی پنجه‌های پا نیز قرار بگیرند (پروانه‌های روزانه)، هنگامی که سمت کف پا با محلول قند تماس می‌گیرد، پروانه گرسنه با گسترش پروبوسیس واکنش نشان می‌دهد. توسعه بالای حس شیمیایی در حشرات در مبارزه با آنها با روش های طعمه یا مواد دافع استفاده می شود.
حس گرمابی در زندگی حشرات از اهمیت بالایی برخوردار است و بسته به رطوبت و دمای محیط، رفتار آنها را تنظیم می کند.
بینایی همراه با حس شیمیایی نقش پیشرو در زندگی حشرات دارد. اندام های بینایی با چشم های ساده و مرکب نشان داده می شوند. چشم های مرکب یا مرکب در دو طرف سر قرار دارند و گاهی اوقات می توانند بسیار بزرگ باشند (مگس، سنجاقک). هر چشم مرکب از تعداد زیادی سنسیلی به نام تشکیل شده است اوماتیدیا، تعداد آنها به صدها و حتی هزاران می رسد. با کمک چشم های مرکب، حشرات بین شکل، حرکت، رنگ و فاصله تا یک جسم و همچنین نور پلاریزه تمایز قائل می شوند. بسیاری از گونه ها کوته بین هستند و از راه دور فقط حرکت را تشخیص می دهند. بیشتر حشرات نور قرمز را نمی بینند، اما نور فرابنفش را می بینند. دامنه امواج نور مرئی بین 2500 تا 8000 نانومتر است. زنبور عسل نور پلاریزه ساطع شده از آسمان آبی را متمایز می کند که به آن اجازه می دهد در جهت پرواز جهت گیری کند.
پرواز حشرات به نور با حرکت قطب نمای نور توضیح داده می شود. پرتوهای نور به صورت شعاعی واگرا می شوند و هنگام حرکت مایل نسبت به آنها، زاویه تابش تغییر می کند. برای حفظ زاویه ثابت، حشره مجبور است دائماً مسیر خود را به سمت منبع نور تغییر دهد. این حرکت از یک مارپیچ لگاریتمی پیروی می کند و در نهایت حشره را به منبع نور هدایت می کند.
چشم های ساده یا اوسلی بین چشم های مرکب روی پیشانی یا تاج قرار دارند. تعداد آنها از 1 تا 3 متغیر است، آنها در یک مثلث مرتب شده اند. در بسیاری از حشرات، اوسل ها اثر تنظیمی بر روی چشم های مرکب دارند و ثبات بینایی را در شرایط نوسان شدت نور (در حشرات با دگردیسی ناقص) تضمین می کنند.

احساس شیمیایی

حیوانات دارای حساسیت شیمیایی عمومی هستند که توسط اندام های حسی مختلف ایجاد می شود. در حس شیمیایی حشرات، حس بویایی بیشترین نقش را دارد. و موریانه ها و مورچه ها، به گفته دانشمندان، حس بویایی سه بعدی دارند. تصور آنچه که هست برای ما سخت است. اندام های بویایی یک حشره به وجود غلظت های بسیار اندک از یک ماده واکنش نشان می دهند، گاهی اوقات بسیار دور از منبع. به لطف حس بویایی، حشره طعمه و غذا را پیدا می کند، زمین را پیمایش می کند، از نزدیک شدن دشمن مطلع می شود و ارتباطات زیستی را انجام می دهد، جایی که "زبان" خاص تبادل اطلاعات شیمیایی با استفاده از فرومون ها است.

فرومون ها پیچیده ترین ترکیباتی هستند که برای اهداف ارتباطی توسط برخی افراد به منظور انتقال اطلاعات به افراد دیگر ترشح می شوند. چنین اطلاعاتی بسته به نوع موجود زنده و حتی تعلق آن به یک خانواده خاص، در مواد شیمیایی خاصی رمزگذاری می شوند. ادراک با کمک سیستم بویایی و رمزگشایی «پیام» باعث ایجاد شکل خاصی از رفتار یا فرآیند فیزیولوژیکی در گیرندگان می شود. تا به امروز، گروه قابل توجهی از فرومون های حشرات شناخته شده است. برخی از آنها برای جذب افراد جنس مخالف طراحی شده اند، برخی دیگر، ردیابی ها، مسیر خانه یا منبع غذایی را نشان می دهند، برخی دیگر به عنوان یک سیگنال هشدار عمل می کنند، چهارمی ها فرآیندهای فیزیولوژیکی خاصی را تنظیم می کنند و غیره.

باید واقعا منحصر به فرد باشد تولید شیمیایی» در بدن حشرات به رهاسازی به مقدار مناسبو در برخی موارد طیف کاملی از فرمون هایی که آنها نیاز دارند. امروزه بیش از صد مورد از این مواد با پیچیده ترین طبیعت شناخته شده است. ترکیب شیمیایی، اما بیش از یک دوجین از آنها به طور مصنوعی تکثیر نشدند. در واقع، برای به دست آوردن آنها، به فناوری ها و تجهیزات پیشرفته ای نیاز است، بنابراین در حال حاضر تنها شگفت زده شدن از چنین آرایش بدن این موجودات بی مهرگان مینیاتوری باقی مانده است.

سوسک ها عمدتا با آنتن های نوع بویایی ارائه می شوند. آنها به شما امکان می دهند نه تنها بوی یک ماده و جهت توزیع آن را ضبط کنید، بلکه حتی شکل یک جسم بدبو را "احساس" کنید. نمونه‌ای از حس بویایی عالی سوسک‌های گورکن هستند که به پاکسازی زمین از مردار می‌پردازند. آنها قادرند صدها متر از او بو کنند و در یک گروه بزرگ جمع شوند. و کفشدوزک با کمک بو، کلنی هایی از شته ها را پیدا می کند تا سنگ تراشی را در آنجا ترک کند. از این گذشته ، نه تنها خودش از شته ها تغذیه می کند ، بلکه لاروهای او را نیز تغذیه می کند.

نه تنها حشرات بالغ، بلکه لاروهای آنها نیز اغلب دارای حس بویایی عالی هستند. بنابراین، لارو سوسک قادر است به سمت ریشه گیاهان (کاج، گندم) حرکت کند، که توسط غلظت کمی از دی اکسید کربن هدایت می شود. در آزمایش‌ها، لاروها بلافاصله به منطقه خاک می‌روند، جایی که مقدار کمی از ماده‌ای را وارد می‌کنند که دی اکسید کربن را تشکیل می‌دهد.

حساسیت اندام بویایی، به عنوان مثال، پروانه زحل، که نر آن قادر است بوی ماده ای از گونه خود را در فاصله 12 کیلومتری به تصویر بکشد، غیرقابل درک به نظر می رسد. هنگام مقایسه این فاصله با میزان فرمون ترشح شده توسط ماده، نتیجه ای به دست آمد که دانشمندان را شگفت زده کرد. به لطف شاخک‌هایش، مرد بی‌تردید در میان بسیاری از مواد بدبو به ازای هر 1 متر مکعب هوا، یک مولکول از این ماده شناخته شده ارثی را جستجو می‌کند!

به برخی از پرفشارها چنان حس بویایی داده می شود که از غریزه شناخته شده سگ کمتر نیست. بنابراین، سوارکاران زن، هنگام دویدن در امتداد تنه یا کنده درخت، آنتن های خود را به شدت حرکت می دهند. با آنها، لاروهای دم شاخدار یا سوسک چوب بری را که در چوب در فاصله 2-2.5 سانتی متری از سطح قرار دارند، "بویید" می کنند.

به لطف حساسیت منحصربه‌فرد آنتن‌ها، هلیس‌سوار کوچک تنها با لمس پیله‌های عنکبوت‌ها مشخص می‌کند که چه چیزی در آن‌ها وجود دارد - بیضه‌های توسعه نیافته، عنکبوت‌های غیرفعال که قبلاً آن‌ها را ترک کرده‌اند یا بیضه‌های سواران دیگر گونه‌هایشان. چگونگی انجام چنین تحلیل دقیقی توسط هلیس هنوز مشخص نیست. به احتمال زیاد، او ظریف ترین بوی خاص را احساس می کند، اما ممکن است هنگام ضربه زدن به آنتن های خود، سوار نوعی صدای بازتابی را دریافت کند.

درک و تجزیه و تحلیل محرک های شیمیایی که بر روی اندام های بویایی حشرات عمل می کنند توسط یک سیستم چند منظوره - تجزیه و تحلیل بویایی انجام می شود. مانند تمام تحلیلگرهای دیگر از بخش های ادراک، هدایت و مرکزی تشکیل شده است. گیرنده‌های بویایی (گیرنده‌های شیمیایی) مولکول‌های مواد بدبو را درک می‌کنند و تکانه‌هایی که بوی خاصی را نشان می‌دهند در امتداد رشته‌های عصبی برای تجزیه و تحلیل به مغز فرستاده می‌شوند. یک رشد فوری پاسخ بدن وجود دارد.

وقتی در مورد حس بویایی حشرات صحبت می کنیم، نمی توان در مورد بوی آن گفت. علم هنوز درک روشنی از چیستی بو ندارد و نظریه های زیادی در مورد این پدیده طبیعی وجود دارد. به گفته یکی از آنها، مولکول های تجزیه و تحلیل شده یک ماده نشان دهنده یک "کلید" است. و "قفل" گیرنده های اندام های بویایی است که در تجزیه کننده های بو وجود دارد. اگر پیکربندی مولکول به "قفل" گیرنده خاصی نزدیک شود، آنالایزر سیگنالی را از آن دریافت می کند، آن را رمزگشایی می کند و اطلاعات مربوط به بو را به مغز حیوان منتقل می کند. بر اساس نظریه دیگری، بو توسط خواص شیمیایی مولکول ها و توزیع بارهای الکتریکی تعیین می شود. جدیدترین نظریه که طرفداران بسیاری را به خود جلب کرده است، علت اصلی بو را در خواص ارتعاشی مولکول ها و اجزای تشکیل دهنده آنها می داند. هر عطری با فرکانس های خاصی (اعداد موج) از محدوده مادون قرمز مرتبط است. به عنوان مثال، تیوالکل سوپ پیاز و دکابوران از نظر شیمیایی کاملاً متفاوت هستند. اما فرکانس یکسان و بوی یکسانی دارند. در عین حال، مواد شیمیایی مشابهی وجود دارند که با فرکانس های مختلف مشخص می شوند و بوی متفاوتی دارند. اگر این نظریه درست باشد، هم مواد معطر و هم هزاران نوع سلولی که بو را درک می کنند را می توان با فرکانس های فروسرخ ارزیابی کرد.

"نصب رادار" حشرات

حشرات دارای اندام های عالی بویایی و لمسی هستند - آنتن (آنتن یا غل). آنها بسیار متحرک هستند و به راحتی کنترل می شوند: یک حشره می تواند آنها را پرورش دهد، آنها را به هم نزدیک کند، هر یک را به صورت جداگانه در محور خود یا با هم روی یک محور مشترک بچرخاند. در این مورد، آنها هم از نظر ظاهری شبیه هستند و هم در اصل "نصب رادار" هستند. عنصر حساس به اعصاب آنتن ها Sensila هستند. از آنها، یک ضربه با سرعت 5 متر در ثانیه به مرکز "مغز" آنالایزر منتقل می شود تا شیء تحریک را تشخیص دهد. و سپس سیگنال پاسخ به اطلاعات دریافتی فوراً به عضله یا اندام دیگر می رود.

در اکثر حشرات، در بخش دوم آنتن ها، یک اندام جانستون وجود دارد - یک دستگاه جهانی، که هدف آن هنوز به طور کامل مشخص نشده است. اعتقاد بر این است که حرکات و لرزش هوا و آب، تماس با اجسام جامد را درک می کند. ملخ ها و ملخ ها دارای حساسیت شگفت آور بالایی نسبت به ارتعاشات مکانیکی هستند که قادر به ثبت هرگونه ارتعاش با دامنه ای برابر با نصف قطر اتم هیدروژن هستند!

سوسک ها همچنین دارای اندام جانستون در بخش دوم آنتن هستند. و اگر سوسکی که روی سطح آب می چرخد آسیب ببیند یا از بین برود، به هر مانعی برخورد خواهد کرد. با کمک این اندام، سوسک قادر است امواج منعکس شده ای را که از ساحل یا موانع می آید، بگیرد. او امواج آب را با ارتفاع 0.000000004 میلی متر احساس می کند، یعنی ارگان جانستون وظیفه صداپیش یا رادار را انجام می دهد.

مورچه ها نه تنها با یک مغز منظم، بلکه با یک سازمان بدنی به همان اندازه کامل متمایز می شوند. آنتن ها برای این حشرات از اهمیت بالایی برخوردارند؛ برخی به عنوان اندام عالی بویایی، لمس، شناخت محیط و توضیحات متقابل عمل می کنند. مورچه هایی که از آنتن محروم می شوند، توانایی یافتن راهی، غذای نزدیک و تشخیص دشمنان از دوستان را از دست می دهند. با کمک آنتن ها، حشرات می توانند با یکدیگر "صحبت کنند". مورچه ها با لمس آنتن های یکدیگر با آنتن های خود اطلاعات مهمی را منتقل می کنند. در یکی از اپیزودهای رفتاری، دو مورچه طعمه هایی را به شکل لاروهایی با اندازه های مختلف پیدا کردند. پس از «مذاکره» با برادرانشان به کمک آنتن، به همراه یاوران بسیجی راهی محل کشف شدند. در همان زمان، مورچه موفق‌تری که با کمک شاخک‌ها موفق به انتقال اطلاعات در مورد طعمه بزرگ‌تری شد، گروه بسیار بزرگ‌تری از مورچه‌های کارگر را پشت سر خود بسیج کرد.

جالب اینجاست که مورچه ها یکی از تمیزترین موجودات هستند. بعد از هر وعده غذایی و خواب، تمام بدن آنها و به خصوص آنتن ها کاملا تمیز می شود.

احساسات چشایی

شخص بو و طعم یک ماده را به وضوح تعریف می کند، در حالی که در حشرات، مزه و حس بویایی اغلب از هم جدا نیستند. آنها به عنوان یک احساس شیمیایی واحد (ادراک) عمل می کنند.

حشرات با احساس طعم، بسته به ویژگی تغذیه یک گونه خاص، یک یا ماده دیگر را ترجیح می دهند. در عین حال، آنها قادر به تشخیص شیرین، شور، تلخ و ترش هستند. برای تماس با غذای مصرف شده، اندام های چشایی را می توان در قسمت های مختلف بدن حشرات - روی آنتن ها، پروبوسیس و پاها قرار داد. با کمک آنها، حشرات اطلاعات شیمیایی اولیه در مورد محیط را دریافت می کنند. به عنوان مثال، یک مگس، تنها با لمس پنجه های خود به یک شی مورد علاقه، تقریباً بلافاصله متوجه می شود که زیر پایش چه چیزی است - نوشیدنی، غذا یا چیزی غیر قابل خوردن. یعنی قادر است آنالیز تماس فوری یک ماده شیمیایی را با پاهای خود انجام دهد.

چشایی حسی است که وقتی محلولی از مواد شیمیایی در معرض گیرنده ها (گیرنده های شیمیایی) اندام چشایی حشره قرار می گیرد، ایجاد می شود. سلول های گیرنده چشایی بخش محیطی هستند سیستم پیچیدهتجزیه و تحلیل طعم آنها محرک های شیمیایی را درک می کنند و در اینجا رمزگذاری اولیه سیگنال های چشایی اتفاق می افتد. آنالایزرها فورا رگبارهای تکانه های شیمیوالکتریک را در امتداد رشته های عصبی نازک به مرکز "مغز" خود منتقل می کنند. هر یک از این پالس ها کمتر از یک هزارم ثانیه طول می کشد. و سپس ساختارهای مرکزی آنالایزر فوراً حس چشایی را تعیین می کنند.

تلاش ها برای درک نه تنها این سوال که بو چیست، بلکه برای ایجاد یک نظریه واحد از "شیرینی" ادامه دارد. تا کنون، این موفقیت آمیز نبوده است - شاید شما، زیست شناسان قرن بیست و یکم، موفق شوید. مشکل این است که شیرینی های کاملاً متفاوت می توانند طعم نسبتاً یکسانی ایجاد کنند. مواد شیمیاییهم ارگانیک و هم غیر آلی

اندام های حسی

مطالعه حس لامسه حشرات شاید بزرگترین مشکل باشد. این موجودات زنجیر شده در یک پوسته کیتینی چگونه دنیا را لمس می کنند؟ بنابراین، به لطف گیرنده های پوست، ما می توانیم احساسات مختلف لمسی را درک کنیم - برخی از گیرنده ها فشار را ثبت می کنند، برخی دیگر دما و غیره. با لمس یک جسم می توان نتیجه گرفت که سرد یا گرم، سخت یا نرم، صاف یا خشن است. حشرات همچنین دارای آنالایزرهایی هستند که دما، فشار و غیره را تعیین می کنند، اما مکانیسم های عمل آنها ناشناخته باقی مانده است.

حس لامسه یکی از مهم ترین حواس برای ایمنی پرواز بسیاری از حشرات پرنده، برای درک جریان هوا است. به عنوان مثال، در دیپتران ها، کل بدن با سنسیلا پوشیده شده است که عملکردهای لمسی را انجام می دهد. به خصوص تعداد زیادی از آنها روی هالترها برای درک فشار هوا و تثبیت پرواز وجود دارد.

با تشکر از حس لامسه، مگس به آسانی نمی توان آن را لمس کرد. دید او به او این امکان را می دهد که فقط در فاصله 40 - 70 سانتی متری متوجه یک جسم تهدید کننده شود.اما مگس قادر است به یک حرکت خطرناک دست که حتی باعث حرکت کوچک هوا می شود پاسخ دهد و فوراً بلند شود. این مگس خانگی معمولی بار دیگر تأیید می کند که هیچ چیز در دنیای زنده ساده نیست - همه موجودات، از پیر و جوان، دارای سیستم های حسی عالی برای زندگی فعال و محافظت از خود هستند.

گیرنده های حشرات که فشار را ثبت می کنند می توانند به صورت جوش و مو باشند. آنها توسط حشرات برای اهداف مختلف، از جمله برای جهت گیری در فضا - در جهت گرانش استفاده می شوند. به عنوان مثال، یک لارو مگس همیشه قبل از شفیره شدن به وضوح به سمت بالا حرکت می کند، یعنی برخلاف گرانش. از این گذشته ، او باید از توده مواد غذایی مایع خارج شود و هیچ نقطه عطفی در آنجا وجود ندارد ، به جز جاذبه زمین. حتی پس از بیرون آمدن از گل داودی، مگس برای مدتی به سمت بالا خزیده تا زمانی که خشک شود تا بتواند پرواز کند.

بسیاری از حشرات دارای حس گرانش به خوبی توسعه یافته هستند. به عنوان مثال، مورچه ها می توانند شیب سطحی را 20 تخمین بزنند. و سوسک کاوشگر که حفره های عمودی را حفر می کند، می تواند انحراف از عمودی 10 را تخمین بزند.

"پیش بینی کنندگان" زنده

بسیاری از حشرات دارای توانایی عالی برای پیش بینی تغییرات آب و هوا و پیش بینی های طولانی مدت هستند. با این حال، این برای همه موجودات زنده معمول است - خواه یک گیاه باشد، یک میکروارگانیسم، یک بی مهره یا یک مهره‌دار. چنین توانایی هایی فعالیت طبیعی زندگی را در زیستگاه مورد نظر آنها تضمین می کند. به ندرت دیده می شوند پدیده های طبیعی- خشکسالی، سیل، سرما. و سپس، برای زنده ماندن، موجودات زنده باید از قبل تجهیزات حفاظتی بیشتری را بسیج کنند. در هر دو مورد، آنها از "ایستگاه های هواشناسی" داخلی خود استفاده می کنند.

با مشاهده مداوم و دقیق رفتار موجودات زنده مختلف، می توان نه تنها در مورد تغییرات آب و هوا، بلکه حتی در مورد بلایای طبیعی آینده نیز یاد گرفت. از این گذشته، بیش از 600 گونه جانوری و 400 گونه گیاهی که تاکنون برای دانشمندان شناخته شده است، می توانند نقشی به عنوان فشارسنج، شاخص رطوبت و دما، پیش بینی کننده رعد و برق، طوفان، گردباد، سیل و زیبای ابری داشته باشند. آب و هوا علاوه بر این، "پیش بینی کنندگان آب و هوا" زنده در همه جا وجود دارد، هر کجا که هستید - در کنار مخزن، در چمنزار، در جنگل. به عنوان مثال، قبل از باران، حتی با یک آسمان صاف، ملخ های سبز از چهچهه زدن دست می کشند، مورچه ها شروع به بستن محکم ورودی های مورچه می کنند، و زنبورها برای شهد پرواز نمی کنند، در کندو می نشینند و وزوز می کنند. در تلاش برای پنهان شدن از آب و هوای بد قریب الوقوع، مگس ها و زنبورها به پنجره خانه ها پرواز می کنند.

مشاهدات برای مورچه های سمیکه در کوهپایه های تبت زندگی می کردند، توانایی عالی خود را در پیش بینی های دورتر نشان دادند. قبل از شروع دوره باران های شدید، مورچه ها به مکان دیگری با زمین سخت خشک نقل مکان می کنند و قبل از شروع خشکسالی، مورچه ها فرورفتگی های تاریک و مرطوب را پر می کنند. مورچه های بالدار می توانند نزدیک شدن طوفان را در 2-3 روز احساس کنند. افراد بزرگ شروع به هجوم در امتداد زمین می کنند، در حالی که افراد کوچک در ارتفاع کم ازدحام می کنند. و هر چه این فرآیندها فعال تر باشند، هوای بد شدیدتری انتظار می رود. مشخص شد که در طول سال مورچه ها 22 تغییر آب و هوا را به درستی شناسایی کردند و تنها در دو مورد اشتباه کردند. این به 9 درصد رسید که در مقایسه با میانگین خطای 20 درصدی ایستگاه های هواشناسی بسیار خوب به نظر می رسد.

اقدامات هدفمند حشرات اغلب به پیش بینی های بلندمدت بستگی دارد و این می تواند برای مردم مفید باشد. یک زنبوردار با تجربه پیش بینی نسبتاً قابل اعتمادی توسط زنبورها ارائه می شود. برای زمستان، شکاف کندو را با موم می بندند. با باز شدن تهویه کندو می توان زمستان آینده را قضاوت کرد. اگر زنبورها سوراخ بزرگی بگذارند، زمستان گرم خواهد بود و اگر کوچک باشد، انتظار یخبندان شدید را دارید. همچنین مشخص است که اگر زنبورها زودتر از کندوها شروع به پرواز کنند، می توان انتظار یک بهار گرم زودرس را داشت. همین مورچه ها، اگر انتظار نمی رود زمستان شدید باشد، در نزدیکی سطح خاک زندگی می کنند و قبل از یک زمستان سرد، بیشتر در عمق زمین مستقر می شوند و مورچه بلندتری می سازند.

علاوه بر کلان اقلیم برای حشرات، میکرو اقلیم زیستگاه آنها نیز مهم است. به عنوان مثال، زنبورها اجازه گرمای بیش از حد در کندوها را نمی دهند و با دریافت سیگنال از "دستگاه" زندگی خود در مورد دمای بیش از حد، شروع به تهویه اتاق می کنند. بخشی از زنبورهای کارگر در ارتفاعات مختلف در سراسر کندو سازماندهی شده و با ضربات سریع بال هوا را به حرکت در می آورد. جریان هوای قوی ایجاد می شود و کندو خنک می شود. تهویه یک فرآیند طولانی است و زمانی که یک دسته از زنبورها خسته می شوند، نوبت به دسته دیگری می رسد و به ترتیب دقیق.

رفتار نه تنها حشرات بالغ، بلکه لاروهای آنها نیز به خواندن "ابزار" زنده بستگی دارد. به عنوان مثال، لاروهای سیکادا که در زمین رشد می کنند تنها زمانی به سطح می آیند که هوا خوب باشد. اما چگونه می توان فهمید که هوا در بالای صفحه چگونه است؟ برای تعیین این، آنها مخروط های خاکی خاصی را با سوراخ های بزرگ در بالای پناهگاه های زیرزمینی خود ایجاد می کنند - نوعی سازه های هواشناسی. در آنها، سیکادا دما و رطوبت را از طریق لایه نازکی از خاک ارزیابی می کند. و اگر شرایط آب و هوایی نامساعد باشد، لاروها به راسو باز می گردند.

پدیده پیش بینی رگبار باران و سیل

مشاهده رفتار موریانه ها و مورچه ها در شرایط بحرانی می تواند به افراد در پیش بینی بارش شدید باران و سیل کمک کند. یکی از طبیعت شناسان موردی را توصیف کرد که قبل از سیل، یک قبیله سرخپوست ساکن جنگل های برزیل با عجله محل سکونت خود را ترک کردند. و مورچه ها به سرخپوستان در مورد فاجعه نزدیک "گفتند". قبل از وقوع سیل، این حشرات اجتماعی بسیار تحریک می شوند و به همراه شفیره ها و مواد غذایی به سرعت محل سکونت را ترک می کنند. به جاهایی می روند که آب به آنجا نمی رسد. مردم محلی منشأ چنین حساسیت شگفت انگیز مورچه ها را به سختی درک کردند، اما با اطاعت از دانش آنها، مردم پس از پیش بینی های کوچک آب و هوا مشکل را ترک کردند.

آنها در پیش بینی سیل و موریانه ها عالی هستند. قبل از شروع، آنها خانه های خود را با کل کلنی ترک می کنند و به سمت نزدیک ترین درختان می شتابند. با پیش بینی بزرگی فاجعه، آنها دقیقاً به ارتفاعی می رسند که بالاتر از سیل مورد انتظار خواهد بود. در آنجا منتظر می مانند تا نهرهای گل آلود آب فروکش کند که با چنان سرعتی می شتابند که گاهی درختان زیر فشار آنها می افتند.

تعداد زیادی از ایستگاه های هواشناسی هوا را کنترل می کنند. آنها در خشکی، از جمله در کوه ها، در کشتی های علمی مجهز، ماهواره ها و ایستگاه های فضایی قرار دارند. هواشناسان به ابزار، دستگاه ها و رایانه های مدرن مجهز هستند. در واقع آنها پیش بینی آب و هوا نمی کنند، بلکه یک محاسبه، یک محاسبه تغییرات آب و هوا انجام می دهند. و حشرات در مثال های فوق واقعی با استفاده از توانایی های ذاتی و "دستگاه های" ویژه زنده ای که در بدن آنها تعبیه شده است، آب و هوا را پیش بینی می کنند. علاوه بر این، مورچه های پیش بینی آب و هوا نه تنها زمان نزدیک شدن سیل را تعیین می کنند، بلکه دامنه آن را نیز تخمین می زنند. از این گذشته ، آنها برای یک پناهگاه جدید فقط مکان های امن را اشغال کردند. دانشمندان هنوز نتوانسته اند این پدیده را توضیح دهند. موریانه‌ها راز بزرگ‌تری ارائه کردند. واقعیت این است که آنها هرگز روی آن درختانی قرار نگرفتند که در طی سیل، معلوم شد که توسط جریان های طوفانی تخریب شده اند. به روشی مشابهطبق مشاهدات اخلاق شناسان، سارها نیز رفتار می کردند که در بهار خانه های پرندگان خطرناک برای سکونتگاه را اشغال نمی کردند. متعاقباً، آنها واقعاً توسط یک باد طوفانی از بین رفتند. اما در اینجا ما در مورد یک حیوان نسبتا بزرگ صحبت می کنیم. پرنده، شاید با چرخاندن خانه پرنده یا با علائم دیگر، غیرقابل اطمینان بودن بست آن را ارزیابی می کند. اما چگونه و با کمک چه دستگاه هایی می توان چنین پیش بینی هایی را توسط حیوانات بسیار کوچک، اما بسیار «عاقل» انجام داد؟ انسان نه تنها هنوز قادر به خلق چنین چیزی نیست، بلکه نمی تواند پاسخ دهد. این وظایف برای زیست شناسان آینده است!

در حشرات حس مکانیکی (لمس، ارتعاش)، شنوایی، حس شیمیایی (بو، چشایی)، حس رطوبت گرمایی (خشکی، گرما) و بینایی مشخص می شود.

اندام های حسی بر اساس ساختارهایی با ساختار تا حدودی متفاوت - sensilla (عناصر حساس) هستند (شکل 27).

اندام‌های لمسی یا لمسی، پایانه‌های عصبی در پوست و زائده‌های آن به شکل موهای حساس خاص، موها، خارها هستند که در سرتاسر بدن حشره، به‌ویژه روی شاخک‌ها، لب‌ها و کف فک و پاها قرار دارند. آنها محرک های مکانیکی مختلف (لمس)، محرک های حرارتی، تغییرات فشار هوا (شکل) را جذب می کنند.

اندام های حس شیمیایی (بو، طعم) در حشرات به شکل حفره ها، موها و غیره روی شاخک ها متمرکز شده اند که انتهای شاخه های عصبی از گانگلیون فوق مری به آنها نزدیک می شود. حس بویایی حشرات بسیار ظریف است و برای یافتن غذا و همچنین یافتن یک جنس از جنس دیگر مفید است. در نرها از آنجایی که ماده ها را با بو جستجو می کنند، اندازه و سطح کل آنتن ها بسیار بزرگتر از ماده ها است. به عنوان مثال، بسیاری از مردان انواع مختلفآنتن های پر با سطح بزرگ وجود دارد. اندام های چشایی به همین ترتیب چیده شده اند، اما در داخل حفره دهان و روی آن قرار دارند اندام های دهان. حس چشایی در حشرات نیز بسیار توسعه یافته است، به عنوان مثال، مورچه ها دانه های قند را با دقت از مخلوط پودر کینین و شکر انتخاب می کنند.

اندام های شنوایی در همه حشرات یافت نمی شود. توسعه یافته ترین و پیچیده ترین اندام های شنوایی، به اصطلاح تمپان، در راسته ارتوپترا - ملخ، جیرجیرک، ملخ موجود می باشند که توانایی ایجاد صداهای بلند را نیز دارند. اندام ها مانند سوراخی در پوست هستند که با یک غشای نازک پوشیده شده است. از داخل، شاخه هایی از عصب شنوایی به این غشاء نزدیک می شوند. در ملخ ها و جیرجیرک ها، اندام های تمپان روی ساق پاهای جلویی و در ملخ ها در کناره های اولین بخش شکمی قرار دارند (شکل 28).

اندام های بیناییحشرات دارای چشم های پیچیده یا مرکب و چشم های ساده یا اوسل هستند (شکل 29).

چشم های مرکب، که در بیشتر حشرات یافت می شود، روی سر قرار دارند و گاهی اوقات آنها را اشغال می کنند اکثرآن را (به عنوان مثال، در مگس، سنجاقک، و غیره). هر کدام از چشم‌های مجزا متعددی تشکیل شده‌اند که در نتیجه سطح چشم مرکب به‌صورت وجوه مجزای متعدد، گرد یا شش ضلعی ظاهر می‌شود (شکل 30).

V مقطع طولیهر سوراخ از لایه های زیر تشکیل شده است:

شفاف قرنیه(دو محدب یا مسطح محدب؛ قسمت مخروطی انکساری - مخروط کریستالی؛بخش دریافت کننده نور شبکیه چشمیا شبکیه چشم.انشعاب اعصاب از گانگلیون فوق مری به شبکیه نزدیک می شود.

هر روزنه پرتوهای نور را فقط از طریق قسمت مرکزی منتقل می کند و تنها تصویری از بخش های جداگانه جسم مورد نظر را به شبکیه می دهد. به طور کلی، چشم مرکب یک نمایش موزاییکی از کل شی می دهد. هرچه ساختار چشم بیشتر باشد (تا چند ده هزار)، تصویر واضح تر به دست می آید (به ویژه در حشرات شکارچی).

چشم های ساده به تعداد یک تا سه روی پیشانی یا تاج قرار دارند (شکل 31). آنها تقریباً به همان شکلی که اوسل های منفرد در چشم های مرکب چیده شده اند، اما مخروط شکست نور ندارند. به عنوان یک اندام بینایی بسیار ناقص، فقط شدت و جهت نور را می گیرند. چشم ها در همه حشرات رشد نمی کنند - بسیاری از دوپه ها، سوسک ها و پروانه ها آنها را ندارند.

در حشرات، چشم ها اشعه های قطبی شده را درک می کنند، یک حرکت قطب نما نور در رابطه با منبع نور ایجاد می شود که در نظارت بر آفات جنگل های شبانه در تله های نور استفاده می شود (شکل 32).

1. با ایجاد بریدگی در امتداد قسمت جنب بدن، حشره را باز کنید. به پایین وان وصل کنید.

2. تشخیص و بررسی سیستم های اندام های داخلی: گردش خون، گوارش، دفع، تولید مثل، عصبی.

3. اندام های حسی حشرات را در نظر بگیرید: چشم، چشم، اندام های شنوایی، موهای حسی.

4. خلاصه ای بسازید و ساختار سیستم های اندام فردی را ترسیم کنید.

مواد و تجهیزات: حشرات تازه کشته شده - سوسک سیاه، ملخ، سوسک، لارو آنها. حشرات در مجموعه - سنجاقک، زنبور عسل، لارو هالتر، ملخ، ملخ. حمام تشریح پر از پارافین یا موم، موچین، چاقوی جراحی، سوزن تشریح، پیپت، فیزیولوژیک سالین، میکروسکوپ دوچشمی، ذره بین 10 x، حوله، پشم پنبه.

1. Bei-Bienko، G. Ya. حشره شناسی عمومی./ G. Ya. بی بینکو. - م.، مدرسه عالی، 1980. - 416 ص.

2. Mozolevskaya، E. G. و همکاران. کارگاه آموزشی در مورد حشره شناسی جنگل./ E.G. موزولفسکایا، ن.ک.بلووا، جی.اس. لبدوا و دیگران - M .: آکادمی، 2004. - 288 ص.

3. خاریتونوا ن.ز. حشره شناسی جنگل. - مینسک: مدرسه عالی، 1994. - 412 ص.

4. Ross G., Ross D., Ross Ch. Entomology, M.: Mir, 1985 - 429 p.

تماس با فعالیت های متنوع و پر انرژی دنیای حشرات می تواند تجربه شگفت انگیزی باشد.

به نظر می رسد که این موجودات بی دقت پرواز می کنند و شنا می کنند، می دوند و می خزند، وزوز و جیک می کنند، می جوند و حمل می کنند. با این حال، همه این کارها بدون هدف انجام نمی شود، بلکه عمدتاً با یک نیت خاص و با توجه به برنامه ذاتی تعبیه شده در بدن آنها و تجربه اکتسابی زندگی انجام می شود. برای درک جهان اطراف، جهت گیری در آن، اجرای تمام اقدامات مصلحتی و فرآیندهای زندگی، حیوانات دارای سیستم های بسیار پیچیده، در درجه اول عصبی و حسی هستند.

سیستم عصبی مهره داران و بی مهرگان چه وجه اشتراکی دارند؟

سیستم عصبی مجموعه پیچیده ای از ساختارها و اندام ها است که از بافت عصبی تشکیل شده است که بخش مرکزی آن مغز است. واحد ساختاری و عملکردی اصلی سیستم عصبی یک سلول عصبی با فرآیند است (در یونانی، سلول عصبی یک نورون است).

سیستم عصبی و مغز حشرات فراهم می کند: درک با کمک حواس تحریک خارجی و داخلی (تحریک پذیری، حساسیت). پردازش فوری توسط سیستم تجزیه و تحلیل سیگنال های دریافتی، آماده سازی و اجرای پاسخ مناسب. ذخیره سازی در حافظه به شکل رمزگذاری شده اطلاعات ارثی و اکتسابی و همچنین بازیابی آنی آن در صورت نیاز. مدیریت تمام اندام ها و سیستم های بدن برای عملکرد آن به عنوان یک کل، متعادل کردن آن با محیط. اجرای فرآیندهای ذهنی و فعالیت عصبی بالاتر، رفتار مصلحت آمیز.

سازماندهی سیستم عصبی و مغز مهره داران و بی مهرگان آنقدر متفاوت است که در نگاه اول مقایسه آنها غیرممکن به نظر می رسد. و در عین حال، برای متنوع ترین انواع سیستم عصبی، به نظر می رسد که به ارگانیسم های کاملاً "ساده" و "پیچیده" تعلق دارند، عملکردهای یکسانی مشخص است.

مغز بسیار ریز مگس، زنبور، پروانه یا حشره دیگر به آن اجازه می دهد که ببیند و بشنود، لمس کند و بچشد، با دقت زیادی حرکت کند، علاوه بر این، با استفاده از یک "نقشه" داخلی در فواصل قابل توجهی پرواز کند، با یکدیگر ارتباط برقرار کند و حتی صاحب شود. "زبان" خود را برای یادگیری و استفاده از تفکر منطقی در موقعیت های غیر استاندارد. بنابراین، مغز مورچه بسیار کوچکتر از یک سر سوزن است، اما این حشره از دیرباز به عنوان یک "مریم" در نظر گرفته می شود. وقتی انسان نه تنها با مغز میکروسکوپی خود، بلکه با قابلیت های غیرقابل درک یک سلول عصبی منفرد مقایسه می شود، باید از مدرن ترین رایانه های خود خجالت بکشد. و علم در این مورد چه می تواند بگوید، مثلاً نوروبیولوژی که فرآیندهای تولد، زندگی و مرگ مغز را مطالعه می کند؟ آیا او توانست رمز و راز فعالیت حیاتی مغز - این پیچیده ترین و مرموزترین پدیده شناخته شده برای مردم را کشف کند؟

اولین تجربه عصبی زیستی متعلق به جالینوس پزشک رومی باستان است. او با بریدن رشته های عصبی در خوک، که با کمک آن مغز ماهیچه های حنجره را کنترل می کرد، حیوان را از صدای خود محروم کرد - بلافاصله بی حس شد. هزاره پیش بود. اما علم از آن زمان تا کنون در شناخت اصل مغز چقدر پیشرفت کرده است؟ به نظر می رسد که با وجود کار عظیم دانشمندان، اصل عملکرد حتی یک سلول عصبی، به اصطلاح "آجر" که مغز از آن ساخته شده است، هنوز برای انسان ناشناخته است. دانشمندان علوم اعصاب در مورد نحوه "خوردن" و "نوشیدن" یک نورون چیزهای زیادی می دانند. چگونه انرژی لازم برای فعالیت زندگی خود را دریافت می کند و مواد لازم استخراج شده از محیط را در "دیگ های بیولوژیکی" هضم می کند. چگونه این نورون به همسایگان خود طیف گسترده ای از اطلاعات را در قالب سیگنال ها، رمزگذاری شده در یک سری خاصی از تکانه های الکتریکی یا در ترکیبات مختلف مواد شیمیایی به همسایگان خود ارسال می کند. و پس از آن چه؟ در اینجا یک سلول عصبی یک سیگنال خاص دریافت کرد و در اعماق آن یک فعالیت منحصر به فرد با همکاری سلول های دیگر که مغز حیوان را تشکیل می دهند آغاز شد. حفظ اطلاعات دریافتی، استخراج اطلاعات لازم از حافظه، تصمیم گیری، دستور دادن به عضلات و اندام های مختلف و غیره است. همه چیز چطور پیش می رود؟ دانشمندان هنوز به طور قطعی نمی دانند. خوب، از آنجایی که نحوه عملکرد سلول های عصبی منفرد و مجتمع های آنها مشخص نیست، اصل عملکرد کل مغز، حتی به کوچکی یک حشره، نیز مشخص نیست.

کار اندام های حسی و "دستگاه های" زنده

فعالیت حیاتی حشرات با پردازش صدا، بویایی، بصری و سایر اطلاعات حسی - فضایی، هندسی، کمی همراه است. یکی از بسیاری از ویژگی های اسرارآمیز و جالب حشرات، توانایی آنها در ارزیابی دقیق وضعیت با استفاده از "ابزار" خود است. دانش ما در مورد این وسایل محدود است، اگرچه در طبیعت بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. اینها عوامل تعیین کننده میدان های فیزیکی مختلف هستند که امکان پیش بینی زمین لرزه ها، فوران های آتشفشانی، سیل، تغییرات آب و هوا را فراهم می کنند. این حس زمان است که با ساعت بیولوژیکی داخلی محاسبه می شود و حس سرعت و توانایی جهت یابی و جهت یابی و خیلی چیزهای دیگر.

خاصیت هر موجودی (میکرو ارگانیسم ها، گیاهان، قارچ ها و حیوانات) برای درک محرک هایی که از محیط بیرونی و از اندام ها و بافت های خود ساطع می شوند، حساسیت نامیده می شود. حشرات مانند سایر حیوانات دارای سیستم عصبی تخصصی دارای سلول های عصبی با گزینش پذیری بالا برای محرک ها - گیرنده های مختلف هستند. آنها می توانند لمسی (واکن به لمس)، دما، نور، شیمیایی، ارتعاشی، عضلانی- مفصلی و غیره باشند. حشرات به لطف گیرنده های خود، کل انواع عوامل محیطی را جذب می کنند - ارتعاشات مختلف (طیف وسیعی از صداها، انرژی تابش به شکل نور و گرما)، فشار مکانیکی (به عنوان مثال، گرانش) و عوامل دیگر. سلول های گیرنده در بافت ها قرار دارند یا به صورت منفرد یا در سیستم هایی با تشکیل اندام های حسی تخصصی - اندام های حسی جمع شده اند.

همه حشرات کاملاً نشانه های اندام های حسی خود را "درک" می کنند. برخی از آنها مانند اندام های بینایی، شنوایی، بویایی دور هستند و قادر به درک تحریک از راه دور هستند. برخی دیگر، مانند اندام های چشایی و لامسه، در تماس هستند و از طریق تماس مستقیم به مواجهه واکنش نشان می دهند.

حشرات به طور کلی دارای بینایی عالی هستند. چشم های مرکب پیچیده آنها، که گاهی اوقات چشم های ساده به آنها اضافه می شود، برای تشخیص اشیاء مختلف عمل می کند. برخی از حشرات دارای دید رنگی، دستگاه های دید در شب مناسب هستند. جالب اینجاست که چشم حشرات تنها عضوی است که حیوانات دیگر شبیه آن هستند. در عین حال، اندام های شنوایی، بویایی، چشایی و لامسه چنین شباهتی ندارند، اما، با این وجود، حشرات کاملاً بوها و صداها را درک می کنند، در فضا حرکت می کنند، امواج اولتراسونیک را می گیرند و ساطع می کنند. حس بویایی و چشایی ظریف به آنها امکان می دهد غذا پیدا کنند. انواع غدد حشرات برای جذب برادر، شریک جنسی، ترساندن رقبا و دشمنان موادی ترشح می کنند و حس بویایی بسیار حساس می تواند بوی این مواد را حتی تا چندین کیلومتر حس کند.

بسیاری در نمایش های خود اندام های حسی حشرات را با سر مرتبط می دانند. اما معلوم شد که ساختارهایی که مسئول جمع آوری اطلاعات در مورد محیط هستند در حشرات در قسمت های مختلف بدن یافت می شوند. آنها می توانند دمای اجسام را تعیین کنند و غذا را با پاهای خود بچشند، وجود نور را با پشت خود تشخیص دهند، با زانوها، سبیل ها، زائده های دم، موهای بدن و غیره بشنوند.

اندام های حسی حشرات بخشی از سیستم های حسی هستند - آنالیزورهایی که در شبکه تقریباً کل ارگانیسم نفوذ می کنند. آنها بسیاری از سیگنال های خارجی و داخلی مختلف را از گیرنده های اندام های حسی خود دریافت می کنند، آنها را تجزیه و تحلیل می کنند، "دستورالعمل ها" را برای اجرای اقدامات مناسب به اندام های مختلف ارسال می کنند. اندام های حسی عمدتاً بخش گیرنده را تشکیل می دهند که در حاشیه (انتهای) آنالیزورها قرار دارد. و بخش رسانا توسط نورون های مرکزی و مسیرهایی از گیرنده ها تشکیل می شود. مغز دارای مناطق خاصی برای پردازش اطلاعاتی است که از حواس به دست می آید. آنها بخش مرکزی، "مغز" تحلیلگر را تشکیل می دهند. به لطف چنین سیستم پیچیده و مصلحتی، به عنوان مثال، یک تحلیلگر بصری، محاسبه دقیق و کنترل اندام های حرکت یک حشره انجام می شود.

دانش گسترده‌ای در مورد قابلیت‌های شگفت‌انگیز سیستم‌های حسی حشرات جمع‌آوری شده است، اما حجم کتاب به من اجازه می‌دهد فقط تعدادی از آنها را فهرست کنم.

اندام های بینایی

چشم ها و کل پیچیده ترین سیستم بصری یک هدیه شگفت انگیز است که به لطف آن حیوانات قادر به دریافت اطلاعات اولیه در مورد دنیای اطراف خود هستند، به سرعت اشیاء مختلف را تشخیص می دهند و وضعیت به وجود آمده را ارزیابی می کنند. بینایی برای حشرات هنگام جستجوی غذا برای دوری از شکارچیان، کشف اشیاء مورد علاقه یا محیط، تعامل با افراد دیگر در رفتار تولید مثلی و اجتماعی و غیره ضروری است.

حشرات به انواع چشم ها مجهز هستند. آنها می توانند چشم های پیچیده، ساده یا اضافی و همچنین لارو باشند. پیچیده ترین آنها چشم های مرکب است که از تعداد زیادی ommatidia، که وجه های شش ضلعی را در سطح چشم تشکیل می دهند. ommatidium در اصل یک دستگاه بصری کوچک است که مجهز به یک لنز مینیاتوری، یک سیستم هدایت نور و عناصر حساس به نور است. هر وجهی تنها بخش کوچکی از شی را درک می کند و با هم تصویر موزاییکی از کل شی را ارائه می دهد. چشم های مرکب، مشخصه اکثر حشرات بالغ، در دو طرف سر قرار دارند. در برخی از حشرات، به عنوان مثال، سنجاقک شکارچی، که به سرعت به حرکت طعمه واکنش نشان می دهد، چشم ها نیمی از سر را اشغال می کنند. هر چشم او از 28000 وجه ساخته شده است. برای مقایسه، پروانه ها 17000 عدد و مگس های خانگی 4000 عدد دارند. حشرات می توانند دو یا سه چشم روی سر در پیشانی یا تاج و کمتر در طرفین داشته باشند. لارو لارو در سوسک ها، پروانه ها، پرده چشم در بزرگسالی با انواع پیچیده جایگزین می شود.

جالب است که حشرات نمی توانند در هنگام استراحت چشمان خود را ببندند و بنابراین با چشمان باز می خوابند.

این چشم ها هستند که به واکنش سریع یک شکارچی حشره، مانند آخوندک نمازگزار کمک می کنند. به هر حال، این تنها حشره ای است که می تواند بچرخد و پشت سر خود را نگاه کند. چشمان درشت دید دوچشمی آخوندک نمازگزار را فراهم می کند و به شما امکان می دهد فاصله تا شی مورد توجه آنها را به دقت محاسبه کنید. این توانایی، همراه با حرکت سریع پاهای جلویی به سمت طعمه، مانتید را به یک شکارچی عالی تبدیل می کند.

و در سوسک‌های پا زرد که روی آب می‌روند، چشم‌ها به شما این امکان را می‌دهند که طعمه را هم روی سطح آب و هم در زیر آن ببینید. برای این کار آنالایزرهای بصری سوسک قابلیت تصحیح ضریب شکست آب را دارند.

درک و تجزیه و تحلیل محرک های بصری توسط پیچیده ترین سیستم - تحلیلگر بصری انجام می شود. برای بسیاری از حشرات، این یکی از آنالیزورهای اصلی است. در اینجا، سلول حساس اولیه، گیرنده نور است. و مسیرها (عصب بینایی) و سایر سلول های عصبی واقع در سطوح مختلف سیستم عصبی با آن در ارتباط هستند. هنگام درک اطلاعات نور، توالی رویدادها به شرح زیر است. سیگنال های دریافتی (کوانتوم های نور) فوراً به شکل تکانه ها کدگذاری می شوند و در امتداد مسیرهای هدایت به سیستم عصبی مرکزی - به مرکز "مغز" تحلیلگر منتقل می شوند. در آنجا، این سیگنال ها بلافاصله در ادراک بصری مربوطه رمزگشایی (رمزگشایی) می شوند. برای تشخیص آن، استانداردهای تصاویر بصری و سایر اطلاعات لازم از حافظه بازیابی می شود. و سپس دستوری به ارگان های مختلف ارسال می شود تا پاسخ کافی فرد به تغییر وضعیت داده شود.

"گوش" حشرات در کجا قرار دارد؟

اکثر حیوانات و انسان ها با گوش خود می شنوند، جایی که صداها باعث ارتعاش پرده گوش می شوند - قوی یا ضعیف، کند یا سریع. هر گونه تغییر در ارتعاش بدن را از ماهیت صدای شنیده شده آگاه می کند. حشرات چگونه می شنوند؟ در بسیاری از موارد، آنها همچنین "گوش" عجیب و غریب هستند، اما در حشرات آنها در مکان های غیر معمول برای ما هستند: روی سبیل - به عنوان مثال، در پشه های نر، مورچه ها، پروانه ها. روی زائده های دم - در سوسک آمریکایی. جیرجیرک ها و ملخ ها با ساق پاهای جلویی خود می شنوند و ملخ ها با شکم خود می شنوند. برخی از حشرات "گوش" ندارند، یعنی اندام شنوایی خاصی ندارند. اما آنها قادر به درک نوسانات مختلف در محیط هوا هستند، از جمله ارتعاشات صوتی و امواج مافوق صوت که برای گوش ما غیرقابل دسترسی است. اندام های حساس این گونه حشرات موهای نازک یا کوچک ترین چوب های حساس هستند. آنها در در تعداد زیادواقع در بخش های مختلفبدن و مرتبط با سلول های عصبی است. بنابراین، در کرم های مودار، "گوش ها" مو هستند، و در کرم های برهنه، تمام پوست بدن.

یک موج صوتی از نادر شدن متناوب و تراکم هوا تشکیل می شود که در همه جهات از منبع صدا منتشر می شود - هر جسم نوسانی. امواج صوتی توسط تحلیلگر شنوایی - پیچیده ترین سیستم ساختارهای مکانیکی، گیرنده و عصبی - درک و پردازش می شوند. این ارتعاشات توسط گیرنده های شنوایی به تکانه های عصبی تبدیل می شوند که در طول عصب شنوایی به قسمت مرکزی آنالایزر منتقل می شوند. نتیجه درک صدا و تجزیه و تحلیل قدرت، ارتفاع و شخصیت آن است.

سیستم شنوایی حشراتپاسخ انتخابی آنها را به ارتعاشات با فرکانس نسبتاً بالا تضمین می کند - آنها کوچکترین لرزش سطح، هوا یا آب را درک می کنند. به عنوان مثال، حشرات وزوز کننده امواج صوتی را از طریق ضربان سریع بال ها تولید می کنند. چنین ارتعاشی از محیط هوا، به عنوان مثال، صدای جیرجیر پشه ها، نرها را با اندام های حساس خود که روی آنتن ها قرار دارد درک می کنند. بنابراین، امواج هوایی همراه با پرواز پشه های دیگر را می گیرند و به اندازه کافی به اطلاعات صوتی دریافتی پاسخ می دهند. سیستم شنوایی حشرات برای درک نسبتاً "کوک" است صداهای ضعیفبنابراین صداهای بلند تأثیر منفی روی آنها می گذارد. به عنوان مثال، زنبورها، زنبورها، مگس های برخی از گونه ها وقتی صدا می کنند نمی توانند به هوا بلند شوند.

صداهای سیگنالی متنوع اما به خوبی تعریف شده توسط جیرجیرک های نر هر گونه پخش می شود نقش مهمدر رفتار باروری آنها - هنگام خواستگاری و جذب زنان. کریکت با یک ابزار فوق العاده برای برقراری ارتباط با یک دوست ارائه شده است. هنگام ایجاد یک تریل ملایم، طرف تیز یک الیترا را به سطح دیگری می مالد. و برای درک صدا، نر و ماده دارای یک غشای کوتیکولی نازک مخصوصا حساس هستند که نقش پرده گوش را بازی می کند. انجام شده است تجربه جالبزمانی که یک مرد جیک جیک را جلوی میکروفون و یک زن را در اتاق دیگری نزدیک تلفن قرار دادند. وقتی میکروفن روشن شد، زن با شنیدن صدای جیر جیر معمولی نر، به سمت منبع صدا، یعنی تلفن، شتافت.

اندام هایی برای گرفتن و انتشار امواج اولتراسونیک

پروانه ها مجهز به دستگاهی برای تشخیص خفاش ها هستند که از امواج اولتراسونیک برای جهت یابی و شکار استفاده می کنند. شکارچیان سیگنال هایی با فرکانس تا 100000 هرتز و پروانه های شبانه و بند بند که آنها را شکار می کنند تا 240000 هرتز درک می کنند. به عنوان مثال، در قفسه سینه پروانه های پروانه، اندام های خاصی برای تجزیه و تحلیل صوتی سیگنال های اولتراسونیک وجود دارد. آنها امکان گرفتن پالس های اولتراسونیک کوژان های شکار را در فاصله تا 30 متر فراهم می کنند. هنگامی که یک پروانه سیگنالی را از مکان یاب شکارچی دریافت می کند، اقدامات رفتاری محافظتی فعال می شود. پروانه با شنیدن تماس های اولتراسونیک یک موش شبانه در فاصله نسبتاً زیاد، با استفاده از یک مانور فریبنده - "غواصی"، جهت پرواز را به طور ناگهانی تغییر می دهد. در همان زمان، او شروع به انجام حرکات ایروباتیک - مارپیچ و "حلقه های مرده" برای دور شدن از تعقیب و گریز می کند. و اگر شکارچی در فاصله کمتر از 6 متر باشد، پروانه بال های خود را جمع می کند و به زمین می افتد. و خفاش یک حشره بی حرکت را تشخیص نمی دهد.

اما، رابطه بین پروانه های شب و خفاش هااخیرا مشخص شده است که حتی پیچیده تر هستند. بنابراین، پروانه های برخی از گونه ها، با تشخیص سیگنال های خفاش، خود شروع به انتشار تکانه های اولتراسونیک به شکل کلیک می کنند. علاوه بر این، این تکانه ها به گونه ای روی شکارچی عمل می کنند که گویی ترسیده است، پرواز می کند. فقط حدس و گمان وجود دارد که چه چیزی باعث می شود خفاش ها از تعقیب پروانه دست بردارند و "از میدان جنگ فرار کنند". این احتمال وجود دارد که کلیک‌های اولتراسونیک سیگنال‌های تطبیقی حشرات باشد، مشابه سیگنال‌هایی که توسط خفاش ارسال می‌شود، اما بسیار قوی‌تر. تعقیب کننده در انتظار شنیدن صدای انعکاس ضعیفی از سیگنال خود، غرش کر کننده ای می شنود - گویی یک هواپیمای مافوق صوت دیوار صوتی را می شکند.

این سوال پیش می آید که چرا یک خفاش نه با سیگنال های اولتراسونیک خود، بلکه توسط پروانه ها مبهوت می شود. به نظر می رسد که خفاش به خوبی از ضربه فریاد خود که توسط مکان یاب ارسال می شود محافظت می شود. در غیر این صورت، چنین ضربه قدرتمندی که 2000 برابر قویتر از صداهای منعکس شده دریافتی است، می تواند ماوس را کر کند. برای جلوگیری از این اتفاق، بدن او یک رکاب مخصوص تولید و به طور هدفمند استفاده می کند. قبل از ارسال پالس اولتراسونیک، یک عضله خاص رکاب را از پنجره حلزون گوش داخلی می کشد - نوسانات به طور مکانیکی قطع می شوند. در اصل، رکاب نیز یک کلیک می دهد، اما نه صدا، بلکه ضد صدا. پس از یک سیگنال-فریاد، بلافاصله به جای خود باز می گردد تا گوش آماده دریافت سیگنال بازتاب شده باشد. تصور اینکه عضله با چه سرعتی می تواند عمل کند و صدای موش را در لحظه فریاد ضربه ای ارسالی خاموش کند دشوار است. در طول تعقیب طعمه - این 200-250 ضربه در ثانیه است!

و صدای کلیک پروانه که برای خفاش خطرناک است دقیقا در لحظه ای شنیده می شود که شکارچی گوش خود را می چرخاند تا پژواک او را درک کند. بنابراین، برای ترساندن یک شکارچی حیرت‌زده، پروانه شب سیگنال‌هایی را ارسال می‌کند که به شدت با مکان یاب آن مطابقت دارد. برای انجام این کار، بدن حشره طوری برنامه ریزی شده است که فرکانس پالس شکارچی را که در حال نزدیک شدن است دریافت کند و یک سیگنال پاسخ را دقیقاً هماهنگ با آن ارسال می کند.

این رابطه بین پروانه ها و خفاش ها سوالات زیادی را ایجاد می کند. چگونه حشرات این توانایی را پیدا کردند که سیگنال‌های اولتراسونیک خفاش‌ها را درک کنند و فوراً خطری را که حمل می‌کنند را درک کنند؟ پروانه‌ها چگونه می‌توانند به تدریج یک دستگاه اولتراسونیک با همسانی کامل ایجاد کنند ویژگی های حفاظتی? درک سیگنال های اولتراسونیک خفاش ها نیز آسان نیست. واقعیت این است که آنها پژواک خود را در میان میلیون ها صدا و صداهای دیگر تشخیص می دهند. و هیچ سیگنال فریادهای هم قبیله ها، هیچ سیگنال اولتراسونیک منتشر شده با کمک تجهیزات، از شکار خفاش ها جلوگیری می کند. فقط سیگنال های پروانه، حتی به طور مصنوعی تولید مثل، موش را به پرواز در می آورد.

موجودات زنده معماهای جدید و جدیدی را ارائه می کنند و کمال و مصلحت ساختار بدن خود را تحسین می کنند.

به آخوندک نمازگزار، مانند پروانه، در کنار بینایی عالی، اندام های شنوایی ویژه ای نیز داده می شود تا از ملاقات با خفاش ها خودداری کنند. این اندام های شنوایی که سونوگرافی را درک می کنند در قفسه سینه بین پاها قرار دارند. و برای برخی از گونه های آخوندک نمازگزار، علاوه بر اندام اولتراسونیک شنوایی، وجود گوش دوم نیز مشخص است که فرکانس های بسیار پایین تری را درک می کند. عملکرد آن هنوز مشخص نیست.

احساس شیمیایی

حیوانات دارای حساسیت شیمیایی عمومی هستند که توسط اندام های حسی مختلف ایجاد می شود. در حس شیمیایی حشرات، حس بویایی بیشترین نقش را دارد. و موریانه ها و مورچه ها، به گفته دانشمندان، حس بویایی سه بعدی دارند. تصور آنچه که هست برای ما سخت است. اندام های بویایی یک حشره به وجود غلظت های بسیار اندک از یک ماده واکنش نشان می دهند، گاهی اوقات بسیار دور از منبع. به لطف حس بویایی، حشره طعمه و غذا را پیدا می کند، زمین را پیمایش می کند، از نزدیک شدن دشمن مطلع می شود و ارتباطات زیستی را انجام می دهد، جایی که "زبان" خاص تبادل اطلاعات شیمیایی با استفاده از فرومون ها است.

واقعاً باید «تولید شیمیایی» در بدن حشرات منحصربه‌فرد باشد تا به مقدار مناسب و در یک لحظه معین طیف وسیعی از فرومون‌های مورد نیاز آنها را آزاد کند. امروزه بیش از صد مورد از این مواد با پیچیده ترین ترکیبات شیمیایی شناخته شده است، اما بیش از ده ها مورد از آنها به طور مصنوعی تکثیر نشده اند. در واقع، برای به دست آوردن آنها، به فناوری ها و تجهیزات پیشرفته ای نیاز است، بنابراین در حال حاضر تنها شگفت زده شدن از چنین آرایش بدن این موجودات بی مهرگان مینیاتوری باقی مانده است.

درک و تجزیه و تحلیل محرک های شیمیایی،عمل بر روی اندام های بویایی حشرات، توسط یک سیستم چند منظوره - یک آنالایزر بویایی انجام می شود. مانند تمام تحلیلگرهای دیگر از بخش های ادراک، هدایت و مرکزی تشکیل شده است. گیرنده‌های بویایی (گیرنده‌های شیمیایی) مولکول‌های مواد بدبو را درک می‌کنند و تکانه‌هایی که بوی خاصی را نشان می‌دهند در امتداد رشته‌های عصبی برای تجزیه و تحلیل به مغز فرستاده می‌شوند. یک رشد فوری پاسخ بدن وجود دارد.

صحبت از بوی حشراتنمی توانم به اندازه کافی در مورد بو بگویم. علم هنوز درک روشنی از چیستی بو ندارد و نظریه های زیادی در مورد این پدیده طبیعی وجود دارد. به گفته یکی از آنها، مولکول های تجزیه و تحلیل شده یک ماده نشان دهنده یک "کلید" است. و "قفل" گیرنده های اندام های بویایی است که در تجزیه کننده های بو وجود دارد. اگر پیکربندی مولکول به "قفل" گیرنده خاصی نزدیک شود، آنالایزر سیگنالی را از آن دریافت می کند، آن را رمزگشایی می کند و اطلاعات مربوط به بو را به مغز حیوان منتقل می کند. بر اساس نظریه دیگری، بو توسط خواص شیمیایی مولکول ها و توزیع بارهای الکتریکی تعیین می شود. جدیدترین نظریه که طرفداران بسیاری را به خود جلب کرده است، علت اصلی بو را در خواص ارتعاشی مولکول ها و اجزای تشکیل دهنده آنها می داند. هر عطری با فرکانس های خاصی (اعداد موج) از محدوده مادون قرمز مرتبط است. به عنوان مثال، تیوالکل سوپ پیاز و دکابوران از نظر شیمیایی کاملاً متفاوت هستند. اما فرکانس یکسان و بوی یکسانی دارند. در عین حال، مواد شیمیایی مشابهی وجود دارند که با فرکانس های مختلف مشخص می شوند و بوی متفاوتی دارند. اگر این نظریه درست باشد، هم مواد معطر و هم هزاران نوع سلولی که بو را درک می کنند را می توان با فرکانس های فروسرخ ارزیابی کرد.

"نصب رادار" حشرات

احساسات چشایی

طعم حس استناشی از اثر محلولی از مواد شیمیایی بر روی گیرنده ها (گیرنده های شیمیایی) اندام چشایی حشره. سلول های چشایی گیرنده بخش محیطی سیستم پیچیده آنالایزر طعم هستند. آنها محرک های شیمیایی را درک می کنند و در اینجا رمزگذاری اولیه سیگنال های چشایی اتفاق می افتد. آنالایزرها فورا رگبارهای تکانه های شیمیوالکتریک را در امتداد رشته های عصبی نازک به مرکز "مغز" خود منتقل می کنند. هر یک از این پالس ها کمتر از یک هزارم ثانیه طول می کشد. و سپس ساختارهای مرکزی آنالایزر فوراً حس چشایی را تعیین می کنند.

تلاش ها برای درک نه تنها این سوال که بو چیست، بلکه برای ایجاد یک نظریه واحد از "شیرینی" ادامه دارد. تا کنون، این موفقیت آمیز نبوده است - شاید شما، زیست شناسان قرن بیست و یکم، موفق شوید. مشکل این است که مواد شیمیایی کاملاً متفاوت، اعم از آلی و معدنی، می توانند طعم نسبتاً مشابهی از شیرینی ایجاد کنند.

اندام های حسی

"پیش بینی کنندگان" زنده

بسیاری از حشرات دارای توانایی عالی برای پیش بینی تغییرات آب و هوا و پیش بینی های طولانی مدت هستند. با این حال، این برای همه موجودات زنده معمول است - خواه یک گیاه باشد، یک میکروارگانیسم، یک بی مهره یا یک مهره‌دار. چنین توانایی هایی فعالیت طبیعی زندگی را در زیستگاه مورد نظر آنها تضمین می کند. همچنین پدیده های طبیعی به ندرت مشاهده می شود - خشکسالی، سیل، سرمای شدید. و سپس، برای زنده ماندن، موجودات زنده باید از قبل تجهیزات حفاظتی بیشتری را بسیج کنند. در هر دو مورد، آنها از "ایستگاه های هواشناسی" داخلی خود استفاده می کنند.

مشاهدات مورچه های سمی که در کوهپایه های تبت زندگی می کنند توانایی عالی آنها را برای پیش بینی های دورتر نشان داده است. قبل از شروع دوره باران های شدید، مورچه ها به مکان دیگری با زمین سخت خشک نقل مکان می کنند و قبل از شروع خشکسالی، مورچه ها فرورفتگی های تاریک و مرطوب را پر می کنند. مورچه های بالدار می توانند نزدیک شدن طوفان را در 2-3 روز احساس کنند. افراد بزرگ شروع به هجوم در امتداد زمین می کنند، در حالی که افراد کوچک در ارتفاع کم ازدحام می کنند. و هر چه این فرآیندها فعال تر باشند، هوای بد شدیدتری انتظار می رود. مشخص شد که در طول سال مورچه ها 22 تغییر آب و هوا را به درستی شناسایی کردند و تنها در دو مورد اشتباه کردند. این به 9 درصد رسید که در مقایسه با میانگین خطای 20 درصدی ایستگاه های هواشناسی بسیار خوب به نظر می رسد.

رفتار نه تنها حشرات بالغ، بلکه لاروهای آنها نیز به خواندن "ابزار" زنده بستگی دارد. مثلا

اندام های حسی از سیستم عصبی مرکزی بدن جدا نیستند. اگر دومی یک عملکرد کنترلی داشته باشد و فرآیندهای فیزیولوژیکی و واکنش های رفتاری بدن را هماهنگ کند، اندام های حسی از طریق سیگنال های خود، سیستم عصبی مرکزی را هم با دنیای بیرون و هم با محیط داخلی بدن متصل می کنند. سلول های حسی یا گیرنده، که در سراسر بدن پراکنده شده اند یا در اندام های گیرنده پیچیده ترکیب شده اند، به عنوان نوعی "پنجره" به دنیای خارج عمل می کنند و محیط داخلیارگانیسم اطلاعاتی که از طریق آنها وارد سیستم عصبی مرکزی می شود بسیار متنوع است و همانطور که در زیر خواهیم دید برای سازماندهی رفتار مصلحت آمیز و همچنین برای عملکرد بیولوژیکی موجه و هماهنگ سیستم های فیزیولوژیکی بدن کاملاً ضروری است.

انجام هر سه وظیفه حیاتی ضروری ارگانیسم: تغذیه، تولید مثل و اسکان مجدد، که حفظ گونه را تضمین می کند، تنها به لطف کنترل مداوم توسط اندام های حسی مختلف امکان پذیر است. گیرنده ها به همراه مراکز مغزی خود که مجموعاً آنالیزور نامیده می شوند، نه تنها اشیاء و پدیده های خاصی را از پس زمینه جدا می کنند، یعنی به سؤال "چه چیزی؟" پاسخ می دهند، بلکه موقعیت جسم را در فضا تعیین می کنند، یعنی به آن پاسخ می دهند. سوال این است که "کجا؟".

اجازه دهید با استفاده از مثال‌هایی در نظر بگیریم که چگونه اندام‌های حسی انجام وظایف زندگی فوق را ممکن می‌سازند و یک محقق هنگام مشاهده رفتار حسی یک حشره چه سؤالاتی دارد.

تولید مثل. مشخص ترین شکل رفتار مرتبط با تولید مثل، جستجوی شریک جنسی است. دخالت اندام های حسی در حفظ رفتار جنسی کاملاً آشکار است و شاید در این زمینه است که امکانات شگفت انگیزی که در ساختار سیستم های گیرنده حشرات وجود دارد آشکار می شود. نقش اصلیدر جستجو و شناسایی شریک جنسی، بیشتر حشرات حس بویایی دارند که به طور محدود با درک یک جاذبه جنسی هماهنگ است. در میان انبوه بی شمار رایحه ها، مرد بی تردید یکی را مشخص می کند، دقیقاً بویی که متعلق به ماده گونه خود است، اگرچه می تواند به بوهای گونه های مرتبط نیز واکنش نشان دهد. جذب کننده جنسی ماده، گیرنده های شیمیایی نر را با غلظت ناچیز مولکول ها در هوا تحریک می کند، که به او اجازه می دهد ماده را از فاصله (در مورد رکورد) تا 12 کیلومتر پیدا کند. مرد نیز به نوبه خود اغلب دارای اندام های «جذابی» است که راز بدبوی آن ها - یک ماده تقویت کننده جنسی - زن را مستعد جفت گیری می کند. به عبارت دیگر، هر دو شریک جنسی سیگنال‌های بدبوی مخصوص گونه‌ها را مبادله می‌کنند که اطمینان ملاقات آنها را تضمین می‌کند.

اخیراً بر روی کرم برگ بلوط Tortrix vlridana نشان داده شده است که فرمون جنسی از لارو وارد بدن ماده می شود. گیاه علوفه ایو توسط شیمی دومی تعیین می شود. بنابراین، ماده‌هایی که در رژیم غذایی A پرورش می‌یابند، نرهایی را که در رژیم غذایی B پرورش می‌یابند، جذب نمی‌کنند. این شرایط منجر به انزوای تولید مثلی جمعیت‌ها می‌شود و ممکن است علت پیدایش اشکال موقت (برگشت‌پذیر) درون گونه‌ای باشد.

در گونه های روزانه و در حشرات نورانی، نقش بینایی در رفتار جنسی اهمیت ویژه ای دارد. رنگ بال ها و کل بدن، ماهیت پرواز و برخی علائم بصری دیگر برای پروانه های روزانه، سنجاقک ها، بسیاری از مگس ها و سایر حشرات به عنوان سیگنال های خاص نر و ماده است که به راحتی توسط چشم های مرکب آنها گرفتار می شود. . گاهی این نشانه ها آنقدر مختص حشرات است که فقط با کمک آنها می توانیم درباره وجود آنها قضاوت کنیم دستگاه های خاص. به عنوان مثال، ما با چشم غیر مسلح تفاوت انعکاس بال ها را نمی بینیم پرتو های فرابنفشکه یک صفت ثانویه جنسی موثر در برخی از پروانه ها است. در تعدادی از موارد، امکان شناسایی آشکارسازهای رنگی خاص در سیستم بینایی حشرات وجود داشت که به طور محدود با درک رنگ شریک جنسی تنظیم شده بودند. سیگنال دهی نوری در کرم شب تاب به خوبی شناخته شده است، اما همه به پیچیده بودن آن شک ندارند. هر گونه دارای چراغ های شناسایی خاص خود است - نقاط نورانی که در پیکربندی و پارامترهای زمانی متفاوت هستند. به فلاش سیگنال خاص گونه نر، منتخب او پس از یک بازه زمانی کاملاً مشخص با درخشش فراخوان پاسخ می دهد. ویژگی دقیق گونه مجموعه سیگنال ها و پاسخ ها ارتباط قابل اعتماد را تضمین می کند و در عین حال به عنوان یک مانع اخلاقی در صورت زندگی چندین گونه با هم عمل می کند.

با پیچیدگی آن در رفتار جنسی و سیگنال دهی صوتی شگفت آور است. در پس زمینه صداهای مختلف (حتی صداهای بسیار بلند)، ملخ ها، جیرجیرک ها و برخی حشرات دیگر در ده ها متر دورتر، آواز ندای شریک جنسی را منتشر می کنند و جهت منبع صدا را پیدا می کنند. علاوه بر آهنگ تماس، سیگنال های دیگری نیز وجود دارد: همجواری، تهدیدآمیز و سرزمینی. توانایی تحلیلگر شنوایی برای تنظیم دقیق گونه‌های خاص، به‌ویژه باعث ظهور گویش‌های محلی آوازهای سرزمینی می‌شود که به خوبی در جزایر بریتانیای ملخ مطالعه شده‌اند.

اسکان مجدد. اسکان، اول از همه، نیاز به جهت گیری قابل اعتماد در فضا دارد، در غیر این صورت حیوان به طور آشفته حرکت می کند و نمی تواند قلمرو اصلی را ترک کند. پراکندگی مرتبط با جهت گیری می تواند فعال باشد - پراکنده، پخش یا غیرفعال - انتقال توسط باد یا آب. در حین پراکندگی فعال، حشرات عمدتاً از نظر بصری توسط نشانه های زمینی و یک قطب نما آسمانی به شکل خورشید، قطبش نور آسمان آبی و ماه هدایت می شوند. در این حالت، هدف گیری به دلیل مکانیسم یکی از تاکسی ها امکان پذیر می شود، که بر اساس سیگنال های گیرنده ها، اجازه می دهد تا محور حرکتی را در جهت انتخاب شده نگه دارد. "هنر ناوبری" حشرات، که قادر به تصحیح مسیر انتخاب شده برای جابجایی روزانه نقاط دیدنی آسمانی است، تقریباً به خوبی هنر پرندگان با استفاده از قطب نمای آسمانی است. شاید حشرات نیز مانند پرندگان با میدان مغناطیسی زمین جهت گیری خود را انجام دهند. در حمل و نقل غیرفعال، مانند باد، حشرات وضعیت خاصی را انتخاب می کنند که بر اساس اطلاعات موهای حسگر باد و سایر گیرنده ها، حمل و نقل جهت بدن را از طریق هوا افزایش می دهد.

همه این اشکال فعالیت یا با حرکت یا با حفظ موقعیت مشخصی از بدن در فضا و همچنین بخش های جداگانه بدن نسبت به یکدیگر مرتبط هستند. هر دو فقط بر اساس اطلاعاتی که از حسگرهای خاص به دست می آید امکان پذیر است. اینها عمدتاً شامل گیرنده های مکانیکی مختلفی هستند که به کشش، فشرده سازی یا گشتاور حساس هستند - محرک هایی که به کوتیکول، بافت همبند و عضلات در نتیجه یا نفوذ خارجی، یا تلاش درونی، یا فقط وزن یک قسمت معین از بدن. سیگنال‌های گیرنده مکانیکی کنترل وضعیت، هماهنگی حرکات اعضای بدن در حین دویدن، شنا کردن، پیچش پیله، جفت‌گیری و غیره را فراهم می‌کنند و همچنین سیگنال قطع تماس با بستر، جهت و سرعت جابجایی بدن در حین حرکت را نشان می‌دهند.

نقش سیگنال‌های حسی در اجرای واکنش‌های حرکتی حشرات با تجزیه و تحلیل پرتاب آخوندک آخوندی به طعمه، ایده خوبی است. آخوندک نمازگزار، با چرخاندن سر، شکار را از نظر بصری ردیابی می کند و می تواند آن را حتی زمانی که در کنار محور طولی خود قرار دارد، بگیرد. بنابراین، مرکزی که پرتاب را کنترل می کند باید هم در مورد جهت قربانی نسبت به سر آخوندک نمازگزار و هم در مورد موقعیت سر نسبت به پروتوراکس با پاهای جلودارش اطلاعاتی داشته باشد. اطلاعات نوع اول توسط چشم ها، اطلاعات نوع دوم توسط گیرنده های مکانیکی - دو جفت به اصطلاح صفحه مو در ناحیه گردن رحم داده می شود. اگر اعصاب را از تمام صفحات موی دهانه رحم قطع کنید (مرکز کنترل را خاموش کنید)، قابلیت اطمینان پرتاب به 20-30٪ در مقابل 85٪ در حد معمول کاهش می یابد. تنها با کم‌رنگ‌شدن یک سمت چپ، خطاها بیشتر می‌شوند و آخوندک دعاکننده تمایل دارد پرتاب را به سمت راست هدف هدایت کند. سیگنال هایی که فقط از صفحات گردن راست می آیند توسط مرکز کنترل به عنوان چرخش سر به سمت راست تفسیر می شوند.

کنترل آوران راه رفتن توسط مجموعه فوق‌العاده بزرگی از گیرنده‌های مکانیکی انجام می‌شود: به‌ویژه گیرنده‌های خاصی از پنجه، ساق پا، و ران مسئول تحریک برخی از ماهیچه‌های بالابرنده و کاهش دهنده پا هستند. برخی از آنها، مانند سنسیلای زنگوله شکل، به گونه ای قرار گرفته اند که در هنگام ایستادن حشره، توسط نیروهای کششی که در پا ایجاد می شود، برانگیخته می شوند. بنابراین، اگر گیرنده های مکانیکی پا از بین بروند، جنبه مکانیکی راه رفتن در حشره مختل می شود: راه رفتن، سرعت و غیره. وضعیت راه رفتن اغلب با تنظیم می شود. بازخوردبا صفحات مو که زاویه بین کوکسا و تروکانتر (همراه با ران) را کنترل می کنند. حشره چوبی Caraussius morosus به طور معمول آزادانه بدن را بالای سطح زمین نگه می دارد. فاصله بین آنها حتی زمانی که حشره باری چهار برابر سنگین تر از بدن حمل می کند حفظ می شود. اگر صفحات مو آسیب ببینند، حشره چوبی حتی زیر وزن بدن خود شروع به لمس بستر می کند.

در بین تمام اشکال حرکت، پرواز حسی ترین نیاز است. سیگنال های آوران نه تنها باعث پرواز می شوند، بلکه برای نگهداری و تنظیم آن نیز ضروری هستند. به اصطلاح رفلکس تارسال به خوبی شناخته شده است: جدا شدن پاها از تکیه گاه در بسیاری از حشرات باعث حرکات پرواز یا شنا می شود (مثلاً در حشرات آب - بلوستوماتیدها) که با از سرگیری تماس با بستر بلافاصله متوقف می شوند. چندین نوع سنسیلا گیرنده مکانیکی در پاها به عنوان حسگر برای رفلکس تارسال عمل می کنند. گیرنده های پشتیبانی کننده پرواز شامل موهای حسگر باد روی سر و بال ها هستند. سیگنال های فاز تونیک آنها به سرعت و جهت جریان هوا بستگی دارد و نه تنها می تواند پرواز را حفظ و تنظیم کند، بلکه آن را نیز راه اندازی می کند. در زنبورها، مگس ها و شته ها، اندام آنتن جانستون نیز در تثبیت خودکار پرواز نقش دارد. سیگنال‌های آن به همراه سایر سنسورها، عملکرد بال‌ها را تنظیم می‌کنند: هرچه فشار هوا روی بسته آنتن بیشتر باشد، دامنه فلپ‌های بال همان طرف کمتر است. به راحتی می توان تصور کرد که بر اساس چنین حلقه بازخورد منفی، یک جهت پرواز مستقیم به طور خودکار حفظ می شود.

گیرنده ها نه تنها در تنظیم سیستم حرکتی، بلکه تقریباً سایر سیستم ها و اندام های فیزیولوژیکی نقش دارند. به عنوان مثال، مشارکت آنها در کنترل فرآیند هضم در پشه های خونخوار بسیار مشهود است. پشه های ماده آنوفل نه تنها از خون مهره داران تغذیه می کنند، بلکه به اصطلاح "مایعات آزاد" را نیز می نوشند: آب میوه بیرون زده از گیاهان، شبنم و غیره. در این حالت، فقط خون مستقیماً وارد روده می شود، در حالی که مایعات دیگر در ابتدا وارد روده می شوند. در یک شاخه کور از مری - در مخزن غذای حجیم ذخیره می شود. اما اگر در آزمایش یک پشه یک قطره خون آشکارا را بدون سوراخ کردن پوشش قربانی بنوشد، خون وارد روده نمی شود، بلکه به مخزن غذا نیز وارد می شود و حشره به زودی می میرد. واقعیت این است که جهت جریان مایع جذب شده توسط حشره توسط گیرنده های واقع در پروبوسیس و در حلق کنترل می شود.

نمونه ای از فعال شدن گیرنده غدد درون ریز، وابستگی پوست اندازی حشره مکنده خون رودنیوس به مقدار خون نوشیده شده است: لارو فقط پس از نوشیدن قسمت خاصی از خون و در یک زمان پوست اندازی می کند. اگر لارو قسمت مشابهی از خون را در چندین دوز دریافت کند، با وقفه بین اعمال جداگانه خونگیری، پوست اندازی نمی شود. آزمایش‌های حشره‌شناس برجسته انگلیسی W. Wigglesworth نشان داد که رابطه بین پوست اندازی و خون‌مکیدن بسیار پیچیده است. پوست اندازی تحت تأثیر هورمون اکدیسون ترشح شده توسط غده پروتوراسیک رخ می دهد که تحریک آن توسط سیگنال های سلول های ترشح کننده عصبی مغز انجام می شود. مرکز مغز نیز به نوبه خود توسط سیگنال های گیرنده های خاص، از جمله گیرنده های کششی، که در دیواره های شکم حشره قرار دارند، فعال می شود. این گیرنده‌ها تنها زمانی کار می‌کنند که روده تا حد آستانه خاصی منبسط می‌شود، که زمانی اتفاق می‌افتد که قسمت خاصی از خون وارد آن شود. به همین ترتیب، سیگنال های مربوط به کشش راست روده، به عنوان مثال، باعث شروع عمل اجابت مزاج می شود، سیگنال های مربوط به کشش مجاری غدد جنسی زن، سیستم عصبی مرکزی را در مورد آمادگی بدن برای تخم گذاری و غیره مطلع می کند. مثال های ارائه شده به طور قانع کننده ای این کار هماهنگ را نشان می دهد اعضای داخلیبستگی به اطلاعاتی دارد که از گیرنده های درونی می آید.

دلیل دیگری وجود دارد که به توسعه سریع فیزیولوژی اندام های حسی حشرات و حیوانات به طور کلی کمک کرده است - این جنبه بیونیک مشکل دریافت است. گیرنده های حیوانی معمولاً از بسیاری جهات نسبت به حسگرهای مشابه که در حال حاضر توسط انسان طراحی می شوند برتری دارند. بنابراین، تمایل به مطالعه این یا آن سیستم زنده برای ایجاد یک دستگاه فنی مشابه در اصل عملکرد قابل درک است. فیزیولوژی اندام های حسی، در مقایسه با سایر رشته های بیولوژیکی، به دلیل گنجاندن در زرادخانه رویکردهای معرفی شده در مسیر جستجوی بیونیک توسط فیزیکدانان، سایبرنتیک و ریاضیدانان، بسیار جلوتر رفته است. برای بیونیک، فقط ویژگی های کیفی کافی نیست، اما پارامترهای کمی یک سیستم زنده، ترجمه شده به زبان ریاضیات، ضروری است.

به طور خاص، مهندسان به اندام‌های حسی حشرات به‌عنوان نمونه‌های اولیه بالقوه دستگاه‌های فنی با حساسیت فوق‌العاده بالا، ایمنی در برابر نویز، طراحی اضافی، همراه با کوچک‌سازی و مصرف انرژی کم برای عملیات علاقه‌مند هستند. حساسیت سلول های گیرنده حشرات عملا به حد فیزیکی رسیده است. بنابراین، برای برانگیختن سلول بویایی روی آنتن کرم ابریشم نر، تنظیم شده با ادراک جذب کننده جنسی ماده، تماس با یک مولکول از این ماده کافی است. سلول بینایی چشم مرکب را می توان با یک فوتون برانگیخت. سلول گیرنده مکانیکی اندام به اصطلاح پوپلیتئال ارتعاشات بستر را تشخیص می دهد که دامنه آن کمتر از قطر یک اتم هیدروژن است. در عین حال، گیرنده ها با حسگرهای فنی شناخته شده اطلاعات به دلیل ایمنی شگفت انگیز نویزشان متفاوت هستند. قبلاً متذکر شدیم که ملخ یک آهنگ خاص گونه را در پس زمینه متنوع ترین صداها متمایز می کند (تشخیص می دهد). زنبوری از دور به صورت بصری گلی را که برای او شناخته شده است در میان بسیاری از اشیاء مشابه در اندازه، رنگ و شکل تشخیص می دهد. افزونگی در طراحی سیستم های زنده در این واقعیت آشکار می شود که تخریب بخشی از یک اندام آن را از کار نمی اندازد و در حشرات این خاصیت با کوچک سازی شدید همه اندام ها ترکیب می شود.

در تمام سیستم های گیرنده، بدون استثنا، بیونیک ها به ویژه در تلاش برای رمزگشایی روش های بیولوژیکی بسیار کارآمد برای جداسازی سیگنال از نویز هستند. علاوه بر این، در تحلیلگر بویایی هدف اصلی جستجو روش هایی برای سازماندهی حساسیت فوق العاده بالا و انتخابی به بوها، در تحلیلگر شنوایی - روش هایی برای یافتن منبع صدا و شناسایی سیگنال های آن، در تحلیلگر بصری - مکانیسم هایی برای تجزیه و تحلیل قطبش نور و درک پرتوهای نامرئی برای انسان.

دستاوردهای بیونیک حسی، تا آنجا که می توان از روی انتشارات موجود قضاوت کرد، هنوز هم کمتر از موفقیتی است که توسط فیزیولوژی حسی به دست آمده است، که با رویکرد فیزیکی وام گرفته شده از بیونیک غنی شده است. به عنوان نمونه ای از موفقیت، بیایید ایجاد دستگاهی برای اندازه گیری سرعت هواپیما نسبت به زمین را نام ببریم که بر روی اصل درک حرکت توسط چشم مرکب کار می کند، کشف شده در کلروفانوس سرخرطومی. بارها در مورد ایجاد وسایل صوتی که پشه‌های مکنده خون را جذب می‌کنند (و از بین می‌برند) و امواج مافوق صوت که فریاد خفاش‌ها را تقلید می‌کنند و پروانه‌های مضری را که این صداها را می‌شنوند می‌ترسانند، گزارش شده است. در مبارزه با شب پره کولی و گونه های مرتبط با آن، تله هایی با یک ماده جذب کننده جنسی (به عنوان مثال، ناسازگاری مصنوعی) با موفقیت استفاده می شود. تله‌های نوری بهبود یافته که پرتوهای فرابنفش را ساطع می‌کنند، مخصوصاً برای حشرات شب‌زی جذاب است.

* (مشخص است که تحقیقات بیونیک در خارج از کشور به طور گسترده توسط بخش نظامی تامین می شود و بسیاری از آنها تمرکز مربوطه دارند که در معرض تبلیغات گسترده قرار نمی گیرند.)

هم برای بیونیک و هم برای زیست‌شناسان تخصص‌های مختلف، مشکل تشخیص الگوی مرتبط با مطالعه گیرنده‌ها بسیار جالب است، که خلاصه‌ای از آن را به بررسی نقش اندام‌های حسی در زندگی حشرات می‌پردازیم.

جست‌وجوی این یا آن شی همیشه بر اساس تمایز (تبعیض) محرک‌های بیرونی و روش‌های آنها است، که گیرنده‌ها کاملاً مسئول آن هستند، زیرا آنها در "ورودی" ارگانیسم هستند. اما انتخاب هدفمند تنها در صورتی امکان پذیر است که سیگنال های گیرنده از جسم با توصیف یا ویژگی های تعبیه شده در سیستم عصبی مرکزی بدن مطابقت داشته باشد. بنابراین، انتخاب یک شی نه تنها با اطلاعات حسی که از بیرون می آید، بلکه با اطلاعات موجود در حافظه ژنتیکی یا فردی ارگانیسم نیز تعیین می شود. این انتخاب با شناسایی شی به عنوان چنین، در مقایسه با ایده استاندارد آن، که از قبل در سیستم عصبی مرکزی وجود دارد، انجام می شود.

در این راستا، یک سؤال اساسی مطرح می شود: توصیف اشیاء در حافظه حشرات - در قالب ویژگی های خاص هر یک از آنها به صورت جداگانه یا یک نمایش تعمیم یافته - به چه شکل ذخیره می شود؟ مثال زیر ایده ما را روشن خواهد کرد. هنگامی که زنبور به طور واضح کندوی خود را بر اساس رنگ پیدا می کند (زنبورداران مدتهاست متوجه شده اند که رنگ یافتن آن را آسان تر می کند و بنابراین کندوهای مجاور به رنگ آمیزی می شوند. رنگ های متفاوت)، سپس برای یک ناظر بی تجربه ممکن است به نظر برسد که وضعیت بسیار ساده است. همانطور که می دانید زنبور می تواند رنگ ها را تشخیص دهد، بنابراین کندو خود را با رنگ مشخص می کند. اما در واقعیت، او کندو را به عنوان چنین تشخیص می دهد، آن را با اشیاء دیگر که رنگی مشابه دارند اشتباه نمی گیرد. کار برای زنبور عسل را می توان با قرار دادن یک شی روی کندو که ظاهر کندو را مخدوش می کند دشوارتر کرد. به طور رسمی، به زبان توصیف این وضعیت توسط گیرنده های چشمی، در اینجا جسم متفاوت است، با این حال، یک زنبور آموزش دیده و تحت این شرایط آن را به عنوان کندو می شناسد. این بدان معنی است که زنبور عسل تصویر کندو را در حافظه نگه می دارد - یک ایده کلی از آن، که، همانطور که می توانید به راحتی حدس بزنید، فقط می تواند در نتیجه ایجاد شود. تجربه شخصی، بازگشت مکرر به کندو در موقعیت های مختلف و انتخاب ویژگی های نوری اصلی کندو در طول شکل گیری تصویر.

توانایی زنبور عسل برای تعمیم بصری اخیراً در آزمایشات ویژه ای تأیید شده است که در آن حشره بر روی اجسام مختلف آموزش داده شده است، اما متعلق به یک کلاس از اشیاء تقویت شده (با غذا) طبق یک ویژگی مشترک در همه آنها، که کلاس اشیاء تقویت نشده مخالف بود. پیش از این، این عملیات منطقی امتیاز حیوانات منحصراً بالاتر با مغزی حجیم تلقی می شد که برخی از محققان در رفتار آنها نشانه هایی از "عقل ابتدایی" را مشاهده کردند.

مشکل تشخیص الگو نه تنها در مرکز توجه زیست شناسان، بلکه در مورد طراحان ماشین های "تفکر" قرار گرفت. واقعیت این است که تشخیص بصری در انسان و حیوانات نسبت به بسیاری از دگرگونی های یک شی قابل تشخیص تغییر ناپذیر است. ما یک چهره آشنا را از جلو و در نمایه، در یک عکس، از یک طراحی کانتور و حتی در یک کاریکاتور تشخیص می دهیم. شناسایی قبل از انتخاب برخی از ویژگی های کلیدی انجام می شود و بر اساس آنها عملیات منطقی تعمیم و شکل گیری تصویر را دنبال می کند. اما اینکه چه علائمی و چگونه مغز آنها را تعمیم می دهد، همیشه معلوم نیست و این مشکل در ایجاد الگوریتم ها و برنامه ها برای رایانه ها است، به عنوان مثال، خواندن متون تایپ شده با فونت های مختلف. همه آزمایش‌های مورد نیاز در اینجا بر روی انسان امکان‌پذیر نیست و برخی از آنها، به‌ویژه با مداخله جراحی، فقط روی حیوانات امکان‌پذیر است. این موضوع ارتباط مطالعه اشکال پیچیده رفتار حشرات، در این مورد، رفتار بصری زنبورها را توضیح می دهد. تعداد نسبتاً کم نورون‌ها در شبکیه و به‌ویژه در گانگلیون سر، زنبورها را در مقایسه با مهره‌داران بالاتر، شیء در دسترس‌تری برای مطالعه مکانیسم‌های محیطی و مرکزی تعمیم و تشخیص الگو می‌سازد.