Ar vabzdžiai turi cheminio atpažinimo organus? Vabzdžio kūno sandara – jutimo organai ir vabzdžių nervų sistema. Vabzdžių jutimo organai

Jutimo organai yra tarpininkai tarp išorinės aplinkos ir kūno. Analogiškai su žmonėmis išskiriami lytėjimo, klausos, uoslės, skonio ir regos organai. Tačiau teisingiau juos skirstyti į mechaninį pojūtį, hidroterminį pojūtį ir regėjimą.
Jutimo organų pagrindas yra jų neurojautri dariniai – sensilla. Priklausomai nuo poveikio ypatybių ir dirginimo suvokimo, sensilla išsidėsto nevienodai: vieni išsikiša virš odos paviršiaus plauko, šerių, kūgio ar kitokio darinio pavidalu, kiti yra pačioje odoje.
Mechaniniai jutimo organai apima lytėjimo receptorius, kurie suvokia kūno padėties virpėjimą, jo pusiausvyrą. Jie yra išsibarstę po visą kūną paprasto sensilla su jautriais plaukais pavidalu. Plauko padėties pasikeitimas perduodamas į jautrią ląstelę, kur atsiranda sužadinimas, kuris patenka į nervų centrą.
Klausa išvystyta visiems vabzdžiams. Orthoptera, giesminių cikadų ir kai kurių vabzdžių klausos receptorius vaizduoja būgniniai organai. Skėriai tokius organus turi 1-ojo pilvo segmento šonuose, žiogai ir svirpliai - ant priekinių kojų blauzdikaulio poros ovalų, suveržtų būgnelio, arba poros plyšių su paslėptomis membranomis pavidalu. Vabzdžiai suvokia garsus nuo 8 (infragarso) iki daugiau nei 40 tūkstančių vibracijų per sekundę (ultragarsas).
Cheminio jutimo organas tarnauja kvapui ir skoniui suvokti, jį reprezentuoja antenose esantys chemoreceptoriai. Uoslės sensilla skaičius priklauso nuo rūšies gyvenimo būdo, maisto gavimo būdų ir pobūdžio. Bitė darbininkė ant kiekvienos antenos turi apie 6000 lamelinių sensilų. Patinams sensilla paprastai būna didesnė, o tai siejama su aktyvia patelių paieška.
Uoslę vabzdžiai naudoja ieškodami priešingos lyties individų, atpažindami savo rūšies individus, ieškodami maisto, vietų kiaušiniams dėti. Daugelis vabzdžių išskiria patrauklias medžiagas – sekso atraktantus, arba epagonus. Neapvaisintos patelės gali pritraukti patinus 3-9 km atstumu, tačiau apvaisinta patelė patinų nebedomina. Patinai gali sugauti sekso atraktantą dideliu atstumu ir esant nereikšmingai koncentracijai, skaičiuojamai keliomis molekulėmis viename kubiniame metre oro.
Skonis tik padeda atskirti maistą. Vabzdžiai turi keturis pagrindinius skonius: saldus, kartaus, rūgštus ir sūrus. Daugumą cukrų vabzdžiai atpažįsta net ir mažomis koncentracijomis. Kai kurie drugeliai skiria 0,0027% koncentracijos cukraus tirpalą nuo gryno vandens. Skruzdėlės gerai skiria cukrų nuo sacharino, bitės – druską ir jos priemaišą su 0,36% koncentracijos cukrumi. Žmogus šios koncentracijos nejaučia.
Skonio receptoriai yra ant burnos dalių, tačiau jie gali būti ir ant kojų (dieniniai drugeliai); kai letenos padų pusė paliečia cukraus tirpalą, alkanas drugelis reaguoja išskleisdamas snukį. Labai išvystytas cheminis vabzdžių pojūtis naudojamas kovojant su jais naudojant masalus ar atbaidant medžiagas.
Hidroterminis pojūtis turi didelę reikšmę vabzdžių gyvenime ir, priklausomai nuo aplinkos drėgmės ir temperatūros, reguliuoja jų elgesį.
Regėjimas kartu su cheminiu pojūčiu vaidina pagrindinį vaidmenį vabzdžių gyvenime. Regėjimo organus vaizduoja paprastos ir sudėtingos akys. Sudėtingos arba briaunuotos akys yra galvos šonuose ir kartais gali būti labai didelės (musės, laumžirgiai). Kiekviena sudėtinė akis susideda iš daugelio sensilijų, vadinamų ommatidia, jų skaičius siekia daugybę šimtų ir net tūkstančius. Sudėtingų akių pagalba vabzdžiai atskiria formą, judėjimą, spalvą ir atstumą iki objekto, taip pat poliarizuotą šviesą. Daugelis rūšių yra trumparegės ir aptinka judėjimą tik per atstumą. Dauguma vabzdžių negali atskirti raudonos šviesos, tačiau mato ultravioletinę šviesą. Matomos šviesos bangų diapazonas yra 2500–8000 nm. Bitė gali pajusti mėlyno dangaus skleidžiamą poliarizuotą šviesą, kuri leidžia orientuotis skrydžio kryptimi.
Vabzdžių skrydis į šviesą paaiškinamas šviesos-kompaso judesiu. Šviesos pluoštai išsiskiria radialiai ir judant įstrižai jų atžvilgiu, pasikeis kritimo kampas. Norėdami išlaikyti fiksuotą kampą, vabzdys yra priverstas nuolat keisti savo kelią šviesos šaltinio link. Judėjimas vyksta logaritmine spirale ir galiausiai atneša vabzdį prie šviesos šaltinio.
Paprastosios akys arba ocelli yra tarp sudėtinių akių ant kaktos arba galvos vainiko. Jų skaičius svyruoja nuo 1 iki 3, jie išsidėstę trikampiu. Daugelio vabzdžių akys turi reguliuojantį poveikį sudėtinėms akims, užtikrindamos regėjimo stabilumą svyruojančio šviesos intensyvumo sąlygomis (vabzdžiams su nepilna transformacija).

Cheminis pojūtis

Gyvūnams būdingas bendras cheminis jautrumas, kurį užtikrina įvairūs jutimo organai. Vabzdžių chemine prasme reikšmingiausias vaidmuo tenka uoslei. O termitams ir skruzdėlėms, anot mokslininkų, suteikiama tūrinė uoslė. Mums sunku įsivaizduoti, kas tai yra. Vabzdžių uoslės organai reaguoja į net labai mažą medžiagos koncentraciją, kartais labai nutolusią nuo šaltinio. Uoslės dėka vabzdys randa grobį ir maistą, orientuojasi į reljefą, sužino apie priešo artėjimą, vykdo biokomunikaciją, kur kaip specifinė „kalba“ yra cheminės informacijos mainai feromonų pagalba. “.

Feromonai yra sudėtingiausi junginiai, kuriuos kai kurie asmenys skiria komunikacijos tikslais, norėdami perduoti informaciją kitiems asmenims. Tokia informacija yra užkoduota specifinėse cheminėse medžiagose, priklausomai nuo gyvos būtybės tipo ir net nuo jos priklausymo konkrečiai šeimai. Suvokimas uoslės sistemos pagalba ir „pranešimo“ iššifravimas iššaukia gavėjams tam tikrą elgesio ar fiziologinio proceso formą. Iki šiol žinoma nemaža vabzdžių feromonų grupė. Vieni jų skirti pritraukti priešingos lyties asmenis, kiti atsekti – nurodo kelią į namus ar maisto šaltinį, treti – tarnauja kaip pavojaus signalas, ketvirti – reguliuoja tam tikrus fiziologinius procesus ir kt.

Tikrai unikalus turėtų būti “ chemijos gamyba„Vabzdžių kūne, į kurį paleisti tinkama suma o tam tikru momentu visas jiems reikalingas feromonų asortimentas. Šiandien yra žinoma daugiau nei šimtas šių sudėtingiausių medžiagų cheminė sudėtis, tačiau dirbtinai jų buvo atgaminta ne daugiau nei keliolika. Iš tiesų, norint juos gauti, reikia tobulų technologijų ir įrangos, tad kol kas belieka stebėtis tokiu šių miniatiūrinių bestuburių organizmo išsidėstymu.

Vabalai daugiausia aprūpinti uoslės tipo antenomis. Jie leidžia užfiksuoti ne tik patį medžiagos kvapą ir jos pasiskirstymo kryptį, bet netgi „pajusti“ kvapnaus daikto formą. Puikios uoslės pavyzdys – kapų vabalai, kurie verčiasi žemės valymu nuo skerdynių. Jie sugeba užuosti kvapą už šimtų metrų nuo jos ir susiburti į didelę grupę. O boružėlė, naudodama uoslę, suranda amarų kolonijas, kad galėtų ten palikti sankabą. Juk amarais minta ne tik ji, bet ir jos lervos.

Ne tik suaugę vabzdžiai, bet ir jų lervos dažnai pasižymi puikia uosle. Taigi gegužės vabalo lervos gali pereiti prie augalų (pušies, kviečių) šaknų, vedamos vos padidėjusios anglies dioksido koncentracijos. Eksperimentų metu lervos iš karto siunčiamos į dirvos lopinėlį, kur įpurškiamas nedidelis kiekis medžiagos, sudarančios anglies dioksidą.

Atrodo nesuvokiamas uoslės organo jautrumas, pavyzdžiui, drugio Saturnia, kurio patinas sugeba 12 km atstumu pagauti savo rūšies patelės kvapą. Palyginus šį atstumą su patelės išskiriamu feromonų kiekiu, gautas stebinantis rezultatas. Savo antenų dėka patinas neabejotinai ieško tarp daugybės kvapiųjų medžiagų vienos paveldimos medžiagos molekulės 1 m3 oro!

Kai kurioms Himenopteroms suteikiamas toks aštrus kvapas, kad jis konkuruoja su gerai žinomu šuns pojūčiu. Taigi, raitelės, bėgdamos palei medžio kamieną ar kelmą, energingai judina antenas. Jomis jie „išuostė“ 2–2,5 cm atstumu nuo paviršiaus medienoje esančias skroblų ar medkirčių lervas.

Dėl unikalaus antenų jautrumo mažytis raitelis gelis, vos prisiliesdamas prie vorų kokonų, nustato, kas juose yra – ar sėklidės neišsivysčiusios, iš jų jau išlindę sėslūs vorai, ar kitų raitelių sėklidės. savo rūšies. Kaip Gelis atlieka tokią tikslią analizę, kol kas nežinoma. Greičiausiai jis jaučia subtiliausią specifinį kvapą, tačiau gali būti, kad bakstelėdamas ant antenų raitelis pagauna kokį nors atsispindėjusį garsą.

Vabzdžių uoslės organus veikiančių cheminių dirgiklių suvokimą ir analizę atlieka daugiafunkcė sistema – uoslės analizatorius. Jį, kaip ir visus kitus analizatorius, sudaro suvokimo, laidumo ir centriniai skyriai. Uoslės receptoriai (chemoreceptoriai) paima kvapo molekules, o impulsai, signalizuojantys apie specifinį kvapą, siunčiami nervinėmis skaidulomis į smegenis analizei. Ten įvyksta momentinė organizmo reakcija.

Kalbant apie vabzdžių uoslę, negalima nepaminėti kvapo. Moksle vis dar nėra aiškaus supratimo, kas yra kvapas, ir yra daug teorijų apie šį gamtos reiškinį. Pagal vieną iš jų analizuojamos medžiagos molekulės yra „raktas“. O "užraktas" yra kvapo receptoriai, įtraukti į kvapų analizatorius. Jei molekulės konfigūracija artėja prie konkretaus receptoriaus „užrakto“, analizatorius gaus iš jo signalą, jį iššifruos ir informaciją apie kvapą perduos gyvūno smegenims. Pagal kitą teoriją kvapą lemia cheminės molekulių savybės ir elektros krūvių pasiskirstymas. Naujausia teorija, sulaukusi daug šalininkų, pagrindinę kvapo priežastį mato molekulių ir jų komponentų vibracinėse savybėse. Bet koks aromatas yra susijęs su tam tikrais infraraudonųjų spindulių diapazono dažniais (bangų skaičiais). Pavyzdžiui, svogūnų sriuba tiolaktinė ir dekaboranas chemiškai visiškai skiriasi. Bet jie turi tą patį dažnį ir tą patį kvapą. Tuo pačiu metu yra chemiškai panašių medžiagų, kurios turi skirtingą dažnį ir skirtingai kvepia. Jei ši teorija teisinga, infraraudonųjų spindulių dažniais galima įvertinti ir kvapus, ir tūkstančius kvapą pajutusių ląstelių tipų.

Vabzdžių "radaro instaliacija".

Vabzdžiai apdovanoti puikiais uoslės ir lytėjimo organais – antenomis (antenomis arba ryšuliais). Jie labai mobilūs ir lengvai valdomi: vabzdys gali juos veisti, suartinti, sukti kiekvieną atskirai ant savo ašies arba kartu ant bendros. Šiuo atveju jie abu išoriškai panašūs ir savo esme yra „radaro instaliacija“. Sensilla yra nervams jautrus antenų elementas. Iš jų impulsas 5 m per sekundę greičiu perduodamas į analizatoriaus „smegenų“ centrą, kad atpažintų dirginimo objektą. Ir tada atsakymo į gautą informaciją signalas akimirksniu eina į raumenį ar kitą organą.

Daugumoje vabzdžių ant antrojo antenų segmento yra Džonstono organas – universalus prietaisas, kurio paskirtis dar nėra iki galo išaiškinta. Manoma, kad jis suvokia oro ir vandens judesius ir drebėjimą, kontaktus su kietais daiktais. Skėriai ir amūrai pasižymi stebėtinai dideliu jautrumu mechaninėms vibracijoms, kurios gali užregistruoti bet kokį smūgį, kurio amplitudė lygi pusei vandenilio atomo skersmens!

Vabalai taip pat turi Džonstono organą antrame antenų segmente. O jei vandens paviršiumi bėgiojantis vabalas bus pažeistas ar pašalintas, jis atsitrenks į bet kokias kliūtis. Šio organo pagalba vabalas sugeba sugauti atsispindinčias bangas, kylančias iš pakrantės ar kliūčių. Jis jaučia vandens bangas, kurių aukštis 0,000 000 004 mm, tai yra, Johnstono vargonai atlieka echoloto arba radaro užduotį.

Skruzdėlės išsiskiria ne tik gerai organizuotomis smegenimis, bet ir tokia pat tobula kūno organizacija. Antenos šiems vabzdžiams turi didžiausią reikšmę, kai kurios iš jų yra puikus uoslės, lytėjimo, aplinkos pažinimo ir abipusio paaiškinimo organas. Antenų netekusios skruzdėlės praranda galimybę rasti kelią, šalia esantį maistą, atskirti priešus nuo draugų. Antenų pagalba vabzdžiai gali „susikalbėti“ tarpusavyje. Skruzdėlės perduoda svarbią informaciją, liesdamos antenas prie tam tikrų viena kitos antenų segmentų. Viename iš elgesio epizodų dvi skruzdėlės surado grobį skirtingo dydžio lervų pavidalu. Po antenų „derybų“ su broliais jie kartu su mobilizuotais padėjėjais vyko į radimo vietą. Tuo pat metu sėkmingesnė skruzdėlė, kuri savo antenų pagalba sugebėjo perduoti informaciją apie didesnį grobį, kurią rado, sutelkė daug didesnę dirbančių skruzdėlių grupę.

Įdomu tai, kad skruzdėlės yra vienas švariausių būtybių. Po kiekvieno valgio ir miego visas jų kūnas ir ypač antenos yra kruopščiai išvalomos.

Skonio pojūčiai

Žmogus aiškiai apibrėžia medžiagos kvapą ir skonį, o vabzdžiams skonio ir uoslės pojūčiai dažnai nėra atskirti. Jie veikia kaip vienas cheminis jausmas (suvokimas).

Vabzdžiai, turintys skonio pojūčius, teikia pirmenybę vienai ar kitai medžiagai, priklausomai nuo konkrečios rūšies mitybos savybių. Tuo pačiu metu jie sugeba atskirti saldų, sūrų, karčių ir rūgštų. Norėdami susisiekti su vartojamu maistu, skonio organai gali būti skirtingose vabzdžio kūno vietose – ant antenų, stuburo ir kojų. Jų pagalba vabzdžiai gauna pagrindinę cheminę informaciją apie aplinką. Pavyzdžiui, musė, tik prisilietusi letenomis prie ją dominančio daikto, beveik iš karto sužino, kas yra po kojomis – gėrimą, maistą ar ką nors nevalgomo. Tai yra, ji gali atlikti momentinį cheminės medžiagos kontakto su kojomis analizę.

Skonis – tai pojūtis, atsirandantis, kai cheminių medžiagų tirpalas veikia vabzdžio skonio organo receptorius (chemoreceptorius). Receptoriaus skonio ląstelės yra periferinė dalis sudėtinga sistema skonio analizatorius. Jie suvokia cheminius dirgiklius, ir čia vyksta pirminis skonio signalų kodavimas. Analizatoriai iš karto perduoda chemoelektrinių impulsų salves plonomis nervinėmis skaidulomis į jų „smegenų“ centrą. Kiekvienas toks impulsas trunka mažiau nei tūkstantąją sekundės dalį. Ir tada centrinės analizatoriaus struktūros akimirksniu nustato skonio pojūčius.

Toliau bandoma suprasti ne tik klausimą, kas yra kvapas, bet ir sukurti vieningą „saldumo“ teoriją. Iki šiol tai nebuvo įmanoma – gal jums, XXI amžiaus biologams, pavyks. Problema ta, kad labai skirtingi dalykai gali sukurti gana panašų saldumo skonį. cheminių medžiagų– tiek organinių, tiek neorganinių.

Prisilietimo organai

Vabzdžių lytėjimo pojūčio tyrimas yra bene didžiausias iššūkis. Kaip šios būtybės, surištos į chitininius lukštus, jaučia pasaulį? Taigi odos receptorių dėka galime suvokti įvairius lytėjimo pojūčius – vieni receptoriai registruoja spaudimą, kiti temperatūrą ir pan. Paliesdami daiktą galite daryti išvadą, kad jis šaltas ar šiltas, kietas ar minkštas, lygus ar šiurkštus. Vabzdžiai taip pat turi analizatorius, kurie nustato temperatūrą, slėgį ir pan., tačiau daugelis jų veikimo mechanizmų lieka nežinomi.

Lytėjimo pojūtis yra vienas iš svarbiausių pojūčių, užtikrinančių daugelio skraidančių vabzdžių saugumą, norint pajusti oro sroves. Pavyzdžiui, Diptera visas kūnas yra padengtas sensilla, kuri atlieka lytėjimo funkcijas. Ypač daug jų yra ant apynų, kad suvoktų oro slėgį ir stabilizuotų skrydį.

Dėka lytėjimo pojūčio, musę nėra taip lengva sumušti. Jos regėjimas leidžia pastebėti grėsmingą objektą tik 40 - 70 cm atstumu, tačiau musė sugeba reaguoti į pavojingą rankos judesį, sukėlusį net nedidelį oro judesį, ir akimirksniu pakilti. Ši dažna kambarinė muselė dar kartą patvirtina, kad gyvajame pasaulyje nėra nieko paprasto – visi gyviai, tiek jauni, tiek seni, aprūpinti puikiomis jutimo sistemomis aktyviam gyvenimui ir savo pačių apsaugai.

Vabzdžių receptoriai, registruojantys slėgį, gali būti spuogų ir šerių pavidalo. Juos vabzdžiai naudoja įvairiais tikslais, taip pat ir orientuotis erdvėje – gravitacijos kryptimi. Pavyzdžiui, musės lerva iki jauniklių visada aiškiai juda aukštyn, tai yra prieš gravitacijos jėgą. Juk jai reikia išlįsti iš skystos maisto masės, o orientyrų ten nėra, išskyrus Žemės trauką. Net ir išlipusi iš lėliukės musė linkusi kurį laiką šliaužti aukštyn, kol išdžiūsta, kad galėtų skristi.

Daugelis vabzdžių turi gerai išvystytą gravitacijos jausmą. Pavyzdžiui, skruzdėlės geba įvertinti paviršiaus nuolydį 20. O vabzdžių vabalas, kasantis vertikalias duobes, gali nustatyti nuokrypį nuo vertikalės ties 10.

Tiesioginiai „sprognozatoriai“

Daugelis vabzdžių turi puikų gebėjimą numatyti oro pokyčius ir sudaryti ilgalaikes prognozes. Tačiau tai būdinga visoms gyvoms būtybėms – ar tai būtų augalas, mikroorganizmas, bestuburis ar stuburinis gyvūnas. Tokie gebėjimai užtikrina normalią gyvenimo veiklą numatytoje buveinėje. Taip pat retai matosi natūralus fenomenas- sausros, potvyniai, šalčiai. Ir tada, norėdamos išgyventi, gyvos būtybės turi iš anksto mobilizuoti papildomas apsaugos priemones. Abiem atvejais jie naudojasi savo vidinėmis „meteorologinėmis stotimis“.

Nuolat ir atidžiai stebint įvairių gyvių elgseną galima sužinoti ne tik apie orų permainas, bet net ir apie artėjančias stichines nelaimes. Iš tiesų, daugiau nei 600 gyvūnų ir 400 augalų rūšių, iki šiol žinomų mokslininkams, gali atlikti savotišką barometrų, drėgmės ir temperatūros rodiklių, perkūnijos, audrų, viesulų, potvynių ir gražaus be debesų oro prognozės vaidmenį. Negana to, gyvų „segėjų“ yra visur, kur bebūtumėte – prie telkinio, pievoje, miške. Pavyzdžiui, prieš lietų net esant giedram dangui nustoja čiulbėti žali amūrai, skruzdėlės pradeda sandariai uždaryti įėjimus į skruzdėlyną, o bitės nustoja skraidyti nektaro, sėdi avilyje ir dūzgia. Bandydami pasislėpti nuo artėjančio blogo oro, į namų langus skrenda musės ir vapsvos.

Pastebėjimai už nuodingos skruzdėlės gyvenę Tibeto papėdėje, atskleidė puikų jų gebėjimą numatyti tolimesnes prognozes. Prieš prasidedant smarkių liūčių laikotarpiui, skruzdėlės persikelia į kitą vietą, kurioje yra sausa kieta žemė, o prieš prasidedant sausrai skruzdėlės užpildo tamsias drėgnas įdubas. Sparnuotosios skruzdėlės audros artėjimą pajunta per 2–3 dienas. Stambūs individai pradeda veržtis žeme, o maži – mažame aukštyje. Ir kuo aktyvesni šie procesai, tuo daugiau laukiama blogų orų. Paaiškėjo, kad per metus skruzdėlės teisingai nustatė 22 oro pokyčius ir suklydo tik dviem atvejais. Tai buvo 9%, o tai atrodo gana gerai, palyginti su vidutine 20% meteorologinių stočių paklaida.

Apdairūs vabzdžių veiksmai dažnai priklauso nuo ilgalaikių prognozių, ir tai gali būti labai naudinga žmonėms. Patyrusiam bitininkui bitės pateikia pakankamai patikimą prognozę. Žiemai jie užsandarina avilio įėjimą vašku. Pagal avilio vėdinimo angą galima spręsti apie artėjančią žiemą. Jei bitės paliks didelę duobę, žiema bus šilta, o jei maža – laukti didelių šalnų. Taip pat žinoma, kad jei bitės iš avilių pradės skraidyti anksti, galima tikėtis ankstyvo šilto pavasario. Tos pačios skruzdėlės, jei nenumatoma atšiauri žiema, lieka gyventi šalia dirvos paviršiaus, o prieš šaltą žiemą įsikuria giliau žemėje ir stato aukštesnį skruzdėlyną.

Be makroklimato vabzdžiams, svarbus ir jų buveinės mikroklimatas. Pavyzdžiui, bitės neleidžia perkaisti aviliuose ir, gavusios signalą iš savo gyvų „prietaisų“, kad temperatūra viršyta, pradeda vėdinti kambarį. Kai kurios bitės darbininkės avilyje išsidėsčiusios skirtinguose aukščiuose ir greitai atmušdamos sparnus pajudina orą. Sukuriama stipri oro srovė ir avilys atšaldomas. Vėdinimas yra ilgas procesas, o kai viena bičių partija pavargsta, ateina eilė kitai, ir griežta tvarka.

Nuo gyvų „prietaisų“ rodmenų priklauso ne tik suaugusių vabzdžių, bet ir jų lervų elgesys. Pavyzdžiui, cikadų lervos, besivystančios žemėje, į paviršių iškyla tik esant geram orui. Bet kaip žinoti, koks oras yra viršuje? Norėdami tai nustatyti, virš savo požeminių pastogių jie sukuria specialius molinius kūgius su didelėmis skylėmis - savotiškas meteorologines struktūras. Juose cikados per ploną dirvos sluoksnį įvertina temperatūrą ir drėgmę. O jei oro sąlygos nepalankios, lervos grįžta į urvą.

Audros ir potvynių prognozės reiškinys

Termitų ir skruzdėlių elgesio kritinėse situacijose stebėjimas gali padėti žmonėms numatyti smarkias liūtis ir potvynius. Vienas gamtininkų aprašė atvejį, kai prieš potvynį jų gyvenvietę paskubomis paliko Brazilijos džiunglėse gyvenusi indėnų gentis. O skruzdėlės indėnams „papasakojo“ apie artėjančią nelaimę. Prieš potvynį šie socialiniai vabzdžiai labai susijaudina ir skubiai palieka savo gyvenamąją vietą kartu su lėliukais ir maisto atsargomis. Jie eina ten, kur vanduo nepasieks. Vietos gyventojai vargu ar suprato tokio nuostabaus skruzdžių jautrumo ištakas, tačiau paklusę jų žinioms, žmonės bėdą paliko paskui mažuosius sinoptikus.

Jie puikiai prognozuoja potvynius ir termitus. Dar neprasidėjus jie palieka savo namus su visa kolonija ir skuba prie artimiausių medžių. Numatydami nelaimės mastą, jie pakyla tiksliai į aukštį, kuris bus didesnis nei numatomas potvynis. Ten jie laukia, kol ims slūgti dumblinos vandens srovės, kurios veržiasi tokiu greičiu, kad kartais jų spaudžiami medžiai nukrenta.

Daugybė meteorologinių stočių stebi orus. Jie yra sausumoje, taip pat ir kalnuose, specialiai įrengtuose moksliniuose laivuose, palydovuose ir kosminėse stotyse. Meteorologai aprūpinti moderniais prietaisais, aparatūra ir kompiuteriais. Tiesą sakant, jie ne prognozuoja orus, o skaičiuoja, skaičiuoja orų pokyčius. O vabzdžiai pateiktuose realių pavyzdžiuose nuspėja orą, pasitelkę įgimtus gebėjimus ir į savo kūnus įmontuotus specialius gyvus „prietaisus“. Be to, skruzdėlės prognozės nustato ne tik potvynio artėjimo laiką, bet ir įvertina jo dydį. Juk naujam prieglobsčiui jie užėmė tik saugias vietas. Šio reiškinio mokslininkams dar nepavyko paaiškinti. Termitai pateikė dar didesnę paslaptį. Faktas yra tas, kad jie niekada nebuvo ant tų medžių, kuriuos potvynio metu nupūtė audringi upeliai. Panašiu būdu, etologų pastebėjimais, starkiai, kurie pavasarį neužėmė gyvenvietei pavojingų paukščių namelių, elgėsi patys. Vėliau juos tikrai nupūtė uragano vėjas. Bet čia mes kalbame apie gana didelį gyvūną. Paukštis, ko gero, siūbuodamas paukščių namelį ar kitais ženklais įvertina savo tvirtinimo nepatikimumą. Tačiau kaip ir kokių prietaisų pagalba tokias prognozes gali daryti labai maži, bet labai „išmintingi“ gyvūnai? Žmogus ne tik kol kas nesugeba kažko panašaus sukurti, bet ir negali atsakyti, negali. Šios užduotys skirtos būsimiems biologams!

Vabzdžiams išskiriamas mechaninis pojūtis (lytėjimas, vibracijos), klausa, cheminis pojūtis (kvapas, skonis), higroterminis pojūtis (sausumas, šiluma), regėjimas.

Jutimo organai paremti šiek tiek skirtingos struktūros dariniais – sensilla (jutimo elementais) (27 pav.).

Lytėjimo organai, arba lytėjimo jautrumas, yra odoje ir jos prieduose esančios nervinės galūnės specialių jautrių plaukelių, šerių, spygliuočių pavidalu, išsidėsčiusios visame vabzdžio kūne, ypač ant antenų, lyties ir žandikaulio delnų bei kojų. Jie nustato įvairius mechaninius dirgiklius (lietimą), terminius dirgiklius, oro slėgio pokyčius (pav.).

Cheminiai jutimo organai (kvapas, skonis) koncentruojasi vabzdžiuose ant antenų duobučių, plaukelių ir kt. pavidalu, prie kurių priartėja nervinių šakų galūnės iš suprafaringinio gangliono. Vabzdžių uoslė yra labai subtili ir padeda rasti maisto, taip pat rasti vieną lytį kitai. Patinams, kadangi jie patelių ieško uoslės pagalba, antenų dydis ir bendras paviršius yra daug didesni nei patelių. Pavyzdžiui, daug vyrų skirtingi tipai yra plunksninių antenų su dideliu paviršiumi. Skonio organai išsidėstę taip pat, tačiau jie yra burnos viduje ir toliau burnos organai... Taip pat labai išvystytas vabzdžių skonio pojūtis, pavyzdžiui, skruzdėlės cukraus grūdelius neabejotinai atrenka iš chinino miltelių mišinio su cukrumi.

Klausos organai randami ne visuose vabzdžiuose. Labiausiai išsivystę ir sudėtingiausi klausos organai, vadinamieji tympanikas, yra Orthoptera tvarka – amūrai, svirpliai, skėriai, kurie taip pat turi galimybę skleisti garsius garsus. Organai yra tarsi skylė odoje, padengta plona plėvele. Iš vidaus klausos nervo šakos artėja prie šios membranos. Žiogų ir svirplių būgniniai organai yra ant priekinių kojų blauzdikaulio, skėrių – pirmojo pilvo segmento šonuose (28 pav.).

Regėjimo organai vabzdžiuose yra sudėtinės arba briaunuotos, akys ir paprastosios akys arba ocelli (29 pav.).

Briaunuotos akys, randamos daugumoje vabzdžių, yra ant galvos ir kartais užima dauguma jos (pavyzdžiui, musėse, laumžirgiuose ir kt.). Kiekvienas iš jų susideda iš daugybės atskirų akių, todėl sudėtinės akies paviršius susidaro daugybės atskirų briaunų, suapvalintų arba šešiakampių, pavidalu (30 pav.).

V išilginis pjūvis kiekvieną akutę sudaro šie sluoksniai:

skaidrus ragena(abipus išgaubta arba plokščiai išgaubta; laužianti kūginė dalis - krištolo kūgis;šviesą priimanti dalis - tinklainė arba tinklainė. Nervų šakos iš supraofaringinio gangliono artėja prie tinklainės.

Kiekviena akutė praleidžia šviesos spindulius tik per centrinę dalį, todėl tinklainėje susidaro tik atskirų nagrinėjamo objekto dalių vaizdas. Apskritai, sudėtinė akis suteikia mozaikišką viso objekto vaizdą. Kuo daugiau akies struktūroje briaunų (iki kelių dešimčių tūkstančių), tuo aiškesnis vaizdas gaunamas (ypač plėšriųjų vabzdžių atveju).

Viena ar trys paprastos akys yra ant kaktos arba viršugalvio (31 pav.). Jų struktūra panaši į atskirų briaunuotų akių akies ląsteles, tačiau neturi lūžio kūgio. Būdami labai netobulas regėjimo organas, jie suvokia tik šviesos intensyvumą ir kryptį. Akys išsivysčiusios ne visiems vabzdžiams – daugeliui dvipusių, vabalų ir drugelių neišsivysčiusios.

Vabzdžių akys suvokia poliarizuotus spindulius, šviesos šaltinio atžvilgiu išvystomas šviesos-kompaso judėjimas, kuris naudojamas stebint naktinius miško kenkėjus šviesos spąstuose (32 pav.).

1. Atidarykite vabzdį pjūviais palei pleuros kūno dalį. Pritvirtinkite prie vonios dugno.

2. Rasti ir ištirti vidaus organų sistemas: kraujotakos, virškinimo, šalinimo, seksualinės, nervinės.

3. Apsvarstykite vabzdžių jutimo organus: akis, akis, klausos organus, jautrius plaukelius.

4. Padarykite konspektą ir nubraižykite atskirų organų sistemų sandarą.

Medžiagos ir įranga: ką tik nužudyti vabzdžiai - juodieji tarakonai, amūrai, gegužinės, jų lervos. Vabzdžiai kolekcijose – laumžirgiai, bitės, spygliuočių lervos, amūrai, skėriai. Skrodžiamosios vonios, įterptos į parafiną ar vašką, pincetai, skalpeliai, pjaustymo adatos, pipetės, fiziologinis tirpalas, žiūronai mikroskopai, 10x didintuvai, rankšluosčiai, vata.

1. Bei-Bienko, G. Ya. Bendroji entomologija / G. Ya. Bey-Bienko. - M., Aukštoji mokykla, 1980 .-- 416 p.

2. Mozolevskaya, EG et al. Miško entomologijos seminaras / EG. Mozolevskaja, N.K. Belova, G.S. Lebedeva ir kt. - Maskva: Akademija, 2004 .-- 288 p.

3. Kharitonova N.Z. Miško entomologija. - Minskas: Vysheysha mokykla, 1994 .-- 412 p.

4. Ross G., Ross D., Ross C. Entomology, Maskva: Mir, 1985 – 429 p.

Įvairi ir energinga vabzdžių pasaulio veikla gali būti nuostabi patirtis.

Atrodytų, kad šios būtybės nerūpestingai skraido ir plaukia, bėga ir šliaužioja, dūzgia ir čiulba, graužia ir nešioja. Tačiau visa tai daroma ne be tikslo, o daugiausia su tam tikra intencija, pagal įgimtą jų kūnuose įtvirtintą programą ir įgytą gyvenimo patirtį. Supančio pasaulio suvokimui, orientavimuisi jame, visų tikslingų veiksmų ir gyvenimo procesų įgyvendinimui gyvūnai aprūpinti labai sudėtingomis sistemomis, pirmiausia nervinėmis ir jutiminėmis.

Ką bendro turi stuburinių ir bestuburių nervų sistemos?

Nervų sistema yra labai sudėtingas struktūrų ir organų kompleksas, susidedantis iš nervinio audinio, kurio centrinė dalis yra smegenys. Pagrindinis struktūrinis ir funkcinis nervų sistemos vienetas yra nervinė ląstelė su procesais (graikiškai nervinė ląstelė yra neuronas).

Nervų sistema ir vabzdžių smegenys suteikia: suvokimą išorinio ir vidinio dirginimo (dirglumo, jautrumo) pojūčių pagalba; momentinis gaunamų signalų apdorojimas analizatorių sistemoje, tinkamo atsako paruošimas ir įgyvendinimas; paveldimos ir įgytos informacijos saugojimas užkoduota forma atmintyje, taip pat prireikus momentinis jos atkūrimas; kontroliuoti visus kūno organus ir sistemas, kad jie veiktų kaip visuma, subalansuoti jį su aplinka; psichikos procesų įgyvendinimas ir aukštesnė nervinė veikla, tinkamas elgesys.

Stuburinių ir bestuburių gyvūnų nervų sistemos ir smegenų struktūra yra tokia skirtinga, kad iš pirmo žvilgsnio atrodo, kad jų lyginti neįmanoma. Ir tuo pačiu metu įvairiausiems nervų sistemos tipams, priklausantiems, atrodytų, gana „paprastiems“ ir „sudėtingiems“ organizmams, būdingos tos pačios funkcijos.

Labai mažytės muselės, bitės, drugelio ar kito vabzdžio smegenys leidžia matyti ir girdėti, liesti ir jausti skonį, itin tiksliai judėti, be to, naudojant vidinį „žemėlapį“ skristi didelius atstumus, bendrauti tarpusavyje, ir net valdyti savo „Kalbą“, mokytis ir taikyti loginį mąstymą nestandartinėse situacijose. Taigi, skruzdėlės smegenys yra daug mažesnės nei smeigtuko galvutė, tačiau šis vabzdys nuo seno buvo laikomas „išminčiumi“. Palyginus ne tik su jos mikroskopinėmis smegenimis, bet ir su nesuvokiamomis vienos nervinės ląstelės galimybėmis, žmogus turėtų gėdytis savo moderniausių kompiuterių. O ką apie tai gali pasakyti mokslas, pavyzdžiui, neurobiologija, tirianti smegenų gimimo, gyvybės ir mirties procesus? Ar ji sugebėjo įminti gyvybinės smegenų veiklos paslaptį – tai sudėtingiausias ir paslaptingiausias iš žmonėms žinomų reiškinių?

Pirmoji neurobiologinė patirtis priklauso senovės romėnų gydytojui Galenui. Perkirpęs kiaulės nervines skaidulas, kurių pagalba smegenys valdė gerklų raumenis, jis atėmė iš gyvūno balsą – jis iškart sustingo. Tai buvo prieš tūkstantmetį. Tačiau kiek toli mokslas nuėjo nuo to laiko, žinodamas smegenų principą? Pasirodo, nepaisant milžiniško mokslininkų darbo, net vienos nervinės ląstelės, vadinamosios „plytos“, iš kurios statomos smegenys, veikimo principas žmogui nėra žinomas. Neuromokslininkai daug supranta iš to, kaip neuronas „valgo“ ir „geria“; kaip jis gauna savo gyvenimui reikalingą energiją, „biologiniuose katiluose“ virškindamas iš aplinkos išgaunamas reikalingas medžiagas; kaip tada šis neuronas siunčia kaimynams įvairią informaciją signalų pavidalu, užšifruotą arba tam tikra elektrinių impulsų serija, arba įvairiais cheminių medžiagų deriniais. Ir tada kas? Nervinė ląstelė gavo specifinį signalą, o jo gelmėse prasidėjo unikali veikla bendradarbiaujant su kitomis gyvūno smegenis formuojančiomis ląstelėmis. Vyksta gautos informacijos įsiminimas, reikalingos informacijos gavimas iš atminties, sprendimų priėmimas, įsakymų davimas raumenims ir įvairiems organams ir kt. Kaip sekasi? Mokslininkai vis dar to tiksliai nežino. Na, o kadangi nėra aišku, kaip veikia atskiros nervinės ląstelės ir jų kompleksai, nėra aiškus ir visų smegenų, net ir tokių mažų kaip vabzdžio, principas.

Pojūčių ir gyvų „prietaisų“ darbas

Gyvybinę vabzdžių veiklą lydi garso, uoslės, vaizdinės ir kitos jutiminės informacijos – erdvinės, geometrinės, kiekybinės – apdorojimas. Viena iš daugelio paslaptingų ir įdomių vabzdžių savybių yra jų gebėjimas tiksliai įvertinti situaciją savo „prietaisų“ pagalba. Mūsų žinios apie šiuos įrenginius yra menkos, nors gamtoje jie plačiai naudojami. Tai ir įvairių fizikinių laukų determinantai, leidžiantys numatyti žemės drebėjimus, ugnikalnių išsiveržimus, potvynius, oro pokyčius. Tai laiko pojūtis, matuojamas vidiniu biologiniu laikrodžiu, ir greičio pojūtis, ir gebėjimas orientuotis bei orientuotis, ir daug daugiau.

Bet kurio organizmo (mikroorganizmų, augalų, grybų ir gyvūnų) savybė suvokti dirginimą, sklindantį iš išorinės aplinkos ir iš savo organų bei audinių, vadinama jautrumu. Vabzdžiai, kaip ir kiti gyvūnai, turintys specializuotą nervų sistemą, turi nervines ląsteles, pasižyminčias dideliu selektyvumu įvairiems dirgikliams – receptoriams. Jie gali būti lytėjimo (reaguojantys į prisilietimą), temperatūros, šviesos, cheminių, vibracinių, raumenų-sąnarių ir kt. Savo receptorių dėka vabzdžiai fiksuoja įvairius aplinkos veiksnius – įvairias vibracijas (įvairius garsus, spinduliavimo energiją šviesos ir šilumos pavidalu), mechaninį slėgį (pavyzdžiui, gravitaciją) ir kitus veiksnius. Receptorių ląstelės yra audiniuose arba pavieniui, arba surinktos sistemose, kuriose susidaro specializuoti jutimo organai - jutimo organai.

Visi vabzdžiai puikiai „supranta“ savo pojūčių rodmenis. Kai kurie iš jų, pavyzdžiui, regos, klausos, uoslės organai, yra nutolę ir gali per atstumą suvokti dirginimą. Kiti, kaip skonio ir lytėjimo organai, kontaktuoja ir į stimuliaciją reaguoja tiesioginiu kontaktu.

Vabzdžiai dažniausiai pasižymi puikiu regėjimu. Jų sudėtingos briaunuotos akys, prie kurių kartais pridedamos paprastos akys, padeda atpažinti įvairius objektus. Kai kuriems vabzdžiams suteikiamas spalvų matymas, tinkami naktinio matymo prietaisai. Įdomu tai, kad vabzdžių akys yra vienintelis organas, į kurį panašūs kiti gyvūnai. Tuo pačiu metu klausos, uoslės, skonio ir lytėjimo organai neturi tokio panašumo, tačiau, nepaisant to, vabzdžiai puikiai suvokia kvapus ir garsus, orientuojasi erdvėje, gaudo ir skleidžia ultragarso bangas. Jų subtilus uoslė ir skonis leidžia jiems rasti maisto. Įvairios vabzdžių liaukos išskiria medžiagas, kad pritrauktų bičiulius, seksualinius partnerius, atbaidytų varžovus ir priešus, o itin jautri uoslė šių medžiagų kvapą sugeba pagauti net kelis kilometrus.

Daugelis savo idėjose vabzdžių jutimo organus sieja su galva. Tačiau pasirodo, kad struktūros, atsakingos už informacijos apie aplinką rinkimą, yra įvairiose kūno vietose esančiuose vabzdžiuose. Jie gali aptikti daiktų temperatūrą ir ragauti maistą kojomis, aptikti šviesos buvimą nugara, girdėti keliais, ūsais, uodegos priedais, kūno plaukais ir kt.

Vabzdžių jutimo organai yra dalis jutimo sistemų – analizatorių, kurie tinklu persmelkia beveik visą kūną. Iš savo jutimo organų receptorių jie gauna daug įvairių išorinių ir vidinių signalų, juos analizuoja, formuoja ir perduoda įvairiems organams „instrukcijas“ atitinkamiems veiksmams įgyvendinti. Jutimo organai daugiausia sudaro receptorių sekciją, kuri yra analizatorių periferijoje (galuose). O laidumo sekciją sudaro centriniai neuronai ir takai iš receptorių. Smegenys turi tam tikras sritis, skirtas apdoroti juslių informaciją. Jie sudaro centrinę, „smegenų“ analizatoriaus dalį. Dėl tokios sudėtingos ir tikslios sistemos, pavyzdžiui, vizualinio analizatoriaus, atliekamas tikslus vabzdžio judėjimo organų skaičiavimas ir kontrolė.

Sukaupta daug žinių apie nuostabias vabzdžių sensorinių sistemų galimybes, tačiau knygos apimtis leidžia pacituoti tik keletą iš jų.

Regėjimo organai

Akys ir visa sudėtinga regėjimo sistema – nuostabi dovana, kurios dėka gyvūnai geba gauti pagrindinę informaciją apie juos supantį pasaulį, greitai atpažįsta įvairius objektus ir įvertina susidariusią situaciją. Vabzdžiams regėjimas reikalingas ieškant maisto, kad išvengtų plėšrūnų, tyrinėtų dominančius objektus ar aplinką, bendrautų su kitais individais reprodukciniu ir socialiniu elgesiu ir pan.

Vabzdžiai turi daug įvairių akių. Jie gali būti sudėtingi, paprasti arba papildomi ocelli, taip pat lervos. Sudėtingiausios yra sudėtinės akys, kurias sudaro didelis skaičius ommatidija, akies paviršiuje formuojanti šešiakampius briaunus. Ommatidium iš esmės yra mažas vaizdo aparatas su miniatiūriniu objektyvu, šviesos kreiptuvo sistema ir šviesai jautriais elementais. Kiekvienas aspektas suvokia tik nedidelę objekto dalį, o kartu jie sukuria viso objekto mozaikinį vaizdą. Briaunuotos akys, būdingos daugumai suaugusių vabzdžių, yra galvos šonuose. Kai kurių vabzdžių, pavyzdžiui, laumžirgių medžiotojų, kurie greitai reaguoja į grobio judėjimą, akys užima pusę galvos. Kiekviena jos akis sudaryta iš 28 000 briaunų. Palyginimui, drugeliai turi 17 000, kambarinė muselė – 4 000. Vabzdžių kaktoje ar vainiklyje gali būti dvi ar trys akys, rečiau – šonuose. Lervų akys vabaluose, drugeliuose, himenopterose suaugusiųjų pakeičiamos sudėtingomis.

Įdomu tai, kad vabzdžiai negali užmerkti akių poilsio metu ir todėl miega atmerktomis akimis.

Būtent akys prisideda prie greitos medžiojančio vabzdžio, pavyzdžiui, maldininko, reakcijos. Tai, beje, vienintelis vabzdys, galintis apsisukti ir žiūrėti už nugaros. Didelės akys maldininkui suteikia žiūronų regėjimą ir leidžia tiksliai apskaičiuoti atstumą iki jo dėmesio objekto. Šis gebėjimas kartu su greitu priekinių kojų mėtymu link grobio daro maldininką puikiais medžiotojais.

O geltonkojų vabalų, bėgiojančių vandeniu, akys leidžia vienu metu pamatyti grobį ir vandens paviršiuje, ir po juo. Tam vabalo vizualiniai analizatoriai turi galimybę pakoreguoti vandens lūžio rodiklį.

Vizualinių dirgiklių suvokimą ir analizę atlieka labai sudėtinga sistema – regos analizatorius. Daugeliui vabzdžių tai yra vienas pagrindinių analizatorių. Čia pagrindinė jautri ląstelė yra fotoreceptorius. Ir su juo yra susiję keliai (regos nervas) ir kitos nervinės ląstelės, esančios skirtinguose nervų sistemos lygiuose. Suvokiant šviesos informaciją įvykių seka tokia. Gauti signalai (šviesos kvantai) akimirksniu užkoduojami impulsų pavidalu ir keliais perduodami į centrinę nervų sistemą – į analizatoriaus „smegenų“ centrą. Ten šie signalai iš karto dekoduojami (iššifruojami) į atitinkamą vizualinį suvokimą. Jo atpažinimui iš atminties ištraukiami vaizdinių vaizdų standartai ir kita reikalinga informacija. Tada į įvairius organus siunčiama komanda, kad asmuo tinkamai reaguotų į pasikeitusią situaciją.

Kur yra vabzdžių „ausys“?

Dauguma gyvūnų ir žmonių girdi ausimis, kur garsai sukelia ausies būgnelio vibraciją – stiprią ar silpną, lėtą ar greitą. Bet kokie vibracijos pokyčiai informuoja kūną apie girdimo garso pobūdį. O ką girdi vabzdžiai? Daugeliu atvejų jie taip pat yra savotiškos „ausys“, tačiau vabzdžiuose jie yra mums neįprastose vietose: ant ūsų – pavyzdžiui, uodų, skruzdėlių, drugelių patinuose; ant uodegos priedų – amerikietiškame tarakone. Svirpliai ir žiogai girdi priekinių kojų blauzdomis, o skėriai – pilve. Kai kurie vabzdžiai neturi „ausų“, tai yra, neturi specialių klausos organų. Tačiau jie sugeba suvokti įvairius oro aplinkos virpesius, įskaitant garso virpesius ir ultragarso bangas, kurios yra nepasiekiamos mūsų ausims. Tokių vabzdžių jautrūs organai yra ploni plaukeliai arba mažiausios jautrios lazdelės. Jie yra didelis skaičius esantis ant skirtingos dalys kūno ir yra susiję su nervinėmis ląstelėmis. Taigi plaukuotuose vikšruose „ausys“ yra plaukeliai, o plikuose – visa kūno oda.

Garso banga susidaro kintant vakuumui ir oro tirštėjimui, sklindančia į visas puses nuo garso šaltinio – bet kokio vibruojančio kūno. Garso bangas suvokia ir apdoroja klausos analizatorius – sudėtingiausia mechaninių, receptorių ir nervų struktūrų sistema. Šias vibracijas klausos receptoriai paverčia nerviniais impulsais, kurie klausos nervu perduodami į centrinę analizatoriaus dalį. Rezultatas – garso suvokimas ir jo stiprumo, aukščio ir charakterio analizė.

Vabzdžių klausos sistema užtikrina jų selektyvią reakciją į gana aukšto dažnio virpesius – jie suvokia menkiausią paviršiaus, oro ar vandens drebėjimą. Pavyzdžiui, zvimbiantys vabzdžiai generuoja garso bangas greitai plakdami sparnais. Tokią oro aplinkos vibraciją, pavyzdžiui, uodų girgždėjimą, patinai suvokia ant antenų išsidėstę jautriais organais. Taigi jie gaudo kitų uodų skrydį lydinčias oro bangas ir adekvačiai reaguoja į gaunamą garsinę informaciją. Vabzdžių klausos sistemos yra „sureguliuotos“, kad suvoktų santykinę silpni garsai todėl stiprūs garsai juos neigiamai veikia. Pavyzdžiui, kai kurių rūšių kamanės, bitės, musės skambant negali pakilti į orą.

Groja įvairūs, bet aiškiai apibrėžti signaliniai garsai, kuriuos skleidžia kiekvienos rūšies svirplių patinai svarbus vaidmuo savo reprodukciniame elgesyje – piršlinant ir pritraukiant pateles. Kriketas aprūpintas nuostabiu bendravimo su draugu įrankiu. Kurdamas švelnią trilę, jis trina aštrią vienos elytros pusę į kitos paviršių. O vyro ir moters garso suvokimui yra ypač jautri plona odelių membrana, kuri atlieka būgnelio vaidmenį. Padaryta įdomi patirtis, kai prieš mikrofoną buvo pasodintas čirškantis vyriškis, o kitame kambaryje prie telefono patalpinta patelė. Įjungus mikrofoną patelė, išgirdusi rūšiai būdingą patino čiulbėjimą, nuskubėjo prie garso šaltinio – telefono.

Organai ultragarso bangoms fiksuoti ir skleisti

Kanys aprūpintas šikšnosparnių aptikimo prietaisu, kuris orientacijai ir medžioklei naudoja ultragarso bangas. Plėšrūnai gauna signalus iki 100 000 Hz, o kandys ir raišteliai, kuriuos jie medžioja iki 240 000 Hz. Pavyzdžiui, kandžių kaušelio krūtinėje yra specialūs organai ultragarso signalų akustinei analizei. Jie leidžia pagauti ultragarsinius medžioklinių odų impulsus iki 30 m atstumu, drugeliui gavus signalą iš plėšrūno lokatoriaus, suveikia apsauginiai elgesio veiksmai. Gana dideliu atstumu girdėdamas ultragarsinius naktinės pelės klyksmus, drugelis smarkiai pakeičia skrydžio kryptį, pasitelkdamas apgaulingą manevrą – „nardymą“. Tuo pat metu ji pradeda daryti akrobatiką – spirales ir „negyvas kilpas“, kad pabėgtų nuo gaudynių. O jei plėšrūnas yra mažesniu nei 6 m atstumu, drugelis sulenkia sparnus ir krenta ant žemės. O šikšnosparnis nejudančio vabzdžio neaptinka.

Tačiau santykiai tarp naktinių drugelių ir šikšnosparniai neseniai buvo nustatyta, kad ji yra dar sudėtingesnė. Taigi kai kurių rūšių drugeliai, aptikę šikšnosparnio signalus, patys pradeda skleisti ultragarso impulsus spragtelėjimų pavidalu. Be to, šie impulsai veikia plėšrūną taip, kad jis tarsi išsigandęs nuskrenda. Tik spėliojama, dėl ko šikšnosparniai nustoja vytis drugelį ir „bėga iš mūšio lauko“. Ultragarsiniai paspaudimai tikriausiai yra vabzdžių prisitaikantys signalai, panašūs į tuos, kuriuos siunčia pats šikšnosparnis, tik daug stipresnis. Tikėdamasis išgirsti silpną atspindėtą garsą iš savo paties signalo, persekiotojas išgirsta kurtinantį ūžesį – tarsi viršgarsinis lėktuvas pralaužtų garso barjerą.

Dėl to kyla klausimas, kodėl šikšnosparnį svaigina ne jo paties ultragarso signalai, o drugeliai. Pasirodo, šikšnosparnis yra gerai apsaugotas nuo savo paties riksmo-impulso, kurį siunčia lokatorius. Priešingu atveju toks galingas impulsas, kuris yra 2000 kartų stipresnis už gaunamus atspindėtus garsus, gali apkurtinti pelę. Kad taip nenutiktų, jos kūnas pasigamina ir tikslingai uždeda specialų balnakilpį. Prieš siųsdamas ultragarso impulsą, specialus raumuo atitraukia stulpelius nuo vidinės ausies sraigės langelio - vibracijos mechaniškai nutraukiamos. Iš esmės, balnakilpėlis taip pat skleidžia spragtelėjimą, bet ne garsą, o antigarsą. Po šauksmo jis iškart grįžta į savo vietą, kad ausis būtų pasiruošusi priimti atsispindėjusį signalą. Sunku įsivaizduoti, kaip greitai gali veikti raumuo, kuris siunčiamo verksmo impulso momentu išjungia pelės klausą. Persekiojant grobį - tai 200–250 impulsų per sekundę!

O drugelių spragtelėjimai, pavojingi šikšnosparniui, pasigirsta būtent tuo metu, kai medžiotojas užsuka ausį, kad suvoktų jo aidą. Tai reiškia, kad, norėdama, kad apsvaigęs plėšrūnas išsigandęs nuskristų, kandis siunčia signalus, itin suderintus su jo lokatoriumi. Tam vabzdžio organizmas užprogramuotas priimti artėjančio medžiotojo impulso dažnį ir tiksliai kartu su juo siunčia atsakomąjį signalą.

Toks kandžių ir šikšnosparnių ryšys kelia daug klausimų. Kaip vabzdžiai įgijo gebėjimą suvokti ultragarsinius šikšnosparnių signalus ir akimirksniu suprasti jų keliamą pavojų? Kaip drugeliai galėtų palaipsniui formuotis renkantis ir tobulinant ultragarsinį prietaisą su puikiai suderintu apsaugines savybes? Šikšnosparnių ultragarso signalų suvokimas taip pat nėra lengvas. Faktas yra tas, kad jie atpažįsta savo aidą tarp milijonų balsų ir kitų garsų. Ir jokie gentainių bičiulių šūksniai-signalai, jokie įrangos skleidžiami ultragarsiniai signalai netrukdo šikšnosparnių medžioklei. Tik drugelio signalai, net ir dirbtinai atgaminti, verčia pelę nuskristi.

Gyvos būtybės užduoda vis naujas mįsles, sukeldamos susižavėjimą savo kūno sandaros tobulumu ir tikslingumu.

Maldininkui, kaip ir drugeliui, kartu su puikiu regėjimu taip pat suteikiami specialūs klausos organai, kad būtų išvengta susitikimo su šikšnosparniais. Tai klausos organai, kurie jaučia ultragarsą ir yra ant krūtinės tarp kojų. O kai kurioms maldininkų rūšims, be ultragarsinio klausos organo, būdinga ir antroji ausis, kuri suvokia daug žemesnius dažnius. Jo funkcija dar nėra žinoma.

Cheminis pojūtis

Gyvūnams būdingas bendras cheminis jautrumas, kurį užtikrina įvairūs jutimo organai. Vabzdžių chemine prasme reikšmingiausias vaidmuo tenka uoslei. O termitams ir skruzdėlėms, anot mokslininkų, suteikiama tūrinė uoslė. Mums sunku įsivaizduoti, kas tai yra. Vabzdžių uoslės organai reaguoja į net labai mažą medžiagos koncentraciją, kartais labai nutolusią nuo šaltinio. Uoslės dėka vabzdys randa grobį ir maistą, orientuojasi į reljefą, sužino apie priešo artėjimą, vykdo biokomunikaciją, kur kaip specifinė „kalba“ yra cheminės informacijos mainai feromonų pagalba. “.

„Cheminė gamyba“ vabzdžių organizme turi būti tikrai unikali, kad tam tikru momentu išsiskirtų reikiamas kiekis ir visas jiems reikalingas feromonų spektras. Šiandien žinoma daugiau nei šimtas šių sudėtingiausios cheminės sudėties medžiagų, tačiau ne daugiau nei tuzinas jų buvo dirbtinai atgamintos. Iš tiesų, norint juos gauti, reikia tobulų technologijų ir įrangos, tad kol kas belieka stebėtis tokiu šių miniatiūrinių bestuburių organizmo išsidėstymu.

Cheminių dirgiklių suvokimas ir analizė, veikiantį vabzdžių kvapo organus, atlieka daugiafunkcė sistema – uoslės analizatorius. Jį, kaip ir visus kitus analizatorius, sudaro suvokimo, laidumo ir centriniai skyriai. Uoslės receptoriai (chemoreceptoriai) paima kvapo molekules, o impulsai, signalizuojantys apie specifinį kvapą, siunčiami nervinėmis skaidulomis į smegenis analizei. Ten įvyksta momentinė organizmo reakcija.

Kalbame apie vabzdžių kvapą, negalima nepasakyti apie kvapą. Moksle vis dar nėra aiškaus supratimo, kas yra kvapas, ir yra daug teorijų apie šį gamtos reiškinį. Pagal vieną iš jų analizuojamos medžiagos molekulės yra „raktas“. O "užraktas" yra kvapo receptoriai, įtraukti į kvapų analizatorius. Jei molekulės konfigūracija artėja prie konkretaus receptoriaus „užrakto“, analizatorius gaus iš jo signalą, jį iššifruos ir informaciją apie kvapą perduos gyvūno smegenims. Pagal kitą teoriją kvapą lemia cheminės molekulių savybės ir elektros krūvių pasiskirstymas. Naujausia teorija, sulaukusi daug šalininkų, pagrindinę kvapo priežastį mato molekulių ir jų komponentų vibracinėse savybėse. Bet koks aromatas yra susijęs su tam tikrais infraraudonųjų spindulių diapazono dažniais (bangų skaičiais). Pavyzdžiui, svogūnų sriuba tiolaktinė ir dekaboranas chemiškai visiškai skiriasi. Bet jie turi tą patį dažnį ir tą patį kvapą. Tuo pačiu metu yra chemiškai panašių medžiagų, kurios turi skirtingą dažnį ir skirtingai kvepia. Jei ši teorija teisinga, infraraudonųjų spindulių dažniais galima įvertinti ir kvapus, ir tūkstančius kvapą pajutusių ląstelių tipų.

Vabzdžių "radaro instaliacija".

Įdomu tai, kad skruzdėlės yra vienas švariausių būtybių. Po kiekvieno valgio ir miego visas jų kūnas ir ypač antenos yra kruopščiai išvalomos.

Skonio pojūčiai

Žmogus aiškiai apibrėžia medžiagos kvapą ir skonį, o vabzdžiams skonio ir uoslės pojūčiai dažnai nėra atskirti. Jie veikia kaip vienas cheminis jausmas (suvokimas).

Skonis yra pojūtis atsirandantis cheminių medžiagų tirpalui veikiant vabzdžio skonio organo receptorius (chemoreceptorius). Skonio receptorių ląstelės yra sudėtingos skonio analizatoriaus sistemos periferinė dalis. Jie suvokia cheminius dirgiklius, ir čia vyksta pirminis skonio signalų kodavimas. Analizatoriai iš karto perduoda chemoelektrinių impulsų salves plonomis nervinėmis skaidulomis į jų „smegenų“ centrą. Kiekvienas toks impulsas trunka mažiau nei tūkstantąją sekundės dalį. Ir tada centrinės analizatoriaus struktūros akimirksniu nustato skonio pojūčius.

Toliau bandoma suprasti ne tik klausimą, kas yra kvapas, bet ir sukurti vieningą „saldumo“ teoriją. Iki šiol tai nebuvo įmanoma – gal jums, XXI amžiaus biologams, pavyks. Problema ta, kad visiškai skirtingos cheminės medžiagos, tiek organinės, tiek neorganinės, gali sukurti gana panašų saldumo skonį.

Prisilietimo organai

Tiesioginiai „sprognozatoriai“

Daugelis vabzdžių turi puikų gebėjimą numatyti oro pokyčius ir sudaryti ilgalaikes prognozes. Tačiau tai būdinga visoms gyvoms būtybėms – ar tai būtų augalas, mikroorganizmas, bestuburis ar stuburinis gyvūnas. Tokie gebėjimai užtikrina normalią gyvenimo veiklą numatytoje buveinėje. Taip pat retai stebimi gamtos reiškiniai – sausros, potvyniai, staigūs šalčiai. Ir tada, norėdamos išgyventi, gyvos būtybės turi iš anksto mobilizuoti papildomas apsaugos priemones. Abiem atvejais jie naudojasi savo vidinėmis „meteorologinėmis stotimis“.

Nuodingų skruzdėlių, gyvenančių Tibeto papėdėje, stebėjimai atskleidė puikų jų gebėjimą numatyti tolimesnes prognozes. Prieš prasidedant smarkių liūčių laikotarpiui, skruzdėlės persikelia į kitą vietą, kurioje yra sausa kieta žemė, o prieš prasidedant sausrai skruzdėlės užpildo tamsias drėgnas įdubas. Sparnuotosios skruzdėlės audros artėjimą pajunta per 2–3 dienas. Stambūs individai pradeda veržtis žeme, o maži – mažame aukštyje. Ir kuo aktyvesni šie procesai, tuo daugiau laukiama blogų orų. Paaiškėjo, kad per metus skruzdėlės teisingai nustatė 22 oro pokyčius ir suklydo tik dviem atvejais. Tai buvo 9%, o tai atrodo gana gerai, palyginti su vidutine 20% meteorologinių stočių paklaida.

Nuo gyvų „prietaisų“ rodmenų priklauso ne tik suaugusių vabzdžių, bet ir jų lervų elgesys. Pavyzdžiui

Jutimo organai yra neatsiejami nuo centrinės kūno nervų sistemos. Jeigu pastaroji atlieka valdymo funkciją, koordinuodama fiziologinius organizmo procesus ir elgesio reakcijas, tai jutimo organai savo signalais jungia centrinę nervų sistemą tiek su išoriniu pasauliu, tiek su vidine organizmo aplinka. Jutimo arba receptorių ląstelės, išsibarsčiusios visame kūne arba sujungtos į sudėtingus receptorius, tarnauja kaip savotiški „langai“ į išorinį pasaulį ir vidinė aplinka organizmas. Per juos į centrinę nervų sistemą patenkanti informacija yra itin įvairi ir, kaip matysime toliau, yra būtinai reikalinga kryptingam elgesiui organizuoti, taip pat biologiškai pagrįstai ir koordinuotai organizmo fiziologinių sistemų veiklai.

Visų trijų nepakeičiamų gyvybiškai svarbių organizmo užduočių: mitybos, dauginimosi ir išplitimo, užtikrinančių rūšies išsaugojimą, įvykdymas įmanomas tik nuolatinio įvairių jutimo organų stebėjimo dėka. Receptoriai kartu su savo smegenų centrais, kartu vadinami analizatoriais, ne tik išskiria tam tikrus objektus ir reiškinius nuo fono, tai yra, atsako į klausimą "kas?", bet ir nustato objekto padėtį erdvėje, tai yra, jie atsakyti į klausimą "kur?"

Panagrinėkime pavyzdžiais, kaip jutimo organai leidžia atlikti minėtus gyvenimo uždavinius ir kokie klausimai tyrėjui kyla stebint juslinį vabzdžio elgesį.

Reprodukcija... Dažniausia elgesio forma, susijusi su dauginimu, yra seksualinio partnerio paieška. Pojūčių įtraukimas į seksualinio elgesio palaikymą yra gana akivaizdus ir, ko gero, būtent šioje srityje pasireiškia nuostabios galimybės, būdingos vabzdžių receptorių sistemų struktūrai. Pagrindinis vaidmuo Ieškodami ir identifikuodami seksualinį partnerį, dauguma vabzdžių naudoja uoslę, kuri yra siaurai suderinta su seksualinio patrauklumo suvokimu. Tarp daugybės kvapų, kurių neįmanoma išvardyti, patinas neabejotinai išskiria vieną, būtent tą, kuris priklauso jo rūšies patelei, nors gali reaguoti į artimų rūšių kvapus. Patelės seksualinis atraktantas sužadina patino chemoreceptorius esant nereikšmingai molekulių koncentracijai ore, o tai leidžia rasti patelę per atstumą (rekordiniu atveju) iki 12 km. Patinas savo ruožtu dažnai turi „žavesio“ organus, kurių kvapioji paslaptis – afrodiziakas – skatina patelę poruotis. Kitaip tariant, tarp abiejų seksualinių partnerių apsikeičiama rūšiai būdingais kvapų signalais, o tai užtikrina jų susitikimo patikimumą.

Neseniai ant ąžuolo lapų kirmėlės Tortrix vlridana buvo parodyta, kad lytinis feromonas į moters organizmą patenka iš lervos. pašarinis augalas ir jį lemia pastarojo chemija. Todėl patelės, auginamos A dieta, nepritraukia patinų, auginamų B dieta. Ši aplinkybė lemia populiacijų reprodukcinę izoliaciją ir gali būti laikinų (grįžtamų) intraspecifinių formų atsiradimo priežastimi.

Kasdienių rūšių ir šviečiančių vabzdžių regėjimas ypač svarbus seksualiniame elgesyje. Sparnų ir viso kūno spalva, skrydžio pobūdis ir kai kurie kiti vaizdiniai ženklai kasdieniams drugeliams, laumžirgiams, daugeliui musių ir kitų vabzdžių tarnauja kaip specifiniai patino ir patelės signalai, lengvai pagaunami jų briaunotomis akimis. Kartais šie ženklai yra tokie specifiniai vabzdžiams, kad apie jų egzistavimą galime spręsti tik jų pagalba specialius įrenginius... Pavyzdžiui, plika akimi nematome sparnų atspindžio skirtumų. ultravioletiniai spinduliai, kuris yra veiksmingas antrinis kai kurių drugelių lytinis požymis. Daugeliu atvejų vabzdžių regėjimo sistemoje buvo galima nustatyti specialius spalvų detektorius, siaurai suderintus su seksualinio partnerio spalvos suvokimu. Ugnies vabalų optinis signalizavimas yra gerai žinomas, tačiau ne visi įtaria, kaip sudėtinga jį organizuoti. Kiekviena rūšis turi savo identifikacinius žibintus – šviečiančias dėmes, kurios skiriasi konfigūracija ir laiko parametrais. Į rūšiai būdingo patino signalo protrūkį jo išrinktasis po griežtai apibrėžto laiko atsiliepia šaukimo švytėjimu. Griežtas signalų ir atsakymų rinkinio rūšinis specifiškumas užtikrina patikimą ryšį ir kartu tarnauja kaip etologinis barjeras, jei kartu gyvena kelios rūšys.

Tai stebina savo seksualinio elgesio ir akustinių signalų sudėtingumu. Įvairių garsų (net ir labai garsių) fone už dešimčių metrų esantys žiogai, svirpliai ir kai kurie kiti vabzdžiai skleidžia šaukiamą seksualinio partnerio giesmę ir paima garso šaltinio kryptį. Be skambančios dainos, yra ir kitų signalų: kopuliacijos, grasinimo ir teritorinių. Klausos analizatoriaus gebėjimas tiksliai suderinti rūšiai būdingą derinimą visų pirma lemia vietinių teritorinių dainų dialektų, gerai ištirtų Britų salų skėriuose, atsiradimą.

Persikėlimas... Persikėlimas pirmiausia reikalauja patikimos orientacijos erdvėje, kitaip gyvūnas judės chaotiškai ir negalės palikti pradinės teritorijos. Su orientacija susijusi gyvenvietė gali būti tiek aktyvi – sklaidoma, plintanti, tiek pasyvi – nešama vėjo ar vandens. Aktyvaus sklaidos metu vabzdžiai daugiausia vizualiai vadovaujasi žemės orientyrais ir dangaus kompasu saulės pavidalu, mėlyno dangaus ir mėnulio šviesos poliarizacija. Šiuo atveju taikymas tampa įmanomas dėl vieno iš taksi mechanizmo, kuris leidžia, remiantis signalais iš receptorių, išlaikyti judėjimo ašį pasirinkta kryptimi. Vabzdžių „navigacijos menas“, galintis pakoreguoti pasirinktą dangaus orientyrų paros poslinkio kursą, yra beveik toks pat geras kaip paukščių menas naudotis dangaus kompasu. Galbūt vabzdžiai, kaip ir paukščiai, vadovaujasi Žemės magnetiniu lauku. Pasyvaus perdavimo metu, pavyzdžiui, vėjo, vabzdžiai pasirenka tam tikrą laikyseną, kuri palengvina kryptingą kūno perkėlimą per orą, remdamiesi informacija iš vėjui jautrių plaukų ir kitų receptorių.

Visos šios veiklos formos yra susijusios arba su judėjimu, arba su tam tikros kūno padėties palaikymu erdvėje, taip pat su atskiromis kūno dalimis viena kitos atžvilgiu. Abu yra įmanomi tik remiantis specialių jutiklių gaunama informacija. Tai visų pirma įvairūs mechanoreceptoriai, jautrūs tempimui, suspaudimui ar sukimo momentui – dirgikliai, kurie veikia odelę, jungiamąjį audinį ir raumenis dėl išorinis poveikis, arba vidines pastangas, arba tik tam tikros kūno dalies svorį. Mechanoreceptorių signalai užtikrina laikysenos kontrolę, kūno dalių judesių koordinavimą bėgimo, plaukimo, kokonų garbanojimo, kopuliacijos metu ir kt., taip pat signalizuoja apie kontakto su substratu nutrūkimą, kūno poslinkio kryptį ir greitį judėjimo metu.

Sensorinių signalų vaidmenį įgyvendinant motorines vabzdžių reakcijas gerai iliustruoja maldininko Mantis religiosa metimo į grobį analizė. Maldininkas, sukdamas galvą, vizualiai seka grobį ir gali jį patraukti net tada, kai jis yra išilginės ašies pusėje. Vadinasi, metimą kontroliuojantis centras turi turėti informacijos ir apie kryptį į auką besimeldžiančiojo mantijo galvos atžvilgiu, ir apie galvos padėtį prieškrūtinės dalies atžvilgiu su jo griebimo kojomis. Pirmosios rūšies informaciją suteikia akys, antrojo – mechanoreceptoriai – dvi poros vadinamųjų plaukų plokštelių gimdos kaklelio srityje. Jei nupjaunate nervus nuo visų gimdos kaklelio plaukų plokštelių (deafferentuojate valdymo centrą), tada metimo patikimumas sumažėja iki 20-30%, palyginti su 85% normos. Kai tik viena kairioji pusė yra kurčia, dažniau pasitaiko nepataikymų, o maldininkas linkęs nukreipti metimą į dešinę nuo taikinio. Tik iš dešiniųjų gimdos kaklelio plokštelių gaunamus signalus valdymo centras interpretuoja kaip galvos pasukimą į dešinę.

Aferentinė ėjimo kontrolė atliekama išskirtinai dideliu mechanoreceptorių rinkiniu: ypač tam tikri letenos, blauzdos ir šlaunų receptoriai yra atsakingi už tam tikrų kėlimo ir depresorių kojų raumenų stimuliavimą. Kai kurie iš jų, pavyzdžiui, varpelio formos sensilla, yra išdėstyti taip, kad juos sužadintų traukimo jėgos, atsirandančios kojoje, kai vabzdys stovi normaliai. Todėl jei kojos mechanoreceptoriai suardomi, tuomet vabzdžiui sutrinka mechaninis ėjimo aspektas: eisena, greitis ir kt. Atsiliepimas su plaukuotomis plokštelėmis, kurios kontroliuoja kampą tarp kokso ir trochanterio (kartu su šlaunikauliu). Lazdinis vabzdys Caraussius morosus paprastai laisvai laiko kūną virš žemės. Tarpas tarp jų išlieka net tada, kai vabzdys neša keturis kartus sunkesnį už kūną krovinį. Jei plaukų plokštės yra pažeistos, vabzdys pagal savo kūną pradeda liesti substratą.

Iš visų judėjimo formų skrydis yra reikliausias jutiminės informacijos atžvilgiu. Aferentiniai signalai ne tik sukelia skrydį, jie yra būtini ir jo priežiūrai bei reguliavimui. Vadinamasis tarsalinis refleksas yra gerai žinomas: daugelio vabzdžių kojų atskyrimas nuo atramos sukelia skrydžio ar plaukimo judesius (pavyzdžiui, vandens vabzdžių - belostomatidų), kurie iš karto nutrūksta, kai atnaujinamas kontaktas su substratu. Kelių tipų mechanoreceptorių sensilla kojose yra tarsalinio reflekso jutikliai. Kai kurie receptoriai, palaikantys skrydį, yra vėjui jautrūs galvos ir sparnų plaukai. Jų faziniai toniniai signalai priklauso nuo oro srauto greičio ir krypties ir gali ne tik palaikyti bei reguliuoti skrydį, bet ir jį pradėti. Bitėse, musėse ir amaruose Johnstono antenos organas taip pat dalyvauja automatiniame skrydžio stabilizavime. Jo signalai kartu su kitais jutikliais reguliuoja sparnų veikimą: kuo didesnis oro slėgis ant antenos diržų, tuo mažesnė ipsilateralinių sparnų atvartų amplitudė. Nesunku įsivaizduoti, kad remiantis tokia neigiama grįžtamojo ryšio kilpa, automatiškai išlaikoma tiesi skrydžio kryptis.

Receptoriai dalyvauja ne tik judėjimo sistemos, bet ir praktiškai visų kitų fiziologinių sistemų bei organų reguliavime. Pavyzdžiui, jų dalyvavimas kontroliuojant virškinimo procesą yra labai demonstratyvus kraują siurbiančių uodų atveju. Anopheles uodų patelės minta ne tik stuburinių gyvūnų krauju, bet ir geria vadinamuosius „laisvuosius skysčius“: iš augalų išsikišusias sulas, rasą ir pan.. Tokiu atveju tiesiai į žarnyną teka tik kraujas, o kiti skysčiai iš pradžių laikomi akloje stemplės šakoje – talpiame maisto rezervuare. Bet jei eksperimento metu uodas išgeria atvirai gulintį kraujo lašą, nepramušdamas aukos gaubto, tai kraujas nepatenka į žarnyną, bet ir į maisto rezervuarą, ir vabzdys greitai miršta. Faktas yra tas, kad vabzdžių sugerto skysčio tekėjimo kryptį kontroliuoja stuburo ir ryklės receptoriai.

Endokrininių liaukų receptorių aktyvavimo pavyzdys – kraujasiurbės blakės Rhodnius išsiliejimo priklausomybė nuo suvartoto kraujo tūrio: lerva išsilieja tik išgėrusi tam tikrą kraujo porciją ir tuo pačiu metu. Jei lerva gauna tą pačią kraujo porciją keliais etapais, su pertraukomis tarp atskirų kraujo siurbimo veiksmų, tada ji neišsilieja. Žymaus anglų entomofiziologo W. Wiggleswortho eksperimentai parodė, kad ryšys tarp lydymosi ir kraujo siurbimo yra gana sudėtingas. Lydymasis vyksta veikiant hormonui ekdizonui, kurį išskiria priekinės liaukos, kurią skatina neurosekrecinių smegenų ląstelių signalai. Smegenų centrą savo ruožtu suaktyvina signalai iš tam tikrų receptorių, įskaitant tempimo receptorius, esančius klaidos pilvo sienelėse. Šie receptoriai suveikia tik tada, kai žarnynas išsiplečia iki tam tikro ribinio tūrio, kuris atsiranda, kai į jį patenka tam tikra kraujo dalis. Lygiai taip pat signalai apie tiesiosios žarnos tempimą, pavyzdžiui, sukelia tuštinimosi veiksmą, signalai apie patelės reprodukcinių liaukų latakų išsitempimą informuoja centrinę nervų sistemą apie kūno pasirengimą kiaušialąstei, tt Aukščiau pateikti pavyzdžiai įtikinamai rodo, kad koordinuotas darbas Vidaus organai priklauso nuo informacijos, gaunamos iš interoreceptorių.

Yra dar viena priežastis, prisidėjusi prie spartaus vabzdžių ir apskritai gyvūnų jutimo organų fiziologijos vystymosi – tai bioninis priėmimo problemos aspektas. Gyvūnų receptoriai daugeliu atžvilgių yra pranašesni už analogiškus jutiklius, kuriuos šiuo metu kuria žmonės. Todėl suprantama siekis ištirti vieną ar kitą gyvą sistemą, siekiant sukurti savo veikimo principu panašų techninį įrenginį. Jausmo organų fiziologija, palyginti su daugeliu kitų biologinių disciplinų, pažengė į priekį toli į priekį dėl to, kad į jos arsenalą įtraukta metodų, kuriuos bioninės paieškos kelyje pristatė fizikai, kibernetikai, matematikai. Bionikai neužtenka vien kokybinių charakteristikų, o reikalingi kiekybiniai gyvos sistemos parametrai, išvertus į matematikos kalbą.

Konkrečiau, inžinieriai domisi vabzdžių jutimo organais kaip potencialiais techninių prietaisų prototipais, pasižyminčiais itin dideliu jautrumu, atsparumu triukšmui, pertekline konstrukcija, kartu su miniatiūriniu dydžiu ir mažomis energijos sąnaudomis darbui. Vabzdžių receptorių ląstelių jautrumas praktiškai pasiekia fizinę ribą. Taigi, norint sužadinti uoslės ląstelę ant šilkaverpio patino antenos, suderintą su patelės lyties atraktanto suvokimu, pakanka kontakto su viena šios medžiagos molekule. Vienas fotonas gali sužadinti sudėtinės akies regos ląstelę. Vadinamojo poplitealinio organo mechanoreceptorinė ląstelė pagauna substrato virpesius, kurių amplitudė mažesnė už vandenilio atomo skersmenį. Tuo pačiu metu receptoriai skiriasi nuo žinomų techninės informacijos jutiklių savo įspūdingu atsparumu triukšmui. Jau pastebėjome, kad žiogas išskiria (atpažįsta) rūšiai būdingą dainą pačių įvairiausių garsų fone. Bitė vizualiai atpažįsta jai žinomą gėlę iš tolo tarp daugelio kitų panašių savo dydžiu, spalva ir forma. Perteklinis gyvų sistemų dizainas pasireiškia tuo, kad organo dalies sunaikinimas jo nepanaikina, o vabzdžiams ši savybė derinama su visų organų kraštutine miniatiūra.

Visose be išimties receptorių sistemose bionikai ypač stengiasi iššifruoti labai efektyvius biologinius metodus, skirtus atskirti signalą nuo triukšmo. Be to, uoslės analizatoriuje pagrindinis paieškos objektas yra itin didelio ir selektyvaus kvapų jautrumo organizavimo metodai, klausos analizatoriuje – krypties garso šaltinio radimo ir jo signalų atpažinimo metodai, vizualiniame analizatoriuje – mechanizmai. skirtas analizuoti šviesos poliarizaciją ir žmonėms nematomų spindulių suvokimą.

Sensorinės bionikos pasiekimai, kiek galima spręsti iš turimų publikacijų *, kol kas yra kuklesni nei pačios jutiminės fiziologijos sėkmė, praturtinta iš bionikos pasiskolintu fiziniu požiūriu. Kaip sėkmės pavyzdį įvardinkime orlaivių greičio Žemės atžvilgiu matavimo prietaisą, veikiantį briaunotosios akies judėjimo suvokimo principu, aptinkamą straublio vabalo Chlorophanus. Jau ne kartą buvo pranešta apie akustinių prietaisų, pritraukiančių (ir naikinančių) kraują siurbiančius uodus, sukūrimą bei ultragarsinius skleidėjus, kurie imituoja šikšnosparnių šauksmą ir taip atbaido šiuos garsus girdinčias kenksmingas kandis. Kovojant su čigonų kandžiais ir giminingomis rūšimis, sėkmingai naudojami spąstai su seksu pritraukiančiu agentu (pavyzdžiui, sintetiniu dribsniu). Patobulinti šviesos spąstai su ultravioletinių spindulių skleidėju, ypač patrauklūs naktiniams vabzdžiams.

* (Žinoma, kad bioninius tyrimus užsienyje plačiai finansuoja karinis skyrius ir daugelis jų turi atitinkamą kryptį, kuri nėra plačiai viešinama.)

Tiek bionistus, tiek įvairių specialybių biologus labai domina vaizdų, susijusių su receptorių tyrimu, atpažinimo problema, kurios trumpa santrauka užbaigsime jutimo organų vaidmens vabzdžių gyvenime apžvalgą.

Vieno ar kito objekto paieška visada grindžiama išorinių dirgiklių ir jų modalumo atskyrimu (diskriminavimu), už kurį yra visiškai atsakingi receptoriai, nes jie yra organizmo „įėjime“. Bet tikslingas pasirinkimas galimas tik tuo atveju, jei objekto receptorių signalai sutampa su jo aprašymu ar ypatybėmis, įterptomis į centrinę kūno nervų sistemą. Todėl objekto pasirinkimą lemia ne tik iš išorės ateinanti jutiminė informacija, bet ir ta, kuri yra genetinėje ar individualioje organizmo atmintyje. Prieš pasirenkant objektą identifikuojamas kaip toks, palyginamas su centrinėje nervų sistemoje jau esančia pamatine jo samprata.

Šiuo atžvilgiu kyla esminis klausimas: kokia forma saugomas vabzdžių atmintyje objektų aprašymas – kiekvieno iš jų specifinių bruožų ar apibendrinto vaizdavimo forma? Šis pavyzdys paaiškins mūsų mintį. Kai bitė neabejotinai randa savo avilį pagal spalvą (bitininkai jau seniai pastebėjo, kad spalvinant ją lengviau rasti, todėl gretimi aviliai dažomi skirtingos spalvos), tada nepatyrusiam stebėtojui gali atrodyti, kad reikalas gana paprastas. Žinoma, kad bitė gali atskirti spalvas, todėl savo avilį atpažįsta pagal spalvą. Tačiau iš tikrųjų ji avilį atpažįsta kaip tokį, nepainioja jo su kitais identiškos spalvos objektais. Užduotį bitei galima apsunkinti ant avilio padėjus daiktą, kuris iškreipia avilio išvaizdą. Formaliai, kalbant apie šios situacijos aprašymą akies receptoriais, čia objektas yra kitoks, vis dėlto ištreniruota bitė ir tokiomis sąlygomis atpažįsta ją kaip avilį. Tai reiškia, kad bitė išsaugo atmintyje avilio vaizdą – kažkokią apibendrintą jo idėją, kuri, kaip nesunku atspėti, gali kilti tik dėl to Asmeninė patirtis, daugkartinis grįžimas į avilį įvairiose situacijose ir pagrindinių avilio optinių savybių parinkimas vaizdo formavimo procese.

Bitės gebėjimas vizualiai apibendrinti neseniai buvo patvirtintas specialiais eksperimentais, kurių metu vabzdys buvo treniruojamas ant skirtingų objektų, tačiau pagal vieną visiems jiems bendrą bruožą – prie tos pačios klasės sustiprintų (maisto) objektų, kurie buvo prieštarauja nesutvirtintų objektų klasei. Anksčiau ši loginė operacija buvo laikoma išskirtinai aukštesnių gyvūnų, turinčių tūrines smegenis, privilegija, kurių elgesyje kai kurie tyrinėtojai įžvelgė „elementarios priežasties“ požymių.

Vaizdo atpažinimo problema atsidūrė ne tik biologų, bet ir „mąstančių“ mašinų dizainerių dėmesio centre. Esmė ta, kad vizualinis žmonių ir gyvūnų atpažinimas yra nekintamas daugeliui atpažįstamo objekto transformacijų. Atpažįstame pažįstamą veidą visą veidą ir profilį, nuotraukoje, kontūro piešinyje ir net karikatūroje. Prieš identifikavimą išskiriami kai kurie mazginiai požymiai, o jų pagrindu seka logiška apibendrinimo ir įvaizdžio formavimo operacija. Bet kokius ženklus ir kaip smegenys juos apibendrina, toli gražu ne visada žinoma, o tai yra sunkumas kuriant algoritmus ir programas kompiuteriams, pavyzdžiui, skaitant tekstus, įvestus skirtingais šriftais. Ne visi čia reikalingi eksperimentai yra įmanomi su žmonėmis, o kai kurie iš jų, ypač su chirurgija, yra įmanomi tik su gyvūnais. Taigi akivaizdu, kad reikia skubiai ištirti sudėtingas vabzdžių elgesio formas, šiuo atveju – bičių vizualinį elgesį. Dėl santykinai mažo neuronų skaičiaus akies tinklainėje ir ypač galvos ganglione bitės, palyginti su aukštesniaisiais stuburiniais gyvūnais, yra labiau prieinamas objektas tiriant periferinius ir centrinius vaizdų apibendrinimo ir atpažinimo mechanizmus.