10. Органы чувств животных
Рецепторные аппараты (органы чувств) воспринимают раздражение, как из внешней, так и из внутренней среды, трансформируют световой, тепловой, звуковой виды энергии в нервный процесс.
Зрительный анализатор состоит из глаза, зрительных нервов, нервных центров в подкорке и коре головного мозга.
Глаз (Oculus ) – орган зрения, периферическая часть зрительного анализатора. Он состоит из глазного яблока и вспомогательного аппарата, расположенных в глазнице черепа (рис.73).
Глазное яблоко – это парные образования, которые обеспечивают зрительную ориентацию животных благодаря способности улавливать излучаемый или отражённый свет от объектов внешнего мира и воспринимать их. Цветовое зрение свойственно лошадям, крупному рогатому скоту. Глазное яблоко имеет шаровидную форму и состоит из трёх оболочек: наружной – фиброзной или белочной, средней – сосудистой и внутренней сетчатой. Полость глазного яблока заполнена стекловидным телом. Это совершенно прозрачная студенистая масса заключена в строму из тончайших волоконец. Наружная оболочка глазного яблока белого цвета. Спереди глаза образует прозрачную, очень тонкую пластинку (роговица), занимающую пятую часть площади глаза. Глазное яблоко спереди покрыто соединительнотканной оболочкой бледно-розового цвета (коньюктива), переходящей на внутреннюю поверхность век, фиксирует передний край глазного яблока в глазнице.
Под коньюктивой лежат слёзные железы, выделяющие прозрачную жидкость для увлажнения коньюктивы и роговицы.
Сосудистая оболочка глаза позади роговицы образует радужку, имеющую своеобразное окрашивание, обуславливающее цвет глаза. В центре радужки имеется отверстие (зрачок), в котором расположено прозрачное твёрдое тело – хрусталик.
Сетчатая оболочка глаза нежная, тонкая, прозрачная, розоватого цвета. После смерти животного быстро мутнеет. Зрительная часть сетчатки имеет пигментный слой.
В глазное яблоко с задненижней поверхности входит крупный зрительный нерв (зрительный сосок), из центра которого или рядом с ним выходят сосуды сетчатки глаза.
К защитным органам относятся: орбита, периорбита, ресницы, веки, слёзный аппарат.
Органы слуха.
Ухо (Auris ) – орган слуха и равновесия позвоночных животных. Оно воспринимает звуковые колебания, трансформируя их в нервное возбуждение, Определяет изменение положения тела. Ухо состоит из наружного, среднего и внутреннего уха (рис.74).
Наружное ухо собирает и концентрирует звуковые волны. К нему относятся ушная раковина с мышцами и наружный слуховой проход. Ушная раковина твёрдая и состоит из эластического хряща, покрытого кожной складкой. Наружный слуховой проход с костной основой, снаружи в виде кольцевидного хряща, выстлан кожей и в начальной части покрыты волосами.
Среднее ухо расположено в барабанной полости каменистой кости содержит четыре слуховые косточки: молоточек, наковальню, чечевицеобразную косточку и стремечко. Из полости среднего уха выходят слуховые трубы, идущие в глотку. Полость выстлана слизистой оболочкой. На медиальной стенке барабанной полости имеется два отверстия, ведущие во внутреннее ухо: окно преддверия, закрытое стремечком, и окно улитки, закрытое тонкой внутренней барабанной перепонкой. В дорсальной стенке проходит канал лицевого нерва.
Внутреннее ухо расположено в скалистой части каменистой кости, представлено костным лабиринтом, в котором расположен перепончатый лабиринт включает костную улитку, три костных полукружных канала и костное преддверие. Перепончатый лабиринт включает в себе три перепончатых полукружных канала,овальный и круглые мешочки и перепончатую улитку. Перепончатый лабиринт заполнен эндолимфой и замкнут.
Колебания наружной барабанной перепонки через систему косточек среднего уха передаются на овальное окошечко и вызывают движение пирамиды внутри костного лабиринта, вызывая колебания перепончатого лабиринта и эндолимфы внутри его. Колебания эндолимфы улавливают основная мембрана, покровная пластинка и слуховые клетки, в которых разветвляются дендриты слухового нерва.
Органы вкуса и обоняния.
Рецепторный аппарат вкусового анализатора, воспринимающий вкусовые раздражения, находятся во вкусовых луковицах листовидных, валиковидных, грибовидных сосочков, расположенных на боковых поверхностях языка. Во вкусовых клетках луковиц, поддерживаемых опорными клетками, при попадании пищи возникает нервный процесс возбуждения. Изолированные раздражители действуют на отдельные сосочки: валиковидные, воспринимающие горький вкус, грибовидные - сладкий.
При помощи обоняния животные находят пищу, спасаются от врага, метят территорию, узнают полового партнера. Рецепторный аппарат обонятельного анализатора находится в обонятельной области слизистой оболочки лабиринта решетчатой кости. Обонятельные рецепторы – клетки, непосредственно воспринимающие запах. Запахи, поступающие с вдыхаемым воздухом через нос или хоаны во время еды, вызывают раздражение обонятельных клеток и возникновение нервного импульса. По обонятельному нерву он поступает в обонятельные луковицы, а оттуда полуобработанная информация поступает в мозговые центры, где формируется ощущение действующего запаха.
Кожный анализатор.
Рецепторы кожи могут воспринимать раздражители контактные и дистантые, тепло, холод, слабые и сильные от соприкосновения, давления и связанные с ощущением боли.
Чувство боли является одним из защитных приспособлений живого организма. Оно предупреждает организм о грозящей ему опасности. Чувство боли возникает в нервных клетках коры головного мозга, в частности в теменных долях, куда доходят болевые сигналы по нервным проводникам от рецепторного аппарата, воспринимающего болевые раздражения. В коре не только формируется чувство боли, но и вырабатываются акты поведения, облегчающие боль. Кожные рецепторы, воспринимающие температуру внешней среды играют важную роль для рефлекторного регулирования температуры тела организма.
Это органы зрения, слуха, обоняния, вкуса, осязания, состоящие из чувствительных (рецепторных) нервных клеток и вспомогательных структур. Воспринимая и первично анализируя различные раздражения, получаемые организмом из внешней и внутренней среды, органы чувств передают эту информацию в головной мозг, где возникает соответствующее ощущение - зрительное, слуховое и т. д.
Органы чувств животных подразделяют на дистантные, способные воспринимать раздражения на расстоянии (зрения, слуха, обоняния), и контактные (осязания, вкуса). Многочисленные раздражения посылаются в мозг рецепторами, расположенными в мускулах, сухожилиях, связках и на суставной поверхности костей.
Каждый орган чувств имеет свой определенный раздражитель: звуковые волны - для органа слуха, световые - для органа зрения и т. д. При помощи органов чувств животные познают внешний мир. Всякое ощущение - результат воздействия окружающего мира на органы чувств.
Функции органов чувств тесно связаны с деятельностью всего организма. Например, раздражение обонятельных рецепторов приятными запахами вызывает снижение кровяного давления, улучшение слуха и зрения, а неприятными - обратное явление. Раздражение рецепторов вкусового анализатора включает в работу деятельность многих желез пищеварительного тракта, отражается на обмене веществ, на мышечной деятельности. Важную роль в жизни животных играет обоняние. С его помощью, например, животное ищет и добывает корм, определяет, съедобен ли он.
Наиболее совершенный орган чувств у сельскохозяйственных животных - глаза. При помощи зрения животные воспринимают освещенность предметов, их цвет и форму, величину и расстояние, на которое предметы удалены от животного.
Однако цветовое зрение свойственно не всем животным. Например, кролики не различают цвета.
Необычные органы чувств у животных December 29th, 2017
Единственный путь познания мира проходит через наши чувства. Следовательно, органы чувств — это основа для осмысления происходящего вокруг нас. Принято считать, что у нас пять чувств, но в действительности их не менее девяти, а может и больше, в зависимости от того, что мы понимаем под словом «чувство».
Но, как бы там ни было, мир животных в этом плане готов посрамить любого из нас. Некоторые животные обладают способностями, которые присущи и людям, однако у зверей они значительно больше развиты, в связи с чем мы воспринимаем окружающую нас действительность абсолютно по-разному.
1. Электронный клюв
Поначалу описание утконоса - млекопитающего с утиным клювом, которое высиживает яйца, было воспринято как розыгрыш. Ну какой смысл в нелепом утином клюве?
Утконос питается мелкими беспозвоночными, живущими на дне рек и озер. Когда он ныряет, его глаза, ноздри и уши полностью закрыты — чтобы вода не попадала. Клюв утконоса буквально напичкан чувствительными сенсорами, способными улавливать даже самые слабые электрические поля, возникающие при движении живых организмов.
Наряду с улавливанием электрических полей, клюв утконоса также очень чувствителен к волнениям, возникающим в толще воды. Два этих чувства — электрорецепция и механорецепция, позволяют утконосу определять местоположение своей жертвы с поразительной точностью.
2. Эхолокация
Летучие мыши традиционно считаются слепыми по сравнению с обычными животными. Если глаза летучей мыши намного меньше, чем у других хищников, и далеко не такие зоркие, то только потому, что эти млекопитающие развили в себе способность охотиться при помощи звука.
Эхолокация летучих мышей заключается в умении пользоваться высокочастотными звуковыми импульсами и в способности улавливать отраженный сигнал, по которому они оценивают расстояние и направление до окружающих их предметов. При этом, вычисляя скорость насекомых, они оценивают свою жертву не только по времени, затраченному на прохождении импульса туда и обратно, но и учитывают эффект Допплера.
Будучи ночными животными и охотясь в основном на мелких насекомых, летучие мыши нуждаются в способностях, не зависящих от света. Люди обладают слабой рудиментарной формой этого чувства (мы можем понять, с какой стороны пришел звук), однако некоторые индивиды развивают эту способность в настоящую эхолокацию.
3. Инфракрасное зрение
Когда полиция преследует ночью преступников, или спасатели ищут людей под завалами, они часто прибегают к помощи устройств с инфракрасным изображением. Значительная часть теплового излучения объектов при комнатной температуре отображается в инфракрасном спектре, что может использоваться для оценки окружающих объектов на основе их температуры.
Некоторые виды змей, охотящихся на теплокровных животных, имеют на голове специальные углубления, позволяющие улавливать инфракрасное излучение. Даже после ослепления змея может продолжать безошибочно охотиться, пользуясь своим инфракрасным зрением. Примечательно, что на молекулярном уровне инфракрасное зрение змеи абсолютно не связано с обычным зрением видимого спектра, и должно развиваться отдельно.
4. Ультрафиолет
Многие люди согласятся с тем, что растения прекрасны. Однако, в то время как для нас растения — всего лишь украшение, они жизненно необходимы не только самим себе, но и насекомым, которые ими питаются. Цветы, которые опыляются насекомыми, «заинтересованы» в том, чтобы привлекать этих насекомых и помогать им находить правильный путь. Для пчёл внешний вид цветка может означать намного больше, чем способен разглядеть человеческий глаз.
Так, если посмотреть на цветок в ультрафиолетовом спектре, то можно увидеть скрытые узоры, предназначенные для того, чтобы указывать пчёлам нужное направление.
Пчёлы видят мир совсем не так как мы. В отличие от нас, они различают несколько спектров видимого света (голубой и зеленый), и имеют специальные группы ячеек для улавливания ультрафиолета. Один профессор ботаники как-то сказал: «Растения используют цвета, как шлюхи губную помаду, когда хотят привлечь клиента».
5. Магнетизм
Пчёлы также обладают второй чувственной хитростью, спрятанной в их маленьких пушистых рукавах. Для пчелы найти улей в конце целого дня непрерывных полетов — это вопрос жизни и смерти. Для улья, в свою очередь, очень важно, чтобы пчела помнила, где находится источник еды и могла найти к нему дорогу. Но, несмотря на то, что пчёлы могут многое, их вряд ли можно назвать невероятно одаренными умственными способностями.
Для навигации они должны использовать большой объем различной информации, в том числе источники, спрятанные в собственной брюшной полости. Мельчайшее колечко магнетических частиц, магнитных гранул железа, скрытых в пчелином животе, позволяют ей ориентироваться в магнитном поле Земли и определять своё местоположение.
6. Поляризация
Когда колебания световых волн происходят в одном направлении, это называется поляризацией. Люди не могут обнаружить поляризацию света без помощи специального оборудования, потому что светочувствительные клетки нашего глаза расположены случайным образом (неравномерно). У осьминога эти клетки упорядочены. А чем ровнее расположены клетки, тем ярче поляризационный свет.
Как же это позволяет осьминогу охотиться? Одна из лучших форм маскировки - быть прозрачным, и огромное количество морских обитателей практически невидимы. Однако под водной толщей происходит поляризация света, и некоторые осьминоги этим пользуются. Когда такой свет проходит сквозь тело прозрачного животного его поляризация меняется, осьминог это замечает — и хватает добычу.
7. Чувствительный панцирь
Люди обладают способностью ощущать кожей, потому что по всей её поверхности расположены чувствительные клетки. Если вы оденете защитный костюм, вы потеряете большую часть чувствительности. Это может доставить вам массу неудобств, однако для охотящегося паука это стало бы настоящей катастрофой.
Паку, как и другие членистоногие, имеют прочный экзоскелет, защищающий их тело. Но как же в этом случае они ощущают то, к чему прикасаются, как передвигаются, не ощущая ногами поверхности? Дело в том, что в их экзоскелете имеются мельчайшие отверстия, деформация которых позволяет определять оказываемые на панцирь силу и давление. Это дает паукам возможность ощущать окружающий их мир настолько сильно, насколько это только возможно.
8. Вкусовые ощущения
В большинстве сообществ принято держать язык за зубами. К несчастью, для сома это не представляется возможным, ведь все его тело, по сути, представляет собой сплошной язык, укрытый вкусовыми чувствительными клетками. Более чем 175 тысяч таких клеток позволяют ощутить весь спектр проходящих через них вкусовых оттенков.
Способность улавливать тончайшие вкусовые нюансы дает этим рыбам возможность не только почувствовать присутствие добычи на значительном расстоянии, но и точно определить её местоположение, причем это все происходит в очень мутной воде — типичной среде обитания сомов.
9. Слепой свет
Многие организмы, эволюционировавшие в тёмной среде обитания, имеют только рудиментарные, остаточные органы зрения, или даже полностью лишены глаз. В любой черной как смоль пещере от возможности видеть нет никакой пользы.
Пещерная рыба «Astyanax mexicanus» полностью утратила глаза, но взамен природа подарила ей возможность улавливать даже самые слабые изменения в освещении, которые только могут быть под скалистой толщей. Эта способность позволяет рыбке скрываться от хищников, так как особая шишковидная железа улавливает свет (а заодно и отвечает за чувство смены дня и ночи).
Эти рыбы имеют просвечивающееся тело, благодаря чему свет беспрепятственно проходит точно сквозь шишковидную железу, что помогает им найти укрытие.
10. Точечное матричное зрение
В живой природе мы можем встретить потрясающее разнообразие форм и видов глаз. Большинство из них состоят из линз, фокусирующих свет на светочувствительных клетках (сетчатке), которые проецируют изображение окружающего нас мира. Для правильной фокусировки изображения линзы могут изменять форму, как у человека, перемещаться вперед и назад, как у осьминога, и использовать огромное количество других способов.
Так, например, представитель вида ракообразных «Copilia quadrata» пользуется непривычным методом для отображения окружающего мира. Этот рачок использует две зафиксированные линзы и подвижное чувствительное световое пятно. Перемещая чувствительный детектор, Copilia builds воспринимает изображение как серию пронумерованных точек, каждая из которых располагается на своем месте, в зависимости от интенсивности освещения.
В центральную нервную систему непрерывным потоком устремляются бесчисленные нервные импульсы, обусловленные разнообразными воздействиями на организм внешней среды и постоянными изменениями, происходящими во всех его органах и тканях. Эти импульсы зарождаются в специальных приборах, называемых органами чувств, или рецепторами, служащими, по И. П. Павлову, анализаторами как внешней, так и внутренней среды организма, поэтому их и разделяют на две основные группы: экстерорецепторы и интерорецепторы.
Экстерорецепторы получают раздражения из внешней среды-химические (через органы вкуса и обоняния) и физические (через органы зрения, слуха, равновесия, осязания, терморецепторы и т. п.). Отличительная черта экстерорецепторов заключается в том, что все вызываемые ими ощущения осознаются (у человека).
Интерорецепторы воспринимают раздражения с внутренних органов, сосудов, тканей. Через их посредство осуществляются: местная регуляция кровоснабжения тканей и обмена веществ; координация функций отдельных частей какой-либо системы органов; согласование деятельности различных систем организма; сигнализация в центральную нервную систему о состоянии и деятельности тех органов, в которых они расположены, и обо всех происходящих в них изменениях, как присущих норме, так и патологических. Хотя все эти импульсы в норме не доходят до сознания, тем не менее они создают общий фон для нервной деятельности в целом, как это впервые в 1886 г. подметил И М. Сеченов и назвал этот фон валовым чувством, вызывающим у человека или чувство общего благосостояния, или, напротив, чувство общего недомогания, наряду с такими общими чувствами, как голод, жажда, половое чувство, усталость или, напротив, позыв к деятельности.
Особую категорию интерорецепторов составляют проприорецепторы, передающие импульсы с мускулов, сухожилий, фасций, суставов и связок и обусловливающие своеобразное суставно-мышечное чувство. При участии проприорецепторов осуществляется согласованная работа мускулов.
Все указанные импульсы возникают или в свободных, или в несвободных чувствительных нервных окончаниях. Свободные нервные окончания-это аппараты, в которых осевые цилиндры и их ветвления лежат свободно или среди клеток эпителия, не входя с ними в контакт, или в промежуточном веществе соединительной ткани (рис. 228-2,9). Они встречаются в кожном покрове, серозных оболочках, половых органах и т. п. Несвободные нервные окончания представляют аппараты, в которых осевые цилиндры своими ветвлениями связаны со специальными чувствительными клетками, непосредственно воспринимающими те или иные раздражения (3) (Б. И. Лаврентьев). В результате каких-то ещё неизученных процессов, происходящих в этих клетках, и рождаются импульсы в нервных волокнах.
Количество чувствительных клеток в различных рецепторах колеблется в широких пределах: то их бывает одна, как в дисках Меркеля (5), то две, как в осязательных тельцах Догеляительцах Грандри, то значительное число. При этом они либо лежат среди эпителиальзых клеток, будучи изолированы от них опорными клетками, как во вкусовых луковицах на языке (4), либо располагаются в соединительной ткани, будучи одеты специальными соединительнотканными капсулами в тельцах Фатер - Пачини (7), Гербста, Гольдки, Маццони, Краузе. Чувствительные клетки образуют симпласт внутри капсулы в виде колбы, а в последней уже центрально располагается осевой цилиндр.
В других инкапсулированных рецепторах, например в тельцах Мейснера (6), чувствительные клетки лежат пластами внутри капсулы, а между ними проходит осевой цилиндр со своими разветвлениями. Эти рецепторы отличаются друг от друга некоторыми деталями строения, различными функцией и местоположением (подробности см. в курсе гистологии).
К инкапсулированным рецепторам с несвободными нервными окончаниями относятся в высшей степени сложно устроенные органы зрения и статоакустический орган у наземных животных.
Несколько особняком стоит орган обоняния из чувствительных клеток, залегающих среди эпителиальных клеток обонятельной части слизистой оболочки (1). Воспринимаемые раздражения они посылают непосредственно в мозг своими отростками, формирующими в целом обонятельный нерв.
У примитивных животных и органы чувств устроены примитивно в не обладают избирательностью. Они одинаково реагируют на самые различные раздражители, как физические, так и химические. Лишь в связи с усложнением в процессе эволюции взаимоотношений организма с внешней средой, а следовательно, усложнением строения и функций самого организма, возникают органы чувств своеобразного строения и функции, что обусловливает их избирательность в отношении раздражителей. Так. одни органы чувств воспринимают раздражения световой энергии, другие-от звуковых волн, третьи-химической энергии, четвёртые-различные механические раздражения. Одновременно появляются и интерорецепторы воспринимающие раздражения, идущие из внутренних органов.
Так как в примитиве раздражители действуют из внешней среды, то вполне естественно, что органы чувств впервые появляются в наружном покрове в виде первичных чувствительных клеток (рис. 152-2). Они лежат среди эпителиальных клеток, а нейриты их идут или непосредственно к исполняющему органу-мускульной клетке, или же к дендриту обособившейся нервной клетки. Первичные чувствительные клетки широко распространены у беспозвоночных и у ланцетника (рис. 230-1) у позвоночных они встречаются, по-видимому, только в органах обоняния.
С превращением первичных чувствительных клеток в нервные чувствительная функция их сохраняется за дендритами нервных клеток, которые как концевые, или свободные, нервные окончания разветвляются среди эпителиальных клеток кожного покрова, или под ними или выходят на поверхность эпителия. Такие свободные нервные окончания встречаются в большом количестве у беспозвоночных. Свободные нервные окончания имеются также у позвоночных и не только в кожном покрове но и во всех внутренних органах и тканях (рис. 228-2, 9, 11, 12, 13); они происходят из общего зачатка нервной системы и своими рецепторными отростками в процессе онтогенеза достигают периферии.
С развитием из эпителиальных клеток вторичных чувствительных клеток концевые чувствительные нервные окончания вступают с ними в тесный контакт, т. е. возникают несвободные нервные окончание (3, 4, 5, 6). Вторичные чувствительные клетки имеются у некоторых беспозвоночных (у червей) и членистоногих, но закономерно они присущи только позвоночным животным.
У позвоночных специальные чувствительные клетки возникают во всех органах чувств из общего зачатка нервной системы, в частности их элементов глии, и, судя по исследованиям Б. И. Лаврентьева и его учеников, являются производными шванновских клеток. Такого же происхождения палочки и колбочки сетчатки глаза, а также специальные клетки статоакустического органа.
В группе интерорецепторов различают механорецепторы, мышечные рецепторы и хеморецепторы. Проводники от этих рецепторов устремляются в центральную нервную систему через дорзальные корешки и спинномозговые ганглии. Механорецепторы сигнализируют о степени растяжения какой-либо ткани. Они характеризуются своеобразными концевыми ветвлениями нервных нитей в виде расширений или пластинок, охватывающих соединительнотканные волокна. Механорецепторы имеются всюду, но особенно много их в стенках сосудов (9, 10, 11, 12).
Через мышечные рецепторы определяется степень сокращения мускулатуры, как гладкой, так и поперечнополосатой и сердечной (10). Их концевые ветвления принимают вид миниатюрных расширений или петелек.
Хеморецепторы воспринимают различные изменения в крови или тканевой жидкости. Они построены по типу несвободных нервных окончаний, т. е. снабжены специальными чувствительными клетками, и образуют на сосудах особые клубочки-«гломусы» (5). К хеморецепторам относятся также параганглии и мозговое вещество надпочечников.
Рецепторы внутренних органов имеют специфические особенности. Они являются «поливалентными»: одно и то же чувствительное волокно может давать одну ветвь к сосуду, а другую ветвь в гладкую мускулатуру (12), или эпителий (11), или сердечную мускулатуру (10); иногда даже третья ветвь отходит к нервной клетке межмускульного сплетения (в мышечной оболочке кишечника) (13). Этим обеспечивается передача импульса с эпителия или мышечной ткани по одному и тому же волокну (аксон-рефлекс), а одновременная связь с нервной клеткой позволяет объяснить механизм передачи раздражений с чувствительного вегетативного нейрона, не прибегая к доказательствам существования третьего парасимпатикуса (В. И. Лаврентьев).
Громадное большинство органов чувств характеризуется микроскопическим строением, поэтому в дальнейшем рассматриваются лишь органы зрения, равновесия и слуха.
Мир животного определяется его ощущениями. Часто преобладающую роль играет какой-то один орган чувств, но и другие непрерывно забрасывают хозяина градом информации.
Уши совы, бесшумно летящей над лугом в лунную ночь, чутко улавливают каждый шорох в траве, а от ее зорких глаз не скроется ни малейшее движение. Мышь, прощупывая дрожащими усиками дорогу в густом разнотравье, отыскивает по запаху пищу и все время вслушивается в ночную тишь - не донесется ли легкий шелест совиных крыльев. От органов чувств полностью зависит жизнь и мыши, и совы. Если подведет слух или зрение, то одной грозит мгновенная гибель, другой - голодная смерть. Так или иначе, потомства им больше не вывести. Жизнь новому поколению дадут лишь те, кто сумеет выжить, - совы и мыши с обостренными до предела органами чувств, а их потомство унаследует эти качества. Так из поколения в поколение оттачиваются в борьбе за выживание чувственные восприятия хищника и жертвы. В результате эволюционного процесса совы и мыши стали обладателями едва ли не самых высокоразвитых органов чувств во всем животном царстве.
Для нас с вами нет более важного чувства, чем зрение, а некоторые животные прекрасно обходятся без него, живя в темном мире запахов и прикосновений. Впрочем, большинство живых существ реагирует на свет в той или иной форме. Скажем, у земляного червя нет глаз, но все его тело ощущает солнечный свет. Поддетый лопатой червяк тотчас почувствует, что оказался на свету, и поспешит зарыться в землю, подальше от голодных птичьих глаз и жарких солнечных лучей. У животных световое восприятие сосредоточено главным образом в группах особых светочувствительных клеток, т. е. в глазах. Самые незатейливые по строению глаза у личинок насекомых, например, у гусениц. Они ощущают свет и движущиеся тени потенциальных врагов, но ничего более. Каждый простой глаз состоит из группы светочувствительных клеток, или сетчатки, расположенной позади неподвижного хрусталика, который служит ей защитой и фокусирует на ней световые лучи.
Сложные глаза
Сложные фасеточные глаза взрослого насекомого состоят из множества простых глазков. Так, глаз обычной пчелы включает примерно 5000 фасеток, каждая из которых охватывает свое крохотное поле зрения и преобразует его в примитивное изображение. Из этих бесчисленных элементов и складывается мозаичная картина окружающего мира.
Однако сложные глаза с их огромным полем обзора и отличной цветочувствительностью все же не дают четкого изображения предмета. В этом смысле куда более совершенны однокамерные глаза позвоночных животных (рыб, земноводных, рептилий, птиц и млекопитающих) и таких высокоразвитых беспозвоночных, как кальмары и каракатицы.
В более высокоразвитом глазу знакомая нам структура "хрусталик-сетчатка" усовершенствована и позволяет получать более четкое изображение. Гораздо шире и разнообразнее набор светочувствительных клеток и в самой сетчатке. У наземных животных свет проникает в глаз через роговицу - выпуклое "окошко", образующее переднюю стенку глаза, - и хрусталик, гибкую линзу, способную изменять угол преломления. Благодаря этому меняется фокусировка, и независимо от расстояния на сетчатку попадает четкое изображение предмета. Результатом становится превосходная острота зрения, позволяющая таким птицам, как сокол-сапсан, замечать мелкую добычу с высоты до 100 м и со снайперской точностью поражать жертву.
Отличительной чертой большинства хищников является и бинокулярное зрение. Два прямо и близко посаженных глаза видят чуть разные изображения одного и того же предмета, которые, совмещаясь в мозгу, дают ощущение глубины. Способность безошибочно определять дистанцию до жертвы имеет огромное значение для хищных птиц.
Зато их потенциальной добыче - голубю - требуется круговой обзор, чтобы вовремя заметить врага. Поэтому его глаза расположены по бокам головы, расширяя угол зрения, но, не обеспечивая бинокулярного видения. Та же закономерность прослеживается и у млекопитающих - сравните, например, волка и оленя.
Цветовосприятие
Цвет светового луча зависит от длины волны. Самые короткие световые волны, которые способен различать человек, - фиолетовые, самые длинные - красные. У некоторых животных, например, собак, цветовое зрение развито хуже, чем у нас, зато у других оно выходит далеко за пределы видимого спектра. Многие насекомые (бабочки, пчелы) реагируют на отраженные цветами ультрафиолетовые лучи, а некоторые змеи (удавы, гремучие змеи, питоны) "видят" инфракрасное излучение своей теплокровной жертвы, улавливая его особыми рецепторами в ямках на губе. С их помощью гремучая змея находит в кромешной темноте добычу, подбирается к ней и наносит меткий удар.
Осязание
Если зрение - это восприятие световых лучей, то осязание и слух - это механическая реакция сенсорных клеток на внешние раздражители при прямом контакте с твердыми телами, жидкостями или под давлением воздуха. Для некоторых животных осязание является главнейшим из всех чувств. Моржу, выкапывающему моллюсков из донного грунта, помогает ориентироваться в мутной воде не только нежная и чувствительная кожа на морде, но и "усы", состоящие из 450 с лишним волосков. Через сеть нервных волокон они передают в мозг почти зримый образ морского дна. Ту же функцию выполняют живописные усы других млекопитающих и волоски у многих других живых существ. Скажем, насекомые ничего не ощущают поверхностью своего хитинового панциря, зато отлично осязают окружающие предметы тонкими волосками, проросшими сквозь кутикулу. У других животных эту функцию выполняют нервные окончания, расположенные в особо чувствительных участках кожи. Так, у приматов самой чувствительной тактильной зоной являются кончики пальцев, а у слона - кончик хобота. Осязательные рецепторы улитки сосредоточены на кончиках гибких рожек, а у болотных птиц вроде кроншнепа - на кончике длинного клюва.
Боковая линия
У рыб осязательные рецепторы собраны в боковых линиях по обеим сторонам тела. Боковая линия - это канал, тянущийся под кожей от головы до хвоста, снабженный рядом осязательных рецепторов и открывающийся наружу крохотными равномерно расположенными отверстиями. При движении рыбы в воде малейшие колебания наружного давления проникают в отверстия боковой линии и гидравлически передаются вдоль всего канала, стимулируя нервные окончания.
Благодаря этому рыба отлично ощущает свое непосредственное окружение. Слишком близко подплыв в темноте к препятствию, она почувствует повышение давления и свернет в сторону. При приближении другого предмета - скажем, врага - его удаленность, величину, направление движения и даже форму можно определить по волнам, которые расходятся от него в плотной водной среде.
Слух
Принцип действия органов слуха примерно тот же, что и боковой линии. Звуковые волны - это, по сути, те же колебания давления воздуха или воды. Так, издаваемый движением крыльев комариный писк представляет собой 500 колебаний давления (циклов) в секунду, т. е. его частота равна 500 герц. Чтобы ухо уловило эти колебания, звуковые волны должны попасть в слуховой канал, снабженный тонкой мембраной - барабанной перепонкой. Она вибрирует в резонанс с колебаниями внешнего давления, и эти вибрации передаются группе рецепторов, скрытых во внутреннем ухе.
У млекопитающих слуховые нервы расположены в извилистой конической трубке - улитке. Суженный конец этой трубки реагирует на высокие частоты (высокие ноты), а широкий - на низкие. Как и в случае со зрением, разные животные воспринимают различные диапазоны звуков. Кит слышит низкочастотные звуковые сигналы, доносящиеся за сотни километров в океанских водах. Зато летучая мышь улавливает звуки частотой до 100 тыс. герц. Верхний предел звуковосприятия человека составляет всего 20 тыс. герц.
Эхолокация
Летучая мышь по-своему использует повышенную чувствительность к высоким частотам. Большинство этих зверьков ориентируется в пространстве по звуку, непрерывно издавая высокочастотные пощелкивания и определяя расстояние до препятствий и добычи по отраженному сигналу. Чем выше частота импульсов, тем эффективнее работает система.
Любопытно, что уши большинства мотыльков настроены так, что чутко улавливают эти ультразвуковые импульсы. Летучие мыши - их главные враги, так что чем раньше их услышишь, тем лучше.
У некоторых животных нет ушей как таковых, но они ощущают вибрации, передаваемые твердыми материалами. Змея совершенно глуха с анатомической точки зрения, но кости ее челюсти и черепа улавливают легчайшие сотрясения почвы.
Химические чувства
Мы редко осознаем, что воздух полон мельчайших химических частиц, которые для некоторых животных не менее информативны, чем изображения или звуки. Змея, охотящаяся в траве, непрерывно пробует воздух раздвоенным языком, который подает уловленные частицы к особому рецептору в верхнем нёбе, называемому органом Якобсона. Анализируя их химический состав, змея безошибочно выслеживает жертву.
Собака тоже принюхивается к воздуху (и предметам), втягивая носом витающие химические частицы. Для нее запах является главной характеристикой окружающего мира, и даже со своими сородичами она общается с помощью запахов, оставляя свои "визитные карточки" у каждого фонарного столба.
Феромоны
Запах способен передавать сильные сексуальные сигналы, и многие самки пользуются запахами для привлечения самцов. Эти химические вещества, называемые феромонами, часто разносятся ветром и улавливаются самцами на огромных расстояниях. Так, самка тутового шелкопряда вырабатывает феромон бомбикол, а самец улавливает его похожими на антенны рецепторами. Они чутко настроены на строго определенное вещество, и, едва ощутив его присутствие в воздухе, насекомое устремляется к источнику запаха.
С механизмом обоняния во многом схож механизм вкусовых ощущении - с той разницей, что химические частицы растворены в жидкостях и ощущаются только во рту. Обостренное вкусовое восприятие встречается у самых неожиданных животных, служа надежной защитой от ядовитой пищи. Так, паук часто хватает и парализует неподходящую добычу, но, едва отведав ее, тотчас выбрасывает прочь.
Электромагнитные чувства
О сенсорных системах некоторых животных мы имеем весьма туманное представление. Известно, что акула руководствуется, прежде всего, острым обонянием. Но на близком расстоянии она находит охваченную страхом жертву по слабым электросигналам ее нервных волокон. Их улавливает "батарейка" из заполненных студенистой массой рецепторов в голове акулы, причем у некоторых мелких видов эти органы даже могут генерировать беспорядочные электрические разряды, сбивающие с толку крупных акул.
По некоторым признакам, акулы пользуются этой системой и для ориентации в океане, каким-то образом замыкаясь на магнитное поле Земли (магнетизм и электричество - тесно связанные явления). Аналогичные органы, по-видимому, служат навигационными приборами китам и перелетным птицам.
Внутренние чувства
Животное не только реагирует на окружающий мир. Органы чувств нужны ему и для того, чтобы управлять собственным телом - сохранять равновесие, ориентироваться в пространстве, ощущать боль, голод, усталость, страх и многое другое.
Многие функции выполняются автоматически, без осознанного анализа. Вне осознанного контроля действуют и некоторые механизмы восприятия внешнего мира. Мы все еще не знаем, как обрабатывается поступающая извне информация. Впрочем, судя хотя бы по мощности требуемых для этого компьютеров, нетрудно представить, какие обширные участки мозга заняты расшифровкой сумбурного потока сенсорных сигналов, сопоставляя их и связывая в целостную картину окружающего мира - или того, чем этот мир представляется нашим органам чувств.
Загрузка...
