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.
Чтобы поведение было эффективным, животные должны вести себя в соответствии с обстоятельствами. Иными словами, сложные движения, которые мы называем поведением, результативны лишь в том случае, если животное совершает их в нужный момент и в нужном месте. Однако чтобы поступать таким образом, животные должны быть информированы о том, что происходит во внешнем мире. Эта информация поступает через органы чувств и служит одной из побудительных причин для выполнения тех или иных действий. видит, что хозяин надевает шляпу, и лает, предвкушая прогулку, а оказавшись на улице, бегает и принюхивается. В этом проявляется ее реакция на окружающий мир; следовательно, изучение закономерностей поведения животных логично начать с изучения внешних раздражителей, на которые они способны реагировать.
Какие типы раздражителей воспринимают животные? Прежде всего, не обязательно те же раздражители, на которые реагирует человек. Недооценка этого факта может привести к ошибочным заключениям. Так, по предложению одного правительственного чиновника было истрачено 2000 фунтов стерлингов на нафталин, чтобы избавиться от на посадочных дорожках аэродромов, где они сталкивались с реактивными самолетами. Чиновник не знал, что у птиц слабо развито обоняние - нафталин их нисколько не беспокоил.
Действительно, "окна в мир" не одинаковы у разных животных и у человека. В одних отношениях они много хуже наших, в других - несравненно лучше. А есть животные, реагирующие на такие раздражители, которые человек совсем не воспринимает и обнаруживает только с помощью специальных приборов. Пчелы, как известно, видят ультрафиолетовые лучи и реагируют на них, тогда как человек должен перевести их в какую-нибудь другую, воспринимаемую им форму.
Пока не обнаружено ни одного животного, которое "видело" бы инфракрасный свет при помощи глаз, однако "видеть" можно не только глазами. Инфракрасное излучение - это одна из форм теплоты, и некоторые животные, в особенности гремучие змеи и родственные им виды, обладают органами столь чувствительными к теплоте, что как бы "видят" ее. Впереди и несколько ниже глаз у них два углубления с тонкими мембранами, за которыми лежат воздушные полости. Мембраны усыпаны нервными окончаниями - до 3500 в каждом углублении на поверхности трех-четырех квадратных миллиметров, то есть приблизительно в 100 000 раз больше, чем на такой же поверхности кожи у человека. Эти окончания расположены очень близко к поверхности мембраны, так что змеи на расстоянии полуметра легко чувствуют стакан с водой, температура которой лишь на несколько градусов выше температуры окружающего воздуха. Гремучие змеи даже набрасываются на такие предметы; похоже, что они используют ату чувствительность в поисках теплокровной добычи. Но эти органы не только воспринимают тепловое излучение. То, что они расположены в углублениях и содержат так много нервных окончаний, помогает змее определять направление, по которому поступает тепло. Края ямок экранируют боковое излучение, а положение отбрасываемой тени зависит от направления источника тепла, что позволяет точно наносить удар.
Еще один интересный вопрос: какова острота зрения животных, их способность различать детали?
Это свойство присуще далеко не всем; например, у многих червей и моллюсков свет воспринимается "диффузно", всей поверхностью кожи, так, как мы ощущаем тепло. Отличать свет от темноты - единственное, на что они способны. В лучшем случае они в состоянии лишь приблизительно определить направление источника света.
Высшие животные, напротив, приобрели глаза с оптическим аппаратом. Позвоночные пользуются линзой (хрусталиком), которая проецирует изображение на сетчатку, состоящую из миллионов чувствительных клеток, каждая из которых воспринимает лишь малую часть объекта. У насекомых и ракообразных глаза сложные (фасеточные) - они не имеют хрусталика, а состоят из множества конических трубочек, называемых омматидиями, которые расходятся в разные стороны от зрительного нерва, что дает насекомым широкое поле зрения. Каждый омматидий оптически изолирован от соседних слоем пигмента и воспринимает лишь одну точку объекта. Совокупность многих таких точек образует общую мозаичную картину.
Острота зрения у глаза, снабженного линзой, много больше по сравнению с фасеточными глазами. Для пчелы две точки, удаленные друг от друга на расстояние меньше одного углового градуса, будут сливаться в одну, в то время как человек при благоприятных обстоятельствах способен различать точки, удаленные друг от друга всего на 40 угловых секунд, то есть на одну девяностую долю градуса, а у многих птиц зрение, по-видимому, еще острее. Безусловно, такая острота зрения дает много преимуществ: позволяет хищникам с большого расстояния видеть свою жертву (соколы-кобчики, питающиеся насекомыми, различают одиночную стрекозу на расстоянии 800 метров, тогда как мы - лишь с 90 метров), а беззащитным животным - издалека замечать . Хорошее зрение, разумеется, важно и во многих других отношениях. Ниже мы познакомимся со способностью птиц отличать брачных партнеров или птенцов от других особей своего вида; во многих случаях совершенно ясно, что они узнают их "в лицо".
Изучая зрение более глубоко, мы обнаруживаем, что важна не только его острота и способность различать интенсивность света и цветовые оттенки. Как, например, обстоит дело с восприятием движущихся объектов? Здесь животному необходима не только способность различать отдельные элементы изображения, оно должно учитывать и фактор времени. Это значит, что животное способно регистрировать различия между моментами раздражения определенных клеток сетчатки или их групп. Хорошая иллюстрация этому - кино. Мы знаем, что изображения на экране на самом деле не движутся, а представляют последовательную смену неподвижных изображений, каждое из которых попадает на новый участок сетчатки, лежащий рядом с тем, куда лучи света падали в предыдущий раз. Иллюзия движения возникает за счет того, что клетки сетчатки передают информацию о последовательном возбуждении светочувствительных элементов. Непрерывный поток такой информации складывается в картину движения.
Разумеется, для того чтобы это было возможно, между чувствительными клетками должны быть перекрестные связи; такие связи действительно существуют, и в колоссальном количестве. У они обнаруживаются в ганглиях, или в нервных центрах, расположенных сразу за глазом. У высших животных взаимосвязаны не только нервные клетки, лежащие непосредственно за светочувствительными, но и клетки, находящиеся еще глубже в нервной системе.
Но есть еще более сложная и не менее важная задача - определение скорости движения. И действительно, животные могут отличать поступательное, равномерное движение от колебательного или беспорядочного, они по-разному реагируют на предметы, движущиеся с разными скоростями. Однако пока не известно, как нервная система осуществляет этот анализ.
Другая сложная проблема - каким образом происходит различение и узнавание форм. Обучить птицу или реагировать на круг и не обращать внимания на прямоугольник довольно легко - я сам получил массу удовольствия, занимаясь этими исследованиями. Самка роющей осы, которая наполняет свою норку убитыми насекомыми для пропитания личинок, явно обладает способностью различать форму предметов. Вопрос в том, как она ухитряется, возвращаясь с охоты, находить обратную дорогу к норке? Я обнаружил, что эти осы запоминают расположение мелких ориентиров: камешков, шишек, пучков травы около норы. Зная это, я приучил ос узнавать круг из сосновых шишек, выложенный вокруг входа в норку. Однажды, когда оса улетела на охоту, я перенес этот круг сантиметров на 30 в сторону. Вернувшаяся хозяйка тщетно разыскивала свою норку в центре круга, не обращая внимания на находящийся в поле ее зрения настоящий вход. В последующих опытах я предлагал ей на выбор круг из черных камешков и треугольник или овал из шишек. И, хотя я знал из предыдущих опытов, что оса превосходно отличает камешки от шишек, она все же прилетала в круг из камешков - и только потому, что это был круг.
Та же проблема различения форм интенсивно изучается на очень своеобразных животных - осьминогах. Как и у всех головоногих моллюсков, у осьминогов высокоразвитые глаза, во многих отношениях похожие на линзовые глаза позвоночных. Осьминог хорошо различает форму, и его легко научить приплывать за едой, используя в качестве приманки определенные фигуры. Он без труда отличает вертикальный прямоугольник от горизонтального.
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.
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.
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.
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, летуче 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.
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.
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».
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.
Поляризация
Когда колебания световых волн происходят в одном направлении, это называетсяполяризацией. 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.
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.
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.
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.
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.
«Качества существуют лишь постольку, поскольку принято считать сладкое - сладким, горькое - горьким, горячее - горячим, а цвет - цветным. однако реально существуют лишь атомы и пустота». Демокрит, 460-370 гг. до н.э. «Тетралогии»
Ночное зрение. Огромные глаза тонкого лори помогают ему ориентироваться, передвигаясь в полной темноте по ночному лесу. Лори - ночные животные, и в поисках добычи они полагаются главным образом на обоняние. Для передачи информации сородичам они используют пахучие метки и звуки.
Глаз-разведчик. Наши знания о природе света свидетельствуют, что глаза слепня не различают тонкие детали, но, поскольку работа головного мозга изучена недостаточно, мы не можем воспроизвести то, что видит эта муха.
Органы чувств животных не похожи на человеческие. Одни животные видят свет, невидимый для нас. Другие слышат звуки, которые не воспринимает наше ухо. Некоторые животные чувствительны к магнитному полю Земли и к электрическому полю. Дельфины воспроизводят трехмерную картину окружающего мира, гораздо более детальную, чем видит человек, однако при этом они используют эхолокаторы, улавливающие отражения звуков, издаваемых ими самими. Картина «атомов и пустоты», создаваемая дельфином путем преобразования отраженных эхосигналов, почти наверняка сильно отличается от той, которая создается у нас с помощью глаз и головного мозга. Вероятно, мы никогда не сможем воспринимать мир таким, каким его видит дельфин, но, изучая поведение животных, мы можем выяснить, на какие раздражители они реагируют и как их органы чувств помогают им выжить. Демокрит был бы удивлен такими скромными успехами в изучении жизни животных.
Охота по слуху. Эта летучая мышь - подковонос - во время охоты издает звуки, которые, отражаясь от летающих насекомых, помогают ей определить их местонахождение. Один звук, повторенный 10 раз в секунду, позволяет мыши обнаружить насекомое. «Выйдя на жертву», она издает глиссандо - последовательность сливающихся звуков, что помогает сделать точный бросок.
Органы чувств змеи. Габонская гадюка, или кассава, «видит» в темноте, улавливая изменения температуры при помощи термодатчиков ямок на морде. Уши воспринимают только низкие частоты. Органом обоняния служит раздвоенный язык, которым змея «пробует» воздух.
Только обоняние и осязание. У морских звезд нет ни глаз, ни ушей; ползая по морскому дну в поисках пищи, они полагаются на осязание и обоняние.
Костный купол. Куполообразный череп кита-белухи - часть его эхолокационной передающей системы, служащей линзой, фокусирующей звуки в узкий пучок.
Еще интересные статьи
Загрузка...
