Органи почуттів у комах
Стикаючись із різноманітною та енергійною діяльністю світу комах можна отримати дивовижні враження. Здавалося б, ці створіння безтурботно літають і плавають, бігають і повзають, дзижчать і цокочуть, гризуть і несуть. Проте все це робиться не безцільно, а в основному з певним наміром, згідно з закладеною в їх організм вродженою програмою та набутим життєвим досвідом. Для сприйняття навколишнього світу, орієнтації в ньому, здійснення всіх доцільних дій та життєвих процесів тварини наділені дуже складними системами, насамперед нервовою та сенсорною.
Що спільного у нервової системи хребетних та безхребетних?
Нервова система є складним комплексом структур і органів, що складаються з нервової тканини, де центральним відділом є мозок. Головною структурною та функціональною одиницею нервової системи є нервова клітина з відростками (грецькою нервова клітина – нейрон).
Нервова система та мозок комах забезпечують: сприйняття за допомогою органів чуття зовнішнього та внутрішнього подразнення (дратівливість, чутливість); миттєву переробку системою аналізаторів сигналів, що надходять, підготовку та здійснення адекватної реакції у відповідь; зберігання в пам'яті в закодованому вигляді спадкової та придбаної інформації, а також миттєве вилучення її за необхідності; управління всіма органами та системами організму для його функціонування як єдиного цілого, врівноважування його із середовищем; здійснення психічних процесів та вищої нервової діяльності, доцільна поведінка.
Організація нервової системи та мозку хребетних та безхребетних тварин настільки різна, що їх зіставлення на перший погляд видаєтьсянеможливим. І в той же час для найрізноманітніших видів нервової системи, що належать, начебто, і зовсім «простим» і «складним» організмам, характерні однакові функції.
Зовсім крихітний мозок мухи, бджоли, метелика або іншої комахи дозволяє йому бачити і чути, відчувати і відчувати смак, пересуватися з великою точністю, більше того - літати, користуючись внутрішньою «картою» на значні відстані, здійснювати комунікаційну взаємодію між собою і навіть володіти своїм «мовою», навчатися та застосовувати у нестандартних ситуаціях логічне мислення. Так, мозок мурашки набагато менше шпилькової головки, але цю комаху здавна вважали «мудрецем». При порівнянні не тільки з його мікроскопічним мозком, але і з незбагненними можливостями однієї нервової клітини людині варто соромитися своїх найсучасніших комп'ютерів. А що про це може сказати наука, наприклад, нейробіологія, що вивчає процеси народження, життя та смерті мозку? Чи змогла вона розгадати таємницю життєдіяльності мозку – цього найскладнішого та найтаємничішого з явищ, відомих людям?
Перший нейробіологічний досвід належить давньоримському лікареві Галену. Перерізавши у свині нервові волокна, з допомогою яких мозок керував м'язами гортані, він позбавив тварину голоси – вона відразу оніміла. Це було тисячоліття тому. Але чи далеко з того часу пішла наука у своїх знаннях про принцип роботи мозку? Виявляється, незважаючи на величезну працю вчених, принцип роботи навіть однієї нервової клітини, так званої «цеглинки», з якої побудований мозок, людині так і не відомий. Нейробіологи багато що розуміють з того, як нейрон «їсть» і «п'є»; як отримує необхідну для своєї життєдіяльності енергію, перетравлюючи в «біологічних котлах» необхідні речовини, витягнуті з довкілля; якпотім цей нейрон посилає сусідам різну інформацію як сигналів, зашифровану чи певної серії електричних імпульсів, чи різноманітних комбінаціях хімічних речовин. А що потім? Ось отримала нервова клітина конкретний сигнал, і в її глибинах почалася співдружність з іншими клітинами, що утворюють мозок тварини, унікальна діяльність. Йде запам'ятовування інформації, вилучення з пам'яті необхідних відомостей, прийняття рішень, віддача наказів м'язам і різним органам тощо. Як усе відбувається? Це вченим досі точно не відомо. Ну а оскільки незрозуміло, як діють окремі нервові клітини та їх комплекси, то не зрозумілий і принцип роботи цілого мозку, навіть такого маленького, як у комахи.
Робота органів чуття та живих «приладів»
Життєдіяльність комах супроводжується обробкою звукової, нюхової, зорової та іншої сенсорної інформації – просторової, геометричної, кількісної. Однією з багатьох загадкових та цікавих особливостей комах є їхнє вміння за допомогою власних «приладів» точно оцінювати ситуацію. Наші знання про ці пристрої незначні, хоча вони широко використовуються у природі. Це і визначники різних фізичних полів, які дозволяють прогнозувати землетруси, виверження вулканів, повені, зміни погоди. Це і почуття часу, що відраховується внутрішнім біологічним годинником, і почуття швидкості, і здатність до орієнтації та навігації та багато іншого.
Властивість будь-якого організму (мікроорганізмів, рослин, грибів і тварин) сприймати роздратування, що виходять із зовнішнього середовища і від своїх органів і тканин, називається чутливістю. У комах, як і в інших тварин із спеціалізованою нервовою системою, існують нервовіклітини з високою вибірковою здатністю до різних подразників – рецептори. Вони можуть бути тактильними (що реагують на дотики), температурними, світловими, хімічними, вібраційними, м'язово-суглобовими тощо. Завдяки своїм рецепторам комахи вловлюють усю різноманітність факторів зовнішнього середовища – різні вібрації (великий діапазон звуків, енергію випромінювання у формі світла та тепла), механічний тиск (наприклад, силу тяжіння) та інші фактори. Рецепторні клітини розташовані в тканинах або поодиноко, або зібрані в системи з утворенням спеціалізованих сенсорних органів - органів чуття.
Усі комахи чудово «розуміють» свідчення своїх органів чуття. Одні з них, як органи зору, слуху, нюху, відносяться до дистанційних і здатні сприймати роздратування на відстані. Інші, як органи смаку та дотику, є контактними та реагують на вплив при безпосередньому зіткненні.
Комахи в своїй масі наділені чудовим зором. Їх складно влаштовані фасеткові очі, яких іноді додаються і прості очі, служать розпізнавання різних об'єктів. Деякі комахи забезпечені колірним зором, доцільними приладами нічного бачення. Цікаво, що очі комах – це єдиний орган, подібність якого є в інших тварин. У той же час органи слуху, нюху, смаку та дотику такої подібності не мають, проте комахи чудово сприймають запахи і звуки, орієнтуються в просторі, уловлюють і випромінюють ультразвукові хвилі. Тонкий нюх та смак дозволяють їм знаходити їжу. Різноманітні залози комах виділяють речовини для залучення побратимів, статевих партнерів, відлякування суперників і ворогів, а високочутливий нюх здатний вловлювати запах цих речовин навіть закілька кілометрів.
Багато хто у своїх уявленнях пов'язує органи почуттів комах з головою. Але виявляється структури, відповідальні за збір інформації про навколишнє середовище, перебувають у комах у різних частинах тіла. Вони можуть визначати температуру предметів і куштувати їжу на смак ногами, визначати присутність світла спиною, чути колінами, вусами, хвостовими придатками, волосками тіла тощо.
Органи почуттів комах входять до складу сенсорних систем – аналізаторів, що пронизують мережею майже весь організму. Вони отримують безліч різних зовнішніх та внутрішніх сигналів від рецепторів своїх органів чуття, аналізують їх, формують і передають «вказівки» різним органам для здійснення доцільних дій. Органи почуттів переважно становлять рецепторний відділ, що розташований на периферії (кінцях) аналізаторів. А провідниковий відділ утворений центральними нейронами та провідними шляхами від рецепторів. У мозку є певні ділянки для обробки інформації, що надходить від органів чуття. Вони становлять центральну, "мозкову", частину аналізатора. Завдяки такій складній та доцільній системі, наприклад зорового аналізатора, проводиться точний розрахунок та управління органами руху комахи.
Накопичено великі знання про дивовижні можливості сенсорних систем комах, проте обсяг книги дозволяє навести лише деякі з них.
Очі і вся найскладніша зорова система – це дивовижний дар, завдяки якому тварини здатні отримувати основну інформацію про навколишній світ, швидко розпізнавати різні об'єкти та оцінювати ситуацію. Зір необхідно комахам під час пошуку їжі, щоб уникати хижаків, досліджувати об'єкти інтересу чи обстановку, взаємодіяти з іншими особамипри репродуктивній та суспільній поведінці тощо.
Комахи оснащені різними очима. Вони можуть бути складними, простими або додатковими очима, а також личинковими. Найбільш складні – фасеткові очі, які складаються з великої кількості омматидіїв, що утворюють на поверхні ока шестигранні фасетки. Омматидій за своєю суттю - це крихітний зоровий апарат, з мініатюрною лінзою, світлопровідною системою і світлочутливими елементами. Кожна фасетка сприймає лише невелику частину предмета, а разом вони забезпечують мозаїчне зображення предмета цілком. Фасеткові очі, властиві більшості дорослих комах, розташовані на сторонах голови. В окремих комах, наприклад у бабки-мисливиці, що швидко реагує на пересування видобутку, очі займають половину голови. Кожне її око збудовано з 28 000 фасеток. Для порівняння у метеликів їх 17 тисяч, у кімнатної мухи – 4 тисячі. Личинкові очі у жуків, метеликів, перетинчастокрилих у дорослому стані замінюються на складні.