Органы чувств насекомых. Нервная система и органы чувств насекомых Органы чувств насекомых кратко

Органы чувств являются посредниками между внешней средой и организмом. По аналогии с человеком различают органы осязания, слуха, обоняния, вкуса и зрения. Однако правильнее разделять их на механическое чувство, гидротермическое чувство и зрение.
Основу органов чувств составляют их нервно-чувствительные образования - сенсиллы. В зависимости от особенностей воздействия и восприятия раздражения сенсиллы устроены неодинаково: одни выступают над поверхностью кожи в виде волоска, щетинки, конуса или иного образования, другие располагаются в самой коже.
К органам механического чувства относятся осязательные рецепторы, воспринимающие сотрясение положения тела, его равновесие. Они разбросаны по всему телу в виде простых сенсилл с чувствительным волоском. Изменение положения волоска передается чувствительной клетке, где возникает возбуждение, поступающее в нервный центр.
Слух развит у всех насекомых. У прямокрылых, певчих цикад и некоторых клопов слуховые рецепторы представлены тимпанальными органами. Саранчовые имеют такие органы по бокам 1-го брюшного сегмента, кузнечики и сверчки - на голенях передних ног в виде пары затянутых барабанной перепонкой овалов или парой щелей со скрытыми перепонками. Насекомые воспринимают звуки от 8 (инфразвук) до более 40 тыс. колебаний в секунду (ультразвук).
Орган химического чувства служит для восприятия запаха и вкуса и представлен хеморецепторами, расположенными на усиках. Количество обонятельных сенсилл зависит от образа жизни вида, способов и характера добывания пищи. Рабочая пчела имеет около 6 тыс. пластинчатых сенсилл на каждом усике. У самцов сенсилл обычно больше, что связано с активным розыском самок.
Обоняние служит насекомым для разыскивания особей противоположного пола, распознавания особей своего вида, для отыскивания пищи, мест откладки яиц. Многие насекомые выделяют привлекательные вещества - половые аттрактанты, или эпагоны. Неоплодотворенные самки могут привлекать самцов на расстоянии 3-9 км, но оплодотворенная самка уже не интересна для самцов. Самцы способны улавливать половой аттрактант на большом расстоянии и при ничтожной его концентрации, исчисляемой немногими молекулами на кубометр воздуха.
Вкус служит лишь для распознавания пищи. Насекомые различают четыре основных вкуса: сладкий, горький, кислый и соленый. Большинство сахаров распознается насекомыми даже в небольших концентрациях. Некоторые бабочки отличают от чистой воды раствор сахара с концентрацией 0,0027 %. Муравьи хорошо отличают сахар от сахарина, пчелы - соль и примесь ее к сахару в концентрации 0,36 %. Человек этой концентрации не ощущает.
Вкусовые рецепторы расположены на ротовых частях, но могут находиться и на лапках ног (дневные бабочки), при прикосновении подошвенной стороной лапки к раствору сахара голодная бабочка реагирует развертыванием хоботка. Высокую развитость химического чувства у насекомых используют при борьбе с ними методами приманок или отпугивающих веществ.
Гидротермическое чувство имеет большое значение в жизни насекомых и в зависимости от влажности и температуры среды регулирует их поведение.
Зрение вместе с химическим чувством играет ведущую роль в жизни насекомых. Органы зрения представлены простыми и сложными глазами. Сложные, или фасеточные, глаза расположены по бокам головы и иногда могут быть очень большими (мухи, стрекозы). Каждый фасеточный глаз состоит из многих сенсилл, которые называются омматидии , число их достигает многих сотен и даже тысяч. С помощью сложных глаз насекомые различают форму, движение, окраску и расстояние до предмета, а также поляризованный свет. Многие виды близоруки и на расстоянии различают только движение. Большинство насекомых не различают красный свет, но видят ультрафиолетовое излучение. Диапазон видимых световых волн лежит в пределах 2 500-8 000 нм. Медоносная пчела различает поляризованный свет, излучаемый голубым небом, что позволяет ей ориентироваться в направлении полета.
Полет насекомых на свет объясняется светокомпасным движением. Световые лучи расходятся радиально и при косом движении по отношению к ним угол падения будет меняться. Для сохранения фиксированного угла насекомое вынуждено все время менять свой путь в сторону источника света. Движение идет по логарифмической спирали и в конце концов приводит насекомое к источнику света.
Простые глаза, или глазки, находятся между сложными глазами на лбу или темени. Их количество колеблется от 1 до 3, они расположены треугольником. У многих насекомых глазки оказывают регулирующее воздействие на сложные глаза, обеспечивая устойчивость зрения в условиях колебания интенсивности освещения (у насекомых с неполным превращением).

Показать все

Органы чувств описываются отдельно от строения , так как в их образовании участвуют не только нервные клетки, но и производные других тканей. Тем не менее, их можно назвать ее частью. Они представляют собой элементы периферической нервной системы, так как содержат чувствительные нервные окончания.

Рецепция и рецепторы

Любой орган чувств состоит из рецепторов - чувствительных элементов особого строения, которые воспринимают определенный вид раздражения. Например, волоски на теле насекомого, выполняющие функцию осязания, чувствуют механическое раздражение, но не воспринимают свет, и так далее.

Всего в организме насекомого существует 4 вида рецепторов.

Механорецепторы

Терморецепторы

Хеморецепторы

Фоторецепторы

В целом, все рецепторы выполняют лишь одну функцию - рецепцию, то есть, восприятие определенных сигналов. Эти сигналы в виде нервного возбуждения подаются в нервные центры головного мозга и , где информация обрабатывается. В итоге насекомое «решает», как ему поступить в ответ на внешние стимулы.

Органы вкуса

У насекомых лучше всего получается различать сладкое, также они способны узнавать кислое, горькое и соленое. Чувствительность к разным вкусам у различных насекомых неодинакова. К примеру, гусеницам бабочек лактоза кажется сладкой, а пчелам - безвкусной. Зато пчелы очень чувствительны к соленому.

Органы чувств у насекомых

Жданова Т. Д.

Соприкасаясь с разнообразной и энергичной деятельностью мира насекомых можно получить удивительные впечатления. Казалось бы, эти создания беспечно летают и плавают, бегают и ползают, жужжат и стрекочут, грызут и несут. Однако все это делается не бесцельно, а в основном с определенным намерением, согласно заложенной в их организм врожденной программе и приобретенному жизненному опыту. Для восприятия окружающего мира, ориентации в нем, осуществления всех целесообразных действий и жизненных процессов животные наделены очень сложными системами, в первую очередь нервной и сенсорной.

Что общего у нервной системы позвоночных и беспозвоночных?

Нервная система представляет из себя сложнейший комплекс структур и органов, состоящих из нервной ткани, где центральным отделом является мозг. Главной структурной и функциональной единицей нервной системы является нервная клетка с отростками (по-гречески нервная клетка - нейрон).

Нервная система и мозг насекомых обеспечивают: восприятие с помощью органов чувств внешнего и внутреннего раздражения (раздражимость, чувствительность); мгновенную переработку системой анализаторов поступающих сигналов, подготовку и осуществление адекватной ответной реакции; хранение в памяти в закодированном виде наследственной и приобретенной информации, а также мгновенное извлечение ее по мере необходимости; управление всеми органами и системами организма для его функционирования как единого целого, уравновешивания его со средой; осуществление психических процессов и высшей нервной деятельности, целесообразное поведение.

Организация нервной системы и мозга позвоночных и беспозвоночных животных настолько различна, что их сопоставление на первый взгляд представляется невозможным. И в тоже время для самых разнообразных видов нервной системы, принадлежащих, казалось бы, и совсем «простым» и «сложным» организмам, характерны одинаковые функции.

Совсем крошечный мозг мухи, пчелы, бабочки или другого насекомого позволяет ему видеть и слышать, осязать и чувствовать вкус, передвигаться с большой точностью, больше того - летать, пользуясь внутренней «картой» на значительные расстояния, осуществлять коммуникационное взаимодействие между собой и даже владеть своим «языком», обучаться и применять в нестандартных ситуациях логическое мышление. Так, мозг муравья гораздо меньше булавочной головки, но это насекомое издавна считали «мудрецом». При сравнении не только с его микроскопическим мозгом, но и с непостижимыми возможностями одной нервной клетки человеку стоит стыдиться своих самых современных компьютеров. А что об этом может сказать наука, например, нейробиология, изучающая процессы рождения, жизни и смерти мозга? Смогла ли она разгадать тайну жизнедеятельности мозга - этого самого сложного и таинственного из явлений, известных людям?

Первый нейробиологический опыт принадлежит древнеримскому врачу Галену. Перерезав у свиньи нервные волокна, с помощью которых мозг управлял мышцами гортани, он лишил животное голоса - оно тотчас онемело. Это было тысячелетие назад. Но далеко ли с тех пор ушла наука в своих познаниях о принципе работы мозга? Оказывается, несмотря на огромный труд ученых, принцип работы даже одной нервной клетки, так называемого «кирпичика», из которого построен мозг, человеку так и не известен. Нейробиологи многое понимают из того, как нейрон «ест» и «пьет»; как получает необходимую для своей жизнедеятельности энергию, переваривая в «биологических котлах» необходимые вещества, извлеченные из среды обитания; как затем этот нейрон посылает соседям самую различную информацию в виде сигналов, зашифрованную либо в определенной серии электрических импульсов, либо в разнообразных комбинациях химических веществ. А что потом? Вот получила нервная клетка конкретный сигнал, и в ее глубинах началась в содружестве с другими клетками, образующими мозг животного, уникальная деятельность. Идет запоминание пришедшей информации, извлечение из памяти нужных сведений, принятие решений, отдача приказов мышцам и различным органам и т.д. Как все происходит? Это ученым точно до сих пор не известно. Ну, а поскольку непонятно, как действуют отдельные нервные клетки и их комплексы, то не ясен и принцип работы целого мозга, даже такого маленького, как у насекомого.

Работа органов чувств и живых «приборов»

Жизнедеятельность насекомых сопровождается обработкой звуковой, обонятельной, зрительной и другой сенсорной информации - пространственной, геометрической, количественной. Одной из многих загадочных и интересных особенностей насекомых является их умение с помощью собственных «приборов» точно оценивать ситуацию. Наши знания об этих устройствах незначительны, хотя они широко используются в природе. Это и определители различных физических полей, которые позволяют предсказывать землетрясения, извержения вулканов, наводнения, изменения погоды. Это и чувство времени, отсчитываемое внутренними биологическими часами, и чувство скорости, и способность к ориентации и навигации и многое другое.

Свойство всякого организма (микроорганизмов, растений, грибов и животных) воспринимать раздражения, исходящие из внешней среды и от их собственных органов и тканей, называется чувствительностью. У насекомых, как и у других животных со специализированной нервной системой, существуют нервные клетки с высокой избирательной способностью к различным раздражителям - рецепторы. Они могут быть тактильными (реагирующими на прикосновения), температурными, световыми, химическими, вибрационными, мышечно-суставными и т.д. Благодаря своим рецепторам насекомые улавливают все разнообразие факторов внешней среды - различные вибрации (большой диапазон звуков, энергию излучения в форме света и тепла), механическое давление (например, силу тяжести) и другие факторы. Рецепторные клетки расположены в тканях либо одиночно, либо собраны в системы с образованием специализированных сенсорных органов - органов чувств.

Все насекомые прекрасно «понимают» показания своих органов чувств. Одни из них, как органы зрения, слуха, обоняния, относятся к дистанционным и способны воспринимать раздражение на расстоянии. Другие, как органы вкуса и осязания, являются контактными и реагируют на воздействие при непосредственном соприкосновении.

Насекомые в массе своей наделены превосходным зрением. Их сложно устроенные фасеточные глаза, к которым иногда добавляются и простые глазки, служат для распознания различных объектов. Некоторые насекомые обеспечены цветовым зрением, целесообразными приборами ночного видения. Интересно, что глаза насекомых - это единственный орган, подобие которого есть у других животных. В тоже время органы слуха, обоняния, вкуса и осязания такого подобия не имеют, но, тем не менее, насекомые прекрасно воспринимают запахи и звуки, ориентируются в пространстве, улавливают и излучают ультразвуковые волны. Тонкое обоняние и вкус позволяют им находить пищу. Разнообразные железы насекомых выделяют вещества для привлечения собратьев, половых партнеров, отпугивания соперников и врагов, а высокочувствительное обоняние способно улавливать запах этих веществ даже за несколько километров.

Многие в своих представлениях связывают органы чувств насекомых с головой. Но оказывается структуры, ответственные за сбор информации об окружающей среде, находятся у насекомых в самых различных частях тела. Они могут определять температуру предметов и пробовать пищу на вкус ногами, определять присутствие света спиной, слышать коленками, усами, хвостовыми придатками, волосками тела и т.д.

Органы чувств насекомых входят в состав сенсорных систем - анализаторов, пронизывающих сетью практически весь организма. Они получают множество различных внешних и внутренних сигналов от рецепторов своих органов чувств, анализируют их, формируют и передают «указания» различным органам для осуществления целесообразных действий. Органы чувств в основном составляют рецепторный отдел, который расположен на периферии (концах) анализаторов. А проводниковый отдел образован центральными нейронами и проводящими путями от рецепторов. В мозге есть определенные участки для обработки информации, поступающей от органов чувств. Они составляют центральную, «мозговую», часть анализатора. Благодаря такой сложной и целесообразной системе, к примеру зрительного анализатора, производится точный расчет и управление органами движения насекомого.

Накоплены обширные знания об удивительных возможностей сенсорных систем насекомых, однако объем книги позволяет привести лишь некоторые из них.

Органы зрения

Глаза и вся сложнейшая зрительная система - это удивительный дар, благодаря которому животные способны получать основную информацию об окружающем мире, быстро распознавать различные объекты и оценивать возникшую ситуацию. Зрение необходимо насекомым при поиске пищи, чтобы избегать хищников, исследовать объекты интереса или обстановку, взаимодействовать с другими особями при репродуктивном и общественном поведении и т.д.

Насекомые оснащены самыми разными глазами. Они могут быть сложными, простыми или добавочными глазками, а также личиночными. Наиболее сложные - фасеточные глаза, которые состоят из большого числа омматидиев, образующих на поверхности глаза шестигранные фасетки. Омматидий по своей сути - это крошечный зрительный аппарат, снабженный миниатюрной линзой, светопроводящей системой и светочувствительными элементами. Каждая фасетка воспринимает лишь небольшую часть предмета, а все вместе они обеспечивают мозаичное изображение предмета целиком. Фасеточные глаза, свойственные большинству взрослых насекомых, расположены по сторонам головы. У отдельных насекомых, например у стрекозы-охотницы, быстро реагирующей на передвижение добычи, глаза занимают половину головы. Каждый ее глаз построен из 28 000 фасеток. Для сравнения у бабочек их 17 000, у комнатной мухи - 4 000. Глазков на голове у насекомых может быть два или три на лбу или темечке, и реже - по ее сторонам. Личиночные глазки у жуков, бабочек, перепончатокрылых во взрослом состоянии заменяются на сложные.

Любопытно, что насекомые во время отдыха не могут закрывать глаза и поэтому спят с открытыми.

Именно глаза способствуют быстрой реакции насекомого-охотника, например богомола. Это, кстати, единственное насекомое, которое способно обернуться и посмотреть себе за спину. Крупные глаза обеспечивают богомолу бинокулярное зрение и позволяют точно рассчитать расстояния до объекта их внимания. Эта способность в сочетании с быстрым выбрасыванием передних ног в сторону добычи делают богомолов превосходными охотниками.

А у жуков вертячка желтоногая, бегающих по воде, глаза позволяют одновременно видеть добычу и на поверхности воды, и под нею. Для этого зрительные анализаторы жука обладают способностью вносить поправку на коэффициент преломления воды.

Восприятие и анализ зрительных раздражений осуществляется сложнейшей системой - зрительным анализатором. Для многих насекомых это один из основных анализаторов. Здесь первичной чувствительной клеткой является фоторецептор. А с ним связаны проводящие пути (зрительный нерв) и другие нервные клетки, расположенные на разных уровнях нервной системы. При восприятии световой информации последовательность событий такова. Полученные сигналы (кванты света) мгновенно кодируются в форме импульсов и передаются по проводящим путям в центральную нервную систему - в «мозговой» центр анализатора. Там эти сигналы тотчас декодируются (расшифровываются) в соответствующее зрительное восприятие. Для его распознания из памяти извлекаются эталоны зрительных образов и другие необходимые сведения. А далее поступает команда различным органам для адекватного ответного действия особи на изменение ситуации.

Где находятся «уши» насекомых?

Большинство животных и человек слышат ушами, где звуки вызывают вибрацию барабанной перепонки - сильную или слабую, медленную или быструю. Любые изменения вибраций сообщают организму информацию о природе слышимого звука. А чем слышат насекомые? Во многих случаях тоже своеобразными «ушами», но у насекомых они находятся на непривычных для нас местах: на усах - например, у самцов комаров, муравьев, бабочек; на хвостовых придатках - у американского таракана. Голенями передних ног слышат сверчки и кузнечики, а животом - саранча. Некоторые насекомые не имеют «ушей», то есть не обладают специальными органами слуха. Но они способны воспринимать различные колебания воздушной среды, в том числе звуковые колебания и ультразвуковые волны, недоступные для нашего уха. Чувствительными органами у таких насекомых выступают тонкие волоски либо мельчайшие чувствительные палочки. Они в большом количестве расположены на разных частях тела и связаны с нервными клетками. Так, у волосатых гусениц «ушами» являются волоски, а у голых - весь кожный покров тела.

Звуковую волну образует чередующееся разряжение и сгущение воздуха, распространяющееся во все стороны от источника звука - любого колеблющегося тела. Звуковые волны воспринимаются и обрабатываются слуховым анализатором - сложнейшей системой механических, рецепторных и нервных структур. Эти колебания преобразуются слуховыми рецепторами в нервные импульсы, которые передаются по слуховому нерву в центральную часть анализатора. В результате происходит восприятие звука и анализ его силы, высоты и характера.

Слуховая система насекомых обеспечивает их избирательное реагирование на относительно высокочастотные вибрации - они воспринимают малейшие сотрясения поверхности, воздуха или воды. Например, жужжащие насекомые вызывают звуковые волны за счет быстрых взмахов крыльев. Такую вибрацию воздушной среды, например писк комаров, самцы воспринимают своими чувствительными органами, расположенными на усиках. Таким образом они улавливают воздушные волны, которые сопровождают полет других комаров и адекватно реагируют на полученную звуковую информацию. Слуховые системы насекомых «настроены» на восприятие относительно слабых звуков, поэтому громкие звуки оказывают на них отрицательное влияние. Например, шмели, пчелы, мухи некоторых видов не могут при их звучании подняться в воздух.

Разнообразные, но строго определенные сигнальные звуки, которые издают самцы сверчков каждого вида, играют важную роль в их репродуктивном поведении - при ухаживании и привлечении самок. Сверчок обеспечен замечательным инструментом для общения с подругой. При создании нежной трели, он потирает острой стороной одного надкрылья о поверхность другого. А для восприятия звука у самца и самки существует особо чувствительная тонкая кутикулярная мембрана, которая играет роль барабанной перепонки. Был проделан интересный опыт, когда стрекочущего самца сажали перед микрофоном, а в другой комнате у телефона помещали самку. При включении микрофона самка, заслышав видотипичное стрекотание самца, устремлялась к источнику звука - телефону.

Органы для улавливания и излучения ультразвуковых волн

Ночные бабочки обеспечены устройством для обнаружения летучих мышей, которые для ориентации и охоты используют УЗ волны. Хищники воспринимают сигналы с частотой до 100 000 герц, а ночные бабочки и златоглазки, за которыми они охотятся, - до 240 000 герц. В груди, например, бабочки совки расположены специальные органы для акустического анализа ультразвуковых сигналов. Они позволяют улавливать УЗ импульсы охотящихся кожанов на расстоянии до 30 м. Когда бабочка воспринимает сигнал от локатора хищника, включаются защитные поведенческие действия. Услышав ультразвуковые крики ночной мыши на сравнительно большом расстоянии, бабочка резко меняет направление полета, применяя обманный маневр - «ныряние». При этом она начинает выделывать фигуры высшего пилотажа - спирали и «мертвые петли», чтобы уйти от погони. А если хищник оказывается на расстоянии менее 6 м, бабочка складывает крылья и падает на землю. И летучая мышь не обнаруживает неподвижное насекомое.

Но, взаимоотношения между ночными бабочками и летучими мышами, как недавно установлено, оказались еще более сложными. Так, бабочки некоторых видов, обнаружив сигналы летучей мыши, сами начинают издавать УЗ импульсы в виде щелчков. Причем, эти импульсы так действуют на хищника, что он, как бы пугаясь, улетает прочь. На счет того, что заставляет летучих мышей прекратить преследование бабочки и «бежать с поля боя», существуют лишь предположения. Вероятно, ультразвуковые щелчки - это приспособительные сигналы насекомых, сходные с теми, которые посылает сама летучая мышь, только гораздо сильнее. Ожидая услышать слабый отраженный звук от собственного сигнала, преследователь слышит оглушающий грохот - словно сверхзвуковой самолет пробивает звуковой барьер.

Напрашивается вопрос, почему летучую мышь оглушают не собственные УЗ сигналы, а бабочки. Оказывается, летучая мышь хорошо защищена от собственного крика-импульса, посылаемого локатором. Иначе такой мощный импульс, который в 2 000 раз сильнее принимаемых отраженных звуков, может мышь оглушить. Чтобы это не произошло, ее организм изготавливает и целенаправленно применяет особое стремечко. Перед отправлением ультразвукового импульса специальная мышца оттягивает стремечко от окна улитки внутреннего уха - колебания механически прерываются. По существу, стремечко тоже делает щелчок, но не звуковой, а антизвуковой. После крика-сигнала оно тотчас возвращается на место, чтобы ухо было готово принять отраженный сигнал. Трудно представить, с какой скоростью может действовать мышца, выключающая слух мыши в момент посылаемого крика-импульса. Во время преследования добычи - это 200-250 импульсов в секунду!

А опасные для летучей мыши сигналы-щелчки бабочки раздаются точно в тот момент, когда охотник включает ухо для восприятия своего эха. Значит, чтобы заставить оглушенного хищника испуганно улететь прочь, ночная бабочка посылает сигналы, которые предельно подобраны к его локатору. Для этого организм насекомого запрограммирован на прием частоты импульса приближающегося охотника и точно в унисон с ним посылает ответный сигнал.

Такие взаимоотношения между ночными бабочками и летучими мышами вызывают много вопросов. Каким образом у насекомых появилась способность воспринимать ультразвуковые сигналы летучих мышей и мгновенно понимать опасность, которую они в себе несут? Как могло у бабочек постепенно образоваться в процессе отбора и совершенствования ультразвуковое устройство с идеально подобранными защитными характеристиками? С восприятием ультразвуковых сигналов летучих мышей тоже разобраться не просто. Дело в том, что они узнают свое эхо среди миллионов голосов и других звуков. И никакие крики-сигналы соплеменников, никакие УЗ сигналы, издаваемые с помощью аппаратуры, не мешают охотиться рукокрылым. Только сигналы бабочки, даже искусственно воспроизведенные, заставляют мышь улететь прочь.

Живые существа преподносят новые и новые загадки, вызывая восхищение совершенством и целесообразностью строения своего организма.

Богомолу, так же, как и бабочке, наряду с прекрасным зрением даны и особые органы слуха для избежания встречи с летучими мышами. Эти органы слуха, воспринимающие ультразвук, расположенные на груди между ногами. А для некоторых видов богомолов кроме ультразвукового органа слуха характерно наличие второго уха, которое воспринимает гораздо более низкие частоты. Функция его пока не известна.

Химическое чувство

Животные наделены общей химической чувствительностью, которую обеспечивают различные сенсорные органы. У химического чувства насекомых наиболее значительную роль играет обоняние. А термитам и муравьям, по мнению ученых, дано объемное обоняние. Что это такое - нам трудно себе представить. Органы обоняния насекомого реагируют на присутствие даже очень малых концентраций вещества, порой весьма удаленного от источника. Благодаря обонянию, насекомое находит добычу и пищу, ориентируется на местности, узнает о приближении врага, осуществляет биокоммуникацию, где специфическим «языком» служит обмен химической информацией с помощью феромонов.

Феромоны являются сложнейшими соединениями, выделяемыми для коммуникационных целей одними особями с целью передачи информации другим особям. Такая информация закодирована в конкретных химических веществах, зависящих от вида живого существа и даже от его принадлежности определенной семье. Восприятие с помощью системы обоняния и расшифровка «послания» вызывает у получателей определенную форму поведения или физиологический процесс. К настоящему времени известна значительная группа феромонов насекомых. Одни из них предназначены для привлечения особей противоположного пола, другие, следовые - указывают путь к дому или пищевому источнику, третьи - служат сигналом тревоги, четвертые - регулируют определенные физиологические процессы и т.д.

Поистине уникальным должно быть «химическое производство» в организме насекомых, чтобы выпускать в нужном количестве и в определенный момент всю гамму необходимых им феромонов. Сегодня известно более сотни этих веществ сложнейшего химического состава, но искусственно воспроизвести их удалось не более десятка. Ведь для их получения требуются совершенные технологии и оборудование, так что пока остается только удивляться такому обустройству организма этих миниатюрных беспозвоночных существ.

Жуки обеспечены главным образом усиками обонятельного типа. Они позволяют улавливать не только сам запах вещества и направление его распространения, но даже «ощутить» форму пахучего предмета. Примером великолепного обоняния могут служить жуки-могильщики, занимающиеся очисткой земли от падали. Они способны почувствовать запах за сотни метров от нее и собраться большой группой. А божья коровка с помощью обоняния находит колонии тлей, чтобы оставить там кладку. Ведь тлями питается не только она сама, но и ее личинки.

Не только взрослые насекомые, но и их личинки часто наделены отличным обонянием. Так, личинки майского жука способны двигаться к корням растений (сосны, пшеницы), ориентируясь по едва повышенной концентрации углекислого газа. В экспериментах личинки сразу же направляются к участку почвы, куда ввели небольшое количество вещества, образующее углекислый газ.

Непостижимой кажется чувствительность органа обоняния, например, бабочки сатурнии, самец которой способен улавливать запах самки своего вида на расстоянии 12 км. При сопоставлении этого расстояния с количеством выделяемого самкой феромона, получился удививший ученых результат. Благодаря своим усикам самец безошибочно отыскивает среди многих пахучих веществ одну-единственную молекулу наследственно известного ему вещества в 1 м3 воздуха!

Некоторым перепончатокрылым дано настолько острое обоняние, что оно не уступает известному чутью собаки. Так, самки наездников, когда бегают по стволу дерева или пню, усиленно шевелят усиками. Ими они «вынюхивают» личинок рогохвоста или жука-дровосека, находящихся в древесине на расстоянии 2-2,5 см от поверхности.

Благодаря уникальной чувствительности усиков крошечный наездник гелис одним только их прикосновением к коконам пауков определяет, что в них находится - недоразвитые ли яички, уже вышедшие из них малоподвижные паучки или яички других наездников своего вида. Каким образом гелис делает такой точный анализ, пока не известно. Вероятнее всего, он ощущает тончайший специфический запах, но может быть, при постукивании усиками наездник улавливает какой-либо отраженный звук.

Восприятие и анализ химических раздражителей, действующих на органы обоняния насекомых, осуществляет многофункциональная система - обонятельный анализатор. Он, как и все другие анализаторы состоит из воспринимающего, проводникового и центрального отделов. Обонятельные рецепторы (хеморецепторы) воспринимают молекулы пахучих веществ, и импульсы, сигнализирующие об определенном запахе, направляются по нервным волокнам к мозгу для анализа. Там происходит мгновенная выработка ответной реакции организма.

Говоря об обонянии насекомых, нельзя не сказать о запахе. В науке пока нет четкого понимания того, что такое запах, и относительно этого природного феномена существует множество теорий. Согласно одной из них анализируемые молекулы вещества представляют собой «ключ». А «замком» являются рецепторы органов обоняния, включенные в анализаторы запаха. Если конфигурация молекулы подойдет к «замку» определенного рецептора, то анализатор получит от него сигнал, расшифрует его и передаст информацию о запахе в мозг животного. Согласно другой теории запах определяется химическими свойствами молекул и распределением электрических зарядов. Наиболее новая теория, завоевавшая много сторонников, главную причину запаха видит в вибрационных свойствах молекул и их составляющих. Любой аромат связан с определенными частотами (волновыми числами) инфракрасного диапазона. Например, тиоспирт лукового супа и декаборан химически совершенно различны. Но они имеют одну и ту же частоту и одинаковый запах. В то же время существуют химически подобные вещества, которые характеризуются разными частотами и пахнут по-разному. Если эта теория верна, то и ароматные вещества и тысячи видов клеток, воспринимающих запах, можно оценивать по инфракрасным частотам.

«Радиолокационная установка» насекомых

Насекомые наделены прекрасными органами обоняния и осязания - антеннами (усиками или сяжками). Они очень подвижны и легко управляемы: насекомое может разводить их, сближать, вращать каждый в отдельности на своей оси или вместе на общей. В этом случае они и внешне напоминают и по своей сути являются «радиолокационной установкой». Нервно-чувствительным элементом антенн являются сенсиллы. От них импульс со скоростью 5м в секунду передается в «мозговой» центр анализатора для распознания объекта раздражения. И далее сигнал реагирования на полученную информацию мгновенно поступает к мышце или другому органу.

У большинства насекомых на втором членике усика находится джонстонов орган - универсальное устройство, назначение которого еще полностью не выяснено. Как считают, оно воспринимает движения и сотрясения воздуха и воды, контакты с твердыми объектами. Удивительно высокой чувствительностью к механическим колебаниям наделены саранча и кузнечик, которые способны зарегистрировать любые сотрясения с амплитудой, равной половине диаметра атома водорода!

У жуков на втором членике усика тоже имеется джонстонов орган. И если у жука-вертячки, бегающего по поверхности воды, его повредить или удалить, то он станет натыкаться на любые препятствия. При помощи этого органа жук способен улавливать отраженные волны, идущие от берега или препятствия. Он ощущает водяные волны высотой 0. 000 000 004 мм, то есть джонстонов орган выполняет задачу эхолота или радиолокатора.

Муравьи отличаются не только хорошо организованным мозгом, но и столь же совершенной телесной организацией. Важнейшее значение для этих насекомых имеют усики, некоторые служат прекрасным органом обоняния, осязания, познания окружающей среды, взаимных объяснений. Лишенные усиков муравьи теряют способность отыскивать дорогу, находящуюся поблизости пищу, отличать врагов от друзей. С помощью антенн насекомые способны «разговаривать» между собой. Муравьи передают важную информацию, прикасаясь антеннами к определенным членикам усиков друг друга. В одном из поведенческих эпизодов два муравья нашли добычу в виде личинок разных размеров. После «переговоров» с собратьями при помощи антенн, они направились к месту находки вместе с мобилизованными помощниками. При этом более удачливый муравей, сумевший с помощью усиков передать информацию о более крупной найденной им добыче, мобилизовал за собой гораздо большую группу рабочих муравьев.

Интересно, что муравьи - одни из самых чистоплотных созданий. После каждой еды и сна все их тело и особенно усики подвергаются тщательной очистке.

Вкусовые ощущения

Человек четко определяет запах и вкус вещества, а у насекомых вкусовое и обонятельное ощущения зачастую не разделяются. Они выступают как единое химическое чувство (восприятие).

Насекомые, обладающие вкусовыми ощущениями, оказывают предпочтение тем или иным веществам в зависимости от питания, характерного для данного вида. При этом они способны различать сладкое, соленое, горькое и кислое. Для соприкосновения с потребляемой пищей органы вкуса могут быть расположены на различных участках тела насекомых - на антеннах, хоботке и на ногах. С их помощью насекомые получают основную химическую информацию об окружающей среде. Например, муха, лишь прикоснувшись лапками к заинтересовавшему ее объекту, практически сразу узнает, что у нее под ногами - питье, пища или что-то несъедобное. То есть она ногами способна осуществлять мгновенный контактный анализ химического вещества.

Вкус - это ощущения, возникающее при воздействии раствора химических веществ на рецепторы (хеморецепторы) органа вкуса насекомого. Рецепторные вкусовые клетки являются периферической частью сложной системы вкусового анализатора. Они воспринимают химические раздражения, и здесь происходит первичное кодирование вкусовых сигналов. Анализаторы тотчас передают залпы хемоэлектрических импульсов по тонким нервным волокнам в свой «мозговой» центр. Каждый такой импульс длится менее тысячной доли секунды. А затем центральные структуры анализатора мгновенно определяют вкусовые ощущения.

Продолжаются попытки разобраться не только в вопросе, что такое запах, но и создать единую теорию «сладости». Пока это не удается - может быть это удастся вам, биологи ХХ1 века. Проблема в том, что создавать относительно одинаковые вкусовые ощущения сладости могут совершенно различные химические вещества - как органические, так и неорганические.

Органы осязания

Изучение осязания насекомых представляет собой едва ли не наибольшую сложность. Каким образом осязают мир эти закованные в хитиновый панцирь существа? Так, благодаря рецепторам кожи мы способны воспринимать различные осязательные ощущения - одни рецепторы регистрируют давление, другие температуру и т.п. Потрогав предмет, можно сделать вывод, что он холодный или теплый, твердый или мягкий, гладкий или шероховатый. У насекомых тоже существуют анализаторы, определяющие температуру, давление и т.п., но многое в механизмах их действия остается неизвестным.

Осязание является одним из наиболее важных органов чувств для безопасности полета многих летающих насекомых, чтобы ощущать воздушные потоки. Например, у двукрылых все тело покрыто сенсиллами, выполняющими осязательные функции. Особенно их много на жужжальцах, чтобы воспринимать давление воздуха и стабилизировать полет.

Благодаря осязанию муху не так легко прихлопнуть. Ее зрение позволяет заметить угрожающий объект только на расстоянии 40 - 70 см. Зато муха способна отреагировать на опасное движение руки, вызвавшее даже малое перемещение воздуха, и мгновенно взлететь. Эта обычная комнатная муха еще раз подтверждает, что в мире живого нет ничего простого - все существа от мала до велика обеспечены прекрасными сенсорными системами для активной жизнедеятельности и собственной защиты.

Рецепторы насекомых, регистрирующих давление, могут быть в виде пупырышек и щетинок. Они используются насекомыми для разных целей, в том числе для ориентации в пространстве - по направлению силы тяжести. Например, личинка мухи перед окукливанием всегда четко движется вверх, то есть против силы тяжести. Ведь ей нужно выползти из жидкой пищевой массы, а там нет никаких ориентиров, кроме притяжения Земли. Даже выбравшись из куколки, муха еще некоторое время стремится ползти вверх, пока не обсохнет, чтобы осуществить полет.

У многих насекомых хорошо развито чувство гравитации. Например, муравьи способны оценить наклон поверхности в 20. А жук-стафилин, который роет вертикальные норы, может определить отклонение от вертикали в 10.

Живые «синоптики»

Многие насекомые наделены прекрасной способностью предчувствовать погодные изменения и делать долгосрочные прогнозы. Впрочем, это характерно для всего живого - будь то растение, микроорганизм, беспозвоночное или позвоночное животное. Такие способности обеспечивают нормальную жизнедеятельность в предназначенной им среде обитания. Бывают и редко наблюдаемые природные явления - засухи, наводнения, резкие похолодания. И тогда, чтобы выжить, живым существам необходимо заранее мобилизовать дополнительные защитные средства. И в том и в другом случае они используют свои внутриорганизменные «метеорологические станции».

Постоянно и внимательно наблюдая за поведением различных живых существ, можно узнавать не только об изменениях погоды, но и даже о предстоящих природных катаклизмах. Ведь свыше 600 видов животных и 400 видов растений, пока известных ученым, могут выполнять своеобразную роль барометров, индикаторов влажности и температуры, предсказателей как гроз, бурь, смерчей, наводнений, так и прекрасной безоблачной погоды. Причем живые «синоптики» есть везде, где бы вы ни находились - у водоема, на лугу, в лесу. Например, перед дождем еще при ясном небе, перестают стрекотать зеленые кузнечики, муравьи начинают плотно закрывать входы в муравейник, а пчелы прекращают полеты за нектаром, сидят в улье и гудят. Стремясь спрятаться от надвигающейся непогоды, мухи и осы залетают в окна домов.

Наблюдения за ядовитыми муравьями, обитающими в предгорьях Тибета, выявили их прекрасные способности делать более дальние прогнозы. Перед началом периода сильных дождей муравьи переселяются на другое место с сухим твердым грунтом, а перед наступлением засухи муравьи заполняют темные влажные впадины. Крылатые муравьи способны за 2 -3 дня ощутить приближение бури. Крупные особи начинают метаться по земле, а мелкие роятся на небольшой высоте. И чем эти процессы активнее, тем сильнее ожидается непогода. Выявлено, что за год муравьи правильно определили 22 изменения погоды, а ошиблись только в двух случаях. Это составило 9%, что выглядит совсем неплохо по сравнению со средней ошибкой метеостанций в 20 %.

Целесообразные действия насекомых зачастую зависят от долгосрочных прогнозов, и это может оказывать людям большую услугу. Опытного пасечника достаточно надежным прогнозом обеспечивают пчелы. На зиму они заделывают леток в улье воском. По отверстию для проветривания улья можно судить о предстоящей зиме. Если пчелы оставят большое отверстие - зима будет теплой, а если маленькое - жди суровых морозов. Также известно, что если пчелы начинают рано вылетать из ульев, можно ожидать ранней теплой весны. Те же муравьи, если зима не ожидается суровой, остаются жить вблизи поверхности почвы, а перед холодной зимой располагаются глубже в земле и строят более высокий муравейник.

Кроме макроклимата для насекомых важен и микроклимат среды их обитания. Например, пчелы не допускают перегрева в ульях и, получив сигнал от своих живых «приборов» о превышении температуры, приступают к вентиляции помещения. Часть рабочих пчел организованно располагается на разной высоте по всему улью и быстрыми взмахами крыльев приводит в движение воздух. Образуется сильный воздушный поток, и улей охлаждается. Вентиляция - процесс длительный, и когда одна партия пчел утомляется, наступает очередь другой, причем в строгом порядке.

Поведение не только взрослых насекомых, но и их личинок зависит от показаний живых «приборов». К примеру, личинки цикад, развивающиеся в земле, выходят на поверхность только при хорошей погоде. Но как узнать, какая погода наверху? Для определения этого над своими подземными убежищами они создают специальные земляные конусы с крупными отверстиями - своего рода метеорологические сооружения. В них цикады через тонкий слой почвы оценивают температуру и влажность. И если погодные условия неблагоприятны, личинки возвращаются в норку.

Феномен прогнозирования ливней и наводнений

Наблюдения за поведением термитов и муравьев в критических ситуациях могут помочь людям в прогнозировании сильных ливней и наводнений. Один из естествоиспытателей описал случай, когда пред наводнением индейское племя, проживающее в джунглях Бразилии, в спешном порядке покинуло свое поселение. А о приближающейся беде индейцам «поведали» муравьи. Перед наводнением эти общественные насекомые приходят в сильное волнение и срочно покидают вместе с куколками и запасами продовольствия обжитое место. Они направляются в те места, куда вода не дойдет. Местное население вряд ли понимало истоки такой удивительной чувствительности муравьев, но, покоряясь их знаниям, люди уходили от беды вслед за маленькими синоптиками.

Прекрасно умеют прогнозировать наводнение и термиты. Перед его началом они всей колонией покидают свои дома и устремляются к ближайшим деревьям. Предвидя размах бедствия, они поднимаются именно на ту высоту, которая будет выше ожидаемого наводнения. Там они пережидают, пока пойдут на убыль мутные потоки воды, которые мчат с такой скоростью, что деревья порой валятся под их напором.

Огромное количество метеостанций ведет наблюдение за погодой. Они расположены на суше, в том числе в горах, на специально оборудованных научных судах, спутниках и космических станциях. Метеорологи оснащены современными приборами, аппаратами и компьютерной техникой. Фактически они делают не прогноз погоды, а расчет, вычисление погодных изменений. А насекомые в приведенных примерах действительного прогнозируют погоду, используя врожденные способности, и встроенные в их организм специальные живые «приборы». Причем муравьи-синоптики определяют не только время приближения наводнения, но и оценивают его размах. Ведь для нового прибежища они занимали только безопасные места. Ученые пока так и не сумели объяснить этот феномен. Еще большую загадку преподнесли термиты. Дело в том, что они никогда не располагались на тех деревьях, которые при наводнении оказывались снесенными бурными потоками. Подобным образом, по наблюдению этологов, вели себя и скворцы, которые весной не занимали опасные для поселения скворечники. В последствии те были действительно сорваны ураганным ветром. Но здесь речь идет об относительно крупном животном. Птица, возможно, по качанию скворечника или по другим признакам оценивает ненадежность его крепления. Но каким образом и с помощью каких устройств подобные прогнозы могут делать совсем маленькие, но очень «мудрые» животные? Человек пока не только не в силах создать что-либо подобное, но и не может ответить не может. Эти задачи - будущим биологам!

Являются посредниками между внешней средой и организмом. В соответствии с внешними стимулами, или раздражителями, насекомое совершает определенные действия, из них складывается поведение насекомых.

Органы чувств у насекомых – это механическое чувство, слух, химическое чувство, гидротермическое чувство и зрение.

Основу органов чувств составляет нервные чувствительные единицы – сенсилы. Они состоят из 2-х компонентов: воспринимающей структуры в коже и прилегающих к ней нервных клеток. Сенсилы выступают над поверхностью кожи в виде волоска, щетинки, конусы (рис. 7).

Механическое чувство. Представлено механорецепторами. Это рецепторы, а также чувствительные структуры, воспринимающие сотрясение, положение тела, его равновесие и др. Осязательные или тактильные рецепторы разбросаны по всему телу в виде простых сенсилл с сенсорным, т.е. чувствительным волоском. Изменение положения волоска при соприкосновениях с предметами или воздухом передается чувствительной клетке, где возникает возбуждение, передаваемое по ее отросткам в нервный центр.

К механорецепторам также относятся колоколовидные сенсилы. У них отсутствуют чувствительные волоски и они погружены в кожу. Их рецепторная поверхность в виде кутикулярного колпачка и находится на поверхности кутикулы. К колпачку подходит снизу стержневой отросток чувствительной клетки – штифт. Колоколовидные сенсиллы находятся на крыльях, церках, ногах, щупальцах. Они воспринимают сотрясения тела, сгибания, натяжения.

К числу механорецепторов относят и хордотональные органы – которые относят как органы слуха. Их нейроны заканчиваются стержневидным штифтом. Это серия особых сенсил, натянутых между 2-мя участками кутикулы. Хордотональные сенсиллы называются сколопофорами и состоят из 3-х клеток: чувствительного нейрона, колпачковой и обкладочной клеток.

Слух развит не у всех насекомых. У прямокрылых (кузнечики, саранчовые, сверчки), певчих цикад, некоторых клопов и ряда чешуекрылых имеют слуховые рецепторы – это тимпанальные органы. Они стрекочут или поют. Тимпанальные органы – это скопление сколопофоров, которые связаны с участками кутикулы, которые представлены в виде барабанной перепонки (рис. 8).

У саранчовых тимпанальные органы находятся по бокам 1-го сегмента брюшка, кузнечики и сверчки – на голенях передних ног (рис. 9).

У комаров функцию органов слуха выполняет Джонстонов орган. На церках у тараканов и прямокрылых, на теле гусениц на волосках располагаются нейроны улавливающие звуковые волны.

Значение органов слуха:

Ø воспринимаются сигналы, идущие от особей своего вида, что обеспечивает связь полов, т.е. это одна из форм локации полового сигнала.

Ø улавливают иные звуки (свистки, резкий звук, разыскивание жертвы).

Химическое чувство. Служит для восприятия химизма среды, именно вкуса, запаха. Представлено хеморецепторами. Обоняние воспринимает и анализирует газообразную среду с низкой концентрацией вещества, а вкус – жидкую среду с высокой его концентрацией. Сенсиллы хеморецепторов представлены в виде волосков, в виде пластинок, или погруженных в тело конусов. На усиках обонятельную функцию выполняют плакоидные и целоконические сенсиллы. Обоняние служит насекомым для разыскивания пола, распознования особей своего вида, для отыскания пищи и мест откладки яиц. Многие насекомые выделяют привлекающие вещества – половые аттрактанты или эпагоны.

Вкус – служит только для распознавания пищи. Насекомые различают 4 основных вкуса – сладкий, горький, кислый и соленый.

Большинство сахаров, такие, как глюкоза, фруктоза, мальтоза и другие, привлекают пчел, мух даже при сравнительно низкой концентрации; другие сахара, как галактоза, манноза и пр., распознаются лишь при высокой концентрации, причем пчелы отвергают их. Очень чувствительны к сахарам некоторые бабочки отличающие от чистой воды раствор сахара с ничтожной концентрацией – 0,0027%.

Многие другие вещества – кислоты, соли, аминокислоты, масла и пр. – могут отвергаться при высокой концентрации, но иногда слабые растворы некоторых кислот и солей оказывают привлекающее воздействие.

Вкусовые рецепторы располагаются преимущественно на ротовых частях, но возможна и другая их локализация. Так, у пчелы, некоторых мух и ряда дневных бабочек они находятся на лапках ног и обнаруживают высокую чувствительность; при прикосновении подошвенной стороны лапок к раствору сахара голодная бабочка реагирует развертыванием хоботка. Наконец, у пчелы и складчатокрылых ос (Vespidae) эти рецепторы обнаружены и на концевых члениках усиков.

Высокая степень развития у насекомых химического чувства является существенной стороной их физиологии и служит научной основой при изыскании и применении некоторых приемов химической борьбы с вредными видами. В практике борьбы с вредителями применяют приманочный метод, сущность которого заключается в том, что те или иные привлекающие пищевые вещества обрабатываются ядами и распределяются в местах концентрации вредителя; такие отравленные приманки широко и очень успешно применяются в борьбе с саранчовыми. В борьбе с вредителями изыскиваются и привлекающие вещества, или аттрактанты.

Гигротермическое чувство. Имеет существенное значение в жизни ряда насекомых и в зависимости от условий влажности и температуры среды регулирует поведение особи; оно так же контролирует водный баланс и температурный режим тела. Соответствующие рецепторы изучены недостаточно, но установлено, что ощущение влажности локализовано у некоторых насекомых на голове и ее придатках – усиках и щупальцах, ощущение тепла – на усиках, лапках и других органах. Восприятие тепла сильно развито у насекомых и отдельные виды имеют свою оптимальную температурную зону, к которой они стремятся. Однако границы температурного оптимума зависят также от условий температуры и влажности среды, в которой развивалось насекомое, а также и от фазы его развития.

Зрение. Вместе с химическим чувством, вероятно, играет решающую роль в жизни насекомых. Органы зрения имеют сложное строение и представлены двоякого рода глазами: сложными и простыми (рис. 10).

Рис. 10. Схематический разрез (А) и фасетки на поверхности (Б) сложного глаза:

1 – роговица; 2 – хрустальный конус; 3 – клетки сетчатки

Сложные, или фасеточные, глаза в числе двух расположены по бокам головы, нередко очень сильно развиты и тогда могут занимать значительную часть головы. Каждый фасеточный глаз состоит из многозрительных единиц – сенсилл, которые называются омматидиями, число их в сложном глазу может достигать многих сотен, а также тысяч.

Омматидий состоит из трех видов клеток, образующих соматическую, чувствительную и пигментную часть (рис. 11). Снаружи каждый омматидий образует на поверхности глаза округлую или шестигранную ячейку – фасетку, отчего сложные глаза и получили свое название. Оптическая, или преломляющая, часть омматидия состоит из прозрачного хрусталика и лежащего под ним также прозрачного хрустального конуса. Хрусталик, или роговица, является, в сущности, прозрачной кутикулой, обычно имеет вид двояковыпуклой линзы. Хрустальный конус образован четырьмя удлиненными прозрачными клетками и совместно с хрусталиком составляет единую оптическую систему – цилиндрическую линзу; длина ее оптической оси значительно превосходит ее диаметр. Чувствительная часть располагается под оптической, образует воспринимающую световые лучи сетчатку, или ретину, и состоит из серии ретинальных клеток. Эти клетки вытянуты вдоль омматидия, располагаются секториально и образуют обкладку его центрального стержня – зрительной палочки, или рабдома. У своего основания ретинальные клетки переходят в нервные волокна, идущие к зрительным долям головного мозга. Пигментная часть образована пигментными клетками, которые в совокупности составляют обкладку чувствительной части и хрустального конуса; благодаря этому каждый омматидий оптически изолирован от соседнего омматидия. Следовательно, пигментная часть выполняет функцию аппарата оптической изоляции.

Дневные насекомые имеют так называемое аппозиционное зрение. Благодаря оптической изоляции с помощью пигментных клеток каждый омматидий превращен в изолированную тонкую трубку; поэтому в него могут проникнуть только лучи, идущие через хрусталик и притом только строго совпадающие с продольной осью омматидия. Эти лучи и достигают зрительной палочки, или рабдома; последний как раз и является воспринимающим элементом сетчатки. Следовательно, поле зрения каждого омматидия очень мало и он видит только ничтожную часть рассматриваемого предмета. На большое число омматидиев позволяет резко увеличить поле зрения путем взаимного приложения друг к другу или аппозиции; в результате из отдельных мельчайших частей изображения образуется как в мозаике единое общее изображение. Таким образом, насекомые обладают мозаичным зрением.

Ночные и сумеречные насекомые обладают суперпозиционным зрением, что связано с морфологическими и физиологическими отличиями их омматидиев. В супперпозиционном глазе чувствительная часть более отдалена от оптической, а пигментные клетки изолируют преимущественно оптическую часть. Благодаря этому к зрительной палочке проникают 2 вида лучей – прямые и косые; первые попадают в омматидий через хрусталик, а вторые – из соседних омматидиев, что усиливает световой эффект. Следовательно, изображение предмета получается в данном случае не только путем объединения отдельных восприятий, но и путем их наложения, или суперпозиции.

При сильном дневном освещении суперпозиционный глаз приобретает некоторое физиологическое сходство с аппозиционным глазом. Происходит это потому, что пигмент в пигментных клетках на свету начинает перемещаться и распределяется так, что образует темную трубку вокруг омматидия; благодаря этому омматидии оптически почти изолируются друг от друга и получают лучи преимущественно от своей линзы. Эта способность глаза реагировать на степень освещения может рассматриваться как аккомодация. В некоторой степени она свойственна и аппозиционному глазу, что позволяет дневным насекомым быстро приспособлять глаз к зрению на ярком свету и в тени, например, при перелете из открытого места в лес.

С помощью сложных глаз насекомые различают форму, движение, окраску и расстояние до предмета, а также поляризованный свет. Однако большое разнообразие насекомых, их образа жизни и повадок, несомненно, создает и разнообразие особенностей их зрения. Последние зависят от особенностей строения глаз и их омматидий; диаметр, длина, число последних и другие свойства определяют качество зрения. Считается, что многие виды близоруки и на расстоянии различают только движение; это подтверждается многими опытами. Так, личинки стрекоз бросаются на движующуюся добычу и не замечают неподвижной. Помещенная перед гнездом ос сетка с превосходящими длину их тела ячейками все же преграждает вход в гнездо; через некоторое время осы научаются пролезать через ячейки этой клетки.

Большинство насекомых слепы к красному цвету, но видят ультрафиолетовое излучение и привлекаются им; диапазон видимых световых волн лежит в пределах 2500–8000 А. У медоносной пчелы открыта способность различать поляризованный свет, испускаемый голубым небом, что позволяет ей ориентироваться в направлении при полете. Для ряда насекомых установлено также изменение движения в зависимости от направления солнечных лучей, т.е. ориентация по солнечному компасу. Сущность этого заключается в том, что угол падения лучей на те или иные части сетчатки сохраняет свое постоянство в течение какого-то времени; прерванное движение возобновляется под тем же углом, но ввиду перемещения солнца направление движения изменяется на то же число градусов.

Близким является светокомпасное движение, которое объясняет прилет ночных насекомых на свет. Световые лучи расходятся радиально и при косом движении по отношению к ним угол их падения будет меняться; для сохранения фиксированного угла насекомое вынуждено все время изменять свой путь в сторону источника света. Движение идет по логарифмической спирали и, в конце концов, приводит насекомое к самому источнику света (рис. 12).

Простые глаза, или глазки, располагаются между сложными глазами на лбу и темени либо только на темени (рис. 13). Они малы, обычно в числе трех, и расположены треугольником. Вследствие своего положения в верхней части головы они нередко называются также дорсальными глазками. Морфологически глазки не соответствуют омматидиям сложных глаз. Так, они иннервируются не из зрительных долей головного мозга, а из срединной части протоцеребрума. Помимо того, на одну оптическую часть у них приходится серия чувствительных частей. Они также лишены хрустального конуса и их оптическая часть представлена только кутикулярной линзой, т.е. одним хрусталиком.

Глазки развиты далеко не у всех насекомых, в частности отсутствуют у многих двукрылых и бабочек. У бескрылых или короткокрылых насекомых они также отсутствуют или рудиментарны. Их роль недостаточно ясна. Установлено, что у ряда форм фокус глазка лежит за чувствительной частью, поэтому восприятия изображения в данном случае не может быть; закрашивание сложных глаз делает этих насекомых слепыми. Вместе с тем существует анатомическая связь глазковых нервов с нервами сложных глаз, что указывает на существование функциональной связи между этими органами. Несомненно, глазки у разных насекомых могут играть неодинаковую роль. Во всяком случае, у многих они оказывают регулирующее воздействие на сложные глаза, обеспечивая устойчивость зрения в условиях колебания интенсивности освещения; при низкой ее интенсивности глазки усиливают реакцию сложных глаз, т.е. становятся сегментами последних, при высокой – они проявляют тормозящее воздействие на сложные глаза.

От дорсальных глазков следует отличать боковые, или латеральные, глазки, свойственные личинкам насекомых с полным превращением. Эти глазки, называемые также стеммами, располагаются на боковых частях головы на месте, где у взрослых особей лежат сложные глаза. Число их различно и даже изменчиво в пределах одного и того же вида. Одни виды имеют всего лишь по одному глазку с каждой стороны, у других число их достигает шести и более пар. При переходе насекомого во взрослое состояние боковые глазки атрофируются и заменяются сложными глазами.

Стеммы разнообразны по деталям строения, но для них характерно присутствие хрусталика. У гусениц бабочек есть также хрустальный конус и развит всего один рабдом, что делает такой глазок сходным с омматидием сложного глаза. Но у личинок пилильщиков, некоторых жуков и других насекомых в глазке присутствует несколько или даже множество рабдомов, а хрустальный конус может отсутствовать; это делает такие стеммы сходными не с омматидиями, а с дорсальными глазками.

Боковые глазки иннервируются от зрительных долей головного мозга и их зрительная функция бесспорна.

Некоторые насекомые сохраняют способность реагировать на свет при удалении глаз и глазков или покрытии их черным лаком; тараканы при этом избегают света, как и в нормальном состоянии, а гусеницы сохраняют положительную реакцию и движутся к источнику света. Безглазые пещерные насекомые также могут реагировать на свет. Очевидно, поверхность тела насекомых способна ощущать свет и поэтому можно говорить о кожной светочувствительности.

Показать все

Органы обоняния и вкуса оба, по сути, представляют собой хеморецепторы. Разница состоит в том, что вкусовые рецепторы определяют наличие определенных химических веществ в жидкостях (или влажных субстратах), а обонятельные рецепторы - в воздухе, где вещества находятся в газообразном состоянии.

Органы обоняния преимущественно располагаются на антеннах, а вкуса - на ротовых органах. Первые включают в свой состав дистантные, а вторые - контактные хеморецепторы. Ввиду особенностей восприятия вкусовых и обонятельных ощущений, органы вкуса и обоняния имеют некие различия в строении и функции.

Органы обоняния

Ими являются особые обонятельные сенсиллы, как правило, конического или плакоидного (погруженного) типа. Большей частью они располагаются на усиках. (фото) Иногда среди них также встречаются трихоидные сенсиллы. Очень обильно обонятельные волоски покрывают пчелы - насекомого, которое очень чувствительно к запахам. На каждой антенне рабочей пчелы располагается порядка 6000 сенсилл. А у некоторых насекомых их еще больше: к примеру, у самцов бабочек Antheraea polirhemus их до 60 000.

Обонятельные сенсиллы могут быть собраны в ямки, как, к примеру, у мух на третьем членике антенн. В основании этих волосков лежат группы нервных клеток (нейронов) числом до 40-60 штук. Поверхность сенсилл имеет множество пор (10-20), через которые концевые части отростков нейронов контактируют с летучими веществами, воспринимая запахи.

Как насекомые чувствуют запахи

Пищевые обонятельные сигналы распознаются насекомыми очень хорошо. Вопреки распространенному мнению, для них существуют не только понятия «съедобно - не съедобно», но и более тонкие ощущения. Те виды, которые питаются цветочным нектаром, различают ароматы разных цветов. Другие растительноядные по запаху определяют конкретные виды не цветущих растений, которые подходят им в качестве пищи. Таким образом, насекомые не просто случайно находят еду, а целенаправленно к ней идут, ощущая в воздухе ее запах.

Как правило, привлекательным для них оказывается не запах «в целом», а отдельные его составляющие. Так, жуки-падальщики реагируют на содержание в воздухе скатола, индола, аммиака и других летучих веществ, выделяющихся при гниении белков. Жук-мертвоед ощущает «соблазнительные» для себя запахи на расстоянии до 90 см. А комары, блохи и другие кровососущие насекомые чувствуют повышенную концентрацию углекислого газа и летучих компонентов пота человека и животных. Недаром говорят, что чистый человек меньше привлекает комаров, чем тот, кто не позаботился о своей гигиене. По этой же причине против гнуса отлично работают ловушки-обманки, производящие тепло и углекислый газ.

У самцов насекомых обонятельных рецепторов обычно больше, чем у самок. Но это наблюдается совсем не в связи с более активной добычей ими пищи, а по причине гендерных особенностей. Дело в том, что при помощи сенсилл самцы чувствуют запах феромонов, издаваемый самками, и благодаря этому ищут себе пару для копуляции. Следовательно, чтобы поучаствовать в «празднике жизни» и оставить свой генетический след в ряду поколений, у них должно быть развитое обоняние.

Самцы бабочек чувствуют половые аттрактанты самок за 3-6 км; интересно, что если самка уже оплодотворена, она перестает выделять эти вещества и становится для самцов «невидимой». чувствует присутствие полового аттрактанта в воздухе при его содержании там всего лишь 100 молекул на 1м 3 , а у самца грушевой сатурнии есть способность чувствовать запах самки аж за 10 км. Это рекорд среди насекомых по чувствительности к запахам. (фото)

В колонии муравьев или термитов насекомые различают запах своих сородичей из разных каст, определяя так называемых фуражиров (это те члены семьи, которые отвечают за кормежку всех остальных) и приходя к ним за пищей. Еще некоторые насекомые выделяют запахи тревоги, по которым остальные понимают, что им надо чего-то остерегаться. Кроме того, все насекомые ощущают «запах смерти», издаваемый погибшими сородичами. А в пчелиных ульях матка пчелы выделяет запах, подавляющий развитие яйцеклеток у рабочих пчел.

Обоняние насекомых не только помогает им добывать питание и общаться между собой; при его помощи они распознают представителей других видов, определяют лучшие места для кладки и т.д.

Органы вкуса

Как уже говорилось, в основном хеморецепторы, дающие насекомым возможность ощущать вкус, располагаются у них на ротовых органах. Но их скопления имеются и на других частях тела. К примеру, они встречаются на передних , а иногда на усиках или даже на ! Последнее позволяет самкам определять пригодность того или иного субстрата для откладки , «ощупывая» его задней частью своего .

Органы вкуса представляют собой толстостенные вкусовые сенсиллы, в основании которых лежат от 3 до 5 (в редких случаях до 50-ти) нервных клеток, передающих соответствующие сигналы в центральную нервную систему. Их короткие отростки (дендриты) проходят вверх, к вершине сенсиллы, где через специальное отверстие (пору) нервные окончания дендритов контактируют с пищевыми субстратами. (фото)

У некоторых насекомых строение сенсилл несколько сложнее, чем это представляется вначале. Например, у мухи Phormiareginaв основании вкусовых волосков находятся всего три нейрона, однако все они выполняют разные функции. Один является механорецептором, то есть реагирует на прикосновение, второй определяет сладкий вкус, а третий - соленый. При раздражении «сахарного» нейрона у насекомого возникает рефлекс развертывания хоботка, так как сладкий субстрат является для него привлекательным. Если же ощущается соленый вкус, это заставляет муху утратить интерес к предполагаемой пище.

Как насекомые ощущают вкус

От вкусовых сенсилл нервное возбуждение передается в особые центры головного мозга, где насекомое «осознает» вкус и реагирует на него.

Вкусовые реакции у представителей класса очень разнообразны. Они, как и человек, различают четыре основных вкуса - кислое, сладкое, горькое и соленое. Причем чувствительность насекомых к этим вкусам по факту такая же, как и у нас, а иногда и выше. Так, человек ощущает сладкий вкус, если концентрация сахара в растворе составляет 0,02 моль/л. Пчелы чувствуют его при содержании 0,06 моль/л, а бабочка-адмирал Pyrameis atalanta- при 0,01 моль/л.

Насекомые, «привыкшие» к сладкой пище, должны, на первый взгляд, различать ее лучше, чем кто бы то ни было, однако зачастую это не так. Например, лактоза (молочный сахар) ощущается пчелами как безвкусная по сравнению с потребляемым ими сладким нектаром, а некоторые гусеницы воспринимают ее как сладкое вещество после своей обычной «пресной» зеленой растительности.

Еще одна особенность вкуса у насекомых состоит в том, что они - не любители соленого. Они положительно реагируют на пищевой субстрат лишь тогда, когда концентрация соли в нем достаточно низка. Кстати, самыми солеными насекомым кажутся ионы не натрия, как человеку, а калия.

Замечательной чертой является то, что представители Insecta, оказывается, ощущают вкус дистиллированной воды, которая для нас вкуса не имеет. А у некоторых также проявляется пристрастие к ядовитым соединениям. Так, листоед Chrysolina, питающийся на растениях зверобоя (фото) , имеет особую группу вкусовых рецепторов, которые возбуждаются ядовитым алкалоидом гиперизином, содержащимся в его листьях.