Органы химического чувства: обоняние и вкус у насекомых
Органы химического чувства – это функционально связанные между собой органы обоняния и вкуса, благодаря которым насекомое определяет пригодность того или иного субстрата в пищу и ощущает непищевые запахи.
Содержание:
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. [1]
Органы обоняния преимущественно располагаются на антеннах, а вкуса – на ротовых органах. [1] Первые включают в свой состав дистантные, а вторые – контактные хеморецепторы. [2] Ввиду особенностей восприятия вкусовых и обонятельных ощущений, органы вкуса и обоняния имеют некие различия в строении и функции. [1]
Обонятельные сенсиллы
1 – коническая сенсилла, 2 – плакоидная сенсилла
Органы обоняния
Ими являются особые обонятельные сенсиллы, как правило, конического или плакоидного (погруженного) типа. Большей частью они располагаются на усиках. [1] (фото) Иногда среди них также встречаются трихоидные сенсиллы. Очень обильно обонятельные волоски покрывают усики пчелы – насекомого, которое очень чувствительно к запахам. На каждой антенне рабочей пчелы располагается порядка 6000 сенсилл. [1] [4] А у некоторых насекомых их еще больше: к примеру, у самцов бабочек Antheraea polirhemus их до 60 000. [2]
Обонятельные сенсиллы могут быть собраны в ямки, как, к примеру, у мух на третьем членике антенн. [1] [4] 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. [2]
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. [2]
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. [1] Жук-мертвоед ощущает «соблазнительные» для себя запахи на расстоянии до 90 см. [2] 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. [3]
Грушевая сатурния
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. [1]
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». [1] Шелкопряд 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. [2] (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. [2]
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 яиц и т.д. [1]
Вкусовая сенсилла
1 – нервные клетки, 2 – кутикула, 3 – пора сенсиллы
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 лапках передних ног, а иногда на усиках или даже на яйцекладе! Последнее позволяет самкам определять пригодность того или иного субстрата для откладки яиц, «ощупывая» его задней частью своего брюшка. [2]
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. [2] (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. [2]
Листоед зверобойный – «любитель ядов»
Как насекомые ощущают вкус
От вкусовых сенсилл нервное возбуждение передается в особые центры головного мозга, где насекомое «осознает» вкус и реагирует на него. [2]
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. [2]
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. [2]
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. [2]
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. [2]
Источник
ЭВОЛЮЦИЯ ОРГАНОВ ЧУВСТВ
Большинство животных чувствуют окружающую среду– одноклеточныечувствуют органоидами, многоклеточные –нервными клетками или специальными органами.
У простейших осязание поверхностью мембраны у амебы, ресничками у инфузории, у эвглены светочувствительный глазок, химическое восприятие солености воды у инфузории.
У гидрыраздражение воспринимают нервные клетки и передают возбуждение кожно-мускульным клеткам, они и вызывают сокращение тела гидры.
Плоские свободноживущие черви имеют простые глаза, органы осязания и равновесия. У круглых червей слабо развиты органы чувств: на головном конце тела — чувствительные сосочки и мелкие щелевидные углубления – органы химического чувства.
Кольчатые черви имеют чувствительные клетки, разбросанные по всему телу, а специализированных органов чувств нет.
У двустворчатых моллюсков органы чувств развиты слабо, есть органы равновесия у основания ноги, химического чувства в виде клеток по всему телу.
У брюхоногих моллюсков развиты глаза и органы осязания, у головоногих моллюсков глаза сложно устроены и аналогичны глазам млекопитающих;
Глаза раков– сложные фасеточные из 3 тыс. простых глазков, а зрение мозаичное, т.е. каждый глазок видит только часть предмета, органы равновесия в усиках, а органы осязания и химического чувства в виде волосков и щетинок на разных частях тела.
У пауков органы зрения представлены простыми и сложными глазами, органы осязания — волосками на конечностях, органы химического чувства в углублениях покровов тела.
Насекомыеобладают простыми и фасеточными глазами, способны видеть ультрафиолетовую часть спектра, распознают цвета, но видят хорошо только на близком расстоянии, сложно устроены органы равновесия, обоняния, осязания, вкуса и слуха (тимпанальные органы в виде тонкой перепонки) .
Ланцетник, как представитель хордовых, имеет примитивные светочувствительные глазки вдоль нервной трубки, обоняние – углубление на переднем конце нервной трубки, осязательные клетки на щупальцах рта.
У рыбнаоборот развиты органы зрения, роговица плоская, а хрусталик круглый эти особенности дают более дальнозоркое зрение, развит слух, обоняние, органы вкуса. Боковая линия воспринимает направление и силу тока воды.
У земноводных из-за выхода на сушу органы чувств усложнились: глаза с выпуклой роговицей и линзовидным хрусталиком, есть 3 века (верхнее, нижнее, мигательная перепонка в углу глаза) – защита от высыхания и загрязнения; появилось среднее ухо, органы обоняния – наружные и внутренние ноздри.
У пресмыкающихся глаза снабжены тремя веками, а змеи и гекконы имеют сращенные верхнее и нижнее веки, они становятся прозрачны, органы слуха более приспособлены к восприятию звуковых волн, есть внутреннее и среднее ухо; осязание в виде чувствительных клеток с волосками на чешуйках тела, обоняние и вкус расположены в области ротовой полости, есть орган термического чувства в виде ямок с чувствительными клетками между глазами и ноздрями.
У птиц слабо развито обоняние (кроме падальщиков), слух представлен внутренним и средним ухом, а улавливать звук помогают кроющие перья вокруг барабанной перепонки. Глазаптиц прекрасно приспособлены к рассматриванию объектов, острота зрения очень большая (сокол различает добычу на расстоянии более 1000м.). Глаза очень велики, у сов они по объему равны глазу взрослого человека и в 5 раз больше массы мозга, у хищных птиц, высматривающих добычу на большом расстоянии, глаза в 3 раза превышают массу мозга — это позволяет получать большие размеры изображения на сетчатке и тем самым яснее различить его детали, защищены тремя веками.
Аккомодация достигается двойным путем:
1)изменением формы хрусталика под действием ресничной мышцы,
2) изменением расстояния между хрусталиком и сетчаткой, под действием кольцевых мышц, окружающих склеру и меняющих форму глазного яблока. Большинство птиц имеют монокулярное зрение (каждый глаз видит предметы отдельно), бинокулярным (позволяющим видеть предметы двумя глазами одновременно) обладают совы, все обладают цветным зрением, на сетчатке есть участок максимально острого зрения – желтое пятно (ямка), у питающихся подвижными объектами дневных хищников, цапель, ласточек два желтых пятна, у стрижей только одно, поэтому их способы ловли добычи на лету менее разнообразны. Очень подвижный зрачок предотвращает излишнюю засветку сетчатки при быстрых поворотах.
У млекопитающих органы чувств по — разному развиты.. На первом месте зрение для обитателей открытых пространств, обоняние и слух – для ночных и животных лесов, обитателей водоемов. Они обладают бинокулярным зрением. Цветное зрение сравнительно с птицами развито слабо. Все цвета спектра различают только люди и высшие обезьяны, полевка видит красный и желтый цвет, в тоже время они распознают особенности формы, детали предметов, движения, позу и мимику. Это обеспечено усложнением зрительного анализатора в коре головного мозга. Для зверей дневного образа жизни и обитателей открытых пространств, большая часть информации идет через зрительный канал, глаза копытных и грызунов по бокам головы, что дает круговой обзор- это важно для постоянно ожидающих нападения врагов. Обитатели лесов и зарослей имеют менее развитое зрение, у норников (кротов, слепышей) глаза перестают функционировать, зарастая кожей. У обезьян, кошачьих есть необходимость точного определения расстояния, поэтому их глаза расположены фронтально, что увеличивает поле бинокулярного зрения. У кошачьих и копытных между склерой и сосудистой оболочкой есть слой клеток с кристалликами (зеркальце), обуславливающее «свечение» глаз отраженным светом, что улучшает видение ночью.
Наземные млекопитающие в органе слуха имеют внутреннее, среднее и наружное ухо (наружный слуховой проход и ушную раковину). Органы обоняния чуткие, они расположены в обонятельных отделах носовой полости, орган вкуса лучше развит у травоядных животных, осязание представлено рецепторами в коже, имеются особые жесткие волосы – вибриссы, их корни связаны с окончаниями нервов, особенно развиты вибриссы на морде.
Источник