Органы химического чувства: обоняние и вкус у насекомых
Chemical sense organs
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.
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. Иногда среди них также встречаются трихоидные сенсиллы. Очень обильно обонятельные волоски покрывают Усики (или антенны, или сяжки) – пара подвижных членистых придатков головы насекомого, отходящих от лицевой поверхности, обычно между глаз.
Подробнее при переходе по ссылке
» href=»/goshandbook/wiki/dictionary/antennae.html»>усики 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». 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.
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 Яйцо у членистоногих – форма развития, при которой зародыш развивается под защитой яйцевых оболочек вне организма матери.
Подробнее при переходе по ссылке
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 Лапка – конечный отдел ноги насекомых, который разделен на членики и в верхней части подвижно соединен с голенью.
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
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.
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 , имеет особую группу вкусовых рецепторов, которые возбуждаются ядовитым алкалоидом гиперизином, содержащимся в его листьях.
Источник
Химического чувства рецептор это
Нос является как сенсорным, так и дыхательным органом. Кроме того, нос выполняет важную функцию для всего организма, обеспечивая как физическую, так и иммунологическую защиту от вредных факторов окружающей среды. Наконец, нос участвует также в речеобразовании. Он является также органом, который, будучи расположенным в центральной части лица, выполняет эстетическую функцию.
Он уравновешивает и обеспечивает взаимосвязь других важных с эстетической точки зрения, парных или непарных, частей, в частности бровей, щек, лба и губ.
Способность ощущать запахи у человека развита в меньшей степени, чем у других млекопитающих и насекомых. Тем не менее нос — это очень чувствительный и фактически незаменимый для индивидуума орган. Например, функция вкуса лишь частично обеспечивается вкусовыми сосочками, которые могут распознавать только сладкое, кислое, соленое и горькое. Все другие ощущения, вызываемые пищей, например восприятие аромата, букета, обеспечиваются обонянием.
Это вкусовое обоняние вызывается пахучими веществами пищи или напитков, проходящими через обонятельную щель при выдыхании воздуха во время еды и питья. Ощущение вкуса может стимулировать или подавлять аппетит. Оно также предупреждает о загрязнении пищи и содержании в ней токсических веществ, например газа. Ощущение вкуса особенно важно в психологии: запахи могут вызывать или подавлять эмоции.
Следует помнить также, что острое обоняние необходимо представителям некоторых профессий, например поварам и кондитерам, сомелье, торговцам кофе и чаем, парфюмерам, табачным блендерам, химикам. Наконец, врачам для диагностики нужно иметь «клиническое чутье».
Обонятельная область представляет собой относительно небольшую зону размером 2-5 см 2 . Обонятельные клетки расположены в обонятельном эпителии, который выстилает верхний носовой ход, краниальную часть перегородки носа и среднюю носовую раковину. Обонятельные клетки — это первично-сенсорные клетки, аксоны которых группируются в обонятельные нити, проникающие через решетчатую пластинку решетчатой кости и достигающие обонятельных луковиц.
а Фронтальный разрез через полость носа. Слизистая оболочка в левой половине полости носа атрофирована, в правой — нормальная.
б Слизистая оболочка дыхательных путей.
1 — средняя носовая раковина; 2 — верхнечелюстная пазуха с ее отверстием; 3 — перегородка носа;
4 — нижняя носовая раковина; 5 — слой слизи; 6 — ресничный эпителий дыхательных путей;
7 — бокаловидные клетки; 8 — слизистые железы.
в Сагиттальный разрез через нос (перегородка носа отвернута вверх). 1 — обонятельная область; 2 — средняя носовая раковина;
3 — нижняя носовая раковина, г 1 — молекулы пахучего вещества, осевшие на обонятельных рецепторах;
2 — биполярные нервные клетки; 3 — обонятельная луковица с клубочком (4) (микроцентр) и митральными клетками (5).
От 100 до 1000 аксонов оканчиваются на одной митральной клетке. Нейромедиатором, участвующим в передаче импульсов от обонятельных клеток митральным, является глутаминовая кислота. Из других нейромедиаторов следует указать ГАМК и дофамин. В дальнейшей обработке обонятельных импульсов играют важную роль ядра ЦНС, расположенные в гиппокампе и миндалевидном комплексе, которые ответственны за эмоции и память. Наконец, осознаваемое восприятие запахов происходит на уровне коры головного мозга, а именно верхней височной извилины и глазнично-лобной коры и области островка.
Регенерация обонятельного эпителия происходит примерно за 100 дней, что является уникальным для сенсорных органов.
В процессе обоняния пахучее вещество попадает на одорант-связывающий белок в обонятельной области. Соединившись с этим белком, оно достигает биполярных нейронов обонятельных рецепторов. Эти рецепторы расположены на мембране, где они связаны со специфическим обонятельным G-белком (вторичный мессенджер; циклический аденозинмонофосфат).
Ричард Аксел и Линда Бак были первыми, кто исследовал восприятие запаха на молекулярном уровне. Они показали, что каждая обонятельная клетка направлена на восприятие лишь определенного класса пахучих веществ и снабжена только одним типом рецепторов. У человека имеется 350 типов рецепторов. Один рецептор может распознать до 100 молекул, обладающих структурным сходством.
1 — молекулы пахучего вещества; 2 — обонятельные рецепторы. Каждая обонятельная клетка несет лишь один тип рецептора. У человека имеется 350 типов обонятельных рецепторов.
Рецептор может распознать до 100 молекул пахучего вещества со сходной структурой.
б Молекулы пахучего вещества подходят только к одному специфическому рецептору.
Они запускают биохимическую реакцию, в результате которой возникает электрический сигнал, передающийся в обонятельный центр в головном мозге.
Молекулы пахучего вещества должны соответствовать рецептору как ключ замку. Соединение молекулы с одорант-связывающим белком активирует каскад химических реакций, выделяющаяся в результате этого энергия трансформируется в электрический импульс, который проводится в обонятельный центр в головном мозге. За это открытие оба ученых в 2005 г. были удостоены Нобелевской премии.
Человек может обонять лишь летучие вещества. Эти вещества должны быть растворимы в воде и липидах. Для ощущения запаха достаточно нескольких молекул вещества. В среднем для преодоления порога стимуляции достаточно присутствия в воздухе вещества в концентрации 10-15 молекул/мл.
Полагают, что в атмосфере присутствуют молекулы примерно 30 000 различных веществ, из которых человек может обонять примерно 10 000 и идентифицировать примерно 200.
Ощущение запаха, как и другие ощущения, подвержены феномену адаптации. Чувствительность органа обоняния зависит также от чувства голода. Голодный человек лучше чувствует запах некоторых веществ, чем только что поевший, и это является полезным физиологическим регуляторным механизмом.
Причины нарушения обоняния
а) Синоназальные нарушения обоняния. Это наиболее распространенные нарушения в отоларингологии. Изменения воспалительного и иного характера нарушают перенос пахучих веществ к обонятельной щели или непосредственно повреждают обонятельный эпителий.
• Инфекционные причины: хронический рецидивирующий риносинусит.
• Неинфекционные причины: аллергия, полипоз, гиперпластический риносинусит, постирритативный и токсический, постинфекционный, сухой ринит.
• Невоспалительные причины: анатомические изменения (злокачественные и доброкачественные опухоли, стеноз носового хода, атрезия хоан, спаечный процесс, искривление перегородки носа), заложенность носа, рефлекторные изменения, идиопатический ринит (ранее называвшийся гиперактивностью носа), побочные эффекты препаратов.
Примечание. Эстезионейробластома — опухоль высокой степени злокачественности, наиболее серьезная из опухолей, поражающих обонятельный эпителий. О возможности этой опухоли следует помнить во всех случаях нарушения обоняния.
б) Несиноназальные нарушения обоняния. Вирусные инфекции могут стать причиной первичного поражения обонятельных клеток. В типичных случаях пациенты утрачивают способность чувствовать запахи сразу после инфекционного заболевания. Нарушения обоняния могут сопровождать нервные болезни, врожденные заболевания, интоксикации и психические расстройства, а также черепно-мозговую травму. Дизосмия может быть первым клиническим проявлением болезни Альцгеймера, предшествуя нарушению когнитивной функции и отклонениям в поведении.
При болезни Паркинсона расстройства обоняния часто предшествуют двигательным нарушениям. Вредные вещества, такие как углекислый газ, формальдегид, а также курение могут непосредственно вызывать повреждение обонятельных клеток. Врожденные дизосмии (например, синдром Каллманна) встречаются редко.
Накоплено много клинических наблюдений, свидетельствующих о том, что нарушения обоняния ассоциированы с некоторыми нервными и психическими заболеваниями и сопровождаются выраженными изменениями в эмоциональной сфере. Наиболее часто подобное нарушение отмечается при височной эпилепсии, для которой характерна обонятельная аура. Обонятельные галлюцинации обычно имеют негативную эмоциональную окраску и сопровождаются соответствующими эмоциональными нарушениями, часто в сочетании с феноменом «уже виденного» (deja vu), который в свою очередь вызывает двигательные и чувствительные нарушения.
Нарушение обоняния считается идиопатическим, если все другие известные причины его возникновения исключены.
Нарушения обоняния, связанная с нервными и психическими заболеваниями:
— Патологическое воспоминание запахов (по типу «deja vu» и «jamais vu»)
— Иллюзии и галлюцинации
— Шизофрения
— Алкоголизм
— Старческая деменция
— Депрессия
Лечение нарушения обоняния
Лечение нарушения обоняния осуществляется путем ликвидации ее причины, поэтому главное — это найти причину. Помогают в этом — врачи отоларингологи. Если потеря обоняния возникла после простудного заболевания, то, как правило, оно восстанавливается в течение 2-3 месяцев.
Источник