ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Чувствительность механорецепторов животных к звуку и вибрации из "Биологическое действие вибрации и звука " Относительно ее чувствительности к механическим колебаниям известно следующее. Еще в 1873 г. петербургский зоолог Н. Вагнер наблюдал сократительные движения гидры при малейшем колебании воды. Далее было установлено, что различные виды гидр обладают различной чувствительностью. Если у одного вида особи реагируют на слабое колебание воды, то для других видов, чтобы вызвать аналогичную реакцию, требуется нанести некоторое ранение, например укол иглой. Вагнер установил, что у гидр существует двоякая чувствительность к механическим колебаниям общая, или нелокализованная, и локализованная. [c.20] Особый интерес представляет нелокализованная чувствительность, так как здесь проявляется общая чувствительность биологических структур к механическим колебаниям. Если поместить гидру на часовое стекло, по которому затем ударить, например стеклянной палочкой, то в ответ на это гидра сравнительно быстро (1—3 с) сократится, и вскоре снова наступит расслабление. При повторном постукивании реакции сокращения и расслабления повторяются. При этом Вагнер заметил биологически очень важную закономерность. Оказалось, что гидра повторяет сокращение и последующее расслабление только в том случае, если ударять палочкой (во-первых) не через равные промежутки времени и (во-вторых) всякий раз с различной интенсивностью. [c.21] Иными словами, если раздражать строго ритмично и с постоянной интенсивностью, то к такой подаче сигнала гидра быстро адаптируется. Через 2—3 удара с равными промежутками времени гидра уже перестает сокращаться. Трудно сказать, почему именно постоянство (монотонность) ритма механических колебаний перестает быть раздражителем. Возможно, какие-то особые биологические условия привели к возникновению высокой чуствительности к внезапным механическим импульсам, угрожающим целостности особи. Когда же эти импульсы приобретают строго ритмичный характер, они уже становятся привычным раздражителем, который более не несет угрозы особи. [c.21] Говоря о так называемой локализованной чувствительности, следует отметить, что речь идет не о специальных рецепторах, а о способности отвечать на уколы иглой, что должно означать наличие чувствительности в локальном участке, размер которого определяется диаметром кончика иглы. При этом было показано — укол в любую часть тела вызывает сокращение гидры. Такая повсеместная чувствительность к механическим воздействиям биологически понятна, она обеспечивает своевременное возникновение реакции на угрозу, с какой бы стороны эта угроза ни приближалась. Несмотря на то что у пресноводной гидры до сих пор не найдены специальные механорецепторы, следует, однако, допустить наличие целой области, чувствительной к механическим раздражениям. [c.21] Нельзя не видеть в рассмотренном факте примера очень тонкой избирательности по силе и, надо полагать, по частоте действующего механического фактора. Биологические, и в особенности с энергетической точки зрения, было бы крайне невыгодным реагировать на механические колебания любой частоты и интенсивности. Плодотворная деятельность отбора закрепила чувствительность только к тем частотам и интенсивностям колебаний, которые несут жизненно важную информацию, оставляя без внимания всякого рода случайные колебания, не имеющие биологического значения для данного вида животных. [c.23] На ряде примеров наглядно демонстрируется связь вибрации с питанием животных. Как правило, вибрация среды немедленно вызывает движение животного в сторону источника этой вибрации. Такая реакция, вероятно, связана с питанием планктоном, и в этом случае существенное значение имеют основные параметры вибрации частоты не более 3 Гц, при амплитуде 2—3 мкм. Иными словами, и в этом случае особи данного вида имеют свои жизненно важные для них частоты и интенсивности внешних механических колебаний, на которые они обязаны реагировать в интересах питания или защиты от хищников. [c.24] Интересные исследования были проведены на колонии гидромедуз. Движение воды (колебания) производилось специальным датчиком, соединенным с мембраной громкоговорителя. Датчик помещался между двумя стволами полипа на одинаковом расстоянии. Затем вызывались колебания, и наблюдалась реакция. При достижении определенного порога по амплитуде оба ствола изгибались под углом 90° в сторону датчика. Как оказалось, порог лежит в области 2.5—3 мкм. Однако он находится в прямой зависимости от расстояния полипа от датчика. Что касается частоты колебаний, то, по данным авторов, оптимальной является частота 3 Гц свыше 5 Гц реакция уже отсутствует. Нижние границы не установлены. Известно при этом, что полипы отвечают и на одиночные импульсы, так что, вероятно, определяющим здесь являются не частоты, а амплитуды или пропорциональная им интенсивность колебаний. Полипы реагируют и на поток воды, если последний осуществляется ритмично. [c.24] Из всех видов животного царства членистоногие являются самыми многочисленными. Они в буквальном смысле — космополиты, встречаясь во всех широтах нашей планеты, от Северного полюса до берегов Антарктиды. Ими завоеваны все среды толща воды, суша, воздух. Одним из непременных условий процветания вида, как, впрочем, и любого таксона, является степень совершенства анализа окружающей среды чем более совершенна оценка биологически важных условий окружающей среды, тем, при прочих равных условиях, больше шансов на процветание вида. [c.25] Следующая особенность, весьма характерная для насекомых, относится к структурной композиции организма. Суть этой особенности можно было бы обозначить принципом экономии места или принципом максимального использования площади поверхности. Речь действительно идет об использовании каждой пяди полезной площади для размещения различных рецепторов. Так, например, конечности, кроме функции передвижения, выполняют и хватательную функцию, и, кроме того, на их поверхности локализованы органы равновесия, химического и тактильного чувства, вибро-и слуховые рецепторы. Вероятно, эта экономия места вызвана малыми линейными размерами особей. Но вообще насекомые по своим размерам отличаются большими колебаниями. Длина самых мелких представителей, например жуков-наездников, составляет 0.2 мм, а соотношение их длины к длине наиболее крупного представителя — южно-американской бабочке — 1 5500 ( ), тогда как в остальном мире животных самый большой коэффициент составляет, например у млекопитающих, 1 836. По-видимому, для процветания вида на первое место выступают средства ориентации и управления, а линейные размеры, и в первую очередь площади поверхности, важны лишь в той степени, в какой они позволяют разместить необходимый минимум управленческого аппарата, характерного для класса насекомых. Первостепенная важность этого аппарата подчеркивается не только тем, что он сохраняется и при минимальных размерах особи, но как признак своего класса он сохраняется и в тех случаях, когда какой-либо вид переходит к паразитизму. Наконец, отметим еще одну черту, характерную для всех членистоногих — наличие кутикулы. Вообще кутику-лярные образования широко распространены среди самых различных классов беспозвоночных независимо от их уровня эволюционного развития. [c.27] Заслуживают внимания исследования на изолированных конечностях кузнечика. С нервов конечностей отводился потенциал действия. Раздражение вызывалось двумя способами с помощью зуммера с усилителем, дающим колебания от 30 до 20 000 Гц, звуковое давление при этом менялось в пределах от 0.04 до 1000 м/бар и с помощью громкоговорителя производилось сотрясение субстрата с препаратом изолированных конечностей. Амплитуда колебаний пропорциональна силе тока, пропускаемого через катушку. Результаты исследования показали, что и звук, и сотрясение вызывают ток действия в нерве. Этот эффект отсутствует, если нерв занаркотизирован. Возникновение потенциала в результате вибрации наблюдается при температуре в пределах 25—35 °С. [c.29] Исследования на осах позволили обнаружить высокую чувствительность этих насекомых к сотрясению. При легком постукивании гнезда (улья) насекомые быстро выбегают, причем, как можно понять, в целях выяснения причины тревоги. Если никакой угрозы семье нет, то спокойствие быстро восстанавливается. Было замечено, что на сигнал тревоги первыми и наиболее возбужденными выбегают самки, которые активно исследуют ситуацию и первыми, в случае отсутствия опасности, возвращаются. Осы обладают высокой тактильной чувствительностью, на прикосновение отвечают рефлексами удаления раздражителя. Касаясь структуры осязательных волосков, исследователи отмечают исключительное их разнообразие, вызванное условиями обитания вида. Насекомые способны дифференцировать тактильное чувство естественное прикосновение листьев, стеблей растений или иного твердого субстрата не вызывает реакции, тогда как на касание, имитирующее движение хищника, возникает бурная оборонительная реакция. Строительная и домашняя деятельность обычно протекает в темноте, для ориентировки и общения друг с другом для оценки строительного материала постепенное значение имеют именно сенсиллы или чувствующие волоски, как специальные структуры, первично чувствующие механическое раздражение. Строение сенсилл с выступающим на поверхности тела волоском дает возможность определять направление источника колебаний, чем и обеспечиваются точные движения. [c.31] Приведем еще один пример из жизии насекомых, свидетельствующий о биологической значимости механорецепторов, заимствований у знаменитого французского энтомолога Ж. Фабра. [c.32] Вообще для животного антропоморфный термин слышать неприменим. Китообразные, летучие мыши, многие бабочки воспринимают ультразвуковые колебания порядка 100 кГц и более. Моллюски, рыбы, многие насекомые способны воспринимать колебания с частотой ниже 1 —10 Гц, не слышимые человеком. Все это указывает на некоторую неопределенность термина слышать. Понятие слышать в широком смысле слова следовало бы обозначать если не специальным термином, которого еще нет в литературном обиходе, то пока описательно, как способность воспринимать механические колебания. [c.33] Вернуться к основной статье