Загальний план будови нервової системи комах такий самий, як і в інших членистоногих. Поряд з випадками сильного розчленування (надглоточний, підглотковий, 3 грудних і 8 черевних гангліїв) і парної будови нервової системи у примітивних комах – трапляються випадки крайнього зосередження нервової системи: весь черевний ланцюжок може бути зведений до часток личинкоподібних імаго за відсутності кінцівок та слабкого розчленування тіла.
У надглотковому ганглії помітний розвиток внутрішньої структури протоцеребральної частини мозку, зокрема грибоподібних тіл, що утворюють 1-2 пари бугрів з боків середньої лінії. Добре розвинений головний мозок, а особливо його передній відділ, в якому є спеціальні парні утворення, які відповідають за складні формиповедінки.
Серед органів, представлених численними волосками, щетинками, поглибленнями – до яких підходять нервові закінчення – різні рецептори, що сприймають різні типиподразників - механічних, хімічних, температурних і так далі, переважають за своїм значенням органи почуттів дотику та нюху. До органів механічного почуття відносять як органи дотику, і органи слуху, котрі сприймають коливання повітря як звуки. Органи дотику представлені лежить на поверхні тіла комах щетинками. Органи хімічного почуття – служать сприйняття хімізму середовища (смакових відчуттів і запахів). Рецептори нюху, також у формі щетинки - видозмінюється іноді в тонкостінні відчленовані вирости, невідчленовані пальцеподібні виступи, тонкостінні плоскі ділянки покриву, найчастіше розташовані на вусиках, смаку - на органах ротового апарату, але іноді і на інших частинах тіла - у мух - На кінцевих члениках ніг. Нюх має найважливіше значення у внутрішньо - і міжпопуляційних відносинах особин комах.
За допомогою складних фасеткових очей, що складаються з сенсил, шестигранні частини яких називаються фасетками утворюють рогівку з прозорої кутикули - комахи здатні розрізняти розміри, форму та кольори предметів. Медоносна бджола, наприклад – розрізняє все ті ж кольори, що й людина, крім червоного, але також і ультрафіолетові кольори, які не розрізняються оком людини. Прості очі комах - реагуючи на ступінь освітлення, забезпечують стійкість сприйняття зображення складними очима, але не здатні розрізняти колір і форму.
Комахи деяких загонів, види яких мають самців зі звуковими органами – наприклад, прямокрилих – є тимпанальні органи, будова яких змушує припускати, що це – органи слуху. У коників і цвіркунів вони – на гомілки під колінним суглобом, у саранчових і цикад - на боках першого черевного сегмента і зовнішньо представлені поглибленням (іноді оточеним складкою покриву) з тонко натягнутою перетинкою на дні, на внутрішньої поверхніякої або поблизу неї – нервове закінченнясвоєрідної будови; у деяких інших комах на крилах і т.д.
Органи дотику. Представлені у вигляді чутливих волосків від великого до мікроскопічного розміру, розташовуються практично на всій поверхні тіла, особливо на тих частинах, які часто стикаються з поверхнями та об'єктами навколишнього середовища. Найбільш концентровані на вусиках, ногах, придатках черевця, ротових органах. У найпростішому вигляді орган дотику – це трихоїдна сенсила. При дотику або дії на волосок потоку повітря він зміщується. Це дратує лежачі у його основі нервові клітини, А ті передають нервові імпульси в мозок.
Орган слуху на черевці
Органи слуху. Як правило, вони добре розвинені у комах, які самі видають звуки. Оскільки ці звуки, передусім, призначені спілкування представників виду між собою, то, природно, важливо вміти як їх видавати, а й чути. Слухові органи комах ще називають тимпанальними органами. Вони виглядають у вигляді ділянок кутикули, над якими натягнута мембрана, що коливається від звукових хвиль. Іншими словами, це примітивний варіант «вух». Правда, розташовуються вони не на голові, як вуха тварин та людини, а на інших ділянках тіла. Наприклад, у цикад і саранових вони знаходяться на першому сегменті черевця, а у цвіркунів і коників - на гомілках першої пари кінцівок.
Лапки – місце розташування
органу смаку у мухи
Органи смаку. Чутливі хеморецептори знаходяться у більшості груп на ротових органах. Однак у мух, метеликів та бджіл вони також розташовуються на передніх ногах (точніше, на їхніх лапках). Складчастокрилі оси відрізняються наявністю смакових органів на апікальних члениках антен.
У комах найкраще виходить розрізняти солодке, також вони здатні впізнавати кисле, гірке та солоне. Чутливість до різним смакаму різних комахнеоднакова. Наприклад, гусеницям метеликів лактоза здається солодким, а бджолам – несмачним. Проте бджоли дуже чутливі до солоного.
Органи нюху. Комахи «нюхають» вусиками, тому що чутливі нюхові хеморецептори розміщуються переважно на них. Іноді цей процес можна спостерігати, особливо на прикладі бджіл, які, сідаючи на квітку, спочатку «обмацують» його своїми антенами, а потім занурюють ротові органи в його чашечку. Органи нюху можуть розташовуватися і інших ділянках кутикули. Вони представлені у вигляді конусів або платівок, що знаходяться в поглибленнях кутикули.
У самців комах нюх часто сильніше, ніж у самок. А комахи загалом чутливіші до деяких запахів, ніж людина. Наприклад, аромат гераніолу (це органічна речовина, що використовується як аромат для парфумерії) відчувається бджолами в 40-100 разів сильніше, ніж людиною. За допомогою запахів комахи також спілкуються між собою. Так, самці метеликів розрізняють у повітрі запах феромонів самок, навіть якщо вони знаходяться на відстані 3-9 км від них.
Органи зору. Вони можуть бути представлені складними фасетковими очима та простими (дорсальними) очима, а у личинок іноді є личинкові (латеральні) вічка. Найкраще функцію зору виконують складні очі, у личинкових очей зір досить слабкий, а дорсальні очі не бачать взагалі.
Нервова система складається з мозку та черевного нервового ланцюжка.
Протоцеребрум – органи зору
Дейтоцеребрум – антени
Тритоцеребрум – верхня губа, внутрішні органи
Черевний нервовий ланцюжок:
Грудні ганглії – робота ніг та крил
Черевні ганглії – статева функція
Трихоїдні сенсили – волоски пластинки (тактильні рецептори, смак, запах, вологість – хеморецептори)
Пропріорецептори комах – знаходяться під кутикулою (можуть міняти розташування, сприймають механічні подразники)
Хордотональні сенсили – під кутикулою (сприймають вібрацію, механічні подразнення). Джонстонів орган – в основі його хордотональні сенсили, у дорослих комах, на вусиках (визначають швидкість польоту, уловлюють шуми, визначають напрям струму води, повітря, визначають силу тяжкості.
Спеціалізовані слухові органи (хордотональні зміни) – тимпональні органи (немає загального плану будови), різних частинахтіла (цвіркуни, клопи, нічні метелики)
Комахи вловлюють ультразвуки. Комахи видають звуки:
Дрозофіли крилами
Вдаряють задньою гомілкою
Б'ються головою
Тертя двома частинами тіла
Виштовхування повітря із себе
Мембрани цикад
Комахи можуть розрізняти:
Форму предмета
Переміщення предмета
Взаємне розташування
Відстань
Інтенсивність освітлення
Площина поляризації світла
Довжина фотоперіоду
Світло та темрява
Миготіння
Деякі кольори
Виділяють комах:
Дихроматичні – відрізняють 2 кольори
Трихроматичні – відрізняють 3 кольори
Прості – відповідають 1 фоторецептору.
Латеральні (стеми) - характерні для личинок комах з повним перетворенням, з боків голови (1-30 очок), не сприймають форму предметів.
Дорсальні (оцеллі) – зустрічаються разом із фасетковими, розвинені у дорослих комах, зазвичай три штуки у передній частині голови, дають чітке зображення, не сприймають форму.
Фасеткові (окулі) - розвинені у дорослих комахскладаються з фасеток (омматидій). Складаються з прозорої лінзи, пігментних клітин та сенсорного апарату.
Не володіють акомадацією (ближча і дальша). Гострота зору залежить від густини омматидій.
Існує дифузна шкірна чутливість (коли на шкіру потрапляє світло). Є сейсмічне та магнетичне почуття, термічне. Смакові рецептори.
26.Гормони комах.
За місцем освіти:
Гормони, що утворюються в залозах, які не мають проток
Тканинні гормони (гістамін)
Нейрогормони – спеціальні клітини нервової системи
Гормон виходу імаго
Бурсикон – склеротизація хітину
Діуретичний гормон
Активаційний гормон
Екдизон – гормон линяння
Неотенін – контролює метаморфоз
27. Поведінка комах. Хімічні взаємодії у житті комах (феромони, аломони, кайромони).
Поведінка комах:
У комах можна виробляти умовні рефлекси, різна швидкість розвитку умовних рефлексів. Характерно навчання – зміна у поведінці внаслідок накопиченого досвіду.
Форми навчання:
Звикання – стимул повторення, реакція слабшає.
Асоціативне навчання – комахи встановлюють зв'язок між стимулом/заохоченням та покаранням.
Пошукове навчання – знаходження по орієнтирам
Поведінка громадських комах. Справжня суспільна поведінка – еусоціальна.
Елементи еусоціальної поведінки:
Особи об'єднуються для турботи про потомство
Існують спеціальні групи особин
Життєві цикли двох поколінь перекриваються
Пресоціальна поведінка – виконуються лише 1/2 пункти. Обмін симбіонтами, турбота про потомство.
Хімічні речовини:
Феромони – загальні у комах одного виду
Аломони - надають шкідливий вплив на комах іншого виду
Кайромони – корисні для особин іншого виду
Характер феромонних зв'язків:
Утворюються скупчення для добування їжі, спарювання, зимівлі.
Підтримка кастової структури
Попередження та тривога
Просторовий розподіл
Ідентифікація особин
Статеві феромони
Характер аломонів:
Клопи виділяють відлякуючі речовини
Жуки-бомбардири виділяють окріп
Виділяють кілька сотень таких речовин
Характер кайромонів:
Жук-короїд виділяє статевий феромон, приваблює особин свого вигляду та жуків хижаків.
Органи світіння:
Найбільше жуків, що світяться.
Розташовуються на різних частинах тіла
Необхідні для спілкування комах
Окис люциферин
Органи почуттів у комах є посередниками між довкіллям і організмом. Відповідно до зовнішніх стимулів, або подразників, комахи здійснюють певні дії, з яких складається їх поведінка.
Органи почуттів у комах – це механічне почуття, слух, хімічне почуття, гідротермічне почуття та зір.
Основу органів чуття становлять нервові чутливі одиниці – сенсили. Вони складаються з двох компонентів: структури, що сприймає в шкірі, і прилеглих до неї нервових клітин. Сенсилли виступають над поверхнею шкіри як волоска, щетинки, конуси (рис. 7).
Механічне почуття.Подано механорецепторами. Це рецептори, і навіть чутливі структури, сприймають струс, положення тіла, його рівновагу та інших. Дотикові, чи тактильні, рецептори розкидані у всьому тілі як простих сенсил з сенсорним, тобто. чутливою волоскою. Зміна положення волоска при зіткненнях з предметами або повітрям передається чутливій клітині, де виникає збудження, що передається її відростками в нервовий центр.
До механорецепторів також відносяться дзвонові сенсилли. У них відсутні чутливі волоски і вони занурені у шкіру. Їхня рецепторна поверхня у вигляді кутикулярного ковпачка знаходиться на поверхні кутикули. До ковпачка підходить знизу стрижневий відросток чутливої клітини – штифт. Дзвонові сенсили знаходяться на крилах, церквах, ногах, щупальцях. Вони сприймають струси тіла, згинання, натягу.
До механорецепторів відносять і хордотональні органи як органи слуху. Їхні нейрони закінчуються стрижнеподібним штифтом. Це серія спеціальних сенсил, натягнутих між двома ділянками кутикули. Хордотональні сенсили називаються сколопофорами і складаються з трьох клітин: чутливого нейрона, ковпачкової та обкладинної клітин.
Чутка розвинена не у всіх комах. У прямокрилих (коники, саранові, цвіркуни), співочих цикад, деяких клопів і ряду лускокрилих є слухові рецептори – тимпанальні органи. Ці комахи цвітуть або співають. Тимпанальні органи – це скупчення сколопофоров, які пов'язані з ділянками кутикули, які представлені у вигляді барабанної перетинки(Рис. 8).
У саранчових тимпанальні органи знаходяться з боків 1-го сегмента черевця, у коників і цвіркунів - на гомілках передніх ніг (рис. 9).
У комарів функцію органів слуху виконує Джонстонів орган. На церквах у тарганів і прямокрилих і на тілі гусениць на волосинках розташовуються нейрони, що вловлюють звукові хвилі.
Значення органів слуху:
- Сприймаються сигнали, що йдуть від особин свого виду, що забезпечує зв'язок статей, тобто. це одна із форм локації статевого сигналу;
- Вловлюють інші звуки (свистки, різкий звук, розшук жертви).
Хімічний почуття.Служить для сприйняття хімізму середовища, саме смаку та запаху. Подано хеморецепторами. Нюх сприймає та аналізує газоподібне середовище з низькою концентрацією речовини, а смак – рідке середовище з високою його концентрацією. Сенсілі хеморецепторів представлені у вигляді волосків, пластинок або занурених у тіло конусів. На вусиках нюхову функцію виконують плакоїдні та цілоконічні сенсили. Нюх служить комахою для розшукування особин протилежної статі, розпізнавання особин свого виду, для відшукання їжі та місць відкладання яєць. Багато комах виділяють привабливі речовини – статеві атрактанти чи епагони.
Смак служить лише розпізнавання їжі. Комахи розрізняють 4 основні смаки – солодкий, гіркий, кислий та солоний.
Більшість цукрів, таких як глюкоза, фруктоза, мальтоза та інші, приваблюють бджіл, мух навіть при порівняно низькій концентрації; інші цукру, як галактоза, манноза та інші, розпізнаються лише за високої концентрації, причому бджоли відкидають їх. Дуже чутливі до цукрів деякі метелики, що відрізняються від чистої водирозчин цукру з незначною концентрацією – 0,0027%.
Багато інших речовин - кислоти, солі, амінокислоти, олії та інші - можуть відкидатися при високій концентрації, але іноді слабкі розчини деяких кислот і солей мають вплив.
Смакові рецептори розташовуються переважно на ротових частинах, але можлива інша їх локалізація. Так, у бджоли, деяких мух та ряду денних метеликів вони знаходяться на лапках ніг і виявляють високу чутливість; при дотику підошовної сторони лапок до розчину цукру голодний метелик реагує розгортанням хоботка. Нарешті, у бджоли та складчастокрилих ос (Vespidae) ці рецептори виявлені і на кінцевих члениках вусиків.
Високий ступінь розвитку хімічного почуття у комах є суттєвою стороною їх фізіології та є науковою основою при вишукуванні та застосуванні деяких прийомів. хімічної боротьбиіз шкідливими видами. У практиці боротьби зі шкідниками застосовують приманний метод, сутність якого полягає в тому, що ті чи інші харчові речовини, що залучають, обробляються отрутами і розподіляються в місцях концентрації шкідника; такі отруєні приманки широко та дуже успішно застосовуються у боротьбі із сарановими. У боротьбі зі шкідниками вишукуються і речовини, що залучають, або атрактанти.
Гігротермічне відчуття.Має важливе значення в житті ряду комах і залежно від умов вологості та температури середовища регулює поведінку особини; воно також контролює водний баланс і температурний режимтіла. Відповідні рецептори вивчені недостатньо, але встановлено, що відчуття вологості локалізовано у деяких комах на голові та її придатках – вусиках та щупальцях, відчуття тепла – на вусиках, лапках та інших органах. Сприйняття тепла сильно розвинене у комах, і окремі види мають свою оптимальну температурну зону, якої вони прагнуть. Однак межі температурного оптимуму залежать від умов температури та вологості середовища, в якому розвивалася комаха, а також від фази його розвитку.
Зір.Разом з хімічним почуттям, мабуть, грає вирішальну роль життя комах. Органи зору мають складна будоваі представлені двоякого роду очима: складними та простими (рис. 10).
Мал. 10. Схематичний розріз (А) та фасетки на поверхні (Б) складного ока: 1 – рогівка; 2 – кришталевий конус; 3 – клітини сітківки.
Складні, або фасеткові, очі в числі двох розташовані з боків голови, нерідко дуже розвинені і можуть займати значну частину голови. Кожне фасеточное око складається з багатозорових одиниць – сенсил, які називаються омматідіями, кількість їх у складному оці може досягати багатьох сотень, а також тисяч.
Омматидій складається з трьох видів клітин, що утворюють соматичну, чутливу та пігментну частину (рис. 11). Зовні кожен омматидій утворює на поверхні ока округлу або шестигранну комірку - фасетку, через що складні очі і отримали свою назву. Оптична, або заломлююча, частина омматідія складається з прозорого кришталика і прозорого кришталевого конуса, що лежить під ним. Кришталик, або рогівка, є, по суті, прозорою кутикулою і зазвичай має вигляд двоопуклої лінзи. Кришталевий конус утворений чотирма подовженими прозорими клітинами та разом із кришталиком становить єдину оптичну систему – циліндричну лінзу; довжина її оптичної осі значно перевищує її діаметр. Чутлива частина розташовується під оптичною, утворює сітківку, що сприймає світлові промені, або ретину, і складається з серії ретинальних клітин. Ці клітини витягнуті вздовж омматидія, розташовуються секторіально і утворюють обкладення його центрального стрижня – зорової палички, або рабдома. У своєї основи ретинальні клітини переходять у нервові волокна, що йдуть до зорових часток головного мозку. Пігментна частина утворена пігментними клітинами, які разом складають обкладку чутливої частини і кришталевого конуса; завдяки цьому кожен омматид оптично ізольований від сусіднього. Отже, пігментна частина виконує функцію апарату оптичної ізоляції.
Денні комахи мають так званий позиційний зір. Завдяки оптичній ізоляції за допомогою пігментних клітин кожен омматидій перетворений на ізольовану тонку трубку; тому в нього можуть проникнути тільки промені, що йдуть через кришталик і притому тільки омматідія, що суворо збігаються з поздовжньою віссю. Ці промені і досягають зорової палички, або рабдома; останній якраз і є сприймаючим елементом сітківки. Отже, поле зору кожного омматидія дуже мало і він бачить лише нікчемну частину предмета, що розглядається. Але велика кількість омматідіїв дозволяє різко збільшити поле зору шляхом взаємного застосування один до одного або апозиції; в результаті окремих дрібних частин зображення утворюється як у мозаїці єдине загальне зображення. Таким чином, комахи мають мозаїчний зір.
Нічні та сутінкові комахи мають суперпозиційний зір, що пов'язано з морфологічними та фізіологічними відмінностями їхніх омматидіїв. У суперпозиційному оці чутлива частина віддаленіша від оптичної, а пігментні клітини ізолюють переважно оптичну частину. Завдяки цьому до зорової палички проникають 2 види променів – прямі та косі; перші потрапляють до омматидій через кришталик, а другі – із сусідніх омматидіїв, що посилює світловий ефект. Отже, зображення предмета виходить у разі як шляхом об'єднання окремих сприйняттів, а й шляхом їх накладання, чи суперпозиції.
При сильному денному освітленні суперпозиційне око набуває деякої фізіологічної схожості з опозиційним оком. Відбувається це тому, що пігмент у пігментних клітинах світла починає переміщатися і розподіляється так, що утворює темну трубку навколо омматідія; завдяки цьому омматидії оптично майже ізолюються один від одного і одержують промені переважно від своєї лінзи. Ця здатність ока реагувати на рівень висвітлення може розглядатися як акомодація. Певною мірою вона властива і опозиційному оку, що дозволяє денним комахам швидко пристосовувати око до зору на яскравому світлі та в тіні, наприклад, при перельоті з відкритого місцяв ліс.
За допомогою складних очей комахи розрізняють форму, рух, забарвлення та відстань до предмета, а також поляризоване світло. Однак велика різноманітність комах, їх способу життя та звичок, безсумнівно, створює і різноманітність особливостей їхнього зору. Останні залежить від особливостей будови очей та його омматидій; діаметр, довжина, число останніх та інші властивості визначають якість зору. Вважається, що багато видів короткозорі і на відстані розрізняють лише рух. Це підтверджується багатьма дослідами. Так, личинки бабок кидаються на видобуток, що рухається, і не помічають нерухомий. Поміщена перед гніздом ос сітка з перевершуючими довжину їх тіла осередками все ж таки перегороджує вхід у гніздо, але через деякий час оси навчаться пролазити через осередки цієї сітки.
Більшість комах сліпі до червоного кольору, але бачать ультрафіолетове випромінювання та залучаються ним; діапазон видимих світлових хвиль лежить у межах 2500-8000 А. У медоносної бджоливідкрита здатність розрізняти поляризоване світло, що випромінюється блакитним небом, що дозволяє їй орієнтуватися у просторі при польоті. Для низки комах характерно також зміна руху залежно від напрямку сонячних променів, тобто. орієнтація за сонячним компасом. Сутність цього явища полягає в тому, що кут падіння променів на ті чи інші частини сітківки зберігає свою сталість протягом якогось часу; перерваний рух відновлюється під тим самим кутом, але через переміщення сонця напрямок руху змінюється на те ж число градусів.
Близьким є світлокомпасний рух, який пояснює приліт нічних комах на світ. Світлові промені розходяться радіально і при косому русі по відношенню до них кут їх падіння змінюватиметься; для збереження фіксованого кута комаха змушена постійно змінювати свій шлях у бік джерела світла. Рух йде логарифмічної спіралі і, зрештою, призводить комаху до самого джерела світла (рис. 12).
Прості очі, або вічка, розташовуються між складними очима на лобі і темряві або тільки на темряві (рис. 13). Вони малі, зазвичай серед трьох, і розташовані трикутником. Внаслідок свого положення у верхній частині голови вони нерідко називаються також дорсальними очима. Морфологічно очі не відповідають омматидіям складних очей. Так, вони іннервуються не із зорових часток головного мозку, а із серединної частини протоцеребруму. Крім того, на одну оптичну частину вони мають серію чутливих частин. Вони також позбавлені кришталевого конуса та його оптична частина представлена лише кутикулярною лінзою, тобто. одним кришталиком.
Очі розвинені далеко не у всіх комах, зокрема, відсутні у багатьох двокрилих та метеликів. У безкрилих або короткокрилих комах вони також відсутні або рудиментарні. Їхня роль недостатньо ясна. Встановлено, що в ряду форм фокус вічка лежить за чутливою частиною, тому сприйняття зображення в цьому випадку не може бути; зафарбовування складних очей робить цих комах сліпими. Разом з тим, існує анатомічний зв'язок очкових нервів з нервами складних очей, що вказує на існування функціонального зв'язку між цими органами. Безсумнівно, очі у різних комах можуть грати неоднакову роль. У всякому разі, у багатьох вони регулюють вплив на складні очі, забезпечуючи стійкість зору в умовах коливання інтенсивності освітлення. При низькій її інтенсивності очі посилюють реакцію складних очей, тобто. стають сегментами останніх, за високої – вони мають гальмуючий вплив на складні очі.
Від дорсальних очей слід відрізняти бічні, або латеральні, вічка, властиві личинкам комах із повним перетворенням. Ці очі, звані також стеммами, розташовуються на бічних частинах голови дома, де в дорослих особин перебувають складні очі. Число їх по-різному і навіть мінливе в межах одного і того ж виду. Одні види мають лише по одному вічку з кожного боку, в інших число їх досягає шести і більше пар. При переході комахи в дорослий стан бічні очі атрофуються і замінюються складними очима.
Стеми різноманітні за деталями будови, але їм характерно присутність кришталика. У гусениць метеликів є також кришталевий конус і розвинений всього один рабдом, що робить таке вічко подібним до омматидію складного ока. Але у личинок пильщиків, деяких жуків та інших комах в вічку є кілька або навіть безліч рабдомів, а кришталевий конус може бути відсутнім. Це робить такі стемми подібними не до омматидій, а з дорсальними очками.
Бічні очі іннервуються від зорових часток головного мозку та їх зорова функція безперечна.
Деякі комахи зберігають здатність реагувати на світло при видаленні очей і очей або покритті чорним лаком; таргани при цьому уникають світла, як і в нормальному стані, а гусениці зберігають позитивну реакцію та рухаються до джерела світла. Безокі печерні комахи також можуть реагувати на світло. Очевидно, поверхня їх тіла здатна відчувати світло і тому можна говорити про шкірну світлочутливість.
Жданова Т. Д.
Стикаючись із різноманітною та енергійною діяльністю світу комах можна отримати дивовижні враження. Здавалося б, ці створіння безтурботно літають і плавають, бігають і повзають, дзижчать і цокочуть, гризуть і несуть. Проте все це робиться не безцільно, а в основному з певним наміром, згідно з закладеною в їх організм вродженою програмою та набутим життєвим досвідом. Для сприйняття навколишнього світу, орієнтації в ньому, здійснення всіх доцільних дій та життєвих процесів тварини наділені дуже складними системами, в першу чергу нервової та сенсорної.
Що спільного у нервової системи хребетних та безхребетних?
Нервова система є складним комплексом структур і органів, що складаються з нервової тканини, де центральним відділом є мозок. Головною структурною та функціональною одиницею нервової системи є нервова клітина з відростками (грецькою нервова клітина – нейрон).
Нервова система та мозок комах забезпечують: сприйняття за допомогою органів чуття зовнішнього та внутрішнього подразнення (дратівливість, чутливість); миттєву переробку системою аналізаторів сигналів, що надходять, підготовку та здійснення адекватної реакції у відповідь; зберігання в пам'яті в закодованому вигляді спадкової та придбаної інформації, а також миттєве вилучення її за необхідності; управління всіма органами та системами організму для його функціонування як єдиного цілого, врівноважування його із середовищем; здійснення психічних процесів та вищої нервової діяльності, доцільна поведінка.
Організація нервової системи та мозку хребетних і безхребетних тварин настільки різна, що їх зіставлення здавалося б неможливим. І в той же час для найрізноманітніших видів нервової системи, що належать, начебто, і зовсім «простим» і «складним» організмам, характерні однакові функції.
Зовсім крихітний мозок мухи, бджоли, метелика або іншої комахи дозволяє йому бачити і чути, відчувати і відчувати смак, пересуватися з великою точністю, більш того- літати, користуючись внутрішньою картою на значні відстані, здійснювати комунікаційну взаємодію між собою і навіть володіти своєю «мовою», навчатися та застосовувати в нестандартних ситуаціяхлогічне мислення. Так, мозок мурашки набагато менше шпилькової головки, але цю комаху здавна вважали «мудрецем». При порівнянні не тільки з його мікроскопічним мозком, але і з незбагненними можливостями однієї нервової клітини людині варто соромитися своїх найсучасніших комп'ютерів. А що про це може сказати наука, наприклад, нейробіологія, що вивчає процеси народження, життя та смерті мозку? Чи змогла вона розгадати таємницю життєдіяльності мозку – цього найскладнішого та найтаємничішого з явищ, відомих людям?
Перший нейробіологічний досвід належить давньоримському лікареві Галену. Перерізавши у свині нервові волокна, з допомогою яких мозок керував м'язами гортані, він позбавив тварину голоси – вона відразу оніміла. Це було тисячоліття тому. Але чи далеко з того часу пішла наука у своїх знаннях про принцип роботи мозку? Виявляється, незважаючи на величезну працю вчених, принцип роботи навіть однієї нервової клітини, так званої «цеглинки», з якої побудований мозок, людині так і не відомий. Нейробіологи багато що розуміють з того, як нейрон «їсть» і «п'є»; як отримує необхідну для своєї життєдіяльності енергію, перетравлюючи в «біологічних котлах» необхідні речовини, витягнуті з довкілля; як потім цей нейрон посилає сусідам різну інформацію як сигналів, зашифровану чи певної серії електричних імпульсів, або у різноманітних комбінаціях хімічних речовин. А що потім? Ось отримала нервова клітина конкретний сигнал, і в її глибинах почалася співдружність з іншими клітинами, що утворюють мозок тварини, унікальна діяльність. Йде запам'ятовування інформації, вилучення з пам'яті необхідних відомостей, прийняття рішень, віддача наказів м'язам і різним органам тощо. Як усе відбувається? Це вченим досі точно не відомо. Ну а оскільки незрозуміло, як діють окремі нервові клітини та їх комплекси, то не зрозумілий і принцип роботи цілого мозку, навіть такого маленького, як у комахи.
Робота органів чуття та живих «приладів»
Життєдіяльність комах супроводжується обробкою звукової, нюхової, зорової та іншої сенсорної інформації – просторової, геометричної, кількісної. Однією з багатьох загадкових та цікавих особливостейкомах є їхнє вміння за допомогою власних «приладів» точно оцінювати ситуацію. Наші знання про ці пристрої незначні, хоча вони широко використовуються у природі. Це і визначники різних фізичних полів, які дозволяють прогнозувати землетруси, виверження вулканів, повені, зміни погоди. Це і почуття часу, що відраховується внутрішнім біологічним годинником, і почуття швидкості, і здатність до орієнтації та навігації та багато іншого.
Властивість будь-якого організму (мікроорганізмів, рослин, грибів і тварин) приймати роздратування, що виходять з зовнішнього середовищаі від своїх органів і тканин, називається чутливістю. Комахи, як і інші тварини зі спеціалізованою нервовою системою, мають нервові клітини з високою вибірковою здатністю до різних подразників – рецептори. Вони можуть бути тактильними (що реагують на дотики), температурними, світловими, хімічними, вібраційними, м'язово-суглобовими тощо. Завдяки своїм рецепторам комахи вловлюють усю різноманітність факторів зовнішнього середовища – різні вібрації (великий діапазон звуків, енергію випромінювання у формі світла та тепла), механічний тиск (наприклад, силу тяжіння) та інші фактори. Рецепторні клітини розташовані в тканинах або поодиноко, або зібрані в системи з утворенням спеціалізованих сенсорних органів - органів чуття.
Усі комахи чудово «розуміють» свідчення своїх органів чуття. Одні з них, як органи зору, слуху, нюху, відносяться до дистанційних і здатні сприймати роздратування на відстані. Інші, як органи смаку та дотику, є контактними та реагують на вплив при безпосередньому зіткненні.
Комахи в своїй масі наділені чудовим зором. Їх складно влаштовані фасеткові очі, яких іноді додаються і прості очі, служать розпізнавання різних об'єктів. Деякі комахи забезпечені колірним зором, доцільними приладами нічного бачення. Цікаво, що очі комах – це єдиний орган, подібність якого має інші тварини. У той же час органи слуху, нюху, смаку та дотику такої подібності не мають, проте комахи чудово сприймають запахи і звуки, орієнтуються в просторі, уловлюють і випромінюють ультразвукові хвилі. Тонкий нюх та смак дозволяють їм знаходити їжу. Різноманітні залози комах виділяють речовини для залучення побратимів, статевих партнерів, відлякування суперників і ворогів, а високочутливий нюх здатний вловлювати запах цих речовин навіть за кілька кілометрів.
Багато хто у своїх уявленнях пов'язує органи почуттів комах з головою. Але виявляється структури, відповідальні за збір інформації про навколишньому середовищі, знаходяться у комах у самих різних частинахтіла. Вони можуть визначати температуру предметів і куштувати їжу на смак ногами, визначати присутність світла спиною, чути колінами, вусами, хвостовими придатками, волосками тіла тощо.
Органи почуттів комах входять до складу сенсорних систем – аналізаторів, що пронизують мережею майже весь організму. Вони отримують безліч різних зовнішніх та внутрішніх сигналів від рецепторів своїх органів чуття, аналізують їх, формують і передають «вказівки» різним органам для здійснення доцільних дій. Органи почуттів переважно становлять рецепторний відділ, що розташований на периферії (кінцях) аналізаторів. А провідниковий відділ утворений центральними нейронами та провідними шляхами від рецепторів. У мозку є певні ділянки для обробки інформації, що надходить від органів чуття. Вони становлять центральну, "мозкову", частину аналізатора. Завдяки такій складній та доцільній системі, наприклад зорового аналізатора, проводиться точний розрахунок та управління органами руху комахи.
Накопичено великі знання про дивовижні можливості сенсорних систем комах, проте обсяг книги дозволяє навести лише деякі з них.
Органи зору
Очі і вся найскладніша зорова система – це дивовижний дар, завдяки якому тварини здатні отримувати основну інформацію про навколишній світ, швидко розпізнавати різні об'єкти та оцінювати ситуацію. Зір необхідно комахам під час пошуку їжі, щоб уникати хижаків, досліджувати об'єкти інтересу чи обстановку, взаємодіяти коїться з іншими особами при репродуктивному і громадському поведінці тощо.
Комахи оснащені різними очима. Вони можуть бути складними, простими або додатковими очима, а також личинковими. Найбільш складні – фасеткові очі, які складаються з великої кількості омматидіїв, що утворюють на поверхні ока шестигранні фасетки. Омматидій за своєю суттю - це крихітний зоровий апарат, з мініатюрною лінзою, світлопровідною системою і світлочутливими елементами. Кожна фасетка сприймає лише невелику частину предмета, а разом вони забезпечують мозаїчне зображенняпредмета цілком. Фасеткові очі, властиві більшості дорослих комах, розташовані на сторонах голови. В окремих комах, наприклад у бабки-мисливиці, що швидко реагує на пересування видобутку, очі займають половину голови. Кожне її око збудовано з 28 000 фасеток. Для порівняння у метеликів їх 17 000, у кімнатної мухи- 4 000. Вічків на голові у комах може бути два або три на лобі або тім'ячці, і рідше - по її сторонах. Личинкові очі у жуків, метеликів, перетинчастокрилих у дорослому стані замінюються на складні.