Órgãos sensoriais. Nos insetos, distinguem-se um sentido mecânico (toque, vibração), audição, sentido químico (olfato, paladar). O sistema nervoso e os órgãos dos sentidos dos insetos Os órgãos dos sentidos dos insetos

16.06.2019

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Entrar em contato com as atividades variadas e energéticas do mundo dos insetos pode ser uma experiência incrível. Parece que essas criaturas descuidadamente voam e nadam, correm e rastejam, zumbem e gorjeiam, roem e carregam. No entanto, tudo isso não é feito à toa, mas principalmente com certa intenção, de acordo com o programa inato embutido em seu corpo e a experiência de vida adquirida. Para a percepção do mundo circundante, orientação nele, a implementação de todas as ações convenientes e processos de vida, os animais são dotados de sistemas muito complexos, principalmente nervosos e sensoriais.

O que os sistemas nervosos de vertebrados e invertebrados têm em comum?

O sistema nervoso é um complexo complexo de estruturas e órgãos, constituído por tecido nervoso, onde a seção central é o cérebro. A principal unidade estrutural e funcional do sistema nervoso é uma célula nervosa com processos (em grego, uma célula nervosa é um neurônio).

O sistema nervoso e o cérebro dos insetos fornecem: percepção com a ajuda dos sentidos de irritação externa e interna (irritabilidade, sensibilidade); processamento instantâneo pelo sistema de analisadores de sinais de entrada, preparação e implementação de uma resposta adequada; armazenamento na memória de forma codificada de informações hereditárias e adquiridas, bem como sua recuperação instantânea quando necessário; gestão de todos os órgãos e sistemas do corpo para seu funcionamento como um todo, equilibrando-o com o meio ambiente; implementação de processos mentais e maior atividade nervosa, comportamento conveniente.

A organização do sistema nervoso e do cérebro de vertebrados e invertebrados é tão diferente que à primeira vista parece impossível compará-los. E, ao mesmo tempo, para os mais diversos tipos de sistema nervoso, pertencentes, ao que parece, a organismos completamente “simples” e “complexos”, as mesmas funções são características.

O minúsculo cérebro de uma mosca, abelha, borboleta ou outro inseto permite ver e ouvir, tocar e saborear, mover-se com grande precisão, Além disso- voar usando o "mapa" interno por distâncias consideráveis, comunicar-se entre si e até possuir sua própria "linguagem", aprender e aplicar em situações fora do padrão pensamento lógico. Assim, o cérebro de uma formiga é muito menor que uma cabeça de alfinete, mas esse inseto há muito é considerado um "sábio". Quando comparado não apenas com seu cérebro microscópico, mas também com as capacidades incompreensíveis de uma única célula nervosa, uma pessoa deveria se envergonhar de seus computadores mais modernos. E o que a ciência pode dizer sobre isso, por exemplo, a neurobiologia, que estuda os processos de nascimento, vida e morte do cérebro? Ela poderia desvendar o mistério da atividade vital do cérebro - este fenômeno mais complexo e misterioso, conhecido pelas pessoas?

A primeira experiência neurobiológica pertence ao antigo médico romano Galeno. Tendo cortado as fibras nervosas de um porco, com a ajuda do qual o cérebro controlava os músculos da laringe, ele privou o animal de sua voz - ele imediatamente ficou entorpecido. Foi há um milênio. Mas até que ponto a ciência foi desde então em seu conhecimento do princípio do cérebro? Acontece que, apesar do enorme trabalho dos cientistas, o princípio de funcionamento de até mesmo uma célula nervosa, o chamado "tijolo" do qual o cérebro é construído, ainda não é conhecido pelo homem. Os neurocientistas entendem muito sobre como um neurônio "come" e "bebe"; como recebe a energia necessária à sua atividade vital, digerindo as substâncias necessárias extraídas do meio ambiente em “caldeiras biológicas”; como então esse neurônio envia para seus vizinhos uma ampla variedade de informações na forma de sinais, criptografados em uma certa série de impulsos elétricos ou em várias combinações substancias químicas. E depois? Aqui uma célula nervosa recebeu um sinal específico, e em suas profundezas começou uma atividade única em colaboração com outras células que formam o cérebro do animal. Há uma memorização das informações recebidas, a extração das informações necessárias da memória, tomada de decisões, dando ordens aos músculos e vários órgãos, etc. Como estão as coisas? Os cientistas ainda não sabem ao certo. Bem, como não está claro como as células nervosas individuais e seus complexos operam, o princípio de funcionamento de todo o cérebro, mesmo tão pequeno quanto o de um inseto, também não está claro.

O trabalho dos órgãos dos sentidos e "dispositivos" vivos

A atividade vital dos insetos é acompanhada pelo processamento de informações sonoras, olfativas, visuais e outras informações sensoriais - espaciais, geométricas, quantitativas. Um dos muitos misteriosos e características interessantes insetos é sua capacidade de avaliar com precisão a situação usando seus próprios "instrumentos". Nosso conhecimento desses dispositivos é limitado, embora sejam amplamente utilizados na natureza. Estes são determinantes de vários campos físicos, que permitem prever terremotos, erupções vulcânicas, inundações, mudanças climáticas. Este é um senso de tempo, contado pelo relógio biológico interno, e um senso de velocidade, e a capacidade de navegar e navegar e muito mais.

A propriedade de qualquer organismo (microrganismos, plantas, fungos e animais) de perceber estímulos emanados do ambiente externo e de seus próprios órgãos e tecidos é chamada de sensibilidade. Os insetos, como outros animais com sistema nervoso especializado, possuem células nervosas com alta seletividade para vários estímulos - receptores. Podem ser táteis (responsivos ao toque), temperatura, luz, química, vibracional, músculo-articular, etc. Graças aos seus receptores, os insetos capturam toda a variedade de fatores ambientais - várias vibrações (uma ampla gama de sons, energia de radiação na forma de luz e calor), pressão mecânica (por exemplo, gravidade) e outros fatores. As células receptoras estão localizadas nos tecidos isoladamente ou montadas em sistemas com a formação de órgãos sensoriais especializados - órgãos dos sentidos.

Todos os insetos "compreendem" perfeitamente as indicações de seus órgãos dos sentidos. Alguns deles, como os órgãos da visão, audição, olfato, são remotos e são capazes de perceber a irritação à distância. Outros, como os órgãos do paladar e do tato, são de contato e respondem à exposição por meio do contato direto.

Os insetos na massa são dotados de excelente visão. Seus olhos compostos complexos, aos quais às vezes são adicionados olhos simples, servem para reconhecer vários objetos. Alguns insetos são fornecidos com visão de cores, dispositivos de visão noturna adequados. Curiosamente, os olhos dos insetos são o único órgão com o qual outros animais se parecem. Ao mesmo tempo, os órgãos da audição, olfato, paladar e tato não têm tanta semelhança, mas, no entanto, os insetos percebem perfeitamente cheiros e sons, navegam no espaço, capturam e emitem ultra ondas sonoras. O olfato e o paladar delicados permitem que eles encontrem comida. Uma variedade de glândulas de insetos secretam substâncias para atrair irmãos, parceiros sexuais, afugentar rivais e inimigos, e um olfato altamente sensível é capaz de detectar o cheiro dessas substâncias mesmo por vários quilômetros.

Muitos em suas idéias associam os órgãos dos sentidos dos insetos à cabeça. Mas acontece que as estruturas responsáveis por coletar informações sobre o meio ambiente são encontradas em insetos em várias partes do corpo. Eles podem determinar a temperatura de objetos e saborear alimentos com os pés, detectar a presença de luz com as costas, ouvir com os joelhos, bigodes, apêndices da cauda, pêlos do corpo, etc.

Os órgãos dos sentidos dos insetos fazem parte dos sistemas sensoriais - analisadores que penetram na rede de quase todo o organismo. Eles recebem muitos sinais externos e internos diferentes dos receptores de seus órgãos dos sentidos, analisam-nos, formam e transmitem "instruções" a vários órgãos para a implementação de ações apropriadas. Os órgãos dos sentidos compõem principalmente a seção receptora, localizada na periferia (extremidades) dos analisadores. E o departamento condutor é formado por neurônios centrais e vias de receptores. O cérebro tem certas áreas para processar informações provenientes dos sentidos. Eles constituem a parte central, “cérebro”, do analisador. Graças a um sistema tão complexo e conveniente, por exemplo, um analisador visual, é realizado um cálculo e controle precisos dos órgãos de movimento de um inseto.

Amplo conhecimento foi acumulado sobre as incríveis capacidades dos sistemas sensoriais dos insetos, mas o volume do livro nos permite citar apenas alguns deles.

órgãos da visão

Olhos e tudo mais difícil sistema visual- este é um presente incrível, graças ao qual os animais podem receber informações básicas sobre o mundo ao seu redor, reconhecer rapidamente vários objetos e avaliar a situação que surgiu. A visão é necessária para os insetos quando procuram alimento para evitar predadores, explorar objetos de interesse ou ambiente, interagir com outros indivíduos no comportamento reprodutivo e social, etc.

Os insetos são equipados com uma variedade de olhos. Eles podem ser olhos complexos, simples ou adicionais, bem como larvas. Os mais complexos são os olhos compostos, que consistem em um grande número de omatídeos que formam facetas hexagonais na superfície do olho. Ommatidium é essencialmente um pequeno aparato visual, equipado com uma lente em miniatura, um sistema de guia de luz e elementos sensíveis à luz. Cada faceta percebe apenas uma pequena parte do objeto e, juntas, fornecem uma imagem em mosaico de todo o objeto. Os olhos compostos, característicos da maioria dos insetos adultos, estão localizados nas laterais da cabeça. Em alguns insetos, por exemplo, uma libélula caçadora, que reage rapidamente ao movimento da presa, os olhos ocupam metade da cabeça. Cada um de seus olhos é construído a partir de 28.000 facetas. Para comparação, as borboletas têm 17.000 deles e uma mosca doméstica tem 4.000. Os olhos na cabeça dos insetos podem ser dois ou três na testa ou na coroa e menos frequentemente nas laterais. Ocelos larvais em besouros, borboletas, himenópteros na idade adulta são substituídos por complexos.

É curioso que os insetos não consigam fechar os olhos durante o repouso e, portanto, durmam com os olhos abertos.

São os olhos que contribuem para a reação rápida de um caçador de insetos, como um louva-a-deus. A propósito, este é o único inseto que pode se virar e olhar para trás. Olhos grandes fornecem ao louva-a-deus uma visão binocular e permitem que você calcule com precisão a distância até o objeto de sua atenção. Essa habilidade, combinada com o movimento rápido das patas dianteiras em direção à presa, fazem do louva-a-deus um excelente caçador.

E nos besouros de patas amarelas, correndo sobre a água, os olhos permitem que você veja simultaneamente a presa na superfície da água e embaixo dela. Para fazer isso, os analisadores visuais do besouro têm a capacidade de corrigir o índice de refração da água.

A percepção e análise de estímulos visuais é realizada pelo sistema mais complexo - o analisador visual. Para muitos insetos, este é um dos principais analisadores. Aqui, a célula sensível primária é o fotorreceptor. E as vias (nervo óptico) e outras células nervosas localizadas em diferentes níveis do sistema nervoso estão conectadas a ele. Ao perceber informações de luz, a sequência de eventos é a seguinte. Os sinais recebidos (quanta de luz) são instantaneamente codificados na forma de impulsos e transmitidos ao longo dos caminhos de condução para o sistema nervoso central - para o centro "cérebro" do analisador. Lá, esses sinais são imediatamente decodificados (decodificados) na percepção visual correspondente. Para seu reconhecimento, padrões de imagens visuais e outras informações necessárias são recuperadas da memória. E então é enviado um comando a vários órgãos para uma resposta adequada do indivíduo a uma mudança na situação.

Onde estão localizadas as "orelhas" dos insetos?

A maioria dos animais e humanos ouve com seus ouvidos, onde os sons fazem o tímpano vibrar – forte ou fraco, lento ou rápido. Qualquer mudança na vibração informa ao corpo sobre a natureza do som que está sendo ouvido. Como os insetos ouvem? Em muitos casos, eles também são “orelhas” peculiares, mas em insetos estão em lugares incomuns para nós: no bigode - por exemplo, em mosquitos machos, formigas, borboletas; nos apêndices da cauda - na barata americana. Grilos e gafanhotos ouvem com as canelas das patas dianteiras, e os gafanhotos ouvem com o estômago. Alguns insetos não possuem "ouvidos", ou seja, não possuem órgãos especiais de audição. Mas eles são capazes de perceber várias vibrações. ambiente aéreo, incluindo vibrações sonoras e ondas ultrassônicas que são inacessíveis ao nosso ouvido. Os órgãos sensíveis de tais insetos são cabelos finos ou os menores bastões sensíveis. Eles estão localizados em grande número em diferentes partes do corpo e estão associados às células nervosas. Assim, nas lagartas peludas, as “orelhas” são os pelos, e nas lagartas nuas, toda a pele do corpo.

Uma onda sonora é formada alternando rarefação e condensação do ar, propagando-se em todas as direções a partir da fonte sonora - qualquer corpo oscilante. As ondas sonoras são percebidas e processadas pelo analisador auditivo - o sistema mais complexo de estruturas mecânicas, receptoras e nervosas. Essas vibrações são convertidas pelos receptores auditivos em impulsos nervosos que são transmitidos ao longo do nervo auditivo até a parte central do analisador. O resultado é a percepção do som e a análise de sua força, altura e caráter.

O sistema auditivo dos insetos garante sua resposta seletiva a vibrações de frequência relativamente alta - eles percebem os menores tremores da superfície, do ar ou da água. Por exemplo, insetos zumbindo produzem ondas sonoras através de batidas rápidas de asas. Tal vibração do ar ambiente, por exemplo, o guincho dos mosquitos, os machos percebem com seus órgãos sensíveis localizados nas antenas. Assim, eles captam as ondas de ar que acompanham o voo de outros mosquitos e respondem adequadamente às informações sonoras recebidas. Os sistemas auditivos dos insetos são “sintonizados” para perceber sons relativamente fracos, de modo que sons altos têm um efeito negativo sobre eles. Por exemplo, zangões, abelhas, moscas de algumas espécies não podem subir no ar quando soam.

Os chamados sinais variados, mas bem definidos, feitos pelos grilos machos de cada espécie desempenham um papel importante em seu comportamento reprodutivo ao cortejar e atrair as fêmeas. O grilo é fornecido com uma ferramenta maravilhosa para se comunicar com um amigo. Ao criar um trinado suave, ele esfrega o lado afiado de um élitro contra a superfície de outro. E para a percepção do som, o macho e a fêmea possuem uma membrana cuticular fina particularmente sensível, que desempenha o papel do tímpano. Tem sido feito experiência interessante quando um macho chilreante foi colocado na frente de um microfone e uma fêmea foi colocada em outra sala perto do telefone. Quando o microfone foi ligado, a fêmea, tendo ouvido o chilrear típico da espécie do macho, correu para a fonte do som, o telefone.

Órgãos para captação e emissão de ondas ultrassônicas

As mariposas são equipadas com um dispositivo para detectar morcegos, que usam ondas ultrassônicas para orientação e caça. Os predadores percebem sinais com uma frequência de até 100.000 hertz, e borboletas e crisopídeos noturnos, que caçam, até 240.000 hertz. No peito, por exemplo, das mariposas, existem órgãos especiais para análise acústica de sinais ultrassônicos. Eles possibilitam a captura de impulsos ultrassônicos de kozhans de caça a uma distância de até 30 m. Quando uma borboleta percebe um sinal de um localizador de predadores, ações comportamentais protetoras são ativadas. Ouvindo os chamados ultrassônicos do rato noturno a uma distância relativamente grande, a borboleta muda abruptamente a direção do voo, usando uma manobra enganosa - "mergulho". Ao mesmo tempo, ela começa a fazer figuras acrobacias- espirais e "loops mortos" para fugir da perseguição. E se o predador estiver a menos de 6 m de distância, a borboleta dobra as asas e cai no chão. E o morcego não detecta um inseto imóvel.

Mas descobriu-se recentemente que a relação entre mariposas e morcegos é ainda mais complexa. Assim, borboletas de algumas espécies, tendo detectado os sinais de um morcego, começam a emitir impulsos ultrassônicos na forma de cliques. Além disso, esses impulsos agem sobre o predador de tal maneira que, como se estivesse assustado, ele voa para longe. Há apenas especulações sobre o que faz com que os morcegos parem de perseguir a borboleta e "fujam do campo de batalha". É provável que os cliques ultrassônicos sejam sinais adaptativos de insetos, semelhantes aos enviados pelo próprio morcego, só que muito mais fortes. Esperando ouvir um fraco som refletido de seu próprio sinal, o perseguidor ouve um rugido ensurdecedor - como se uma aeronave supersônica quebrasse a barreira do som.

Isso levanta a questão de por que um morcego é atordoado não por seus próprios sinais ultrassônicos, mas por borboletas. Acontece que o morcego está bem protegido de seu próprio impulso de grito enviado pelo localizador. Caso contrário, um impulso tão poderoso, que é 2.000 vezes mais forte que os sons refletidos recebidos, pode ensurdecer o mouse. Para evitar que isso aconteça, seu corpo fabrica e usa propositalmente um estribo especial. Antes de enviar um pulso ultrassônico, um músculo especial afasta o estribo da janela da cóclea do ouvido interno - as vibrações são interrompidas mecanicamente. Essencialmente, o estribo também faz um clique, mas não um som, mas um anti-som. Após um grito de sinal, ele retorna imediatamente ao seu lugar para que o ouvido esteja pronto para receber o sinal refletido. É difícil imaginar com que velocidade o músculo pode agir, desligando a audição do mouse no momento do impulso-grito enviado. Durante a perseguição de presas - são 200-250 impulsos por segundo!

E os cliques da borboleta, perigosos para um morcego, são ouvidos exatamente no momento em que o caçador vira o ouvido para perceber seu eco. Assim, para assustar um predador atordoado, a borboleta noturna envia sinais extremamente compatíveis com seu localizador. Para fazer isso, o corpo do inseto é programado para receber a frequência de pulso do caçador que se aproxima e envia um sinal de resposta exatamente em uníssono com ele.

Esta relação entre mariposas e morcegos levanta muitas questões. Como os insetos conseguiram a capacidade de perceber os sinais ultrassônicos dos morcegos e entender instantaneamente o perigo que eles carregam? Como as borboletas poderiam desenvolver gradualmente um dispositivo ultrassônico com características de proteção perfeitamente compatíveis através do processo de seleção e aprimoramento? A percepção de sinais ultrassônicos de morcegos também não é fácil de descobrir. O fato é que eles reconhecem seu eco entre milhões de vozes e outros sons. E nenhum sinal de gritos de companheiros de tribo, nenhum sinal ultrassônico emitido com a ajuda de equipamentos, impede que os morcegos cacem. Apenas os sinais da borboleta, mesmo reproduzidos artificialmente, fazem o rato voar para longe.

Os seres vivos apresentam novos e novos enigmas, causando admiração pela perfeição e conveniência da estrutura de seu corpo.

O louva-a-deus, como a borboleta, juntamente com uma excelente visão, também recebe órgãos auditivos especiais para evitar o encontro com os morcegos. Esses órgãos auditivos que percebem o ultrassom estão localizados no peito entre as pernas. E para algumas espécies de louva-a-deus, além do órgão ultrassônico da audição, é característica a presença de um segundo ouvido, que percebe frequências muito mais baixas. Sua função ainda não é conhecida.

sensação química

Os animais são dotados de uma sensibilidade química geral, que é fornecida por vários órgãos sensoriais. No sentido químico dos insetos, o olfato desempenha o papel mais significativo. E cupins e formigas, segundo os cientistas, recebem um olfato tridimensional. O que é é difícil para nós imaginar. Os órgãos olfativos de um inseto reagem à presença de concentrações muito pequenas de uma substância, às vezes muito distantes da fonte. Graças ao olfato, o inseto encontra presas e alimentos, navega pelo terreno, aprende sobre a aproximação do inimigo e realiza a biocomunicação, onde a “linguagem” específica é a troca de informações químicas por meio de feromônios.

Os feromônios são os compostos mais complexos secretados para fins de comunicação por alguns indivíduos, a fim de transferir informações para outros indivíduos. Tais informações são codificadas em substâncias químicas específicas, dependendo do tipo de ser vivo e até mesmo do seu pertencimento a uma determinada família. A percepção com a ajuda do sistema olfativo e a decodificação da "mensagem" faz com que os receptores certa forma comportamento ou processo fisiológico. Até o momento, um grupo significativo de feromônios de insetos é conhecido. Alguns deles são projetados para atrair indivíduos do sexo oposto, outros, traçam, indicam o caminho para uma casa ou fonte de alimento, outros servem como sinal de alarme, quartos regulam certos processos fisiológicos, etc.

Verdadeiramente única deve ser a "produção química" no corpo dos insetos para liberar na quantidade certa e em um determinado momento toda a gama de feromônios de que precisam. Hoje, mais de uma centena dessas substâncias da natureza mais complexa são conhecidas. composição química, mas não mais de uma dúzia deles foram reproduzidos artificialmente. De fato, para obtê-los, são necessárias tecnologias e equipamentos avançados, portanto, por enquanto, resta apenas se surpreender com tal disposição do corpo dessas criaturas invertebradas em miniatura.

Os besouros são fornecidos principalmente com antenas do tipo olfativo. Eles permitem que você capture não apenas o cheiro de uma substância e a direção de sua distribuição, mas também "sinta" a forma de um objeto odorífero. Um exemplo de um grande olfato são os besouros coveiros, empenhados em limpar a terra da carniça. Eles são capazes de cheirar a centenas de metros dela e reunir grande grupo. E a joaninha, com a ajuda do olfato, encontra colônias de pulgões para deixar ali alvenaria. Afinal, não apenas ela se alimenta de pulgões, mas também de suas larvas.

Não apenas insetos adultos, mas também suas larvas são frequentemente dotadas de um excelente olfato. Sim, larvas Besouro capaz de se mover para as raízes das plantas (pinho, trigo), guiado por uma concentração ligeiramente elevada de dióxido de carbono. Nos experimentos, as larvas vão imediatamente para a área do solo, onde introduzem uma pequena quantidade de uma substância que forma dióxido de carbono.

A sensibilidade do órgão olfativo, por exemplo, da borboleta de Saturno, cujo macho é capaz de captar o cheiro de uma fêmea de sua própria espécie a uma distância de 12 km, parece incompreensível. Ao comparar essa distância com a quantidade de feromônio secretado pela fêmea, obteve-se um resultado que surpreendeu os cientistas. Graças às suas antenas, o macho procura inequivocamente entre muitas substâncias odoríferas uma única molécula da substância hereditáriamente conhecida por 1 m3 de ar!

Alguns himenópteros recebem um olfato tão apurado que não é inferior ao conhecido instinto de um cão. Assim, as amazonas, ao correr ao longo de um tronco ou toco de árvore, movimentam vigorosamente suas antenas. Com eles, eles “farejam” as larvas do rabo-córneo ou besouro lenhador, localizado na madeira a uma distância de 2 a 2,5 cm da superfície.

Graças à sensibilidade única das antenas, o minúsculo helis rider determina apenas tocando nos casulos das aranhas o que há neles - se são testículos subdesenvolvidos, aranhas inativas que já os deixaram ou testículos de outros cavaleiros de sua espécie. Ainda não se sabe como Helis faz uma análise tão precisa. Muito provavelmente, ele sente o mais sutil cheiro peculiar, mas pode ser que ao tocar com as antenas, o motociclista capte algum tipo de som refletido.

A percepção e análise dos estímulos químicos que atuam nos órgãos olfativos dos insetos é realizada por um sistema multifuncional - o analisador olfativo. Ele, como todos os outros analisadores, consiste em departamentos de percepção, condução e central. Receptores olfativos (quimiorreceptores) percebem moléculas de substâncias odoríferas e impulsos que sinalizam um certo cheiro são enviados ao longo das fibras nervosas para o cérebro para análise. Há um desenvolvimento instantâneo da resposta do corpo.

Falando sobre o olfato dos insetos, não se pode deixar de falar sobre o cheiro. A ciência ainda não tem uma compreensão clara do que é o cheiro, e existem muitas teorias sobre esse fenômeno natural. Segundo um deles, as moléculas analisadas de uma substância representam uma “chave”. E a “fechadura” são os receptores dos órgãos olfativos incluídos nos analisadores de odor. Se a configuração da molécula se aproximar da "fechadura" de um determinado receptor, o analisador receberá um sinal dele, decifrará e transmitirá informações sobre o cheiro ao cérebro do animal. De acordo com outra teoria, o cheiro é determinado propriedades quimicas moléculas e distribuição cargas eletricas. A mais nova teoria, que conquistou muitos adeptos, vê a principal causa do cheiro nas propriedades vibracionais das moléculas e seus constituintes. Qualquer fragrância está associada a certas frequências (números de onda) alcance infravermelho. Por exemplo, sopa de cebola tioálcool e decaborano são quimicamente completamente diferentes. Mas eles têm a mesma frequência e o mesmo cheiro. Ao mesmo tempo, existem substâncias quimicamente semelhantes que são caracterizadas por diferentes frequências e cheiram de maneira diferente. Se essa teoria estiver correta, tanto substâncias aromáticas quanto milhares de tipos de células que percebem o cheiro podem ser avaliadas por frequências infravermelhas.

"Instalação de radar" de insetos

Os insetos são dotados de excelentes órgãos de olfato e tato - antenas (antenas ou grilhões). Eles são muito móveis e fáceis de controlar: um inseto pode criá-los, reuni-los, girar cada um individualmente em seu próprio eixo ou juntos em um comum. Nesse caso, ambos se assemelham externamente e, em essência, são uma “instalação de radar”. O elemento sensível ao nervo das antenas são as sensilas. A partir deles, um impulso a uma velocidade de 5 m por segundo é transmitido ao centro "cérebro" do analisador para reconhecer o objeto da irritação. E então o sinal de resposta à informação recebida vai instantaneamente para o músculo ou outro órgão.

Na maioria dos insetos, no segundo segmento das antenas está o órgão de Johnston - dispositivo universal, cuja finalidade ainda não foi totalmente elucidada. Acredita-se que perceba movimentos e tremores de ar e água, contatos com objetos sólidos. Gafanhotos e gafanhotos são dotados de uma sensibilidade surpreendentemente alta a vibrações mecânicas, capazes de registrar quaisquer vibrações com amplitude igual à metade do diâmetro de um átomo de hidrogênio!

Os besouros também têm um órgão Johnston no segundo segmento das antenas. E se um besouro correndo na superfície da água for danificado ou removido, ele tropeçará em quaisquer obstáculos. Com a ajuda desse órgão, o besouro é capaz de capturar ondas refletidas vindas da costa ou de obstáculos. Ele sente ondas de água com uma altura de 0,000000004 mm, ou seja, o órgão Johnston desempenha a função de uma sonda ou radar.

As formigas se distinguem não apenas por um cérebro bem organizado, mas também por uma organização corporal igualmente perfeita. As antenas são de suma importância para esses insetos; algumas servem como um excelente órgão de olfato, tato, conhecimento do ambiente e explicações mútuas. Formigas privadas de antenas perdem a capacidade de encontrar um caminho, comida próxima e distinguir inimigos de amigos. Com a ajuda de antenas, os insetos são capazes de "conversar" entre si. As formigas transmitem informação importante, tocando as antenas em certos segmentos das antenas umas das outras. Em um dos episódios comportamentais, duas formigas encontraram presas na forma de larvas de tamanhos diferentes. Após “negociações” com seus irmãos com auxílio de antenas, eles foram ao local do descobrimento junto com assistentes mobilizados. Ao mesmo tempo, a formiga mais bem-sucedida, que conseguiu transmitir informações sobre a presa maior que encontrou com a ajuda de antenas, mobilizou um grupo muito maior de formigas operárias por trás dela.

Curiosamente, as formigas são uma das criaturas mais limpas. Após cada refeição e sono, todo o seu corpo e especialmente as antenas são cuidadosamente limpos.

Sensações de gosto

Uma pessoa define claramente o cheiro e o sabor de uma substância, enquanto nos insetos, as sensações gustativas e olfativas geralmente não são separadas. Eles agem como um único sentimento químico (percepção).

Insetos com sensações gustativas preferem uma ou outra substância dependendo da característica nutricional de uma determinada espécie. Ao mesmo tempo, eles são capazes de distinguir entre doce, salgado, amargo e azedo. Para contato com os alimentos consumidos, os órgãos gustativos podem estar localizados em várias partes do corpo dos insetos - nas antenas, na tromba e nas pernas. Com a ajuda deles, os insetos recebem informações químicas básicas sobre o meio ambiente. Por exemplo, uma mosca, apenas tocando suas patas em um objeto de seu interesse, descobre quase imediatamente o que está sob seus pés - bebida, comida ou algo não comestível. Ou seja, ela é capaz de realizar análise de contato substância química.

O paladar é a sensação que ocorre quando uma solução química atua nos receptores (quimiorreceptores) do órgão gustativo do inseto. As células gustativas receptoras são a parte periférica do complexo sistema do analisador gustativo. Eles percebem estímulos químicos, e aqui ocorre a codificação primária dos sinais gustativos. Os analisadores transmitem imediatamente rajadas de impulsos quimioelétricos ao longo de fibras nervosas finas para seu centro "cérebro". Cada um desses pulsos dura menos de um milésimo de segundo. E então as estruturas centrais do analisador determinam instantaneamente as sensações gustativas.

Continuam as tentativas de entender não apenas a questão do que é um cheiro, mas também de criar teoria unificada"doces". Até agora, isso não foi bem-sucedido - talvez vocês, biólogos do século 21, tenham sucesso. O problema é que substâncias químicas completamente diferentes, tanto orgânicas quanto inorgânicas, podem criar relativamente a mesma sensação gustativa de doçura.

órgãos sensoriais

O estudo do tato dos insetos talvez seja a maior dificuldade. Como essas criaturas acorrentadas em uma concha quitinosa tocam o mundo? Assim, graças aos receptores da pele, somos capazes de perceber várias sensações táteis - alguns receptores registram pressão, outros temperatura, etc. Tocando um objeto, podemos concluir que é frio ou quente, duro ou macio, liso ou áspero. Os insetos também possuem analisadores que determinam temperatura, pressão, etc., mas muito nos mecanismos de sua ação permanece desconhecido.

O sentido do tato é um dos sentidos mais importantes para a segurança do voo de muitos insetos voadores, para sentir as correntes de ar. Por exemplo, nos dípteros, todo o corpo é coberto por sensilas, que desempenham funções táteis. Há especialmente muitos deles nos cabrestos para perceber a pressão do ar e estabilizar o vôo.

Graças ao sentido do tato, a mosca não é tão fácil de golpear. Sua visão permite que ela perceba um objeto ameaçador apenas a uma distância de 40 a 70 cm. Mas a mosca é capaz de responder a um movimento perigoso da mão, que causou até um pequeno movimento de ar, e decola instantaneamente. Esta mosca doméstica comum confirma mais uma vez que nada é simples no mundo dos vivos - todas as criaturas, jovens e velhas, são dotadas de excelentes sistemas sensoriais para a vida ativa e sua própria proteção.

Os receptores de insetos que registram a pressão podem estar na forma de espinhas e cerdas. Eles são usados por insetos para diversos fins, inclusive para orientação no espaço - na direção da gravidade. Por exemplo, uma larva de mosca sempre se move claramente para cima antes da pupação, ou seja, contra a gravidade. Afinal, ela precisa rastejar para fora da massa de comida líquida, e não há pontos de referência lá, exceto pela atração da Terra. Mesmo depois de sair da crisálida, a mosca tende a rastejar por algum tempo até secar para voar.

Muitos insetos têm um senso de gravidade bem desenvolvido. Por exemplo, as formigas são capazes de estimar uma inclinação da superfície de 20. E um besouro que cava tocas verticais pode estimar um desvio da vertical de 10.

Vivendo "previsores"

Muitos insetos são dotados de uma excelente capacidade de antecipar mudanças climáticas e fazer previsões de longo prazo. No entanto, isso é típico para todos os seres vivos - seja uma planta, um microrganismo, um invertebrado ou um vertebrado. Tais habilidades garantem a atividade normal da vida em seu habitat pretendido. Raramente são vistos fenômenos naturais- secas, inundações, ondas de frio. E então, para sobreviver, os seres vivos precisam mobilizar recursos adicionais antecipadamente. Equipamento de proteção. Em ambos os casos, eles usam suas "estações meteorológicas" internas.

Observando constante e cuidadosamente o comportamento de vários seres vivos, pode-se aprender não apenas sobre as mudanças climáticas, mas também sobre os próximos desastres naturais. Afinal, mais de 600 espécies de animais e 400 espécies de plantas, até agora conhecidas pelos cientistas, podem desempenhar uma espécie de papel como barômetros, indicadores de umidade e temperatura, preditores de trovoadas, tempestades, tornados, inundações e belas paisagens sem nuvens. clima. Além disso, existem "previsores do tempo" ao vivo em todos os lugares, onde quer que você esteja - no reservatório, no prado, na floresta. Por exemplo, antes da chuva céu limpo, os gafanhotos verdes param de chilrear, as formigas começam a fechar as entradas do formigueiro e as abelhas param de voar em busca de néctar, sentam-se na colmeia e zumbem. Em um esforço para se esconder do mau tempo iminente, moscas e vespas voam para as janelas das casas.

Observações de formigas venenosas que vivem no sopé do Tibete revelaram sua excelente capacidade de fazer previsões mais distantes. Antes do início do período de chuvas fortes, as formigas se deslocam para outro local com seca chão duro, e antes do início da seca, as formigas preenchem as cavidades escuras e úmidas. As formigas aladas são capazes de sentir a aproximação de uma tempestade em 2 a 3 dias. Indivíduos grandes começam a correr pelo chão, enquanto os pequenos enxameiam em baixa altitude. E quanto mais ativos forem esses processos, mais forte será o mau tempo. Constatou-se que durante o ano as formigas identificaram corretamente 22 mudanças climáticas, e erraram apenas em dois casos. Isso totalizou 9%, o que parece muito bom em comparação com o erro médio das estações meteorológicas de 20%.

As ações intencionais dos insetos geralmente dependem de previsões de longo prazo, e isso pode ser de grande utilidade para as pessoas. Um apicultor experiente recebe uma previsão bastante confiável das abelhas. Para o inverno, eles fecham o entalhe na colmeia com cera. Pelo orifício para ventilação da colmeia, pode-se julgar inverno chegando. Se as abelhas partirem grande buraco- o inverno será quente e, se for pequeno, espere geadas severas. Sabe-se também que, se as abelhas começarem a voar para fora das colmeias cedo, pode-se esperar uma primavera quente precoce. As mesmas formigas, se o inverno não for severo, permanecem vivendo perto da superfície do solo, e antes inverno frio localizado mais fundo no solo e construir um formigueiro mais alto.

Além do macroclima para os insetos, o microclima de seu habitat também é importante. Por exemplo, as abelhas não permitem o superaquecimento nas colméias e, tendo recebido um sinal de seus "dispositivos" vivos sobre o excesso de temperatura, começam a ventilar a sala. Parte das abelhas operárias é organizada em diferentes alturas ao longo da colmeia e põe o ar em movimento com batidas rápidas de asas. Uma forte corrente de ar é formada e a colmeia é resfriada. A ventilação é um processo longo e, quando um lote de abelhas se cansa, é a vez de outro, e em ordem estrita.

O comportamento não só de insetos adultos, mas também de suas larvas, depende das leituras de "instrumentos" vivos. Por exemplo, as larvas de cigarra que se desenvolvem no solo vêm à superfície apenas quando o tempo está bom. Mas como você sabe como é o clima no topo? Para determinar isso por conta própria abrigos subterrâneos eles criam cones de terra especiais com grandes buracos - uma espécie de estruturas meteorológicas. Neles cigarras através camada fina Os solos medem a temperatura e a umidade. E se clima desfavorável, as larvas retornam ao vison.

O fenômeno da previsão de tempestades e inundações

Observar o comportamento de cupins e formigas em situações críticas pode ajudar as pessoas a prever chuvas fortes e inundações. Um dos naturalistas descreveu um caso em que, antes de uma inundação tribo indígena, que vive nas selvas do Brasil, saiu às pressas de seu assentamento. E as formigas "falaram" aos índios sobre o desastre que se aproximava. Antes do dilúvio, esses insetos sociais entrar em uma forte excitação e sair urgentemente do local habitável junto com as pupas e suprimentos de comida. Eles vão para lugares onde a água não chega. A população local mal entendia as origens de uma sensibilidade tão incrível das formigas, mas, obedecendo ao seu conhecimento, as pessoas deixaram o problema depois dos pequenos meteorologistas.

Eles são excelentes para prever inundações e cupins. Antes de começar, eles saem de suas casas com toda a colônia e correm para as árvores mais próximas. Antecipando a magnitude do desastre, eles sobem exatamente à altura que será maior do que a inundação esperada. Lá eles esperam até que os rios lamacentos de água diminuam, que correm a tal velocidade que as árvores às vezes caem sob sua pressão.

Um grande número de estações meteorológicas monitora o clima. Eles estão localizados em terra, inclusive nas montanhas, em embarcações científicas especialmente equipadas, satélites e estações espaciais. Os meteorologistas estão equipados aparelhos modernos, dispositivos e computadores. Na verdade, eles não fazem uma previsão do tempo, mas um cálculo, um cálculo das mudanças climáticas. E os insetos nos exemplos acima do real preveem o clima usando habilidades inatas e “dispositivos” vivos especiais embutidos em seus corpos. Além disso, as formigas de previsão do tempo determinam não apenas o tempo de aproximação da enchente, mas também estimam sua abrangência. Afinal, para um novo refúgio, eles ocupavam apenas lugares seguros. Os cientistas ainda não conseguiram explicar esse fenômeno. Os cupins apresentavam um mistério ainda maior. O fato é que eles nunca foram localizados naquelas árvores que, durante uma enchente, acabaram sendo demolidas por córregos tempestuosos. De maneira semelhante, segundo a observação de etólogos, os estorninhos se comportaram, que na primavera não ocuparam as casas de pássaros perigosas para o assentamento. Posteriormente, aqueles foram realmente frustrados vento do furacão. Mas aqui nós estamos falando sobre um animal relativamente grande. O pássaro, talvez balançando a casa de pássaros ou por outros sinais, avalia a falta de confiabilidade de sua fixação. Mas como e com a ajuda de quais dispositivos tais previsões podem ser feitas por animais muito pequenos, mas muito "sábios"? O homem não só ainda não é capaz de criar algo assim, como também não pode responder. Essas tarefas são para o futuro biol

Zhdanova T.D.

O que os sistemas nervosos de vertebrados e invertebrados têm em comum?

O minúsculo cérebro de uma mosca, abelha, borboleta ou outro inseto permite ver e ouvir, tocar e saborear, mover-se com grande precisão, além disso, voar usando um “mapa” interno a distâncias consideráveis, comunicar entre si e até possuir sua própria "linguagem", para aprender e aplicar o pensamento lógico em situações não padronizadas. Assim, o cérebro de uma formiga é muito menor que uma cabeça de alfinete, mas esse inseto há muito é considerado um "sábio". Quando comparado não apenas com seu cérebro microscópico, mas também com as capacidades incompreensíveis de uma única célula nervosa, uma pessoa deveria se envergonhar de seus computadores mais modernos. E o que a ciência pode dizer sobre isso, por exemplo, a neurobiologia, que estuda os processos de nascimento, vida e morte do cérebro? Ela foi capaz de desvendar o mistério da atividade vital do cérebro - o mais complexo e misterioso dos fenômenos conhecidos pelas pessoas?

A primeira experiência neurobiológica pertence ao antigo médico romano Galeno. Tendo cortado as fibras nervosas de um porco, com a ajuda do qual o cérebro controlava os músculos da laringe, ele privou o animal de sua voz - ele imediatamente ficou entorpecido. Foi há um milênio. Mas até que ponto a ciência foi desde então em seu conhecimento do princípio do cérebro? Acontece que, apesar do enorme trabalho dos cientistas, o princípio de funcionamento de até mesmo uma célula nervosa, o chamado "tijolo" do qual o cérebro é construído, ainda não é conhecido pelo homem. Os neurocientistas entendem muito sobre como um neurônio "come" e "bebe"; como recebe a energia necessária à sua atividade vital, digerindo as substâncias necessárias extraídas do meio ambiente em “caldeiras biológicas”; como então esse neurônio envia para seus vizinhos uma ampla variedade de informações na forma de sinais, criptografados em uma certa série de impulsos elétricos ou em várias combinações de produtos químicos. E depois? Aqui uma célula nervosa recebeu um sinal específico, e em suas profundezas começou uma atividade única em colaboração com outras células que formam o cérebro do animal. Há uma memorização das informações recebidas, a extração das informações necessárias da memória, tomada de decisões, dando ordens aos músculos e vários órgãos, etc. Como estão as coisas? Os cientistas ainda não sabem ao certo. Bem, como não está claro como as células nervosas individuais e seus complexos operam, o princípio de funcionamento de todo o cérebro, mesmo tão pequeno quanto o de um inseto, também não está claro.

O trabalho dos órgãos dos sentidos e "dispositivos" vivos

A atividade vital dos insetos é acompanhada pelo processamento de informações sonoras, olfativas, visuais e outras informações sensoriais - espaciais, geométricas, quantitativas. Uma das muitas características misteriosas e interessantes dos insetos é sua capacidade de avaliar com precisão a situação usando seus próprios "instrumentos". Nosso conhecimento desses dispositivos é limitado, embora sejam amplamente utilizados na natureza. Estes são determinantes de vários campos físicos, que permitem prever terremotos, erupções vulcânicas, inundações, mudanças climáticas. Este é um senso de tempo, contado pelo relógio biológico interno, e um senso de velocidade, e a capacidade de navegar e navegar e muito mais.

Os insetos na massa são dotados de excelente visão. Seus olhos compostos complexos, aos quais às vezes são adicionados olhos simples, servem para reconhecer vários objetos. Alguns insetos são fornecidos com visão de cores, dispositivos de visão noturna adequados. Curiosamente, os olhos dos insetos são o único órgão com o qual outros animais se parecem. Ao mesmo tempo, os órgãos da audição, olfato, paladar e tato não têm tanta semelhança, mas, no entanto, os insetos percebem perfeitamente cheiros e sons, navegam no espaço, capturam e emitem ondas ultrassônicas. O olfato e o paladar delicados permitem que eles encontrem comida. Uma variedade de glândulas de insetos secretam substâncias para atrair irmãos, parceiros sexuais, afugentar rivais e inimigos, e um olfato altamente sensível é capaz de detectar o cheiro dessas substâncias mesmo por vários quilômetros.

Amplo conhecimento foi acumulado sobre as incríveis capacidades dos sistemas sensoriais dos insetos, mas o volume do livro nos permite citar apenas alguns deles.

órgãos da visão

Os olhos e todo o sistema visual mais complexo são um presente incrível, graças ao qual os animais podem receber informações básicas sobre o mundo ao seu redor, reconhecer rapidamente vários objetos e avaliar a situação que surgiu. A visão é necessária para os insetos quando procuram alimento para evitar predadores, explorar objetos de interesse ou ambiente, interagir com outros indivíduos no comportamento reprodutivo e social, etc.

A base dos órgãos dos sentidos são as chamadas formações neurossensíveis - sensilas, que se parecem com cabelos, cerdas, depressões.

Os insetos possuem os seguintes órgãos sensoriais:

1) Órgãos do sentido mecânico. Estes incluem sensilas táteis espalhadas por todo o corpo. Eles percebem a agitação do ar, sentem a posição do corpo no espaço, etc. Os órgãos dos sentidos mecânicos também incluem órgãos audição, pois eles percebem o som, que é conhecido como vibrações do ar. Os órgãos da audição estão predominantemente em insetos capazes de emitir sons. Eles estão localizados nas laterais do abdômen, nas asas, pernas dianteiras e em alguns outros lugares.

2) Os órgãos sensoriais químicos são representados por sensilas quimiorreceptoras e servem para perceber a química do ambiente, ou seja, odores e sensações gustativas. Eles estão localizados nos membros da boca, antenas, às vezes (nas abelhas) nas pernas. O sentido químico - o olfato - desempenha um papel importante nas relações intra e interpopulacionais dos insetos. Órgãos; a visão é representada por olhos complexos (facetados) e simples. O olho em si é composto de muitas sensilas. A parte hexagonal da superfície é chamada de faceta. As facetas formam a córnea, que é uma cutícula transparente.

neurônios sensoriais

Os corpos das células sensoriais ou sensoriais, geralmente de forma bipolar ou multipolar, sempre ficam próximos ao órgão sensorial ou tecido inervado. Os dendritos de alguns neurônios, na maioria das vezes bipolares, estão associados a formações cuticulares, outros, sempre multipolares, aos tecidos da cavidade corporal ou formam uma rede subepidérmica, como nas larvas de pele macia.

Assim, distinguem-se duas grandes categorias de células sensoriais. As células do primeiro tipo diferem por estarem quase sempre associadas à cutícula ou às suas saliências: apodemas, traqueias, revestimento das cavidades pré-oral e oral, etc. não expressa claramente. As células do segundo tipo nunca estão associadas à cutícula e encontram-se apenas na superfície interna do corpo, nas paredes do trato digestivo, nos músculos e nos tecidos conjuntivos. Eles são mostrados eletrofisiologicamente como pertencentes a intero ou proprioceptores.

Os axônios das células sensoriais vão diretamente para os gânglios correspondentes do SNC, às vezes localizados diretamente no cérebro, por exemplo, centros ópticos ou olfativos. A questão dos canais de comunicação entre as células receptoras e o centro nervoso é extremamente importante para a correta interpretação do trabalho do analisador e do mecanismo de controle do comportamento de um inseto. Agora, aparentemente, todos reconhecem como insustentável a opinião anterior de que em alguns sistemas receptores, por exemplo, nas antenas do inseto Rhodnius, os axônios de várias células sensoriais se fundem em uma única fibra. Mas o fechamento de um grupo de receptores para um neurônio periférico de segunda ordem, ou seja, a perda do "endereço" do sinal de entrada, é característico do primeiro gânglio óptico dos insetos. O significado de tal método de comunicação com o centro, levando a uma perda parcial de informações de um conjunto de sensores, ainda nem sempre é claro (veja abaixo).

O tecido nervoso, incluindo as células sensoriais, origina-se do ectoderma. Sua pertença à cobertura do corpo também se expressa no fato de que a conexão do órgão sensorial com o sistema nervoso central é estabelecida centrípeta. Assim, V. Wigglesworth mostrou no inseto Rhodnius que o nervo aferente cortado se regenera na direção do sistema nervoso central. Da mesma forma, durante cada muda, quando receptores adicionais são formados para atender à crescente superfície corporal, suas células sensoriais enviam axônios centrípetamente.

O fato do desenvolvimento centrípeto do axônio revelado em preparações histológicas pode se tornar um dos fundamentos para a importante conclusão de que o caminho da célula sensorial ao SNC é direto, sem comutação sináptica. Perto das células receptoras e nervos aferentes, existem outras, como as células neurogliais (alimentadoras), mas não estão relacionadas à transmissão do sinal receptor.

Os órgãos dos sentidos dos insetos são diferenciados e bem desenvolvidos. Os órgãos do tato e do olfato predominam em seu significado. Os órgãos do tato são representados externamente por cerdas. Os órgãos olfativos também têm a forma de uma cerda típica, que, mudando, pode se transformar em saliências de paredes finas destacadas e saliências semelhantes a dedos não segmentadas e áreas planas de paredes finas do tegumento. A localização mais importante das terminações dos nervos olfatórios são as antenas.

Por exemplo, o papel das antenas como órgãos olfativos em moscas e lepidópteros, que distinguem até mesmo odores fracos a grande distância. O olfato das abelhas é mais bem estudado; descobriu-se que sua capacidade de perceber cheiros é próxima à nossa: esses cheiros que percebemos também são percebidos pelas abelhas, esses cheiros que misturamos são misturados pelas abelhas; os órgãos do olfato também estão concentrados principalmente nas antenas. Os sabores doce, amargo, azedo e salgado também são distinguidos pelos insetos; os órgãos gustativos estão localizados nos tentáculos das peças bucais, nas pernas; a nitidez da sensação gustativa em diferentes órgãos do mesmo inseto pode ser diferente; é muito maior do que em humanos. Os olhos compostos de um inseto percebem o movimento dos objetos e, em alguns casos, também podem perceber a forma dos objetos; himenópteros superiores (abelhas) também podem perceber cores, incluindo aquelas que não são percebidas por humanos (“ultravioleta”); no entanto, a visão de cores não é tão diversa quanto a de uma pessoa: por exemplo, uma abelha na parte esquerda do espectro parece amarela, enquanto outras cores são como tons de amarelo; a parte azul-violeta direita do espectro também é percebida pelas abelhas como uma única cor. A acuidade visual das abelhas é muito menor do que a dos humanos.

Em algumas ordens, como na ordem dos Orthoptera (Orthoptera), que incluem gafanhotos, grilos e gafanhotos, os chamados órgãos timpânicos são comuns. Órgãos timpânicos em gafanhotos e grilos estão localizados na parte inferior da perna sob a articulação do joelho, enquanto em gafanhotos e cigarras nas laterais do primeiro segmento abdominal, eles são representados externamente por uma depressão, às vezes cercada por uma dobra de cobertura e com uma fina camada membrana esticada na parte inferior; na superfície interna da membrana ou em sua vizinhança imediata há uma terminação nervosa de uma estrutura peculiar.

Os insetos na massa são dotados de excelente visão. Seus olhos compostos complexos, aos quais às vezes são adicionados olhos simples, servem para reconhecer vários objetos. Alguns insetos são fornecidos com visão de cores, dispositivos de visão noturna adequados. Curiosamente, os olhos dos insetos são o único órgão com o qual outros animais se parecem. Ao mesmo tempo, os órgãos da audição, olfato, paladar e tato não têm tanta semelhança, mas, no entanto, os insetos percebem perfeitamente cheiros e sons, navegam no espaço, capturam e emitem ondas ultrassônicas. O olfato e o paladar delicados permitem que eles encontrem comida. Uma variedade de glândulas de insetos secretam substâncias para atrair irmãos, parceiros sexuais, afugentar rivais e inimigos, e um olfato altamente sensível é capaz de detectar o cheiro dessas substâncias mesmo por vários quilômetros.

Amplo conhecimento foi acumulado sobre as incríveis capacidades dos sistemas sensoriais dos insetos, mas o volume do livro nos permite citar apenas alguns deles.

órgãos da visão

É curioso que os insetos não consigam fechar os olhos durante o repouso e, portanto, durmam com os olhos abertos.

Os órgãos dos sentidos nos insetos são intermediários entre o ambiente externo e o corpo. De acordo com estímulos externos, ou estímulos, os insetos realizam certas ações que formam seu comportamento.

Os órgãos dos sentidos dos insetos são o sentido mecânico, a audição, o sentido químico, o sentido hidrotermal e a visão.

A base dos órgãos dos sentidos são as unidades sensitivas dos nervos - sensilas. Eles consistem em dois componentes: uma estrutura perceptiva na pele e células nervosas adjacentes a ela. As sensilas se projetam acima da superfície da pele na forma de pelos, cerdas, cones (Fig. 7).

sensação mecânica. Apresentado por mecanorreceptores. Estes são os receptores, assim como as estruturas sensíveis que percebem a concussão, a posição do corpo, seu equilíbrio, etc. cabelos sensíveis. Uma mudança na posição do cabelo ao entrar em contato com objetos ou ar é transmitida para uma célula sensível, onde ocorre a excitação, transmitida através de seus processos para o centro nervoso.

Os mecanorreceptores também incluem sensilas em forma de sino. Eles não têm pêlos sensíveis e estão embutidos na pele. Sua superfície receptora na forma de uma capa cuticular está localizada na superfície da cutícula. O processo de haste da célula sensível, o pino, aproxima-se da tampa por baixo. Sensilas em forma de sino são encontradas nas asas, cercos, pernas e tentáculos. Eles percebem o corpo tremendo, dobrando, tensão.

Entre os mecanorreceptores estão os órgãos cordotonais como órgãos da audição. Seus neurônios terminam em um pino em forma de bastonete. Esta é uma série de sensilas especiais esticadas entre duas seções da cutícula. As sensilas cordotonais são chamadas de escolopóforos e consistem em três células: um neurônio sensorial, uma célula cap e uma célula parietal.

A audição não é desenvolvida em todos os insetos. Ortópteros (gafanhotos, gafanhotos, grilos), cigarras, alguns insetos e vários lepidópteros têm receptores auditivos - órgãos timpânicos. Esses insetos gorjeiam ou cantam. Os órgãos timpânicos são uma coleção de escolopóforos que estão associados às regiões da cutícula que são representadas pela membrana timpânica (Fig. 8).

Nos gafanhotos e grilos, os órgãos timpânicos localizam-se nas laterais do 1º segmento do abdome, nos gafanhotos e grilos, nas canelas das patas dianteiras (Fig. 9).

Nos mosquitos, o órgão Johnston desempenha a função dos órgãos auditivos. Nos cercos de baratas e ortópteros, e no corpo de lagartas, existem neurônios nos pelos que captam as ondas sonoras.

O valor dos órgãos da audição:

- são percebidos sinais provenientes de indivíduos de sua própria espécie, o que garante a conexão dos sexos, ou seja, esta é uma das formas de localização do sinal sexual;

- captar outros sons (assobios, um som agudo, à procura de uma vítima).

sensação química. Serve para perceber a química do ambiente, nomeadamente o paladar e o olfato. Representado por quimiorreceptores. O olfato percebe e analisa meio gasoso com baixa concentração de uma substância, e o sabor é um meio líquido com alta concentração da mesma. As sensilas quimiorreceptoras apresentam-se na forma de pêlos, placas ou cones imersos no corpo. Nas antenas, a função olfativa é desempenhada por sensilas placóides e celocônicas. O olfato serve aos insetos para procurar indivíduos do sexo oposto, reconhecer indivíduos de sua própria espécie, encontrar alimentos e locais para desovar. Muitos insetos secretam substâncias atrativas - atrativos sexuais ou epagões.

O gosto serve apenas para reconhecer a comida. Os insetos distinguem 4 gostos básicos - doce, amargo, azedo e salgado.

A maioria dos açúcares, como glicose, frutose, maltose e outros, atrai abelhas e moscas mesmo em concentrações relativamente baixas; outros açúcares, como galactose, manose e outros, são reconhecidos apenas em altas concentrações e as abelhas os rejeitam. Algumas borboletas são muito sensíveis aos açúcares, diferindo das água pura uma solução de açúcar com uma concentração insignificante - 0,0027%.

Muitas outras substâncias - ácidos, sais, aminoácidos, óleos e outros - podem ser rejeitadas em alta concentração, mas às vezes soluções fracas de certos ácidos e sais têm um efeito atraente.

As papilas gustativas estão localizadas principalmente nas partes orais, mas sua outra localização também é possível. Assim, na abelha, algumas moscas e várias borboletas diurnas estão nas pernas e mostram uma alta sensibilidade; quando o lado plantar das patas toca a solução de açúcar, a borboleta faminta reage abrindo sua probóscide. Finalmente, em abelhas e vespas dobradas (Vespidae), esses receptores também foram encontrados nos segmentos terminais das antenas.

Um alto grau de desenvolvimento do sentido químico em insetos é um aspecto essencial de sua fisiologia e serve base científica no desenvolvimento e aplicação de certos métodos de controle químico espécies nocivas. Na prática do controle de pragas, é usado o método de isca, cuja essência é que certas substâncias alimentícias atrativas são tratadas com venenos e distribuídas nos locais onde a praga está concentrada; tais iscas envenenadas são amplamente utilizadas com muito sucesso no controle de gafanhotos. No combate às pragas, também são procurados substâncias atrativas, ou atrativos.

Sensação higrotérmica.É essencial na vida de vários insetos e, dependendo das condições de umidade e temperatura ambiente, regula o comportamento do indivíduo; também controla o balanço hídrico e regime de temperatura corpo. Os receptores correspondentes não foram suficientemente estudados, mas foi estabelecido que em alguns insetos a sensação de umidade está localizada na cabeça e seus apêndices - antenas e tentáculos, a sensação de calor - nas antenas, patas e outros órgãos. A percepção do calor é altamente desenvolvida nos insetos, e certos tipos têm sua própria zona de temperatura ideal à qual aspiram. No entanto, os limites da temperatura ótima dependem das condições de temperatura e umidade do ambiente em que o inseto se desenvolveu, bem como da fase de seu desenvolvimento.

Visão. Juntamente com o sentido químico, provavelmente desempenha um papel decisivo na vida dos insetos. Os órgãos da visão são estrutura complexa e são representados por dois tipos de olhos: complexos e simples (Fig. 10).

Arroz. 10. Corte esquemático (A) e facetas na superfície (B) do olho composto: 1 - córnea; 2 - cone de cristal; 3 - células da retina.

Os olhos compostos, ou facetados, incluindo dois, estão localizados nas laterais da cabeça, muitas vezes muito desenvolvidos, e podem ocupar uma parte significativa da cabeça. Cada olho composto consiste em unidades de visão múltipla - sensilas, que são chamadas de omatídeos, seu número em um olho composto pode atingir muitas centenas e milhares.

O omatídio consiste em três tipos de células que formam as partes somáticas, sensoriais e pigmentadas (Fig. 11). Do lado de fora, cada omatídio forma uma célula arredondada ou hexagonal na superfície do olho - uma faceta, razão pela qual os olhos compostos receberam esse nome. A parte óptica, ou refrativa, do omatídio consiste em uma lente transparente e um cone de cristal transparente sob ela. A lente, ou córnea, é essencialmente uma cutícula transparente e geralmente tem a aparência de uma lente biconvexa. O cone de cristal é formado por quatro células transparentes alongadas e, juntamente com a lente, compõe um único sistema óptico - uma lente cilíndrica; o comprimento do seu eixo óptico é muito maior do que o seu diâmetro. A parte sensível está localizada sob o óptico, forma a retina, ou retina, que percebe os raios de luz e consiste em uma série de células da retina. Essas células são alongadas ao longo do omatídio, dispostas de maneira setorial, e formam um revestimento de seu bastonete central, o bastonete óptico ou rabdo. Em sua base, as células da retina passam para as fibras nervosas que vão para os lobos visuais do cérebro. A parte pigmentar é formada por células pigmentares, que juntas formam o revestimento da parte sensível e do cone cristalino; devido a isso, cada omatídio é opticamente isolado do vizinho. Consequentemente, a parte do pigmento desempenha a função de um aparelho de isolamento óptico.

Os insetos diurnos têm o que é chamado de visão aposicional. Devido ao isolamento óptico por meio de células de pigmento, cada omatídio é reduzido a um tubo fino isolado; portanto, apenas os raios que passam pela lente e, além disso, apenas coincidem estritamente com o eixo longitudinal do omatídio podem penetrá-la. Esses raios atingem o bastão visual, ou rabdom; este último é precisamente o elemento perceptivo da retina. Consequentemente, o campo de visão de cada omatídio é muito pequeno e vê apenas uma parte insignificante do objeto em consideração. Mas um grande número de omatídeos permite um aumento acentuado no campo de visão por aplicação mútua ou aposição; como resultado, das menores partes individuais da imagem, uma única imagem geral é formada como em um mosaico. Assim, os insetos têm visão em mosaico.

Insetos noturnos e crepusculares possuem visão superposicional, que está associada a diferenças morfológicas e fisiológicas em seus omatídeos. No olho de superposição, a parte sensível está mais distante da parte óptica, e as células pigmentares isolam principalmente a parte óptica. Devido a isso, 2 tipos de raios penetram no bastão visual - retos e oblíquos; os primeiros entram no omatídio através da lente, enquanto os últimos entram pelo omatídio vizinho, o que aumenta o efeito da luz. Consequentemente, a imagem do objeto é obtida neste caso não apenas pela combinação de percepções individuais, mas também por sua superposição, ou superposição.

À luz do dia forte, o olho de superposição adquire alguma semelhança fisiológica com o olho de aposição. Isso acontece porque o pigmento nas células pigmentares na luz começa a se mover e se distribui de tal forma que forma um tubo escuro ao redor do omatídio; devido a isso, os omatídios são opticamente quase isolados uns dos outros e recebem raios principalmente de suas lentes. Esta capacidade do olho de responder ao grau de iluminação pode ser considerada como acomodação. Até certo ponto, também é característico do olho aposicional, que permite que os insetos diurnos adaptem rapidamente o olho à visão em luz brilhante e na sombra, por exemplo, ao voar de espaço aberto na floresta.

Com a ajuda de olhos compostos, os insetos distinguem entre forma, movimento, cor e distância de um objeto, bem como luz polarizada. No entanto, uma grande variedade de insetos, seu modo de vida e hábitos, sem dúvida, cria uma variedade de características de sua visão. Estes dependem das características estruturais dos olhos e seus omatídios; diâmetro, comprimento, número deste último e outras propriedades determinam a qualidade da visão. Acredita-se que muitas espécies são míopes e à distância distinguem apenas o movimento. Isso é confirmado por muitos experimentos. Assim, as larvas da libélula correm para a presa em movimento e não percebem a imóvel. Uma malha colocada na frente do ninho de vespas com células que excedem o comprimento de seu corpo ainda bloqueia a entrada do ninho, mas depois de um tempo as vespas aprenderão a rastejar pelas células dessa malha.

A maioria dos insetos é cega ao vermelho, mas pode ver radiação ultravioleta e são atraídos por eles; a faixa de ondas de luz visível está na faixa de 2500-8000 A. A abelha descobriu a capacidade de distinguir a luz polarizada emitida céu azul, que lhe permite navegar no espaço durante o voo. Vários insetos também são caracterizados por uma mudança no movimento, dependendo da direção raios solares, ou seja orientação da bússola solar. A essência desse fenômeno está no fato de que o ângulo de incidência dos raios em certas partes da retina permanece constante por algum tempo; o movimento interrompido é retomado no mesmo ângulo, mas devido ao deslocamento do sol, a direção do movimento muda no mesmo número de graus.

Perto está o movimento da bússola de luz, o que explica a chegada de insetos noturnos à luz. Os raios de luz divergem radialmente e ao se mover obliquamente em relação a eles, o ângulo de sua incidência mudará; para manter um ângulo fixo, o inseto é forçado a mudar constantemente seu caminho em direção à fonte de luz. O movimento segue uma espiral logarítmica e, no final, leva o inseto à própria fonte de luz (Fig. 12).

Os olhos simples, ou ocelos, localizam-se entre os olhos compostos na testa e na coroa, ou apenas na coroa (Fig. 13). Eles são pequenos, geralmente em número de três, e dispostos em um triângulo. Devido à sua posição na parte superior da cabeça, eles também são chamados de ocelos dorsais. Morfologicamente, os ocelos não correspondem aos omatídeos dos olhos compostos. Então, eles são inervados não dos lobos visuais do cérebro, mas da parte média do protocérebro. Além disso, possuem uma série de peças sensíveis para uma peça óptica. Eles também não possuem um cone de cristal e sua parte óptica é representada apenas por uma lente cuticular, ou seja, com um cristal.

Os olhos estão longe de serem desenvolvidos em todos os insetos, em particular, estão ausentes em muitos dípteros e borboletas. Em insetos sem asas ou de asas curtas, eles também estão ausentes ou rudimentares. Seu papel não é suficientemente claro. Foi estabelecido que em várias formas o foco do olho está atrás da parte sensível, portanto, neste caso, a percepção da imagem não pode ser; pintar sobre olhos compostos torna esses insetos cegos. Ao mesmo tempo, há uma conexão anatômica entre os nervos oculares e os nervos dos olhos compostos, o que indica a existência de uma conexão funcional entre esses órgãos. Sem dúvida, os olhos de diferentes insetos podem desempenhar um papel diferente. De qualquer forma, em muitos casos, eles têm um efeito regulador sobre os olhos compostos, garantindo a estabilidade da visão sob condições de intensidade de luz flutuante. Em sua baixa intensidade, os ocelos aumentam a reação dos olhos compostos, ou seja, tornam-se segmentos deste último, em alta - eles exibem um efeito inibitório nos olhos compostos.

Os ocelos dorsais devem ser diferenciados dos ocelos laterais ou laterais, que são característicos de larvas de insetos com transformação completa. Esses ocelos, também chamados de stemmas, estão localizados nas laterais da cabeça no local onde estão os olhos compostos em adultos. Seu número é diferente e até variável dentro da mesma espécie. Algumas espécies têm apenas um olho de cada lado, enquanto outras têm seis ou mais pares. Quando o inseto passa para a idade adulta, os ocelos laterais atrofiam e são substituídos por olhos compostos.

As hastes são diversas em detalhes estruturais, mas são caracterizadas pela presença de uma lente. As lagartas da borboleta também têm um cone de cristal e apenas um rabdo é desenvolvido, o que torna esse olho semelhante ao olho composto omatídio. Mas nas larvas de moscas, alguns besouros e outros insetos, existem vários ou mesmo muitos rabdoms no olho, e o cone de cristal pode estar ausente. Isso torna tais stemmata semelhantes não aos omatídeos, mas aos ocelos dorsais.

Os ocelos laterais são inervados dos lobos visuais do cérebro e sua função visual é indiscutível.

Alguns insetos mantêm a capacidade de responder à luz quando os olhos e os ocelos são removidos ou cobertos com verniz preto; enquanto as baratas evitam a luz, como no estado normal, e as lagartas retêm uma reação positiva e se movem em direção à fonte de luz. Insetos das cavernas sem olhos também podem reagir à luz. Obviamente, a superfície de seu corpo é capaz de detectar a luz e, portanto, podemos falar sobre a fotossensibilidade da pele.

O plano geral da estrutura do sistema nervoso dos insetos é o mesmo de outros artrópodes. Junto com casos de forte dissecção (supraoesofágica, subesofágica, 3 gânglios torácicos e 8 abdominais) e estrutura par do sistema nervoso em insetos primitivos, há casos de extrema concentração do sistema nervoso: toda a cadeia abdominal pode ser reduzida a uma massa ganglionar, que é especialmente comum em larvas e larvas adultas na ausência de membros e um desmembramento fraco do corpo.

No gânglio supraesofágico, é perceptível o desenvolvimento da estrutura interna da parte protocerebral do cérebro, em particular, os corpos de cogumelos, formando 1-2 pares de tubérculos nas laterais da linha média. O cérebro é bem desenvolvido, e especialmente sua seção anterior, na qual existem formações pareadas especiais responsáveis por formas complexas de comportamento.

Entre os órgãos representados por numerosos pêlos, cerdas, depressões - aos quais as terminações nervosas são adequadas - vários receptores que percebem diferentes tipos de estímulos - mecânicos, químicos, de temperatura etc., os órgãos dos sentidos do tato e do olfato predominam em seu valor . Os órgãos dos sentidos mecânicos incluem tanto os órgãos do tato quanto os órgãos da audição, que percebem as vibrações do ar como sons. Os órgãos do tato são representados na superfície do corpo dos insetos por cerdas. Órgãos do sentido químico - servem para perceber a química do ambiente (sabor e olfato). Os receptores olfativos, também na forma de uma cerda - às vezes transformando-se em protuberâncias destacadas de paredes finas, saliências semelhantes a dedos não segmentadas, áreas planas de paredes finas do tegumento, são mais frequentemente localizadas nas antenas, gosto - no órgãos do aparelho oral, mas às vezes em outras partes do corpo - em moscas, por exemplo - nos segmentos terminais das pernas. O olfato tem essencial nas relações intra e interpopulacionais de indivíduos de insetos.

Com a ajuda de olhos compostos complexos, constituídos por sensilas, cujas partes hexagonais são chamadas de facetas, formam uma córnea a partir de uma cutícula transparente, os insetos são capazes de distinguir os tamanhos, formas e cores dos objetos. A abelha, por exemplo, pode ver todas as mesmas cores que os humanos, exceto o vermelho, mas também as cores ultravioletas que são invisíveis ao olho humano. olhos simples insetos - reagindo ao grau de iluminação, eles garantem a estabilidade da percepção da imagem com olhos compostos, mas não são capazes de distinguir cor e forma.

Insetos de algumas ordens, cujas espécies possuem machos com órgãos sonoros - por exemplo, ortópteros - possuem órgãos timpânicos, cuja estrutura sugere que estes são órgãos da audição. Em gafanhotos e grilos eles estão na parte inferior da perna sob a articulação do joelho, em gafanhotos e cigarras estão nas laterais do primeiro segmento abdominal e são representados externamente por uma depressão (às vezes cercada por uma dobra de cobertura) com uma membrana finamente esticada na parte inferior, na superfície interna da qual ou perto dela há um nervo que termina com uma estrutura peculiar; alguns outros insetos têm asas, etc.