Сотворенная природа глазами биологов - Татьяна Жданова

Трудно представить, с какой скоростью может действовать мышца, ответственная за выключение слуха летучей мыши в момент посылаемого крика-импульса. При преследовании добычи – это 200–250 импульсов в секунду!

В то же время «пугающая» система бабочки устроена так, что ее опасные для летучей мыши сигналы-щелчки раздаются точно в тот момент, когда охотник включает ухо для восприятия своего эха. А это означает, что ночная бабочка посылает сигналы, которые изначально идеально подобраны к локатору хищника, заставляет его испуганно улететь прочь. Для этого организм насекомого настроен на прием частоты импульса приближающегося охотника и точно в унисон с ним посылает ответный сигнал.

Такие взаимоотношения между ночными бабочками и летучими мышами вызывают у ученых много вопросов.

Могла ли у насекомых сама по себе появиться способность воспринимать ультразвуковые сигналы летучих мышей и мгновенно понимать опасность, которую они с собою несут? Могло ли у бабочек постепенно в процессе отбора и совершенствования образоваться ультразвуковое устройство с идеально подобранными защитными характеристиками?

С восприятием ультразвуковых сигналов летучих мышей тоже разобраться не просто. Дело в том, что они узнают свое эхо среди миллионов голосов и других звуков. И никакие крики-сигналы соплеменников, никакие ультразвуковые сигналы, издаваемые с помощью аппаратуры, не мешают охотиться рукокрылым.

Только сигналы бабочки, даже искусственно воспроизведенные, заставляют мышь улететь прочь.

Высокочувствительный хоботок мух. Мухи проявляют удивительную способность ощущать окружающий мир, целенаправленно действовать соответственно обстановке, быстро двигаться, ловко манипулировать своими конечностями, для чего эти миниатюрные создания наделены всеми органами чувств и живыми приборами. Рассмотрим на некоторых примерах, как они их используют.

Известно, что мухи, так же как и бабочки, оценивают вкус пищи ногами. Но их хоботок тоже содержит чувствительные анализаторы химических веществ. На его конце имеется особая губчатая подушечка – лабеллум. При проведении очень тонкого эксперимента один из чувствительных волосков на нем включили в электрическую цепь и коснулись им раствора сахара. Прибор зарегистрировал электрическую активность, показывая, что в нервную систему мухи поступил сигнал о вкусе раствора.

Хоботок мухи автоматически связан с показаниями химических рецепторов (хеморецепторов) ног. Когда появляется положительная команда от анализаторов ног, хоботок вытягивается, и муха начинает есть или пить.

При исследованиях на лапку насекомого наносили определенное вещество. По выпрямлению хоботка судили, какое вещество и в каких концентрациях улавливает муха. С помощью особой чувствительности и молниеносной реакции насекомого такой химический анализ длится всего несколько секунд. Эксперименты показали, что чувствительность рецепторов передних лапок составляет 95 % от этого показателя хоботка. А у второй и третьей пар лапок она 34 и 3 % соответственно. То есть задними ногами муха пищу не пробует.

Органы обоняния. У насекомых хорошо развиты и органы обоняния. Например, мухи реагируют на присутствие даже очень малых концентраций вещества. Усики у них короткие, но имеют перистые придатки, а потому и большую поверхность для контакта с химическими веществами. Благодаря таким антеннам мухи способны издалека и довольно быстро прилететь к свежей куче навоза или отбросов, чтобы выполнить свое предназначение санитара природы.

Обоняние помогает самкам находить и откладывать яйца на готовый питательный субстрат, то есть в ту среду, которая в дальнейшем послужит пищей для личинок. Причем в их генетической памяти содержатся в закодированном виде данные о запахе именно того субстрата, где появляющиеся из них личинки сразу же находят для себя конкретный корм, соответствующий их виду. Поэтому для откладывания яичек мясные мухи с помощью обоняния отыскивают мясо и падаль, навозные – навоз, растительноядные – определенные растения, а паразитические – конкретное животное.

Одним из многочисленных примеров использования мухами своего прекрасного обоняния может служить тахина-хрущеедка. Она откладывает яйца в почву, отыскав по запаху участки, заселенные хрущами. Появившиеся на свет молодые личинки, тоже пользуясь обонянием, сами разыскивают хруща.

Усиками обонятельного типа наделены и жуки. Эти антенны позволяют не только уловить сам запах вещества и направление его распространения, но и даже ощутить форму пахучего предмета.

А божьей коровке обоняние помогает находить колонии тлей, чтобы оставить там кладку. Ведь тлями питается не только она сама, но и ее личинки.

Не только взрослые жуки, но и их личинки часто наделены отличным обонянием. Так, личинки майского жука способны двигаться к корням растений (сосны, пшеницы), ориентируясь по едва повышенной концентрации углекислого газа. В экспериментах личинки сразу же направлялись к участку почвы, куда ввели небольшое количество вещества, образующего углекислый газ.

Некоторые перепончатокрылые наделены настолько острым обонянием, что оно не уступает прославленному чутью собаки. Так, самки наездников, бегая по стволу дерева или пню, усиленно шевелят усиками. Они «вынюхивают» ими личинок рогохвоста или жука-дровосека, находящихся в древесине на глубине двух – двух с половиной сантиметров от поверхности.

Или же благодаря уникальной чувствительности усиков крошечный наездник гелис одним только их прикосновением к коконам пауков определяет, что в них находится – либо недоразвитые яички, либо уже вышедшие из них малоподвижные паучки, либо яички других наездников своего вида.

Каким образом гелису удается такой точный анализ, пока не известно. Вероятнее всего, он ощущает тончайший специфический запах. Хотя не исключено, что при постукивании усиками наездник улавливает какой-либо отраженный звук.

Вкусовые ощущения. Человек четко определяет запах и вкус вещества, а у насекомых вкусовое и обонятельное ощущения зачастую не разделяются. Они выступают как единое химическое чувство (восприятие).

Насекомые, обладающие вкусовыми ощущениями, оказывают предпочтение тем или иным веществам в зависимости от питания, характерного для данного вида. При этом они способны различать сладкое, соленое, горькое и кислое. Для соприкосновения с потребляемой пищей органы вкуса могут быть расположены на различных участках тела насекомых: на антеннах, хоботке и на ногах. С их помощью насекомые получают основную химическую информацию об окружающей среде.

Так, бабочки благодаря вкусовым ощущениям оказывают предпочтение тем или иным объектам питания. Органы хеморецепции бабочек находятся на лапках и реагируют на различные вещества посредством прикосновения. Например, у бабочки крапивницы они расположены на лапках второй пары ног. Экспериментально установлено, что если взять бабочку за крылья и коснуться лапками поверхности, смоченной сахарным сиропом, то на это отреагирует ее хоботок, хотя сам он к сахарному сиропу не чувствителен. С помощью вкусового анализатора бабочки хорошо различают растворы хинина, сахарозы, соляной кислоты. Причем своими лапками они могут почувствовать концентрацию сахара в воде в 2 тысячи раз меньшую, чем та, что дает нам ощущение сладковатого вкуса.

Биологические часы. Как уже говорилось, все явления, связанные с жизнедеятельностью животных, подчинены определенным ритмам. Регулярно проходят циклы построения молекул, совершаются процессы возбуждения и торможения в мозге, выделяется желудочный сок, наблюдается сердцебиение, дыхание и пр. Все это происходит по «часам», которыми обладают все живые организмы. Опыты показали, что их остановка происходит только при резком охлаждении до О °С и ниже.

В одной из экспериментальных лабораторий, занимающейся изучением механизмов действия биологических часов, подопытных животных, в числе которых были и насекомые, охлаждали на 12 часов. Это наиболее оптимальный способ воздействия на время, протекающее в клетках их организма. При этом часы на некоторое время останавливались, а затем, после отогрева животных, снова включились.

В результате такого воздействия на тараканов биологические часы разладились. Насекомые стали засыпать в то время, когда контрольные тараканы ползли за едой. А когда те засыпали, подопытные бежали есть. То есть подопытные тараканы делали все то же самое, что и другие, только с отставанием на половину суток. Ведь продержав их в холодильнике, ученые «перевели стрелки» на 12 часов.

Далее была проведена сложнейшая микрохирургическая операция: подглоточный ганглий (часть мозга таракана), ведающий скоростью живых часов, пересадили контрольному таракану. Теперь этот таракан обрел два центра, управляющих биологическим временем. Но периоды включения различных процессов различалось у них на 12 часов, поэтому таракан совсем был сбит с толку. Он не мог отличить день от ночи: принимался есть и тут же засыпал, но через некоторое время другой ганглий будил его. В результате таракан погиб. Это показывает, как невероятно сложны и необходимы приборы времени всем живым существам.