Сотворенная природа глазами биологов - Татьяна Жданова

Так где же у насекомых сосредоточен «мозговой центр»? Это по-прежнему остается тайной.

Анализаторы и живые «приборы». Каким образом все живые существа – от тех, кого незаслуженно относят к «примитивным», до очень сложных – познают окружающий мир и ощущают изменения в своем организме? С помощью чего они определяют конкретную цель и точно, целеустремленно направляются именно к ней? Чем обеспечивается управление движением, да и вообще их разнообразной деятельностью? Чем наделил их для этого Создатель?

Таким даром животным является нервная система, а также система анализаторов, благодаря чему многие животные отлично видят и слышат, определяют присутствие в окружающей среде даже минимальных количеств химических веществ, находят пищевой источник или свою брачную пару и т. п. Эти системы являются «окнами» в мир и обеспечивают способность животных воспринимать и анализировать внешнюю информацию.

Основными частями анализаторов являются:

• рецепторный отдел – например, органы чувств (зрения, слуха, обоняния, вкуса, осязания), расположенные с соответствующими рецепторами (от лат. recipere – получать) на периферии (конце) анализатора. Он является воспринимающим устройством;

• проводниковая часть, образованная проводящими нервными путями, которые идут от рецепторов в «мозговой» отдел;

• центральный, «мозговой», отдел – это определенные для каждого вида анализаторов участки мозга, обрабатывающие сигналы от воспринимающего рецепторного устройства.

Существуют анализаторы, связанные с органами чувств, анализаторы мышц и внутренних органов. Кроме того, животные наделены таинственными «приборами» для восприятия различных физических полей.

С помощью анализирующих систем и живых приборов они способны, например, предсказывать землетрясения и предстоящую погоду, чтобы строить свое поведение сообразно ее изменениям, делать долгосрочные прогнозы, хорошо ориентироваться в пространстве и времени, чувствовать приближение опасности и многое другое.

Анализирующие системы и устройства позволяют животным также ощущать внутренние изменения в организме. Это необходимо, чтобы вовремя на них реагировать, выключая одни и включая другие процессы, обеспечивая таким образом непрерывность циклов жизнедеятельности или же исправляя появившиеся «неполадки».

Анализирующие системы настолько сложны и совершенны, что до сих пор научные знания о них совсем незначительны, хотя в живой природе они используются очень широко. Что же представляет собой каждая из этих сложнейших анализирующих систем?

Зрительная система

Зрение дано живым созданиям, чтобы добывать пищу, находить свое жилище, узнавать друг друга, врага. Лучше всего оно развито у животных-охотников.

Большинство животных видит мир черно-белым, окружающее предстает перед ними как бы в сумраке – серым или, быть может, в бледных пастельных тонах. Но зато для них, как и для многих других животных, мир богат звуками и запахами, которые зачастую недоступны человеку.

Зрительный анализатор. Для восприятия и анализа зрительных раздражений существует зрительный анализатор. Здесь особо чувствительной клеткой является фоторецептор. А с ним связаны проводящие пути (зрительный нерв) и другие нервные клетки, расположенные на разных уровнях нервной системы.

При восприятии световой информации последовательность событий такова. Полученные сигналы (кванты света) мгновенно кодируются и в форме электрических импульсов передаются по проводящим путям в определенное место центральной нервной системы. Там эти сигналы декодируются (расшифровываются) в соответствующее зрительное восприятие. Для его распознания из памяти извлекаются эталоны зрительных образов и другие необходимые сведения. А далее поступает команда различным органам для адекватного и быстрого ответного действия.

Телескопические трубы паука. С помощью сложного анализа ситуации охотится, например, паук-скакунчик. Его глаза обладают удивительным свойством. Крайние глаза видят не только то, что впереди и сбоку от паука, но даже позади него. А два средних глаза представляют собой настоящие телескопические трубы. Они даны скакунчику для того, чтобы рассматривать удаленные от него предметы, к которым он проявляет особый интерес. При этом сам корпус трубы надежно закреплен на теле, а сетчатка, принимающая изображение, перемещается в ту или иную сторону. Так что, исследуя окружающее пространство, паук даже не вращает глазами.

Трудно представить всю сложность зрительного анализа, каким обеспечено это маленькое существо, чтобы оно могло одновременно оценивать и общую ситуацию в окружающей среде и фиксировать конкретную цель для охоты.

Управление движением. Действия животных, направленные на достижение определенной цели, определяют их сенсорные и управляющие системы.

Человек, веками создавая «рукотворные» машины и механизмы, лишь недавно стал сознавать, что делает некоторое упрощенное, приблизительное подобие того, чем обладают живые управляющие системы. Ведь они удивительно целесообразны и сложны.

Примером технической системы, способной к целенаправленным действиям, может послужить зенитное орудие, управляемое радаром. Не трудно проследить определенное сходство в действиях орудия и живой системы. Рассмотрим в качестве примера действия такой системы сложные управляемые движения лягушки.

Итак, когда цель оказывается в радиусе действия орудия, происходит наведение на нее и выпуск снаряда для поражения. Также и лягушка поворачивается или прыгает в сторону летящего насекомого и, с большой точностью выбросив язык, настигает добычу.

В обоих случаях механизмы, которые обеспечивают попадание, имеют общие главные элементы:

• движущуюся или неподвижную мишень;

• воспринимающее устройство (сенсорный орган): радар в случае зенитного орудия и глаз у лягушки. Это устройство необходимо, чтобы установить положение мишени и составляющих ее движений в трехмерном пространстве в определенный момент времени. То есть мишень как бы передает информацию о себе и своем местонахождении через воспринимающее устройство;

• систему обработки информации, или вычислительное устройство. Такая система анализирует полученную информацию и предсказывает положение мишени в последующие моменты. У лягушки для этого служит мозговой отдел системы зрительных анализаторов, а у зенитного орудия – специальное устройство. Они обеспечивают вычисление направленности движения ствола орудия и языка лягушки для поражения мишени. Все расчеты основываются на информации, поступающей от сенсорного органа – в одном случае радара и в другом глаза;

• орган действия – эффекторный орган, непосредственно осуществляющий управляемое действие. В случае орудия – ствол со снарядом, который при выстреле пересечет траекторию мишени в рассчитанный момент. В случае лягушки – мышцы ее липкого языка, обеспечивающие его выбрасывание изо рта. Причем для четкого контакта с добычей это должно происходить точно в расчетное время и с заданной скоростью.

Центром этих управляющих систем является вычислительное устройство, обрабатывающее информацию. Если работа устройства управления зенитным огнем вполне известна, то механизмы обработки информации в мозгу лягушки пока таят в себе много неясного. А ведь это пример только одного поведенческого акта из целого комплекса целенаправленных действий лягушки при пищевом поведении.

Не менее точный расчет сопровождает молниеносный прыжок этого животного в сторону добычи. И если случается, что он оказался недостаточно точным, то система управления позволяет скорректировать полет. Лягушка успевает развернуться в нужном направлении, орудуя растянутыми перепонками на широко расставленных пальцах лап. И делает она это в последний момент, так как во время прыжка ее глаза закрыты и втянуты внутрь орбит во избежание возможных травм. Лишь вблизи добычи в рассчитанный момент лягушка выставляет вперед лапы, открывает глаза, с высокой точностью корректирует движение тела и только потом выбрасывает свой липкий язык.

Эти примеры показывают, какими удивительно сложными управляющими системами наделена «обыкновенная» лягушка. Могло ли устройство для преследования цели стать результатом последовательного самосовершенствования амфибии? Могли ли и сенсорный орган – глаз, и вычислительное устройство – мозговой отдел системы анализаторов, и эффекторный орган – подвижные мышцы липкого языка особой конструкции с целесообразным способом крепления во рту постепенно возникнуть, чтобы образовать замкнутую цепь для осуществления серии целесообразных поведенческих актов?