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Desarrollo de órganos de los sentidos en insectos. Sistema nervioso y órganos sensoriales de insectos. El trabajo de los órganos de los sentidos y los “dispositivos” vivos.

Zhdanova T.D.

Experimentar la variada y enérgica actividad del mundo de los insectos puede ser una experiencia asombrosa. Parecería que estas criaturas vuelan y nadan descuidadamente, corren y se arrastran, zumban y chirrían, roen y cargan. Sin embargo, todo esto no se hace sin rumbo, sino principalmente con una determinada intención, de acuerdo con el programa innato incorporado en su cuerpo y la experiencia de vida adquirida. Para percibir el mundo que los rodea, orientarse en él y llevar a cabo todas las acciones y procesos vitales apropiados, los animales están dotados de sistemas muy complejos, principalmente nerviosos y sensoriales.

¿Qué tienen en común los sistemas nerviosos de los vertebrados y los invertebrados?

Sistema nervioso Es un complejo complejo de estructuras y órganos formado por tejido nervioso, donde la parte central es el cerebro. La principal unidad estructural y funcional del sistema nervioso es la célula nerviosa con sus procesos (en griego, célula nerviosa - neurona).

El sistema nervioso y el cerebro de los insectos proporcionan: percepción a través de los sentidos de irritación externa e interna (irritabilidad, sensibilidad); procesamiento instantáneo de señales entrantes por el sistema de analizadores, preparación e implementación de una respuesta adecuada; almacenar información hereditaria y adquirida en forma codificada en la memoria, así como recuperarla instantáneamente según sea necesario; gestión de todos los órganos y sistemas del cuerpo para su funcionamiento en su conjunto, equilibrándolo con el medio ambiente; Implementación de procesos mentales y mayor actividad nerviosa, comportamiento apropiado.

La organización del sistema nervioso y del cerebro de los animales vertebrados e invertebrados es tan diferente que su comparación a primera vista parece imposible. Y al mismo tiempo, los más diversos tipos de sistemas nerviosos, pertenecientes a organismos aparentemente completamente "simples" y "complejos", se caracterizan por las mismas funciones.

El minúsculo cerebro de una mosca, abeja, mariposa u otro insecto le permite ver y oír, tocar y saborear, moverse con gran precisión, además, volar utilizando un “mapa” interno a distancias considerables, comunicarse entre sí e incluso poseer su “lenguaje”, aprenderlo y aplicarlo en situaciones no estándar pensamiento lógico. Así, el cerebro de la hormiga es mucho más pequeño que la cabeza de un alfiler, pero a este insecto se le ha considerado durante mucho tiempo un “sabio”. En comparación no sólo con su cerebro microscópico, sino también con las capacidades incomprensibles de una sola célula nerviosa, el hombre debería avergonzarse de sus computadoras más modernas. ¿Qué puede decir al respecto la ciencia, por ejemplo la neurobiología, que estudia los procesos de nacimiento, vida y muerte del cerebro? ¿Pudo desentrañar el misterio de la vida del cerebro, el fenómeno más complejo y misterioso conocido por la gente?

El primer experimento neurobiológico pertenece al antiguo médico romano Galeno. Después de cortar las fibras nerviosas del cerdo, con la ayuda de las cuales el cerebro controlaba los músculos de la laringe, privó al animal de su voz e inmediatamente se adormeció. Esto fue hace mil años. Pero, ¿hasta dónde ha llegado la ciencia desde entonces en su conocimiento sobre cómo funciona el cerebro? Resulta que, a pesar del enorme trabajo de los científicos, el principio de funcionamiento de incluso una sola célula nerviosa, el llamado "ladrillo" a partir del cual se construye el cerebro, aún es desconocido para los humanos. Los neurocientíficos entienden mucho sobre cómo “come” y “bebe” una neurona; cómo obtiene la energía necesaria para su actividad vital al digerir en “calderas biológicas” las sustancias necesarias extraídas del medio ambiente; cómo esta neurona envía una amplia variedad de información a sus vecinas en forma de señales, codificadas en una serie específica de impulsos eléctricos o en varias combinaciones de sustancias químicas. ¿Entonces que? Ahora la célula nerviosa recibió una señal específica y en su interior comenzó una actividad única en colaboración con otras células que forman el cerebro del animal. Se memoriza la información entrante, se recupera de la memoria la información necesaria, se toman decisiones, se dan órdenes a músculos y diversos órganos, etc. ¿Como va todo? Los científicos todavía no lo saben con certeza. Bueno, dado que no está claro cómo funcionan las células nerviosas individuales y sus complejos, tampoco está claro el principio de funcionamiento de todo el cerebro, incluso uno tan pequeño como el de un insecto.

El trabajo de los órganos de los sentidos y los “dispositivos” vivos.

La actividad vital de los insectos va acompañada del procesamiento de información sonora, olfativa, visual y otra información sensorial: espacial, geométrica y cuantitativa. Uno de los muchos misteriosos y características interesantes Los insectos es su capacidad para evaluar con precisión la situación utilizando sus propios "instrumentos". Nuestro conocimiento sobre estos dispositivos es insignificante, aunque se utilizan ampliamente en la naturaleza. Estos también son determinantes de diversos campos físicos que permiten predecir terremotos, erupciones volcánicas, inundaciones y cambios climáticos. Se trata de una sensación de tiempo, contada por el reloj biológico interno, una sensación de velocidad, la capacidad de orientarse y navegar, y mucho más.

La propiedad de cualquier organismo (microorganismos, plantas, hongos y animales) de percibir irritaciones provenientes del medio externo y de sus propios órganos y tejidos se denomina sensibilidad. Los insectos, como otros animales con un sistema nervioso especializado, tienen células nerviosas con una alta capacidad selectiva para diversos estímulos: receptores. Pueden ser táctiles (sensibles al tacto), de temperatura, luminosos, químicos, vibratorios, musculoarticulares, etc. Gracias a sus receptores, los insectos captan toda una variedad de factores ambientales: diversas vibraciones (una amplia gama de sonidos, energía de radiación en forma de luz y calor), presión mecánica(por ejemplo, gravedad) y otros factores. Las células receptoras se encuentran en los tejidos, ya sea individualmente o reunidas en sistemas para formar órganos sensoriales especializados: órganos de los sentidos.

Todos los insectos “entienden” perfectamente las lecturas de sus órganos sensoriales. Algunos de ellos, como los órganos de la visión, el oído y el olfato, son remotos y son capaces de percibir la irritación a distancia. Otros, como los órganos del gusto y del tacto, son de contacto y reaccionan a la influencia a través del contacto directo.

Los insectos generalmente están dotados de una excelente visión. Sus complejos ojos compuestos, a los que a veces se les añaden ocelos simples, les sirven para reconocer diversos objetos. Algunos insectos cuentan con visión cromática y dispositivos de visión nocturna adecuados. Curiosamente, los ojos de los insectos son el único órgano similar a los de otros animales. Al mismo tiempo, los órganos del oído, el olfato, el gusto y el tacto no tienen tal similitud, pero, sin embargo, los insectos perciben perfectamente los olores y sonidos, se orientan en el espacio y captan y emiten ondas ultrasónicas. Su delicado sentido del olfato y del gusto les permite encontrar comida. Varias glándulas de insectos secretan sustancias para atraer a hermanos, parejas sexuales, ahuyentar a rivales y enemigos, y un sentido del olfato muy sensible puede detectar el olor de estas sustancias incluso a varios kilómetros de distancia.

Muchos en sus ideas asocian los órganos sensoriales de los insectos con la cabeza. Pero resulta que las estructuras responsables de recopilar información sobre ambiente, se encuentran en los insectos en la mayoría varias partes cuerpos. Pueden determinar la temperatura de los objetos y saborear los alimentos con los pies, detectar la presencia de luz con la espalda, oír con las rodillas, el bigote, los apéndices de la cola, el vello corporal, etc.

Los órganos sensoriales de los insectos son parte de los sistemas sensoriales: analizadores que impregnan casi todo el organismo con una red. Reciben muchas señales externas e internas diferentes de los receptores de sus órganos sensoriales, las analizan, forman y transmiten "instrucciones" a varios órganos para realizar las acciones apropiadas. Los órganos de los sentidos constituyen principalmente la sección receptora, que se encuentra en la periferia (extremos) de los analizadores. Y la sección conductora está formada por neuronas centrales y vías de receptores. hay en el cerebro ciertas areas para procesar la información proveniente de los sentidos. Forman la parte central, el "cerebro", del analizador. Gracias a un sistema tan complejo y práctico, por ejemplo un analizador visual, se realiza un cálculo y control preciso de los órganos de movimiento del insecto.

Se ha acumulado un amplio conocimiento sobre las asombrosas capacidades de los sistemas sensoriales de los insectos, pero el volumen del libro nos permite citar solo algunos de ellos.

órganos de la visión

Los ojos y todo el complejo sistema visual son un regalo asombroso, gracias al cual los animales pueden recibir información básica sobre el mundo que los rodea, reconocer rápidamente varios objetos y evaluar la situación que ha surgido. La visión es necesaria para los insectos cuando buscan alimento para evitar depredadores, explorar objetos de interés o el medio ambiente, interactuar con otros individuos durante el comportamiento reproductivo y social, etc.

Los insectos están equipados con una variedad de ojos. Pueden ser ocelos complejos, simples o accesorios, y también larvarios. Los más complejos son los ojos compuestos, que constan de una gran cantidad de omatidios que forman facetas hexagonales en la superficie del ojo. Ommatidium es esencialmente un pequeño aparato visual equipado con una lente en miniatura, un sistema conductor de luz y elementos fotosensibles. Cada faceta percibe sólo una pequeña parte del objeto, pero juntas proporcionan una imagen en mosaico de todo el objeto. Los ojos compuestos, característicos de la mayoría de los insectos adultos, se encuentran a los lados de la cabeza. En algunos insectos, por ejemplo, en la libélula cazadora, que reacciona rápidamente al movimiento de la presa, los ojos ocupan la mitad de la cabeza. Cada uno de sus ojos está formado por 28.000 facetas. En comparación, las mariposas tienen 17.000 y las moscas domésticas, 4.000. Los insectos pueden tener dos o tres ojos en la cabeza, en la frente o en la coronilla, y con menos frecuencia en los costados. Los ojos de las larvas de escarabajos, mariposas e himenópteros son reemplazados por ojos complejos en la edad adulta.

Los órganos de los sentidos son inseparables del sistema nervioso central del cuerpo. Si este último tiene una función de control, coordinando los procesos fisiológicos y las reacciones de comportamiento del cuerpo, entonces los órganos de los sentidos, a través de sus señales, conectan el sistema nervioso central tanto con el mundo exterior como con el entorno interno del cuerpo. Las células sensoriales o receptoras, dispersas por todo el cuerpo o combinadas en órganos receptores complejos, sirven como una especie de "ventanas" al mundo exterior y al entorno interno del cuerpo. La información que llega a través de ellos al sistema nervioso central es extremadamente diversa y, como veremos a continuación, es absolutamente necesaria para la organización de una conducta adecuada, así como para el funcionamiento biológicamente justificado y coordinado de los sistemas fisiológicos del cuerpo.

El cumplimiento de las tres tareas vitales indispensables del organismo: nutrición, reproducción y asentamiento, que garantizan la preservación de la especie, sólo es posible gracias al control continuo por parte de una variedad de órganos sensoriales. Los receptores, junto con sus centros cerebrales, denominados colectivamente analizadores, no sólo aíslan ciertos objetos y fenómenos del fondo, es decir, responden a la pregunta "¿qué?", sino que también establecen la posición del objeto en el espacio, es decir, responden a la pregunta "¿dónde?" ?"

Veamos ejemplos de cómo los sentidos permiten realizar las tareas vitales mencionadas anteriormente y qué preguntas tiene un investigador al observar el comportamiento sensorial de un insecto.

Reproducción. Mayoría forma característica Comportamiento asociado con la reproducción: búsqueda de pareja sexual. La participación de los órganos de los sentidos en el mantenimiento del comportamiento sexual es bastante obvia y, quizás, es en esta área donde se manifiestan las asombrosas capacidades inherentes a la estructura de los sistemas receptores de los insectos. Rol principal En la búsqueda e identificación de una pareja sexual, la mayoría de los insectos tienen un sentido del olfato, estrechamente sintonizado con la percepción de un atrayente sexual. Entre los innumerables olores que no se pueden enumerar, el macho destaca inequívocamente uno, precisamente el que pertenece a la hembra de su especie, aunque también puede reaccionar ante olores de especies similares. El atrayente sexual de la hembra excita los quimiorreceptores del macho con una concentración insignificante de moléculas en el aire, lo que le permite encontrar a la hembra desde una distancia (en un caso récord) de hasta 12 km. El macho, a su vez, suele tener órganos "encantadores", cuya secreción olorosa, un afrodisíaco, predispone a la hembra a la cópula. En otras palabras, entre ambas parejas sexuales se intercambian señales odoríferas específicas de cada especie, lo que garantiza la fiabilidad de su encuentro.

Recientemente se demostró en el gusano de las yemas del roble, Tortrix vlridana, que la feromona sexual ingresa al cuerpo de la hembra desde la planta alimenticia de las larvas y está determinada por la química de esta última. Por lo tanto, las hembras criadas con la dieta A no atraen a los machos criados con la dieta B. Esta circunstancia conduce al aislamiento reproductivo de las poblaciones y puede ser la causa de la aparición de formas intraespecíficas temporales (reversibles).

En especies diurnas e insectos luminosos, el papel de la visión en el comportamiento sexual es especialmente significativo. El color de las alas y de todo el cuerpo, el patrón de vuelo y algunos otros signos visuales sirven como señales específicas del macho y la hembra para las mariposas diurnas, libélulas, muchas moscas y otros insectos, fácilmente captables por sus ojos compuestos. A veces estos signos son tan específicos de los insectos que sólo podemos juzgar su existencia con la ayuda de instrumentos especiales. Por ejemplo, no vemos a simple vista la diferencia en el reflejo de los rayos ultravioleta en las alas, que es una característica sexual secundaria eficaz en algunas mariposas. En varios casos, fue posible identificar detectores de color especiales en el sistema visual de los insectos, estrechamente sintonizados con la percepción del color de la pareja sexual. La señalización óptica en las luciérnagas es bien conocida, pero no todo el mundo sospecha lo compleja que está organizada. Cada especie tiene sus propias luces de identificación: puntos luminosos que difieren en configuración y parámetros de tiempo. Su elegido responde al destello de una señal específica de su especie de un macho después de un intervalo de tiempo estrictamente definido con un brillo atractivo. La estricta especificidad de especie del conjunto de señales y respuestas garantiza una comunicación confiable y al mismo tiempo sirve como una barrera etológica si varias especies viven juntas.

La señalización acústica también sorprende por su complejidad en el comportamiento sexual. En el contexto de diversos ruidos (incluso los muy fuertes), saltamontes, grillos y algunos otros insectos captan el canto de una pareja sexual a decenas de metros de distancia y encuentran la dirección de la fuente del sonido. Además del canto de llamada, existen otras señales: copuladora, amenazadora y territorial. La capacidad del analizador auditivo para afinar la afinación específica de cada especie da lugar, en particular, a la aparición de dialectos locales de canciones territoriales, que han sido bien estudiados entre las langostas de las Islas Británicas.

Asentamiento. La dispersión requiere, ante todo, una orientación fiable en el espacio; de lo contrario, el animal se moverá caóticamente y no podrá abandonar su territorio de origen. La dispersión asociada con la orientación puede ser activa (dispersión, dispersión) o pasiva (transporte por viento o agua). Durante el asentamiento activo, los insectos se orientan principalmente visualmente mediante puntos de referencia terrestres y una brújula celeste en forma del sol, la polarización de la luz del cielo azul y la luna. En este caso, apuntar al objetivo es posible gracias al mecanismo de uno de los taxis, que permite, basándose en señales de los receptores, mantener el eje locomotor en la dirección elegida. El “arte de la navegación” de los insectos, capaces de corregir el rumbo elegido para el desplazamiento diario de puntos de referencia celestes, casi no es inferior al arte de los pájaros que utilizan una brújula celeste. Quizás los insectos, como los pájaros, también naveguen por campo magnético Tierra. Durante el transporte pasivo, como por ejemplo el viento, los insectos seleccionan una postura específica que promueve el transporte direccional del cuerpo a través del aire, basándose en la información de los pelos sensibles al viento y otros receptores.

Todas estas formas de actividad están asociadas con la locomoción o con el mantenimiento de una determinada posición del cuerpo en el espacio, así como de partes individuales del cuerpo entre sí. Ambas cosas sólo son posibles gracias a la información procedente de sensores especiales. Estos incluyen principalmente varios mecanorreceptores que son sensibles al estiramiento, la compresión o la torsión: estímulos aplicados a la cutícula, el tejido conectivo y los músculos como resultado de una influencia externa, una fuerza interna o simplemente el peso de una determinada parte del cuerpo. Las señales de los mecanorreceptores proporcionan control de la postura, coordinación de los movimientos de las partes del cuerpo al correr, nadar, rizar un capullo, cópula, etc., y también señalan la ruptura del contacto con el sustrato, la dirección y la velocidad del desplazamiento del cuerpo durante el movimiento.

El papel de las señales sensoriales en la implementación de las reacciones motoras de los insectos se da una buena idea analizando el lanzamiento de la mantis religiosa Mantis religiosa sobre su presa. La mantis religiosa, al girar la cabeza, rastrea visualmente a su presa y puede agarrarla incluso cuando está ubicada en el lado de su eje longitudinal. En consecuencia, el centro que controla el lanzamiento debe tener información tanto sobre la dirección hacia la víctima en relación con la cabeza de la mantis como sobre la posición de la cabeza en relación con el protórax con sus patas agarradoras. La información del primer tipo la proporcionan los ojos, la información del segundo tipo la proporcionan los mecanorreceptores, dos pares de las llamadas placas pilosas en la región cervical. Si corta los nervios de todas las placas pilosas cervicales (desaferente el centro de control), la confiabilidad del lanzamiento cae al 20-30% frente al 85% normal. Cuando sólo un lado izquierdo está desaferente, los fallos se vuelven más frecuentes y se nota la tendencia de la mantis a dirigir el lanzamiento hacia la derecha del objetivo. Las señales que provienen únicamente de las placas cervicales derechas son interpretadas por el centro de control como un giro de la cabeza hacia la derecha.

El control aferente de la marcha se lleva a cabo mediante un conjunto exclusivamente grande de mecanorreceptores: en particular, ciertos receptores de la pata, la espinilla y el muslo son responsables de la estimulación de ciertos músculos elevadores y depresores de las piernas. Algunos de ellos, por ejemplo la sensilla en forma de campana, están ubicados de manera que sean excitados por las fuerzas de tensión que surgen en la pata cuando el insecto se encuentra en posición normal. Por lo tanto, si se destruyen los mecanorreceptores de la pierna, el aspecto mecánico de la marcha del insecto se altera: marcha, velocidad, etc. La postura al caminar a menudo se regula debido a la retroalimentación de las placas pilosas, que controlan el ángulo entre la coxa y el trocánter (junto con el fémur). El insecto palo Caraussius morosus normalmente mantiene su cuerpo libremente por encima del suelo. La brecha entre ellos permanece incluso cuando el insecto lleva una carga cuatro veces más pesada que su cuerpo. Si las placas del pelo están dañadas, el insecto palo comienza a tocar el sustrato incluso bajo el peso de su propio cuerpo.

De todas las formas de locomoción, el vuelo es la más exigente en términos de información sensorial. Las señales aferentes no sólo provocan el vuelo, también son necesarias para su mantenimiento y regulación. El llamado reflejo tarsal es bien conocido: levantar las patas del soporte en muchos insectos provoca movimientos de vuelo o natación (por ejemplo, en las chinches de agua, belostomátidos), que se detienen inmediatamente cuando se reanuda el contacto con el sustrato. Los sensores del reflejo tarsiano son varios tipos de sensilas mecanorreceptivas en las piernas. Los receptores que apoyan el vuelo incluyen pelos sensibles al viento en la cabeza y las alas. Sus señales tónicas de fase dependen de la velocidad y la dirección del flujo de aire y no sólo pueden apoyar y regular el vuelo, sino también lanzarlo. En las abejas, moscas y pulgones, el órgano de Johnston de las antenas también participa en la estabilización automática del vuelo. Sus señales, junto con otros sensores, regulan el funcionamiento de las alas: cuanto mayor es la presión del aire sobre el cable de la antena, menor es la amplitud del aleteo del ala ipsilateral. Es fácil imaginar que, basándose en un circuito de retroalimentación tan negativo, la dirección de vuelo rectilínea se mantiene automáticamente.

Los receptores participan en la regulación no solo del sistema locomotor, sino también de casi todos los demás sistemas y órganos fisiológicos. Su participación en el control del proceso digestivo, por ejemplo, es muy evidente en los mosquitos chupadores de sangre. Las hembras de los mosquitos Anopheles se alimentan no sólo de la sangre de los vertebrados, sino que también beben los llamados "líquidos libres": jugo que sale de las plantas, rocío, etc. En este caso, solo la sangre ingresa directamente a los intestinos y inicialmente se almacenan otros líquidos. en la rama ciega del esófago, en un voluminoso recipiente de comida. Pero si en un experimento un mosquito bebe una gota de sangre abiertamente sin perforar la cubierta de la víctima, entonces la sangre no ingresa a los intestinos, sino también al depósito de alimento, y el insecto pronto muere. El hecho es que la dirección del flujo de líquido absorbido por los insectos está controlada por receptores ubicados en la probóscide y en la faringe.

Un ejemplo de activación del receptor de las glándulas endocrinas es la dependencia de la muda del insecto chupador de sangre Rhodnius del volumen de sangre consumida: la larva muda solo después de beber una determinada porción de sangre y al mismo tiempo. Si la larva recibe la misma porción de sangre en varias dosis, con pausas entre los actos individuales de succión de sangre, entonces no muda. Los experimentos del destacado entomofisiólogo inglés W. Wigglesworth demostraron que la relación entre la muda y la succión de sangre es bastante compleja. La muda se produce bajo la influencia de la hormona ecdisona, secretada por la glándula protorácica, que es estimulada por señales de las células neurosecretoras del cerebro. El centro del cerebro, a su vez, se activa mediante señales de ciertos receptores, incluidos los receptores de estiramiento, que se encuentran en las paredes del abdomen de la chinche. Estos receptores se activan solo cuando el intestino se expande hasta un cierto volumen umbral, lo que ocurre cuando una determinada porción de sangre ingresa a él. Del mismo modo, las señales sobre el estiramiento del recto, por ejemplo, desencadenan el acto de defecar; las señales sobre el estiramiento de los conductos de las gónadas femeninas informan al sistema nervioso central sobre la preparación del cuerpo para la oviposición, etc. muestran de manera convincente que el trabajo coordinado de los órganos internos depende de la información proveniente de los interorreceptores.

Hay otra razón que contribuyó al rápido desarrollo de la fisiología de los órganos sensoriales de los insectos y de los animales en general: el aspecto biónico del problema de la recepción. Los receptores animales suelen ser superiores en muchos aspectos a los sensores de finalidad similar que construyen actualmente los seres humanos. Por lo tanto, es comprensible el deseo de estudiar tal o cual sistema vivo para crear un dispositivo técnico similar en principio de funcionamiento. La fisiología de los órganos de los sentidos, en comparación con la mayoría de las otras disciplinas biológicas, ha avanzado mucho gracias a la inclusión en su arsenal de enfoques aportados en el camino de la investigación biónica por los físicos, la cibernética y los matemáticos. Para la biónica, sólo las características cualitativas no son suficientes, sino que son necesarios los parámetros cuantitativos de un sistema vivo, traducidos al lenguaje de las matemáticas.

Más concretamente, los ingenieros están interesados en los órganos sensoriales de los insectos como posibles prototipos. dispositivos tecnicos con sensibilidad excepcionalmente alta, inmunidad al ruido, redundancia de diseño, combinado con miniaturización y bajo consumo de energía para su funcionamiento. La sensibilidad de las células receptoras de los insectos casi llega al límite físico. Así, para excitar la célula olfativa de la antena de un gusano de seda macho, que está sintonizada para percibir el atrayente sexual de la hembra, es suficiente el contacto con una molécula de esta sustancia. La célula visual del ojo compuesto puede excitarse con un solo fotón. La célula mecanorreceptora del llamado órgano poplíteo detecta vibraciones del sustrato, cuya amplitud es menor que el diámetro del átomo de hidrógeno. Al mismo tiempo, los receptores se diferencian de los sensores de información técnica conocidos por su sorprendente inmunidad al ruido. Ya hemos señalado que el saltamontes distingue (reconoce) el canto específico de una especie en el contexto de una amplia variedad de sonidos. Desde lejos, una abeja identifica visualmente una flor que conoce entre muchos otros objetos similares en tamaño, color y forma. La redundancia del diseño de los sistemas vivos se manifiesta en el hecho de que la destrucción de una parte de un órgano no lo inutiliza, y en los insectos esta propiedad se combina con la extrema pequeñez de todos los órganos.

En todos los sistemas receptores, sin excepción, la biónica se esfuerza especialmente por descifrar datos altamente eficaces. métodos biológicos Separando la señal del ruido. Además de esto, en el analizador olfativo el principal objeto de búsqueda son las formas de organizar una sensibilidad excepcionalmente alta y selectiva a los olores, en el analizador auditivo - métodos para encontrar la dirección de una fuente de sonido e identificar sus señales, en el analizador visual - mecanismos para analizando la polarización de la luz y la percepción de rayos invisibles para el ser humano.

Los logros de la biónica sensorial, hasta donde se puede juzgar por las publicaciones disponibles *, son aún más modestos que el éxito alcanzado por la propia fisiología sensorial, enriquecida con un enfoque físico tomado de la biónica. Como ejemplo de éxito, citamos la creación de un dispositivo para medir la velocidad de los aviones con respecto a la Tierra, que funciona según el principio de percepción del movimiento por el ojo compuesto, descubierto en el gorgojo Chlorophanus. Se ha informado repetidamente sobre la creación de dispositivos acústicos que atraen (y destruyen) a los mosquitos chupadores de sangre y de emisores ultrasónicos que imitan el grito de los murciélagos y así ahuyentan a las dañinas polillas que escuchan estos sonidos. En la lucha contra la polilla gitana y especies afines, se utilizan con éxito trampas con un atrayente sexual (por ejemplo, disparlur sintético). Se han mejorado las trampas de luz con emisor de rayos ultravioleta, que resultan especialmente atractivas para los insectos nocturnos.

* (Se sabe que la investigación biónica en el extranjero está ampliamente financiada por el departamento militar y muchas de ellas tienen un enfoque correspondiente que no está sujeto a una amplia publicidad.)

El problema del reconocimiento de patrones asociado con el estudio de receptores es de gran interés tanto para los bionicistas como para los biólogos de diversas especialidades. resumen con el que completaremos nuestro repaso al papel de los órganos de los sentidos en la vida de los insectos.

La búsqueda de un objeto particular siempre se basa en la discriminación (discriminación) de los estímulos externos y sus modalidades, de las cuales los receptores son enteramente responsables, ya que se encuentran en la “entrada” del cuerpo. Pero la elección decidida sólo es posible si las señales del receptor del objeto coinciden con su descripción o signos incrustados en el sistema nervioso central del cuerpo. Por tanto, la elección de un objeto está determinada no sólo por la información sensorial procedente del exterior, sino también por la contenida en la memoria genética o individual del organismo. La elección está precedida por el reconocimiento del objeto como tal, la comparación con la idea estándar del mismo, que ya existe en el sistema nervioso central.

En este sentido surge pregunta fundamental: ¿De qué forma se almacena la descripción de los objetos en la memoria de los insectos, en forma de características específicas de cada uno de ellos por separado o como una representación generalizada? El siguiente ejemplo aclarará nuestro punto. Cuando una abeja encuentra inequívocamente su colmena por el color (los apicultores han notado desde hace mucho tiempo que el color facilita la búsqueda y, por lo tanto, las colmenas cercanas están pintadas de diferentes colores), a un observador inexperto le puede parecer que el asunto es bastante simple. Una abeja, como sabes, puede distinguir colores, por eso reconoce su colmena por el color. Pero en realidad reconoce la colmena como tal y no la confunde con otros objetos del mismo color. La tarea de la abeja puede complicarse colocando un objeto en la colmena que distorsiona la apariencia de la colmena. Formalmente, en el lenguaje de describir esta situación mediante receptores oculares, el objeto aquí es diferente, sin embargo, una abeja entrenada lo reconoce como una colmena en estas condiciones. Esto significa que la abeja almacena en la memoria la imagen de la colmena, una idea generalizada de la misma que, como puedes adivinar fácilmente, solo puede surgir como resultado. experiencia personal, volviendo repetidamente a la colmena en diferentes situaciones y resaltando las principales características ópticas de la colmena en el proceso de formación de una imagen.

La capacidad de la abeja para la generalización visual fue confirmada recientemente en experimentos especiales en los que el insecto fue entrenado sobre diferentes objetos, pero pertenecientes a la misma clase de objetos reforzados (por la comida) por una característica común a todos ellos, que se contrastaron con una clase de objetos no reforzados. Anteriormente, esta operación lógica se consideraba privilegio exclusivo de animales superiores con cerebros voluminosos, en cuyo comportamiento algunos investigadores veían signos de "razón elemental".

El problema del reconocimiento de patrones se ha convertido en el centro de atención no sólo de los biólogos, sino también de los diseñadores de máquinas "pensantes". El hecho es que el reconocimiento visual en humanos y animales es invariante ante muchas transformaciones de un objeto reconocible. Reconocemos un rostro familiar de frente y de perfil, en una fotografía, en un dibujo e incluso en una caricatura. La identificación está precedida por la selección de algunas características clave y, sobre su base, sigue una operación lógica de generalización y formación de imágenes. Pero no siempre se sabe qué signos y cómo el cerebro los generaliza, y esta es la dificultad de crear algoritmos y programas para computadoras, por ejemplo, leer textos mecanografiados. fuente diferente. No todos los experimentos requeridos aquí son posibles en humanos, y algunos de ellos, especialmente los que implican cirugía, sólo pueden realizarse en animales. Esto explica la relevancia de estudiar formas complejas comportamiento de los insectos, en este caso el comportamiento visual de las abejas. El número relativamente pequeño de neuronas en la retina y especialmente en el ganglio cefálico hace de las abejas, en comparación con los vertebrados superiores, un objeto más accesible para estudiar los mecanismos periféricos y centrales de generalización y reconocimiento de imágenes.

Los animales están bien desarrollados. Sólo algunos tienen una audición más desarrollada, otros tienen una mejor visión. Los animales los utilizan para determinar todo lo que sucede a su alrededor. Los animales exclusivamente nocturnos (gatos, búhos, ratones) pueden utilizar su visión para amplificar incluso la luz más débil. Y aquellos que viven en constante oscuridad (salamandras de las cavernas, topos) se caracterizan por tener ojos pequeños o su ausencia. El olfato, el gusto, el oído: los animales tienen todos estos sentidos. Y les ayudan a sobrevivir en Mundo cruel ambiente.

Los órganos de los sentidos de los peces son aproximadamente los mismos que los de los demás, solo que en su estructura hay diferencias significativas, que son causadas por la adaptación a la misteriosa vida en el agua. Además de los cinco sentidos habituales, los peces también tienen el llamado “sexto sentido”, que los animales terrestres han perdido. Y este es una especie de órgano de la línea lateral.

Con la ayuda de los insustituibles órganos del gusto y el olfato, los peces sienten notablemente los cambios más insignificantes que ocurren en el medio ambiente, la concentración de sulfuro de hidrógeno, así como dióxido de carbono etc. Los peces pueden distinguir la naturaleza del suelo más cercano, sentir el tacto e incluso sentir dolor. Todo el complejo de estas influencias es percibido por aquellas células sensoriales que se encuentran en la piel y en órganos internos.

Los órganos olfativos de los peces están ubicados cerca de las fosas nasales, que en los peces no son de un extremo a otro, sino que se parecen un poco a pequeños conos de doble cuello ubicados en la parte superior de ambos lados del hocico. Su sentido del olfato es extremadamente elevado, especialmente en el bagre y la lota.

Los órganos gustativos del pescado son ciertos grupos de células sensoriales llamadas papilas gustativas. Son numerosos en la garganta, la boca, las antenas, el mentón e incluso en la piel del propio cuerpo del pez.

Los órganos sensoriales de la temperatura de los animales, especialmente de los peces, están muy desarrollados. Se ha establecido experimentalmente que los peces pueden distinguir fluctuaciones tan sutiles que equivalen a centésimas de grado. Pero una sensibilidad tan aguda es naturalmente característica sólo de los animales submarinos. Los cambios de temperatura sólo pueden ser percibidos por células nerviosas especiales que se encuentran en la piel en los puntos de frío y calor.

Los órganos de la línea lateral claramente juegan un papel muy importante en La vida cotidiana pez:

Les ayudan a mantener una distancia específica y definida entre sí en la bandada;

Ayuda para navegar;

Ayudan a detectar el acercamiento de enemigos o, por el contrario, de organismos alimentarios.

También perciben casi todas las vibraciones del medio acuático, pero sólo las más armónicas, de alta frecuencia o sonoras.

Los Piscis son miopes por naturaleza. Después de todo, la luz no viaja bien en el agua. Sus ojos están siempre abiertos, ya que no tienen párpados. El cristalino del ojo es esférico, lo que le permite captar perfectamente una gran cantidad de rayos de luz útiles. suficientemente grande. Pero al mismo tiempo, cada ojo da su propia imagen, es decir, los peces tienen visión monocular. Es común que los peces distingan los colores.

Órganos de los sentidos de los insectos

La visión de los insectos es de gran importancia en sus vidas. Las principales características de la visión están determinadas por la estructura facetaria ocular. Los insectos son miopes por naturaleza: el área alcanzable de su visión clara no supera los 1-2 cm. Ven perfectamente el color y el movimiento, incluida la luz ultravioleta.

La percepción del olfato es un sentido estereoquímico especial en los insectos. Las células sensibles de los insectos (las que perciben el olor) se encuentran en casi todos los insectos en sus antenas (y en sus patas u otros apéndices). Cada antena puede moverse de forma independiente, por lo que los insectos perciben el olor junto con la dirección y el espacio; para ellos es una sensación única: un olor tridimensional.

Estos son los órganos de los sentidos en los animales. Todos ellos son muy diferentes y muy interesantes.

Experimentar la variada y enérgica actividad del mundo de los insectos puede ser una experiencia asombrosa.

Parecería que estas criaturas vuelan y nadan descuidadamente, corren y se arrastran, zumban y chirrían, roen y cargan. Sin embargo, todo esto no se hace sin rumbo, sino principalmente con una determinada intención, de acuerdo con el programa innato incorporado en su cuerpo y la experiencia de vida adquirida. Para percibir el mundo que los rodea, orientarse en él y llevar a cabo todas las acciones y procesos vitales apropiados, los animales están dotados de sistemas muy complejos, principalmente nerviosos y sensoriales.

¿Qué tienen en común los sistemas nerviosos de los vertebrados y los invertebrados?

El sistema nervioso es un complejo complejo de estructuras y órganos formado por tejido nervioso, donde la parte central es el cerebro. La principal unidad estructural y funcional del sistema nervioso es la célula nerviosa con sus procesos (en griego, célula nerviosa - neurona).

El minúsculo cerebro de una mosca, abeja, mariposa u otro insecto le permite ver y oír, tocar y saborear, moverse con gran precisión, además, volar utilizando un “mapa” interno a distancias considerables, comunicarse entre sí e incluso poseer su "lenguaje", aprender y aplicar el pensamiento lógico en situaciones no estándar. Así, el cerebro de la hormiga es mucho más pequeño que la cabeza de un alfiler, pero a este insecto se le ha considerado durante mucho tiempo un “sabio”. En comparación no sólo con su cerebro microscópico, sino también con las capacidades incomprensibles de una sola célula nerviosa, el hombre debería avergonzarse de sus computadoras más modernas. ¿Qué puede decir al respecto la ciencia, por ejemplo la neurobiología, que estudia los procesos de nacimiento, vida y muerte del cerebro? ¿Pudo desentrañar el misterio de la vida del cerebro, el fenómeno más complejo y misterioso conocido por la gente?

El trabajo de los órganos de los sentidos y los “dispositivos” vivos.

La actividad vital de los insectos va acompañada del procesamiento de información sonora, olfativa, visual y otra información sensorial: espacial, geométrica y cuantitativa. Una de las muchas características misteriosas e interesantes de los insectos es su capacidad para evaluar con precisión la situación utilizando sus propios "instrumentos". Nuestro conocimiento sobre estos dispositivos es insignificante, aunque se utilizan ampliamente en la naturaleza. Estos también son determinantes de diversos campos físicos que permiten predecir terremotos, erupciones volcánicas, inundaciones y cambios climáticos. Se trata de una sensación de tiempo, contada por el reloj biológico interno, una sensación de velocidad, la capacidad de orientarse y navegar, y mucho más.

La propiedad de cualquier organismo (microorganismos, plantas, hongos y animales) de percibir irritaciones provenientes del medio externo y de sus propios órganos y tejidos se denomina sensibilidad. Los insectos, como otros animales con un sistema nervioso especializado, tienen células nerviosas con una alta capacidad selectiva para diversos estímulos: receptores. Pueden ser táctiles (sensibles al tacto), de temperatura, luminosos, químicos, vibratorios, musculoarticulares, etc. Gracias a sus receptores, los insectos captan una amplia variedad de factores ambientales: diversas vibraciones (una amplia gama de sonidos, energía de radiación en forma de luz y calor), presión mecánica (por ejemplo, gravedad) y otros factores. Las células receptoras se encuentran en los tejidos, ya sea individualmente o reunidas en sistemas para formar órganos sensoriales especializados: órganos de los sentidos.

Muchos en sus ideas asocian los órganos sensoriales de los insectos con la cabeza. Pero resulta que las estructuras encargadas de recopilar información sobre el medio ambiente están ubicadas en los insectos en diversas partes del cuerpo. Pueden determinar la temperatura de los objetos y saborear los alimentos con los pies, detectar la presencia de luz con la espalda, oír con las rodillas, el bigote, los apéndices de la cola, el vello corporal, etc.

Los órganos sensoriales de los insectos son parte de los sistemas sensoriales: analizadores que impregnan casi todo el organismo con una red. Reciben muchas señales externas e internas diferentes de los receptores de sus órganos sensoriales, las analizan, forman y transmiten "instrucciones" a varios órganos para realizar las acciones apropiadas. Los órganos de los sentidos constituyen principalmente la sección receptora, que se encuentra en la periferia (extremos) de los analizadores. Y la sección conductora está formada por neuronas centrales y vías de receptores. El cerebro tiene áreas específicas para procesar la información de los sentidos. Forman la parte central, el "cerebro", del analizador. Gracias a un sistema tan complejo y práctico, por ejemplo un analizador visual, se realiza un cálculo y control preciso de los órganos de movimiento del insecto.

Se ha acumulado un amplio conocimiento sobre las asombrosas capacidades de los sistemas sensoriales de los insectos, pero el volumen del libro nos permite citar solo algunos de ellos.

órganos de la visión

Es curioso que los insectos no puedan cerrar los ojos durante el reposo y por tanto duerman con los ojos abiertos.

Son los ojos los que contribuyen a la rápida reacción de un insecto cazador, como una mantis religiosa. Por cierto, este es el único insecto que puede darse la vuelta y mirar detrás de sí. Los ojos grandes proporcionan a la mantis visión binocular y le permiten calcular con precisión las distancias hasta el objeto de su atención. Esta habilidad, combinada con la rápida extensión de sus patas delanteras hacia la presa, convierte a las mantis en excelentes cazadoras.

Y los escarabajos de patas amarillas, que corren por el agua, tienen ojos que les permiten ver simultáneamente a sus presas tanto en la superficie del agua como debajo de ella. Para lograr esto, los analizadores visuales de Beetle tienen la capacidad de corregir el índice de refracción del agua.

La percepción y el análisis de los estímulos visuales se lleva a cabo mediante un sistema muy complejo: el analizador visual. Para muchos insectos, este es uno de los principales analizadores. Aquí la principal célula sensible es el fotorreceptor. Y conectados a él están las vías (nervio óptico) y otras células nerviosas ubicadas en niveles diferentes sistema nervioso. Al percibir información luminosa, la secuencia de eventos es la siguiente. Las señales recibidas (cuantos de luz) se codifican instantáneamente en forma de impulsos y se transmiten a lo largo de vías hasta el sistema nervioso central, hasta el centro "cerebro" del analizador. Allí estas señales se decodifican (descifran) inmediatamente en la percepción visual correspondiente. Para reconocerlo, se extraen de la memoria estándares de imágenes visuales y otra información necesaria. Y luego se envía una orden a varios órganos para que el individuo responda adecuadamente a la situación cambiante.

¿Dónde están las “orejas” de los insectos?

La mayoría de los animales y los humanos escuchan a través de los oídos, donde los sonidos hacen que el tímpano vibre: fuerte o débil, lento o rápido. Cualquier cambio en las vibraciones proporciona al cuerpo información sobre la naturaleza del sonido que se escucha. ¿Cómo oyen los insectos? En muchos casos, también tienen una especie de "orejas", pero en los insectos se ubican en lugares inusuales para nosotros: en los bigotes, por ejemplo, en mosquitos machos, hormigas, mariposas; en los apéndices de la cola, en la cucaracha americana. Las espinillas de las patas delanteras oyen grillos y saltamontes, y el vientre oye langostas. Algunos insectos no tienen “oídos”, es decir, no tienen órganos auditivos especiales. Pero son capaces de percibir diversas vibraciones. ambiente del aire, incluidas vibraciones sonoras y ondas ultrasónicas que son inaccesibles a nuestros oídos. Los órganos sensibles de estos insectos son pelos finos o pequeños bastones sensibles. Están en grandes cantidades localizado en partes diferentes cuerpos y están conectados a las células nerviosas. Así, en las orugas peludas, las “orejas” son pelos, y en las orugas desnudas, toda la piel del cuerpo son las “orejas”.

Una onda sonora se forma alternando la rarefacción y la condensación del aire, propagándose en todas direcciones desde la fuente del sonido, cualquier cuerpo vibrante. Las ondas sonoras son percibidas y procesadas por el analizador auditivo, un sistema complejo de estructuras mecánicas, receptoras y neuronales. Estas vibraciones son convertidas por receptores auditivos en impulsos nerviosos, que se transmiten a lo largo del nervio auditivo a parte central analizador. El resultado es la percepción del sonido y el análisis de su fuerza, altura y carácter.

Sistema auditivo de insectos asegura su respuesta selectiva a vibraciones de frecuencia relativamente alta: perciben las más mínimas vibraciones de la superficie, el aire o el agua. Por ejemplo, los insectos zumbadores producen ondas sonoras al batir rápidamente sus alas. Los machos perciben este tipo de vibraciones en el aire, por ejemplo el chirrido de los mosquitos, con sus órganos sensibles situados en las antenas. De esta forma detectan las ondas de aire que acompañan el vuelo de otros mosquitos y responden adecuadamente a la información sonora recibida. Los sistemas auditivos de los insectos están "sintonizados" para percibir sonidos relativamente débiles, por lo que los sonidos fuertes tienen un efecto negativo en ellos. Por ejemplo, los abejorros, las abejas y algunos tipos de moscas no pueden elevarse en el aire cuando suenan.

Los sonidos de señalización variados pero estrictamente definidos que emiten los grillos machos de cada especie desempeñan un papel importante en su comportamiento reproductivo: el cortejo y la atracción de las hembras. Cricket proporciona una herramienta maravillosa para comunicarse con un amigo. Al crear un suave trino, frota el lado afilado de un élitro contra la superficie del otro. Y para la percepción del sonido, el hombre y la mujer tienen una fina membrana cuticular especialmente sensible, que desempeña el papel de tímpano. Se ha hecho experiencia interesante, donde se colocó a un hombre que cantaba frente a un micrófono y a una mujer en otra habitación cerca de un teléfono. Cuando se encendió el micrófono, la hembra, al escuchar el chirrido típico de la especie del macho, corrió hacia la fuente del sonido: el teléfono.

Órganos para capturar y emitir ondas ultrasónicas.

Las polillas cuentan con un dispositivo para detectar murciélagos, que utilizan ondas ultrasónicas para orientarse y cazar. Los depredadores perciben señales con una frecuencia de hasta 100.000 hercios, y las polillas y crisopas que cazan, hasta 240.000 hercios. En el pecho, por ejemplo, las polillas tienen órganos especiales para el análisis acústico de señales ultrasónicas. Permiten detectar pulsos ultrasónicos de la caza de tortugas laúd a una distancia de hasta 30 m. Cuando la mariposa percibe una señal del localizador del depredador, se activan acciones conductuales protectoras. Habiendo escuchado los gritos ultrasónicos de un ratón nocturno a una distancia relativamente grande, la mariposa cambia abruptamente su dirección de vuelo, utilizando una maniobra engañosa: "bucear". Al mismo tiempo, comienza a realizar maniobras acrobáticas: espirales y "bucles" para escapar de la persecución. Y si el depredador está a menos de 6 m de distancia, la mariposa pliega sus alas y cae al suelo. Y el murciélago no detecta al insecto inmóvil.

Pero recientemente se ha descubierto que la relación entre polillas y murciélagos es aún más compleja. Así, las mariposas de algunas especies, al detectar las señales de un murciélago, comienzan a emitir impulsos ultrasónicos en forma de clics. Además, estos impulsos tienen tal efecto en el depredador que, como si estuviera asustado, se va volando. Sólo hay suposiciones sobre lo que hace que los murciélagos dejen de perseguir a la mariposa y “huyan del campo de batalla”. Probablemente, los clics ultrasónicos sean señales adaptativas de los insectos, similares a las enviadas por el propio murciélago, solo que mucho más fuertes. Esperando escuchar un débil sonido reflejado de su propia señal, el perseguidor oye un rugido ensordecedor, como si un avión supersónico estuviera rompiendo la barrera del sonido.

Esto plantea la pregunta de por qué el murciélago no queda ensordecido por sus propias señales ultrasónicas, sino por las mariposas. Resulta que el murciélago está bien protegido de su propio impulso de grito enviado por el localizador. De lo contrario, un impulso tan potente, que es 2.000 veces más fuerte que los sonidos reflejados recibidos, puede ensordecer al ratón. Para evitar que esto suceda, su cuerpo produce y utiliza deliberadamente un estribo especial. Antes de enviar un pulso ultrasónico, un músculo especial aleja el estribo de la ventana de la cóclea del oído interno; las vibraciones se interrumpen mecánicamente. Básicamente, el estribo también emite un clic, pero no un sonido, sino un antisonido. Después de la señal de grito, regresa inmediatamente a su lugar para que el oído esté listo para recibir la señal reflejada. Es difícil imaginar qué tan rápido puede actuar un músculo que apaga el oído de un ratón en el momento de enviar un impulso de llanto. ¡Mientras persigues a tus presas, esto es de 200 a 250 pulsos por segundo!

Y los chasquidos de mariposa, peligrosos para el murciélago, se escuchan exactamente en el momento en que el cazador gira el oído para percibir su eco. Esto significa que para obligar a un depredador aturdido a huir aterrorizado, la polilla envía señales que se adaptan perfectamente a su localizador. Para ello, el cuerpo del insecto está programado para recibir la frecuencia del pulso de un cazador que se acerca y envía una señal de respuesta exactamente al unísono con él.

Esta relación entre polillas y murciélagos plantea muchas preguntas. ¿Cómo desarrollaron los insectos la capacidad de percibir señales ultrasónicas de los murciélagos y comprender instantáneamente el peligro que representan? ¿Cómo pudieron las mariposas desarrollar gradualmente, en el proceso de selección y mejora, un dispositivo ultrasónico con las características idealmente seleccionadas? características protectoras? La percepción de las señales ultrasónicas de los murciélagos tampoco es fácil de entender. El caso es que reconocen su eco entre millones de voces y otros sonidos. Y ni los gritos de los miembros de la tribu ni las señales ultrasónicas emitidas mediante equipos interfieren con la caza de los murciélagos. Sólo las señales de las mariposas, incluso las reproducidas artificialmente, hacen que el ratón se vaya volando.

Los seres vivos presentan cada vez más misterios, provocando admiración por la perfección y conveniencia de la estructura de su organismo.

La mantis religiosa, al igual que la mariposa, además de tener una vista excelente, también cuenta con órganos auditivos especiales para evitar el encuentro con los murciélagos. Estos órganos auditivos, que perciben los ultrasonidos, se encuentran en el pecho, entre las piernas. Y algunas especies de mantis, además del órgano auditivo ultrasónico, se caracterizan por la presencia de un segundo oído, que percibe frecuencias mucho más bajas. Su función aún no se conoce.

Sensación química

Los animales están dotados de una sensibilidad química general, proporcionada por varios órganos sensoriales. En el sentido químico de los insectos, el sentido del olfato juega el papel más importante. Y las termitas y las hormigas, según los científicos, tienen un sentido del olfato tridimensional. Nos resulta difícil imaginar qué es esto. Los órganos olfativos del insecto reaccionan ante la presencia de concentraciones incluso muy pequeñas de una sustancia, a veces muy alejadas de la fuente. Gracias al sentido del olfato, el insecto encuentra presas y alimento, navega por la zona, se entera del acercamiento de un enemigo y realiza biocomunicación, cuyo “lenguaje” específico es el intercambio de información química mediante feromonas.

Las feromonas son compuestos complejos secretados con fines de comunicación por algunos individuos para transmitir información a otros individuos. Esta información está codificada en sustancias químicas específicas, dependiendo del tipo de ser vivo e incluso de su pertenencia a una familia en particular. La percepción a través del sistema olfativo y la decodificación del “mensaje” provoca que los destinatarios una cierta forma comportamiento o proceso fisiológico. Hasta la fecha se conoce un grupo importante de feromonas de insectos. Algunos de ellos están diseñados para atraer individuos del sexo opuesto, otros, trazar, indicar el camino hacia un hogar o fuente de alimento, otros sirven como señal de alarma, otros regulan determinados procesos fisiológicos, etc.

Debe ser verdaderamente único producción química» en el cuerpo de los insectos, para liberarlos en la cantidad requerida y en cierto momento toda la gama de feromonas que necesitan. Hoy en día se conocen más de un centenar de estas sustancias altamente complejas. composición química, pero no más de una docena de ellos fueron reproducidos artificialmente. Después de todo, para obtenerlos se requieren tecnologías y equipos avanzados, por lo que por ahora solo podemos sorprendernos de tal disposición del cuerpo de estas criaturas invertebradas en miniatura.

Los escarabajos están provistos principalmente de antenas de tipo olfativo. Le permiten captar no sólo el olor de la sustancia en sí y la dirección de su propagación, sino también "sentir" la forma del objeto oloroso. Un ejemplo de un excelente sentido del olfato es enterrar escarabajos, que limpian la tierra de carroña. Son capaces de olerlo a cientos de metros de distancia y reunirse en un grupo grande. Y la mariquita, utilizando su olfato, encuentra colonias de pulgones para dejar allí nidadas. Después de todo, los pulgones se alimentan no sólo de ellos mismos, sino también de sus larvas.

No sólo los insectos adultos, sino también sus larvas suelen estar dotados de un excelente sentido del olfato. Así, las larvas del abejorro pueden desplazarse hacia las raíces de las plantas (pino, trigo), guiadas por una concentración ligeramente mayor de dióxido de carbono. En los experimentos, las larvas se trasladan inmediatamente a una zona del suelo donde se ha introducido una pequeña cantidad de una sustancia que produce dióxido de carbono.

Parece incomprensible la sensibilidad del órgano olfativo, por ejemplo, de la mariposa Saturnia, cuyo macho es capaz de detectar el olor de una hembra de su especie a una distancia de 12 km. Al comparar esta distancia con la cantidad de feromona secretada por la hembra, se obtuvo un resultado que sorprendió a los científicos. Gracias a sus antenas, el macho encuentra inequívocamente, entre muchas sustancias olorosas, una sola molécula de una sustancia hereditariamente conocida en 1 m3 de aire.

Algunos himenópteros tienen un olfato tan agudo que no es inferior al conocido sentido del perro. Así, las jinetes, cuando corren a lo largo del tronco o tocón de un árbol, mueven vigorosamente sus antenas. Con ellos “olfatean” las larvas del colacuerno o escarabajo leñador, que se encuentran en la madera a una distancia de 2 a 2,5 cm de la superficie.

Gracias a la sensibilidad única de las antenas, el pequeño jinete Helis, con solo tocarlas en los capullos de las arañas, determina qué hay en ellas: si se trata de testículos poco desarrollados, de arañas inactivas que ya han salido de ellos o de otros testículos. jinetes de su especie. Aún no se sabe cómo Helis realiza un análisis tan preciso. Lo más probable es que sienta un olor específico muy sutil, pero quizás, al tocar sus antenas, el ciclista capte algún tipo de sonido reflejado.

Percepción y análisis de estímulos químicos. La acción sobre los órganos olfativos de los insectos se lleva a cabo mediante un sistema multifuncional: el analizador olfativo. Éste, como todos los demás analizadores, consta de un departamento perceptivo, conductor y central. Los receptores olfativos (quimiorreceptores) perciben moléculas olorosas y los impulsos que señalan un olor específico se envían a lo largo de las fibras nerviosas hasta el cerebro para su análisis. Allí se produce la respuesta inmediata del cuerpo.

Hablando del olfato de los insectos, no podemos evitar mencionar el olor. La ciencia aún no tiene una comprensión clara de qué es el olor y existen muchas teorías sobre este fenómeno natural. Según uno de ellos, las moléculas analizadas de una sustancia representan una “clave”. Y el "bloqueo" son los receptores olfativos incluidos en los analizadores de olores. Si la configuración de la molécula coincide con la "cerradura" de un determinado receptor, el analizador recibirá una señal de éste, la descifrará y transmitirá información sobre el olor al cerebro del animal. Según otra teoría, el olor está determinado por las propiedades químicas de las moléculas y la distribución de las cargas eléctricas. La teoría más reciente, que ha ganado muchos adeptos, ve la causa principal del olor en las propiedades vibratorias de las moléculas y sus componentes. Cualquier aroma está asociado a determinadas frecuencias (números de onda) del rango infrarrojo. Por ejemplo, el tioalcohol de la sopa de cebolla y el decaborano son químicamente completamente diferentes. Pero tienen la misma frecuencia y el mismo olor. Al mismo tiempo, existen sustancias químicamente similares que se caracterizan por diferentes frecuencias y huelen de manera diferente. Si esta teoría es correcta, entonces se pueden evaluar mediante frecuencias infrarrojas tanto sustancias aromáticas como miles de tipos de células sensibles a los olores.

"Instalación de radar" de insectos.

Los insectos están dotados de excelentes órganos de olfato y tacto: antenas (antenas o antenas). Son muy móviles y fáciles de controlar: un insecto puede separarlos, acercarlos, rotarlos individualmente sobre su propio eje o juntos sobre uno común. En este caso, exteriormente se parecen y son esencialmente una "instalación de radar". El elemento sensible a los nervios de las antenas es la sensilla. Desde ellos se transmite un impulso a una velocidad de 5 m por segundo al centro "cerebro" del analizador para reconocer el objeto de estimulación. Y luego la señal de respuesta a la información recibida llega instantáneamente al músculo u otro órgano.

En la mayoría de los insectos, en el segundo segmento antenal se encuentra el órgano de Johnston, un dispositivo universal cuyo propósito aún no se ha dilucidado completamente. Se cree que percibe movimientos y vibraciones del aire y el agua, contactos con objetos sólidos. Las langostas y los saltamontes están dotados de una sensibilidad sorprendentemente alta a las vibraciones mecánicas, que son capaces de registrar cualquier sacudida con una amplitud igual a la mitad del diámetro de un átomo de hidrógeno.

Los escarabajos también tienen un órgano de Johnston en el segundo segmento antenal. Y si el escarabajo que corre sobre la superficie del agua se daña o se retira, comenzará a chocar contra cualquier obstáculo. Con la ayuda de este órgano, el escarabajo puede captar las ondas reflejadas que vienen de la orilla o de un obstáculo. Detecta ondas de agua con una altura de 0,000.000.004 mm, es decir, el órgano de Johnston desempeña la función de una ecosonda o un radar.

Las hormigas se distinguen no sólo por un cerebro bien organizado, sino también por una organización corporal igualmente perfecta. Las antenas son de suma importancia para estos insectos; algunas sirven como un excelente órgano de olfato, tacto, conocimiento del entorno y explicaciones mutuas. Las hormigas privadas de antenas pierden la capacidad de encontrar el camino, la comida cercana y distinguir a los enemigos de los amigos. Con la ayuda de antenas, los insectos pueden "hablar" entre sí. Las hormigas transmiten información importante, tocándose las antenas de cada uno con sus antenas. En uno de los episodios de comportamiento, dos hormigas encontraron presas en forma de larvas. diferentes tamaños. Después de “negociar” con sus hermanos mediante antenas, se dirigieron al lugar del hallazgo junto con asistentes movilizados. Al mismo tiempo, la hormiga más exitosa, que logró transmitir información sobre la presa más grande que encontró con la ayuda de sus antenas, movilizó detrás de ella a un grupo mucho mayor de hormigas obreras.

Curiosamente, las hormigas son una de las criaturas más limpias. Después de cada comida y sueño, se limpia a fondo todo su cuerpo y especialmente sus antenas.

sensaciones gustativas

Una persona identifica claramente el olor y el sabor de una sustancia, pero en los insectos el gusto y las sensaciones olfativas a menudo no están separadas. Actúan como un único sentimiento químico (percepción).

Los insectos que tienen sentido del gusto tienen preferencia por determinadas sustancias dependiendo de la nutrición característica de una especie determinada. Al mismo tiempo, son capaces de distinguir entre dulce, salado, amargo y ácido. Para entrar en contacto con los alimentos consumidos, los órganos del gusto pueden ubicarse en varias partes del cuerpo de los insectos: en las antenas, la probóscide y las patas. Con su ayuda, los insectos reciben información química básica sobre el medio ambiente. Por ejemplo, una mosca, simplemente tocando con sus patas un objeto que le interesa, reconoce casi de inmediato lo que hay bajo sus pies: bebida, comida o algo no comestible. Es decir, es capaz de realizar análisis de contacto instantáneo de una sustancia química con sus pies.

El gusto es una sensación. que ocurre cuando una solución de sustancias químicas actúa sobre los receptores (quimiorreceptores) del órgano gustativo del insecto. Las células receptoras del gusto son una parte periférica del complejo sistema analizador del gusto. Perciben estímulos químicos y aquí es donde se produce la codificación primaria de las señales gustativas. Los analizadores transmiten inmediatamente ráfagas de impulsos quimioeléctricos a lo largo de finas fibras nerviosas hasta su centro "cerebro". Cada uno de esos pulsos dura menos de una milésima de segundo. Y luego las estructuras centrales del analizador determinan instantáneamente las sensaciones gustativas.

Continúan los intentos de comprender no sólo la cuestión de qué es el olor, sino también de crear una teoría unificada de la "dulzura". Hasta ahora esto no ha sido posible; tal vez ustedes, biólogos del siglo XXI, lo consigan. El problema es que sustancias químicas completamente diferentes, tanto orgánicas como inorgánicas, pueden crear sensaciones gustativas de dulzura relativamente idénticas.

órganos del tacto

Estudiar el sentido del tacto en los insectos es quizás el más difícil. ¿Cómo perciben el mundo estas criaturas quitinosas cubiertas de caparazones? Así, gracias a los receptores de la piel, podemos percibir diversas sensaciones táctiles: algunos receptores registran la presión, otros la temperatura, etc. Al tocar un objeto, podemos concluir que es frío o cálido, duro o blando, liso o áspero. Los insectos también tienen analizadores que determinan la temperatura, la presión, etc., pero aún se desconoce mucho sobre los mecanismos de su acción.

El tacto es uno de los sentidos más importantes para la seguridad del vuelo de muchos insectos voladores al detectar las corrientes de aire. Por ejemplo, en los dípteros todo el cuerpo está cubierto de sensillas que realizan funciones táctiles. Especialmente hay muchos de ellos en los halterios para detectar la presión del aire y estabilizar el vuelo.

Gracias al sentido del tacto, la mosca no es tan fácil de aplastar. Su visión le permite detectar un objeto amenazador sólo a una distancia de 40 a 70 cm. Pero la mosca es capaz de reaccionar ante un movimiento peligroso de la mano, que provoca incluso un pequeño movimiento de aire, y despegar instantáneamente. Esta mosca doméstica común y corriente confirma una vez más que no hay nada simple en el mundo de los vivos: todas las criaturas, jóvenes y mayores, cuentan con excelentes sistemas sensoriales para una vida activa y su propia protección.

Los receptores de insectos que registran la presión pueden tener forma de granos y cerdas. Los insectos los utilizan para diversos fines, incluida la orientación en el espacio, en la dirección de la gravedad. Por ejemplo, antes de la pupa, una larva de mosca siempre se mueve claramente hacia arriba, es decir, contra la gravedad. Después de todo, ella necesita salir de la masa de comida líquida, y allí no hay más guía que la gravedad de la Tierra. Incluso después de salir de la pupa, la mosca todavía se esfuerza por arrastrarse hacia arriba durante algún tiempo hasta que se seca para poder volar.

Muchos insectos tienen un sentido de la gravedad bien desarrollado. Por ejemplo, las hormigas pueden estimar la pendiente de una superficie en 20. Y el escarabajo errante, que cava madrigueras verticales, puede determinar la desviación de la vertical en 10.

Pronosticadores del tiempo en vivo

Muchos insectos están dotados de una excelente capacidad para anticipar los cambios climáticos y realizar pronósticos a largo plazo. Sin embargo, esto es típico de todos los seres vivos, ya sean plantas, microorganismos, invertebrados o vertebrados. Estas habilidades garantizan el funcionamiento normal en el hábitat previsto. También se ven raramente fenomenos naturales– sequías, inundaciones, olas de frío. Y luego, para sobrevivir, los seres vivos necesitan movilizar recursos adicionales. equipo de proteccion. En ambos casos utilizan sus “estaciones meteorológicas” internas.

Al observar constante y cuidadosamente el comportamiento de varios seres vivos, uno puede aprender no solo sobre los cambios climáticos, sino también sobre los próximos. desastres naturales. Después de todo, más de 600 especies de animales y 400 especies de plantas, hasta ahora conocidas por los científicos, pueden servir como barómetros, indicadores de humedad y temperatura, predictores de tormentas eléctricas, tormentas, tornados, inundaciones y un hermoso clima sin nubes. Además, hay "pronosticadores" en vivo en todas partes, dondequiera que esté: cerca de un estanque, en un prado, en un bosque. Por ejemplo, antes de la lluvia, mientras el cielo aún está despejado, los saltamontes verdes dejan de gorjear, las hormigas comienzan a cerrar herméticamente las entradas al hormiguero y las abejas dejan de volar en busca de néctar, se sientan en la colmena y tararean. En un esfuerzo por esconderse del mal tiempo que se avecina, moscas y avispas vuelan hacia las ventanas de las casas.

Las observaciones de hormigas venenosas que viven en las estribaciones del Tíbet han revelado su excelente capacidad para hacer pronósticos a más largo plazo. Antes del inicio de las fuertes lluvias, las hormigas se trasladan a otro lugar con suelo seco y duro, y antes del inicio de la sequía, las hormigas llenan depresiones oscuras y húmedas. Las hormigas aladas pueden sentir la proximidad de una tormenta en 2 o 3 días. Los individuos grandes comienzan a correr por el suelo y los pequeños pululan en altitudes bajas. Y cuanto más activos sean estos procesos, más fuerte se espera que sea el mal tiempo. Se descubrió que a lo largo de un año las hormigas identificaron correctamente 22 cambios climáticos y sólo se equivocaron en dos casos. Esto ascendió al 9%, lo que parece bastante bueno en comparación con error promedio estaciones meteorológicas en un 20%.

Las acciones apropiadas de los insectos a menudo dependen de pronósticos a largo plazo, y esto puede ser de gran utilidad para las personas. Para un apicultor experimentado, las abejas proporcionan un pronóstico bastante fiable. Para el invierno sellan la entrada de la colmena con cera. Por el orificio de ventilación de la colmena se puede juzgar el próximo invierno. Si las abejas dejan un agujero grande, el invierno será cálido, pero si es pequeño, se esperan heladas severas. También se sabe que si las abejas comienzan a salir temprano de sus colmenas, podemos esperar una primavera temprana y cálida. Las mismas hormigas, si no se espera que el invierno sea severo, se quedan a vivir cerca de la superficie del suelo y al frente. invierno frio se encuentran más profundamente en el suelo y construyen un hormiguero más alto.

Además del macroclima, para los insectos también es importante el microclima de su hábitat. Por ejemplo, las abejas no permiten el sobrecalentamiento en las colmenas y, habiendo recibido una señal de sus "instrumentos" vivos sobre el exceso de temperatura, comienzan a ventilar la habitación. Algunas de las abejas obreras están dispuestas de forma organizada a diferentes alturas a lo largo de la colmena y mueven el aire con rápidos aleteos. Se crea un fuerte flujo de aire y la colmena se enfría. La ventilación es un proceso largo, y cuando un grupo de abejas se cansa, le toca el turno a otro, y en riguroso orden.

El comportamiento no sólo de los insectos adultos, sino también de sus larvas depende del testimonio de los "instrumentos" vivos. Por ejemplo

Los órganos sensoriales de los insectos son intermediarios entre el ambiente externo y el cuerpo. De acuerdo con estímulos externos o irritantes, los insectos realizan determinadas acciones que conforman su comportamiento.

Los órganos sensoriales de los insectos son sensación mecánica, oído, sentido químico, sentido hidrotermal y visión.

La base de los órganos de los sentidos está formada por unidades sensoriales nerviosas: sensilla. Constan de dos componentes: una estructura receptiva en la piel y células nerviosas adyacentes. Sensilla sobresale de la superficie de la piel en forma de pelos, cerdas y conos (Fig. 7).

Sensación mecánica. Representado por mecanorreceptores. Se trata de receptores, así como estructuras sensibles que perciben los golpes, la posición del cuerpo, su equilibrio, etc. Los receptores táctiles o táctiles se encuentran dispersos por todo el cuerpo en forma de sensilla simple con sensoriales, es decir. cabello sensible. Un cambio en la posición del cabello al entrar en contacto con objetos o aire se transmite a la célula sensible, donde se produce la excitación, transmitida a lo largo de sus procesos hasta el centro nervioso.

Los mecanorreceptores también incluyen sensillas en forma de campana. Carecen de pelos sensibles y están incrustados en la piel. Su superficie receptora en forma de casquete cuticular se encuentra en la superficie de la cutícula. El proceso de varilla de la célula sensible, el pasador, se acerca a la tapa desde abajo. Las sensillas en forma de campana se encuentran en las alas, cercos, patas y tentáculos. Perciben choques corporales, flexiones y tensiones.

Los mecanorreceptores también incluyen órganos cordotonos como órganos de la audición. Sus neuronas terminan en un alfiler en forma de varilla. Se trata de una serie de sensillas especiales estiradas entre dos secciones de la cutícula. Las sensilla cordotonal se llaman escolopóforos y constan de tres células: una neurona sensorial, una célula cap y una célula parietal.

No todos los insectos han desarrollado la audición. Los ortópteros (saltamontes, langostas, grillos), las cigarras cantantes, algunos insectos y varios lepidópteros tienen receptores auditivos: órganos timpánicos. Estos insectos chirrían o cantan. Los órganos timpánicos son un conjunto de escolopóforos que se asocian a áreas de la cutícula, que se presentan en forma de membrana timpánica (Fig. 8).

En las langostas, los órganos timpánicos se encuentran a los lados del primer segmento abdominal, en los saltamontes y grillos, en la tibia de las patas delanteras (Fig. 9).

En los mosquitos, la función del órgano auditivo la realiza el órgano de Johnston. En los cercos de las cucarachas y ortópteros y en el cuerpo de las orugas, se encuentran neuronas en los pelos que detectan las ondas sonoras.

La importancia de los órganos auditivos:

– se perciben señales provenientes de individuos de su propia especie, lo que asegura una conexión entre los sexos, es decir esta es una de las formas de localización de señales sexuales;

– captar otros sonidos (silbidos, sonidos agudos, búsqueda de una víctima).

Sensación química. Sirve para percibir la química del medio ambiente, es decir, el gusto y el olfato. Presentado por quimiorreceptores. El olfato percibe y analiza un medio gaseoso con una baja concentración de una sustancia, y el gusto, un medio líquido con una alta concentración. Los quimiorreceptores sensilla se presentan en forma de pelos, placas o conos sumergidos en el cuerpo. En las antenas, la función olfativa la realizan las sensillas placoides y celocónicas. Los insectos utilizan el sentido del olfato para buscar individuos del sexo opuesto, reconocer individuos de su propia especie, encontrar comida y lugares para poner huevos. Muchos insectos secretan sustancias atractivas: atrayentes sexuales o epagonos.

El gusto sólo sirve para reconocer los alimentos. Los insectos distinguen 4 sabores principales: dulce, amargo, ácido y salado.

La mayoría de los azúcares, como la glucosa, la fructosa, la maltosa y otros, atraen a las abejas y las moscas incluso en concentraciones relativamente bajas; Otros azúcares, como la galactosa, la manosa y otros, sólo se reconocen en concentraciones elevadas y las abejas los rechazan. Algunas mariposas son muy sensibles a los azúcares y distinguen una solución de azúcar con una concentración insignificante del 0,0027% del agua pura.

Muchas otras sustancias (ácidos, sales, aminoácidos, aceites y otras) pueden rechazarse en altas concentraciones, pero a veces las soluciones débiles de ciertos ácidos y sales tienen un efecto atractivo.

Las papilas gustativas se encuentran principalmente en la boca, pero es posible que se encuentren en otras ubicaciones. Así, en las abejas, algunas moscas y varias mariposas diurnas, se ubican en los tarsos de las patas y presentan una alta sensibilidad; cuando la parte plantar de las patas toca la solución de azúcar, la mariposa hambrienta reacciona desplegando su trompa. Finalmente, en las abejas y avispas plegadas (Vespidae), estos receptores también se encuentran en los segmentos terminales de las antenas.

Alto grado El desarrollo del sentido químico en los insectos es un aspecto esencial de su fisiología y sirve como base científica para el desarrollo y aplicación de ciertos métodos de control químico de especies nocivas. En la práctica del control de plagas, se utiliza el método del cebo, cuya esencia es que ciertas sustancias alimenticias atrayentes se tratan con venenos y se distribuyen en los lugares donde se concentra la plaga; Estos cebos envenenados se utilizan ampliamente y con mucho éxito en la lucha contra las langostas. En la lucha contra las plagas también se buscan sustancias atrayentes, o atrayentes.

Sensación higrotérmica. Es fundamental en la vida de numerosos insectos y, dependiendo de las condiciones de humedad y temperatura ambiental, regula el comportamiento del individuo; También controla el equilibrio hídrico y régimen de temperatura cuerpos. Los receptores correspondientes no se han estudiado lo suficiente, pero se ha establecido que la sensación de humedad se localiza en algunos insectos en la cabeza y sus apéndices - antenas y tentáculos, y la sensación de calor - en las antenas, patas y otros órganos. La percepción del calor está muy desarrollada en los insectos y las especies individuales tienen su propia zona de temperatura óptima a la que aspiran. Sin embargo, los límites de la temperatura óptima dependen de las condiciones de temperatura y humedad del ambiente en el que se desarrolló el insecto, así como de la fase de su desarrollo.

Visión. Junto con el sentido químico, probablemente desempeña un papel decisivo en la vida de los insectos. Los órganos de la visión tienen Estructura compleja y están representados por dos tipos de ojos: complejos y simples (Fig. 10).

Arroz. 10. Corte esquemático (A) y facetas de la superficie (B) de un ojo compuesto: 1 – córnea; 2 – cono de cristal; 3 – células de la retina.

Los ojos compuestos o facetados, dos de ellos, están situados a los lados de la cabeza, suelen estar muy desarrollados y pueden ocupar una parte importante de la cabeza. Cada ojo compuesto consta de unidades multivisuales: sensillas, que se denominan omatidios; su número en un ojo compuesto puede llegar a cientos o incluso miles.

El omatidio consta de tres tipos de células, que forman las partes somática, sensible y pigmentaria (Fig. 11). En el exterior, cada omatidio forma una célula redonda o hexagonal en la superficie del ojo, una faceta, de ahí el nombre de ojos compuestos. La parte óptica o refractiva del omatidio consta de una lente transparente y un cono de cristal transparente subyacente. El cristalino, o córnea, es esencialmente una cutícula transparente y suele parecerse a un cristalino biconvexo. El cono de cristal está formado por cuatro células transparentes alargadas y, junto con la lente, forma un único sistema óptico: una lente cilíndrica; la longitud de su eje óptico excede significativamente su diámetro. La parte sensible se encuentra debajo de la óptica, forma la retina, o retina, que percibe los rayos de luz y está formada por una serie de células retinianas. Estas células se alargan a lo largo del omatidio, se ubican sectorialmente y forman el revestimiento de su varilla central, la varilla óptica o rabdom. En su base, las células de la retina se convierten en fibras nerviosas que van a los lóbulos ópticos del cerebro. La parte pigmentaria está formada por células pigmentarias, que juntas forman el revestimiento de la parte sensible y el cono de cristal; debido a esto, cada omatidio está ópticamente aislado del vecino. En consecuencia, la parte de pigmento realiza la función de un aparato de aislamiento óptico.

Los insectos diurnos tienen la llamada visión de aposición. Gracias al aislamiento óptico mediante células pigmentarias, cada omatidio se transforma en un tubo delgado aislado; por lo tanto, solo los rayos que atraviesan la lente y, además, solo coinciden estrictamente con el eje longitudinal del omatidio pueden penetrar en ella. Estos rayos llegan al bastón óptico o rabdom; este último es precisamente el elemento perceptivo de la retina. En consecuencia, el campo de visión de cada omatidio es muy pequeño y sólo ve una parte insignificante del objeto en cuestión. Pero Número grande ommatidia le permite aumentar drásticamente el campo de visión mediante aplicación mutua o aposición; Como resultado, a partir de las partes más pequeñas de la imagen se forma una única imagen general, como en un mosaico. Por tanto, los insectos tienen una visión en mosaico.

Los insectos nocturnos y crepusculares tienen visión de superposición, lo que se asocia con diferencias morfológicas y fisiológicas en sus omatidios. En el ojo de superposición, la parte sensible está más alejada de la parte óptica y las células pigmentarias aíslan principalmente la parte óptica. Gracias a esto, 2 tipos de rayos penetran hasta la varilla óptica: rectos y oblicuos; los primeros ingresan a los omatidios a través de la lente y los segundos desde los omatidios vecinos, lo que realza el efecto de la luz. En consecuencia, la imagen de un objeto se obtiene en este caso no sólo combinando percepciones individuales, sino también superponiéndolas o superponiéndolas.

A plena luz del día, el ojo de superposición adquiere algunas similitudes fisiológicas con el ojo de aposición. Esto sucede porque el pigmento en las células pigmentarias comienza a moverse con la luz y se distribuye de manera que forma un tubo oscuro alrededor del omatidio; Gracias a esto, los omatidios están casi ópticamente aislados entre sí y reciben los rayos predominantemente de su cristalino. Esta capacidad del ojo para responder al grado de iluminación puede considerarse acomodación. Hasta cierto punto, también es característico del ojo aposicional, que permite a los insectos diurnos adaptar rápidamente el ojo a la visión en condiciones de luz brillante y en la sombra, por ejemplo, cuando vuelan desde espacio abierto en el bosque.

Con la ayuda de ojos compuestos, los insectos distinguen la forma, el movimiento, el color y la distancia a un objeto, así como la luz polarizada. Sin embargo, la gran variedad de insectos, su estilo de vida y hábitos, sin duda crea una variedad de características de su visión. Estos últimos dependen de las características estructurales de los ojos y sus omatidios; El diámetro, la longitud, el número de estos últimos y otras propiedades determinan la calidad de la visión. Se cree que muchas especies son miopes y sólo pueden distinguir el movimiento a distancia. Esto lo confirman muchos experimentos. Por lo tanto, las larvas de libélula se apresuran hacia sus presas en movimiento y no notan las presas estacionarias. Una malla colocada frente al nido de avispas con celdas que exceden la longitud de su cuerpo todavía bloquea la entrada al nido, pero después de un tiempo las avispas aprenderán a arrastrarse a través de las celdas de esta malla.

La mayoría de los insectos son ciegos al rojo, pero ven y se sienten atraídos por la luz ultravioleta; el rango de ondas de luz visible se encuentra entre 2500 y 8000 A. La abeja melífera tiene la capacidad de distinguir la luz polarizada emitida por el cielo azul, lo que le permite navegar en el espacio cuando vuela. Varios insectos también se caracterizan por cambios de movimiento según la dirección de los rayos del sol, es decir, Orientación de la brújula solar. La esencia de este fenómeno es que el ángulo de incidencia de los rayos en determinadas partes de la retina permanece constante durante algún tiempo; el movimiento interrumpido se reanuda en el mismo ángulo, pero debido al movimiento del sol, la dirección del movimiento cambia en el mismo número de grados.

Estrechamente relacionado está el movimiento de la fotobrújula, que explica la llegada a la luz de los insectos nocturnos. Los rayos de luz divergen radialmente y cuando se mueven oblicuamente con respecto a ellos, el ángulo de incidencia cambiará; Para mantener un ángulo fijo, el insecto se ve obligado a cambiar constantemente su trayectoria hacia la fuente de luz. El movimiento sigue una espiral logarítmica y finalmente conduce al insecto hasta la propia fuente de luz (Fig. 12).

Los ojos simples u ocelos se encuentran entre los ojos compuestos en la frente y la coronilla, o solo en la coronilla (Fig. 13). Son pequeños, normalmente son tres y están dispuestos en un triángulo. Debido a su posición en la parte superior de la cabeza, a menudo también se les llama ocelos dorsales. Morfológicamente, los ocelos no se corresponden con los omatidios de los ojos compuestos. Por tanto, no están inervados por los lóbulos ópticos del cerebro, sino por la parte media del protocerebro. Además, por una parte óptica disponen de una serie de partes sensibles. Carecen también de cono de cristal y su parte óptica está representada únicamente por una lente cuticular, es decir. una lente.

No todos los insectos tienen ojos; en particular, están ausentes en muchos dípteros y mariposas. En los insectos sin alas o de alas cortas también están ausentes o son rudimentarios. Su papel no está lo suficientemente claro. Se ha demostrado que en muchas formas el foco del ojo se encuentra detrás de la parte sensible, por lo que en este caso no puede haber percepción de la imagen; Pintar sobre los ojos compuestos deja ciegos a estos insectos. Al mismo tiempo, existe una conexión anatómica entre los nervios ocelares y los nervios de los ojos compuestos, lo que indica la existencia de una conexión funcional entre estos órganos. Sin duda, los ojos de diferentes insectos pueden desempeñar un papel diferente. En cualquier caso, para muchos tienen un efecto regulador sobre los ojos compuestos, asegurando la estabilidad de la visión en condiciones de intensidad luminosa fluctuante. A baja intensidad, los ocelos potencian la reacción de los ojos compuestos, es decir. se convierten en segmentos de estos últimos; en niveles elevados, presentan un efecto inhibidor sobre los ojos compuestos.

Conviene distinguir de los ocelos dorsales los ocelos laterales o laterales, característicos de las larvas de insectos con metamorfosis completa. Estos ocelos, también llamados tallos, se encuentran a los lados de la cabeza en el lugar donde se encuentran los ojos compuestos en los adultos. Su número es diferente e incluso variable dentro de una misma especie. Algunas especies tienen sólo un ojo a cada lado, mientras que otras tienen seis o más pares. A medida que el insecto pasa a la edad adulta, los ocelos laterales se atrofian y son reemplazados por ojos compuestos.

Los tallos varían en los detalles estructurales, pero se caracterizan por la presencia de una lente. Las orugas de las mariposas también tienen un cono de cristal y solo se desarrolla un rabdom, lo que hace que dicho ocelo sea similar al omatidio de un ojo compuesto. Pero en las larvas de moscas de sierra, algunos escarabajos y otros insectos, hay varios o incluso muchos rabdoms en el ojo y el cono de cristal puede estar ausente. Esto hace que dichos tallos sean similares no a los omatidios, sino a los ocelos dorsales.

Los ocelos laterales están inervados desde los lóbulos ópticos del cerebro y su función visual es indiscutible.

Algunos insectos conservan la capacidad de responder a la luz cuando se les quitan los ojos y los ocelos o se cubren con barniz negro; Al mismo tiempo, las cucarachas evitan la luz, como en estado normal, y las orugas mantienen una reacción positiva y se mueven hacia la fuente de luz. Los insectos de las cavernas sin ojos también pueden responder a la luz. Evidentemente, la superficie de su cuerpo es capaz de detectar la luz y por tanto podemos hablar de fotosensibilidad cutánea.

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