Opišite osobine ponašanja insekata tijekom reakcija na iritaciju svjetlošću i kemikalijama.

Kinezi su 20 stoljeća čuvali tajne proizvodnje svile pod bolom mučenja i smrti. I tek u 4. stoljeću, prema legendi, kineska princeza je svom suprugu, emiru Buhari, poklonila jaja svilene bube. Ovaj neprocjenjivi poklon, preuzet iz Kine u ženskoj frizuri, označio je početak razvoja uzgajanja šuma u mnogim zemljama Azije i Europe..

U XX. Stoljeću. svilena buba opet je natjerala ljude da govore o sebi. 30-ih godina u jednom od laboratorija Sveučilišta u Göttingenu A. Butenandt, student slavnog A. Windausa, bio je apsorbiran u proučavanju spolnih hormona koji u ljudskom tijelu obavljaju važnu regulatornu funkciju. Da bi izolirao 15 mg jednog od tih "regulatora" - androsterona, znanstvenik je preradio više od 15 tisuća litara mokraće, a za dobivanje 20 mg čistog progesterona bile su potrebne "sirovine" od 50 tisuća svinja. Zahvaljujući posebnim metodama analize bilo je moguće utvrditi strukturu tih tvari i sintetizirati umjetne hormone. Za ta je otkrića njemački kemičar A. Butenandt dobio Nobelovu nagradu.

Čini se, kakva bi mogla biti veza između priče o jajima svilca i kemije 20. stoljeća? Međutim, okolnosti su se razvile na takav način da su prve stranice znanstvenih publikacija o prodiranju čovjeka u tajne kemijskog jezika svijeta šesteronoga bile posvećene ovom insektu i radovima profesora A. Butenandta. Naravno, to nije bila umjetnost tkanja insekata, ali sposobnost uzgoja potrebnog broja jedinki ove vrste i nesalomljiva strast za istraživanjima omogućili su znanstveniku da doživi radost još jednog otkrića.

Često prilično neobična sudbina čeka znanstveni napredak u raznim poljima znanja. Uspjeh njemačkog kemičara još je jedan dokaz da potrebe praktičnog života ljudi određuju brzi razvoj određene znanosti. Kad je znatiželjni ljudski um u potrazi za novim oružjem za borbu protiv štetnika insekata skrenuo pozornost na njihov kemijski jezik, mnogi su kemičari postali profesori entomologije..

Krenimo na kratko u „radionicu“ istraživača svijeta molekula i upoznajmo se s poviješću dešifriranja kemijskih „hijeroglifa“.

"Oh, doktore Butenandt, zašto gubite toliko vremena petljajući se s leptirima?" - začuo se nečiji glas iz publike nakon što je znanstvenik najavio uspostavu strukture i sintezu spolnog feromona svilene bube. Već 20 godina, korak po korak, kemičar se približava znanju ove tajne. 1939. istraživač je prvi put pokušao dobiti tajnovitu tvar. A ako su za proizvodnju svilenih niti potrebni mužjaci svilene bube, tada je za izdvajanje "mirisnih" molekula znanstvenik trebao ženke - više od 300 tisuća jedinki. Tome se mora dodati milijun čahura koje su dale život pokusnim kukcima, a tada će biti moguće zamisliti koliko je složen materijal bio u rukama istraživača. I sve to radi dobivanja nekoliko miligrama čiste tvari..

Feromon svilene bube, od kojih je 12 mg znanstvenik uspio dobiti od tisuća insekata, nazvan je bombicol. Ova tvar je nezasićeni alkohol čija je formula C_šesnaestH₃₂OKO₂.

Prema popularnom junaku priča Conanu Doyleu, dobar detektiv mora prepoznati najmanje 75 različitih mirisa. Vrlo često poznati Sherlock Holmes morao je pribjeći pomoći kemije. Riješio je više od jednog zamršenog zločina, koristeći ne samo snagu svog analitičkog uma, već i svoje znanje o nekim metodama kemijske analize. Analitički kemičari, kad dekodiraju tajne molekula, vrlo često nalikuju detektivima s jedinom razlikom što je mjesto djelovanja uvijek isto - laboratorij. Kojim se metodama znanstvenici probijaju u tajne šestokrakog jezika??

Stručnjaci vode istragu

Da bi odgovorili na poziv ženke i prevladali velike daljine, muškim kukcima često treba samo jedna "molekula ljubavi". Za kemijska istraživanja takva mikroskopska količina nije dovoljna, pa se postavlja pitanje: kako akumulirati istraženu tvar?

Poznato je da se kemijski spojevi lako sorbiraju (od latinskog sorbeo - upijaju, uvlače) porozne materijale. Ova se pojava često može primijetiti u svakodnevnom životu. Sjetite se kako nakon dugog skladištenja zimske stvari mirišu na naftalin, a nakon sjedenja kraj vatre ljudi dugo osjećaju dim koji im je natapao odjeću.

Smiješna priča jednom se dogodila istraživaču u laboratoriju u kojem su se proučavali feromoni. Jednog vrućeg ljetnog dana, on, stanovnik južnog grada, odlučio je otići na obalu. Predviđajući sva iskušenja sunca i mora, istraživač je brzo prikupio odmarališnu prtljagu i pridružio se redovima "hodočasnika". Prilično istrošen i bijesan, naš je poznanik napokon stigao do krajnjeg odredišta svog putovanja i bez oklijevanja se bacio u zagrljaj pitomog mora. Uživajući u morskoj svježini i osvojivši sebi dio zemlje, skromno se smjestio na zakrpu sunca. Žmireći očima i izlažući tijelo "tvrdom ultraljubičastom svjetlu", znanstvenik je pokušao zaboraviti sve svoje probleme zaronivši u slatki san. No ubrzo su mu čudni događaji poremetili san. Prvo su nejasni uzvici ljudi počeli dopirati do svijesti istraživača, zatim su glasovi postali glasniji i naš je junak pokušao otvoriti oči. Ono što je vidio toliko ga je iznenadilo i posramilo da je u prvom trenutku sve to uzeo za san. Na pozadini plavog neba iznad njega je zalepršao ogroman broj leptira ciganskih moljaca, a uokolo, privučeni takvim "cirkuskim činom", zaprepašteni su se odmorili. Kao što se kasnije pokazalo, krivac za neugodu bila je aktovka u kojoj je kemičar često prevozio razne kemijske spojeve. Prije odmora, vlasnik portfelja upravo je proučavao feromone ciganskog moljca. Dakle, molekule koje privlače prvo su se adsorbirale na zidove portfelja, a zatim su izazvale pojavu leptira..

Kako bi zarobili nevidljive molekule, kemičari koriste razne zamke - od običnog filtrirajućeg papira do sintetičke smole "paropak". Možete smjestiti insekte izravno na upijajuću površinu ili puhati kroz posudu sa šestokrakim zarobljenicima sa strujom zraka, prikupljajući molekule meta u zračnoj smjesi pomoću apsorbera zamke. Ovim metodama izolirane su atraktivne supstance američkog žohara, zlatnog repa, mušica i pamučnog žižaka..

Sljedeća uobičajena metoda lova na hlapljive molekule je ekstrakcija raznim otapalima. U svakodnevnom životu neprestano imamo posla s ekstraktima. Većina infuzija koje se koriste u medicini, povrtne juhe i voćni kompoti nisu ništa drugo nego proizvodi ekstrakcije biološki aktivnih tvari koji se koriste za liječenje ili prehranu osobe. Ljudi koriste ekstrakciju za pripremu aromatičnog čaja ili kave i uklanjanje masnoće s odjeće. Čitav niz kemikalija im pomaže. Za ekstrakciju mirisnih molekula iz različitih organa i tkiva insekata najčešće se koriste metilen klorid, heksan ili etil eter. Ta su otapala prilično hlapljiva i nakon što ispune svoju ulogu, lako se uklanjaju zagrijavanjem. Na taj se način od većine proučavanih predstavnika svijeta insekata hvataju „molekule ljubavi“. Brzina dekodiranja nepoznate tvari uvelike ovisi o vještini i iskustvu analitičara, njegovom izboru otapala i uvjetima ekstrakcije.

Pogledajmo sada sljedeću važnu točku u potrazi za tajanstvenim molekulama. Na laboratorijskom stolu "lovca na molekule" pojavila se staklena tikvica s ekstraktom koja, prema riječima istraživača, sadrži željenu tvar. Kako u ovom "kemijskom koktelu" pronaći željeni spoj, tamo skriven, poput nevidljive osobe u gomili?

Doista, na primjer, velika količina metilnih estera alifatskih kiselina, kao i neki drugi spojevi, dio su mirisne tajne leptira čička..

Iako je junak znanstveno-fantastičnog romana H. G. Wellsa, nevidljivi čovjek bio siguran u svoju neranjivost, ipak je morao pobjeći od iznenadnog neprijatelja. Odjednom je iz ureda farmaceutskog društva istrčao mali pas koji je, njuškajući u zemlju, počeo lajati i progoniti nevidljivog. Wellsov junak je sve predvidio, ali nije očekivao da će pasji nos moći otkriti njegovu prisutnost. Nevidljivi čovjek bio je vrlo uzrujan: "čovjekov prijatelj" izdao ga je od "glave do pete".

Da, glavni lik romana nije imao sreće u svojim nezgodama. Mali je pas mogao osjetiti miris nevidljivog bjegunca i postao mu je glavni neprijatelj. Čiji bi "nos" znanstvenik otkrio molekule feromona u ekstraktu? Nažalost, ljudski ili pseći njuh ovdje neće pomoći. Ali nimalo jer su insekti osjetljiviji na molekule mirisa. Samo što svaki živi organizam ima svoju individualnu sposobnost prepoznavanja raznih mirisa. Ljudi ne osjećaju puno hlapljivih tvari koje postoje u okolnom svijetu. Na ovaj način priroda štiti ljudske njušne organe od pretjeranog utjecaja vanjskog okruženja..

Trenutno se koriste dvije glavne metode za traženje feromona. Jednu od njih predložio je njemački znanstvenik D. Schneider, proučavajući privlačne molekule mnogih insekata, uključujući svilenu bubu.

Proučavajući mehanizam percepcije insekata različitih mirisa, ovaj je znanstvenik došao do zaključka da je "senzor" prisutnosti nevidljivih molekula antena insekata. Koristeći ovaj "nos" kao lokator, šesteronoge se kreću svijetom "kemijskih riječi". Istraživač je otkrio da kada mirisne molekule udare u "antenu", nastaje električni biopotencijal koji se može promatrati otklonom snopa na zaslonu osciloskopa ili snimati na papir s snimačem. Ova zanimljiva i vrlo potrebna metoda za kemičare naziva se elektroantennogram..

Druga metoda je proučavanje ponašanja insekata kada „kušaju“ razne kemikalije. Prvi ga je upotrijebio poznati francuski entomolog Jean-Henri Fabre. Veliki prirodoslovac promatrao je "noćne posjetitelje" - mužjake Saturnije, koji su odletjeli do ženke u njegovom uredu. Evo kako je JA Fabre opisao svoje dojmove nakon kućnih pokusa na jednom od najljepših moljaca - paunovo oko: "Ne smijemo zaboraviti ono što smo vidjeli. Ogromni leptiri lete oko šešira sa ženkom, tiho mašući krilima. Odlete i odlete., podignite se do stropa, spustite se. Bacajući se na svjetlost, oni gase svijeću, sjedaju na naša ramena, držeći se za našu odjeću. Čarobnjakova špilja u kojoj se vrte šišmiši. A ovo je moj ured. ".

Entomolog je primijetio da muškarce privlači najsuptilnija aroma koja je nedostupna našem njuhu. Ovaj miris prožima svaki predmet koji je ženka dodirnula. Znanstvenik je skrenuo pozornost na fenomen apsorpcije atraktivne tvari poroznim materijalima, poput kartona ili gline u prahu..

U jednom od svojih eksperimenata Fabre je oko kaveza sa ženkom stavio tanjuriće s raznim mirisnim tvarima koje su mu bile pri ruci: petrolej, naftalen, lavanda i ugljikov disulfid koji mirišu na trula jaja. U ovom su setu predstavljene "arome" za svaki ukus. No, unatoč prisutnosti tako različitih neugodnih mirisa, mužjaci Saturnije pronašli su put do ženke. Istraživač je bio zapanjen posebnom osjetljivošću njušnih organa insekata na molekule "odgovorne" za susret pojedinaca suprotnog spola u svijetu šesteronoga.

Suvremena istraživanja entomologa potvrdila su da spolni feromoni utječu na muškarce, unatoč velikim udaljenostima i mirisima. Dakle, ženske monahinje privlače mužjake s udaljenosti od 200.300 m, živahna Saturnia - 2. 2.5 km, ciganski moljac - 3.4 km i noćno paunovo oko, na kojem je Fabre provodio pokuse, - 8. 10 km.

Izvedene su zanimljive studije s muškim ocjenjivanim moljcima. Označeni insekti puštani su kroz prozor vlaka u pokretu na različitim udaljenostima od mjesta gdje je ženka bila u kavezu pod gazom. Entomolozi su izračunali da se na poziv ženke odazvalo oko 40% muškaraca s udaljenosti od 4,1 km, a samo 26% s 11 km. Kao što vidite, reakcija mužjaka uvelike ovisi o udaljenosti od atraktivne ženke, brzini vjetra i zemljopisnom položaju područja. Osim toga, postoji individualna osjetljivost organa koji opažaju insekte, ovisno o dobi, održivosti, dobu dana i ostalim čimbenicima. Stoga se, uz svo savršenstvo elektrofizioloških ispitivanja, uloga ove ili one tvari u ponašanju insekata može utvrditi samo procjenom njihovih reakcija na nju u laboratorijskim ili prirodnim uvjetima. Proučavajući odgovore insekata na djelovanje feromona pomoću fotografija i snimanja, znanstvenici su uspjeli utvrditi složenu strukturu ponašanja tih životinja. Prvo, šesteronoge čine pokrete povezane s prijelazom svog tijela u aktivno stanje. Počinju podizati antene, pomicati ih ili čistiti, vibrirati krilima, dok se okreću na mjestu. Takvi pokreti antena povećavaju vjerojatnost da molekule feromona dođu do receptora. Tada se insekti kreću u struji feromona protiv vjetra. Na put leta utječe koncentracija feromona. Ovo ponašanje pridonosi zbližavanju pojedinaca, što na kratkim udaljenostima ovisi i o njihovoj viziji. Dalje, insekti razmjenjuju kemijske, vizualne i druge signale kako bi stimulirali spolnog partnera da se pari..

Proučavajući reakcije ponašanja insekata u posebnim uređajima, istraživači pokušavaju odrediti ključni odgovor koji se može dalje bilježiti u biotestovima na aktivnost mirisnih molekula. Međutim, zbog višekomponentne prirode spolnih feromona, ti su odgovori različiti i ovise o koncentraciji feromona i navikavanju insekata na njega. To ukazuje na potrebu za novim pristupom procjeni biološke aktivnosti feromona..

Reakcije u ponašanju insekata istražuju se u posebnim uređajima - olfaktometrima. Najjednostavniji od njih je obična staklenka ili kavez s nepomičnim zrakom. Specijalni tunelski olfaktometri imaju napredniji dizajn - cilindrične uređaje s ventilatorom, u kojima možete regulirati protok zraka i vizualno promatrati reakcije insekata i na svjetlu i u mraku. Ispitni uzorci na takvim uređajima mogu se slobodno kretati, a istraživači mogu promatrati njihovo ponašanje. Za leptire se izrađuju posebne prostrane "cijevi", a za kornjaše - labirinti, putujući duž kojih ti insekti pronalaze izvore mirisnih molekula. Takvi se olfaktometri mogu koristiti i za usporedbu različitih izvora feromona..

Poznato je da "nos" insekata može razlikovati najsuptilniji miris među mnogim drugim mirisima. Suvremeni analitički kemičari također su naučili izolirati određene mirisne molekule od ogromnog broja kemikalija. Istraživači to rade pomoću najnovijih metoda analize, od kojih je jedna kromatografija..

Ovu je metodu otkrio ruski znanstvenik MS Tsvet 1906. Istraživač se, još u mladosti, zainteresirao za tajnu zelenog pigmenta - klorofila. Proučavajući ovaj pigment - "transformator" energije sunčevih zraka u energiju kemijskih veza molekula, znanstvenik je napravio važno znanstveno otkriće. Izumio je izvrsnu metodu za odvajanje organskih tvari, koja se temelji na njihovoj različitoj sposobnosti adsorpcije. Koristeći derivate naftnog etera za odvajanje zelenih pigmenata, MS Tsvet primijetio je dvije obojene pruge - tamnozelenu i plavu (klorofili a i b). Radeći s mješavinom pigmenata iz lišća koprive, znanstvenik je pomoću posebnog stupa (cilindar od stakla) dobio takav raspored raznobojnih slojeva: gornji je bezbojan, zatim žuti, ponovno svijetli, žuto-zeleni, zelenkasto-plavi, tri sloja žute, a posljednji svijetli siva. Gotovo prava duga! Kemijske komponente zelenog pigmenta poredane su jedna za drugom u koloni s adsorbentom, a ova raznobojna slika već se mogla identificirati i kvalitativno i kvantitativno. Znanstvenik je crveni stup s pigmentom nazvao kromatogramom, a samu metodu za takvo odvajanje složenih tvari - kromatografskom metodom. M. S. Tsvet, kao i mnogi drugi skromni djelatnici znanosti, za života nije dobio priznanje i visok položaj u društvu, ali znanstvenici 20. stoljeća cijenili su njegov doprinos znanosti..

Metoda koju je otkrio ruski znanstvenik napravila je znanstvenu revoluciju u mnogim područjima ljudskog znanja: biologiji, kemiji, fizici i medicini. Zahvaljujući kromatografiji postalo je moguće brzo i precizno odrediti strukturu i kemijski sastav bjelančevina, bilo je moguće dešifrirati sastav vrlo rijetkih i tajanstvenih tvari, vanzemaljaca iz svemira - ugljičnih hondrita. Ova se metoda široko koristi za analizu onečišćenja okoliša i uspostavljanje točne dijagnoze u kliničkim laboratorijima. Za kemičare je kromatografska metoda postala pouzdan pomoćnik u proučavanju molekula: od jednostavnih plinova do najsloženijih ugljikovodika i aminokiselina. Istraživači feromona ne mogu bez kromatografije. Vremenom, otkrivanjem "molekula ljubavi" duda i ciganskih moljaca i do danas, ova metoda pouzdano služi lovcima na molekule.

Dakle, razne vrste kromatografskih analiza koriste se za odvajanje ekstrakata insekata. Njegove rezultate bilježi olovka snimača, ocrtavajući mnoge niske i visoke vrhove. Primjerice, prilikom dešifriranja feromona svilene bube Bombicol, znanstvenici su primijetili oko 30 različitih vrhova.

Od otkrića ove mirisne tvari, stanje stvari među lovcima na hlapljive molekule značajno se popravilo. Zahvaljujući suvremenim istraživačkim metodama postalo je moguće utvrditi sadržaj ispitivanog feromona u masi tvari manjoj od 0,1 mg. Ako je dr. A. Butenandtu trebalo 20 godina da razotkrije misterij mirisnih molekula svilene bube, sada, u roku od 2,3 godine, znanstvenici dešifriraju strukturu atraktanata desetaka insekata. Postale su poznate kemijske formule feromona moljaca, pamučnog žižaka, leptira helehida, medonosne pčele, khapra bube i ostalih šesteronoga. Sada je poznato da kukci koriste polihidrične alkohole, etere, ketone i razne cikličke spojeve za komunikaciju kemijskim jezikom. Trenutno istraživači imaju čitav arsenal alata za razotkrivanje strukture mirisnih molekula. U tome su fizičari u velikoj mjeri pomogli kemičarima, a prije svega činjenicom da su stvorili fizikalno-kemijske metode za analizu organskih tvari. Međutim, za uspješno rješenje problema nije dovoljno imati precizne metode i sofisticirane instrumente, bez kojih niti jedan analitički laboratorij sada ne može. Lovac na nevidljive molekule mora imati duboko znanje i iskustvo, kao i biti u stanju ispravno donijeti izbor tehnike potrebne u svakom slučaju..

Za odvajanje smjese feromona, kemičari obično koriste metodu plinsko-tekuće kromatografije. Svojom velikom osjetljivošću omogućuje vam otkrivanje jedne molekule željenog feromona među 10 12 molekula plina nosača. Suština ove metode leži u činjenici da se smjesa mirisnih molekula kroz inertni plin propušta kroz kolonu s nepokretnom tekućom fazom. Komponente smjese razdvajaju se ovisno o njihovim svojstvima između struje plina i stacionarne faze i napuštaju kolonu u određenom redoslijedu. Zatim se registriraju posebnim detektorima i bilježe u obliku vrhova na probijenoj traci kromatografa. Da bi se identificirale dobivene komponente, uspoređuje se njihova izvedba pri odvajanju na koloni sa sličnim parametrima poznatih čistih tvari - "svjedoka". Takva analiza traje nekoliko minuta, a njezine mogućnosti omogućuju ne samo odvajanje smjese feromona, već i akumuliranje pojedinih tvari u količini potrebnoj za daljnji rad.

Međutim, čak ni najnapredniji plinski kromatograf ne dopušta dešifriranje molekularne strukture ispitivanih tvari. Kako bi uspostavili cjeloviti "portret" feromona, kemičari se okreću fizikalnim metodama kao što su masena spektrometrija, infracrvena spektroskopija, elektronički apsorpcijski spektri u vidljivom i ultraljubičastom području te nuklearna paramagnetska rezonancija..

Stručnjaci vode istragu

Masena spektrometrija najosjetljivija je metoda za proučavanje strukture molekula. Zaista, za takvu analizu istraživaču je dovoljno imati feromone u tragovima - 10 -9 g. Na čemu se temelji ova metoda? U posebnom instrumentu, masenom spektrometru, pare ispitivane tvari izložene su zraci brzih elektrona, koji ioniziraju molekule i pretvaraju ih u pozitivno nabijene ione. Magnetsko polje tada dijeli rezultirajuće čestice na molekularne i fragmentacijske ione, koji se bilježe pomoću kolektora i sustava za pojačavanje signala. Uređaj na vrpcu zapisuje vrhove koji odgovaraju ionima s određenim omjerom mase i naboja. Odgovarajuća obrada dobivenih rezultata omogućava znanstvenicima da identificiraju jednu ili drugu komponentu feromona.

U posljednje vrijeme široko su rašireni uređaji stvoreni spajanjem dviju metoda: plinsko-tekuće kromatografije i masene spektrometrije. Računala ovih elektroničkih robota, nazvanih "kromirane mase", imaju ogromno pamćenje spektra već poznatih tvari, pa stoga ne treba puno vremena za identificiranje komponenata kemijskog jezika insekata. Suvremeni instrumenti omogućuju analizu gotovo svih poznatih klasa organskih spojeva. Za analizu je dovoljno imati samo 10 -9 g tvari.

Kemičari se prilično često okreću metodi infracrvene spektroskopije koja omogućava određivanje takvih funkcionalnih skupina u molekuli kao što su C = O, C = C, OH i druge. Ova metoda nastala je nakon prvih pokusa Isaaca Newtona na razlaganju sunčeve svjetlosti u raznobojne pruge. Daljnja ispitivanja spektra atoma i molekula omogućila su njemačkim znanstvenicima R.V.Bunsenu i G.R.Kirchhoffu da izmisle spektralnu metodu analize. Zahvaljujući njemu, znanstvenici su naučili kemijski sastav Sunca, mnogih zvijezda i maglica. Za infracrvenu spektroskopiju potrebno je imati nekoliko miligrama ispitivane tvari kako bi se dobili podaci o njezinoj kemijskoj strukturi. No, da biste uzeli spektre molekula u vidljivom ili ultraljubičastom području, trebate imati još manje - samo djelić miligrama. Ove metode omogućuju utvrđivanje prisutnosti kromatofora i aromatskih prstenova u proučavanim objektima..

Kad dekodiraju strukturu feromona, istraživači se često moraju nositi s prostornim izomerima molekula. Tu metoda nuklearne paramagnetske rezonancije (NMR) dolazi u pomoć kemičarima. Pomaže utvrditi mjesto vodika, fluora i drugih atoma s paramagnetskim svojstvima u molekuli. Nedostatak ove metode je potreba da se ima najmanje 3,5 mg ispitivane tvari. 1944. sovjetski znanstvenik E. K. Zavoisky otkrio je fenomen elektronske paramagnetske rezonancije (EPR). Pomoću ove metode može se suditi o prisutnosti slobodnih radikala u molekuli.

Analitičarima je posebno zanimljiva metoda biokemoluminiscencije koju su na Odjelu za biofiziku Moskovskog državnog sveučilišta razvili profesor B.N. Tarusov i njegovi suradnici. Uz pomoć posebne elektrokemijske stanice, kao rezultat oksidacije određenih spojeva, na primjer, cikličkih aminokiselina, stvara se stalna pozadina ultra-slabe luminiscencije. Dodavanjem supstance koja se proučava u takvu sredinu, znanstvenici promatraju promjenu pozadine sjaja i prema tim podacima prosuđuju svojstva molekula.

Za proučavanje reakcije i radikalne aktivnosti, kao i intenziteta različitih mirisa, sovjetski istraživači A. Kh. Tambiev i A. Sh. Agaverdiev 1966. predložili su metodu kemijskih modela, koja se naziva i metoda toplinske oksidacije DOPA. Sastoji se u činjenici da ispitivane tvari utječu na posebne indikatorske spojeve koji pod utjecajem potonjih mijenjaju svoja svojstva kao što su intenzitet kemiluminiscencije, optička gustoća, boja i druga. Često se za bilježenje takvih učinaka koristi 3,4-dioksifenilalanin (DOPA). Optička svojstva ovog pokazatelja mogu se promijeniti pod utjecajem feromona, što omogućuje prosudbu intenziteta i reaktivnosti mirisnih molekula.

Koristeći ovu čudotvornu tehniku ​​20. stoljeća, istraživači pokušavaju naučiti tajne kemijskog jezika insekata. Dešifriranje bilo kojeg feromona nije nimalo jednostavna stvar i često nalikuje radu na dešifriranju egipatskih hijeroglifa ili rješavanju arheoloških misterija. Na tom putu znanstvenici na svakom koraku čekaju pogreške i uspjehe, razočaranja i otkrića..

Stoga uspjeh u dekodiranju feromona insekata ne ovisi toliko o tehničkoj opremljenosti, koliko o znanju, iskustvu, strpljenju i ustrajnosti istraživača nevidljivih građevnih blokova života..

Koje su značajke ponašanja insekata tijekom reakcija na iritaciju svjetlosti?

Svjetlost kao jedan od abiotskih čimbenika utječe na insekte, ali njegovo djelovanje je dvosmisleno, ali raznoliko. Svijetlo, oštro svjetlo (bljesak) ima katastrofalan učinak na male insekte (lisne uši) zbog jakog stresa.

Instalirano. da je svjetlost neophodna za letjenje insekata, uz njegovu pomoć oni prilagođavaju put leta. U vrlo mračnim dubokim špiljama insekti nisu pronađeni. Insekti osjećaju kretanje sunca i promjenu kuta upada njegovih zraka.

Neki insekti imaju negativnu fototaksiju - bočno kretanje. suprotno svjetlu, to je obrambena reakcija tijela. Bube se obično zakopavaju u tlo. a ako sjednu na biljku, prvo padnu na zemlju, a zatim u nju zakopaju.

Ali leteći insekti, naprotiv, imaju pozitivnu fototaksiju, tj. Lete prema svjetlu i to čine u slučaju opasnosti. To je tipično za dan, kao i noću. Insekti noću lete do jarkog izvora svjetlosti, a zatim u njegovoj blizini gube orijentaciju i počinju žuriti. Točan uzrok ove pojave još nije utvrđen..

Vjeruje se da je ova reakcija insekata povezana s njihovom reakcijom na opasnost - oni lete u otvoreni prostor kako bi pobjegli. No kod izvora svjetlosti opasnost se povećava još više noću, jer se insekte lako uhvatiti na svjetlu, na primjer, ptice.

26. Razredni insekti

1. Koristeći sliku 97 (str. 126), recite nam o značajkama vanjske građe insekata.

Tijelo insekata sastoji se od glave, prsa i trbuha. Na glavi su par složenih očiju i antena, na prsima - tri para nogu i krila (ne svi). Tijelo prekriveno hitinom.

2. Navedi insekte koji imaju aparat za usta: sisanje, glodanje-lizanje, probijanje-sisanje. Kako se to odnosi na prirodu prehrane?
Žohar ima aparat za grizenje usta, pčela ima tip koji liže grizući, komarac ima aparat za prodorno-sisanje usta, a leptir srije. Građa oralnog aparata izravno ovisi o prirodi prehrane i hrani koju kukac konzumira.

3. Koje su sličnosti i razlike u strukturi unutarnjih organskih sustava u insekata i paučnjaka? Objasnite na primjeru sustava: respiratorni, probavni, cirkulacijski, živčani i osjetni organi.
U paučnjaka se tijelo sastoji od cefalotoraksa i trbuha, u insekata - glave, prsa i trbuha. Cirkulacijski sustav insekata slabije je razvijen od pauka, jer njihova krv ne sudjeluje u prijenosu kisika i ugljičnog dioksida. Živčani sustav u insekata ima složeniju strukturu: veliki epofaringealni čvor, nejednaki čvorovi trbušnog živčanog lanca itd. Insekti imaju visoko razvijene organe vida, mirisa, okusa, dodira. Razlika između probavnog sustava je u tome što pauci imaju izvanprobavni način probave..

4. Opiši značajke ponašanja insekata u reakcijama na iritaciju svjetlošću i kemikalijama.
Izloženi kemikalijama, insekti umiru. Insekti imaju različite reakcije na svjetlost - moljci teže na izvor svjetlosti, a žohari, naprotiv, bježe na zamračeno mjesto.

Jezik "naredbi" koje se insekti pokoravaju ima fizikalno-kemijsku prirodu

15. ožujka 2014: UEFIMA.RU: Upravljanje brojem vila i upravljanje ponašanjem samih insekata dvije su različite stvari, kažu znanstvenici. Da biste doista mogli kontrolirati insekte, morate naučiti kako im zapovijedati i kako bi slijedili naše naredbe. Drugim riječima, moramo naučiti "reći" insektima: "Dođite ovamo!" ili "Idi tamo!", "Jedi na ovome!" ili "Nemojte to jesti!", "Odložite jaja ovdje!" ili "Ne polažite jaja tamo!" Da biste izvršili takvu kontrolu, trebate svladati "jezik" koji kukci razumiju i kojem se pokoravaju. Ovo je gotovo netaknuto područje istraživanja koje nudi velike izglede za praktično upravljanje ponašanjem štetnih insekata..

"Jezik" insekata sastoji se uglavnom od niza kategoričnih "naredbi": "Učini to!" ili ponekad „Ne čini to!“ - i „naredbu“ treba poštovati sve dok se neprestano ponavlja. Ako percepcija "reda" prestane ili se promijeni, reakcija insekta ili prestaje ili se mijenja u skladu s tim. Kukac je u tom smislu sličan vojniku iz stare bajke: čini ono što mu se naredi, a ako nema naredbi, ne čini ništa.

Mozak kukca je premali da bi mogao samostalno "razmišljati", a ta aktivnost insekata, koja na prvi pogled izgleda koordinirano, svrhovita, u stvarnosti je rezultat slijepe poslušnosti insekata raznim "naredbama". Na primjer, naučili smo natjerati određene vrste komaraca da slete na unaprijed određeno mjesto stvaranjem specifične kombinacije temperature i vlažnosti u zračnoj struji koja se kreće s tog mjesta. "Jezik" kojim smo "naredili" spuštanje u biti je bio fizikalno-kemijski, jer su njegove komponente bili i kemijski sastav zraka i njegova fizikalna svojstva (temperatura i brzina kretanja).

Eksperimenti su pokazali da gibanje zračne struje igra vrlo važnu ulogu. Otkrili smo da je priroda reakcije voćne muhe na miris prezrele banane različita, ovisno o tome kreće li se zrak, zasićen mirisom, ili je još uvijek. Insekti lete izravno protiv vjetra ako se zrak ravnomjerno mirisa pomiče; ako je nepomično, kukci sjede na tlu i pužu u svim smjerovima. Ako se zrak kreće, ali je zasićen mirisom neravnomjerno, insekt opaža miris u obliku nepravilne serije impulsa. Svaki put nakon percepcije takvog impulsa, kukac se počinje kretati protiv vjetra, a kad prestane osjećati miris, kreće se u poprečnom smjeru, ili čak niz vjetar. U konačnici, let insekta ostavlja dojam visoko ciljane potrage za mirisnim tragom. Zapravo se put leta sastoji od niza čisto automatskih reakcija na vrlo ograničen broj naredbi..

Insekt koji leti brzinom od oko 8 kilometara na sat pomiče se oko 2 metra svake sekunde. A za njega su vlaknasti kapljice dima ili mirisa puno stvarnije od određenog prosječnog gradijenta. Neravnomjernost signala dodatno se naglašava zbog činjenice da su osjetilni organi insekata smješteni vani, na antenama i na nogama..

Na okolnosti percepcije signala zadržao sam se detaljno kao i na fizikalno-kemijskoj prirodi signala, jer su oba važna za određivanje prirode reakcije insekta na signal. Kada govorimo o određenoj kemikaliji, poput seksualnog privlačenja ciganskog moljca ili muhe dinje, možemo nepotrebno ograničiti svoje razumijevanje njezine korisnosti. Nazvavši ga "atraktantom", uzimamo u obzir samo krajnji rezultat njegovog djelovanja - parenje mužjaka i ženke. Iz toga proizlazi da se ova kemikalija može praktički koristiti na jedini način - kao mamac za zamku. A ako eksperimentalna provjera pokaže da je ova metoda ubijanja insekata neučinkovita, vjerojatno ćemo u velikoj mjeri izgubiti zanimanje za nju..

Ali moguće je i drugo gledište. Zamislite kemijsku supstancu, seksualni atraktant, kao dio fizikalno-kemijskog jezika u kojem insekti dobivaju naredbe za izvođenje određenih radnji. Iz ove se premise već može zaključiti da postoji stvarna prilika za stvaranje pouzdane metode za kontrolu ponašanja insekata, a time i za kontrolu njihovog broja..

U primijenjenoj entomologiji ta se ideja pojavila relativno nedavno. Kemikalije koje neki insekti emitiraju, a kod drugih insekata izazivaju specijalizirane reakcije, nazivaju se feromoni. Međutim, osim njih, u okolini moraju postojati i mnogi drugi signali i nositelji tih signala. A mi tek trebamo razviti i istražiti mogućnosti korištenja ovih signala..

Istaknimo barem jednu zanimljivu mogućnost. Poznato je da ženke mnogih insekata proizvode spolne atraktante - kemijske spojeve. Prisutne u zraku, čak i u nezamislivo malim količinama, ove tvari uzbuđuju mužjake odgovarajuće vrste. Jedno od znanstvenih izvješća ukazalo je da je za pojavu karakteristične reakcije kod mužjaka američkog žohara dovoljno djelovati na njega s manje od trideset molekula atraktanta koje ženka emitira. Također je ukazalo da je 45 kilograma atraktiva muha dinje dovoljno da osigura kontinuirano djelovanje 30 tisuća zamki tijekom sezone. Zbog takve kolosalne moći seksualnih atraktanata, kemijske tvrtke zanemarile su proizvodnju tih tvari, koje se smatraju samo "atraktantima": kapacitet njihovog prodajnog tržišta bio bi premali da bi proizvodnja postala ekonomski isplativa.

Ako te tvari ne smatramo "mamcem", već "riječima" na jeziku insekata, može se pronaći sasvim drugačiji način njihove upotrebe..

Obično mužjak leti prema ženki, prianjajući uz mlaz mirisa koji mu dolazi s vjetrom. Ali što će se dogoditi ako toliko preopteretimo vjetar mirisom da se kapljice mirisa koje vode do ženke više neće isticati na snažnoj pozadini? Iako će mužjak "znati" da je ženka negdje u blizini, on je neće moći pronaći, osim ako slučajno ne naleti na nju. Zasitit ćemo njegova osjetila tako da više neće moći percipirati ženski signal "dođi ovamo". Kolosalna snaga seksualnih atraktanata omogućuje nam da takvu operaciju smatramo tehnički izvedivom. Stoga je sasvim moguće i, vjerojatno, ekonomski korisno "zasititi" potrebno područje kemijskim spolnim atraktantom i održavati njegovu zasićenost tijekom cijele sezone parenja, tako da se mužjaci i ženke ne mogu naći..

Kukac koji se ne razmnožava, u biološkom je smislu "uništen" jednako učinkovito kao da je otrovan. Međutim, ovdje postoji vrlo značajna i korisna razlika. Većina otrova koji ubijaju insekte opasni su i za druge oblike života, a seksualni atraktanti obično nisu otrovni. Štoviše, svaki od atraknata djeluje samo na strogo definiranu vrstu insekata, barem na malu skupinu usko povezanih vrsta. Ovo svojstvo proizlazi iz same prirode seksualnih atraknata. (Inače bi to bila najveća zabuna tijekom sezone parenja.) Dakle, seksualni atraktanti daju nam mogućnost istrebljenja štetnih insekata bez nanošenja štete ekološki korisnim insektima..

Još je važnija još jedna okolnost. Vjerojatnost da se kao rezultat selekcije u insekata može pojaviti "otpor" na djelovanje atraktanta izuzetno je mala. To opet proizlazi iz same prirode ove kemikalije. Doista, dobro znamo vrste kućnih muha i komaraca koje su otporne na djelovanje insekticida, ali jednostavno je teško zamisliti kako bi vrsta insekata koja je "otporna" na djelovanje seksualnih atraktiva mogla nastaviti rod..

U mnogim slučajevima muški odgovor na miris seksualnog atraktanta ili slične tvari uključuje ne samo kretanje prema ženki, već i karakteristične vibracije krila. Moguće je da su ti brzi zakrilci krila namijenjeni privlačenju pažnje ženke, ali moguće je i da stvaraju mlaz posebnog mirisa koji se od mužjaka pomiče i obavještava ženku o njegovoj blizini. Poznato je da se muhe drozofile različitih (ali srodnih) vrsta u normalnim uvjetima međusobno ne križaju, čak i ako se drže u istom kavezu. Međutim, ako ženke liječite eterom ili im uklanjate antene, započet će nasumično interspecifično križanje. Ova okolnost govori u prilog ideji dvosmjerne razmjene identifikacijskih signala..

Do sada smo razgovarali samo o seksualnim atraktantima, ali to sigurno nisu jedine "riječi" u kemijskom jeziku insekata. Također postoji razlog za vjerovanje da se ženke često vode prema nekakvim kemijskim "pokazivačima" kada biraju gdje će položiti jaja. Međutim, o tim tvarima znamo mnogo manje nego o spolnim atraktantima, koji zbog svoje iznenađujuće stroge selektivnosti djelovanja i važne uloge u nastavku života vrste, očito mogu postati sofisticirano sredstvo za kontrolu ponašanja insekata..

Za nas je vrlo važno da strukture tih kemijskih "riječi" jezika kukaca, o kojima smo raspravljali, ne poštuju neke posebne sheme. U drugim biološki aktivnim tvarima, poput respiratornih pigmenata ili hormona rasta, kemijska je struktura u osnovi jednaka čak i za vrste koje su međusobno daleko odvojene. Iz tog će razloga kemikalija koja inhibira rast i razmnožavanje jedne vrste insekata biti opasna za druge, potpuno različite vrste insekata. Stoga se takve tvari moraju koristiti s velikom pažnjom..

Ponašanje insekata

Ponašanje insekata skup je činova kojima oni reagiraju na promjene u vanjskom okruženju i koji su stvoreni za interakciju s njim; rezultat je kombiniranja nekoliko vrsta živčanih reakcija: uvjetovanih i neuvjetovanih refleksa, instinkta, taksija i tropizma.

Sadržaj:

• Bezuvjetni refleksi
• Instinkti
• Taksiji i tropizmi
• Fobotaxis
• Klinotaxis
• Tropotaksija
• Kondicionirani refleksi
• Veze

Bezuvjetni refleksi

U najjednostavnijem smislu, refleks se može okarakterizirati kao odgovor tijela na neki podražaj. Refleksi su uvjetni i neuvjetovani. Kondicionalni se stječu tijekom života, bezuvjetni su urođeni. Potonji čine izvornu osnovu ponašanja insekata. [2]

refleks koji proizlazi iz gubitka potpore "/>

gubitak refleksa potpore

Šireći krila skakavca -

gubitak refleksa potpore

refleks koji proizlazi iz gubitka potpore "/>

Upečatljiv primjer bezuvjetnog refleksa je takozvani refleks pokretnog mjesta. Grabežljivi insekti, poput vretenca ili bogomoljki, žure se progoniti bilo koji objekt koji se kreće i nalikuje na plijen. [2] Rokavica pokazuje refleks uzlijetanja - širenje krila kada se izgubi kontakt nogu s tvrdom podlogom. [2] (fotografija)

Takozvani bezuvjetni refleks opće inhibicije vrlo je zanimljiv - prilikom guranja ili pada mnogi kornjaši, leptiri, gusjenice prestaju se kretati, pritiskaju udove uz tijelo i prave se mrtvi. Sve ih to čini manje vidljivima i manje atraktivnim za potencijalne grabežljivce. Taj se fenomen naziva i tanatozom. [1]

Ovo je svojstvo vrlo snažno izraženo kod insekata štapića: ako se insekt baci na zemlju, on će ne samo biti neko vrijeme imobiliziran, već će i na kratko izgubiti osjetljivost na bilo koji podražaj. U stjenica i ostalih potajno živih insekata tanatoza se očituje kada uđu u posebno uske praznine u podlozi; reakcija opće inhibicije u takvoj situaciji pokreće se iritacijom osjetljivih receptora kutikule. Kukac se neko vrijeme smrzava, a zatim tiho izlazi iz jaza. Ovaj mehanizam sprječava da bubica ili žohar zapne i umre od gladi. [1]

Lov i hrana - primjeri

Instinkti

Instinkt je oblik složenog ponašanja, određeni stereotip djelovanja kao odgovor na neki čimbenik. Instinkti su najizraženiji kod insekata u dvije sfere života: vađenju hrane (fotografija) i reprodukciji. Također, stereotipi ponašanja nalaze se u izgradnji stanova, odabiru mjesta za polaganje jaja itd. [2] Istraživači su skloni vjerovati da su instinkti posebni, komplicirani oblici neuvjetovanih refleksa. [1]

Obično učinak koji potiče kukca da shvati svoje instinkte nije neki vanjski čimbenik, već promjena u fiziološkom stanju organizma. Na primjer, glad ga tjera da traži hranu, a porast razine hormona u krvi "pokreće" seksualno ponašanje. [2]

Instinkti su ponekad toliko složeni da izgledaju kao razrađeno ili dobro naučeno ponašanje. Primjerice, prije kukuljica gusjenice sebi prave čahure, potpuno iste kao nekada njihovi roditelji, premda ih sami stvaraju prvi put u životu i ne mogu "proviriti" kako ih pravilno napraviti. Prije polaganja breze-trkača, smotajte lišće breze u cijev, čineći na njoj urez duž određene crte. I tako dalje... [1]

Instinkti se mogu ostvariti samo u uvjetima koji su za to idealni. Na primjer, sfekoidne ose (ose iz roda Sphex) love cvrčke i skakavce. Uhvativši plijen, paraliziraju ga, oštetivši insektu lanac trbušnog živca, nakon čega uhvate plijen za antene i odvuku ga u gnijezdo. Ali ako se antene plijena odrežu, osa ih neće pronaći, izgubit će interes za insekta kao plijena i odletjeti. Inače, ovo zanimljivo opažanje dokazuje da insekti ne mogu razmišljati: da osa pokazuje barem neke znakove inteligencije, odvukla bi žrtvu hvatajući je za ud ili krilo, ali u nedostatku antena u žrtvi, instinkt ne djeluje. [1]

Zalijepite kukac

Taksiji i tropizmi

U doslovnom prijevodu s grčkog, taksi znači privlačnost, a tropos sklonost. [1]

Taksi je reakcija organizma (motor) na jednostrani podražaj, koji se očituje sam po sebi i ne ovisi o njegovoj "volji". Dakle, zbog osobitosti vida, kod nekih noćnih insekata uočava se fototaksa - privlačnost prema izvorima svjetlosti. Insekte privlače čak i otvorena vatra, iako objektivno za njih to može biti opasno. [2]

Tropizam je praktički isti, s tom razlikom što imaju određeni „stav“ prema podražajima koji privlače ili odbijaju insekte. Sukladno tome, tropizmi su pozitivni i negativni. Primjer pozitivnog tropizma je privlačenje žohara izvorima visoke vlage i topline u stanu, što pogoduje njihovoj reprodukciji. I kao negativni tropizam, možemo se sjetiti želje nekih insekata da se što više odmaknu od gradova, kao izvora buke i magnetskog zračenja. [2]

Tropizme insekata i taksiji ljudi mogu koristiti u zaštiti bilja. Na primjer, ličinke moljca (Leafworm) imaju negativan geotropizam: penju se po drveću. Nametanje pojaseva za hvatanje na debla omogućuje hvatanje ovih štetnika u velikim količinama. Isto tako, fototaksija brojnih letećih insekata činila je osnovu za izum svjetlosnih zamki. [2] Inače, želja za penjanjem na drveće cijelo se vrijeme očituje i kod kukaca štapića. Čak i živeći u zatvorenom prostoru kaveza, ti se insekti praktički ne spuštaju na "tlo". (fotografija)

Među tropizmima najčešće se uočavaju foto- (svjetlosti), kemo- (određenim kemijskim podražajima), žiro- (vlažnosti) i termotropizam (temperaturi). Ove reakcije ne trebaju daljnje objašnjenje. Ali najrelevantniji taksiji su drugi: klino-, fobo-, tropotaxis i drugi. Izazovniji su i zanimljiviji. [2]

Fobotaxis

Klinotaxis

Tropotaksija

sposoban za učenje "/>

sposoban za učenje

Pčele i drugi društveni insekti

sposoban za učenje

sposoban za učenje "/>

Kondicionirani refleksi

Na temelju gore danih podataka može se pretpostaviti da su insekti svojevrsni "automati" koji sasvim nedvosmisleno reagiraju na vanjske podražaje i na temelju toga pokazuju svoje krajnje primitivne oblike ponašanja. Ali to nije slučaj; svaki insekt ima jedinstveno ponašanje zbog sposobnosti stjecanja uvjetovanih refleksa. [2]

Uvjetovani refleksi su uobičajeni odgovori stečeni tijekom života koji se pokreću kao odgovor na određene podražaje. Kombinacija takvih reakcija u insektu tvori svojevrsno "životno iskustvo", što ga razlikuje od ostale rodbine. [2]

Ponekad su uvjetovani refleksi toliko jaki da "prekidaju" urođene oblike ponašanja. Dakle, u jednom su eksperimentu žohari bili izloženi slaboj električnoj struji, ako su, odabirući između osvijetljene i zamračene komore, odabrali potonju (što je za njih „ugodnije“, jer ti insekti vole živjeti u mraku). S vremenom ih je bilo moguće prekvalificirati na takav način da su počeli preferirati život u osvijetljenoj ćeliji, što im je u početku bilo posve neobično. [2] U nekim su slučajevima insekti čak i dresivni. Dakle, junaci slavnog djela - Lefty i njegove istrenirane buhe - hipotetički nisu mogli biti fikcija. [2]

Prilično je lako stvoriti uvjetovani refleks. Da biste to učinili, nekoliko puta zaredom istodobno djelujte na kukca s dva podražaja: bezuvjetnim ("nagrada", na primjer hrana ili "kazna", na primjer, električni udar) i uvjetnim (djelovanje bilo kojeg čimbenika okoliša). Za određenu aktivnost kukac se ili potiče ili, relativno govoreći, kažnjava. Postupno počinje izvoditi željenu radnju, bez obzira je li nagrađena („kažnjena“) ili ne, odnosno bez pojačanja. [1]

Uvjetovani refleksi, ako ih neko vrijeme ne pojačavaju podražaji, mogu nestati. Dakle, socijalni insekti (mravi, ose) sjećaju se mjesta bogatih izvora hrane i pronalaze ih sami. Ali čim hrane u izvorima ponestane, prestaju posjećivati ​​ta mjesta..

Iskustvo treniranja pčela je vrlo zanimljivo. Neko vrijeme privukla ih je šećerna otopina s dodatkom ekstrakta cvjetova djeteline, što im je omogućilo da razviju "povoljan" stav prema ovoj biljci. Kao rezultat toga, pčele su postale spremnije posjetiti polje djeteline, što je povećalo proizvodnju meda i kvalitetu sjemena biljke. [1] (fotografija)

Organi osjetila insekata

Prozori u svijet
Ždanova T. D.

Raznolike i energične aktivnosti svijeta insekata mogu biti nevjerojatna iskustva. Čini se da ta stvorenja nehajno lete i plivaju, trče i pužu, zuje i cvrkuću, grizu i nose. Međutim, sve se to ne radi besciljno, već uglavnom s određenom namjerom, prema urođenom programu ugrađenom u njihova tijela i stečenom životnom iskustvu. Za percepciju okolnog svijeta, orijentaciju u njemu, provedbu svih svrhovitih radnji i životnih procesa životinje su obdarene vrlo složenim sustavima, prvenstveno živčanim i osjetnim.

Što je zajedničko živčanom sustavu kralježnjaka i beskičmenjaka??

Živčani sustav vrlo je složen kompleks struktura i organa, koji se sastoji od živčanog tkiva, gdje je mozak središnji dio. Glavna strukturna i funkcionalna jedinica živčanog sustava je živčana stanica s procesima (na grčkom je živčana stanica neuron).

Živčani sustav i mozak insekata pružaju: percepciju uz pomoć osjetila vanjske i unutarnje iritacije (razdražljivost, osjetljivost); trenutna obrada sustava analizatora dolaznih signala, priprema i provedba odgovarajućeg odgovora; pohranjivanje nasljednih i stečenih informacija u kodiranom obliku u memoriju, kao i njihovo trenutno preuzimanje po potrebi; kontrola svih organa i sustava tijela za njegovo funkcioniranje kao jedinstvena cjelina, uravnotežujući ga s okolinom; provedba mentalnih procesa i viših živčanih aktivnosti, odgovarajuće ponašanje.

Organizacija živčanog sustava i mozga kralježnjaka i beskralježnjaka toliko je različita da se na prvi pogled čini nemogućim usporediti ih. A istodobno, za najrazličitije tipove živčanog sustava, koji pripadaju, i prilično "jednostavnim" i "složenim" organizmima, karakteristične su iste funkcije.

Vrlo maleni mozak muhe, pčele, leptira ili drugog insekta omogućuje mu da vidi i čuje, dodiruje i okusi, kreće se s velikom preciznošću, štoviše, leti pomoću interne mape na znatne udaljenosti, međusobno komunicira, pa čak i vlastiti "Jezik", za učenje i primjenu logičkog mišljenja u nestandardnim situacijama. Dakle, mozak mrava mnogo je manji od glave pribadače, ali ovaj se kukac već dugo smatra "mudrim čovjekom". Kad se uspoređuje ne samo sa svojim mikroskopskim mozgom, već i s neshvatljivim mogućnostima jedne živčane stanice, osoba bi se trebala sramiti svojih najmodernijih računala. A što znanost može reći o ovoj, na primjer, neurobiologiji koja proučava procese rođenja, života i smrti mozga? Je li uspjela riješiti misterij vitalne aktivnosti mozga - ovo je najsloženiji i najtajanstveniji fenomen poznat ljudima?

Prvo neurobiološko iskustvo pripada drevnom rimskom liječniku Galenu. Rezanjem živčanih vlakana kod svinje, uz pomoć kojih je mozak kontrolirao mišiće grkljana, lišio je životinju glasa - odmah je utrnula. Ovo je bilo prije tisućljeća. Ali koliko je daleko otišla znanost od tada u svom poznavanju principa mozga? Ispada, unatoč ogromnom radu znanstvenika, princip rada čak i jedne živčane stanice, takozvane "cigle" od koje je izgrađen mozak, čovjeku nije poznat. Neuroznanstvenici mnogo toga razumiju iz toga kako neuron "jede" i "pije"; kako dobiva energiju potrebnu za svoj život, probavljajući u "biološkim kotlovima" potrebne tvari izvađene iz okoline; kako onda ovaj neuron svojim susjedima šalje razne informacije u obliku signala, šifriranih ili u određenom nizu električnih impulsa, ili u raznim kombinacijama kemikalija. I što onda? Živčana stanica primila je specifičan signal i u njezinim je dubinama započela jedinstvena aktivnost u suradnji s drugim stanicama koje čine mozak životinje. Postoji memoriranje informacija koje su dolazile, dohvaćanje potrebnih informacija iz memorije, donošenje odluka, naređivanje mišića i raznih organa itd. Kako ide? Znanstvenici to još uvijek ne znaju sa sigurnošću. Pa, budući da nije jasno kako djeluju pojedine živčane stanice i njihovi kompleksi, princip cijelog mozga, čak i malog kao insekta, nije jasan..

Rad osjetila i živi "uređaji"

Vitalnu aktivnost insekata prati obrada zvučnih, njušnih, vizualnih i drugih osjetnih informacija - prostornih, geometrijskih, kvantitativnih. Jedna od mnogih tajanstvenih i zanimljivih značajki insekata je njihova sposobnost da točno procijene situaciju koristeći vlastite "uređaje". Naše znanje o tim uređajima je rijetko, iako se oni široko koriste u prirodi. To su također odrednice različitih fizičkih polja koja omogućuju predviđanje potresa, erupcija vulkana, poplava i vremenskih promjena. To je osjećaj vremena, mjeren unutarnjim biološkim satom, osjećaj brzine, sposobnost orijentacije i navigacije i još mnogo toga..

Svojstvo bilo kojeg organizma (mikroorganizmi, biljke, gljive i životinje) da opaža iritacije koje proizlaze iz vanjske okoline i vlastitih organa i tkiva naziva se osjetljivost. Insekti, poput ostalih životinja sa specijaliziranim živčanim sustavom, imaju živčane stanice s velikom selektivnom sposobnošću za različite podražaje - receptore. Mogu biti taktilni (reagiraju na dodir), temperaturni, svjetlosni, kemijski, vibracijski, mišićno-zglobni itd. Zahvaljujući svojim receptorima, insekti hvataju svu raznolikost čimbenika okoliša - razne vibracije (širok raspon zvukova, energiju zračenja u obliku svjetlosti i topline), mehanički pritisak (na primjer, gravitacija) i druge čimbenike. Stanice receptora nalaze se u tkivima ili pojedinačno ili sakupljene u sustavima formirajući specijalizirane osjetne organe - osjetilne organe.

Svi insekti savršeno "razumiju" očitanja svojih osjetila. Neki od njih, poput organa vida, sluha, mirisa, udaljeni su i sposobni opaziti iritaciju na daljinu. Drugi, poput organa okusa i dodira, kontaktiraju i reagiraju na izravni kontakt.

Insekti su većinom obdareni izvrsnim vidom. Njihove složene facetirane oči, kojima se ponekad dodaju jednostavne oči, koriste se za prepoznavanje različitih predmeta. Neki insekti imaju vid u boji, prikladne uređaje za noćni vid. Zanimljivo je da su oči insekata jedini organ kojem druge životinje imaju sličnost. Istodobno, organi sluha, mirisa, okusa i dodira nemaju takvu sličnost, ali, unatoč tome, insekti savršeno opažaju mirise i zvukove, orijentiraju se u svemiru, hvataju i emitiraju ultrazvučne valove. Njihov suptilni njuh i okus omogućuju im pronalaženje hrane. Razne žlijezde insekata izlučuju tvari kako bi privukle kolege, spolne partnere, uplašile suparnike i neprijatelje, a vrlo osjetljiv njuh može uhvatiti miris tih tvari čak i s nekoliko kilometara.

Mnogi u svojim idejama povezuju osjetilne organe insekata s glavom. No, ispada da se strukture odgovorne za prikupljanje podataka o okolišu nalaze u insektima u raznim dijelovima tijela. Mogu detektirati temperaturu predmeta i okusiti hranu nogama, leđima detektirati prisutnost svjetlosti, čuti koljenima, brkovima, dodacima repa, dlakama na tijelu itd..

Osjetilni organi insekata dio su osjetnih sustava - analizatora koji mrežom prodiru u gotovo cijelo tijelo. Oni primaju mnogo različitih vanjskih i unutarnjih signala od receptora svojih osjetilnih organa, analiziraju ih, oblikuju i prenose "upute" raznim organima za provođenje odgovarajućih radnji. Osjetilni organi uglavnom čine receptorski dio koji se nalazi na obodu (krajevima) analizatora. A provodni dio čine središnji neuroni i putevi iz receptora. Mozak ima specifična područja za obradu informacija iz osjetila. Oni čine središnji, "moždani" dio analizatora. Zahvaljujući tako složenom i svrsishodnom sustavu, na primjer, vizualnom analizatoru, vrši se točan izračun i kontrola organa kretanja insekata.

Akumulirano je opsežno znanje o nevjerojatnim mogućnostima osjetilnih sustava insekata, ali volumen knjige omogućuje nam navoditi samo neke od njih..

Oči i cijeli složeni vizualni sustav nevjerojatan su dar, zahvaljujući kojem su životinje sposobne primiti osnovne informacije o svijetu oko sebe, brzo prepoznati razne predmete i procijeniti nastalu situaciju. Insektima je potreban vid kada traže hranu kako bi izbjegli grabežljivce, istražili predmete od interesa ili okoline, komunicirali s drugim osobama u reproduktivnom i socijalnom ponašanju itd..

Insekti su opremljeni širokim izborom očiju. Oni mogu biti složeni, jednostavni ili pomoćni oceli, kao i ličinke. Najsloženije su fasetirane oči koje se sastoje od velikog broja ommatidija koje na površini oka tvore heksagonalne fasete. Ommatidium je u osnovi maleni vizualni aparat opremljen minijaturnom lećom, sustavom svjetlosnih vodiča i elementima osjetljivim na svjetlost. Svaka aspekt opaža samo mali dio predmeta i zajedno daju mozaičnu sliku cijelog predmeta. Fasetirane oči, tipične za većinu odraslih insekata, nalaze se na bočnim stranama glave. U nekih insekata, na primjer, u vretenca-lovca, koji brzo reagira na kretanje plijena, oči zauzimaju polovicu glave. Svako njezino oko izgrađeno je od 28 000 aspekata. Za usporedbu, leptiri ih imaju 17 000, a kućne muhe 4000. Insekti mogu imati dva ili tri oka na čelu ili tjemenu, a rjeđe na bokovima. Oči ličinki u buba, leptira, himenotera u odrasloj državi zamjenjuju se složenima.

Zanimljivo je da insekti tijekom odmora ne mogu zatvoriti oči i zato spavati otvoreno.

Oči doprinose brzoj reakciji lovačkog insekta, poput bogomoljke. Ovo je, inače, jedini kukac koji se može okrenuti i pogledati iza leđa. Velike oči pružaju bogomoljci binokularni vid i omogućuju precizno izračunavanje udaljenosti do objekta njihove pažnje. Ova sposobnost, u kombinaciji s brzim bacanjem prednjih nogu prema plijenu, čini bogomoljku izvrsnim lovcima..

A u kornjaša s žutim nogama, koji trče po vodi, oči vam omogućuju da istovremeno vidite plijen i na površini vode i ispod nje. Zbog toga vizualni analizatori bube imaju sposobnost ispravljanja indeksa loma vode.

Percepciju i analizu vizualnih podražaja provodi vrlo složen sustav - vizualni analizator. Za mnoge insekte ovo je jedan od glavnih analizatora. Ovdje je primarno osjetljiva stanica fotoreceptor. S njom su povezani putovi (vidni živac) i druge živčane stanice smještene na različitim razinama živčanog sustava. Kad opažamo svjetlosne informacije, slijed događaja je sljedeći. Primljeni signali (kvante svjetlosti) trenutno se kodiraju u obliku impulsa i prenose duž putova do središnjeg živčanog sustava - do "moždanog" centra analizatora. Tamo se ti signali odmah dekodiraju (dekodiraju) u odgovarajuću vizualnu percepciju. Da bi se prepoznalo, iz memorije se izdvajaju standardi vizualnih slika i ostale potrebne informacije. A zatim se raznim organima šalje naredba za adekvatan odgovor pojedinca na promjenu situacije.

Gdje su "uši" insekata?

Većina životinja i ljudi čuju ušima, gdje zvukovi uzrokuju titranje bubnjića - snažno ili slabo, sporo ili brzo. Sve promjene u vibracijama informiraju tijelo o prirodi zvučnog zvuka. A što kukci čuju? U mnogim su slučajevima i svojevrsne "uši", ali u insekata se nalaze na nama neobičnim mjestima: na brkovima - na primjer, u muških komaraca, mrava, leptira; na repnim dodacima - u američkom žoharu. Cvrčci i skakavci čuju potkoljenicama prednjih nogu i skakavcima u trbuhu. Neki insekti nemaju "uši", odnosno nemaju posebne slušne organe. Ali oni su sposobni opažati različite vibracije zračnog okruženja, uključujući zvučne vibracije i ultrazvučne valove koji su nedostupni našim ušima. Osjetljivi organi kod takvih insekata su tanke dlake ili najmanji osjetljivi štapići. Smješteni su u velikom broju na različitim dijelovima tijela i povezani su s živčanim stanicama. Dakle, kod dlakavih gusjenica "uši" su dlake, a kod golih - cijela koža tijela.

Zvučni val nastaje izmjeničnim vakuumom i zgušnjavanjem zraka, šireći se u svim smjerovima od izvora zvuka - bilo kojeg vibracijskog tijela. Zvučni valovi percipiraju i obrađuju slušni analizator, složeni sustav mehaničkih, receptorskih i živčanih struktura. Te vibracije slušni receptori pretvaraju u živčane impulse koji se prenose duž zvučnog živca u središnji dio analizatora. Kao rezultat, zvuk se percipira i analizira njegova snaga, visina i karakter..

Slušni sustav insekata osigurava njihov selektivni odgovor na relativno visokofrekventne vibracije - oni osjete i najmanje tresenje površine, zraka ili vode. Na primjer, zujajući insekti generiraju zvučne valove brzo mašući krilima. Takve vibracije zračnog okruženja, na primjer škripanje komaraca, muškarci opažaju sa svojim osjetljivim organima smještenim na antenama. Tako hvataju zračne valove koji prate let drugih komaraca i adekvatno reagiraju na primljene zvučne informacije. Slušni sustavi insekata "podešeni" su da percipiraju relativno slabe zvukove, pa glasni zvukovi negativno utječu na njih. Na primjer, bumbare, pčele, muhe nekih vrsta ne mogu se dignuti u zrak kad zvuče.

Raznoliki, ali dobro definirani signalni zvukovi koje emitiraju muški cvrčci svake vrste igraju važnu ulogu u njihovom reproduktivnom ponašanju - prilikom udvaranja i privlačenja ženki. Cvrčak ima prekrasan alat za komunikaciju s prijateljem. Kada stvara nježnu trilju, trlja oštru stranu jedne elitre o površinu druge. A za percepciju zvuka, mužjak i ženka imaju posebno osjetljivu tanku kutikularnu membranu koja igra ulogu bubne opne. Zanimljiv je eksperiment izveden kada je mužjak koji je cvrkutao stavljen ispred mikrofona, a ženka u drugu sobu pored telefona. Kad je mikrofon bio uključen, ženka je, čuvši tipično cvrkut mužjaka, pojurila do izvora zvuka - telefona.

Organi za hvatanje i emitiranje ultrazvučnih valova

Moljaci su opremljeni uređajem za otkrivanje šišmiša koji koristi ultrazvučne valove za orijentaciju i lov. Predatori primaju signale do 100 000 herca, a moljci i čipke koje love do 240 000 herca. Na primjer, u grudima kašike nalaze se posebni organi za akustičku analizu ultrazvučnih signala. Omogućuju hvatanje ultrazvučnih impulsa lovačkih koža na udaljenosti do 30 m. Kada leptir primi signal od lovca predatora, aktiviraju se zaštitne radnje u ponašanju. Čuvši ultrazvučne pozive noćnog miša na relativno velikoj udaljenosti, leptir naglo mijenja smjer leta, koristeći varljivi manevar - "ronjenje". Istodobno, počinje praviti akrobacije - spirale i "mrtve petlje" kako bi se maknula od potjere. A ako je grabežljivac na udaljenosti manjoj od 6 m, leptir presavija krila i pada na tlo. A šišmiš ne otkriva stacionarnog insekta.

No, nedavno je utvrđeno da je odnos moljaca i šišmiša još složeniji. Dakle, neke vrste leptira, nakon što su otkrile signale šišmiša, same počinju emitirati ultrazvučne impulse u obliku klikova. Štoviše, ti impulsi utječu na grabežljivca na takav način da odleti, kao da se boji. Postoje samo nagađanja o tome zbog čega šišmiši prestaju juriti leptira i "bježe s bojnog polja". Ultrazvučni klikovi vjerojatno su adaptivni signali insekata, slični onima koje šalje sam šišmiš, samo mnogo jači. Očekujući da će čuti slabo odbijeni zvuk iz vlastitog signala, progonitelj čuje zaglušujuću tutnjavu - kao da nadzvučna ravnina probija zvučnu barijeru.

To postavlja pitanje zašto šišmiša ne omamljuju vlastiti ultrazvučni signali, već leptiri. Ispada da je šišmiš dobro zaštićen od vlastitog vriska-impulsa koji šalje lokator. Inače, tako snažan impuls, koji je 2000 puta jači od primljenih reflektiranih zvukova, može oglušiti miša. Kako se to ne bi dogodilo, njezino tijelo stvara i namjerno koristi posebnu stremenu. Prije slanja ultrazvučnog pulsa, posebni mišić povuče stapes od prozora pužnice unutarnjeg uha - vibracije se mehanički prekidaju. U osnovi, stremen također ispušta klik, ali ne zvuk, već protiv zvuka. Nakon signala vike, odmah se vraća na svoje mjesto tako da je uho spremno za primanje reflektiranog signala. Teško je zamisliti koliko brzo mišić može djelovati, što isključuje sluh miša u trenutku kada se pošalje vapaj-impuls. Tijekom potrage za plijenom - to je 200-250 impulsa u sekundi!

A klikovi leptira, opasni za šišmiša, čuju se točno u trenutku kad se lovac okrene na uho da opazi njegov odjek. To znači da, kako bi omamljeni grabežljivac odletio u strahu, moljac šalje signale koji se izuzetno podudaraju s njegovim lokatorom. Za to je organizam insekta programiran da prima frekvenciju impulsa lovca koji se približava i, točno u skladu s tim, šalje signal odgovora.

Ova veza između moljaca i šišmiša postavlja mnoga pitanja. Kako su insekti stekli sposobnost percepcije ultrazvučnih signala šišmiša i trenutnog razumijevanja opasnosti koju nose u sebi? Kako bi leptiri mogli postupno razvijati ultrazvučni uređaj sa savršeno usklađenim zaštitnim svojstvima u procesu odabira i poboljšanja? Percepciju ultrazvučnih signala šišmiša također nije lako razumjeti. Poanta je u tome što oni prepoznaju svoj odjek među milijunima glasova i drugih zvukova. I nikakvi vrištavi signali suplemenika, nikakvi ultrazvučni signali koje emitira oprema, ne ometaju lov na šišmiše. Samo signali leptira, čak i oni umjetno reproducirani, čine da miš odleti.

Živa bića iznose nove i nove zagonetke, izazivajući divljenje savršenstvu i primjerenosti strukture svog tijela.

Bogomoljka, poput leptira, uz izvrstan vid, također ima posebne slušne organe kako bi izbjegla susret sa šišmišima. To su organi sluha koji primaju ultrazvuk, smješteni na prsima između nogu. A za neke vrste bogomoljki, uz ultrazvučni organ sluha, karakteristična je i prisutnost drugog uha koje opaža mnogo niže frekvencije. Njegova funkcija još nije poznata..

Životinje su obdarene općom kemijskom osjetljivošću, koju pružaju razni osjetni organi. U kemijskom smislu insekata, najznačajniju ulogu ima njuh. A termiti i mravi, prema znanstvenicima, dobivaju volumetrijski njuh. Teško nam je zamisliti što je to. Njušni organi insekata reagiraju na prisutnost čak i vrlo malih koncentracija tvari, ponekad vrlo udaljene od izvora. Zahvaljujući čulu mirisa, kukac pronalazi plijen i hranu, kreće se terenom, uči o približavanju neprijatelja, provodi biokomunikaciju, gdje je specifični "jezik" razmjena kemijskih informacija pomoću feromona.

Feromoni su najsloženiji spojevi koje neke osobe dodjeljuju u svrhu komunikacije kako bi prenijele informacije drugim osobama. Takve su informacije kodirane u određenim kemikalijama, ovisno o vrsti živog bića, pa čak i o njegovoj pripadnosti određenoj obitelji. Percepcija uz pomoć njušnog sustava i dešifriranje "poruke" kod primatelja izaziva određeni oblik ponašanja ili fiziološkog procesa. Do danas je poznata značajna skupina feromona insekata. Neki od njih dizajnirani su da privuku osobe suprotnog spola, drugi tragaju - ukazuju na put do kuće ili izvora hrane, treći - služe kao signal alarma, četvrti - reguliraju određene fiziološke procese itd..

"Kemijska proizvodnja" u organizmu insekata mora biti doista jedinstvena kako bi se u pravoj količini i u određenom trenutku oslobodio cjelokupan raspon feromona koji su im potrebni. Danas je poznato više od stotinu ovih tvari najsloženijeg kemijskog sastava, ali ih nije umjetno reproducirano više od desetak. Zapravo, za njihovo dobivanje potrebne su savršene tehnologije i oprema, pa zasad ostaje samo iznenaditi se takvom rasporedu organizma ovih minijaturnih beskičmenjaka..

Bube su uglavnom opskrbljene antenama mirisnog tipa. Omogućuju vam da uhvatite ne samo sam miris tvari i smjer njezine distribucije, već čak i "osjetite" oblik mirisnog predmeta. Primjer izvrsnog njuha su bube koje kopaju grobove i bave se čišćenjem zemlje od strvine. U stanju su namirisati stotine metara od nje i okupiti se u velikoj grupi. A bubamara, koristeći njuh, pronalazi kolonije lisnih uši kako bi tamo ostavila kvačilo. Napokon, ne hrani se samo ušima, već i ličinkama.

Ne samo odrasli insekti, već i njihove ličinke često su obdarene izvrsnim njuhom. Dakle, ličinke svibanjske zlatice mogu se pomaknuti do korijena biljaka (bor, pšenica), vođene jedva povišenom koncentracijom ugljičnog dioksida. U pokusima se ličinke odmah šalju u dio tla gdje se uvodi mala količina tvari koja stvara ugljični dioksid.

Osjetljivost njušnog organa, na primjer leptira Saturnia, čiji je mužjak u stanju osjetiti miris ženke vlastite vrste na udaljenosti od 12 km, čini se neshvatljivom. Usporedbom ove udaljenosti s količinom feromona koje izlučuje ženka, postignut je iznenađujući rezultat. Zahvaljujući svojim antenama, mužjak nepogrešivo traži među mnogim mirisnim tvarima jednu molekulu nasljedno poznate tvari u 1 m3 zraka!

Neke Hymenoptere dobivaju tako oštar njuh da nije inferioran u odnosu na čuveni osjet psa. Dakle, jahačice, kad trče po stablu drveta ili panju, energično pomiču svoje antene. Njima „nanjuše“ ličinke rogove ili drvosječe, koje se nalaze u drvetu na udaljenosti 2–2,5 cm od površine.

Zbog jedinstvene osjetljivosti antena, maleni jahač gelis, samo dodirivanjem čahura pauka, određuje što se u njima nalazi - jesu li to nerazvijeni testisi, sjedeći sjedeći pauci koji su iz njih već iznikli ili testisi drugih jahača svoje vrste. Još uvijek nije poznato kako Gelis vrši tako preciznu analizu. Najvjerojatnije osjeća najsuptilniji specifični miris, ali može biti da kad kucka po antenama, jahač uhvati neku vrstu odbijenog zvuka.

Percepcija i analiza kemijskih podražaja koji djeluju na njušne organe insekata provodi se pomoću višenamjenskog sustava - njušnog analizatora. Kao i svi drugi analizatori, sastoji se od opažajućeg, voditeljskog i središnjeg odjela. Njušni receptori (kemoreceptori) hvataju molekule mirisnih tvari, a impulsi koji signaliziraju specifičan miris šalju se duž živčanih vlakana u mozak na analizu. Trenutno se razvija odgovor tijela.

Govoreći o osjetilu mirisa insekata, ne može se a da se ne spomene miris. U znanosti još uvijek nema jasnog razumijevanja što je to miris, a postoje mnoge teorije u vezi s ovom prirodnom pojavom. Prema jednom od njih, analizirane molekule tvari predstavljaju "ključ". A "bravica" su njušni receptori uključeni u analizatore mirisa. Ako se konfiguracija molekule približi "bravi" određenog receptora, analizator će od nje primiti signal, dekodirati ga i prenijeti informacije o mirisu u mozak životinje. Prema drugoj teoriji, miris se određuje kemijskim svojstvima molekula i raspodjelom električnih naboja. Najnovija teorija, koja je osvojila mnogo pristaša, glavni razlog za miris vidi u vibracijskim svojstvima molekula i njihovih sastojaka. Bilo koja aroma povezana je s određenim frekvencijama (valovnim brojevima) infracrvenog područja. Primjerice, juha od luka tioalkohol i dekaboran kemijski su potpuno različiti. Ali imaju istu frekvenciju i isti miris. Istodobno, postoje kemijski slične tvari koje se odlikuju različitim frekvencijama i različito mirišu. Ako je ova teorija točna, infracrvenom frekvencijom mogu se procijeniti i aromatične tvari i tisuće vrsta stanica koje percipiraju miris..

Insekti su obdareni izvrsnim organima mirisa i dodira - antenama (antenama ili vrpcama). Vrlo su pokretni i lako se njima može upravljati: insekt ih može uzgajati, približiti, okretati svaki pojedinačno na svojoj osi ili zajedno na zajedničkoj. U ovom slučaju, oboje izvana nalikuju i u svojoj su biti "radarska instalacija". Sensilla je nervno osjetljivi element antena. Od njih se impuls brzinom od 5 m u sekundi prenosi u "mozak" središte analizatora kako bi prepoznao predmet iritacije. A onda signal odgovora na primljene informacije trenutno odlazi u mišić ili drugi organ.

U većine insekata, na drugom segmentu antena nalazi se Johnstonov organ - univerzalni uređaj čija svrha još nije u potpunosti razjašnjena. Vjeruje se da opaža pokrete i potresanje zraka i vode, kontakte s čvrstim predmetima. Skakavci i skakavci obdareni su iznenađujuće velikom osjetljivošću na mehaničke vibracije, koje su sposobne registrirati svaki udar s amplitudom jednakom polovici promjera atoma vodika!

Bube imaju i Johnstonove orgulje na drugom segmentu antene. A ako je buba koja trči na površini vode oštećena ili uklonjena, naletjet će na sve prepreke. Uz pomoć ovog organa, buba je u stanju uhvatiti reflektirane valove koji dolaze s obale ili prepreke. Osjeća vodene valove visine od 0 000 000 004 mm, odnosno Johnstonovi organi izvršavaju zadatak ehosonda ili radara.

Mrave ne razlikuje samo dobro organiziran mozak, već i jednako savršena tjelesna organizacija. Antene su od najveće važnosti za ove insekte; neke služe kao izvrstan organ mirisa, dodira, spoznaje okoline i međusobnog objašnjenja. Mravi lišeni antena gube sposobnost pronalaženja puta, obližnje hrane, razlikovanja neprijatelja od prijatelja. Uz pomoć antena, insekti su u stanju „razgovarati“ međusobno. Mravi prenose važne informacije dodirujući antene na određene segmente antena. U jednoj od epizoda ponašanja, dva su mrava pronašla plijen u obliku ličinki različitih veličina. Nakon "pregovora" s braćom pomoću antena, zajedno s mobiliziranim pomoćnicima otišli su do mjesta gdje su ih pronašli. Istodobno, uspješniji mrav, koji je uz pomoć svojih antena mogao prenijeti podatke o većem plijenu koji je pronašao, mobilizirao je mnogo veću skupinu radnih mrava..

Zanimljivo je da su mravi jedno od najčišćih stvorenja. Nakon svakog obroka i sna, njihovo se cijelo tijelo, a posebno antene temeljito očiste..

Osoba jasno definira miris i okus tvari, a kod insekata se okusi i mirisi često ne razdvajaju. Djeluju kao jedinstveno kemijsko osjetilo (percepcija).

Insekti s okusnim osjetima pokazuju sklonost određenim tvarima, ovisno o prehrambenim karakteristikama dane vrste. Međutim, oni su u stanju razlikovati slatko, slano, gorko i kiselo. Za kontakt s konzumiranom hranom, organi okusa mogu se nalaziti na raznim dijelovima tijela insekata - na antenama, probosu i na nogama. Uz njihovu pomoć, kukci dobivaju osnovne kemijske informacije o okolišu. Na primjer, muha, samo dodirujući šapama predmet koji ga je zanimao, gotovo odmah saznaje što joj je pod nogama - piće, hrana ili nešto nejestivo. Odnosno, ona je u stanju provesti trenutnu kontaktnu analizu kemikalije s nogama..

Okus je osjećaj koji se javlja kada otopina kemikalija djeluje na receptore (kemoreceptore) organa okusa kukca. Stanice okusa receptora periferni su dio složenog sustava analizatora okusa. Oni percipiraju kemijske podražaje i tu se događa primarno kodiranje signala okusa. Analizatori odmah prenose salve kemoelektričnih impulsa duž tankih živčanih vlakana u njihov "mozak" centar. Svaki takav puls traje manje od tisućinke sekunde. A tada središnje strukture analizatora trenutno određuju osjećaje okusa.

Pokušaji se nastavljaju razumjeti ne samo pitanje što je to miris, već i stvoriti jedinstvenu teoriju "slatkoće". Do sada to nije bilo moguće - možda ćete vi, biolozi 21. stoljeća, uspjeti. Problem je u tome što potpuno različite kemikalije, i organske i anorganske, mogu stvoriti relativno sličan okus slatkoće..

Proučavanje osjeta dodira insekata možda je najveći izazov. Kako ova stvorenja okovana hitinskim školjkama osjećaju svijet? Dakle, zahvaljujući kožnim receptorima, sposobni smo opaziti razne taktilne senzacije - neki receptori registriraju tlak, drugi temperaturu itd. Dodirivanjem predmeta možete zaključiti da je hladan ili topao, tvrd ili mekan, gladak ili hrapav. Insekti također imaju analizatore koji određuju temperaturu, tlak itd., Ali mnogo toga u mehanizmima njihovog djelovanja ostaje nepoznato..

Osjet dodira jedno je od najvažnijih osjetila za sigurnost mnogih letećih insekata da osjete zračne struje. Primjerice, kod Diptere je cijelo tijelo prekriveno senzilom koja obavlja taktilne funkcije. Na halterima ih je posebno puno da bi osjetili tlak zraka i stabilizirali let..

Zahvaljujući osjećaju dodira, muhu nije tako lako zamašiti. Njezin vid omogućuje joj da uoči prijeteći predmet samo na udaljenosti od 40 - 70 cm. Ali muha je u stanju reagirati na opasan pokret ruke koji je uzrokovao čak i malo kretanje zraka i trenutno poletjeti. Ova zajednička kućna muha još jednom potvrđuje da u svijetu živih ne postoji ništa jednostavno - sva bića, mlada i stara, imaju izvrsne senzorne sustave za aktivan život i vlastitu zaštitu..

Receptori za insekte koji registriraju tlak mogu biti u obliku prištića i čekinja. Kukci ih koriste u razne svrhe, uključujući za orijentaciju u svemiru - u smjeru gravitacije. Na primjer, prije kukuljice, ličinka muhe uvijek se jasno kreće prema gore, odnosno protiv gravitacije. Napokon, ona treba puzati iz mase tekuće hrane i tamo nema orijentira, osim privlačnosti Zemlje. Čak i nakon izlaska iz kukuljice, muha ima tendenciju puzati gore neko vrijeme dok se ne osuši kako bi letjela.

Mnogi insekti imaju dobro razvijen osjećaj gravitacije. Na primjer, mravi mogu procijeniti nagib površine na 20. A rove buba, koja kopa okomite rupe, može odrediti odstupanje od okomice na 10.

Mnogi su kukci obdareni izvrsnom sposobnošću predviđanja vremenskih promjena i dugoročnih prognoza. Međutim, to je tipično za sva živa bića - bila to biljka, mikroorganizam, beskralježnjaci ili kralježnjaci. Takve sposobnosti osiguravaju normalnu životnu aktivnost u predviđenom staništu. Rijetko se uočavaju i prirodni fenomeni - suše, poplave, nagle hladnoće. A onda, da bi preživjela, živa bića moraju unaprijed mobilizirati dodatna zaštitna sredstva. U oba slučaja koriste svoje interne "meteorološke stanice".

Stalno i pažljivo promatrajući ponašanje različitih živih bića, mogu se naučiti ne samo o vremenskim promjenama, već i o nadolazećim prirodnim katastrofama. Doista, preko 600 vrsta životinja i 400 vrsta biljaka, do sada poznatih znanstvenicima, može obavljati posebnu ulogu barometara, pokazatelja vlažnosti i temperature, prediktora i oluja, oluja, tornada, poplava i lijepog vremena bez oblaka. Štoviše, živi "prognostičari" su svugdje, gdje god se nalazili - pored rezervoara, na livadi, u šumi. Primjerice, prije kiše, čak i uz vedro nebo, zeleni skakavci prestaju cvrčati, mravi počinju čvrsto zatvarati ulaze u mravinjak, a pčele prestaju letjeti za nektarom, sjede u košnici i bruje. Pokušavajući se sakriti od nadolazećeg vremena, muhe i ose ulijeću u prozore kuća.

Promatranja otrovnih mrava koji žive u podnožju Tibeta otkrila su njihovu izvrsnu sposobnost daljnjeg predviđanja. Prije početka razdoblja jakih kiša, mravi se sele na drugo mjesto sa suhim čvrstim tlom, a prije početka suše mravi ispunjavaju tamne vlažne depresije. Krilati mravi u 2-3 dana mogu osjetiti približavanje oluje. Velike jedinke počinju juriti zemljom, a male se roje na maloj nadmorskoj visini. A što su ti procesi aktivniji, to se očekuje više lošeg vremena. Otkriveno je da su tijekom godine mravi točno identificirali 22 vremenske promjene i pogriješili su samo u dva slučaja. To je bilo 9%, što izgleda sasvim dobro u usporedbi s prosječnom pogreškom meteoroloških postaja od 20%.

Razborito djelovanje insekata često ovisi o dugoročnim predviđanjima, a to ljudima može biti od velike koristi. Iskusnom pčelaru pčele pružaju dovoljno pouzdanu prognozu. Za zimu ulaz košnice zapečaćuju voskom. Po rupi za provjetravanje košnice može se suditi o nadolazećoj zimi. Ako pčele ostave veliku rupu, zima će biti topla, a ako je mala, očekujte jake mrazeve. Također je poznato da se, ako pčele počnu rano izlijetati iz košnica, može se očekivati ​​rano toplo proljeće. Isti mravi, ako se ne očekuje da zima bude ozbiljna, ostaju živjeti u blizini površine tla, a prije hladne zime nalaze se dublje u zemlji i grade viši mravinjak.

Uz makroklimu za insekte, važna je i mikroklima njihovog staništa. Primjerice, pčele ne dopuštaju pregrijavanje u košnicama i, primivši signal od svojih živih "uređaja" da je temperatura prekoračena, počinju prozračivati ​​sobu. Neke pčele radilice organizirane su na različitim visinama u cijeloj košnici i brzim zakrilcima krila pokreću zrak. Stvara se jaka struja zraka i košnica se hladi. Prozračivanje je dug proces, a kada se jedna serija pčela umori, na red dolazi druga i to strogo po redoslijedu.

Ponašanje ne samo odraslih insekata, već i njihovih ličinki ovisi o očitanju živih "uređaja". Na primjer, ličinke cikade koje se razviju u tlu izlaze na površinu samo po lijepom vremenu. Ali kako znati kakvo je vrijeme gore? Da bi to utvrdili, nad svojim podzemnim skloništima stvaraju posebne zemljane čunjeve s velikim rupama - svojevrsne meteorološke strukture. U njima cikade procjenjuju temperaturu i vlagu kroz tanki sloj tla. A ako su vremenski uvjeti nepovoljni, ličinke se vraćaju u jazbinu.

Fenomen prognoze kišne oluje i poplave

Promatranje ponašanja termita i mrava u kritičnim situacijama može pomoći ljudima da predvide obilne kiše i poplave. Jedan od prirodoslovaca opisao je slučaj kada je prije poplave indijansko pleme koje živi u džungli Brazila žurno napustilo svoje naselje. A mravi su "govorili" Indijancima o katastrofi koja se približavala. Prije poplave, ovi društveni insekti postaju vrlo uznemireni i hitno napuštaju svoje nastanjivo mjesto zajedno s kukuljicama i zalihama hrane. Odlaze na mjesta gdje voda neće doći. Lokalno stanovništvo jedva je razumjelo podrijetlo tako nevjerojatne osjetljivosti mrava, ali, pokoravajući se njihovom znanju, ljudi su se udaljili od problema prateći male prognozere.

Izvrsno prognoziraju poplave i termite. Prije nego što započne, napuštaju svoje domove s cijelom kolonijom i žure do najbližih stabala. Predviđajući veličinu katastrofe, uzdižu se točno do visine koja će biti veća od očekivane poplave. Tamo čekaju dok se muljeviti potoci vode ne počinju spuštati, koji jure takvom brzinom da stabla ponekad padnu pod njihovim pritiskom..

Ogroman broj meteoroloških stanica prati vrijeme. Smješteni su na kopnu, uključujući i planine, na posebno opremljenim znanstvenim brodovima, satelitima i svemirskim postajama. Meteorolozi su opremljeni modernim instrumentima, aparatima i računalima. Zapravo ne prave vremensku prognozu, već proračun, proračun vremenskih promjena. A insekti u navedenim primjerima stvarnih predviđaju vrijeme, koristeći urođene sposobnosti i posebne žive "uređaje" ugrađene u njihova tijela. Štoviše, mravi prognostičari određuju ne samo vrijeme približavanja poplave, već i procjenjuju njezinu veličinu. Napokon, za novo utočište zauzeli su samo sigurna mjesta. Znanstvenici još nisu uspjeli objasniti ovaj fenomen. Termiti su predstavili još veću tajnu. Činjenica je da se nikada nisu nalazili na onim drvećima koja su tijekom poplave olujni potoci otpuhali. Na sličan način, prema opažanju etologa, ponašali su se i čvorci koji u proljeće nisu zauzimali kućice za ptice opasne za naselje. Naknadno ih je stvarno odnio orkanski vjetar. Ali ovdje govorimo o relativno velikoj životinji. Ptica, možda ljuljanjem kućice za ptice ili drugim znakovima, procjenjuje nepouzdanost svog vezivanja. Ali kako i uz pomoć kojih uređaja takve male predviđanja mogu donijeti vrlo male, ali vrlo „mudre“ životinje? Osoba ne samo da još nije u stanju stvoriti ovako nešto, već ne može odgovoriti. Ti su zadaci za buduće biologe!