Методы ориентации в пространстве у животных рыб и насекомых
Давайте поговорим о том, как животные ориентируются в окружающем их пространстве, ведь в отличие от человека, у них нет ни компаса, ни навигатора. Вместе с тем, они прекрасно ориентируются в дикой природе и безошибочно находят путь домой.
Как они это делают?
Информация об окружающем мире поступает в мозг животного, где и происходит ее обработка. Полученный результат сравнивается с теми данными, которые хранятся в его подсознании, в результате чего, в нервную систему посылается сигнал, который и формирует поведение животного. При обработке информации происходит процесс ее локации. Идет определение координат источника сигнала, и их привязка к местонахождению животного.
В сборе информации задействованы различные системы животного. Так, например, оптическая ориентация выполняется с помощью органов зрения. Это могут быть как глаза, так и простые световые рецепторы. Все зависит от вида животного и среды его обитания. В зависимости от этого, организм может получать как полноценное изображение, так и иную информацию, касающуюся уровня освещенности и степени поляризации света. Эти сведения чрезвычайно важны. Например, тому же ланцетнику, живущему на морском дне, эти данные, помогают определить степень его погружения в грунт. Ведь если часть его тела окажется снаружи, он станет легкой добычей для хищника.
У животных, получающих полноценное зрительное изображение, возможностей для ориентации гораздо больше. Они могут быстро перемещаться, минуя естественные препятствия. При этом зрительная информация у живых существ имеет разное содержание. Животные видят полноценную картинку, в том числе и цветную. Некоторые земноводные, такие как лягушка, способны распознавать лишь движущиеся и затемненные объекты. Любое резкое изменение освещенности (появление тени) свидетельствует об опасности. Птицы, например, способны видеть мир в деталях. Эта особенность позволяет им во время полета ориентироваться не только по земным предметам, но также по солнцу и звездам. Именно поэтому они способны лететь ночью.
Совершая миграции к местам зимовки и гнездовья, птицы летят не наугад. В это трудно поверить, но в их мозгу с рождения хранится нужная информация о маршруте движения. Они всегда возвращаются на прежнее место, и легко его находят. Ученые называют эту способность «инстинктом дома». Мы можем с уверенностью утверждать, что пернатые прекрасно владеют астронавигацией и могут ориентироваться во времени.
Ориентироваться в окружающем пространстве животные могут и с помощью химорецепции, которая основана на определении его химического состава. Вода рек и морей, в зависимости от ее химического состава, имеет определенный запах. Ориентируясь на запах, совершают свои миграции киты и лососевые. По запаху находят животные еду и своих соплеменников, выявляют готовую к спариванию самку, разделяют свою и чужую территорию,
Ориентация животных может иметь и акустический характер. Ею пользуются все представители морей и океанов. Да это и понятно, ведь зрительная ориентация в воде затруднена. Вот и вынуждены хищники находить добычу по звуку. Аналогичным приемом пользуются животные и птицы, ведущие ночной образ жизни. Та же сова, например, по характерному звуку определяет местонахождение грызуна, который находится от нее на расстоянии до 20 метров. Эхолокацией пользуются и летучие мыши. У них она имеет ультразвуковой характер. В полете они постоянно посылают в окружающее пространство ультразвуковые сигналы, которые, отражаясь от окружающих предметов, снова к ним возвращаются. Информация поступает в мозг мыши, и мгновенно им обрабатывается. В результате она получает все данные о препятствиях и наличии потенциальной жертвы.
Ориентация может происходить по земному магнитному полю. Этот способ используют мухи и термиты.
Насекомые ориентируются в пространстве с помощью нервных рецепторов, расположенных на их теле. Интересный способ ориентации у водяного скорпиона. На его брюшке расположено шесть, наполненных воздухом каналов, снабженных мембраной. Чем больше глубина, тем выше давление воды, тем сильнее она давит на мембрану. С помощью этого нехитрого устройства скорпион ориентируется в пространстве, и может определить, ближе или дальше от поверхности воды он находится. При вертикальном положении тела, в каналах, расположенных ближе к голове, давление меньшее, а в тех, которые находятся в хвостовой части — больше. С изменением глубины, меняется и натяжение мембран, благодаря чему, скорпион знает, в какую сторону он движется — к поверхности или же на глубину.
Ориентация представляет собой сложную систему обработки данных, поступающих в мозг животных от разных рецепторов, в результате которой происходит выдача сигналов на то или иное их поведение. Конкретные же действия животного зависят от поведения его соплеменников. Стайные животные постоянно обмениваются информацией, которая также оказывает влияние на их ориентацию.
Ориентация животных
Ориентация животных — биоориентация, способность животных определять свое положение в пространстве, среди особей того же или другого видов.
Ориентация животных — сложный процесс, включающий получение информации о внешнем мире по разным каналам связи (рецепторным системам), ее обработку, сопоставление в ЦНС (центральной нервной системе) и формирование ответной реакции. Причем обработка сигналов состоит из распознавания образа и определения положения источника сигнала по отношению к организму.
Способы ориентации — результат приспособленности к определенным экологическим условиям, в зависимости от которых у конкретных групп животных преимущественное развитие имеют те или иные механизмы и системы получения информации о внешнем мире.
Многие насекомые ориентируются по поляризованному свету, некоторые воспринимают ультрафиолетовые лучи.
Птицы и млекопитающие способны ориентироваться не только по множеству земных ориентиров, но и по положению Солнца, Луны, звезд (астронавигация).
Инстинкт дома объясняется запоминанием характерных особенностей ландшафта, то есть в запоминании участвуют и органы чувств.
Многие животные ориентируются по запахам при поисках пищи, брачного партнера, миграциях и расселении. Самцы некоторых бабочек (павлиноглазок и др.) способны находить по запаху самку на расстоянии до 10 км.
Акустическая ориентация имеет преимущества в водной среде и биотопах с густой растительностью, где возможности зрения ограничены. Многие хищники (летучая мышь, лиса) находят и ловят добычу по слуху. Совы по шороху определяют местоположение грызуна на расстоянии до 20 метров с точностью до одного градуса.
Терморецепция — восприятие излучения тепла добычей — используется охотящимися в норах на грызунов ямкоголовыми змеями (удавы, щитомордники), имеющими особый терморецептор на морде в виде ямки, закрытый пленкой (способны воспринимать колебания температуры воздуха в тысячные доли градуса).
Насекомые (мухи, жуки, термиты, муравьи), птицы, водные млекопитающие ориентируются по магнитному полю Земли, рыбы с помощью органов боковой линии тела ориентируются по направлениям тока воды.
Ориентация животных всегда результат сопоставления информации, полученной по разным каналам связи из внешней среды. Ориентационное поведение особи корректируется с членами по популяции, стаду, стае, колонии. Этим объясняется преимущество группового образа жизни при миграциях, во время размножения, в период роста молодняка.
Ориентация животных
ОРИЕНТАЦИЯ ЖИВОТНЫХ, способность животных определять своё местоположение на местности, умение выбрать нужное направление движения. В основе ориентации животных с хорошо организованной нервной системой лежат ориентировочные рефлексы, протекающие в 3 этапа: первичная активация рецепторов органов чувств раздражителем; сравнение и запоминание поступившей информации; вторичная избирательная настройка сенсорных систем для получения максимально полезной информации об источнике раздражителя, вплоть до выработки новых рефлекторных реакций. Внешне это выражается в повороте головы, прислушивании, принюхивании и т. п.
В пространственной ориентации наземных животных основную роль играют зрение, слух и обоняние. Водные и почвенные животные ориентируются гл. обр. по запахам, электрическим и магнитным полям и пр. При миграциях на далёкие расстояния выбор направления определяется по солнцу, луне, ярким звёздам, магнитному полю Земли. Многочисленные исследования доказали существование у перелётных птиц своеобразного солнечного, звёздного и магнитного компаса, работающего даже при изменении положения Солнца и звёзд. Некоторые насекомые, напр. пчёлы и мухи, могут ориентироваться, используя поляризованный свет и ультрафиолетовые лучи. Многие насекомые передают нужную информацию другим особям, используя определённые формы поведения, напр. пчёлы-разведчицы вибрирующими движениями («танцами») указывают рабочим пчёлам направление полёта к обнаруженному ими источнику нектара. Не до конца ясен механизм целевой ориентации. Напр., почтовые голуби, увезённые в закрытых ящиках за сотни и даже тысячи километров, неизменно возвращаются в родную голубятню; каким-то образом они определяют географическое положение своего местонахождения, а затем уже выбирают направление движения домой.
Пространственная ориентация тесно связана с ориентацией во времени, т. е. с существованием у животных чувства времени (см. Биологические ритмы, Биологические часы).
Как животные ориентируются в пространстве
Ориентация животных — сложный процесс, включающий получение информации о внешнем мире по разным каналам связи (рецепторным системам), её обработку, сопоставление в центральной нервной системе и формирование ответной реакции. Приём и обработка сигналов состоит из распознавания образа (информационного содержания сигнала) и его локации — определения положения источника сигнала по отношению к организму, что осуществляется разными рецепторными системами.
Оптическая ориентация животных определяется прежде всего возможностями зрения органов: глаз и других светочувствительных рецепторов. Последние обычно способны лишь регистрировать степень освещённости, спектральный состав света и степень его поляризации. Так, у ланцетника, примитивного хордового животного, живущего в морском грунте, светочувствительные органы — Глазки Гессе — расположены по всей длине прозрачного тела, вдоль нервной трубки; они регистрируют, всё ли тело животного погружено в грунт, т. е. защищено от нападения хищника. Образное зрение беспозвоночных и особенно позвоночных резко увеличивает возможности ориентация животных в окружающей среде. Необходимость этого возрастает при увеличении подвижности животных. Детальность и сложность анализа зримого мира невелика у беспозвоночных и низших позвоночных. На общем фоне они выделяют лишь немногие биологически важные сигналы. Лягушки, например, «видят» лишь движущиеся предметы небольших размеров (мелких животных, служащих пищей) и реагируют на быстрое затенение («враг»); всё остальное воспринимается ими как безразличный фон. Детальность отражения резко возрастает у насекомых, а также у птиц и млекопитающих, способных ориентироваться не только по множеству «земных» ориентиров, но и по положению Солнца, Луны и звёзд (астронавигация). По ним ориентируются и мелкие раки, возвращающиеся при отливе в море. Рыжие лесные муравьи способны учитывать и положение Луны. «Инстинкт дома» — способность возвращаться на свой участок или в убежище даже из незнакомого места — объясняется запоминанием характерных особенностей ландшафта и астронавигацией. Обязательное условие астронавигации — наличие «биологических часов», т. е. способности организма ориентироваться во времени.
Хеморецепция и ориентация животных по особенностям химического состава среды особенно широко распространены среди обитателей воды и почвы. Проходные лососёвые рыбы при нерестовых миграциях находят «родные» реки по знакомым запахам. Киты при миграциях руководствуются особенностями химического состава воды разных мор. течений. По запахам ориентируются наземные животные при поисках пищи, миграциях и расселении. В последнем случае животные двигаются преимущественно против ветра и картина их расселения соответствует «розе ветров». Для самцов некоторых бабочек (сатурний, шелкопрядов) доказана способность находить по запаху самку на расстоянии до 10 км.
Акустическая ориентация животных имеет преимущества в водной среде и биотопах с густой растительностью, где возможности зрения ограничены. Многие хищники находят и ловят добычу по слуху. Сова по шороху определяет местоположение грызуна на расстоянии 15—20 м с точностью до 1о (пассивная локация). Летучие мыши и дельфины используют эхолокацию на частотах 20—200 кгц, посылая зондирующие сигналы и ловя их отражение (эхо) от мишени (добычи) или препятствия. Эхолокация позволяет им ориентироваться, находить и ловить добычу в темноте. Гнездящаяся в тёмных пещерах птица Гуахаро ориентируется в них, эхолоцируя на слышимых частотах (в звуковом диапазоне).
Многие низшие беспозвоночные (например, планарии), а также насекомые (мухи, жуки, термиты) ориентируются по магнитному полю Земли.
Ориентация животных — всегда результат сопоставления информации, полученной по разным каналам связи со средой, т. е. интегральная реакция, хотя основную роль в ней в зависимости от ситуации может играть то одна, то др. рецепторная система. Подобный механизм ориентация животных повышает её надёжность («помехоустойчивость»), гибкость и значительно увеличивает приспособительное значение. Одновременно ориентацнонное поведение каждой особи корректируется сочленами по популяции, стаду, стае или колонии. Обмен информацией между особями увеличивает её количество в группе, ещё более повышая надёжность ориентация животных Именно этим объясняется преимущество группового (стайного или стадного) образа жизни в биологически наиболее важные моменты: при миграциях, во время размножения, в период роста молодняка.
В мышцах майского жука имеются чувствительные рецепторы. Они передают информацию о положении тела насекомого.
Волоски, нервные окончания, перья и рецепторы помогают ориентироваться в пространстве.
Водяные скорпионы не очень хорошие пловцы и большую часть времени проводят, прячась среди растительных остатков в илистых прудах и канавах.
Плавая во время охоты, водяной скорпион ориентируется при помощи шести маленьких, наполненных воздухом дыхалец — отверстий на брюшной поверхности. Каждое отверстие затянуто тонкой мембраной. На глубине, где давление воды возрастает, воздух сжимается, и мембрана вдавливается внутрь. Если голова скорпиона ближе к поверхности, чем хвост, дыхальца, расположенные ближе к голове, испытывают меньшее давление, чем находящиеся ближе к хвосту, и передние мембраны вдавливаются слабее, чем задние. Это подсказывает водяному скорпиону, что он движется к поверхности.
Африканские шпорцевые лягушки находят дорогу домой, используя для этого органы боковой линии. Каждый такой орган окружен микроскопическими волосками, которые сгибаются под давлением воды, омывающей тело, посылая сигналы от нервных окончаний в мозг. Это позволяет лягушке соразмерять свое движение с течением воды и соответственно регулировать его направление.