Сотворенная природа глазами биологов

Множество примеров, свидетельствует о том, как слуховая система животных служит им для извлечения нужной информации из звуковых волн. Слышат и расшифровывают информацию даже рыбы.

Долгое время считалось, что из-за примитивности слуховой системы рыбы почти не способны различать звуки. Однако исследования показали, что это вовсе не так. Например, треска не только слышит звуки разной частоты, но и с помощью анализаторов определяет место, где находится их источник. Даже слабые звуки, издаваемые рыбой при схватывании добычи или перетирании пищи челюстями, привлекают других хищников, а миролюбивых рыб повергают в бегство.

Установлено, что рыбы отлично слышат телефонный звонок и реагируют на его звук. В опытах, связанных с обучением рыб, скромные маленькие пескари использовали свой слуховой анализатор для определения нужного звука и получали пищу по свистку или звуку камертона. Причем воспринимали звук от источника, удаленного от них на 30 метров.

Выяснилось также, что эти рыбки могут хорошо различать два тона с интервалом в одну октаву, что не всегда является простой задачей и для человека. Услышать разницу с интервалом в один тон может не всякий. А пескари на это способны! И что удивительно – при звуках скрипки в басовом регистре они начинают как бы «пританцовывать» в такт, ритмично вибрируя грудными плавниками. В этом не уступают им и карпы. При звуках мелодии они «танцуют», плавая то вверх, то вниз. Но как только музыка стихает, тут же успокаиваются. И это все при том, что орган слуха у рыб, казалось бы, очень прост – он представлен только внутренним ухом, заключенным вместе с органом равновесия в хрящевую капсулу.

Но разве можно назвать простой всю анализирующую систему, которой одарены рыбы, если они проявляют такие удивительные способности?

Чувствительный слух человека. Чувства связывают человека с окружающим миром и позволяют с ним взаимодействовать. Большинство из нас уверено, что самое важное из чувств – это зрение. Но слух тоже не менее удивительное и сложно устроенное чувство. Как оно возникает?

Когда звук достигает наших ушей, то барабанные перепонки начинают вибрировать – быстро или медленно, сильно или слабо. Они рассчитаны даже на предельно малую вибрацию, которую создают некоторые звуки – в одну миллиардную сантиметра! И все изменения вибраций несут в себе важную информацию о природе слышимого нами звука.

Подхватывают и усиливают вибрации перепонок три крохотные косточки среднего уха, называемые молоточком, наковальней и стремечком. Затем они передают вибрации дальше, в переднюю часть ушного лабиринта, называемую улиткой. Она содержит около 25 тысяч крошечных волосковых клеток. Те окончательно преобразуют вибрации в электрические сигналы и посылают их в мозг. Такова, хотя и длинная, но очень надежная и быстродействующая цепочка передачи звуковой информации от воспринимающего устройства, каким является ухо, до мозгового центра слухового анализатора.

Наш слух создан так целесообразно, что мы особо чувствительны не к низким, а именно к высоким звукам. Ведь если бы наша чувствительность к низким звукам была также высока, то нас постоянно отвлекали бы внутренние звуки организма, в том числе, бегущей по артериям крови.

Чувство осязания

Осязание – это не единая сенсорная система, а целый комплекс кожных ощущений. Он включает ощущения давления и боли, щекотки и температуры и т. п. Классическим примером служит восприятие нами влажности, которое вызывается смешением ощущений давления и холода. Его можно испытать вообще без какой-либо влажности. Это чувство знакомо любому, кто надевал резиновые перчатки.

Сеть чувствительных анализаторов. При восприятии различных ощущений одни рецепторы регистрируют, например, давление, а другие – температуру. Затем центральный отдел анализаторов мгновенно расшифровывают полученные сигналы, а мозг объединяет эту информацию в единое целое. Поэтому, потрогав предмет, мы вовсе не задумываемся о его свойствах. Ведь вывод возникает как бы сам собой: холодный он или теплый, твердый или мягкий, гладкий или шероховатый. Интересно, что с помощью чувствительных рецепторов температуру можно ощутить, даже не прикасаясь к предмету.

Осязание – необходимое чувство и для многих животных. Так, на показания своего осязательного «радара» во многом полагаются все кошачьи, в том числе и наша домашняя кошка. Его роль играют и шерстинки на лапах, лбу, ушах и, конечно же, длинные тонкие усы над верхней губой. Когда кошка настораживается, они разворачиваются в пространстве с помощью специальных мышц.

При этом образуется веер из колеблющихся волосков, которые связаны со сверхчувствительной нервной сетью анализаторов. Благодаря этому кошка ощущает и анализирует все подозрительные вибрации, и в первую очередь те, которые вызываются движениями живого существа. Она даже способна ловить грызунов, оставаясь совершенно неподвижной, – может сторожить сразу несколько нор, улавливая самые ничтожные движения потенциальной добычи.

Изучать осязание любого животного весьма непросто. Но едва ли не наибольшую сложность представляет исследование его у насекомых. Каким же образом осязают мир эти закованные в хитиновый панцирь существа? Известно, что у них тоже существуют анализаторы, определяющие температуру, давление и т. д. Но многое в механизмах их действия остается пока неизвестным.

Насекомые наделены осязанием и для того, чтобы добывать пищу, и для того, чтобы спасаться от опасности. Именно благодаря осязанию не так-то просто прихлопнуть самую обыкновенную, как мы считаем, муху. Ее зрение позволяет заметить угрожающий объект только на расстоянии 40–70 сантиметров, зато она способна отреагировать на малейшее перемещение воздуха, вызванное опасным движением руки, и мгновенно взлететь.

А каким тонким чувством осязания обладает паук! На его педипальпах и ногах расположены осязательные волоски особого строения. С их помощью через вибрацию паутинных нитей паук ощущает даже самые незначительные дуновения воздуха. Он чутко воспринимает и степень натяжения нитей. При изменении состояния паутины паук будет разыскивать свое убежище, двигаясь всегда вдоль наиболее сильно натянутых нитей.

Все это еще раз подтверждает, что в мире живого нет ничего простого – все существа от мала до велика обеспечены сложными высокочувствительными сенсорными системами для активной жизнедеятельности и собственной защиты.

Полезна ли боль? Дарованное нам чувство осязания играет огромную роль. Ведь, утратив его, мы лишаемся, к примеру, ощущения боли, а значит, способности чувствовать опасность.

Боль является врожденным чувством и неизбежным спутником человека с первых и до последних дней его жизни. Если у вас заболела голова или сердце, сильно «дергает» воспаленное место с занозой, вы понимаете, что это – сигналы о неблагополучии в организме. Древние говорили: «Боль – сторожевой пес здоровья». Так что же такое боль?

Боль – это данная животным и человеку психическая и физиологическая реакция на беспокоящее или нестерпимое раздражение чувствительных нервных окончаний при уколе, ударе, порезе, воспалении и т. п.

Согласно одним представлениям болевое ощущение возникает благодаря существованию особых болевых рецепторов, связанных с собственной системой передачи нервных импульсов. Такие рецепторы находятся в коже, мышцах, надкостнице, внутренних органах. На 1 квадратный сантиметр кожи приходится 100 болевых точек, а всего их на поверхности тела человека – около миллиона. По другим представлениям боль может вызвать сильное раздражение любых рецепторов – от прикосновения, тепла, холода и т. д.

Задача высокочувствительных рецепторов – быстро, со скоростью 120 метров в секунду, передать в мозг информацию: на такой-то участок тела сел комар или же упала капля дождя. Но, быстро передав сведения, рецепторы столь же быстро отключаются. И мы забыли бы напрочь об укусе комара или о других болевых раздражениях, если бы не сложные системы, которые, словно гибкая растительность густого тропического леса, пронизывают наше тело. Эти системы, называемые свободными нервными окончаниями, обладают пониженной чувствительностью, и скорость передачи информации у них в сто раз медленнее. Зато, раз включившись, они неспешно, но упорно посылают в мозг свои однообразные сообщения. И только благодаря их настойчивости вы через какое-то время все же обратите внимание на кусающего вас комара или другое неприятное воздействие.

Конечно, комар, если это не полчище кровососущих насекомых, – не так и страшен. Опаснее, если человек по какой-то причине лишен болевой чувствительности. Он может вовремя не среагировать на порез и истечь кровью, незаметно для себя замерзнуть или получить серьезные ожоги, не ощутив губительного действия огня. То же самое относится и к животным.

Таким образом, боль, обеспечивающая сохранение жизни, является благом, которое мы зачастую недооцениваем.

Добрые прикосновения. Научно доказано, что осязание особенно важно для многих новорожденных.

Детеныши животных, которых облизывают матери, обладают повышенной сопротивляемостью болезням. И у них больше шансов дожить до зрелости, чем у тех, к кому в младенчестве их мамы не прикасаются. Если, например, овца не лижет новорожденного ягненка, он умирает вскоре после рождения.

Так и наши дети. Те, кому в первые месяцы жизни не доставало ласковых родительских рук, страдают от бессонницы, потери веса и слабого иммунитета. Ведь в каждого из нас вложена потребность в добрых прикосновениях.

Анализаторы приходят на помощь

При ослаблении или выходе из строя некоторых органов чувств, в организме животных включается особая система подстраховок.

Помощь слепым. Возьмем, пример, земноводных, у которых окраска может изменяться и «подстраиваться» под цвет фона или окружающего пространства. Для этого в работу включаются сложнейшие системы зрительных анализаторов, обеспечивающих свето– и цветоощущение.

Однако особи, полностью лишенные зрения, сохраняют способность менять окраску тела на фоне другого цвета. Так, маленькая слепая и беззащитная квакша, снятая с коричневого ствола дерева, постепенно приобретает цвет ярко-зеленого живого листа, на который посажена. Но как же она «видит» цвет?

Оказывается, обычно мозг руководствуется информацией от зрительного анализатора, подавляя эту деятельность кожных пигментных клеток. Но для критических ситуаций у организма существует целая система подстраховок – когда одни анализаторы «выключены», их задачи частично берут на себя другие.

Это удивительная способность, данная животным, показывает, что они не оставлены беззащитными в сложных жизненных ситуациях.

А помогают ли анализаторы человеку в трудную для него минуту? Да, помогают. Например, ослепший человек начинает узнавать людей по запаху, или же у него сильно развивается осязание. Многие слепые прекрасно ориентируются по слуху. Известен случай, когда слепой мальчик научился ездить на трехколесном велосипеде, объезжая прохожих и вовремя сворачивая, чтобы не съехать на мостовую.

Слепые в своих способностях ориентироваться опираются на разные ощущения. Одни чувствуют препятствие лицом – обладая как бы лицевым зрением. Для других главную роль приобретает слух. Третьи ощущают «давление», или у них появляются другие неясные чувства, вызываемые препятствием.

Эксперимент показал роль слуха при ориентировании в пространстве слепого человека. Ему предлагали пройти по мягкому ковру, заглушающему звуки его шагов. И тогда оказалось, что у слепого значительно ослабла способность обнаруживать препятствие. Он наталкивался на него и тогда, когда ему закрывали уши. Значит, потерявший зрение человек пользуется отраженным звуком – эхом. Следовательно, способность к эхолокации проявляется только тогда, когда «закрывается» его главное «окно» в мир – зрение.

Возможности для тренировки. Важно знать, что зрение, слух, обоняние и другие анализаторные структуры и функции можно тренировать так же, как и мышцы.

Например, у человека, который в труде проявляет достаточно усердия, восприимчивость может достичь поразительного совершенства. И тогда шлифовальщик приобретает способность различать просвет в две тысячных доли миллиметра, а сталевар – через синие очки по тончайшим оттенкам расплавленного металла подмечает его готовность.

Или же опытная ткачиха, определяет на слух момент, когда заканчивается нитка в челноке, мукомол на ощупь – сорт муки, красильщик – тысячи оттенков ткани, а опытный и внимательный врач по некоторым внешним признакам способен поставить диагноз болезни.

Живые «приборы» на службе у животных

Кроме анализаторов на основе конкретных органов чувств животные наделены множеством комплексных живых «приборов». Это биоиндикаторы и природные компасы, сейсмические и метеорологические устройства, биолокаторы и определители самых разных полей. Причем удивительно сложными приборами обеспечены любые живые существа, даже те, которых люди необоснованно считают примитивными.

Рассмотрим в качестве примера деятельность трубчатых червей с перьевыми жабрами. При строительстве своего защитного дома-трубки они используют осколки раковин и песчинки, которые склеивают секретом, выделяемым из кожных желез. Интересно, что эти черви наделены необычным прибором, благодаря которому способны с редкой точностью подбирать по форме и размерам каждый «кирпичик» для своего дома. Затем эти беспозвоночные животные точно и ловко укладывают из этих кирпичиков стенки футляра-трубки.

Другие черви, наделенные зеброподобной полосатой наружностью, имеют индикаторы, которые позволяют им оценивать расцветку рифа, куда попадают, а потом точно повторять ее на своем теле.

А вот креветка-чистильщик обслуживает не всякую рыбу, а только каменного окуня. И находить его помогают живые приборы по принципам, известным только им. Окунь, в свою очередь, позволяет креветке чистить зубы, узнавая ее после предварительного анализа, раскраски, запаха и других примет. Приборы обоих животных помогают им встретиться и быть полезными друг другу – и креветка сыта, и рыба опрятна.

Или же, являясь друзьями, голубая ставридка и медуза тоже наделены приборами для поддержания генетически заложенного симбиоза – тесного взаимовыгодного сотрудничества. Так, в случае опасности ставридка быстро находит медузу и прячется в ее щупальцах, которые смертельны для других животных. А медуза кормится остатками обеда рыбки.

Уникальные анализирующие приборы находятся и на языке самки африканского крокодила. Время от времени она выкапывает яйца из своего гнезда и, положив себе на язык, сразу узнает, жив ли в них зародыш. Яйца с погибшими эмбрионами, которые могут разлагаться, она откладывает в сторону, а живые вновь закапывает в песок. Эти анализаторы обеспечивают целесообразное поведение заботливой мамы, чтобы исключить заражение здоровых яиц нежизнеспособными.

Великолепно «работают» различные анализирующие устройства и в организме млекопитающих. Так, у морского животного касатки одним из наиболее чувствительных приборов является язык. Он играет роль термометра, барометра, а также химического анализатора воды.

Рассмотрим возможности живых приборов более подробно.

«Гигрометры» мокриц. Мокриц, относящихся к отряду равноногих, называют сухопутными раками. Предназначенное им место обитания – особо влажная среда. И поэтому для постоянного контроля за содержанием в ней паров воды мокрицы обеспечены специальными средствами.