1. Органи почуттів амфібій

Органи почуттів амфібій

Слухова система амфібій

Дослідження, в тому числі нейрофізіологів, виключили не так давно існуючі припущення про те, що земноводні не чують ні власних, ні чужих звуків. Та й хіба можуть амфібії бути глухими, якщо їх репродуктивне, захисне і суспільна поведінка супроводжується звуковою сигналізацією? А вона у земноводних досить різноманітна. Найчастіше до сигнальної інформації вдаються безхвості амфібії - жаби, жаби. Їх звуки за своїм біологічним значенням досить різноманітні - шлюбні крики, сигнали лиха, що попереджають, територіальні, сигнали звільнення і т.п. Інші особини прекрасно чують ці сигнали і відповідним чином на них реагують. Прикладом може служити подражательная реакція жаб на сигнал попередження - звук ляпанця, який лунає, коли одна з них в разі небезпеки стрибне у воду. Інші жаби, які сидять в стороні і безпосередньо не піддаються нападу, почувши звук ляпанцю який стрибнув з берега жаби, реагують на нього як на сигнал тривоги. Вони миттєво стрибають у воду і пірнають, як ніби самі помітили наближення небезпеки. Жаби також сприймають попереджувальні крики - звукові сигнали, що видаються особинами в стані переляку.

Отже, слух у земноводних, дійсно є, а доцільна слухова система влаштована з урахуванням конкретного «земно» - «водного» способу життя представників певних видів. Так, у жаби слухова система дозволяє сприймати і потім аналізувати звукові сигнали по трьох каналах. У повітрі звукові хвилі уловлюються клітинами внутрішнього вуха, через барабанну перетинку і вушну кісточку. Звуки, поширювані в грунті, сприймаються кістками і м'язами кінцівок і через кістки черепа передаються у внутрішнє вухо. У воді звукові хвилі легко проникають в тіло особини і швидко досягають внутрішнього вуха без спеціальних каналів. А хвостаті амфібії, які тісно пов'язані з водою, барабанної перетинкою не забезпечені.

Головним учасником сприйняття і передачі сигнальної інформації в слуховий системі земноводних є звуковий аналізатор, який наділений вражаючою чутливістю. Він здатний стежити за зовсім незначними, але швидкими коливаннями тиску навколишнього середовища. Аналізатор фіксує миттєві, навіть мікроскопічні стиснення і розширення середовища, які поширюються на всі боки від місця їх виникнення.

органи смаку

Оскільки амфібії споживають зовсім апетитну, на наш погляд, їжу, то навіщо їм потрібні смакові органи? Але виявляється, вони здатні не гірше, ніж такі органи у багатьох тварин, розрізняти чотири типи смакових речовин - солодке, гірке, кисле і солоне. Органи смаку земноводних, якими служать луковіцеобразние тільця, зосереджені в їх носової порожнини, в слизовій оболонці неба і мови. Вони є периферичної частиною складної системи смакового аналізатора. На рівні хеморецепторів, сприймають хімічні подразнення, відбувається первинне кодування смакових сигналів. А смакові відчуття визначаються центральними «мозковими» структурами аналізатора.

Кожна смакова цибулина відповідає за сприйняття 2-4 їх типів. Наприклад, жаба завдяки складній системі своїх смакових аналізаторів, миттєво і безпомилково відрізнить що потрапив в рот жука, незважаючи на його хітиновий панцир, від сухого листочка або трісочки. Неїстівні предмети вона той час виплюне. Як показали експерименти, здатність відрізняти на смак їстівний предмет від неїстівного краще у наземних амфібій, ніж у водних.

система нюху

Багато представників світу живого, часом навіть ті з них, від кого ми найменше цього очікуємо, наділене високочутливим нюхом. Виявляється навіть гриби і мікроорганізми вміють розрізняти запахи! Найчутливіші органи нюху тварин можуть відчути одну-єдину «пахучу» молекулу серед 10 трильйонів молекул без запаху. У хробаків органи нюху знаходяться на голові, у кліщів - на кінцівках, молюски сприймають запах зябрами, ящірка і змії - за допомогою мови, а амфібії наділені для цього нюховими мішками. Завдяки розташованим в них рецепторів мішки володіють здатністю до хеморецепции як повітря, так і води. Наприклад, повітря потрапляє туди через ніздрі, а далі відправляється в легені. Така нюхова система досить доцільна. Вона є складовою частиною дихальної системи, тому аналізується все повітря, споживаний при диханні. Нюхом часто амфібії користуються для орієнтації в просторі, під час полювання. Представникам окремих видів воно допомагає знайти і з'їсти навіть нерухому здобич. Деякі саламандри, що охороняють свою ікру, здатні виявити по запаху і з'їсти незапліднені ікринки. Роблять вони це інстинктивно, підкоряючись внутрішньої вродженої програмі. Адже інакше ікринки, не отримавши життєвого продовження, гинуть, а що розвинулася на них інфекція поширюється на новонароджених пуголовків. Це показує - як все, що закладено в організм, мудро і доцільно!

Те, що нюхом володіють не тільки наземні, а й водні амфібії, можна переконатися на наступному досвіді. Помістити в акваріум мішечок з шматочками м'яса або дощовими хробаками і сховати його під якийсь судину, а потім в воду пустити тритона. Він, здійснюючи пошукові рухи головою, швидко відчує їстівне і той час попрямує у бік корми. Ця хвостата амфібія добре відрізняє неїстівний предмет (камінчик) від їстівного (мішечок з черв'яками), але позбавляється цієї здатності, якщо її ніздрі заліпити колоїдів. А при переході на сушу тритон лише після видалення з носової порожнини води починає користуватися «повітряним нюхом».

Нюх дозволяє амфібіям відчувати не тільки звичні запахи, але і абсолютно несподівані аромати. Експериментами з мексиканської жабою одного з видів встановлено, що амфібії можуть навчитися орієнтуватися в Т-подібному лабіринті і знаходити прохолодне і вологе притулок по супроводжуючим воду зовсім сторонніх запахів. Вони здатні освоїти широкий запаховий асортимент, що включає аромат анісової або гераниевого масла, кедрового бальзаму, ваніліну та ін.

Амфібії здатні відчувати хімічні речовини не тільки за допомогою нюху, а й завдяки хімічним аналізатора своєї шкіри. В одному з дослідів в банку з водою, де сиділа жаба, було опущено золоте кільце. Минуло небагато часу і прямо на очах експериментаторів черевце жаби стало рожевим. Викликано це тим, що у відповідь на отриману аналізаторами інформацію кровоносні судини тваринного розширилися і стали просвічувати крізь тонку шкірку. Найцікавіше те, що золото практично не розчиняється у воді, отже, хімічні аналізатори жаби змогли відчути буквально нікчемне кількість атомів.

Роль нюху в поведінці амфібій

У різних поведінкових діях тварин з нюхом пов'язані процеси комунікації, пошуку шлюбних партнерів, маркування кордонів і т.п. Існує багато способів передачі інформації, а особливо в світі живого поширений «мова» запахів. Амфібії користуються для цього спеціальними хімічними мітками - феромонами. Ці біологічно активні речовини в потрібний момент автоматично виділяються організмом тварини. А нюхова система, наприклад, самки або одноплемінника за допомогою своїх рецепторів сприймає інформацію про залишені сліди. Потім відбувається порівняння отриманих даних з розташованими в пам'яті еталонами запахів. І тільки потім тварина отримує команду для певних цілеспрямованих дій - скажімо, наближення самки до підготовленого самцем місця для відкладання ікри і ін. Свою територію мітять і охороняють багато земноводні. А деякі з них як, наприклад, американська безлегочная амфібія - попеляста земляна саламандра, не тільки прекрасно дізнаються і відрізняють від інших власні мітки, а й запахові сліди саламандр свого виду. Саламандра червоноспинна завжди уважно принюхується в рідного ділянки. І якщо ненароком перетне володіння сусідів, то намагається якомога швидше повернутися на свою ділянку. А ось межі територій саламандр інших видів вона просто ігнорує. І захищають саламандри свої володіння тільки від непрошених гостей свого виду. При їх вторгнення на ділянку амфібія негайно виділяє особливу хімічну речовину, яке сигналізує про те, що територія зайнята.

Особливо важливо нюх для погано бачать або сліпих земноводних. Наприклад, хвостаті амфібії - європейські протеї, що живуть в печерних річках і струмках, при подорожі по темних підземних водойм обов'язково залишають на субстратах свої феромоновими мітки. А потім вони орієнтуються по цим запахів або подібним хімічним слідами інших протеев, які зберігаються не менше п'яти днів. По залишеному самцем сліду орієнтується і розшукує його самка. По запаху протей дізнається усіх найближчих сусідів і остерігається заходити на територію агресивного самця.

Нюх може відігравати важливу роль в орієнтації амфібій на місцевості, при пошуку ними навесні свого постійного нерестового водойми. Адже кожен ставок або болото має власний запах за рахунок різного поєднання навколишнього їх рослинності, кількості та виду водоростей і т.п. Дослідження показали, що, наприклад, леопардовий жаба в Т-подібному лабіринті (з двома розбіжними в сторони коридорами з різною за складом водою на їх кінці) точно визначає у розвилки, з якого боку знаходиться вода з її ставка. Відчувши приємний для неї аромат, жаба звертає убік ставкової води.

Нюх рятує молодь

Молодь багатьох амфібій теж потребує нюхової системі. Вона «обслуговує» інстинктивне поведінку по уникненню небезпеки і пошуку їжі. Вже на третій день личинки звичайного тритона здатні сприймати нюхові подразники, а з четвертого дня певний запах здатний викликати у них переляк. Сигнали про небезпеку можуть відчувати і пуголовки сірої жаби. Вони вловлюють так звані «речовини переляку», виділяються в воду з пошкодженої шкіри жаб, їх личинок і навіть деяких інших видів амфібій. Важко уявити, який неймовірно складною системою нюхових аналізаторів мають ці триденні малята, якщо поява найменших кількостей «речовини переляку» здатне викликати у них цілий комплекс поведінкових реакцій, наприклад затаювання. Спочатку рецептори органу нюху сприймають запах і направляють закодовану про нього інформацію у вигляді сигналів в центральну частину аналізаторів, де відбувається порівняльний аналіз з використанням витягнутих з генетичної пам'яті еталонів запахів. Якщо небезпека підтверджується - в рухову систему личинки надходить миттєва команда і викликає рятівну реакцію.

Реагування на природні явища

Для земноводних, як і для багатьох живих істот, характерна поки незрозуміла чутливістю до різних природних явищ. Жаби, наприклад, завдяки своїм аналізатора чітко реагують на будь-які зміни погоди. Навіть з насувається погодної ситуацією колір шкіри у жаби змінюється: перед дощем вона набуває сіруватого відтінку, а до ясної погоди - трохи жовтіє. І таким чином жаби заздалегідь готуються до майбутнього світловому спектру, і в клітинах їх шкіри з'являються необхідні пігментні зерна. Але залишається поки загадкою, як же земноводні дізнаються про зміни погоди за кілька годин вперед. Вчені припускають, що на їхньому тілі є електрочутливості аналізатори, які здатні вловлювати навіть малі зміни зарядів атмосферної електрики. Тривають пошуки підтвердження того, що жаби можуть сприймати інформацію про майбутню зміну погоди за допомогою взаємодії природних полів з власним електричним полем організму.

Органи почуттів в міграційному поведінці

З міграціями пов'язані деякі з цікавих проблем, що стосуються поведінки тварин, в числі яких амфібії, і їх здатності до орієнтації і навігації. Земноводні зазвичай не пересуваються далі свого мисливської ділянки. Від рідного місця вони добираються туди, де досить їжі, а потім повертаються назад. Але іноді амфібіям, особливо мешканцям північних ареалів, доводиться здійснювати далекі переходи - адже в місцях літнього проживання не завжди можна замовити. У той же час по весні необхідно переходити в свій постійний водойма для відкладання ікри і т.д. Міграційне інстинктивне поведінка примушує жаб, жаб, тритонів, саламандр рухатися в певний час до заданої мети з величезним завзяттям. Так, сіра жаба, покинувши навесні зимовий притулок, вирушає до місць нерестовища (де вперше відклала вона свою ікру), долаючи відстань до десятка кілометрів! Ставкові жаби також мають постійні водойми для проживання, полювання і виведення потомства, прямуючи до яких вони можуть проходити до 1 км в день. Міграції земноводних бувають і надзвичайно масовими, важко зрозумілим.

У міграційному механізмі вражає як наполегливе прагнення земноводних до освоєним раніше ділянок для зимівлі, полювання, розмноження, так і дивовижна точність, з якою вони знаходять ці місця. Наприклад, королівські квакші, повертаючись навесні до свого ставку, обгрунтовуються не далі за 10 м від свого минулого ділянки, а безлегочние саламандри і того точніше: завдяки здатності до орієнтації і навігації знаходять своє рідне струмок з «помилкою» не більше 10 см.

Про цю важливою для поведінки амфібій здібності багато відомо, але чимало залишається і невивченою.

Здатність до орієнтації і навігації

Завдяки орієнтації тварини здатні визначати своє місцезнаходження в просторі і здійснювати цілеспрямовані рухи. Самою ж складною формою просторової орієнтації є навігація. Це здатність тварин вибирати правильний напрямок руху при далеких міграціях. При навігації використовуються три способи орієнтації: прокладання шляху по знайомих орієнтирів; компасна орієнтація - просування за певним азимуту та ін., не використовуючи орієнтири; істинна навігація - здатність добиратися до мети (місцем виведення потомства, харчового джерела та ін.), не користуючись компасом і знайомими орієнтирами.

Амфібії можуть використовувати всі три способи орієнтації. Їх орієнтація і навігація практично завжди результат аналізу і зіставлення інформації, яку вони отримують з зовнішнього світу.

Всі різноманітні форми орієнтації складаються з таких складових: інформації із зовнішнього середовища, що сприймають її органів почуттів, аналізаторів, які обробляють сигнали, і орієнтаційної поведінки. Функції орієнтирів виконують предмети і явища навколишнього середовища, які мають той чи інший набір розпізнавальних ознак. В одних випадках - це обриси берега, узлісся. В інших - це запахи, звуки, вологість, хвилеподібні коливання води. По-третє - місце розташування Сонця і Місяця, яскравість зірок, характер, напрямок їх переміщення по небосхилу і багато іншого.

«Воротами» для надходження інформації в організм амфібії служать органи чуття, які входять в систему аналізаторів. Інформація про середовище у вигляді сигналів надходить по різних каналах - оптичного, акустичного, смакового і ін., В «мозковий центр». При аналізі цих сигналів, завдяки властивостям пам'яті, відбувається розпізнавання зовнішніх об'єктів і визначення співвідношення між положеннями особи та вибраних орієнтирів. Одні види орієнтирів земноводні знають від народження, т. К. Вони включені в спадкову програму, - наприклад, звуковий орієнтир самця, за яким самка знаходить свого голосистого партнера. Значення інших орієнтирів вони дізнаються в результаті навчання і набуття досвіду. Далі найважливішим компонентом орієнтації є складні поведінкові реакції амфібій. Сприймаючи інформацію про орієнтири, вони приймають рішення з урахуванням ситуації, що склалася і потім здійснюють цілеспрямовані рухи. Таким чином, орієнтаційний процес являє собою складну многочленів систему, окремі ланки, якої в строгій послідовності слідують один за одним.

Орієнтація на суші

Багато земноводні чудово орієнтуються по запаху. Як показали експерименти, після виключення нюху жаби деяких видів повністю дезорієнтується. Самці безхвостих амфібій в період нересту знаходять своє рідне ставок по знайомих запахів. Ця здатність приводить їх на нерестовище раніше самок, де вони починають свої шлюбні пісні. Слухаючи призовних звуків, їх майбутні подруги спрямовуються на водойму.

Чисельність дослідамі з земноводними Деяк відів доведено, что Їм такоже дана здатність орієнтуватіся по небосхілу. Например, жабі встановлювали Правильний напрямок шляху, бачачі только Сонце, даже если їх перед ЦІМ две доби вітрімувалі в темряві. Чи не Менш точно смороду Вибирай шлях по положенню Місяця, а в безмісячну ніч - зірок. А якщо їх переміщали в незнайоме місце, то через деякий час вони освоювали нові небесні орієнтири і по ним прокладали найкоротший шлях до води. Подібним чином можуть орієнтуватися навіть юні жаби. Але якщо малюків довго протримати в темряві, точність їх орієнтування порушується. Здатним астрономом славиться жаба-бик і деякі інші земноводні. Виявлено, що вони можуть орієнтуватися по положенню небесних світил і по магнітному полю Землі. У той же час після довгого утримання в темному приміщенні вони втрачають правильне орієнтування, оскільки у них порушується відлік часу. Здатність сприймати магнітне поле демонструють і печерні саламандри. Завдяки цій здатності вони легко орієнтуються в глибині своїх рідних підземель.

Орієнтація у воді

Оскільки амфібії спеціально влаштовані для життя у воді і на суші, то вони наділені не тільки основними, а й спеціальними аналізаторами для орієнтації в воді. Ці прилади, які називаються органами бічної лінії, сигналізують амфібіям про хвилеподібних коливаннях води. Вони дані їм для активної локації водного простору, особливо в каламутній воді або в нічний час, і повністю замінюють зір. Будучи органами дистанційного дотику, такі живі прилади відчувають і коливання, викликані рухами підводних мешканців. Наприклад, органи для визначення переміщень води виявлені на боках у африканській шпорцевой жаби. Ці органи у вигляді невеликих ямок забезпечені мікроскопічними волосками. Вони згинаються при русі води уздовж тіла жаби. При цьому виникають і направляються в нервову систему певні імпульси. Їх частота змінюється в залежності від того, куди рухається вода: від голови до хвоста або навпаки. Така чудова система оповіщає жабу про ледь помітних завихреннях води, викликаних пливуть комахами. Вона дозволяє навіть сліпим земноводним правильно орієнтуватися щодо рухається видобутку і ловити її з великою точністю. Дослідниками встановлено, що ці особи не тільки здатні виявляти різні предмети і підводні об'єкти, але і добре ростуть, розвиваються, не відстаючи ні в чому від зрячих побратимів. Органи бічних ліній знаходяться на поверхні шкіри земноводних, які живуть виключно в воді, і для кожного виду є свої особливості. А представники тих видів, які призначені жити в наземних умовах, наділені такими органами тільки в личиночную водну пору розвитку. Це відноситься до безлегочной, чорної альпійської і іншим видам саламандр.

Участь пам'яті в орієнтаційних процесах

Навігаційними здібностями тварин забезпечує генетична пам'ять, а конкретні орієнтири їм доводиться спеціально запам'ятовувати. Був проведений експеримент за жабами одного з видів, які проживали на одному з берегів ставка. Їм було достатньо побути кілька годин на протилежному березі, щоб добре запам'ятати навігаційні орієнтири наступного місця розташування. Посаджені в спеціальний манеж, вони прагнули рухатися в сторону нового житла. Російські жерлянки знаходять дорогу додому, перетинаючи незнайомі місцевості, якщо їх віднести на відстань більше кілометра від місця мешкання. Причому вони добре це роблять при вологості повітря до 75%. А при 100% вологості їх орієнтація порушується. Чому це відбувається, теж поки залишається загадкою. Прикладом дивовижних навігаційних здібностей амфібій може послужити і поведінку квакша. Зазвичай вони проводять час на деревах і чагарниках, але в період розмноження спрямовуються до водойм. Описаний випадок, коли був засипаний ставок, у якого завжди збиралося багато квакша. Причому переробці була піддана вся околиця - поля розрівняли, ділянку розчистили від рослинності. Але через деякий час серед борозен ріллі, на тому місці, де раніше був ставок, виявили чимало самців квакша, які виспівували шлюбну пісню. За яких орієнтирів вони знайшли своє «рідне» місце, якщо не залишилося ніяких колишніх прийме місцевості? Жаби теж можуть безпомилково знаходити, за рештою в пам'яті прикметами, свій колишній ставок, який зник з лиця землі. Тобто, звичайні, на наш погляд, амфібії наділені відмінну пам'ять і феноменальною навігаційної здатністю.