Джонстонов орган и саккулюс

Джонстонов орган и саккулюс

Жизнь животных тесно связана с окружающей их средой. Среда эта у всех разная. Дельфины не покидают водных просторов, белки редко оставляют деревья, а кроты почти не расстаются со своими подземными галереями. Но при всем том устремления всех одинаковы: найти пищу, не быть пойманным врагом, продолжить свой род. Осуществить их животным помогают органы чувств, которые улавливают любые изменения, происходящие в окружающей среде. То, что органы чувств воспринимают из внешнего мира, современная наука называет "информацией".

Задачу, возложенную на органы слуха животных, можно определить так: получить информацию путем анализа звуков - волн, распространяющихся или в воде, или в воздухе, или в твердых телах. Переоценить роль слуха в жизни животных невозможно. Когда на нашей планете зарождалась жизнь, только световые волны могли распространяться быстрее, чем звуковые. Но зрение информировало животных лишь о происходящем на расстоянии десятков метров. А обоняние? Нос поставлял сведения в основном при непосредственном контакте. Поэтому одна из главных ценностей звуковой информации заключалась как раз в том, что благодаря ей животные заранее узнавали нужное о существах, которые находились достаточно далеко - в сотнях метров от них. И в зависимости от этого они заблаговременно принимали то или иное решение.

Способ связи с помощью звуков имеет немало и других преимуществ. Звукам не страшны препятствия, значит, они особенно важны для животных, жизнь которых проходит в укрытиях и зарослях. Звуки дают возможность общаться, не демонстрируя себя. А это большое подспорье для животных, на которых охотятся хищники. Звуки не нуждаются в освещенности - вот почему они просто незаменимы для тех, кто ведет сумеречный и ночной образ жизни.

Звуки позволяют передать большой объем информации. А чтобы узнать, какая сложилась ситуация, животным нет нужды добираться до места происшествия. Они получают информацию, слыша звуки своих соплеменников - прямых свидетелей случившегося, которые становятся посредниками. И что важно: посредник не поставляет сведения формально. Он может конкретизировать особенности сложившейся ситуации: оценить степень опасности, сообщить, необходимы ли коллективные действия. Информация проходит предварительную обработку и затем передается другим.

Но что значит "услышать звук"? Процесс этот довольно сложный, непросто устроен и орган слуха. Если не вдаваться в подробности, все происходит так: звуковые волны достигают барабанной перепонки и заставляют ее колебаться. Три крошечные косточки среднего уха передают колебания во внутреннее ухо, в котором находятся окончания слухового нерва. И сигналы, поступив в мозг, воспринимаются как звуки.

Но схема эта подходит не для всех животных. Одно из исключений - насекомые. Поскольку они издают разнообразные звуки, естественно предположить, что они их и слышат. Действительно, уши у насекомых есть, правда, устроены они необычно и находятся часто, как и звуковые аппараты, в самых неожиданных местах.

Первым, кто догадался, где расположен орган слуха у комаров, был Хайрем Стивене Максим. Да, тот самый Максим, который изобрел станковый пулемет.

В 1878 году на территории "Гранд юнион отель" в Нью-Йорке были установлены электрические фонари, поставили там и трансформатор. В один из вечеров Максим - человек крайне наблюдательный - заметил, что вокруг трансформатора летает очень много комаров. Это были самцы: головы их украшали не простые антенны - усики почти без волосков, а пушистые. Но что притягивало комаров, словно магнитом, сюда? Максим решил придти на следующий день к трансформатору пораньше, чтобы увидеть все с самого начала. Настал вечер, включили освещение, загудел от вибрации сердечника трансформатор. И полетели к нему отовсюду комары.

Видимо, орган слуха у комаров находится в антеннах, а гул трансформатора похож на звуки самок, потому и происходит столпотворение вокруг него. Такой вывод сделал Максим и стал проводить эксперименты. Камертон имитировал жужжание самки, и, услышав этот звук, комары каждый раз поворачивались к камертону, поднимали свои антенны.

Хотя современники Максима отнеслись с недоверием к его открытию, он оказался прав. Комары на самом деле улавливают звуки антеннами. Каждая антенна состоит из пятнадцати сегментов, тринадцать из них - это жгуты с жесткими волосками, торчащими в разные стороны. У некоторых видов комаров волоски, раз распушившись, всю жизнь потом стоят торчком, другие прижимают их и растопыривают каждый день. Волоски почти в десять раз увеличивают поверхность жгута. Если обрезать их, слух комаров резко ухудшится. Жгут снизу заканчивается плоской круглой подошвой, которая погружена в так называемый "джонстонов орган" и связана с его стенкой эластичной мембраной. Джонстонов орган находится во втором от головы комара, сильно увеличенном сегменте и занимает почти всю его полость. А состоит он из тридцати тысяч сенсилл - микроскопических органов, расположенных по радиусу. В каждой сенсилле две или три нервные клетки. Малейшие колебания жгута передаются сенсиллам джонстонова органа. И соответствующая информация поступает в центральную нервную систему комара.

Кузнечики по сравнению с комарами - богачи. Одни уши у них улавливают колебания, передающиеся по земле. Находятся они под коленками кузнечика. И это сенсиллы, но собраны они так, что образуют веер. Вторые уши у кузнечика - в голенях передних ног. Есть кузнечики, у которых они открываются наружу двумя овальными мембранами, но бывают кузнечики, у которых мембраны прикрыты складками и видны только две узкие щели. Эти уши кузнечиков воспринимают звуковые волны, распространяющиеся по воздуху.

У кобылок, у цикад, как и у кузнечиков, колеблются мембраны, но расположены они в брюшке. У бабочек совок уши там, где соединяются брюшко и грудь, а у бабочек сатиров, или, иначе, бархатниц, они в крыльях. Не глухи и термиты. По их телу в самых различных местах разбросаны особые волоски, изнутри к ним подходят нервные клетки. Такие же волоски можно обнаружить на голове между глазами и швом на затылке у ос и шмелей. Это их уши.

Рыб считали долго не только немыми, но и глухими, хотя еще в 1820 году Эрнст Генрих Вебер пришел к заключению, что слух у них есть. Позже одни исследователи, наблюдавшие за поведением голавлей, уклеек, карпов и сомов, делали вывод, что рыбы слышат. Другие, наоборот, не видя реакции на звуки, отрицали это. Но разве такое поведение можно считать показателем глухоты? Ведь звуки могли просто не иметь никакого значения для рыбы.

Длинна история поиска органов слуха у рыб. Убедительные доказательства, где находятся уши у рыб, были представлены лишь в тридцатые годы нашего века.

У рыб нет органа, который имеем мы и многие другие млекопитающие и который называется ухом. Во-первых, он бы затруднял движение рыб в воде, а во-вторых, он им вообще не нужен: их тело прозрачно для звука. Но именно это обстоятельство и служило в свое время аргументом в пользу того, что рыбы не могут слышать.

Если сравнивать дальше орган слуха рыб с нашим, окажется: у рыб нет и среднего уха, состоящего из барабанной перепонки и слуховых косточек. И такое устройство им не подходит: слишком часто в зависимости от глубины меняется давление. У рыб есть только внутреннее ухо. Расположено оно в лабиринте. Верхняя часть состоит из трех каналов, трех изогнутых трубок. Полукружные каналы служат органом равновесия и отношения к слуху не имеют. Но в нижней части лабиринта находятся три органа: саккулюс, лагена и утрикулюс. Утрикулюс помогает полукружным каналам поддерживать равновесие. А вот саккулюс и лагена воспринимают звуки. Так сначала считалось. Однако вдруг выяснилось, что у некоторых бычков утрикулюс занимается тем же, чем и лагена с саккулюсом. Было высказано предположение, что и для слуха сельдевых рыб очень важен утрикулюс. Мало того, оказалось: у акул и костистых рыб лагена, наоборот, большая помощница полукружным каналам. И получается, ясно пока точное назначение лишь саккулюса. Его специализация - воспринимать звуки.

Хотя у рыб нет среднего уха, многие из них обладают органом, с успехом его заменяющим: плавательным пузырем. Он работает, как и наша барабанная перепонка, а соединяет его с внутренним ухом веберов аппарат - четыре пары косточек - аналог косточек среднего уха млекопитающих. И колебания стенок плавательного пузыря через веберов аппарат доходят до саккулюса. Плавательный пузырь повышает чувствительность слуха, расширяет диапазон воспринимаемых частот. Все это позволяет рыбам слышать звуки с большого расстояния.

Но рыбы обзавелись еще двумя удивительными ушами. Первое ухо - кожа. Ее особые клетки воспринимают громкие звуки. А второе ухо - боковая линия. Клетки боковой линии на вершине оканчиваются волосками, а на противоположной стороне - веточкой нерва. Несколько клеток образуют отдельный орган. Располагаются эти органы внутри каналов, которые тянутся вдоль туловища от головы до хвоста. Почти у всех рыб по одному каналу с каждой стороны, однако у терпугов их бывает шесть и больше.

Органы боковой линии воспринимают низкие звуки. Эти органы не менее необходимы рыбе, чем саккулюс и плавательный пузырь. Благодаря им она может тонко анализировать ситуацию вблизи источника звука.