Строение органов слуха насекомых сходно со структурой других органов механического чувства – осязательных волосков, а также образований, воспринимающих вибрацию, отвечающих за равновесие и определение положения тела в пространстве. У некоторых насекомых слуха нет вообще, а некоторые слышат очень хорошо. Особенно значительного развития органы слуха достигли у тех видов, которые сами воспроизводят звуки. Строение органов слуха у различных насекомых сильно отличается.
Хордотональные органы
Эти структуры – первые, у которых была определена слуховая функция.
Они представлены рядом тончайших сенсилл, натянутых между двумя участками кутикулы, подобно струнам. Эти сенсиллы называются сколопофорами, или сколопидиями. Каждая из них имеет в своем составе три клетки:
Чувствительный нейрон
– лежит в основании сенсиллы, пропускает через ее стержень свой отросток. Отросток, который отходит от нейрона, называется штифтом, или сколоксом. Конечная часть сколокса не прикрепляется непосредственно к кутикуле, но соединяется с ней тонкой концевой нитью.Колпачковая клетка
– находится на вершине сенсиллы, на противоположной стороне от тела нервной клетки, прикреплена к кутикуле, располагается вокруг концевой нити.Обкладочная клетка
– «обнимает» отросток нейрона, являясь для него «чехлом».В месте присоединения к ней хордотональной сенсиллы кутикула насекомого имеет такой же внешний вид, как и везде. В некоторых случаях на этом месте располагается небольшая ямочка либо наоборот, выступ.
Расположение хордотональных органов разное. Совокупность сенсилл можно заметить на брюшке, ногах, усиках, крыльях – везде. Их распределение, как правило, симметрично на обеих частях тела. Они участвуют в восприятии звуковых волн, однако специалисты, предполагавшие, что насекомые слышат преимущественно благодаря им, оказались неправы. Выяснилось, что в основном они играют роль органов механического чувства, улавливая сотрясения, прикосновения и реагируя на растяжение кутикулы.
Джонстонов орган
Так называют особую разновидность хордотонального органа. Располагается он на антеннах, точнее, на вторых члениках усиков. Джонстонов орган реагирует на движение воздуха, воспринимает его сотрясение и контакт с твердыми субстратами. А у представителей семейства настоящих комаров (Culicidae) он является наиболее сложно устроенным и выполняет функцию слуха. Он способен воспринимать звуки как в водной, так и в воздушной среде.
Джонстонов орган состоит из нескольких сколопидиев, в основании которых лежат по 1-3 нейрона. Они крепятся к сочленовой мембране второго и третьего члеников усиков. Когда орган раздражается звуковой волной, сигналы от нейронов идут непосредственно в мозг. Интересно, что у самок дрозофил орган «настроен» преимущественно на особые звуковые сигналы, идущие от вибрации крыльев самцов.
У комаров в основе джонстонова органа лежат несколько тысяч нервных клеток, которые располагаются круговыми слоями возле основания жгутика антенн. Они улавливают все вибрации и изменения положения усиков, одновременно сами по себе генерируя импульсы в тоническом и фазовом режиме. Если фронт звуковых волн извне идет параллельно оси воспринимающей антенны, то волоски, которые ее покрывают, вибрируют и этим раскачивают ее жгут, стимулируя раздражение рецепторов.
Знание анатомии джонстонова органа позволило ученым сконструировать ловушки для комаров. Эти устройства издают специфические для этих насекомых сигналы, приманивая их к себе, а затем засасывая внутрь.
Слуховые волоски
Они берут начало от кутикулы и свободно заканчиваются. Визуально они могут не отличаться от других волосков на теле, однако имеют способность воспринимать звуковые волны. Такие органы слуха имеются на церках у тараканов и на теле ряда гусениц. Аналогичные образования имеются у сверчков, у них они способны уловить звуки с частотой 50-400 колебаний в секунду. При их же помощи насекомые ощущают направление потоков воздуха.
Тимпанальные органы
Эти образования имеются у представителей отряда Прямокрылые (сверчки, саранча, кузнечики), певчих цикад, ряда бабочек, а также некоторых клопов. Они считаются «настоящими» органами слуха, потому что слуховая функция выражена у них лучше всего.
Тимпанальные органы состоят из скоплений волосков – сколопофор, которые связываются с истонченными участками кутикулы, натянутыми в виде барабанной перепонки. Каждый такой участок носит название тимпанум. Типанальные органы более крупные, чем хордотональные органы и чем джонстонов орган. Иногда они хорошо видны даже при визуальном осмотре тела насекомого.
Особенно хорошо они представлены у прямокрылых. У саранчовых они выглядят в виде располагающегося на первом сегменте брюшка округлого, овального или полулунного отверстия. Вернее, этих отверстий даже два, они лежат симметрично по бокам брюшка и затянуты прозрачной тонкой мембраной. Края отверстий нередко утолщены.
У певчих цикад тоже пара слуховых органов, и они тоже находятся на брюшке, но у его основания. «Уши» у цикад связаны с их звуковыми органами. У бабочек и клопов они развиты в меньшей степени и могут быть «разбросаны» по разным частям тела. Например, у дневных бабочек они находятся на основании первой пары крыльев, у совок – между брюшком и грудью.
У кузнечиков и сверчков органы слуха локализованы на ногах, на голенях передних конечностей. Они представлены в виде овалов или щелей, затянутых мембраной. У этих насекомых устройство тимпанальных органов особенно сложно. Под перепонкой располагаются отверстия крупных по диаметру трахей. Поверх главной трахеи находятся сколопофоры, разделенные по группам и образующие три отдела:
- подколенный орган: самые длинные сколопофоры, расположенные веерообразно;
- промежуточный орган: группа волосков, не связанных с кутикулой;
- слуховой гребень: скопление сколопофор в виде «клавиш рояля».
В основании тимпанального органа лежит несколько десятков, а в более редких случаях – несколько сотен нервных клеток. У цикад их количество максимально – 1500. У этих насекомых относительно небольшая острота слуха, всего 7-40 децибел, однако они могут отличать звуки, которые залпами с большой скоростью следуют друг за другом с частотой 100-300 в секунду. Для человека два звука, идущие друг за другом с такими промежутками, сливаются в один.
От тимпанального органа чувствительные нервные волокна идут в направлении к переднегрудному ганглию, где располагается слуховой центр.
Другие слуховые органы
Описанные структуры не ограничивают круг анатомических разновидностей органов слуха у насекомых. Например, у ряда бражников эти органы имеют «свое» строение и находятся в члениках нижнегубного щупика, который соприкасается у них с рудиментом, оставшимся от верхней губы (пилифером). А у бабочек-бархатниц и сетчатокрылых органами слуха являются вздутия радиальных жилок основания крыла, заполненные гемолимфой. Акустические колебания передаются через эти образование на гемолимфу; в стенках вздутия находятся нейроны, которые воспринимают звуковые сигналы.
Значение и возможности слуха у насекомых
Насекомые – это единственные представители Беспозвоночных, для которых точно доказана способность различать звуки.
С помощью слуха насекомые воспринимают акустические сигналы из внешней среды, что помогает им искать источники питания, узнавать об опасности и так далее. Слух также позволяет им общаться между собой: например, они улавливают стрекотание или пение особей противоположного пола во время брачного периода. Кроме того, слух участвует в формировании их поведения: когда на бабочек совок воздействовали звуками разной частоты, они меняли направление полета или «притворялись мертвыми».
Разнообразие подаваемых сигналов у насекомых довольно велико. Среди них различают призывы самцов к самкам, их ответы, песни насекомых во время спаривания, звуки, издаваемые самцами, охраняющими свою территорию, предупредительные, тревожные звуки, агрессивные сигналы при столкновениях самцов и так далее. Соответственно, их улавливание и интерпретация играет огромную роль в коммуникациях между представителями вида.
Диапазон частот, воспринимаемых насекомыми в целом, довольно широкий, он распространяется на области от инфразвука (частота колебаний около 8 в 1 секунду) до ультразвука (40 000 колебаний в 1 секунду). Однако для каждого вида насекомых характерен свой диапазон восприятия. К примеру, при помощи своих слуховых волосков гусеницы слышат звуки 32-1024 Гц, но им недоступно то, что слышат египетские кобылки: те воспринимают их в диапазоне 2480-40000 колебаний в секунду. Имеются сообщения, что некоторые насекомые, например, те же совки, способны слышать звуки с частотой до 175 000 Гц, которых для человека просто не существует.
Близкие статьи
Insect vision
Nervous system of insects
Insect’s senses
Ссылки
Заглавная статья: Нервная система
Тема: Внутреннее строение насекомых, Нервная система насекомых
(c) Справочник AgroXXI