Ощущения животных: слух, эхолокация, электро- и магниторецепция

В пустыне Калахари сурикатам приходится всегда быть настороже, ведь они являются привлекательной целью для множества местных обитателей. Поэтому сурикат взбирается на возвышенность, чтобы заранее увидеть приближающуюся угрозу. Об опасности сурикат предупредит сородичей специальным звуковым сигналом: «Опасность!». Поднимается на задние лапы и балансирует хвостом сурикат при помощи чувства равновесия. Похолодание или усилившийся ветер сурикат ощутит кожей и спрячется в норе, а острое обоняние помогает этим зверькам находить вкусных насекомых даже под толстым слоем песка.Выживание животных зависит от умения тонко чувствовать и быстро реагировать на события, которые происходят вокруг.

Пять главных чувств животных: обоняние, осязание, зрение, слух и вкус.Встречаются в природе и другие необычные чувства. Эхолокация – использование звука для определения местоположения объектов. Электрорецепция и магниторецепция – способность обнаруживать электрические и магнитные поля соответственно.

У различных животных ощущения формируются неодинаково. Хищные орланы полагаются на зрение, издалека замечая жертву и точно определяя расстояние до неё. У собак хорошо развито обоняние – с его помощью животное узнаёт сородичей и общается с ними.Некоторые животные полагаются на ощущения, которые недоступны человеку. Например, летучие мыши охотятся ночью в полной темноте благодаря эхолокации – способности улавливать отражённый от предметов ультразвук. Насекомые и птицы могут видеть ультрафиолетовый свет, что позволяет им обнаруживать невидимые человеческим глазом узоры на цветах и оперении. А слоны производят и слышат инфразвук – это позволяет им общаться на расстоянии многих километров.

Чувства животного являются неотъемлемой частью его нервной системы.Ощущения формируются при помощи специальных клеток-рецепторов. Они улавливают внешний сигнал и передают его в мозг. Например, зрительные клетки-рецепторы улавливают свет, затем генерируют нервный сигнал. Этот сигнал достигает мозга – здесь создаётся изображение. При этом мозг объединяет всю информацию, поступившую от различных органов чувств, и создаёт картину окружающего мира.У каждого рецептора есть чувствительность. Например, чем громче звук, тем более сильный сигнал в мозг посылают слуховые рецепторы. Однако если громкость будет недостаточна, то рецептор не активируется – а значит животное ничего не услышит.

Что такое звук? Если вы хлопнете в ладоши, то в этот момент выталкивается воздух между ладоней – создаётся звуковая волна. Эта волна достигает ушей и колебания воздуха преобразуются в электрический сигнал нервных клеток.Количество колебаний воздуха в секунду называется частотой звука и измеряется в герцах (Гц). Свист птицы заставляет молекулы воздуха вибрировать часто – а значит частота такого звука будет высокой. А раскатистое кваканье лягушки вызывает медленную вибрацию – частота вибраций звука будет низкой. Способность улавливать звуки позволяет животным ощущать шорох приближающейся жертвы, или отвечать на брачный зов.

Пределы слышимости у различных животных

Слух

У большинства позвоночных животных орган слуха состоит из двух основных частей: тонкой натянутой барабанной перепонки и слуховых рецепторных клеток. Барабанная перепонка колеблется под звуковыми ударами. Рецепторные клетки, расположенные в улитке, регистрируют колебания перепонки и отправляют сигналы в мозг. Барабанная перепонка лягушек видна по бокам головы. У млекопитающих барабанная перепонка спрятана за ушами. Уши «собирают» звук и направляют его к барабанной перепонке.Насекомые тоже обладают способностью слышать. Их «уши» могут располагаться на голове, теле или даже голенях. Часто диапазон слышимости насекомых настроен на улавливание звука партнёра. Например, звуковые антенны самца комара настроены на 380 герц – частоту «пищания» самки в полёте.

Наличие двух ушей позволяет животным определять, откуда доносится звук. Если источник звука находится слева, то первым звук уловит левое ухо, а через долю секунды – уже правое. Мозг использует эту задержку для вычисления направления звука.Левое ухо у сипух расположено выше правого. Такое удивительное строение черепа сипухи помогает определить, откуда доносится звук – сверху или снизу. Крайне полезный навык при охоте на мышей в полной темноте.Чем крупнее уши – тем более тихий шорох слышит животное. Так, уши миниатюрной лисички фе́нека непропорционально огромные. С их помощью фенек охотится на мелкую дичь. Кроме того, огромные уши помогают регулировать температуру тела, остужая животное в жаркую погоду.

Животным не повезло, что их соседями оказались шумные люди. Звуки промышленных заводов, автострад и городов нарушают привычную среду обитания животных. Например, шум дорожного шоссе в Северной Америке мешает луговым собачкам искать пищу и общаться друг с другом на расстоянии.Некоторые животные приспосабливаются. Живущие в черте города птицы стали петь по ночам – когда шумные люди уже спят. Однако для птиц остаётся проблемой поиск пищи в дневное время. Самый трагичный случай шумового загрязнения связан с выбросами китов на берег. Шумы военных сонаров сбивают животных с толку, что в итоге приводит к их гибели.

То, как ощущают мир животные, остаётся за гранью человеческого понимания. Эхолокация – один из примеров чувств, недоступных (или почти недоступных) человеку. Эхолокация – это способность определять местонахождение предметов при помощи звука. Наиболее известными «эхолокаторами» являются летучие мыши и китообразные. Эти животные издают высокочастотный звук и «видят» мир по отражённому эху. Они легко прокладывают путь в мутной воде или в темной пещере. Так же с лёгкостью летучая мышь определяет местоположение насекомого, а дельфин – рыбы. Сигналы эхолокации летучих мышей находятся в диапазоне от 20.000 до 100.000 Гц, а китообразных – от 40.000 до 200.000 Гц.

Эхолокация

Насколько хорошо летучие мыши «видят» при помощи эхолокации? Если натянуть проволоку толщиной в 3 мм, то летучая мышь заметит её на расстоянии трёх метров.Ультразвуковые сигналы летучие мыши издают гортанью, а обратное эхо зверек улавливает ушами-локаторами. Уши с лёгкостью вращаются в разные стороны для лучшего улавливания звуковых сигналов. Большинство летучих мышей подаёт сигнал ртом, но некоторые делают это через нос. У последних нос приобретает причудливые формы, необходимые для фокусировки ультразвукового сигнала.Звуковые сигналы летучей мыши настолько громкие, что зверьку во время «крика» приходится закрывать свои собственные уши, чтобы не оглохнуть.

Дельфины издают высокочастотные свисты или щелчки. Звук отражается от рыбы и улавливается специальным жировым органом в голове дельфина. Для улавливания эха у кашалотов имеется аналогичный орган – спермоцет. Значительная часть мозга китообразных занимается анализом ультразвуковых сигналов, которые человек даже не слышит.Эхолокация используется дельфинами не только для охоты, но и для общения с собратьями. Речь дельфинов содержит около 200 различных свистов, которые складываются в целые предложения. Разные популяции дельфинов общаются на своём ультразвуковом «диалекте», причем у каждого члена семьи есть уникальное имя.

В животном мире встречаются и другие примеры животных, хоть и в меньшей степени, но всё же обладающих эхолокацией.Например, землеройки пользуются эхолокацией, чтобы искать насекомых под землей. Приматы ай-ай постукивают по дереву и прислушиваются к движущимся под корой личинкам. Используют эхолокацию и некоторые птицы.Но самое удивительное то, что способностью к эхолокации обладает человек. Слепые люди специально учатся этой способности. Они издают щелчки языком, определяя расстояние до объектов, их размер и форму. Обучение эхолокации требует упорства, однако такой навык способен улучшить качество жизни незрячих. Некоторые незрячие научились даже ездить на велосипеде! Обучиться эхолокации может и зрячий человек.

Ощущение электрических и магнитных полей

Некоторые животные развили настоящие «суперспособности». Они умеют ощущать электрические и магнитные поля – в целях навигации, ориентации, защиты и нападения.Электрорецепция (ощущение электрического поля) чаще встречается у водных животных, так как вода хорошо проводит электричество. Среди наземных животных электрорецепция имеется у ехидн и утконосов. На морде ехидны располагается 2 тысячи электрорецепторов, которые животное применяет для выслеживания дождевых червей в почве. Утконосы тоже ищут добычу в мутной воде, используя электрорецепторы – на клюве утконоса их около 40 тысяч.

Специалистами по ощущению электрических полей являются хрящевые рыбы – акулы и скаты. На морде этих рыб располагаются многочисленные ампулы Лоренцини, названные в честь итальянского анатома Стефано Лоренцини.Мышечные сокращения жертвы создают электрическое поле. Ампулы на морде акулы способны обнаружить разницу в электрическом поле в одну миллиардную вольта. Даже лишившись зрения, акула безошибочно «учует» жертву по электрическому полю.Если акулы умеют улавливать электрическое поле, то другие рыбы способны его генерировать сами. Так, рыба нильский слоник создаёт слабые электрические импульсы в менее чем один вольт. Затем рыба обнаруживает искажения в создаваемом поле и использует это искажение для навигации, определения местоположения и общения.

Если нильский слоник генерирует всего 1 вольт, то электрический угорь создаёт заряды мощностью в 600 вольт! В брюшной полости электрического угря находятся электроциты – изменённые мышечные клетки. Эти клетки генерируют мощный электрический разряд, оглушающий даже крупную рыбу. Электрический угорь также использует более низкие разряды в 10 вольт для навигации и обнаружения добычи.По бокам головы скатов располагаются специальные электрические органы. Они генерируют электрический ток мощностью от 8 до 200 вольт. Одиночный разряд длится несколько миллисекунд, однако скаты производят серию из ста таких разрядов.

Как птицам удаётся точно найти путь до мест гнездования? Как морские черепахи спустя годы находят тот самый остров, где они вылупились? Эти животные ориентируются по магнитному полю Земли.Наша планета является огромным магнитом – движение расплавленного металла в её центре создаёт магнитное поле. Некоторые животные могут чувствовать это поле и использовать его как компас. Однако мы до сих пор не знаем, как животные ощущают магнитные поля Земли. Существует две версии. Первая гласит, что в глазах таких животных есть особый белок криптохром. Благодаря этому белку животное «видит» магнитное поле. Согласно второй теории, в организме животных есть крохотные частицы магнетита – минерала с мощным магнитным свойством. Минерал чутко реагирует на изменения в магнитном поле, действуя как компас.