Підручник з Біології і екології (профільний рівень). 11 клас. Задорожний - Нова програма

§ 6. Сенсорні системи тварин

Поміркуйте

  • Досить часто можна почути, що в людини є п'ять органів чуття. Але вчені вважають, що їх більше. Які ж органи чуття є в людини?

Згадайте

  • Сенсорна система
  • Сенсорні зони кори мозку
  • Обробка сигналів

Сенсорні системи та їхні компоненти

Сприйняття подразнень та передачу відповідних сигналів до нервової системи у тварин здійснюють сенсорні системи. Це складні структури, які не тільки сприймають сигнали, але й здійснюють їх обробку. Сенсорні системи людини та хребетних тварин, які мають складну будову, називають аналізаторами (зоровий аналізатор, слуховий аналізатор тощо). Цей термін запропонував учений-фізіолог І. П. Павлов.

Кожна із сенсорних систем організму складається з трьох основних частин. Периферична частина сенсорної системи забезпечує сприйняття подразнення і представлена рецепторами та допоміжними структурами органів чуття. Око, вухо, ніс ссавців — це периферичні частини сенсорних систем зору, слуху і нюху відповідно.

Наступною частиною сенсорної системи є провідна, або середня, частина. Вона представлена нервами, по яких сигнали від периферичної частини надходять до мозку. У системі зору ссавців цією частиною є зоровий нерв, а в системі нюху — нюховий. У деяких випадках сенсорна система може не мати окремого нерва. Тоді нейрони її провідної частини входять до складу якогось із нервів. Так, провідна частина системи смаку людини входить до складу трьох різних черепномозкових нервів.

Центральна частина сенсорної системи представлена ділянкою мозку, яка обробляє сигнали, що надходять від органів чуття.

У ссавців це відбувається в певних зонах кори головного мозку, тому цю частину їхньої сенсорної системи називають також кірковою.

Механізм роботи всіх сенсорних систем є схожим. Рецептори органів чуття сприймають подразнення. Допоміжні системи цих органів покращують сприйняття, але безпосередньої участі в цьому процесі не беруть. Так, вушні раковини ссавців спрямовують звукові хвилі у слуховий прохід, а слухові кісточки середнього вуха підсилюють звуки. Але сприймають звукові коливання тільки механорецептори завитки внутрішнього вуха.

Після сприйняття подразнення сигнали передаються провідною частиною сенсорної системи до центральної частини. Там вони обробляються, і мозок отримує вже інтерпретовану інформацію. Через те що на процес обробки можуть впливати різні фактори (у першу чергу попередній досвід організму), інтерпретація мозку не завжди може співпадати з реальною ситуацією. Саме тому є можливим існування ілюзій (оптичних, слухових тощо).

Різноманіття сенсорних систем

У тварин для сприйняття різних подразників існує багато сенсорних систем. Більшість із них містить рецептори, які сприймають один тип подразнень (наприклад, фоторецептори зорової системи), але є системи, які сприймають різноманітні подразнення (наприклад, больова сенсорна система).

У різних тварин кількість та ступінь розвитку сенсорних систем можуть не співпадати. Це значною мірою залежить від способу життя будь-якого виду та його середовища існування. Так, у видів, які живуть під землею або в печерах, зорова сенсорна система розвинена слабко або взагалі відсутня, а системи дотику, навпаки, розвинені дуже добре.

Найбільш поширеними сенсорними системами є системи зору, слуху, нюху, смаку, дотику. Вони є в переважної більшості тварин. Одні й ті самі сенсорні системи в різних груп тварин можуть суттєво різнитися. Для розв'язання однакових завдань вони використовують різні механізми. Наприклад, зорова сенсорна система може мати органи зору у вигляді двох або більшого числа простих очей, а може бути представлена складними очима (як у комах), які містять велику кількість простих оптичних елементів. Суттєвим є і різноманіття допоміжних апаратів органів чуття.

У багатьох груп тварин є спеціалізовані сенсорні системи, характерні тільки для них. Так, у акул, скатів та деяких кісткових риб електрична сенсорна система, у перелітних птахів — магнітна сенсорна система, яка допомагає їм орієнтуватися під час перельотів за магнітним полем Землі. Деякі види змій виробили інфрачервону сенсорну систему, яка сприймає невидиму частину спектра. У дельфінів та кажанів на основі слухової системи виникла система ехолокації.

Еволюція сенсорних систем

Протягом усього часу існування тварин їхні сенсорні системи змінювалися, і схеми їхньої еволюції були схожими. Спочатку виникали окремі рецепторні клітини, що були здатні сприймати якийсь подразник. Зазвичай вони були рівномірно розподілені по тілу тварин. Потім ці рецептори концентрувалися в певній частині тіла, де їх розташування дозволяло найбільш ефективно виконувати свою функцію. Наступним кроком в еволюції було утворення спеціалізованого органа чуття з цими рецепторами.

Далі відбувалася еволюція цього органа з розвитком допоміжного апарата, який покращував сприйняття подразнень. Могла збільшуватися кількість типів рецепторів (як відбулося з фоторецепторами, тож виник кольоровий зір). Наступним етапом еволюції ставала адаптація сенсорних систем під конкретні умови існування певного виду тварин.

Еволюція сенсорних систем не була рівномірною і прямою. Це можна добре побачити на прикладі еволюції зорової сенсорної системи в кількох групах тварин. Так, орган зору головоногих молюсків і ссавців еволюціонували незалежно один від одного, але виявилися дуже схожими за будовою. Тільки механізми акомодації використовуються різні. У молюсків форма кришталика залишається постійною, а для акомодації змінюється відстань між кришталиком і сітківкою.

Сенсорні системи людини

Сенсорна система

Тип рецепторів

Місце розташування рецепторів

Зору

Фоторецептори

Сітківка ока

Слуху

Механорецептори

Завитка внутрішнього вуха

Рівноваги

Механорецептори

Півколові канали і мішечки органа рівноваги

Нюху

Хеморецептори

Нюховий епітелій носової порожнини

Смаку

Хеморецептори

Епітелій язика і ротової порожнини

Дотику

Механорецептори

Шкіра, ротова і носова порожнини

Руху

Механорецептори

М'язи і сухожилля

Температури

Терморецептори

Шкіра, ротова і носова порожнини, внутрішні органи

Болю

Механорецептори, терморецептори, хеморецептори

Шкіра, ротова і носова порожнини, низка внутрішніх органів

Ключова ідея

Сенсорні системи тварин дуже різноманітні. У більшості тварин є системи зору, слуху, нюху, смаку, дотику. Деякі тварини мають специфічні сенсорні системи (електричну, магнітну тощо). У процесі еволюції сенсорних систем їхня будова ускладнювалася та вдосконалювалася.

Запитання та завдання

1. У більшості ссавців однією з головних сенсорних систем є нюхова. У людини ця система має набагато менше значення і сильно редукована порівняно з іншими ссавцями. З чим це може бути пов'язано? 2. Які проблеми можуть виникати в сенсорних системах людини (наприклад, зорової, слухової, нюхової) і що треба робити, щоб попередити їх виникнення?