Балықтың сезім мүшелері қалай жұмыс істейді?

Су ортасы өзінің физикалық қасиеттері мен сигналдарды беру жағдайлары бойынша ауа ортасынан айтарлықтай ерекшеленеді. Эволюция су қалыңдығында өмір сүруге бейімделген бірегей сенсорлық жүйелермен су тұрғындарын жабдықтады. Балықтар құрлықтағы омыртқалыларда баламасы жоқ кейбіреулері де бар сезім мүшелері жинағына ие. Осы жандардың қоршаған әлемді қабылдау механизмдерін түсіну тірі табиғаттың таңғажайып бейімделулерін ашады. Сенсорлық қабілеттер су омыртқалыларына сәтті аң аулауға, жыртқыштардан қашуға және кеңістікте бағдарлануға мүмкіндік береді.

Су астындағы көру

Балықтардың көздері су қалыңдығының шектеулі көрінуі жағдайларына бейімделген. Линза құрлықтағы жануарлардағы жалпақшаланғаннан айырмашылықта сфералық пішінге ие. Мұндай конструкция судың сыну қасиеттерін өтеп, бейненің фокусталуын қамтамасыз етеді.

Аккомодация линзаны торлы қабыққа қатысты жылжыту есебінен жүреді. Арнайы бұлшықет линзаны жарықты сезетін қабаттан жақынырақ немесе алысырақ жылжытады. Механизм сүтқоректілерге тән линзаның қисықтығын өзгертуден ерекшеленеді. Түрлердің көпшілігі жақын көзділікке ие, тек бірнеше метр қашықтықта анық көреді.

Түрлі көру көптеген класс өкілдерінде, әсіресе таяз суда тұратындарда дамыған. Торлы қабықтың конустары жарықтың белгілі толқын ұзындықтарына сезімтал әртүрлі пигменттерді қамтиды. Кейбір түрлер адам көзіне көрінбейтін ультракүлгін сәулеленуді ажыратады. Коралл тұрғындары көру пигменттерінің алуандығының арқасында ең бай түстерді қабылдауды көрсетеді.

Терең су түрлері жарықтың болмауы салдарынан жиі редукцияланған көздерге ие. Үлкен тереңдіктерде жарық көзі ретінде биолюминесценция басым. Кейбір жыртқыштар әлсіз жарқылдарды ұстау үшін телескопиялық көздерге ие. Фотофорлар мұхит ойпаттарының қап-қараңғы түнегінде олжаны немесе серіктестерді тартады.

Бүйірлік сызық

Бірегей сенсорлық жүйе су тербелістерін және қоршаған ортаның электр өрістерін қабылдауға мүмкіндік береді. Бүйірлік сызық басынан құйрық жүзбеқанасына дейін дене бойымен созылады. Арна желе тәрізді заттарға батырылған мамандандырылған рецепторлық жасушаларды қамтиды.

Невромасттар шығыңқы кірпіктері бар талшықты жасушалардың топтарын білдіреді. Судың қозғалысы кірпіктерді иіп, жүйке ұштарында электрлік импульсті тудырады. Ми дененің барлық ұзындығы бойынша көптеген рецепторлардың қозу үлгісін талдайды. Жүйе толық қараңғыда да қозғалатын объектілерді, ағындарды және кедергілерді анықтайды.

Бүйірлік сызықтың негізгі функциялары келесі міндеттерді қамтиды:

• бірнеше метр радиуста басқа жануарлардың қозғалысынан төмен жиіліктегі тербелістерді қабылдау;
• су ағынында позицияны ұстап тұру үшін ағыстың жылдамдығы мен бағытын анықтау;
• өз қозғалыстарынан шағылысқан толқындарды талдау арқылы кедергілерді табу;
• көрші даралардан тербелістермен синхрондау арқылы топтағы қозғалыстарды үйлестіру.

Соқыр үңгір түрлері бүйірлік сызықты басты сезім мүшесі ретінде сенеді. Рецепторлардың ұлғайтылған саны мәңгілік қараңғы жағдайларында жоғалған көруді өтейді. Кейбір жыртқыштар жүйені лай суда олжаға дәл секіру үшін пайдаланады.

Иіс сезу және дәм сезу

Химиялық сезімдер су омыртқалыларының мінез-құлқында өте маңызды рөл атқарады. Иіс сезу рецепторлары тыныс алу жүйесімен байланысты емес мұрын ойықтарында орналасқан. Су үнемі сезімтал эпителийді шайып, иісті заттардың молекулаларын жеткізеді.

Акулалар аминқышқылдарына және басқа органикалық қосылыстарға иіс сезудің феноменалдық сезімталдығын көрсетеді. Жыртқыштар судағы қан тамшысын жүздеген метр қашықтықта анықтайды. Ақ акуланың миының үштен екісі иіс сезу ақпаратын өңдеумен айналысады. Балғалы акулалардағы басының балға тәрізді пішіні иіс көзіне бағытты нақты анықтау үшін мұрын тесіктері арасындағы қашықтықты ұлғайтады.

Дәм рецепторлары тек ауызда ғана емес, сонымен қатар дененің барлық бетінде таралған. Жаяншабақ ұса тағамды тұнбада іздеу үшін мыңдаған дәм бүршіктерімен қапталған. Сазан тәрізділер түбін сипап, объектілердің жеуге жарамдылығын тері рецепциясы арқылы анықтайды. Сенсорлық жасушалардың концентрациясы еріндер мен жүзбеқаналарда ерекше жоғары.

Қызылбалықтар нерестеу үшін оралу үшін туған ағын суының химиялық құрамын есте сақтайды. Жасөспірімдер мұхитқа көші-қон басталмас бұрын еріген заттардың бірегей комбинациясын импринттейді. Жылдар өткен соң ересек даралар таныс химиялық сигналдардың градиентін ұстап, туған жеріне жол табады. Иіс сезу жады көші-қон түрлерінің бүкіл өмірі бойына сақталады.

Есту және дыбыстық қарым-қатынас

Су дыбыстық толқындарды ауадан жақсы өткізіп, акустикалық байланыс үшін қолайлы орта жасайды. Ішкі құлақ отолиттерді — дыбыстық толқындардың әсерінен тербелетін сүйек құрылымдарды қамтиды. Тербелістер механикалық қозғалыстарды жүйке импульстеріне түрлендіретін талшықты жасушаларды ынталандырады.

Сазан тәрізділердегі Вебер аппараты дыбыстық сигналдарды сүйекшелер тізбегі арқылы күшейтеді. Жүйе жүзу қуысын ішкі құлақпен байланыстырып, резонатор ретінде жұмыс істейді. Ауалы қуыс тербелістердің амплитудасын арттырып, естудің сезімталдығын жоғарылатады. Бұл бейімделуі бар түрлер айтарлықтай тыныш дыбыстарды естиді.

Дыбыстық қарым-қатынас анатомияға байланысты әртүрлі тәсілдермен жүзеге асырылады:

1. Сүйек элементтерінің бір-біріне үйкелісі аумақтық сигналдарға арналған шертулер мен сықырлаулар шығарады. Тышқылдақтар арқа жүзбеқанасының бірінші сәулесін арнайы ойыққа қарсы құлыптап және босату арқылы сипаттамалық дыбыстар шығарады.
2. Жүзу қуысының арнайы бұлшықеттермен дірілдеуі әртүрлі тональдықтағы шуылдаған және мырылдаған дыбыстар генерациялайды. Өкпелер нерест кезінде серіктестерді тарту үшін шығарылатын барабан дробі салдарынан атау алды.
3. Жүзбеқаналардың жылдам қозғалысындағы кавитация агрессивті өзара әрекеттесулерде сипаттамалық шапалақтар жасайды. Балық-жаңғақшалар шымшағын шерту арқылы ұсақ олжаны есеңгіретіп, бәсекелестерді қорқыту үшін соққы толқынын жасайды.

Дельфиндер лай суда навигация және аң аулау үшін эхолокацияны пайдаланады. Бұл қасиет сүтқоректілерге неғұрлым тән болса да, кейбір түрлер биолокацияның рудименттік формаларын көрсетеді. Дыбыстық импульстер объектілерден шағылысып, қашықтық пен кедергілердің пішінін анықтауға мүмкіндік береді.

Электрорецепция

Электр өрістерін қабылдау қабілеті көптеген су организмдеріне тән. Акулалар мен скаттардағы Лоренцини ампулалары тірі тіндердің әлсіз электрлік потенциалдарын детектейді. Рецепторлық мүшелер бастағы кеуектерде орналасқан және желе тәрізді арналарды білдіреді.

Әрбір бұлшықет жасушасы жиырылған кезде электрлік импульс генерациялайды. Жыртқыштар жұмыс істейтін бұлшықеттер мен жүйкелерден шыққан биоэлектрлік өрістер бойынша олжаны анықтайды. Құмға көміліп жатқан камбала өзін жабырларының электрлік белсенділігімен береді. Акулалар басқа сезім мүшелері пайдасыз болған кезде жасырынған олжаны табады.

Электрлік балықтар навигация және қарым-қатынас үшін өз өрісін генерациялайды. Электрлік мүше синхронды разрядталатын модификацияланған бұлшықет жасушаларынан тұрады. Әлсіз электрлік түрлер қоршаған кеңістікті зондтауға арналған төмен кернеудің өрісін жасайды. Объектілер жақындаған кезде өрістің бұрмалануы терінің электрорецепторларымен тіркеледі.

Күшті электрлік түрлер қорғаныс және аң аулау үшін разрядтарды пайдаланады. Электрлік балық ірі олжаны сал қылатын 600 вольтке дейінгі импульстер генерациялайды. Электрлік скат балықтарды есеңгірету үшін 220 вольтке дейінгі қуаттағы разрядтар шығарады. Африкалық электрлік жаяншабақ жыртқыштар мен бәсекелестерге қарсы электр тоғын қолданады.

Су омыртқалыларының сенсорлық жүйелерін зерттеу тірі организмдердің шындықты қабылдау тәсілдері алуандығын түсінуді кеңейтеді. Эволюциялық бейімделулер белгілі бір аспектілерде адам мүмкіндіктерінен асып түсетін ортаны тану құралдарын жасады. Биомиметика су астындағы датчиктер мен навигациялық жүйелерді әзірлеу үшін табиғи шешімдерден шабыт алады. Жалғасып жатқан зерттеулер су экожүйелерінің нейробиологиясы мен экологиясы саласында жаңа жаңалықтарды уәде етеді.