Механорецепторы и слух

Звук возникает вследствие ничтожных изменений давления, вызываемых источником колебаний в воздухе, в воде или почве. Звуковые рецепторы в принципе тоже представляют собой механорецепторы, но с очень быстрым восстановлением чувствительности. Это делает их восприимчивыми к колебаниям очень высокой частоты.

У множества членистоногих описаны чувствительные к вибрации волоски и рецепторы в суставах конечностей. Пауки отличают живую добычу от мертвой по вибрации паутины. Некоторые позвоночные обладают механорецепторами, способными воспринимать колебания субстрата. Такие рецепторы найдены в коже змей и в суставах ног у кошек и уток.

Слуховые системы животных, несмотря на разнообразие, имеют некоторые общие черты. Так, например, их периферическая часть преобразует звуковое давление в колебательное движение. Рецепторы превращают это движение в нервные импульсы, которые распознаются центральной нервной системой. Один из самых простых типов периферических устройств известен у бабочек совок. У них имеются два «уха» (тимпанальных органа), каждое из которых состоит просто из особой мембраны по бокам груди и двух рецепторных клеток, погруженных в полоску соединительной ткани. Это поразительно простое «ухо» позволяет бабочкам слышать ультразвуковые сигналы охотящихся летучих мышей. А некоторым из них – включать в ответ свою систему ультразвуков. От этих ультразвуков мышь «слепнет», то есть лишается на время своего эхолокатора и теряет бабочку из виду.

Звук обладает многими свойствами, на которые животное может реагировать. Когда он проходит через среду, ее частицы движутся взад и вперед, создавая осциллирующие волны давления. Величина (амплитуда) этих волн определяет интенсивность (громкость) воспринимаемого звука. Скорость его зависит от плотности среды распространения и не зависит от интенсивности воспроизведения. В воздухе звук распространяется со скоростью около 340 м в секунду, причем в горячем воздухе – быстрее, чем в холодном. В воде его скорость приблизительно в четыре раза выше, чем в воздухе. То же характерно и для почвы.

Когда слуховой рецептор воспринимает узкий частотный диапазон, говорят, что он «остро настроен». Так антеннальный рецептор (джонстонов орган) самца комара реагирует на колебания частотой от 150 до 550 Гц, что соответствует звуку, создаваемому крылом самки.

В целом органы слуха у позвоночных чувствительны к более широкой области звукового диапазона, чем у беспозвоночных. Так, лишь очень немногие беспозвоночные могут различать две частоты, если только не обладают двумя по-разному настроенными типами рецепторов. Для позвоночных такое различение не составляет проблемы благодаря отчасти строению их уха, а отчасти анализирующей роли их центральной нервной системы.

У человека, подобно большинству млекопитающих, ухо разделено на три отдела: наружное, среднее и внутреннее ухо. Наружное ухо состоит из ушной раковины и слухового прохода, который отделяется от среднего уха барабанной перепонкой. Среднее ухо образовано полостью, лежащей за барабанной перепонкой и соединенной с глоткой через евстахиеву трубу. Эта труба – проход, который делает возможным выравнивание воздушного давления в наружном и среднем ухе.

Колебания воздуха улавливаются ушной раковиной и проходят по наружному слуховому проходу, заставляя барабанную перепонку колебаться с той же частотой. Эти колебания передаются через полость среднего уха по трем слуховым косточкам, образующим систему рычагов, она уменьшает амплитуду колебаний, но увеличивает их силу.

Не у всех позвоночных строение уха одинаково. Так, например, у рыб и китообразных (дельфинов и китов) нет наружного уха. Рыбы, кроме того, лишены также барабанной перепонки и среднего уха со слуховыми косточками. Поскольку ткани рыб имеют приблизительно ту же плотность, что и вода, колебания, приходящие к их голове, могут передаваться прямо к внутреннему уху. У амфибий и рептилий самой наружной частью уха является барабанная перепонка, но у птиц уже имеется внешний канал (слуховой проход), ведущий к ней от поверхности тела.

Дата добавления: 2017-02-01