32. Загальна характеристика будови сенсорної системи. Різноманіття сенсорних систем у тварин. Органи чуття

До змісту

Поміркуйте й обговоріть ситуацію

Скільки основних чуттів у людини, на думку древніх єгиптян?

Згідно із символікою Ока Гора, древні єгиптяни виділяли шість елементів, які відповідали основним чуттям: зір, слух, нюх, смак, дотик та думки.

Які із зображених символів не відповідають чуттям?

Символ “думки” не відповідає справжньому чуттю. П’ять класичних чуттів людини — це зір, слух, нюх, смак і дотик, які сприймають подразники через відповідні рецептори. Думки належать до розумової діяльності мозку, а не до сенсорного сприйняття зовнішніх або внутрішніх подразників.

Що таке “шосте” чуття, про яке так часто згадують?

“Шосте чуття” — це інтуїція або здатність передбачати події без логічного обґрунтування. Це не фізичний орган чуття з рецепторами, як зір чи слух, а складний психічний процес. Мозок може аналізувати неусвідомлену інформацію від різних сенсорних систем і попереднього досвіду, формуючи передчуття або “внутрішній голос”.

Поділіться своїми думками

Як учені дізнаються про те, який зір і які кольори розпізнають різні тварини?

Учені використовують різні методи дослідження зору тварин. Один із способів — вивчення будови очей та рецепторів під мікроскопом, щоб визначити, які типи світлочутливих клітин є у тварини. Також проводять поведінкові експерименти, де тварин навчають реагувати на певні кольорові стимули за допомогою винагороди.

Простий експеримент для визначення колірного зору тварин:

Можна взяти дві однакові мисочки — одну червоного кольору з їжею всередині, а іншу синього кольору без їжі. Тварину (наприклад, рибку або жабу) кілька разів підряд годують тільки з червоної мисочки. Якщо після навчання тварина завжди підпливає або підходить саме до червоної мисочки, навіть коли їх переставляють місцями, це означає, що вона розрізняє ці кольори. Якщо ж вона обирає навмання, значить не бачить різниці між червоним і синім кольорами.

Відкритий мікрофон

Навіщо живим істотам сприймати подразники зовнішнього та внутрішнього середовища?

Живим істотам необхідно сприймати подразники, щоб отримувати інформацію про навколишній світ і стан власного організму. Це дозволяє їм знаходити їжу, уникати небезпеки, орієнтуватися в просторі та спілкуватися з іншими особинами. Наприклад, сприймаючи світло, тварини можуть бачити хижаків або здобич, а відчуваючи запахи — знаходити їжу або партнера для розмноження. Внутрішні рецептори, своєю чергою, повідомляють про голод, спрагу чи біль, що допомагає підтримувати стабільний стан організму.

Як пов’язаний розвиток окремих сенсорних систем зі способом життя тварин?

Розвиток сенсорних систем тісно пов’язаний зі способом життя тварин та середовищем їхнього існування. Наприклад, у тварин, що мешкають під землею або в печерах, як-от кріт, зорова система спрощується, а натомість краще розвинені нюх і дотик. У денних хижаків, що полюють у тропічних лісах, навпаки, дуже добре розвинений колірний зір для розпізнавання здобичі. Деякі риби, що живуть у каламутній воді, мають здатність сприймати зміни електричного поля, що допомагає їм орієнтуватися, а перелітні птахи використовують магнітне поле Землі для навігації під час міграцій. Змії, що полюють на теплокровних тварин, мають органи, які сприймають інфрачервоне (теплове) випромінювання.

Знайдіть інформацію й виконайте завдання

Дослідження із «сірими картками» Карла фон Фріша (Karl von Frisch).

Австрійський етолог Карл фон Фріш провів низку експериментів, щоб довести, що бджоли розрізняють кольори. Для цього він використовував картки різних відтінків сірого та одну кольорову картку. Спочатку він привчав бджіл до годівнички з цукровим сиропом, яку ставив на картку певного кольору. Коли бджоли звикали, він прибирав годівничку і залишав лише кольорову картку серед багатьох карток сірого кольору. Бджоли все одно продовжували сідати на кольорову картку, ігноруючи сірі, що й довело наявність у них кольорового зору. Його дослідження поведінки бджіл, зокрема їхньої мови танцю, були відзначені Нобелівською премією у 1973 році.

Завдання

На основі ваших знань із фізики про роботу ехолота й за допомогою схематичного малюнка поясніть принцип ехолокації у тварин. Чому кити та кажани використовують саме ультразвук? Чи може людина розвинути здатність до ехолокації на звичайних звукових хвилях? Для яких людей ця здатність була б дуже корисною?

Ехолокація — здатність тварин орієнтуватися та шукати здобич за допомогою відбитих звуків. Мозок аналізує звуки від об’єктів і створює тривимірну картину світу.

Кити, дельфіни та кажани використовують ультразвук завдяки його властивостям: висока частота й коротка довжина хвилі дозволяють виявляти дрібні об’єкти та ефективно орієнтуватися у воді з поганою видимістю.

Люди також можуть розвинути ехолокацію. Незрячі навчаються орієнтуватися, створюючи звуки (клацання язиком, цокання палицею) та аналізуючи, що повертається від навколишніх предметів. Цій навичці можна навчитися у будь-якому віці через тренування.

Ехолокація надзвичайно корисна для людей з вадами зору: вона допомагає виявляти перешкоди, визначати розмір приміщень та отримувати більше інформації про довкілля, підвищуючи мобільність і якість життя.

Дослідження «Властивості сенсорних систем»

1. Опустіть руку в ємність із гарячою водою (45–50 ºС). Потримайте деякий час. Як відчувалася температура спочатку, а як — за певний час? Перенесіть руку в ємність із водою, де температура води 18–20 ºС. Потримайте деякий час. Знову перенесіть руку в гарячу воду. Оцініть ступінь відчуття гарячого в обох випадках за шкалою від 1 до 5.

Спочатку гаряча вода відчувалася дуже гарячою, приблизно на 4 бали. Через деякий час відчуття стало слабшим, десь на 3 бали. Після того як я потримав руку в холодній воді і знову опустив у гарячу, вона здалася набагато гарячішою, ніж першого разу, на всі 5 балів.

2. За допомогою онлайн-тоногенератора прослухайте один раз звуки частотою 500, 510, 520 Гц. Потім зробіть це у випадковому порядку й спробуйте визначити частоту звуку. Повторіть прослуховування кілька разів, а потім знову спробуйте ідентифікувати звуки. Коли вдалося краще це зробити?

Спочатку було майже неможливо розрізнити звуки такої близької частоти. Після кількох повторних прослуховувань стало легше помічати різницю між ними, і вгадувати частоту виходило краще.

3. Щільно закрийте ніс, затримайте дихання та скуштуйте, наприклад, цукерку. Повторіть те саме, але з відкритим носом і без затримання дихання. Коли цукерка виявилася смачнішою?

Коли ніс був закритий, цукерка здавалася просто солодкою, її смак був невиразним. А коли я дихав носом, одразу відчув її повний аромат і смак, і вона виявилася набагато смачнішою.

4. Увімкніть якусь знайому мелодію. Прослухавши 10 с, заплющіть очі й продовжуйте слухати. Як відрізняється ваше сприймання?

Коли я заплющив очі, сприйняття музики змінилося. Вона почала здаватися більш глибокою та детальною, я зміг краще розчути окремі інструменти та нюанси мелодії, на які раніше не звертав уваги.

5. Прочитайте опис властивостей сенсорних систем. Установіть, які з них ви досліджували. Зробіть висновок.

У цих дослідах я вивчив такі властивості сенсорних систем:

• Адаптація — це здатність сенсорних систем пристосовуватися до інтенсивності подразника. Це було продемонстровано у першому досліді з водою, коли відчуття гарячого з часом притупилося.
• Тренування — це покращення чутливості та здатності розрізняти подразники внаслідок тренувань. Це я спостерігав у другому досліді, коли після кількох спроб стало легше розрізняти звуки різної частоти.
• Взаємодія сенсорних систем — це явище, коли різні органи чуття впливають одне на одного, доповнюючи інформацію. Це було видно у третьому досліді, де нюх посилював відчуття смаку, і в четвертому, де відсутність зору загострила слухове сприйняття.

Висновок: Сенсорні системи нашого організму не просто пасивно сприймають інформацію, а й активно з нею працюють: пристосовуються до змін (адаптація), покращують свою роботу через тренування та співпрацюють одна з одною (взаємодія), щоб створити для нас цілісну картину навколишнього світу.

Розв’язання проблемних питань і завдань із теми

Навіщо потрібні тепловізори?

Військові використовують їх, щоб бачити ворога та техніку вночі або в маскуванні. Цивільні — для пошуку людей під завалами, виявлення пожеж у диму та знаходження місць витоку тепла у будинках. Тобто, головна мета — бачити об’єкти за їхнім теплом в умовах поганої видимості.

Як вони працюють?

Будь-який об’єкт випромінює невидиме тепло (інфрачервоні хвилі). Тепловізор вловлює це випромінювання за допомогою спеціального сенсора, перетворює його на електричний сигнал і виводить на екран у вигляді картинки. На ній тепліші об’єкти, як-от людина, виглядають яскравішими на тлі холоднішого оточення.

Поділіться своїми думками

Чому спеціалізований орган чуття забезпечує краще сприймання подразників, ніж окремі поодинокі рецептори?

Наприклад, в оці кришталик і рогівка фокусують світло на сітківці, де зібрано мільйони фоторецепторів. Поодинокі світлочутливі клітини на поверхні тіла могли б лише відрізнити світло від темряви, але не змогли б створити чітке зображення. Так само вушна раковина збирає звукові хвилі, а слухові кісточки їх підсилюють, спрямовуючи на чутливі волоскові клітини внутрішнього вуха.

Запитання і завдання

1. Поясніть, чому тварини, які живуть у наземно-повітряному середовищі існування або для яких характерний хижий спосіб життя, мають дуже добре розвинені сенсорні системи.

У наземно-повітряному середовищі, яке є дуже мінливим, тваринам потрібні розвинені органи чуття (зір, слух, нюх), щоб ефективно орієнтуватися, знаходити їжу, помічати небезпеку та спілкуватися. Для хижаків, як-от яструб, гострий зір є критично важливим для виявлення здобичі з великої відстані, а для їхніх жертв, наприклад ховрахів, — гострий слух, щоб вчасно почути наближення небезпеки і сховатися.

2. Поясніть, які пристосувальні зміни сенсорних систем відбудуться в людини, у якої не працює одна з них (на вибір).

Якщо одна із сенсорних систем ушкоджена, інші сенсорні системи будуть працювати, щоб компенсувати відсутність певного чуття. Вони потребуватимуть і більше опрацьовуватимуть інформації. Наприклад, незрячі люди можуть краще розпізнавати звуки, запахи, і в них підвищена дотикова чутливість.

3. Кожен «спалах» світла, що сприймає фоторецептор ока, дає 1 біт інформації кожні 10 мс. Який потік інформації (Мбіт/с) ми отримуємо кожну секунду через усі 7 млн фоторецепторів-колбочок, які забезпечують денний колірний зір? Порівняйте швидкість потоку інформації з вашим інтернет-з’єднанням.

Кожен фоторецептор-колбочка сприймає один «спалах» світла, що дає 1 біт інформації кожні 10 мс. За одну секунду (1000 мс) це 100 спалахів (1000 мс / 10 мс). Тобто один фоторецептор дає 100 біт інформації за секунду. Через усі 7 млн фоторецепторів-колбочок, які забезпечують денний колірний зір, потік інформації становить 700 000 000 біт/с. Це дорівнює 700 Мбіт/с.

Сучасний домашній інтернет має приблизно схожу швидкість.