Чувствительные существа

аллигаторКрокодил — чудовище с могу­чими челюстями и прочнейшей шкурой, укрепленной роговыми щитками. Но эта пасть и эта шкура снабжены чувстви­тельными органами, реагирующими на легчайшее прикосновение.

На теле крокодила отчетливо видны крошечные пигментированные бу­горки — покровные сенсорные органы (ПСО). У аллигаторов и кайманов (Alliga­tor и Caiman) их обнаружили только на голове, преимущественно на челюстях, а у настоящих крокодилов, гавиалов и ложного гавиала (Crocodylus, Gavialias и Tomistoma) ПСО рассыпаны по всему телу. Эта особенность позволяет уточ­нить, из чьей кожи сделаны портфель или ботинки. Однако функция этих пупырышков долгое время оставалась неясной. Специалисты не сомневались, что это рецепторы, вопрос заключался лишь в том, на какие именно раздражи­тели они реагируют.

алигатор и нильский крокодилТак выглядят головы молодого аллигатора (а) и нильского крокодила (б) при электронном сканировании. Они густо усыпаны пятнышками ПСО, которые представляют собой округлые возвышения, окруженные «канавкой» (bв)

Разумеется, предположения были. Многие биологи считали, что это меха­норецепторы, которые улавливают вол­ны на поверхности воды, не исключали даже, что ПСО служат для восприятия звуковых сигналов, издаваемых в воде крокодилами, то есть для внутривидо­вой коммуникации. Другая гипотеза от­водила ПСО роль рецепторов, реагиру­ющих на изменение осмотического дав­ления соленой воды. Полагали также, что рецепторы на морде содействуют брачному поведению, поскольку кро­кодилы перед спариванием трутся друг о друга головами, или помогают самке улавливать изменения температуры гнезда — аллигаторы ворошат его время от времени. Высказывались мнения, что ПСО обнаруживают электрические или магнитные поля или выделяют масляни­стое вещество, возможно производное бета-кератина, которое смазывает и очищает крокодилову кожу. Это пред­положение основано на наблюдении, что грязь почти не прилипает к морде рептилии и стекает с нее.

Разобраться наконец с функциями ПСО решили доктор Дункан Лейч и профессор Кеннет Катанья из Универ­ситета Вандербильта (Нэшвилл, США). Ученые доказали, что ПСО составляют часть разветвленной системы механо­рецепции, предназначенной для ре­гуляции поведения крокодилов в воде. Исследователи работали с четырьмя нильскими крокодилами Crocodylus niloticus и восемнадцатью миссисипскими аллигаторами Alligator mississippiensis. Рептилии были моло­дые, от только что вылупившихся до трехлетних, длиной от 15 до 92 см и весом от 30 г до 3,2 кг.

плотность ПСОПлотность ПСО на голове молодого миссисипского аллигатора — чем дальше от пасти, тем реже встречаются рецепторы

Прежде всего ученые исследовали распределение ПСО на теле кро­кодилов. У каждого аллигатора, от годовалого до трехлетнего, на голове оказалось около 4200 ПСО, у нильских крокодилов в этой области 2800—3000 бугорков. Размеры у ПСО разные. На челюстях около рта и между зубами это маленькие точечки диаметром 0,2 мм, ближе к основанию челюстей бугорки больше — 1,2 мм. Максималь­ная концентрация ПСО у крокодилов и аллигаторов между зубами: по две штуки на квадратный миллиметр на пятнадцатисантиметровой голове. Много пупырышков на верхнем нёбе, на конце нижней челюсти, у ноздрей и во­круг глаз. У основания нижней челюсти рецепторов меньше, расстояние между ними может достигать 5 мм. У нильских крокодилов ПСО находятся не только на голове, они распределены по всему телу, хотя не так плотно, даже на брони­рованном загривке и спине рептилии. Всего их около девяти тысяч (вместе с теми, которые на голове).

Исследователи микроскопировали отдельные ПСО и серию срезов одно­го сенсорного органа. При большом увеличении он выглядит как бугорок, окруженный небольшим валиком. ПСО покрыт ороговевшим слоем эпидер­миса, и под этим куполом находятся множество нервных окончаний, осяза­тельные клетки Меркеля и меланоциты, которые обеспечивают пигментацию. Иными словами, ПСО имеют структуру, характерную для механорецепторов. Все аксоны, а их огромное количество, ведут к тройничному нерву. У людей этот нерв обеспечивает чувствитель­ность лица и челюстей. У крокодилов две ветви тройничного нерва иннерви­руют нижнюю и верхнюю челюсти, еще одна ветвь идет к глазам, но там аксонов на порядок меньше, чем на челюстях. Многочисленные ответвления нерва проходят через отверстия в челюстных костях. Вероятно, кости и кератиновые бугорки защищают нежные окончания тройничного нерва от возможных по­вреждений, ведь крокодилы ведут до­вольно бурную жизнь.

На какие же сигналы реагируют эти многочисленные рецепторы? На чув­ствительность к магнитным полям их не испытывали, поскольку обычно вос­приимчивые животные имеют сенсоры к магнитному полю внутри тела, а не на поверхности. А вот реакцию на соле­ность воды или слабое электрическое поле у крокодилов проверили — и ни­какой электрической активности нерва при этом не зафиксировали. Зато ПСО воспринимают давление и вибрацию, причем влажные рецепторы чувстви­тельнее сухих. Самые чувствительные ПСО между зубами и на краю нижней челюсти воспринимают надавливание с силой 0,078 мН — кончик человече­ского пальца не ощутит такого легкого прикосновения. На самые «грубые» ПСО надо нажимать с силой более 13 мН. Вы­сокочувствительные ПСО реагируют на прикосновение практически мгновенно. В воде они лучше всего воспринимают низкочастотные колебания 10—35 Гц, на более высокие частоты реагируют хуже. Но именно с частотой 20—30 Гц расходятся волны от упавшего в воду предмета.

Исследователи наблюдали, как моло­дые крокодилы ловят в аквариуме жи­вую добычу или хватают корм. Когда за спиной крокодильчика бросают в воду кусочек сухого корма, он мгновенно поворачивается в нужную сторону. Ви­деть, как падает лакомство, рептилии не могут, тем более что при ярком свете они часто закрывают глаза. Пой­манный кусочек потом непременно переориен­тируют таким образом, чтобы он соприкасался с чувствитель­ными зонами челюстей. Контакт про­должается всего 50—70 мс. При этом челюсти и пища находятся под водой, а глаза над водой, то есть крокодил обходится без помощи зрения.

Но быть может, он все-таки подсма­тривает или подслушивает? Зрение и слух у крокодилов хорошие. Рептилий наблюдали и в темноте, при инфра­красном свете и звуковых помехах — непрерывный белый шум не позволяет услышать всплеск. Но и в таких условиях и крокодилы, и аллигаторы прекрасно ориентируются. За три-четыре секунды рептилия находит лакомство, примерно 200 мс тестирует его чувствительным концом морды, затем начинает за­глатывать. Если кусок несъедобный, крокодилы его выталкивают. В темноте рептилии чувствуют проплывающую рыбу и ныряют за ней в правильном направлении.

У позвоночных лучше всего иннерви­рованы участки кожи, важные для по­ведения: клюв утконоса, передние лапы енота, губы и кончик языка у человека. Судя по тому, что у крокодилов ПСО, причем самые чувствительные, гуще всего расположены в ротовой полости, пасть выполняет жизненно важные функции, они ею не только едят. Вряд ли рецепторы в полости рта нужны для восприятия волн, расходящихся по по­верхности воды, для этого достаточно сенсорных органов на наружных по­кровах. Исследователи полагают, что ПСО служат не только для ориентации и ловли добычи, но и для определения ее качества. Водоемы бывают зарос­шие, замусоренные, с мутной водой, что только в них не падает. С помощью ПСО крокодилы и аллигаторы могут разбирать, что они сцапали, и мани­пулировать объектами во рту. Поэтому схваченный по ошибке кусок растения они не проглотят. Известно также, что матери-крокодилицы караулят свою кладку и помогают вылупляющимся детенышам выбраться из яйца, причем снимают скорлупу зубами и берут малы­шей в рот, не причиняя им ни малейшего вреда. Проделать это без хорошей так­тильной чувствительности невозможно.

ПСО на лапах аллигатораПередние лапы аллигатора и нильского крокодила. На них тоже есть ПСО. На рисунке выделены чувствительные зоны. Особенно чувствительны четвертый и пятый пальцы — самые изящные

Однако не только пасть у крокодилов восприимчива к давлению. Ученые об­наружили ПСО на лапах крокодилов и аллигаторов. Они не столь чувствитель­ны, как на морде, тем не менее самые «чуткие» реагируют на нажатие с силой 0,392 мН. Расположены эти рецепторы на концах четвертого и пятого пальцев передних лап. На этих пальцах, в от­личие от первых трех, нет когтей, они изящнее и меньше. Некоторые спе­циалисты полагают, что у четвертого и пятого пальцев особая тактильная функция — ими рептилии ощупывают добычу в воде. Когда кайман ловит рыбу, он зависает в воде в позе креста, приоткрыв пасть и расставив передние лапы, и хватает добычу, если рыба на­тыкается на его пальцы. Чем дальше от пальцев, тем ниже чувствительность ПСО. На задних лапах у крокодилов тоже есть сенсорные органы, самые восприимчивые опять-таки на пальцах. На соленую воду и электрическое поле ПСО лап не реагируют.

Исследователи полагают, что ПСО в небольших количествах могут присут­ствовать на тех участках тела, которым требуется чувствительность. Почему у крокодилов и гавиалов они рассеяны по всему телу, а у аллигаторов — нет, еще предстоит выяснить. Предназна­чены ПСО для использования в воде. Воспринимая колебания 20—35 Гц, они удачно дополняют диапазон слу­ховой чувствительности крокодилов (100—4000 Гц.) Еще в 2002 году иссле­дователи обнаружили, что, находясь в воде, аллигаторы в темноте и при шумовых помехах мгновенно реагируют на падение одной капли.

Так что крокодилы — нежные и забот­ливые родители, удачливые хищники и разборчивые едоки, и все благодаря чувствительным покровным органам. Кто бы мог подумать — при такой-то шкуре!

Н. Анина

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>