Чем больше информации об окружающей среде получает организм, тем выше его шансы на выживание. Все живое так или иначе реагирует на изменения вокруг себя. Улавливать эти изменения и сигнализировать о них центральной нервной системе – задача сенсоров клеточных мембран, чувствительных к той или иной форме энергии. На этом курсе вы узнаете об устройстве различных сенсорных систем на молекулярном уровне и познакомитесь с некоторыми деталями работы нервной системы. Мы выясним, как реагирует простейшая сенсорная система на уровне одноклеточных организмов, как они определяют погодные условия вокруг себя и какие глаза бывают у одноклеточных. Вместе с эволюцией организма происходит эволюция его сенсоров. Поэтому в ходе курса вам придется столкнуться с самыми разнообразными сенсорными системами многоклеточных животных: механо- и термочувствительной, хемо- и фоточувствительной, а также узнать о редких и недоступных людям способах ощущения мира – электро- и магниторецепции.
3.3. Эволюция уха
Loading...
Из курса от партнера Novosibirsk State University
Биосенсоры
32 оценки
Explore Related Videos
At Coursera, you will find the best lectures in the world. Here are some of our personalized recommendations for you
Из урока
Механочувствительность. Часть 2
Механочувствительность обеспечивает восприятие весьма разнообразных характеристик внешнего мира. В этом модуле мы рассмотрим развитие внутреннего уха у позвоночных. Этот орган обеспечивает и чувство равновесия, и слух, и способность к эхолокации – и все это базируется на работе механорецепторов.
Познакомьтесь с преподавателями
Анна ЮшковаКандидат биологических наук, доцент
Кафедра естественнонаучных дисциплин ВКИ НГУ
[МУЗЫКА]
[МУЗЫКА] Способность слышать, воспринимать звуковые
волны из окружающей среды, появилась у позвоночных организмов не сразу.
Первые позвоночные обитали в водной среде,
и вместе с боковой линией внутреннее ухо служило им как орган равновесия.
Возможность качественного определения звука появилась позже,
по мере освоения суши.
Предки наземных позвоночных утратили жаберное дыхание и стали дышать с помощью
легких или кожи, им стали не нужны жаберные крышки, крышки редуцировались,
но при этом потерялась жесткая связь между черепом и поясом передних конечностей.
А косточки, которые участвовали в формировании жаберной крышки,
постепенно стали косточками среднего уха.
У земноводных впервые появляется среднее ухо, а в нем — слуховая косточка,
столбик, которая как раз и передает звуковые колебания.
Эта косточка сохраняется у пресмыкающихся и птиц.
У млекопитающих эта косточка сильно уменьшается в размерах и становится так
называемым «стремечком».
У пресмыкающихся и у млекопитающих по-разному устроены нижние челюсти,
по-разному располагаются двигающие их мышцы.
В некотором смысле у млекопитающих эта система более эффективна,
что позволило им освободить некоторые косточки из челюстного аппарата,
и вот они уже стали наковальней и молоточком среднего уха.
Что касается способности именно слышать, то она характерна как для животных,
населяющих наземно-воздушную среду, так и водную.
Но в воде звук распространяется совсем по-другому, в 4 раза быстрее,
ведь вода обладает высокой плотностью, и поэтому практически несжимаема.
Вопрос о том, слышат ли рыбы, долго дискутировался,
но все-таки и слышат, и сами производят звуки.
Но мы с вами уже понимаем, что их слуховой аппарат устроен не так,
как у наземных животных.
На что способны рыбы?
Рыбы способны воспринимать звуковые частоты в диапазоне от 50 до 3000 Гц.
Низкочастотные колебания воспринимаются не всеми рыбами,
но у некоторых инфразвуковая рецепция доведена до совершенства.
Острота слуха у рыб не так развита, как у наземных животных,
но некоторые из них даже способны различать полутона.
Слуховой аппарат рыб включает в себя плавательный пузырь, — у тех, у кого он
есть — Веберов аппарат, лабиринт, то есть внутреннее ухо, и систему боковой линии.
Веберов аппарат — это три парных косточки,
которые образовались из первых туловищных позвонков, они подвижно соединены
друг с другом и обеспечивают связь между лабиринтом и плавательным пузырем.
Плавательный пузырь работает как резонатор, усиливая колебания воды,
он приводит к смещению цепочки косточек Веберова аппарата и стимулирует
мембрану лабиринта.
Ну а если у рыбы нет плавательного пузыря и Веберова аппарата,
то они проявляют низкую чувствительность к звуку.
А вот боковая линия, она присутствует у всех рыб,
и позволяет определять не только колебания воды, возникающие от движения хищника,
добычи или соседа, но даже и звуковые волны с небольшой частотой.
Лабиринт — это в первую очередь функция органа равновесия у рыб,
и пока он еще устроен гораздо проще, чем у млекопитающих.
Там есть три полукружных канала и есть преддверие,
и эти преддверия образуют небольшой вырост, лагену.
Рецепторные клетки, волосковые клетки из мешочков и лагены,
они важны для детекции звука.
Потом, в процессе эволюции этот пока еще неприметный вырост станет уже
знакомой нам улиткой, но пока ее нет, можно использовать плавательный пузырь.
Смещение стереоцилий, как и всегда, приводит к генерации нервного импульса,
который поступает в центр продолговатого мозга.
Дальше в ходе эволюции животные осваивают сушу, атмосфера — более разреженная среда
по сравнению с водой, и у земноводных ухо претерпевает существенные изменения.
Мы с вами помним, что у амфибий в среднем ухе появляется костный стержень,
передающий изменения давления, этот самый звук,
от барабанной перепонки к камерам мембранного лабиринта.
А вот, правда, у хвостатых амфибий не развивается ни среднее ухо,
ни такого стержня у них нет, но хвостатые — не глухие.
Они реагируют на звук лабиринтом внутреннего уха и кожными
механорецепторами.
У пресмыкающихся мешочки преддверия развиты, конечно, лучше, и у них
начинает формироваться улитка, но лагена — еще пока только просто крупный вырост.
Появляется полоска волосковых клеток,
над ними формируется желатинозная мембрана, в которую погружены реснички.
Но несмотря на то, что у пресмыкающихся анатомически внутреннее ухо развито лучше,
чем у земноводных, нет оснований предполагать,
что они способны хорошо различать частоты.
Вот змеи вообще не имеют ни наружного слухового прохода, ни камеры среднего уха,
но слуховой стержень у них есть, и присоединен он к костям челюсти.
Поэтому у змей нет возможности ощущать колебания воздуха, но они
прекрасно чувствуют колебания почвы, то есть они тоже нисколько не глухие.
У птиц анатомически выделяются три отдела: наружный слуховой проход,
ведущий к барабанной перепонке, среднее ухо и внутреннее ухо,
в котором находится мембранный лабиринт.
Лагена значительно удлиняется, становится изогнутой, и волосковые клетки и мембрана
в улитке очень хорошо развиты, можно говорить уже именно о Кортиевом органе.
Особо острый слух у хищных ночных птиц,
и у них развитая способность определять положение источника звука.
Например, у сипухи левое ухо расположено немножечко выше, чем правое, но направлено
немножечко вниз, и получается, что левое ухо более чувствительно к звукам,
которые поступают с уровня ниже головы, а правое — к поступающим сверху.
И вот эти различия во времени поступления сигнала позволяют определить,
правее или левее, выше или ниже находится данный источник звука.
У млекопитающих наиболее развитое чувство слуха.
Там присутствуют три косточки в среднем ухе, наиболее развита улитка,
она совершает несколько оборотов.
У человека — около 2,5, а у кота — целых 3, и настоящий кот услышит,
как хозяин открывает холодильник даже из другого конца дома.
Мы с вами уже говорили, что человек воспринимает звуковые
колебания в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц.
Все, что ниже, считается инфразвуком, а выше — ультразвуком.
Ультразвук легко проникает в мягкие ткани, и он относительно безвреден,
поэтому, кстати, широко применяется для визуализации состояния
внутренних органов человека и животных.
А вот инфразвук опасен повреждениями нервной системы и других органов
по причине тканевой гипоксии из-за нарушений микроциркуляции крови.
Если совпадают частоты колебаний внутренних органов и инфразвука,
то может начаться вибрация,
которая будет сопровождаться очень сильными болевыми ощущениями.
Диапазон частот, воспринимаемый не человеком, а другими животными,
сильно отличается.
Некоторые животные: летучие мыши, зубатые киты, землеройки и даже некоторые грызуны
с ночным образом жизни, они обладают не только
широким диапазоном восприятия звуковых частот, но и способны к эхолокации.
Но об этом удивительном способе ориентации — в другой лекции.
[БЕЗ_ЗВУКА]
Ознакомьтесь с нашим каталогом
Присоединяйтесь бесплатно и получайте персонализированные рекомендации, обновления и предложения.
Coursera делает лучшее в мире образование доступным каждому, предлагая онлайн-курсы от ведущих университетов и организаций.
© Coursera Inc., 2019 Все права защищены.
