HMYZ.NET

Smysly hmyzu

Hmyz má smyslové orgány, které mu umožňují vidět, cítit, slyšet, ochutnávat a dotýkat se okolního prostředí. Jelikož jde o stejných pět smyslů, které má i člověk, nabízí se závěr, že hmyz slyší to co my, vidí to co my, slyší to co my atd. Experimenty ale ukázaly, že smyslové schopnosti hmyzu jsou velmi odlišné od smyslů člověka a dalších obratlovců.

Všechny smyslové orgány (receptory) fungují jako převodníky – převádějí světelnou, chemickou nebo mechanickou energii na elektrickou energii nervových impulzů ve smyslových nervových buňkách (neuronech). Signály vzniklé ve smyslových receptorech hmyzu putují do mozku nebo břišní nervové pásky, kde vyvolávají příslušné reakce v chování: hledání zdrojů potravy nebo partnerů, vyhýbání se nebezpečí nebo reagování na změny prostředí. Všechny smyslové receptory jsou nedílnou součástí vnější kostry hmyzu. Dělíme je na tři skupiny podle funkce:

mechanoreceptory – zjišťují pohyby, vibrace nebo další mechanické podněty

chemoreceptory – zjišťují přítomnost chemických látek ve vzduchu (čich) nebo v hmotě (chuť)

fotoreceptory – zjišťují přítomnost a kvalitu světla (elektromagnetického záření)


Mechanoreceptory

Mechanoreceptory můžeme nalézt téměř kdekoli na povrchu těla hmyzu. Mohou fungovat jako receptory hmatu, zjišťovat pohyb předmětů v prostředí anebo mohou poskytovat informace o pozici a postavení těla a jeho částí. Tyto receptory jsou inervované jedním nebo více smyslovými neurony, které reagují na natahování, ohýbání, stlačování, vibrace nebo jiné mechanické podněty. Některé mechanoreceptory při stimulaci vydávají fázovou reakci, tzn. že reagují pouze při aktivaci a pak při deaktivaci. Další receptory vytvářejí silovou reakci, tj. reagují, dokud existuje podnět. Nervová centra v mozku nebo v nervových uzlinách jednotlivých tělních článků zpracovávají kombinace silových a fázových signálů přijatých z okolních receptorů.

Asi nejjednodušším mechanoreceptorem je tzv. trichoidní senzila. Jde o hmatové chloupky, které jsou inervované smyslovým neuronem, přesněji jeho výběžkem, který je napojen poblíž základu chloupku a vytváří nervový impulz, kdykoli je zjištěn pohyb. Za hlavou, na nohách nebo v okolí kloubů často nacházíme shluky hmatových chloupků, které reagují na pohyby těla.

Dalším typem je tzv. campanuliformní senzila, což jsou ploché oválné disky, které obvykle slouží jako receptor ohybu ve vnější kostře. Reagují na různé mechanické podněty, které způsobují ohýbání vnější kostry. Tyto senzily nalézáme po celém těle, zejména na končetinách, u kořenů křídel a podél spojení tělních článků.

Receptory tahu jsou vícepólové neurony, které zpravidla doprovázejí svaly nebo pojivovou tkáň. Jsou běžně umístěné v mezičlánkové membráně a ve svalových stěnách trávicí soustavy. Některé druhy hmyzu mohou například přestat přijímat potravu poté, co se jejich střevo roztáhne natolik, že začne stimulovat receptory ve voleti. U jiných druhů může být kladení vajíček vyvoláno tlakem zralých vajíček na receptory v rozmnožovacích orgánech.

Receptory tlaku poskytují smyslové informace vodnímu hmyzu o hloubce, v níž se ve vodě nachází. Tyto receptory jsou obvykle spojené se vzduchovým polštářkem u těla nebo uvnitř vzdušnic. Růst tlaku vody stimuluje receptory, které vyvolávají tlakové a fázové impulzy.

Chordotonální (zvuky vnímající) orgány zahrnují několik typů mechanoreceptorů s jedním nebo více dvoupólovými neurony, které překonávají mezeru mezi dvěma vnitřními povrchy vnější kostry. Každý neuron je zpravidla doplněn dvěma dalšími buňkami, které tvoří pouzdro a místo uchycení. Tyto tři buňky pak společně tvoří jednotku (tzv. skolopidium), které může být přítomno jednotlivě nebo ve skupinách.

Běžné typy sluchových orgánů jsou:

Subgemální orgán – Nachází se v holeních končetin řady druhů hmyzu (kromě brouků a dvoukřídlých). Tyto receptory obsahují poměrně málo skolopidií, přesto se zdají být velmi citlivé na vibrace podkladu. Hmyzu tedy mohou chybět speciální receptory zvuku a přesto může vnímat vibrace přenášené podkladem.

Tympanální orgány – Leží pod bubnovitou membránou, kde reagují na zvukové vibrace. Tyto „uši“ mohou být umístěné na hrudi (některé ploštice), zadečku (kobylky, cikády a někteří noční motýli) anebo holeních předního páru nohou (cvrčci, saranče).

S trochou nadsázky se dá říct, že u některých druhů hmyzu tedy není obvinění „posloucháš kolenem“ nebo "sedíš si na uších" urážkou, ale pouze konstatováním skutečnosti.

Johnstonův orgán – Nachází se ve druhém tykadlovém článku. U některých druhů funguje jako receptor polohy těla, poskytující informace o pozici a orientaci tykadel. U komárů a pakomárů reaguje na frekvence vzduchem přenášených zvuků tak, že vnímá rezonující vibrace chloupků na tykadlech (kratší chloupky na konci tykadel reagují na vyšší frekvence než delší chloupky u kořenů tykadel).


Chemoreceptory

Hmyz má schopnost vnímat různé chemické látky v prostředí. Když jsou tyto látky přítomny v plynné formě (v poměrně malých koncentracích), lze je zjistit jako pachy čichovými receptory. Když jde o pevné nebo tekuté látky (obvykle ve vyšších koncentracích), jsou vnímány chuťovými receptory. Obecně řečeno, chuť znamená přímý kontakt s látkou (kontaktní chemorecepce) a čich znamená zjištění látek v plynné nebo vzduchem přenášené formě (dálková chemorecepce).

Chuť – Chuťové receptory se obvykle popisují jako tlustostěnné chloupky nebo prohlubně, kde jsou výběžky několika (obvykle nejvýše pěti) smyslových neuronů vystaveny okolnímu prostředí prostřednictvím jediného póru v kutikule (vnější kostře). Každý neuron patrně reaguje na různé typy látek (např. cukr, sůl, vodu, bílkovinu, kyselinu atd.). Chuťové receptory jsou nejčetnější v okolí úst, ale můžeme je najít také na tykadlech, chodidlech a pohlavních orgánech (zvlášť poblíž konce kladélek samic).

Čich – Čichové receptory jsou obvykle tlustostěnné výstupky, výběžky nebo destičky s množstvím pórů, kterými pronikají vzduchem přenášené molekuly. Výběžky smyslových neuronů se v těchto pórech větví a mohou reagovat i na velmi nízké koncentrace látek (např. feromonů). Některé receptory reagují na širokou škálu látek, zatímco jiné jsou vysoce specializované. Čichové receptory jsou nejčetnější na tykadlech, ale můžeme je nalézt také v okolí úst a na vnějších částech pohlavních orgánů.

Obecné vnímání chemických látek - Vysoké koncentrace dráždivých látek (např. amoniaku, chlóru, kyselin, esenciálních olejů aj.) stimulují v chování hmyzu reakce vyhýbání se a čištění. Hmyz dokáže tyto látky zjistit, i když se všechny známé chemoreceptory zakryjí nebo zničí. Dráždivé látky tak zjevně způsobují všeobecné podráždění ostatních typů smyslových neuronů.


Fotoreceptory

Složené oči
Pár složených očí je hlavním orgánem zraku u většiny hmyzu. Najdeme ho téměř u všech dospělců a u většiny nedospělých stádií hmyzu s proměnou nedokonalou. Jak název napovídá, složené oči se skládají z mnoha podobných těsně k sobě poskládaných oček, tzv. omatidií, které jsou základní stavební a funkční jednotkou zraku. Jejich počet se u jednotlivých druhů značně liší. Někteří mravenčí dělníci mají méně než šest omatidií, zatímco některé vážky i více než 25 000.

Zvenku je každé omatidium typické kuželovitým tvarem, je z průhledné kutikuly, fungující jako rohovka. Pod rohovkou je často křišťálotvorný kužel tvořený křišťálotvornými buňkami. Společně tvoří dioptrický aparát, který soustřeďuje přicházející světlo na receptory obsahující oční pigment.

Část omatidia citlivá na světlo se nazývá rhabdom. Jde o útvar ve tvaru tyčky, vyloučený 6 – 8 specializovanými neurony a vycentrovaný na optickou osu těsně pod křišťálotvorným kuželem. Rhabdom obsahuje skupinu těsně spojených mikrovláken, kde jsou uloženy světločivé pigmenty (např. rhodopsin). Tyto pigmenty pohlcují některé vlnové délky a vytvářejí nervové impulzy pomocí fotochemického procesu podobného tomu, který probíhá u obratlovců.

Většina denních druhů hmyzu má okolo každého omatidia pigmentové buňky. Tyto buňky omezují rozsah vnímání jednotlivých oček tím, že pohlcují světlo přicházející skrze okolní očka. Každé očko míří na trochu odlišné místo zorného pole a dohromady vytvářejí mozaikovitý vjem z okolí. Noční a večerní druhy hmyzu mají pigmentové buňky, které neizolují jednotlivá očka, a tak jsou jejich omatidia stimulována světlem z většího dílčího zorného pole. To vytváří jasnější a teoreticky i méně mozaikovitý obraz.

stavba omatidia
stavba omatidia

1 - zrakové buňky
2 - nerv
3 - rohovka
4 - křišťálotvorné buňky
5 - křišťálotvorné kužele
6 - rhabdom
7 - bazální membrána
8 - pigmentové buňky
9 - sítnicové pigmentové buňky
10 - vzdušnice

Jelikož hmyz neumí vytvořit přesný (tj. zaostřený) obraz okolního prostředí, vizuální ostrost vjemu je oproti obratlovcům výrazně horší. Na druhou stranu, jejich schopnost vnímat pohyb tím, že sledují objekt, jak přechází z jednoho omatidia do jiného, je lepší než u většiny ostatních živočichů. Počet zrakových vjemů za vteřinu dosahuje až 200 impulzů za sekundu u některých včel a much (u člověka se řada obrázků slije v pohyb při rychlosti 30 impulzů za sekundu). Hmyz může také vnímat polarizované sluneční světlo a rozlišit vlnové délky od ultrafialového až po žluté světlo (ale ne červené).
[více o vidění hmyzu]

Jednoduchá očka - ocelli
U hmyzu se můžeme setkat se dvěma druhy „jednoduchých očí“ – vrchní očka (dorzální ocelli) a postranní očka (stemata). I když mají oba typy podobnou strukturu, má se zato, že mají odlišný vývojový (fylogenetický a embryonální) původ.

Dorzální ocelli mají běžně dospělci a také nedospělá stádia mnoha druhů hmyzu s proměnou nedokonalou. Nejde o nezávislé zrakové orgány a nikdy je nenajdeme u druhů, které nemají složené oči. U druhů, které je mají, jde o dvě nebo tři malé kuželovité vypoukliny na svrchní nebo čelní straně hlavy. Od složených očí se liší tím, že mají pouze jedinou čočku pokrývající shluk několika tuctů rhabdomům podobných smyslových buněk. Tato očka nevytvářejí žádný obraz, ani nevnímají předměty nebo prostředí, ale jsou citlivá na velký rozsah vlnových délek, reagují na polarizované světlo a rychle reagují na změny v intenzitě světla. Dosud nebyla přesvědčivě zjištěna jejich přesná funkce, ale řada fyziologů je toho názoru, že mají význam pro přizpůsobení citlivosti složených očí na různé úrovně intenzity světla.

dorzální ocelli na hlavě sršně
dorzální ocelli

Stemata najdeme pouze u larev hmyzu s proměnou dokonalou a některých dospělců (blechy a řasníci). Stemata jsou umístěna po stranách hlavy, na každé straně jich může být až šest. Strukturou jsou podobné dorzálním ocelli, ale často mají pod čočkou křišťálotvorný kužel a několik smyslových rhabdomů. Larvy používají tyto jednoduché oči pro vnímání intenzity světla, obrysů okolních předmětů a dokonce ke sledování pohybů predátorů nebo kořisti. Přikrytí několika ocelli na každé straně hlavy zřejmě blokuje vidění, takže mozek musí být schopen skládat hrubou mozaiku okolních předmětů ze zorných polí sousedících ocelli.

Dermální vidění - Některé druhy hmyzu (možná většina) reaguje na změnu intenzity světla, i když vyřadíme z funkce všechny známé fotoreceptivní orgány. Tento smysl dermálního vidění je připisován reakci jednotlivých neuronů v mozku a/nebo břišní nervové pásce. Existují také přesvědčivé údaje, že některé druhy hmyzu dokáží vnímat infračervené záření (teplo), i když dosud nebyly popsány specifické receptory s touto schopností.



zpět na anatomii


© Jakub Pechlát 2007, hmyz.net(zavináč)seznam.cz
„Snažme se žít tak, aby naší smrti litoval i majitel pohřební služby.“ Mark Twain