Как животные ориентируются в пространстве и времени?

Задумывались ли вы когда-нибудь, каким образом различные представители царства животных удивительно точно определяют время и маршруты перелётов, обратную дорогу к дому, места нереста и т. д. Вы должны, кстати, хорошо знать, что «царство животных» - вполне научный термин. И насекомые, и птицы, и рыбы, и ящерицы, и тли - все они относятся к многочисленному царству животных, подразделяясь далее на типы, классы, отряды и семейства.

Особая роль при ориентации животных в пространстве и времени отводится памяти. Учёные выяснили, что пчёлы запоминают местонахождение корма в четырёх разных направлениях от улья на расстояниях в сотни метров и после зимовки (то есть по прошествии 4-5 месяцев) уверенно летят за ним. Или вот ещё характерный пример свойств памяти при ориентации у рыб. Лососи помнят химический состав воды своего «родного» ареола и после долгих месяцев скитаний в море неизменно возвращаются домой.

Однако не только способность к запоминанию является критерием ориентации. Животные определяют расстояние, место и время по солнцу, а также по луне и звёздам. Пчёлам, к примеру, солнце служит компасом в прямом смысле этого слова. Или взять морских черепах. Они откладывают яйца на узком участке побережья. Однако, выпущенные за десятки километров от берега, абсолютно точно двигаются к месту кладки при условии, что солнце не скрыто за тучами. Когда им показали солнце, отражённое в зеркале, они поплыли в обратном направлении. А вот рыжий лесной муравей, как обнаружили исследователи, ориентируется по луне.

Животные обладают способностью ориентироваться по электрическим и магнитным полям. Например, майские жуки ориентируются в направлении силовых линий магнитного поля земли. А пчёлам может позавидовать даже Гидрометцентр, поскольку они воспринимают изменение атмосферного потенциала, предшествующее изменению погоды. У многих животных хорошо развита способность ориентироваться по запаху. Ярким примером здесь могут служить собаки.

Хорошо известна учёным ориентация животных по звуку. Вы удивитесь, но, оказывается, рыбы издают сильные и, что самое поразительное, разнообразные звуки. А ласточки в тёмное время суток избегают препятствий, воспринимая отражённые звуковые сигналы. Вы можете лично в этом убедиться, если обратите внимание, как громче и чаще кричат ласточки именно к вечеру. Есть животные, например, летучие мыши и дельфины, которые используют для ориентации ультразвуковые сигналы. Это самые настоящие живые сверхточные локаторы и радиометрические станции. Обладают животные и другими видами ориентации, например, по силе тяжести, как многие позвоночные и насекомые, или по давлению, как рыбы. Для нас же с вами важно сделать вывод, насколько интересен и далеко не познан окружающий нас мир. В живой природе не бывает ничтожных существ, ибо каждое, даже самое малюсенькое из них уникально и хранит много глубоких тайн мироздания.

Основные принципы ориентации животных в пространстве реализуются в конкретных способах ее получения.

Основным способом получения информации о пространстве для многих представителей фауны является оптическая ориентация, которая определяется, прежде всего, возможностями зрения органов: глаз и других светочувствительных рецепторов.

Последние обычно способны лишь регистрировать степень освещённости, спектральный состав света и степень его поляризации.

Так, у ланцетника, примитивного хордового животного, живущего в морском грунте, светочувствительные органы - Глазки Гессе, которые расположены по всей длине прозрачного тела, вдоль нервной трубки, они регистрируют, всё ли тело животного погружено в грунт, т. е., защищено от нападения хищника. Немаловажным способом пространственной ориентации является хеморецепция.

Хеморецепция и ориентация животных по особенностям химического состава среды особенно широко распространены среди обитателей воды и почвы. Например, проходные лососёвые рыбы при нерестовых миграциях находят «родные» реки по знакомым запахам, киты при миграциях руководствуются особенностями химического состава воды разных морских течений. Также по запахам ориентируются наземные животные при поисках пищи, миграциях и расселении.

В последнем случае животные двигаются преимущественно против ветра и картина их расселения соответствует «розе ветров». Для самцов некоторых бабочек (сатурний, шелкопрядов) доказана способность находить по запаху самку на расстоянии до 10 км.

Все вышеописанные примеры хеморецепции доказывают тот факт, что с помощью нее можно получить большое количество детальной информации, необходимой представителям узких систематических групп: видов, родов, классов. Еще одним способом ориентировки в пространстве является акустическая ориентация, характерная для водных биотопов, и природных сообществ с густой растительностью.

Многие хищники находят и ловят добычу по слуху. Сова по шороху определяет местоположение грызуна на расстоянии 15-20 метров с точностью до 1 кгц (пассивная локация). Летучие мыши и дельфины используют эхолокацию, как частный случай акустической ориентировки на частотах 20-200 кгц, посылая зондирующие сигналы и ловя их отражение (эхо) от мишени (добычи) или препятствия.

Эхолокация позволяет им ориентироваться, находить и ловить добычу в темноте. Гнездящаяся в тёмных пещерах птица Гуахаро ориентируется в них, эхолоцируя на слышимых частотах (в звуковом диапазоне).

Что касается вышеописанных способов ориентации животных в пространстве, они не являются единственными. Существуют альтернативные способы получения знаний о биосфере, но они имеют идиоадаптический характер. В мышцах майского жука имеются чувствительные рецепторы. Они передают информацию о положении тела насекомого.

Волоски, нервные окончания, перья и рецепторы помогают ориентироваться в пространстве. Плавая во время охоты, водяной скорпион ориентируется при помощи шести маленьких, наполненных воздухом дыхалец - отверстий на брюшной поверхности. Каждое отверстие затянуто тонкой мембраной. На глубине, где давление воды возрастает, воздух сжимается, и мембрана вдавливается внутрь. Если голова скорпиона ближе к поверхности, чем хвост, дыхальца, расположенные ближе к голове, испытывают меньшее давление, чем находящиеся ближе к хвосту, и передние мембраны вдавливаются слабее, чем задние. Это подсказывает водяному скорпиону, что он движется к поверхности.

Также существуют так называемые «примитивные» способы ориентации животных в пространстве, к которым относят счисление пути, потому, что он не связан с внешней информацией. В контексте данного способа животное отслеживает свое перемещение, а интегральная информация о пройденном пути, по-видимому, обеспечивается соотнесением этого пути и затраченного времени.

Данный способ неточен, и именно из-за этого у высокоорганизованных животных его практически нельзя наблюдать в изолированном виде.

В рамках «счисления пути» животные также часто прибегают к использованию ориентиров.

Этот тип ориентации в большой степени близок формированию связей типа «стимул-реакция».

Особенность «работы по ориентирам» состоит в том, что животное использует их строго поочередно, «по одному».

Путь, который запоминает животное, представляет собой цепь ассоциативных связей.

Несмотря на совершенности биологических приемов ориентации в пространстве животные довольно часто допускают ошибки.

Например, бывают случаи, когда белые куропатки, мигрируя, летят в море, а потом на берегу находят огромное количество их трупов. Известен случай нахождения нерпы в поселке за 13 км. от моря. Если цели миграций птиц большей частью ясны, то массовые миграции млекопитающих зачастую поражают своей кажущейся бессмысленностью.

Это объясняется в первую очередь нестабильностью климатических факторов и влиянием человека на окружающую среду.

Таким образом, основанные на общих принципах способы ориентации в пространстве, дают животным возможность выполнять свои биологические функции, как индивидуальных особей, так и членов природных сообществ, звеньев пищевых цепей, элементов круговорота веществ и биосферы.

Давайте поговорим о том, как животные ориентируются в окружающем их пространстве, ведь в отличие от человека, у них нет ни компаса, ни навигатора. Вместе с тем, они прекрасно ориентируются в дикой природе и безошибочно находят путь домой.

Как они это делают?

Информация об окружающем мире поступает в мозг животного, где и происходит ее обработка. Полученный результат сравнивается с теми данными, которые хранятся в его подсознании, в результате чего, в нервную систему посылается сигнал, который и формирует поведение животного. При обработке информации происходит процесс ее локации. Идет определение координат источника сигнала, и их привязка к местонахождению животного.

В сборе информации задействованы различные системы животного. Так, например, оптическая ориентация выполняется с помощью органов зрения. Это могут быть как глаза, так и простые световые рецепторы. Все зависит от вида животного и среды его обитания. В зависимости от этого, организм может получать как полноценное изображение, так и иную информацию, касающуюся уровня освещенности и степени поляризации света. Эти сведения чрезвычайно важны. Например, тому же ланцетнику, живущему на морском дне, эти данные, помогают определить степень его погружения в грунт. Ведь если часть его тела окажется снаружи, он станет легкой добычей для хищника.

У животных, получающих полноценное зрительное изображение, возможностей для ориентации гораздо больше. Они могут быстро перемещаться, минуя естественные препятствия. При этом зрительная информация у живых существ имеет разное содержание. Животные видят полноценную картинку, в том числе и цветную. Некоторые земноводные, такие как лягушка, способны распознавать лишь движущиеся и затемненные объекты. Любое резкое изменение освещенности (появление тени) свидетельствует об опасности. Птицы, например, способны видеть мир в деталях. Эта особенность позволяет им во время полета ориентироваться не только по земным предметам, но также по солнцу и звездам. Именно поэтому они способны лететь ночью.

Совершая миграции к местам зимовки и гнездовья, птицы летят не наугад. В это трудно поверить, но в их мозгу с рождения хранится нужная информация о маршруте движения. Они всегда возвращаются на прежнее место, и легко его находят. Ученые называют эту способность «инстинктом дома». Мы можем с уверенностью утверждать, что пернатые прекрасно владеют астронавигацией и могут ориентироваться во времени.

Ориентироваться в окружающем пространстве животные могут и с помощью химорецепции, которая основана на определении его химического состава. Вода рек и морей, в зависимости от ее химического состава, имеет определенный запах. Ориентируясь на запах, совершают свои миграции киты и лососевые. По запаху находят животные еду и своих соплеменников, выявляют готовую к спариванию самку, разделяют свою и чужую территорию,

Ориентация животных может иметь и акустический характер. Ею пользуются все представители морей и океанов. Да это и понятно, ведь зрительная ориентация в воде затруднена. Вот и вынуждены хищники находить добычу по звуку. Аналогичным приемом пользуются животные и птицы, ведущие ночной образ жизни. Та же сова, например, по характерному звуку определяет местонахождение грызуна, который находится от нее на расстоянии до 20 метров. Эхолокацией пользуются и летучие мыши. У них она имеет ультразвуковой характер. В полете они постоянно посылают в окружающее пространство ультразвуковые сигналы, которые, отражаясь от окружающих предметов, снова к ним возвращаются. Информация поступает в мозг мыши, и мгновенно им обрабатывается. В результате она получает все данные о препятствиях и наличии потенциальной жертвы.

Ориентация может происходить по земному магнитному полю. Этот способ используют мухи и термиты.

Насекомые ориентируются в пространстве с помощью нервных рецепторов, расположенных на их теле. Интересный способ ориентации у водяного скорпиона. На его брюшке расположено шесть, наполненных воздухом каналов, снабженных мембраной. Чем больше глубина, тем выше давление воды, тем сильнее она давит на мембрану. С помощью этого нехитрого устройства скорпион ориентируется в пространстве, и может определить, ближе или дальше от поверхности воды он находится. При вертикальном положении тела, в каналах, расположенных ближе к голове, давление меньшее, а в тех, которые находятся в хвостовой части — больше. С изменением глубины, меняется и натяжение мембран, благодаря чему, скорпион знает, в какую сторону он движется — к поверхности или же на глубину.

Ориентация представляет собой сложную систему обработки данных, поступающих в мозг животных от разных рецепторов, в результате которой происходит выдача сигналов на то или иное их поведение. Конкретные же действия животного зависят от поведения его соплеменников. Стайные животные постоянно обмениваются информацией, которая также оказывает влияние на их ориентацию.

Ориентация животных процесс, включающий получение инфы о окружающем мире по разным каналам связи (рецепторным совокупностям), её обработку, сравнение в центральной нервной совокупы и формирование ответной реакции. обработка и Приём сигналов складывается из определения вида (информационного содержания сигнала) и его локации определения положения источника сигнала по отношению к организму, что осуществляется разными рецепторными совокупностями.

Гнездящаяся в чёрных пещерах птица Гуахаро ориентируется в их, эхолоцируя на слышимых частотах (в звуковом спектре).
Многие низшие беспозвоночные (например, планарии), и вприбавок насекомые (мухи, жуки, термиты) ориентируются по магнитному полю Земли.

Ориентация животных в хоть какой момент итог сравнения инфы, взятой по разным каналам связи со средой, т. е. интегральная реакция, не глядя на то, что главную роль в ней зависимо от обстановки может играть то одна, то др. рецепторная совокупа. Схожий механизм увеличивает её надёжность (помехоустойчивость), упругость и значительно наращивает приспособительное значение.
Необходимость этого растет при повышении подвижности животных. сложность и Детальность анализа видимого мира мала у беспозвоночных и низших позвоночных. На неспециализированном фоне они выделяют только немногие на биологическом уровне ответственные сигналы.

Лягушки, например, лицезреют только передвигающиеся предметы малеханьких размеров (маленьких животных, служащих едой) и реагируют на быстрое затенение (враг); всё другое воспринимается ими как флегмантичный фон.
Последние почти всегда способны только регистрировать степень освещённости, степень и спектральный состав света его поляризации.

Так, у ланцетника, простого хордового животного, живущего в морском грунте, светочувствительные органы Глазки Гессе размещены на всей протяженности прозрачного тела, в протяжении нервной трубки; они регистрируют, всё ли тело животного загружено в грунт, т. е. защищено от нападения хищника. Образное зрение беспозвоночных и в особенности позвоночных стремительно наращивает способности в окружающей среде.

Хеморецепция и по изюминкам состава среды в особенности широко всераспространены посреди обитателей земли и воды.
Многие хищники находят и ловят добычу по слуху.

Сова по шороху определяет размещение грызуна на расстоянии одна тыща 500 20 м с точностью до 1о (пассивная локация). дельфины и Летучие мыши используют эхолокацию на частотах 20 тыщ двести кгц, отправляя зондирующие сигналы и ловя их отражение (эхо) от мишени (добычи) или препятствия. Эхолокация разрешает им ориентироваться, найти и ловить добычу в мгле.
Детальность отражения стремительно растет у насекомых, и вприбавок у млекопитающих и птиц, профессиональных ориентироваться не только лишь по огромному количеству земных ориентиров, да и по положению Солнца, звёзд и Луны (астронавигация). По ним ориентируются и маленькие раки, возвращающиеся при отливе в море.

По запахам ориентируются наземные животные при поисках еды, расселении и миграциях. В последнем случае животные двигаются в главном против ветра и картина их расселения соответствует розе ветров. Для самцов неких бабочек (сатурний, шелкопрядов) подтверждена свойство найти по запаху самку на расстоянии до 10 км.
Проходные лососёвые рыбы при нерестовых миграциях находят родные реки по обычным запахам.

Киты при миграциях руководствуются изюминками состава воды разных мор. течений.
Хоть какой такой орган окружен микроскопичными волосками, которые сгибаются под давлением воды, омывающей тело, отправляя сигналы от нервных окончаний в мозг.

Это разрешает лягушке соразмерять свой перемещение с течением воды и соответственно регулировать его направление.
Рыжеватые лесные муравьи способны учесть и положение Луны. Инстинкт дома свойство ворачиваться на свой участок или в убежище даже из незнакомого места разъясняется запоминанием соответствующих изюминок ландшафта и астронавигацией.

Нужное условие астронавигации наличие био часов, т. е. возможности организма ориентироваться во времени.

Оптическая определяется сначала способностями зрения органов: глаз и других светочувствительных рецепторов.
На глубине, где давление воды увеличивается, атмосфера сжимается, и мембрана вдавливается внутрь. В случае если голова скорпиона поближе к поверхности, чем хвост, дыхальца, расположенные поближе к голове, испытывают наименьшее давление, чем находящиеся поближе к хвосту, и фронтальные мембраны вдавливаются не сильный, чем задние.

Это дает подсказку водяному скорпиону, что он движется к поверхности.

Африканские шпорцевые лягушки находят дорогу к для себя, применяя для этого органы боковой полосы.

Водяные скорпионы не очень добрые пловцы и внушительную часть времени проводят, скрываясь посреди растительных остатков в канавах и илистых прудах.

Плавая в протяжении охоты, водяной скорпион ориентируется с помощью 6 маленьких, заполненных воздухом дыхалец – отверстий на брюшной поверхности.

Каждое отверстие затянуто узенькой мембраной.

В мышцах майского жука имеются чувствительные сенсоры.

Они передают данные о положении тела насекомого.

Волоски, нервные окончания, сенсоры и перья помогают ориентироваться в пространстве.

В один миг ориентацнонное поведение каждой особи корректируется сочленами по популяции, стаду, стая или колонии. Обмен информацией меж особями наращивает её количество в группе, ещё более повышая надёжность Потому этим разъясняется преимущество группового (стайного или стадного) вида судьбы в на биологическом уровне важнейшие моменты: при миграциях, в протяжении размножения, во время роста молодняка.

Звуковая имеет достоинства в биотопах и аква среде с густой растительностью, где способности зрения ограничены.

ОРИЕНТАЦИЯ ЖИВОТНЫХ

(франц. orientation, букв. - направление на восток), биоориентация, способность животных определять своё положение в пространстве, среди особей того же или др. видов. О. ж.- сложный процесс, включающий получение информации о внеш. мире по разным каналам связи (рецепторным системам), её обработку, сопоставление в ЦНС и формирование ответной реакции. Приём и обработка сигналов состоят из распознавания образа и определения положения источника сигнала по отношению к организму. Способы ориентации - результат морфофизиол. адаптации к определённым экологич. условиям, в зависимости от к-рых у конкретных групп животных преимущественное развитие имеют те или иные механизмы и системы получения информации о внеш. мире. Оптическая О. ж. определяется прежде всего возможностями фоторецепторов. Мн. насекомые ориентируются по поляризованному свету, нек-рые воспринимают ультрафиолетовые лучи. Птицы и млекопитающие способны ориентироваться не только по множеству «земных» ориентиров, но и по положению Солнца, Луны и звёзд (астронавигация). «Инстинкт дома» (хоминг) объясняется запоминанием характерных особенностей ландшафта и разл. механизмами бионавигации. Химич. О. ж. основана на хеморецепции. Мн. животные ориентируются по запахам при поисках пищи, брачного партнёра, миграциях и расселении. Самцы нек-рых бабочек (павлиноглазок, шелкопрядов) способны находить по запаху самку на расстоянии до 10 км. Акустич. О. ж. имеет преимущества в водной среде и биотопах с густой растительностью, где возможности зрения ограничены. Мн. хищники находят и ловят добычу по слуху. Совы по шороху определяют местоположение грызуна на расстоянии 15-20 м с точностью до 1° (пассивная локация). Летучие мыши и дельфины используют эхолокацию. Терморецепция - восприятие теплового излучения добычи используется охотящимися в норах на грызунов ямкоголовыми змеями (щитомордниками, удавами), имеющими особый терморецептор на морде в виде ямки, закрытый плёнкой (способны воспринимать колебания температуры воздуха в тысячные доли градуса). Мн. низшие беспозвоночные (напр., планарии), а также насекомые (мухи, жуки, термиты) и, по-видимому, птицы и нек-рые водные млекопитающие ориентируются по магнитному полю Земли, рыбы с помощью органов боковой линии ориентируются по направлениям тока воды, а с помощью электрич. органов по электрич. полю. О. ж.- всегда результат сопоставления информации, полученной по разным каналам связи, т. е. интегральная реакция, хотя осн. роль в ней в зависимости от ситуации может играть то одна, то другая рецепторная система. Подобный механизм О. ж. повышает её надёжность («помехоустойчивость»), гибкость и значительно увеличивает приспособительное значение. Ориентационное поведение особи корректируется сочленами по популяции, стаду, стае или колонии. Этим объясняется преимущество группового образа жизни при миграциях, во время размножения, в период роста молодняка.

.(Источник: «Биологический энциклопедический словарь.» Гл. ред. М. С. Гиляров; Редкол.: А. А. Бабаев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. - 2-е изд., исправл. - М.: Сов. Энциклопедия, 1986.)

Способность животных определять своё местоположение на местности, умение выбрать нужное направление движения. В основе ориентации животных с хорошо организованной нервной системой лежат ориентировочные рефлексы, протекающие в 3 этапа: первичная активация рецепторов органов чувств раздражителем; сравнение и запоминание поступившей информации; вторичная избирательная настройка сенсорных систем для получения максимально полезной информации об источнике раздражителя, вплоть до выработки новых рефлекторных реакций. Внешне это выражается в повороте головы, прислушивании, принюхивании и т.п.
В пространственной ориентации наземных животных основную роль играют зрение, слух и обоняние. Водные и почвенные животные ориентируются гл. обр. по запахам, электрическим и магнитным полям и пр. При миграциях на далёкие расстояния выбор направления определяется по солнцу, луне, ярким звёздам, магнитному полю Земли. Многочисленные исследования доказали существование у перелётных птиц своеобразного солнечного, звёздного и магнитного компаса, работающего даже при изменении положения Солнца и звёзд. Некоторые насекомые, напр. пчёлы и мухи, могут ориентироваться, используя поляризованный свет и ультрафиолетовые лучи. Многие насекомые передают нужную информацию другим особям, используя определённые формы поведения, напр. пчёлы-разведчицы вибрирующими движениями («танцами») указывают рабочим пчёлам направление полёта к обнаруженному ими источнику нектара. Не до конца ясен механизм целевой ориентации. Напр., почтовые голуби, увезённые в закрытых ящиках за сотни и даже тысячи километров, неизменно возвращаются в родную голубятню; каким-то образом они определяют географическое положение своего местонахождения, а затем уже выбирают направление движения домой.
Пространственная ориентация тесно связана с ориентацией во времени, т.е. с существованием у животных чувства времени (см. Биологические ритмы, Биологические часы ).

.(Источник: «Биология. Современная иллюстрированная энциклопедия.» Гл. ред. А. П. Горкин; М.: Росмэн, 2006.)

• - формализация и далеко идущее обобщение понятия направления обхода. Определяется О. нек-рых специальных классов пространств. Современный взгляд на О. дается в рамках обобщенных теорий когомологий...

  Математическая энциклопедия

• - обобщение понятия направления на прямой и на геом. фигурах более общей структуры. Напр., О. замкнутой кривой указание направления на ней...

  Естествознание. Энциклопедический словарь

• - в христианской архитектуре расположение храма по оси восток-запад с алтарем в восточной части...

  Архитектурный словарь

• - космического аппарата - 1) определённое угловое положение, к-рое придаётся КА относительно небесных тел, силовых линий магнитного и гравитац...

  Большой энциклопедический политехнический словарь

• - в навигации - определение положения судов, самолетов и космических кораблей в пространстве...

  Научно-технический энциклопедический словарь

• - англ. orientation; нем. Orientierung. 1. Определение положения данной точки в пространстве. 2. Совокупность действий субъекта, направленных на оценку проблемной ситуации, ее обследование и планирование поведения. 3...

  Энциклопедия социологии

• - 1) направление деятельности в какую-либо определенную сторону, на какую-либо цель; отсюда - ориентироваться...

  Справочный коммерческий словарь

• - 1) то же, что ориентирование. 2) Умение разобраться в окружающей обстановке, осведомлённость в чём-либо. 3) Направленность деятельности, определяемая интересами кого-либо, чего-либо...

  Современная энциклопедия

• - orientation - .Положение центромеры по отношению к полюсам веретена в процессе клеточного деления...

  Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь

• - животных, биоориентация, способность животных находить местообитание или наиболее подходящее место питания, водопоя и др. Способность к ориентации свойственна всем животным, но по-разному...

  Экологический словарь

• - их способность определять свое положение в экосистемах, в частности при движении и миграциях...

  Экологический словарь

• - умение разобраться в окружающей обстановке...

  Большой экономический словарь

• - I Ориента́ция умение разобраться в окружающей обстановке. Направление научной, общественной, политической деятельности...
• - присущая животным способность определять своё положение в пространстве, среди особей того же или др. видов, т. е. в популяции и Биоценозе. О. ж. - сложный процесс, включающий получение информации о...

  Большая Советская энциклопедия

• - 1) определение своего местоположения на местности2)] Умение разобраться в окружающей обстановке, осведомленность в чем-либо3) Направленность деятельности, определяемая интересами кого-либо, чего-либо...
• - обобщение понятия направления на прямой на геометрические фигуры более общей структуры. Напр., ориентация замкнутой кривой - указание направления на ней...

  Большой энциклопедический словарь

"ОРИЕНТАЦИЯ ЖИВОТНЫХ" в книгах

Ориентация