какую функцию выполняют вибриссы у млекопитающих
Какую функцию выполняют вибриссы?
Чувствительные волоски (вибриссы) животных, на самом деле не волосы, а видоизменившиеся рецепторы.
Вибриссы отличаются от прочих волос микроструктурой и выполняют, прежде всего, тактильную функцию, а не теплоизолирующую, как остальные. Вибриссы шевелятся благодаря сокращению поперечно-полосатой мускулатуры, в то время как остальную шерсть поднимают гладкие мышечные клетки. Стершиеся вибриссы заменяются по одной по мере необходимости, независимо от общей линьки. Вибриссы хорошо снабжаются кровью, к ним подходят ветви лицевого нерва, они даже участвуют в формировании сенсорных участков мозга, в которых каждая вибрисса имеет свое представительство как орган чувств.
Предки современных млекопитающих покрылись вибриссами раньше, чем обычной шерстью. И до сих пор у большинства видов млекопитающих вибриссы в процессе развития возникают раньше и формируются быстрее, чем волосы. У сумчатых вибриссы расположены на морде и конечностях, что связано с древесным образом жизни, а у плацентарных млекопитающих их расположение весьма разнообразно, в зависимости от условий существования. Некоторые виды млекопитающих в процессе развития утратили шерсть, но вибриссы сохранили. Лишь ехидны, утконосы, муравьеды и сумчатый крот лишены вибрисс вообще.
«Усы» у зверей всегда самые длинные, ими животные ощупывают все предметы перед собой и даже вокруг себя. У тушканчиков они столь велики, что, загнутые назад, достигают чуть ли не середины спины, ни у кого из других зверей нет таких пышных «усов».
Вибриссы
Обычно вибриссы расположены группами на голове (около носа, около глаз, на верхних и нижних челюстях и т. д.), иногда и на других частях тела (у многих сумчатых, например, на лапах). Вибриссы у кошачьих расположены пучками около глаз. Очень похожи на типичные волосы, но толще и длиннее их в несколько раз.
Вибриссы — специализированные органы чувств. Основание каждой вибриссы погружено в волосяную сумку и окружено венозными полостями. К волосяной сумке вибриссы подходят сотни нервных окончаний. На голове вибриссы иннервируются тройничным нервом. Каждой вибриссе отведён свой участок в мозгу.
Строение костей черепа древних зверообразных пресмыкающихся свидетельствует о том, что, по-видимому, вибриссы были развиты у предков млекопитающих и могут рассматриваться как более древнее образование, чем волосы. Вероятно, волосяные сумочки вибрисс развились из органов боковой линии рыб и водных амфибий, а сами вибриссы выполняют ту же функцию, но уже в воздушной среде.
Иногда вибриссами называют крупные волосы в носовой полости человека, а также отдельные крупные хитиновые щетинки на теле насекомых.
У некоторых птиц есть жёсткие перья без опушения, служащие вибриссами.
См. также
Полезное
Смотреть что такое «Вибриссы» в других словарях:
ВИБРИССЫ — (от лат. vibro колеблюсь, извиваюсь), длинные жёсткие механочувствнтельные волосы, стержни к рых выступают над поверхностью волосяного покрова мн. млекопитающих и могут воспринимать малейшие колебания окружающей среды. В коже разл.видов… … Биологический энциклопедический словарь
ВИБРИССЫ — (лат. vibrissae) длинные жесткие чувствительные (осязательные) волосы у млекопитающих. Обычно расположены пучками около глаз, на верхних и нижних челюстях (напр., усы у кошачьих), иногда на других частях тела (на лапах у многих сумчатых) … Большой Энциклопедический словарь
Вибриссы — (лат. vibrissae, от vibro колеблюсь, извиваюсь) крупные, выступающие над поверхностью шёрстного покрова, чувствительные (осязательные) волосы у млекопитающих. Обычно В. расположены группами на голове (на носу, над глазами, на нижней… … Большая советская энциклопедия
вибриссы — рисс; мн. (ед. вибрисса, ы; ж.) [лат. vibrissae] Зоол. Длинные жёсткие чувствительные (осязательные) волоски у млекопитающих, помогающие им ориентироваться в пространстве (например: усы у кошек и т.п.). * * * вибриссы (лат. vibrissae), длинные… … Энциклопедический словарь
ВИБРИССЫ — (лат. vibrissae), длинные жёсткие чувствит. (осязат.) волосы у млекопитающих. Обычно расположены пучками около глаз, на верх. и ниж. челюстях (напр., усы у кошачьих), иногда на др. частях тела (на лапах у мн. сумчатых) … Естествознание. Энциклопедический словарь
вибриссы — вибр иссы, исс, ед. ч. исса, ы … Русский орфографический словарь
Вибриссы — чувствительные волоски, выполняющие функцию осязания и сигнализирующие о приближении животного к предметам. Локализуются в основном в области рта, на щеках и около глаз … Словарь дрессировщика
вибриссы — рисс; мн. (ед. вибри/сса, ы; ж.) (лат. vibrissae); зоол. Длинные жёсткие чувствительные (осязательные) волоски у млекопитающих, помогающие им ориентироваться в пространстве (например: усы у кошек и т.п.) … Словарь многих выражений
Вибриссы — – специальные осязательные волоски, упругие и толстые, расположенные на морде, у хищных животных их называют усами … Словарь терминов по физиологии сельскохозяйственных животных
Усы, вибриссы — (vibrissae) группа более крупных волос, сидящая с каждой стороны на верхней губе некоторых млекопитающих. Они имеют осязательное значение, и их мешки богаче нервными разветвлениями, чем таковые обыкновенных волос. Кроме нервных ветвей в… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Известная пословица гласит, что кошке усы даны для красы. Так ли это на самом деле? Длинные жесткие волосы далеко не для эстетики. Они обладают осязательной чувствительностью и являются трансформировавшимися в процессе эволюции рецепторами. В научной среде их называют вибриссами. Слово происходит от латинского «vibro», что значит «колеблюсь», «извиваюсь». Поговорим более подробно о том, что такое вибриссы? Зачем они нужны?
Вибриссы или усы
Вибриссы – это механочувствительные жесткие волосы характерные для многих млекопитающих. Они всегда заметны и выделяются над поверхностью шерстного покрова. Как правило, они располагаются группами на голове животного: возле носа, глаз, на нижней и верхней челюсти. Встречаются вибриссы и на других частях тела. Например, у сумчатых они есть на лапах. Их размеры могут варьироваться. Так для домашних кошек характерна длина 6-7 см.
Вибриссы являются специализированным органом чувств. Основание каждого волоска погружено в волосяную сумку, окруженную венозными полостями. К каждой из них подведены сотни нервных окончаний. Волоску отведен отдельный участок в головном мозге. Те, что расположены на голове, иннервируются тройничным нервом.
Вибриссы не вечны и с течением времени они истираются, а затем заменяются новыми. Процесс происходит незаметно и поэтапно. Поэтому животное не остается абсолютно обезоруженным.
Отличия вибрисс от волос
На фото вы видите котенка в утробе матери. Вибриссы развиваются на теле эмбриона раньше, чем волосы. Это одно из свидетельств их более ранней эволюционной истории.
Разнообразие вибрисс
Прежде, чем выяснить, для чего нужны вибриссы животным, узнаем некоторые особенности, касающиеся их. Как уже было сказано выше, они двигаются при помощи поперечнополосатой мускулатуры.
Вибриссы делят на активные (приводятся в движение усилием воли, либо непроизвольно) и пассивные (неподвижные). Так, у человекообразных обезьян они не имеют собственных мышц. Движение осуществляется за счет мимической мускулатуры. У лошадей, свиней вибриссы неподвижны.
Эти образования могут сохраняться даже при отсутствии волосяного покрова, как, например, у представителей отряда сирен. У китов полосатиков многочисленные вибриссы присутствуют именно в качестве специализированных органов, а не как рудиментарные остатки. У большинства дельфинов во взрослом возрасте на морде остаются лишь ямки от неразвитых усов. Ювенильные вибриссы преобразуются в специализированные тактильные органы, реагирующие на низкочастотные колебания и давление воды.
Эволюция вибрисс
Анализ строения костей черепа древних зверообразных пресмыкающихся позволил ученым сделать вывод о том, что такое вибриссы. Они считают, что это более древнее образование, чем простые волосы. Вероятно, волосяные капсулы вибрисс развились из органов боковой линии водных амфибий и рыб. Они стали выполнять аналогичную функцию, но только на суше, а не в воде.
Схожую роль играют такие конвергентные вибриссам органы, как усики у членистоногих, педипальпы у паукообразных, жесткие неопушенные перья у птиц.
Функция вибрисс у млекопитающих
Вибриссы у млекопитающих выполняют тактильную функцию. Это основное отличие от волосков, которые предназначены для теплоизоляции. Чувствительные вибриссы улавливают воздушные потоки, отражающиеся от распложенных поблизости предметов. Это позволяет животному независимо от остроты зрения уклоняться от препятствий, определять расположение предметов и спокойно передвигаться даже в полной темноте. Достаточно вспомнить домашних и диких кошек, бесшумно преодолевающих препятствия по ночам. Нервные импульсы от вибрисс поступают в головной мозг, который суммирует все сигналы и на их основании создает достоверную и полную трехмерную картину окружающего мира. Такова функция вибрисс в жизни млекопитающих.
Вибриссы у дельфинов
Знаете ли вы о том, что дельфины подобно скатам способны чувствовать электрические поля. Они ощущают их при помощи корней неразвитых вибрисс. Функция открыта сравнительно недавно. О ней говорится в статье журнала «Proceedings of the Royal Society B».
Способностью к ощущению присутствия электрических полей обладают многие рыбы и земноводные. Специальные органы возникли у них из боковой линии. До настоящего времени среди млекопитающих такая способность была обнаружена только у ехидны и утконоса. Для определения электрического поля они используют измененные кожные железы, иннервируемые тройничным нервом.
Электрорецепция у млекопитающих впервые была обнаружена профессором В. Ханке и его командой. Как выяснилось, необходимый для этого орган возник в результате трансформации вибрисс. Ямки у гайанских дельфинов, в которых расположены неразвитые усы, не бесполезны. В процессе эволюции вибриссы изменили способ распознавания объектов. Они утратили способность к идентификации механического воздействия, но обрели чувствительность к электрическим полям. Они используют эту физиологическую особенность для поиска пищи в придонных слоях. Вода в местах обитания гайанских дельфинов мутная и обнаружить добычу только при помощи зрения практически невозможно. Именно поэтому у них развилось «шестое чувство». Ведь все живые существа – это источники слабых электрических полей.
Кошачьи усы: интересные факты
Вибриссы у человека
Что такое вибриссы у млекопитающих вполне понятно. Но почему они отсутствуют у человека и в то же время есть у многих приматов? Ученые сопоставили геномы шимпанзе и людей, и это позволило обнаружить целый ряд генетических особенностей. Именно они лишили человека некоторых распространенных среди млекопитающих анатомических черт, в том числе и вибрисс, а также привели к увеличению объема головного мозга.
Как оказалось, людей от обезьян отличают главным образом утраченные фрагменты ДНК, так называемые делеции, а не генетические приобретения. В геноме человека оказалось 510 таких изменений – это пустые места, которые практически у всех других животных заполнены. В их числе фрагмент генома связанный с производством особого белка-рецептора (androgen receptor), реагирующего на мужские гормоны. С высокой степенью вероятности он может быть связан со вторичными половыми признаками. Ученые предположили, что потеря этого генетического фрагмента привела к тому, что у людей исчезли две черты, свойственные многим млекопитающим, в том числе и шимпанзе – это волоски-вибриссы и кератиновые шипы на пенисе.
Активное вибриссное чувство
Вибриссы сыграли в эволюции млекопитающих не меньшую роль, чем теплокровность, живорождение или увеличение размеров коры головного мозга. Таково, во всяком случае, мнение профессора Тони Прескотта (Tony J. Prescott) из Шеффилдского университета (Department of Psychology, University of Sheffield). Вместе с коллегами из Великобритании, Италии и Словении он уже несколько лет исследует особенности вибриссосенсорики у разных видов животных.
Вибриссы — чувствительные подвижные волоски, особый сенсорный орган, который есть практически у всех млекопитающих, плацентарных и сумчатых. Даже у человека на верхней губе сохранились рудиментарные мускулы, с помощью которых он когда-то шевелил вибриссами. Многими органами чувств животные пользуются активно: не просто фиксируют поступающую в мозг зрительную, слуховую или тактильную информацию, а разглядывают заинтересовавший их предмет, целенаправленно обнюхивают, иногда ощупывают, замерев, вслушиваются в какие-то звуки. А как обстоят дела с вибриссами? Необходимый признак их активного использования — шевеление. По этому критерию млекопитающих можно разделить на три группы. У небольших грызунов, некоторых насекомоядных и сумчатых вибриссы двигаются часто и с большой скоростью. Крупные грызуны, некоторые хищники и зайцеобразные шевелят вибриссами время от времени, а у псовых, рукокрылых, копытных, высших приматов, китообразных и млекопитающих, лишенных зубов, например муравьедов, усы обычно находятся в покое.
Однако само по себе движение усов не доказывает, что животное с их помощью активно собирает информацию. Может быть, вибриссы дрожат непроизвольно, или грызун просто обмахивает ауру. Чтобы удостовериться в целенаправленном использовании чувствительных волосков, нужно убедиться, что животное действительно управляет их движениями, т. е. сравнить движения вибрисс и головы зверя в разных ситуациях с очевидной мотивацией поведения. Для этих экспериментов Тони Прескотт с коллегами выбрали представителей трех видов, активно шевелящих усами: крыс как наиболее изученный в этом отношении вид; домовых мышей, потому что они близкие родственницы крыс и явно ориентируются на местности с помощью вибрисс, но меньше размером, и серого короткохвостого опоссума. Первые опоссумы жили более 100 млн лет назад, и эта зверюшка может обладать чертами, присущими общему предку современных сумчатых и плацентарных млекопитающих.
Ученые помещали животных на арену, слабо подсвеченную снизу, и снимали на высокоскоростную камеру, как они исследуют пространство. Для анализа выбирали эпизоды, когда звери шевелили вибриссами в отсутствие внешнего раздражителя, находясь на гладком полу, и анализировали записи кадр за кадром.
Если объединить эти данные с полученными ранее, получается следующая картина. Представители всех трех видов при ходьбе шевелят усами: пучок вибрисс то сжимается, то расширяется в горизонтальной плоскости. Частота колебаний составляет 7–10 Гц у крыс, 9–13 — у мышей и 3–11 — у опоссумов. На эти колебания иногда накладывается вторичная гармоника, частота которой особенно высока у мышей. У них же самые размашистые движения: зверьки способны распушить свои усишки более чем на 102 градуса. Возможно, кинематика вибрисс зависит от скорости движения животных: мышь — самая быстрая из них.
Ускоренная съемка показала, что вибриссы у всех трех видов направлены в ту сторону, куда повернута голова животного. Когда крыса движется по прямой, ее усы ориентированы и движутся симметрично. На ровном полу голова животного опущена, чтобы вибриссы могли касаться поверхности. Если нужно исследовать стенку, то голова поднимается, позволяя вибриссить вертикальную поверхность. Когда что-то привлекает внимание крысы и она поворачивает голову, ее усы меняют свое положение несколько раньше — это своеобразный сигнал поворота. Так что вибриссы симметричны относительно предстоящего положения головы.
Обычно вибриссы у грызунов распушены, чтобы охватить максимальное пространство. Но, исследуя определенный объект, животные собирают их в пучок. Нащупав что-нибудь длинным волоском, крыса поворачивает голову так, чтобы можно было прикоснуться к предмету и короткими, расположенными вокруг рта и на подбородке. При контакте с боковой стенкой или предметом амплитуда движения волосков с одной стороны уменьшается, с другой — увеличивается, так как животные тянутся к объекту исследования вибриссами с противоположной стороны тела. При этом амплитуда и частота движения чувствительных волосков зависит от ситуации; например, когда нужно установить текстуру объекта, вибриссы двигаются одним способом, когда форму — другим. При контакте с неожиданным предметом усы замирают примерно на 15 миллисекунд, причем с нужной стороны.
Иными словами, все три вида животных явно контролируют усодвижение, активно исследуют заинтересовавший их предмет, при этом следят, чтобы количество контактирующих с объектом волосков было максимальным, а сила нажима — минимальна. Спрашивается, а зачем вообще вибриссами двигать? Торчат во все стороны, чувствуют что-то — и хорошо. По мнению профессора Прескотта, подвижные усы позволяют животным свободнее ориентироваться на местности и исследовать больший объем пространства, чем неподвижные, а также контролировать частоту и силу контактов с предметами. Активное вибриссное чувство — могучий усилитель возможностей маленького зверя, который вынужден в темноте передвигаться по пересеченной местности или лазить по деревьям. У относительно крупных животных, размером с нутрию, у которых голова находится достаточно высоко над землей, преимущества вибрисс сходят на нет.
Но именно такими, мелкими, ночными и древолазающими были первые млекопитающие. Судя по тому, что управляют своими усами не только мелкие грызуны, но и представители таких древних отрядов, как сумчатые и насекомоядные, активным пользователем вибрисс был, возможно, и общий предок всех млекопитающих, живший более 125 млн лет назад. Судя по строению мозга современного опоссума, для контроля за движением усов сильно развитая кора головного мозга не нужна, хотя система вибрисс мышевидных грызунов более сложна, чем у опоссумов. И раз активное вибриссное чувство возникло так рано, значит, оно действительно было жизненно важно для первых млекопитающих.
Дальнейшие исследования поведения, анатомии и нейрофизиологии вибрисс сумчатых могут пролить свет на то, как их использование повлияло на эволюцию мозга и тела млекопитающих и помогло им завоевать мир. Но Тони Прескотта интересует не только эволюционный аспект проблемы. Уже несколько лет он со своими сотрудниками конструирует роботов с искусственными усами. Эти роботы пригодились бы в условиях плохой видимости, например при поисково-спасательных работах, когда очень дымно и пыльно. Кроме того, эксперименты с этими роботами позволяют понять, как животные, включая человека, комбинируют движение с ощущением, чтобы действовать в этом мире осмысленно и эффективно.
Ben Mitchinson, Robyn A. Grant, Kendra Arkley, Vladan Rankov, Igor Perkon and Tony J. Prescott «Active vibrissal sensing in rodents and Marsu-pials». Philosophical Transactions of the Royal Society B (2011), 366, 3037–3048, doi:10.1098/rstb.2011.0156.
Вибриссы
Смотреть что такое «Вибриссы» в других словарях:
ВИБРИССЫ — (от лат. vibro колеблюсь, извиваюсь), длинные жёсткие механочувствнтельные волосы, стержни к рых выступают над поверхностью волосяного покрова мн. млекопитающих и могут воспринимать малейшие колебания окружающей среды. В коже разл.видов… … Биологический энциклопедический словарь
ВИБРИССЫ — (лат. vibrissae) длинные жесткие чувствительные (осязательные) волосы у млекопитающих. Обычно расположены пучками около глаз, на верхних и нижних челюстях (напр., усы у кошачьих), иногда на других частях тела (на лапах у многих сумчатых) … Большой Энциклопедический словарь
Вибриссы — Домашняя кошка … Википедия
Вибриссы — (лат. vibrissae, от vibro колеблюсь, извиваюсь) крупные, выступающие над поверхностью шёрстного покрова, чувствительные (осязательные) волосы у млекопитающих. Обычно В. расположены группами на голове (на носу, над глазами, на нижней… … Большая советская энциклопедия
вибриссы — рисс; мн. (ед. вибрисса, ы; ж.) [лат. vibrissae] Зоол. Длинные жёсткие чувствительные (осязательные) волоски у млекопитающих, помогающие им ориентироваться в пространстве (например: усы у кошек и т.п.). * * * вибриссы (лат. vibrissae), длинные… … Энциклопедический словарь
ВИБРИССЫ — (лат. vibrissae), длинные жёсткие чувствит. (осязат.) волосы у млекопитающих. Обычно расположены пучками около глаз, на верх. и ниж. челюстях (напр., усы у кошачьих), иногда на др. частях тела (на лапах у мн. сумчатых) … Естествознание. Энциклопедический словарь
вибриссы — вибр иссы, исс, ед. ч. исса, ы … Русский орфографический словарь
Вибриссы — чувствительные волоски, выполняющие функцию осязания и сигнализирующие о приближении животного к предметам. Локализуются в основном в области рта, на щеках и около глаз … Словарь дрессировщика
вибриссы — рисс; мн. (ед. вибри/сса, ы; ж.) (лат. vibrissae); зоол. Длинные жёсткие чувствительные (осязательные) волоски у млекопитающих, помогающие им ориентироваться в пространстве (например: усы у кошек и т.п.) … Словарь многих выражений
Усы, вибриссы — (vibrissae) группа более крупных волос, сидящая с каждой стороны на верхней губе некоторых млекопитающих. Они имеют осязательное значение, и их мешки богаче нервными разветвлениями, чем таковые обыкновенных волос. Кроме нервных ветвей в… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона