Sensibilitatea la vertebrate

Vertebratele au organe care le permit să detecteze lumina, sunetele, mirosurile, gusturile, atingerea și poziția corpului. Aceste simțuri nu sunt identice la toate speciile. Peștele detectează mișcările apei prin linia laterală, pasărea folosește ochii pentru orientare în zbor, iar un liliac se orientează cu ajutorul auzului și al ecourilor produse de sunetele sale. Structura organelor de simț se leagă de modul de viață: un animal care caută hrană noaptea are alte cerințe decât unul activ la lumină.

La vertebrate, receptorii transformă stimulii în semnale care circulă prin nervi spre centrele nervoase. Creierul prelucrează informațiile și poate coordona un răspuns, cum ar fi întoarcerea capului spre un sunet ori evitarea unui obstacol. Faptul că două specii au ochi nu înseamnă că văd în același fel; contează receptorii, mediul și comportamentul. Niciun simț nu spune singur totul despre împrejurimi. Când urmărești un animal, întreabă-te ce informație îi este utilă pentru a se hrăni, a se feri de pericole și a găsi alți indivizi. La om, lecția Organele de simț ale omului prezintă organele principale, iar lecțiile despre analizatori explică traseul fiecărui semnal.

Exemplu pe pași: pisica la vânătoare în amurg.

1. Provocarea: la lumină slabă, o pisică trebuie să găsească un șoarece.
2. Adaptarea ochiului: pupila se lărgește mult, iar în spatele retinei este un strat reflectorizant care trimite lumina a doua oară prin retină. De aceea ochii pisicii strălucesc în lumina farurilor.
3. Alt simț: mustățile sunt receptori de atingere și prind curenții de aer și obstacolele din jur.
4. Auzul: urechile mobile se orientează spre sunetele ascuțite ale șoarecelui.
5. Concluzie: pisica folosește mai multe simțuri adaptate vieții de noapte, iar creierul le combină.

Același tip de gândire se aplică și altor animale: întreabă mereu ce provocare are animalul și ce simț îl ajută să o rezolve.

Mediul schimbă și organele de simț în timpul vieții aceluiași animal. Mormolocul de broască are linie laterală, ca peștii, și simte mișcările apei; la majoritatea broaștelor adulte, care trăiesc pe uscat, linia laterală dispare, iar la speciile care rămân în apă, precum broasca cu gheare Xenopus, ea se păstrează.

Compararea vertebratelor se face prin relația structură–funcție, nu printr-o scară simplă de „simțuri superioare”. În mediul acvatic, linia laterală a multor pești detectează deplasările apei. La păsări, organizarea ochiului susține sarcini vizuale importante pentru zbor și căutarea hranei. La mamifere, importanța relativă a olfacției sau vederii variază între specii. Toate exemplele presupun receptor, căi aferente și prelucrare nervoasă; diferențele sunt adaptări la nișele ecologice.

Receptorii transformă energia stimulilor în semnale nervoase; acestea sunt conduse și integrate în sistemul nervos, care coordonează răspunsul. De exemplu, peștele percepe mișcările apei prin linia laterală și își schimbă direcția de înot. Vertebratele folosesc analizatori diferiți, dar traseul receptor–cale nervoasă–centru–efector explică multe reacții.

Toate vertebratele au același lanț: receptor, cale nervoasă, centru nervos, efector. Diferențele sunt adaptări la nișa ecologică, nu un clasament al simțurilor. Peștii percep sunetele prin linia laterală și prin ureche, dar nu au ureche externă și, în general, nici ureche medie. Șerpii nu au ureche externă și percep mai ales vibrațiile solului. Majoritatea păsărilor se orientează mai ales prin vedere: văd culorile și detaliile de departe, iar olfacția lor este slabă. Există excepții: kiwi, vulturul-curcan (Cathartes aura) și petrelii își găsesc hrana și după miros. Multe specii de lilieci și delfinii emit ultrasunete (peste 20 000 Hz) și se orientează după ecou, procedeu numit ecolocație.

Exemplu rezolvat 1: distanța calculată de un liliac prin ecolocație. Liliacul emite un ultrasunet, iar ecoul de la o insectă revine după 0,01 s. Viteza sunetului în aer este 340 m/s.

1. Sunetul parcurge drumul dus-întors în timpul măsurat: $2d=v\cdot t=340\cdot 0,01=3,4$ m.
2. Distanța până la insectă: $d=\frac{3,4}{2}=1,7$ m.
3. Dacă ecoul revine mai repede, insecta este mai aproape. Liliacul compară tipare de ecouri și își corectează zborul.

Exemplu rezolvat 2: șarpele cu fosete termosensibile. O viperă de tip crotalin vânează noaptea un șoarece.

1. Șoarecele are temperatura corpului de aproximativ 37 °C, mai mare decât a solului răcit.
2. Foseta dintre ochi și nări detectează radiația infraroșie emisă de corpul cald.
3. Informația ajunge în creier și se combină cu cea vizuală, deci șarpele lovește precis și în întuneric.
4. Concluzie: adaptarea receptorilor la un tip de stimul (căldura) rezolvă problema vânătorii nocturne.

Greșeli frecvente

• Greșit: Organe cu nume asemănătoare dau tuturor vertebratelor capacități senzoriale identice.
  Corect: Sensibilitatea diferă în funcție de receptori, organizarea căilor și adaptările fiecărui grup.
• Greșit: Un simț foarte dezvoltat dovedește absența celorlalte.
  Corect: Dezvoltarea unui simț nu implică lipsa celorlalte modalități senzoriale.
• Greșit: Liliacul este orb.
  Corect: Liliacul vede, dar noaptea se orientează prin ecolocație, cu ultrasunete.

Înainte și după