Усатый-полосатый кот, усатый тараканище, великолепный усатый морж, если задуматься, природа наградила роскошными усами очень многих. Все эти усы, а точнее вибриссы – не украшение, хоть и бесспорно эффектное, а особый тип волос, выполняющий роль органов осязания и позволяющий животным «видеть» даже в полной темноте.
Что такое вибриссы и зачем они нужны
Вибриссы (от лат. vibrissae – «дрожащие») – это не обычные волоски, а специализированные органы чувств. Их фолликулы глубоко погружены в волосяную сумку и окружены венозными полостями, куда подходит множество нервных окончаний. Любое отклонение волоска, даже на микромиллиметры, передает сигнал в мозг животного.
Вибриссы встречаются у подавляющего большинства млекопитающих, включая крыс, кошек, моржей, собак, лошадей, выдр, морских котиков, а также у некоего числа приматов (например, у макак и мартышек), хотя у человекообразных они утрачены.
Различают макровибриссы и микровибриссы.
Макровибриссы – длинные, подвижные вибриссы, используемый для ощупывания пространства, микровибриссы – заметно короче, они неподвижны, направлены вниз и используются для опознания объектов. Макровибрисы обычно расположены на морде млекопитающих хорошо заметной сеткой, с более короткими волосками ближе к носу и более длинными по бокам.
Среди видов с подвижными макровибриссами, некоторые (в основном грызуны) могут не просто двигать ими, а совершать частые колебательные движения: волосок может совершать до 25 взмахов в секунду при ощупывании предметов, а амплитуда этих движений, например у мышей, достигает до 10° отклонения от нейтрального положения.
Помимо морды, вибриссы располагаются и в других местах. Например, у многих хищников есть запястные вибриссы – на передних лапах, помогающие ориентироваться при хватании добычи. У тюленей и моржей вибриссы образуют целые веера на морде и шее, служа для ориентации в воде.
Размер вибрисс относительно тела может быть довольно впечатляющим: у шиншиллы усы могут достигать третьей части длины тела, а у моржей – до 40 см.
Функционально вибриссы способны частично заменять зрение. Например, слепые тюлени успешно охотятся, ориентируясь исключительно по колебаниям воды, которые улавливают их усы. В экспериментах животные определяли направление движения рыбы, проплывавшей в нескольких метрах от них, даже в полной темноте.
Умные усы
Наличие особого органа осязания предполагает и наличие способов расшифровки получаемой от него информации. Так, чтобы так точно обрабатывать сигналы вибрисс, у грызунов сформировалась особая структура мозга – barrel cortex («бочкообразная область» сенсорной коры). Эта область в самом деле состоит «бочонков» – микроструктур из нейронов, каждая из которых соответствует одной вибриссе. Когда животное двигает усами и касается объекта, возбуждаются строго определенные нейроны в соответствующем «бочонке». Благодаря этой системе крысы и мыши способны различать шероховатость, форму и расстояние до предметов, даже не видя их. Вибриссы дают им возможность «ощущать» пространство с точностью, с которую человек может получить пользуясь глазами.
Но не все так однозначно. Например, довольно часть можно услышать, что кошки используют свои усы, чтобы оценить, достаточно ли отверстие широкое для того, чтобы их тело могло пройти через него. В качестве подтверждения указывают на то, что усы отдельных кошек имеют примерно ту же ширину, что и тело кошки. И тут возникает множество «но»! Уже несколько исследований предполагают, длина усов кошки определяется генетически и не меняется по мере того, как кошка становится тоньше или толще, а значит «калибр» усов малопригоден для такой проверки. С другой стороны, в лабораторных условиях крысы способны точно (в пределах 5–10% погрешности) различать размер отверстия, поэтому кажется вероятным, что кошки могут использовать свои усы для этой цели. Тем не менее, всем нам известно о кошках, и особенно котятах, застрявших с головой в каком-нибудь сосуде. Так что даже если вибриссы кошки передают ей информацию о «проходимости» отверстия, она не всегда использует ее по назначению.
Не усы, а антенны!
Органы, похожие на усы, есть и у многих животных, но далеко не всегда это вибриссы. У сомов, карпов и некоторых акул есть «усики», но они представляют собой выросты кожи, содержащие вкусовые и химические рецепторы. Эти структуры помогают рыбе находить пищу в мутной воде, но не обладают механической чувствительностью, свойственной настоящим вибриссам.
У многих пернатых, особенно насекомоядных (например, у ласточек и козодоев), вокруг клюва растут жесткие перья, напоминающие усы-вибриссы. Они выполняют роль ловушек для насекомых и частично имеют сенсорную функцию, но их структура – перьевая, а не волосяная.
У тараканов, кузнечиков, пауков есть чувствительные антенны и трихоботрии. Это хитиновые образования, улавливающие колебания воздуха и даже электрические поля. Они выполняют функцию аналогичную вибриссам, но анатомически совершенно иные.
Таким образом, «усы» как сенсорная система – пример конвергентной эволюции: разные группы животных независимо пришли к идее иметь подвижные чувствительные отростки для исследования мира.
Человек и усы: похожие, но не те
У человека тоже есть волосы на лице, и, казалось бы, усы могли бы быть нашими вибриссами. Однако их строение совершенно иное. Волосы над верхней губой – обычные терминальные волосы, не соединенные с чувствительными рецепторами. Тем не менее, термин «вибриссы» иногда используется в медицинской литературе – им обозначают толстые волосы в носу, защищающие дыхательные пути. Эти «вибриссы носа» не имеют осязательной функции, но фильтруют пыль, пыльцу и микроорганизмы.
У человека нет специализированных вибрисс, как у других млекопитающих, но зато наши губы, язык и кончики пальцев чрезвычайно богаты рецепторами, частично компенсируя потерю этой сенсорной системы.
Вибриссы – универсальный инструмент осязания, позволивший млекопитающим освоить ночную жизнь, охоту под водой и навигацию в темноте. Они чувствуют то, что мы можем лишь вообразить. А человеческие усы, хоть и не передают сигналов в мозг, могут выглядеть не менее шикарно, и, в каком-то смысле, позволяют почувствовать родство с нашими братьями меньшими.
Вам было интересно узнать что-то новое о мире вокруг нас?
Хотите узнать больше?
Приходите в Дарвиновский музей и подписывайтесь на наш канал!