Измерение воздействий окружающей среды.

Физические процессы, лежащие в основе измерения сил воздействия окру­жающей среды, зависят от условий обитания животного. Рассмотрим три основных вида измерителей силовых воздействий, используемых в живой природе: воздушные, водные и контактные.

Аэродинамические биодатчики имеют все движущиеся животные, обитающие в воздушной среде.

У летающих насекомых обнаружены два типа органов чувств, реагирующих на воз­действия воздушной среды во время полета. Их принципы действия основаны на разных физических эффектах: рычага и автоколебаний.

Первый измеритель представляет собой жесткий членистый стержень в виде антенны и располагается на голове животного (рис. 3, а). В основании антенны имеются две группы продолговатых упругих рецепторных элементов, которые реагируют на изменение расстояния между точками их крепления. В полете под действием динамического давления антенна отклоняется, что вызывает растяжение и сжатие упругих рецепторов группы, из-за чего они вырабатывают сигналы, характеризую­щие угол отклонения антенны.

а) б) в)

Рис. 3. Аэродинамические измерители животных.

Второй измеритель также располагается на голове животного. Он представляет собой пластину, покрытую густым рядом упругих чувствительных волосков (рис. 3, б). В основании каждого во­лоска имеется рецепторная клетка, обладающая высокой чувствительностью к вибрации. Изменение частоты вибрации волоска вызывает пропорциональ­ные изменения частоты выходных сигналов его рецептора. В полете на волоски действует скоростной напор, под действием которого волоски наклоняются, вследствие чего частота их собственных колебаний увеличивается, что отражается на выходных сигналах их рецепторов.

Птицы и млекопитающие воспринимают воздействия воздушной среды с помощью вибриссного органа чувств. Он включает множество чувствительных элементов. Каждый из них пред­ставляет собой жесткий волосок, конец которого погружен в заполненную жидкостью ампулу (рис. 3, в). Стенки ампулы покрыты высокочувстви­тельными к контакту упругими волосками, в основании которых имеются рецепторные клетки. Когда свободный конец волоска встречает сопротивле­ние среды, то погруженный в ампулу его противоположный конец, поворачи­ваясь как рычаг, давит на стенки ампулы, и рецепторы, воспринимающие его давление, вырабатывают пропорциональные сигналы.

Гидродинамические биодатчики имеют все рыбы и водные репти­лии. Они распределен­ы по поверхности головы и в виде цепочки по боковым сторонам тела.

Гидродинамический измеритель представляет собой тонкий, заполненный жидкостью канал, проходящий под кожей животного (рис. 4). Канал сообщается с окружающей водной средой посредством небольших отверстий. Энергия ди­намического воздействия воды проникает через эти отверстия внутрь и вызы­вает движения и колебания жидкости в канале. Измерение движений жидкости осуществляется внутри канала.

В промежутках между отверстиями располагаются студенистые заслонки, которые почти полностью перекрывают его просвет. Каждая заслонка пронизана тонкими упругими волосками, в основании которых имеются рецепторные клетки. Когда жидкость в канале начинает двигаться, за­слонка отклоняется от своего нейтрального положения, её упругие волоски изгибаются, а связанные с ними рецепторы начинают выра­батывать сигналы, пропорциональные углу поворота заслонки.

Рис. 4. Гидродинамический измеритель рыб.

Контактные биодатчики измеряют силовые воздействия других объектов путем непосредственного контакта с ними. Эти биодатчики, неравно­мерно распределены по поверхности тела животного. Известны несколько (не менее 5) их видов. Они различаются способами восприятия силовых воздействий, динамическими свойствами, диапазонами измерения и другими особенностями.