L'orientation animale est un processus complexe qui consiste à recevoir des informations sur le monde extérieur via divers canaux de communication (systèmes récepteurs), à les traiter, à les comparer dans le système nerveux central et à former une réponse. La réception et le traitement des signaux consistent en la reconnaissance d'image (le contenu informatif du signal) et sa localisation - la détermination de la position de la source du signal par rapport au corps, qui est effectuée par différents systèmes récepteurs.

Orientation optique Les animaux sont déterminés principalement par les capacités visuelles de leurs organes : les yeux et autres récepteurs sensibles à la lumière. Ces derniers ne sont généralement capables d'enregistrer que le degré d'éclairement, la composition spectrale de la lumière et le degré de sa polarisation. Ainsi, chez la lancette, animal cordé primitif vivant dans le sol marin, des organes sensibles à la lumière - l'Ocelle de Hesse - sont situés sur toute la longueur du corps transparent, le long du tube neural ; ils enregistrent si le corps entier de l'animal est immergé dans le sol, c'est-à-dire protégé des attaques d'un prédateur. La vision imaginative des invertébrés et surtout des vertébrés augmente fortement la capacité des animaux à s'orienter dans environnement. Ce besoin augmente avec la mobilité croissante des animaux. Le niveau de détail et la complexité de l'analyse du monde visible sont faibles chez les invertébrés et les vertébrés inférieurs. Dans le contexte général, ils ne mettent en évidence que quelques signaux biologiquement importants. Les grenouilles, par exemple, ne « voient » que les petits objets en mouvement (les petits animaux qui servent de nourriture) et réagissent à une ombre rapide (« ennemie ») ; tout le reste est perçu par eux comme un arrière-plan indifférent. Le détail de la réflexion augmente fortement chez les insectes, ainsi que chez les oiseaux et les mammifères, qui sont capables de naviguer non seulement selon une variété de repères « terrestres », mais également selon la position du Soleil, de la Lune et des étoiles (navigation céleste). De petites écrevisses qui retournent à la mer à marée basse naviguent également à proximité. Les rousses fourmis forestières sont capables de prendre en compte la position de la Lune. L’« instinct domestique » – la capacité de retourner chez soi ou de se mettre à l’abri même depuis un endroit inconnu – s’explique par la mémorisation. traits caractéristiques paysage et navigation céleste. Une condition préalable à la navigation céleste est la présence d’une « horloge biologique », c’est-à-dire la capacité du corps à naviguer dans le temps.

Chimioréception et l'orientation des animaux selon les caractéristiques de la composition chimique de l'environnement sont particulièrement répandues parmi les habitants de l'eau et du sol. Passage poisson saumon lors des migrations de frai, ils trouvent les rivières « natives » grâce aux odeurs familières. Lors de leur migration, les baleines sont guidées par les particularités de la composition chimique de l'eau des différentes mers. courants. Les animaux terrestres se déplacent grâce aux odeurs lorsqu'ils recherchent de la nourriture, migrent et s'installent. Dans ce dernier cas, les animaux se déplacent principalement contre le vent et leur répartition correspond à la « rose des vents ». La capacité des mâles de certains papillons (saturnias, vers à soie) à trouver une femelle par l'odorat à une distance allant jusqu'à 10 km a été prouvée.

Orientation acoustique les animaux ont des avantages dans milieu aquatique et des biotopes à végétation dense où la vision est limitée. De nombreux prédateurs trouvent et attrapent leurs proies en les entendant. Un hibou détermine l'emplacement d'un rongeur à une distance de 15 à 20 m grâce à son bruissement avec une précision de 1° (localisation passive). Les chauves-souris et les dauphins utilisent l'écholocation à des fréquences de 20 à 200 kHz, envoyant des signaux de sondage et captant leur réflexion (écho) sur une cible (proie) ou un obstacle. L'écholocation leur permet de naviguer, de trouver et d'attraper des proies dans l'obscurité. L'oiseau Guajaro, nichant dans des grottes sombres, s'y déplace en écholocalisant à des fréquences audibles (dans la plage audio).
De nombreux invertébrés inférieurs (par exemple, les planaires), ainsi que les insectes (mouches, coléoptères, termites) naviguent par champ magnétique Terre.

L'orientation des animaux est toujours le résultat d'une comparaison des informations reçues par différents canaux de communication avec l'environnement, c'est-à-dire une réaction intégrale, bien que le rôle principal, selon la situation, puisse être joué par l'un ou l'autre système récepteur. . Un tel mécanisme d'orientation des animaux augmente sa fiabilité (« immunité au bruit »), sa flexibilité et augmente considérablement sa valeur adaptative. Dans le même temps, le comportement d'orientation de chaque individu est ajusté par ses semblables dans la population, le troupeau, le troupeau ou la colonie. L'échange d'informations entre individus augmente leur quantité dans le groupe, augmentant encore la fiabilité de l'orientation des animaux. Ceci explique l'avantage du mode de vie en groupe (scolaire ou grégaire) aux moments les plus biologiquement importants : lors de la migration, lors de la reproduction. , pendant la période de croissance des jeunes animaux.

Les muscles du hanneton possèdent des récepteurs sensoriels. Ils transmettent des informations sur la position du corps de l'insecte.

Les poils, les terminaisons nerveuses, les plumes et les récepteurs aident à naviguer dans l'espace.

Les scorpions d'eau ne sont pas de très bons nageurs et passent la plupart de leur temps à se cacher parmi les débris végétaux des étangs boueux et des fossés.

Nageant pendant la chasse, le scorpion d'eau s'oriente à l'aide de six petits stigmates remplis d'air - des trous sur la surface abdominale. Chaque trou est recouvert d'une fine membrane. Aux profondeurs où la pression de l’eau augmente, l’air est comprimé et la membrane est pressée vers l’intérieur. Si la tête du scorpion est plus proche de la surface que la queue, les stigmates les plus proches de la tête subissent moins de pression que ceux plus proches de la queue, et les membranes antérieures sont moins déprimées que les postérieures. Cela indique au scorpion d’eau qu’il se dirige vers la surface.

Les grenouilles africaines à griffes rentrent chez elles grâce aux organes des lignes latérales. Chacun de ces organes est entouré de poils microscopiques qui se plient sous la pression de l'eau qui lave le corps, envoyant des signaux des terminaisons nerveuses au cerveau. Cela permet à la grenouille de mesurer son mouvement avec le débit d'eau et d'ajuster sa direction en conséquence.

Une seule solution restait possible : le mécanisme optomoteur ne s'éteint pas ! Une nouvelle cible apparaît simplement. Au lieu de la règle « aucun mouvement de l'image sur la rétine », qui obligeait la mouche à rester immobile, une nouvelle entre en jeu : « le mouvement dans une certaine direction à une certaine vitesse ». C'est le nouvel objectif que nous a si clairement démontré cette remarquable expérience. Les yeux n'orientent correctement l'insecte que lorsqu'ils sont dans une position normale par rapport au corps. Étant à l'envers, ils transmettent à la mouche une information erronée : lorsque l'insecte tourne vers la gauche, il lui semble qu'un virage à droite s'est produit. En essayant de corriger ses actions, la mouche ne fait que tourner encore plus vers la gauche, c'est-à-dire dans la direction opposée à celle dans laquelle elle essaie de tourner. Le résultat est une rotation folle au même endroit.

Cette expérience a prouvé que le cerveau est capable « d’organiser » les centres visuels qui traitent les informations provenant de l’extérieur de telle manière qu’ils modifient constamment l’objectif en stricte conformité avec les « intentions » ultérieures de l’animal. Une mouche normale tourne librement vers la droite ou la gauche selon ses besoins. Dans le même temps, le réglage de l'objectif change également, ce qui maintient la direction et le degré de rotation dans certaines limites. Mais le fonctionnement exact de ce mécanisme interne reste encore un mystère.

Chacun de nous peut faire une expérience simple pour s’assurer qu’un objectif donné est associé à certains mouvements corporels. Si les choses autour de nous commencent à bouger, nous réagissons en conséquence à leur mouvement. Mais il ne s’agit pas de la réaction optomotrice observée dans l’expérience avec une mouche placée à l’intérieur d’un cylindre ; nous ne réagissons pas au mouvement des objets par notre propre mouvement dans la même direction, mais voyons seulement que les objets changent d'emplacement. Si nous bougeons nos yeux d'un côté à l'autre, nous n'aurons pas le sentiment que le monde qui nous entoure a commencé à bouger, même si l'image des objets sur notre rétine va bouger. Et ici, le même problème se pose que dans l'expérience avec la mouche : la définition d'un objectif passe-t-elle de son sens initial de "pas de mouvement de l'image sur la rétine" à un nouveau - "mouvement dans une certaine direction à une certaine vitesse" ?

Fermons un œil et appuyons légèrement avec notre doigt sur la paupière de l'autre œil ouvert. Dans ce cas, le globe oculaire tournera légèrement, mais son mouvement sera passif, puisqu'il n'est pas provoqué par le travail des muscles, mais par la pression du doigt. Et nous verrons que notre chambre commencera à bouger.

Pourquoi une telle sensation ne se produit-elle pas lorsque nous changeons volontairement la position de nos yeux ? Il est probable que dans ce cas, notre cerveau donne d’une manière ou d’une autre un ordre, ou un réglage, pour « s’attendre à ce que l’image sur la rétine bouge ». Lorsque le globe oculaire bouge à l’aide des muscles correspondants, ces derniers reçoivent une telle commande du cerveau, mais lorsque nous bougeons le globe oculaire avec notre doigt, aucune commande n’est reçue. Le cerveau dit aux muscles de « bouger », et cette commande permet d’anticiper le mouvement prochain de l’image sur la rétine. La fixation d'objectifs par rapport aux stimuli visuels ne change que si le cerveau a envoyé une telle commande. Lorsque nous bougeons le globe oculaire avec un doigt, les muscles oculaires ne reçoivent aucune instruction du cerveau ; l'état d'esprit pour le mouvement ultérieur attendu ne se pose pas, et il nous semble que la pièce bouge.

Considérons la situation inverse. Disons que l'ordre « bouger » vient du cerveau vers les yeux, mais qu'ils restent immobiles. Une telle chose est possible si vous paralysez temporairement les muscles oculaires avec une sorte de médicament.

Ainsi, l'ordre d'attendre un certain mouvement a été reçu, un nouveau réglage d'objectif est apparu, mais les stimuli visuels correspondants ne se produisent pas, puisque les yeux restent immobiles. Le résultat est inattendu : en essayant de déplacer son regard d'un objet à un autre et n'y parvenant pas, une personne voit que tout autour d'elle bouge. A ce moment, il peut voir de ses propres yeux l'existence de la fixation d'objectifs dont on a tant discuté ici.

Après avoir pris connaissance de ces expériences, nous n'avons fait qu'un bref aperçu du monde des processus extraordinairement complexes et presque totalement inconnus qui doivent se produire dans le cerveau simultanément à des actes comportementaux successifs. Aucun maillon d’une telle chaîne d’actes comportementaux ne peut se passer d’un mécanisme d’orientation approprié. Au moment de passer d'une action à une autre, un nouveau mécanisme d'orientation est invariablement utilisé, à savoir l'installation. Partant de sa ruche pour récolter nectar et pollen, une abeille est d'abord guidée par toute une série de repères qui croisent son passage. Lorsque les fleurs mellifères ne sont pas loin et que l'insecte les voit, le principal stimulus est le contour général des plantes (une abeille peut facilement être induite en erreur en lui montrant de loin un objet vert, en forme de plante). De plus près, l'abeille est attirée par la couleur des corolles, puis par l'odeur familière - « guides d'abeilles » visuels et chimiques. Lorsque l'insecte est à l'intérieur de la fleur, de nouveaux stimuli entrent en jeu : l'odeur du nectar et les sensations ressenties au contact des organes de la fleur. Le rôle de chacun de ces stimuli n’est pas seulement de déclencher l’étape suivante de la chaîne générale d’actions et de désactiver la précédente. Ils forcent simultanément le mécanisme d’orientation correspondant à fonctionner avec ses paramètres d’objectifs.

Le processus d'apprentissage peut également changer les objectifs. En creusant un trou dans un nouvel endroit, la guêpe fouisseuse maîtrise également de nouveaux repères, et le corbeau retourne là où il a attaqué le grand-duc il y a un an, car il s'est souvenu de cette zone de la forêt. Lorsque le saumon, guidé par son odorat, vient de la mer jusqu'à la rivière même où il a grandi, alors dans ce cas, le comportement du poisson inclut la définition d'objectifs acquis grâce à l'apprentissage.

Un cas tout à fait particulier et extrêmement difficile à expliquer de changement dans les paramètres des cibles est la capacité des oiseaux migrateurs à naviguer grâce au soleil. Il peut déjà être considéré comme prouvé que les étourneaux volant vers le sud-ouest à l'automne déterminent précisément la direction de leur voyage en fonction de ce luminaire. Mais durant les quelques heures du matin, lorsque les oiseaux migrent, la position du soleil dans le ciel change considérablement. Et pourtant les étourneaux tiennent bon cours correct. Des recherches ont montré que l’établissement d’objectifs change avec l’heure de la journée. avoir une sorte d’« horloge interne ». On ne sait pas encore comment fonctionne cette horloge interne.

Un autre problème associé à l'orientation spatiale se pose lorsque le mouvement d'une partie du corps, comme une jambe ou une nageoire, est dirigé par l'activité d'un organe sensoriel (par exemple l'œil) situé dans une autre partie du corps. Comment expliquer les mouvements si rapides et si brusques des membres de l’animal que même les yeux ne sont pas capables de les suivre ? Souvenons-nous de la mante religieuse, qui attrape une mouche en lançant ses pattes avant dans sa direction à une vitesse fulgurante. Ayant remarqué la proie, la mante la suit en tournant seulement la tête. Dans ce cas, le corps de l'insecte reste immobile. Et pourtant, lorsque la mante utilise son arme de pêche : ses pattes avant, elle rattrape la cible avec une précision infaillible.

Comment les jambes agrippantes « savent-elles » ce que les yeux voient, ou plus précisément, la direction dans laquelle frapper ? Rappelons que l'éjection des jambes agrippantes est si rapide qu'elle peut difficilement être corrigée à mi-chemin à l'aide de la vision. Même si la mante remarque que les mouvements de son corps sont imprécis, il sera trop tard pour changer la direction du lancer. Il est clair que le mécanisme de visée doit être réglé avec précision avant le début du lancer. Cet ajustement s'effectue par des mouvements préalables de la tête de l'insecte.

Le fait est que la mante religieuse possède un organe sensible spécial - une brosse composée de poils spéciaux situés sur le prothorax de l'insecte. Les signaux provenant constamment de ces poils vers le système nerveux central contribuent au fait que l'insecte est en état normal garde la tête droite. Chaque tour de tête augmente la pression sur les poils dans l'une ou l'autre zone du prothorax. Lorsqu'il voit une mouche, le système nerveux central évalue les différences entre des signaux contradictoires : l'un d'eux vient des yeux et oblige la mante à tourner la tête vers la mouche assise, l'autre est envoyé par les poils et lui ordonne de garder la tête. droit. Ce sont ces différences qui dictent la direction dans laquelle les pattes avant doivent frapper. Si vous coupez les poils sensibles d'une mante religieuse, l'insecte ne fera que jeter ses pattes vers l'avant, quelle que soit la direction dans laquelle sa tête est tournée.

On pourrait se demander : pourquoi la mante religieuse tourne-t-elle la tête ? Pourquoi le signal visuel concernant la direction dans laquelle la proie n'est-il pas transmis directement au système nerveux central ? Raison principale Cela réside probablement dans le fait que la mante doit déterminer non seulement la direction dans laquelle se trouvent ses proies possibles, mais également la distance qui la sépare. La distance ne peut être déterminée qu’avec les deux yeux, grâce à la vision binoculaire. Une mante religieuse dépourvue d'un œil jettera ses pattes dans la bonne direction, mais tentera d'attraper la victime trop loin si elle est petite, et trop près si elle est grande, puisque l'estimation de la distance dans ce cas se base uniquement sur le taille apparente de la victime.

Ainsi, nous avons pris connaissance de la variété de mécanismes utilisés par différents animaux à des fins d'orientation et de la manière dont, comme de nombreux autres processus vitaux, ils servent à maintenir un certain état stable. Position constante du corps ou direction requise lors du déplacement sont déterminés par les caractéristiques spatiales correspondantes environnement externe. Comme dans d'autres processus de la vie, cela est dû à système complexe négatif retour: chaque écart par rapport à la norme est enregistré et ouvre la voie exactement aux actions qui redresseront la situation. À mesure que l’animal change de comportement, le système nerveux central reçoit un message concernant ces changements et lui fixe des objectifs adaptés à la situation.

Un chaton siamois baisse les yeux avec méfiance, craignant de tomber d'une hauteur d'environ 60 centimètres. En fait, il n'y a aucun danger, puisque devant lui se trouve un morceau de verre qui sert de prolongement à la plate-forme supérieure. Le chaton n'a pas encore appris ce qu'est la hauteur, et pourtant il n'ose pas marcher sur la vitre. Cette expérience montre que la peur des hauteurs de l’animal n’est certainement pas liée à l’apprentissage.

Littérature : Tinbergen N. Comportement animal. Par. de l'anglais O. Orlova et E. Panova. Préface K.E. Fabry. M., "Mir", 1978. 192 p. avec malade.

L’orientation des animaux dans l’espace est l’une de leurs caractéristiques les plus mystérieuses. Ils retrouvent le chemin du retour, même si le destin les emmène dans des endroits très reculés.

Cette histoire s'est déroulée au milieu du siècle dernier en France, à Paris. Le cireur de chaussures avait un fidèle ami à quatre pattes, un chien, qui comprenait probablement que leur dîner commun dépendait du nombre de clients. Elle tournait donc sous les pieds des passants et, comme par hasard, salissait leurs chaussures. Un riche Anglais a entendu parler de cet incroyable chien et a persuadé le garçon de le vendre. Elle est allée à Foggy Albion.

Mais trois semaines plus tard, le chien malin salissait à nouveau les chaussures des Parisiens dans la capitale française. L'histoire ne dit rien de la façon dont il a pu traverser la Manche, mais depuis lors, les amis ne se sont jamais séparés.

Ils sont également célèbres pour leur orientation spatiale.

Le record a été battu par le chat Chapa, qui a parcouru une distance de 1 500 kilomètres : de Volsk, il est retourné dans son Ekaterinbourg natal, chez ses propriétaires.

Et le chat américain a passé trois mois à chercher sa maison. Il s'est perdu alors qu'il parcourait 320 kilomètres. Mais j'ai trouvé une maison !

Eh bien, où est cette boussole spéciale cachée parmi nos petits frères ? Ce mystère intéresse depuis longtemps les scientifiques, c'est pourquoi aujourd'hui une section a déjà été créée en biologie qui étudie l'orientation des animaux dans l'espace. Et cela s'appelle la bionavigation.

Il s'avère qu'à la recherche de la bonne direction, les animaux utilisent leur odorat, leur vue et leur ouïe fine. Cependant, même si vous fatiguez vos yeux, votre nez, vos moustaches et vos oreilles, vous ne pouvez ni voir ni sentir votre maison de loin. Quoi d'autre fait office de navigateur ?

Il n'y a pas si longtemps, des scientifiques américains ont suggéré que l'orientation des animaux se faisait le long des lignes magnétiques de notre planète. Et cela ressemble à ceci : le champ magnétique affecte les radicaux qui se forment dans les molécules de cryptochrome, une protéine spéciale qui fait partie des cellules d'un organisme vivant. Il est difficile pour nous, simples mortels, de le comprendre, mais nous essaierons quand même.

Imaginez cette molécule de protéine qui a propriétés magnétiques. Lorsqu'il se trouve dans un domaine familier, l'animal éprouve du réconfort. Dès que vous emmenez votre animal loin de chez vous, le champ magnétique change et la molécule de protéine commence à tourner conformément aux lignes de champ, irritant les terminaisons nerveuses. L'animal se sentira mal à l'aise jusqu'à ce qu'il retourne à son lieu de résidence habituel, c'est-à-dire à son champ magnétique habituel.

Jusqu'à présent, il ne s'agit que d'une hypothèse qui n'a pas encore été prouvée, mais on sait déjà aujourd'hui que non seulement les chats et les chiens, mais aussi les abeilles, les mouches, les coléoptères, les termites, les tortues de mer et de nombreux animaux invertébrés se frayent un chemin le long du champ magnétique terrestre. lignes.

Les oiseaux, partant en hiver et rentrant chez eux, naviguent selon le soleil, les étoiles ou les changements de pression atmosphérique.

Dans le monde animal, les premières impressions des enfants sont très importantes.

Certains saumons du Pacifique éclosent dans les régions d'Extrême-Orient, tandis que d'autres éclosent dans les cours d'eau canadiens. Ensuite, ils se déplacent vers l’océan, où ils grandissent et atteignent leur maturité. Mais pour se multiplier, chacun retourne à « ses » origines. Dans l'océan, ils utilisent des repères astronomiques ou magnétiques, et près des côtes, lorsqu'ils choisissent leurs ruisseaux et rivières d'origine, ils naviguent à l'odorat.

Les habitants de l'eau et du sol sont aidés par la capacité de s'orienter en fonction des caractéristiques de la composition chimique du milieu. Le principe est toujours le même - inhabituel composition chimique provoque des sensations désagréables, alors la créature s'efforce de toutes ses forces d'entrer dans son espace d'origine.

Les recherches des scientifiques ne sont pas encore terminées et il est évident qu'il reste beaucoup à découvrir, mais au moins à partir de ces résultats, nous pouvons juger de la manière dont les animaux s'orientent dans l'espace.

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