Antena (biologia) - Antenna (biology)

Duże anteny na chrząszczu kózkowym

Anteny ( sg. antenna ), czasami określane jako „czujniki”, są sparowanymi wyrostkami używanymi do wykrywania u stawonogów .

Anteny są połączone z pierwszym lub dwoma segmentami głowy stawonoga. Różnią się one znacznie formą, ale zawsze składają się z jednego lub więcej połączonych segmentów. Chociaż są to zazwyczaj narządy zmysłów , dokładna natura tego, co wyczuwają i jak to wyczuwają, nie jest taka sama we wszystkich grupach. Funkcje mogą w różny sposób obejmować wykrywanie dotyku , ruchu powietrza, ciepła, wibracji (dźwięku), a zwłaszcza zapachu lub smaku . Anteny są czasami modyfikowane do innych celów, takich jak gody, wysiadywanie, pływanie, a nawet zakotwiczanie stawonogów do podłoża. Larwy stawonogów mają czułki, które różnią się od tych u osobników dorosłych. Na przykład wiele skorupiaków ma larwy swobodnie pływające, które wykorzystują swoje czułki do pływania. Anteny mogą również lokalizować innych członków grupy, jeśli owad żyje w grupie, tak jak mrówka . Wspólny przodek wszystkich stawonogów prawdopodobnie miał jedną parę jednoramiennych (nierozgałęzionych) struktur przypominających anteny, po których następowała jedna lub więcej par dwuramiennych (mających dwie główne gałęzie) struktur przypominających nogi, jak widać u niektórych współczesnych skorupiaków i skamieniałych trylobitów . Z wyjątkiem cheliceratów i proturanów , które nie mają żadnego, wszystkie stawonogi inne niż skorupiaki mają jedną parę czułków.

Skorupiaki

Przekrój pąkli z antenami zaznaczonymi strzałką

Skorupiaki noszą dwie pary czułków. Para przymocowana do pierwszego segmentu głowy nazywana jest antenami pierwotnymi lub antenami . Ta para jest na ogół jednoramienna, ale jest dwuramienna u krabów, homarów i remipedów . Para dołączona do drugiego segmentu nazywana jest antenami wtórnymi lub po prostu antenami . Druga antena są plesiomorphically biramous, ale wiele gatunków później rozwinęły uniramous par. Drugie czułki mogą być znacznie zmniejszone (np. remipedy) lub pozornie nieobecne (np. pąkle ).

Podziały anten skorupiaków mają wiele nazw, w tym flagellomery (termin wspólny z owadami), pierścienie, artykuły i segmenty. Końcowe końce anten skorupiaków mają dwie główne kategorie: segmentowe i wiciowce. Antena jest uważana za podzieloną na segmenty, jeśli każdy z pierścieni jest oddzielony od otaczających go pierścieni i ma indywidualne przyczepy mięśniowe. Z drugiej strony czułki wiciowców mają przyczepy mięśniowe tylko wokół podstawy, działając jako zawias dla wici – elastycznego sznurka pierścieni bez przyczepu mięśniowego.

Istnieje kilka godnych uwagi zastosowań anteny u skorupiaków bez zmysłów. Wiele skorupiaków ma ruchome stadium larwalne zwane nauplius , które charakteryzuje się używaniem anten do pływania. Barnacles , wysoce zmodyfikowane skorupiaki, używają swoich czułków do przyczepiania się do skał i innych powierzchni.

Langusty , pokazujący powiększony drugą antenę
Duże spłaszczone płytki przed oczami homara są zmodyfikowanymi drugimi czułkami.
Krab Cancer pagurus , ukazujący zredukowane czułki
Larwy naupliusa krewetki z czułkami do pływania
Przykłady anten skorupiaków
Copepoda Izopoda Amphipoda Rak dziesięcionogi Rak dziesięcionogi Remipedia Cirrepedia
Anteny pierwotne
Antena skorupiaków - Copepoda Cyclops 1st-antenna.svg Antena do skorupiaków - Isopoda Austroarcturus africanus 1st-antenna.svg Antena skorupiaków - Amphipoda Gammarus locusta 1st-antenna.svg Antena skorupiaków - Decapoda Paguroidea 1st-antenna.svg Antena do skorupiaków - Decapoda Megalopa 1st-antenna.svg Antena skorupiaków - Remipedia Speleonectes tanumekes 1st-antenna.svg Antena skorupiaków - Thecostraca Cirrepedia 1st-antenna.svg
Anteny wtórne
Antena skorupiaków - Copepoda Cyclops 2nd-antenna.svg Antena skorupiaków - Isopoda Austroarcturus africanus 2nd-antenna.svg Antena skorupiaków - Amphipoda Gammarus locusta 2nd-antenna.svg Antena skorupiaków - Decapoda Paguroidea 2nd-antenna.svg Antena do skorupiaków - Decapoda Megalopa 2nd-antenna.svg Antena skorupiaków - Remipedia Speleonectes tanumekes 2nd-antenna.svg

Owady

Terminy używane do opisu kształtów czułek owadów
Kształt anteny w Lepidoptera z CT Bingham (1905)

Owady wyewoluowały z prehistorycznych skorupiaków i mają czułki wtórne, takie jak skorupiaki, ale nie mają czułków pierwotnych. Anteny są podstawowymi czujnikami węchowymi owadów i są odpowiednio wyposażone w szeroką gamę sensilla (liczba pojedyncza: sensillum ). Sparowane, mobilne i podzielone na segmenty znajdują się między oczami na czole. Embriologicznie reprezentują wyrostki drugiego segmentu głowy.

Wszystkie owady mają czułki, jednak w postaci larwalnej mogą one być znacznie zredukowane. Wśród nie-owadów klasy Hexapoda , zarówno Collembola jak i Diplura mają anteny, ale Protura nie.

Fibryle przedsionkowe odgrywają ważną rolę w praktykach kojarzenia Culex pipiens . Wzniesienie tych włókienek uważa się za pierwszy etap reprodukcji. Fibryle te pełnią różne funkcje u obu płci. Ponieważ włókna antenowe są wykorzystywane przez samice C. pipiens do lokalizowania żywicieli, samce C. pipiens wykorzystują je do lokalizowania samic.

Struktura

Trzy podstawowe segmenty typowej anteny owadów są scape lub scapus (podstawa), przy czym szypułka lub pedicellus (STEM) i wreszcie wić , często składa się z wielu jednostek zwanych flagellomeres . Szypułka (drugi segment) zawiera narząd Johnstona, który jest zbiorem komórek czuciowych.

Krajobraz jest zamontowany w gnieździe w mniej lub bardziej sklerotyzowanym obszarze w kształcie pierścienia , zwanym torulusem , często uniesioną częścią torebki głowy owada. Kielich zamyka membrana, w którą osadzona jest podstawa daszka. Antena nie zwisa jednak swobodnie na membranie, lecz obraca się na sztywno zawieszonym występie z obrzeża torulusa. Ta projekcja, na której obraca się antena, nazywana jest anteną . Cała konstrukcja umożliwia owadowi poruszanie anteną jako całością poprzez zastosowanie wewnętrznych mięśni połączonych z krajobrazem. Szypułka jest elastycznie połączona z dalszym końcem szypułki, a jej ruchy z kolei można kontrolować za pomocą połączeń mięśniowych między szypułką a szypułką. Liczba flagellomerów może się znacznie różnić między gatunkami owadów i często ma znaczenie diagnostyczne.

Prawdziwe flagellomeres są połączone błoniastą podnośnika , który umożliwia ruch, choć wić o „prawdziwych” owadów nie ma żadnych wewnętrznych mięśni. Niektóre inne stawonogi mają jednak wewnętrzne mięśnie w całej wici. Do takich grup należą Symphyla , Collembola i Diplura . U wielu prawdziwych owadów, zwłaszcza prymitywnych grup, takich jak Thysanura i Blattodea , wić częściowo lub całkowicie składa się z elastycznie połączonego sznurka małych pierścieni w kształcie pierścienia . Pierścienie nie są prawdziwymi flagellomerami, aw danym gatunku owadów liczba pierścieni na ogół nie jest tak spójna jak liczba flagellomerów u większości gatunków.

W wielu chrząszczy oraz w chalcidoid os , że szczytowe flagellomeres tworzą klub kształt, a wspólne określenie dla segmentów między klubu i antennal podstawy jest funicle ; tradycyjnie w opisie anatomii żuka termin „funicle” odnosi się do segmentów między maczugą a krajobrazem . Jednak tradycyjnie przy pracy z osami lejek obejmuje segmenty między maczugą a szypułką.

Dość często lejek za szypułką jest dość złożony u Endopterygota, takich jak chrząszcze, ćmy i błonkoskrzydłe , a jedną z powszechnych adaptacji jest zdolność składania anteny pośrodku, na styku szypułki i wici. Daje to efekt „zgięcia w kolanach”, a o takiej antenie mówi się, że jest wygięta . W Coleoptera i Hymenoptera często spotykane są anteny geniculate . Są ważne dla owadów, takich jak mrówki, które podążają śladami zapachowymi, dla pszczół i os, które muszą „wąchać” odwiedzane przez siebie kwiaty, oraz dla chrząszczy, takich jak Scarabaeidae i Curculionidae, które muszą złożyć czułki, gdy same się składają. wszystkie kończyny w postawach obronnych.

Ponieważ kolejka nie ma wewnętrznych mięśni, na ogół musi poruszać się jako całość, mimo że jest przegubowa. Jednak niektóre kolejki są złożone i bardzo mobilne. Na przykład Scarabaeidae mają blaszkowate czułki, które można ciasno złożyć dla bezpieczeństwa lub rozłożyć w celu wykrywania zapachów lub feromonów . Owad radzi sobie z takimi działaniami poprzez zmiany ciśnienia krwi, dzięki czemu wykorzystuje elastyczność ścian i błon w lejkach, które w efekcie mają zdolność erekcji.

W grupach o bardziej jednolitych antenach (na przykład: krocionogi ) wszystkie segmenty nazywane są antennomerami . Niektóre grupy mają proste lub różnie zmodyfikowane włosie wierzchołkowe lub podwierzchołkowe zwane aristą (szczególnie dobrze rozwinięte u różnych muchówek ).

Funkcje

Receptory węchowe (łuski i dziury) na antenie motyla Aglais io , mikrofotografia elektronowa

Receptory węchowe na antenach wiążą się z swobodnie unoszącymi się cząsteczkami, takimi jak para wodna i zapachami, w tym feromonami . Te neurony , które posiadają te receptory sygnał tego wiązania przez wysłanie potencjały czynnościowe w dół ich aksonów do antennal płata w mózgu . Stamtąd neurony w płatach czułków łączą się z ciałami grzybów, które identyfikują zapach. Sumę potencjałów elektrycznych anten do danego zapachu można zmierzyć za pomocą elektroantenogramu .

U motyla monarcha anteny są niezbędne do prawidłowej orientacji kompasu słonecznego z kompensacją czasu podczas migracji. Zegary antenowe istnieją u monarchów i prawdopodobnie zapewniają główny mechanizm czasowy dla orientacji kompasu słonecznego.

W przypadku afrykańskiej nicienia bawełnianego czułki pełnią ważną funkcję w sygnalizowaniu zalotów. W szczególności, aby samce mogły odebrać wezwanie do godów samicy, wymagane są anteny. Chociaż samice nie potrzebują czułek do krycia, krycie, które wynika z samic bez czułków, było nienormalne.

W ćmy karłowatej czułki służą do zbierania informacji o smaku i zapachu rośliny żywicielskiej. Po zidentyfikowaniu pożądanego smaku i zapachu samica ćmy składa jaja na roślinie. Motyle olbrzymie pazia ogoniaste również polegają na wrażliwości anteny na związki lotne w celu identyfikacji roślin żywicielskich. Stwierdzono, że samice w rzeczywistości lepiej reagują na wyczuwanie anten, najprawdopodobniej dlatego, że są odpowiedzialne za składanie jaj na właściwej roślinie.

U ćmy zmierzchowej ( Manduca sexta ) czułki pomagają w stabilizacji lotu. Podobnie do halter u owadów muchówek, czułki przekazują siły Coriolisa przez narząd Johnstona, które mogą być następnie wykorzystane do zachowania naprawczego. Seria badań stabilności lotu przy słabym oświetleniu, w których ćmy z amputowanymi wiciami w pobliżu szypułki wykazały znacznie zmniejszoną stabilność lotu w porównaniu z tymi z nienaruszonymi czułkami. Aby ustalić, czy mogą istnieć inne bodźce czuciowe czułków, drugiej grupie ciem amputowano czułki, a następnie ponownie przymocowano je przed testowaniem w tym samym badaniu stabilności. Te ćmy wykazały nieznacznie obniżoną wydajność w porównaniu z nienaruszonymi ćmami, co wskazuje, że prawdopodobnie istnieją inne sygnały sensoryczne wykorzystywane w stabilizacji lotu. Ponowna amputacja anten spowodowała drastyczny spadek stabilności lotu do poziomu z pierwszej amputowanej grupy.

Bibliografia