Эволюция органа слуха
Разнообразие живого мира как результат развития живых организмов. Способность к восприятию звуковых частот у позвоночных. Основные закономерности развития органов слуха. Органы слуха у представителей классов рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих.
| Рубрика | Биология и естествознание |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.05.2015 |
| Размер файла | 29,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Тюменский государственный медицинский университет
Министерства Здравоохранения России
(ГБОУ ВПО ТюмГМУ Министерства Здравоохранения)
Кафедра гистологии и эмбриологии
Эволюция органа слуха
Выполнил: студент 115группы
Недзельская Василина
Проверил: доцент кафедры
Голубева И.А.
Тюмень 2015
Содержание
- Введение
- 1. Закономерности развития органов слуха
- 2. Органы слуха у представителей Класса Рыб - Classes Pisces
- 3. Органы слуха у представителей Класса Амфибий - Classes Amphibia
- 4. Органы слуха у представителей Класса Рептилий - Classes Reptilia
- 5. Органы слуха у представителей Класса Птиц - Classes Aves
- 6. Органы слуха у представителей Класса Млекопитающих - Classes Mammalia
- Использованная литература
Введение
Разнообразие современного живого мира - это результат длительного развития живых организмов, происходившего на протяжении многих миллионов лет. Одним из самых важных атрибутов жизни на земле является слух. Слух - это, во-первых, способность биологических организмов воспринимать звуки; во-вторых, специальная функция слухового аппарата, возбуждаемая звуковыми колебаниями окружающей среды, например, воздуха или воды.
Чувство слуха - одно из главных в жизни человека. Слух и речь вместе составляют важное средство общения между людьми, служат основой взаимоотношений людей в обществе. Потеря слуха может привести к нарушениям в поведении человека.
Звук, или звуковая волна, - это чередующееся разрежение и сгущение воздуха, распространяющееся во все стороны от источника звука. А источником звука может быть любое колеблющееся тело. Звуковые колебания воспринимаются нашим органом слуха.
1. Закономерности развития органов слуха
У высших позвоночных орган слуха - кортиева органа - является в общем сходная по своей организации вторично-чувствующая волосковая клетка. Эта клетка в процессе эволюции трижды претерпевала смену своей механорецепторной функции - в органах боковой линии, рецепторе гравитации и, наконец, в органе слуха, что находится в согласии с принципом Дорна о смене функции.
Создание органа слуха на базе рецептора гравитации стало возможным только после соответствующей смены функции в процессе эволюции мультипотентной вторично-чувствующей механорецепторной клетки, которая приобретает способность адекватно кодировать частоту и интенсивность преобразованного звукового стимула. В процессе эволюции прослеживается длительная морфофункциональная перестройка в структурах наружного, среднего и внутреннего уха, приводящая к возрастанию чувствительности к звуковому стимулу.
Развитие слуха идет рука об руку со звукоизлучением, возникающим в результате движения, которое сопровождается появлением звуковых волн, как в неживой, так и в живой природе (локомоция, питание, дыхание). Кроме того, в процессе эволюции как водных, так и наземных животных возникли специальные звукоизлучающие органы, во многих отношениях определяющие поведение животных.
В некоторых случаях звукоизлучение может сдвигаться в область ультразвуковых частот, например, у дельфинов и летучих мышей, определяя их способность к эхолокации.
Способность к восприятию звуковых частот у позвоночных можно проследить, начиная от костистых рыб, затем у амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих.
2. Органы слуха у представителей Класса Рыб - Classes Pisces
Орган слуха у рыб представлен внутренним ухом, и звуковые волны передаются ему непосредственно через ткани. Ухо заключено в костную слуховую капсулу, внутренние стенки которой хрящевые. Как и у всех позвоночных, перепончатый лабиринт заключён в скелетный лабиринт, в точности повторяющий форму первого, и между обоими лабиринтами находится узкое пространство, заполненное особой жидкостью - перилимфой. Один конец каждого полукружного канала заканчивается расширением - ампулой, а от круглого мешочка отходит эндолимфатический проток и полый выступ - улитка.
Четыре группы костистых рыб - Salmonidae, Ostaiophysi, Saluridae, Mormiridae - снабжены дополнительной вспомогательной структурой - аппаратом Вебера, который связан с плавательным пузырем и с лабиринтом, благодаря чему они могут воспринимать звуковые стимулы, доказано, что у рыб антенны рецепторных клеток саккулярной макулы стимулируются режущими силами, возникающими при воздействии на отолит частот в пределах звукового диапазона. При помощи цепи веберовых косточек - парные отростки самых передних позвонков, преобразованные в маленькие обособленные элементы, связывающих плавательный пузырь с саккулюсом, резко повышается эффективность стимулирующего механизма. Костистые рыбы обнаруживают реакции на звуки в диапазоне частот 50-5000Гц с максимумом в пределах 200 - 1000 Гц.
Позади черепа у рыбы находятся, пара органов слуха, которые, как и внутреннее ухо у человека, помимо функции слуха отвечают и за равновесие. Рецепторным органом, воспринимающим гравитацию, является макула круглого мешочка. У костных рыб в эндолимфе плавают мелкие отолиты и большие слуховые камни, представляющие собой крупные отолиты.
Проведение колебаний к внутреннему уху происходит следующим образом: акустические звуки, проходя ткани, достигают плавательного пузыря и вызывают колебания воздуха в нём. Плавательный пузырь связан со слуховой областью внутреннего уха с помощью, веберовых косточек. От стенки плавательного пузыря колебания распространяются через вербовые косточки к жидкостям внутреннего уха (перилимфе, а затем эндолимфе). Рецепторы, воспринимающие звук, расположены в овальном мешочке.
3. Органы слуха у представителей Класса Амфибий - Classes Amphibia
Орган слуха в связи с земноводным образом жизни существенно усложнился, так как устроен по наземному типу.
Наружное слуховое отверстие закрывает барабанная перепонка, соединённая со слуховой косточкой - стремечком. Стремечко упирается в овальное окно, ведущее в полость внутреннего уха, передавая ему колебания барабанной перепонки.
Образуется новый отдел - среднее ухо, или барабанная полость, в которой помещается впервые появляющаяся у земноводных слуховая косточка - стремя, одним концом упирающаяся в барабанную перепонку, а другим - в овальное окно, которое закрыто меньшей по сравнению с барабанной перепончатой перегородкой. Это и позволяет усилить слабые звуковые колебания. Барабанная полость соединена с глоточной областью евстахиевой трубой. Узкий канал - евстахиева труба, соединяя полость среднего уха с ротовой полостью, выравнивает давление и предотвращает разрывы барабанной перепонки при сильных звуках.
Полость среднего уха образовалась из рудимента жаберной щели, располагавшейся между челюстной и подъязычной дугами. Наружное отверстие полости среднего уха затянуто тонкой упругой барабанной перепонкой.
Наряду с системой - среднее и внутреннее ухо, обеспечивающей слух в воздушной среде, у земноводных сохраняются механизмы слуха в воде. Звукопроводимость тела амфибий, подобно рыбам, близка к водной среде, что позволяет принимать звуки непосредственно на мембрану овального окна. Этому способствуют поверхностные вены и эндолимфатический проток. Звуки в воде принимаются гомологом звукорецептора рыб, а звуки в воздухе, переданные стремечком с барабанной перепонки, воспринимаются звуковым рецептором наземных позвоночных. Существование двух слуховых систем у амфибий - приспособление к жизни в двух средах - водной и воздушной.
Заключенный в капсулу внутреннего уха перепончатый лабиринт у земноводных по сравнению с рыбами, изменился мало: увеличились размеры полого выступа, и возросла площадь чувствующих полей.
В лабиринте универсальным органом, воспринимающим звуковые частоты, является papilla amphibiorum. Кроме того, у некоторых вводов имеется дополнительный звуковоспринимающий орган papilla basilaris. Оба органа имеют сходную структуру, но papilla amphibiorum отличается большим числом клеток, как рецепторных, так и опорных. Над рецепторными клетками нависает текториальная мембрана. Ультраструктурная организация рецепторных клеток обоих сосочков практически не отличается от такой макул и крист у амфибий. Каждая рецепторная клетка снабжена ориентированным по отношению к одной кинолиции пучком стереоцилий, то есть имеет определенную морфологическую поляризацию. В проксимальной части papilla amphibiorum поляризация направлена в сторону саккулюса. Дистальная часть имеет противоположную поляризацию. К основанию клетки подходят как афферентные, так и эффективные нервные окончания.
У немногих бесхвостых (жерлянки, чесночницы), у всех хвостатых и безногих земноводных полость среднего уха и барабанная перепонка вторично редуцируются. В воде эти животные используют описанный выше механизм звуковосприятия, а возможности их слуха в воздушной среде, видимо, невелики. Червяги способны улавливать распространяющиеся по земле звуки через костный путь: квадратная кость - стремечко.
Таким образом, земноводные обладают достаточно широкими возможностями слуха в воде, а бесхвостые - и в воздухе.
Звуковые сигналы амфибий преимущественно обслуживают размножение: они помогают встрече самцов и самок своего вида и различению чужих видов. Некоторые звуки служат сигналом опасности.
4. Органы слуха у представителей Класса Рептилий - Classes Reptilia
Звуки, которые рептилиям нужно услышать, являются относительно слабыми воздушными волнами, поэтому дальнейшему развитию подвергается среднее и наружное ухо. Это выражается в больших размерах улитки и появлении во внутреннем ухе круглого окна. Благодаря этому перилимфа приобретает большую подвижность, что ведёт к лучшей передаче звуковых колебаний. Орган слуха содержит внутреннее и среднее ухо, снабжённое барабанной перепонкой, слуховой косточкой - стременем, передающим колебания перепонки на круглое окошко, отделяющее полость внутреннего уха - и евстахиевой трубой. Этот механизм усиливает звуки, распространяющиеся в воздушной среде. Во внутреннем ухе обособляется улитка, служащая аппаратом анализа и кодирования акустических сигналов. Улитка еще не сложна и у большинства видов представляет мешкообразный вырост. Это соответствует относительно небольшой роли слуха в жизни пресмыкающихся.
У них появляется новая слуховая воспринимающая структура. Слуховой сосочек рептилий локализуется в улитковом канале - выросте саккулюса, примыкающем к лагене, которая находится на конце канала.
Рецепторные клетки слухового сосочка отличаются своей узкой цилиндрической формой. К их основанию подходят афферентные и эфферентные нервные окончания, образуя синаптические структуры. На вершине клеток располагается одна киноцилия и пучок стереоцилий, высота которых колеблется в пределах 5-7 мкм. Опорные клетки сужаются к своей вершине, которая имеет в центре короткую киноцилию, окруженную микровиллами. На поверхности клеток располагается толстая текториальная мембрана, отходящая от неврального лимба. Текториальная мембрана состоит из филаментозного и гранулярного материала. В структуре клеток, расположенных по обеим сторонам от центра, наблюдается увеличение длины и толщины стереоцилий. Синапсы рецепторных клеток образованы афферентными нервными окончаниями. Поляризация рецепторных клеток направлена к срединной продольной линии, тянущейся по длине сосочка.
Особенно слаб слух у змей, не имеющих барабанной перепонки и воспринимают преимущественно звуки, распространяющиеся по субстрату или в воде, так называемый сейсмический слух. То же свойственно и змеевидным ящерицам. Передача звуков с субстрата на овальное окошко среднего уха обеспечивается квадратной и квадратно-скуловой костями. Пресмыкающиеся воспринимают звуки в диапазоне 20-6000 Гц, хотя большинство хорошо слышит лишь в диапазоне 60-200 Гц, у крокодилов 100-3000 Гц.
Невысоки и слуховые способности черепах, барабанная перепонка которых толстая, а слуховой проход у некоторых видов закрыт утолщенной кожей. Слух для рептилий имеет не самое важное значение в жизнедеятельности.
5. Органы слуха у представителей Класса Птиц - Classes Aves
Орган слуха, подобно органу зрения, служит у птиц важным рецептором ориентации и общения. Анатомически орган слуха сходен с органом слуха пресмыкающихся, особенно крокодилов, но благодаря мелким преобразованиям функционально он не отличается от значительно более сложного и дифференцированного органа слуха млекопитающих. Он развит хорошо и состоит из внутреннего и среднего уха.
эволюция орган слух позвоночный
Наружных ушных раковин у птиц нет. Уши птиц - это отверстия, плотно покрытые перьями. Внешняя часть уха представляет собой воронку, идущую вплоть до барабанной перепонки. Контурные перья, прикрывающие наружный слуховой проход, по структуре отличаются от перьев близлежащих участков головы и служат не только для механической защиты слухового прохода, но и для организации звукового потока - могут приподниматься, выполняя роль рупора у открывшегося слухового прохода, или, наоборот, прижиматься, пропуская лишь звуковые волны ограниченного диапазона и тому подобное
Полость среднего уха пересекает стремя (столбчатая кость). Снаружи оно прикрепляется к барабанной перепонке и повторяет её вынужденные колебания. Барабанная перепонка погружена ниже уровня кожи и к ней ведет канал - наружный слуховой проход, по краю которого у части видов птиц образуется складка кожи - зачаток наружного уха. Внутренний конец стремени, имея усложненную форму, увеличивающую ее подвижность при колебаниях барабанной перепонки, связан с овальным окном внутреннего уха. С помощью стремени колебания воздуха проводятся вглубь, порождают колебания жидкости внутреннего уха и регистрируются его сенсорными структурами.
Внутреннее ухо птиц отличается от внутреннего уха крокодилов лишь несколько лучшим развитием улитки. В лабиринте внутреннего уха имеется лишь один завиток улитки, отходящий от нижнего мешочка.
Острый слух и способность к акустическому анализу сочетается у птиц со способностью издавать разнообразные звуки, несущие важную информацию.
Большинство видов слышит в большом диапазоне - от 30 до 20 тыс. Гц. Особенно высока точность звуковой локации у сов, которые успешно ловят добычу "на слух", не видя ее. У немногих птиц (гуахаро, стрижи, саланганы), гнездящихся в глубоких темных пещерах, обнаружена звуковая локация: издавая в слышимом, а не ультразвуковом, как летучие мыши, диапазоне (1,5-7 кГц) отрывистые звуки и улавливая их отражение, птицы в темноте облетают препятствия и находят свое гнездо.
В критические периоды жизни слух становится исключительно важной вещью для птицы. Исследования показали, что для запоминания характерного пения птиц их собственного вида, им необходима слуховая система обратной связи. Благодаря этой системе молодое поколение учится сравнивать звуки, производимые ими, с образцами запомнившихся им звуков.
6. Органы слуха у представителей Класса Млекопитающих - Classes Mammalia
Орган слуха млекопитающих состоит из трёх отделов: наружного, среднего и внутреннего уха.
Наружное ухо - ушная раковина и наружный слуховой проход, выполняет функцию антенны - фильтра, способного отбирать и усиливать биологически важные для вида звуки, ослабляя посторонние шумы.
Ушная раковина отсутствует только у некоторых землероев (кроты, слепыши) и водных форм (киты, настоящие тюлени). Уши особенно велики у чутких ночных животных (летучие мыши).
Среднее ухо за счет рычажной системы: молоточек, наковальня и стремечко, передаёт колебания с большей по величине барабанной перепонки на меньшую по площади мембрану овального окошка внутреннего уха, усиливая эти колебания. Молоточек упирается в барабанную перепонку, к нему причленена наковальня, которая в свою очередь сочленена со стремечком, упирающимся в окно перепончатого лабиринта - внутреннего уха. Вся эта система усиливает тонкость восприятия звуков. Кроме того, совершенство восприятия звуков обеспечивается и сильно развитой улиткой - извитым выростом перепончатого лабиринта.
Костный барабан, в который заключена полость среднего уха, образует ряд камер - резонаторов, усиливающих биологически важные звуки. У некоторых видов, особенно норников, они иногда заполнены губчатой костной массой, гасящей паразитические шумы. Среднее ухо евстахиевой трубой соединяется с задней частью ротовой полости, что обеспечивает выравнивание давления воздуха по обе стороны барабанной перепонки.
Внутренне ухо расположено в толще височной кости и состоит из вестибулярного (органа равновесия) и слухового (улитки) отделов. Внутренне ухо млекопитающих представлено длинным улитковым каналом. В этом канале на базилярной мембране располагается комплекс рецепторных структур известных под названием кортиева органа. Среди них особое место занимает слуховые рецепторные волосковые клетки. Эти клетки делятся на два типа: внутренние, располагающиеся в один ряд, и наружные располагающиеся как правило, в три ряда, но у некоторых видов в том числе и у человека 4-5 рядов, причем 5 ряд бывает неполным. Внутренние волосковые клетки имеют яйцевидную форму. Они располагаются под углом к спиральному лимбу. На их поверхности лежит покрытое продолжение плазматической мембраны кутикулярная пластинка с отходящими о нее стереоцилиями. В кутикулярную пластинку заходят корешки стереоцилий. Длина стереоцилий максимальна вблизи клеток - столбов, где они могут достигать 6-7 мкм, и значительно меньше по направлению к модиолису. Вершины стереоцилий контактирую с внутренней поверхностью текториальной мембране. Стереоцилии имеют своеобразную палочковидную форму, суженную на основании и на вершине. Основание внутренних рецепторных клеток находятся в синаптическом контакте с афферентными нервными окончаниями.
Некоторые млекопитающие способны генерировать и воспринимать ультразвуковые колебания. Ультразвуковые сигналы летучих мышей генерируются аппаратом рта и носа. У китообразных - гортанью, краями черпаловидных хрящей, воздушными мешками носового прохода и наружным дыхалом.
Степень развития слуха у разных зверей очень разнообразна и зависит от образа жизни. Слух в жизни млекопитающих играет важную роль. Этому отвечает и сложное устройство голосового органа, производящего разнообразные звуки, часто образующие сложные сочетания, организованные во времени. По широте звукового диапазона млекопитающие превосходят птиц, широко используя как сверхзвуковые (выше 20 кГц), так и низкие частоты. Слух и звуковая сигнализация обслуживают важнейшие жизненные явления - поиски пищи, распознавание опасности, опознавание особей своего и чужих видов, различие индивидов в группе, отношения родителей и детенышей и многое другое. Особенности слуха отличают разные отряды. Так, для эхолокации летучие мыши используют преимущественно сверхзвуковые частоты в пределах 40-80 кГц (ультразвуки), но издают и низкочастотные звуки до 12 Гц (ухом инфразвуки); еще шире диапазон, используемый зубатыми китами, - от нескольких герц до двухсот килогерц.
Звуки млекопитающих в большей части производятся колебаниями голосовых связок верхней гортани. Ультразвуковые сигналы летучих мышей генерируются аппаратом рта или носа. У китообразных в образовании звуков участвуют гортань в целом, края черпаловидных хрящей, воздушные мешки носового прохода и наружное дыхало.
Использованная литература
1. Никольский А.А. Звуковые сигналы млекопитающих в эволюционном процессе. - М.: Наука, 1984. - С. 7
2. Карузина И.П. / Биология. - Изд.5-е. - М.: Медицина, 1972. - 352 с.
3. Анализ сигналов на периферии слуховой системы/отв. ред. Альтман Я.А. - Л.,
4. Сенсорные системы / Ред. Я.А. Альтман. - Л.: Наука, Ленингр. отделение, 1982. - 200 с.
5. Физиология сенсорных систем / под ред. Я.А. Альтмана. - Спб.: Паритет, 2003. - 350 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Основные параметры слуха и звуковых волн. Теоретические подходы к изучению слуха. Особенности восприятия речи и музыки. Способность человека определять направление на источник звука. Резонансная природа звукового и слухового аппарата у человека.
реферат [27,0 K], добавлен 04.11.2013Понятие об анализаторах и их роль в познании окружающего мира. Изучение строения органа слуха и чувствительности слухового анализатора как механизма рецепторов и нервных структур, обеспечивающих восприятие звуковых колебаний. Гигиена органа слуха ребенка.
контрольная работа [22,0 K], добавлен 02.03.2011Рассмотрение специализированной периферической анатомо-физиологической системы, обеспечивающей получение и анализ информации. Эволюция органов чувств у беспозвоночных и позвоночных. Значение органов зрения, слуха, равновесия, вкуса, осязания, обоняния.
презентация [1,9 M], добавлен 20.11.2014Пресмыкающиеся как класс преимущественно наземных пойкилотермных животных, включающий в себя современных крокодилов, черепах, ящериц, змей, амфисбен, клювоголовых. Характеристика органов чувств рептилий: зрения, обоняния, вкуса, равновесия и слуха.
реферат [292,9 K], добавлен 25.05.2013Понятие и значение слуха — вида чувствительности, обусловливающей восприятие звука. Строение уха – сложного вестибулярно-слухового аппарата который воспринимает звуковые импульсы. Гигиена ушей, воздействие шума на организм. Способы защиты слуха.
презентация [19,3 M], добавлен 20.03.2019Становление эволюционной теории, закономерности индивидуального развития организма. Эволюция живых организмов. Теория Ч.Дарвина - наследственность, изменчивость и естественный отбор. Видообразование. Роль генетики в современном эволюционном учении.
реферат [24,8 K], добавлен 09.10.2008Внутреннее строение мужских половых органов: предстательной железы, мошонки и полового члена. Строение внутренних половых органов женщины. Вены, несущие кровь от промежности. Функции органа слуха. Слуховые восприятия в процессе развития человека.
реферат [518,0 K], добавлен 16.10.2013Классы птиц и млекопитающих, являющиеся вершиной эволюции позвоночных, возникли независимо друг от друга. Рыбы – водные позвоночные животные, дышащие жабрами. Строение тела и скелет птиц, млекопитающих и рыб. Отличительные признаки млекопитающих.
контрольная работа [19,8 K], добавлен 24.04.2009Слух — способность биологических организмов воспринимать и различать звуковые колебания окружающей среды специальными органами. Ухо - слуховой анализатор: функция, строение вестибулярного аппарата; физиология восприятия звука; слуховая сенсорная система.
реферат [925,7 K], добавлен 16.05.2013Строение и функции органа слуха человека. Структура звукопроводящего аппарата уха. Центральная слуховая система, переработка информации в центрах. Методы исследования слухового анализатора. Проводящие пути слухового и статокинетического анализаторов.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 20.11.2015
