Insekter: om sansesystemet og atferd

Jeg bruker utrolig mye tid på denne bloggen, det gjør at jeg ikke får gjort alt skolearbeide som må gjøres. Frykt ikke! For har funnet den perfekte løsningen. Jeg kan prøve å skrive noen interessante innlegg om det jeg har som pensum. Fortvil ikke, det kommer ikke til å bli ekstremt mye av det (om det ikke er det dere vil ha da). Uansett tror jeg du kan ha litt nytte av å lære litt universitets kunnskap. Det kan vel ikke skade?

Dagens innlegg skal handle om insektenes sansesystem og adferd, basert på boka: The insects - an outline og entomology, Fourth edition, chapter 4 og forelesningen om temaet 16.09.2011.
Jeg har nemlig midtsemestereksamen i blant annet det kapitlet nå til mandag.

Alt for å overleve

Insekter trenger for å takle sine daglige problemer har de (som oss) et meget velutviklet sanseapparat. Enkelte deler er mye mer spesialisert enn hos oss. De trenger det til å respondere på miljøet, finne på artsfrender og unngå fiender. Insekter er som du kanskje har lagt merke til mye mindre enn oss, dette gjør at det stilles krav til at de kan forstå og respondere på ett mikroklima. Dette innebærer å oppfatte for eksempel fuktighet, temperatur og luftstrømninger. Insekter kan leve i utrolig mange forskjellige mikroklimaer, som former insektenes sansesystemer og adferd. Haugevis av insektene er skumrings og nattaktive, da dukker det  selvfølgelig opp visse utfordringer, som fører til visse utforminger av sanseapparatene (for eksempel utvikling av luktutskillelse- og oppfattelsesorganer). Insektene bruker et mye større spekter av den informasjonen som finnes der ute i verden. Selv om mange insekter har et høyt utviklet synsapparat, fungerer likevel lukt- og hørselsorganer en større rolle hos dem enn hos oss mennesker.

Kompleksiteten til sansesystemet gjør at insektet kan ha både enkle og avanserte adferden for å respondere på forskjellig stimuli. Stimuli er det som stimulerer oss og insekter til å reagere. Stimuli må inneholde en eller annen form for energi. For at du skal kunne høre må det eksistere lydbølger av en viss energimengde (frekvens), er energien for lav kan vi ikke høre det. Sanseorganer som kan oppfatte stimuli heter sensilla (i flertall) sensillum (i entall). Dette er reseptorer som brukes til å måle miljøet. Det at insektene har skjelettet på utsiden av kroppen gjør at man skulle tro at det var vanskelig å for dem å oppfatte ulike stimuli, men de har sensilla i både i det i og under rustningen som beskytter den mot omverdenen (denne rustningen heter cuticle). For at vi og insektene skal kunne oppfatte stimuli fra omverdenen nå vi ha spesialiserte organer som kan oppfatte det (har man ikke høreorganer kan man ikke høre.) Itillegg trengs ett system som kan føre informasjonen fra sensilla til ett sted der hvor stimulien samordnes, det er jobben til nervesystemet og det endokrinte system (jeg kommer tilbake til hva det er).

De spesialiserte cellene som kan oppfatte stimuli kan deles inn i mekanisk (berøring), termisk (varme), kjemisk (lukt) og visuell (syn). Neuroner sender informasjonen som sensillum/reseptoren tok imot og sender det videre ut til nervesystemet. Nervesystemet sin oppgave er ta imot og sende ut den riktige adferden i forholdet til stimulien (reagere på miljøet). Det kan for eksempel være å forandre positur eller posisjon, bevegelse, starte å spise, sex eller egglegging.

Mekanisk stimuli

Denne typen stimuli er berøring, posisjon, trykk, tyngdekraft og vibrasjoner. Her inkluderes også kraftforandringer i luft (hørsel).

Proprioceptorer.

Du har kanskje lagt merke til at en del insekter har hår rundt på kroppen. Noen av disse hårene brukes til å registrere kroppslemmenes posisjon iforhold til hverandre og gravitasjonen. Mange fine hår er viktige spesielt for flygende insekter for å bedømme vingenes posisjon iforhold til luftstrømmene.

Hvordan insekter oppdager lyd!

Som du sikkert vet er lyd bevegelse av luft eller andre substrater i form av bølger (trykkbølger). Mennesker kan høre lyder mellom 20 til 20 000 Hz. Mens insekter kan oppfatte vibrasjoner fra 1 til 100 000 Hz. Alle insekter kan ikke høre hele spekteret, de har spesialisert seg på de bølgelengdene som måtte være mest lønnsomme. For eksempel finnes det en type sommerfugler som heter Nattfly som har utviklet høreorganer som kan høre ultrasoniske skrikene til flaggermus, slik at de kan slippe seg ned på bakken for å unngå å bli spist. Insekter kan ha mange forskjellige organer til å oppfatte lyd, ingen av organene ligner spesielt mye på det som finnes hos mennesker. Under vil jeg beskrive de forskjellige organene mer i detalj.

Men før det vil jeg nevne at insekter har ett litt annerledes forhold til lyd en det vi har. For insekter handler det mer om vibrasjoner. Enkelte insektlarver som lever under vann produserer trommelyder for å visse sitt territorium, insekter som lever inne i trær eller andre substrater kan også kommunisere ved vibrasjoner. Substratvibrasjoner er spesielt viktig for nattaktive insekter, insekter under jorden eller insekter som lever inne i tuer/kuber/reder. For eksempel har bier en slags dansefremvisning når de kommer inn i den mørke kuben for å fortelle de andre biene hvor det er mat osv, men biene kan ikke se oppvisningen, men de kjenner vibrasjonene fra dansen. Noen insekter som lever på stammene på planter, kommuniserer ved å trampe på stengelen. Noe av det samme gjør vannløpere oppe på vannhinnen. Det er måten den finner ut om middagen har vannet.

Hørsel har mange viktige oppgaver hos insekter, jeg har nevnt eksempelet med nattflyene. Bortsett fra å unngå fiender, finnes det ett annet viktig aspekt; det å finne hverandre. Du har nok hørt den kåte sangen til gresshopper og sirriser. Til vibrasjoner som er ganske nærme kan hårene rundt om kring på kroppen brukes til å registrere lyder.

Tympanalorgan, som finnes bland annet hos løvgresshopper og sirriser, disse kan sitte på beina eller på bakkroppen. De kan oppdage de luft-vandrende vibrasjonene med en liten sirkulær membran, kalt tympana. Denne formen for hørsel ansees som den mest primitive, men den har blitt modifisert og utviklet i mange forskjellige insektgrupper. De sitter forskjellige steder fra insektgruppe til insektgruppe, dette tyder på at hørselsorganene har utviklet seg uavhengig av hverandre flere ganger iløpet av historien.

Andre organer som å motta vibrasjoner kalles chordotonal organer. Ett spesielt chordotonal organ som heter Johnstons organ som finnes i antennene på enkelte insekter, fungerer som ett spidometer-organ for å oppfatte fart, men også for at en hannmygg skal kunne oppfatte den spesielle frekvensen til lyden som kommer fra vingeslagene til hunnmyggene.

Hvordan insekter lager lyd

Den vanligste måten insekter lager lyd på er ved å bruke en spesialisert kroppsdel som kalles stridulation. Det er en "skrape" og den gnikker mot "filen". Denne filen har tagger, tenner eller pigger. Så ved å gni skrapen på filen dannes det lyd. Noen typer kakkerlakker (regnes som noen av de eldste insektene) bruker denne metoden, andre insekter kan danne lyder på mange forskjellige måter. Markgresshopper bruker lager lyd ved gni forvingene mot hverandre. Løvgresshopper gnir den ene foten mot kanten på vingen. Noen typer gresshopper (katydids) lager vibrasjoner med hele kroppen, sender den igjennom beina og ned i underlaget (dette fungerer selvfølgelig bare om de er relativt nærme hverandre), på lange avstander er luftbærende vibrasjoner mest effektive.

En annen måte å lage lyd på er ved ett organ som kalles tymbal, som fungerer ved at muskler beveger en elastisk del av cuticulaen. Dette gir typiske "cliks" eller en mer pulserende lyd. Dette er typisk for cicader (det er bare hann-cicadene som lager lyd). Andre insekter kan også ha tymbal til å frambringe lyd. Noen nattsvermere kan isteden for å falle ned når det kommer flaggermus for å spise de, lage lyder for å ødelegge for det delikate sonarsystemet til flaggermusene.

Termisk stimuli 

Selvfølgelig er det viktig for insekter å kunne registrere temperaturforskjeller. Men fordan dette egentlig foregår hos insekter er "poorly known". Studier viser at mange insekter har slike sensilla i antennene, mens andre har funnet bevis på at noen har det på beina. Det er også bevist at de har ett indre temperaturreguleringsystem.  Noen praktbiller er avhengig av å lokalisere skogbranner for å kunne legge eggene sine i nylig brente vedstokker.

Insekter produserer ikke sin egen varme direkte. De er avhengig av temperaturen i luften og fra solen til å holde korpstemperaturen på ett levedyktig nivå. Om morgningen kan du se øyenstikkere eller sommerfugler som sitter å varmer seg opp i sola. De kan også til en viss grad bevege muskler for å varme dem opp. Mange flygende insekter har ett stort potensialet til å produsere sin engen varme under flygingen (f.eks humler og sommerfulger). Men dette kan skape problemer på varme sommerdager, da de kan risikere å bli overopphetet. Heldigvis kan insektene til en viss grad endre adferden iforhold til miljøet. Det finnes mange løsninger som insektene kan søke om det blir for høye temperaturer (grave seg ned, være inaktive når det er på sitt mest intense osv). Sommerfugler som kan fly med en spesiell glideteknikk for å ikke bli overopphetet.

Temperatur har en mye å si iforhold til hvordan insektet ser ut, behåring (holde varmen), form og farge kan være for å øke absorpsjonen av sollyset. Vannlevende der imot må følge temperaturen som er på vannet de lever i. Hos enkelte insektene er det utviklet ekstreme tilpasninger iforhold til temperatur. Om det blir for kalt kan enkelte gå i noe som heter diapause, ett slags hvilestadium. De en del overvintrende insekter i Norge gjør dette.

Kjemisk stimuli 

Om det er noe insekter er ekspert på; så er det kjemisk kommunikasjon. Spesielt for å kunne finne individer av samme art for å ha sex. Men også kommunikasjon mellom artsfrender (f.eks i en maurtue). Det er også viktig for insekter som spiser en spesiell plante, å kunne finne denne planten. Eller for en snylteveps som skal parasittere en bladlus (da er det greit å lukte om den allerede er parasittert). Kjemisk stimuli deles inn i lukt (kjemiske stoffer oppløst i luft) eller smak (kjemiske stoffer oppløst i vann). Sensilla som kan oppfatte kjemisk stimuli kalles kjemoreseptorer. Kjemoreseptorene for smak sitter hos de fleste insekter på munndelene, men for en del insekter som går i maten, er det naturlig at de kan smake med føttene (sommerfugler og fluer). Kjemoreseptorer for smak er en unipore, det betyr at det bare er en pore.

Insektene lukter med antenne, kjemoreseptorene er multipore (det er mange porer). Hannindivider av enkelte arter nattsommerfulger har ekstreme antenner for å øke overflaten slik at de kan ha flere kjempreseporer. Alt for å klare å finne hunnindividet i en gigantisk skog i skumringstimene. Forskerene har regnet ut at det på antenne til Bombyx mori er over 45 millioner porer (bilde til høyere). Det er veldig typisk at hannene har store antenner for å finne hunnene.

Pheromoner
Dette er stoffer som produseres av "the exocrine glands" som går ut av kroppen og ut i verden. Som læreboken min beskriver er dette en kjemisk coctail som brukes i kjemisk kommunikasjon bland insekter. De fleste adferdsmønstre til insekter blir indusert av pheromoner. Nå vet jeg hva du tenker, la oss gå litt dypere inn på de forskjellige typene phoromoner.

Sex pheromoner
Det første steget for to insekter skal kunne klare å ha sex og få ført sine gener videre; er selvfølgelig at de finner hverandre. Normalt er det hunnene som sender ut "sex attraction pheromones", så er det hannens jobb å oppfatte disse så fort som mulig og komme seg helskinnet til hunnen (derfor har hannene de store antenne).
Hannen klarer å følge konsentrasjonen av tiltrekkingsferomonene, jo sterkere konsentrasjon jo nærmere er han målet! (noen edderkopper sender ut dette stoffet for å lure insektet til seg) Når mannen har klart å finne den ordentlige hunnen sender han ut sine "courtship pheromoner". Så kan paringsadferden starte.

Aggresjons pheromoner
En del insekter sender ut pheromoner til andre artsfrender for å fortelle dem at nå må dere forte dere å komme hit. Eksemplene her er barkbiller som har funnet et passende tre, sender ut signaler, som gjør at flere barkbiller kommer.

Trail-marking pheromoner
Legge igjen "brødsmuler" slik at for eksempel mauren kan finne tilbake til tua si, eller tilbake til noe den har funnet ute i skogen. Disse er som regel ikke særlig langvarige.

Alarm pheromoner 
Typisk for sosiale (bier) og semisosiale (bladlus) insekter. Om du angriper en bikube, tar det ikke lang tid før  nesten alle i kuben er i alarmberedskap. Når alarm pheromonene er sendt ut starter en spesiell form for adferd. Når det gjelder bladlus skilder de også ut noen pheromoner når de blir truet, dette skaper ett fryktelig rabalder (hopp og spark) i bladlusflokken.

Når insekter sender ut masse forskjellige stoffer i hytt og gevær ut i luften, kan det være andre enn akkurat de de vil kontakte som får beskjeden. For eksempel er det mange rovinsekter som fanger opp disse kjemiske signalene som driver rundt i lufta. Om utsenderen taper på det, og mottakeren tjener på det; heter det kairomones. Allosones derimot gjør ett eller annet bra for den som sender det ut, men er nøytralt for den som mottar det. Synomones gjør at begge parter blir fornøyde!

Se lys

Med bare noen få unntak (endoparasitter (innvendige) og underjordiske insekter) har insekter syn. Selvfølgelig i forskjellige grader utformet av det miljøet de måtte leve i. Tro det eller ei, men insekter kan oppfatte lys på flere forskjellige måter.

Dermal detection
Insekter kan oppfatte lys direkte gjennom kroppsstrukturen, dette er ikke optiske sensorer, de gir ikke bilder, men de kan gi informasjon om i hvilken grad det er lyst eller mørkt. Denne måten å oppfatte lys på kan være med på å stille den biologiske klokken til insektene.

Stemmata
Dette er de type øyne som larver har (altså bare holometabole insekter). Det er veldig primitive øyne lokalisert på hode. Larven får bare ett delvis inntrykk av hvordan verden ser ut. Desto flere stemmata den har, desto "mer" kan den se.


Ocelli
Dette er "ekstra øyne" som nymfer og voksne insekter (imago) kan ha. Disse har tydeligvis ikke noe med stemmata å gjøre. Det typiske er å ha tre slike øyne i ett triangel på toppen av hodet mellom øynene. Disse øynene er ekstremt sensitive til endringer i lav lystintensitet og rake endringer i lysforhold. De gir ikke klare bilder, men fungerer som "horizon detectors".


Fasettøyne/Sammensatte øyne
Det mest sofistikerte insekt øynene. Disse kan finnes både hos nymfer og voksne. Ofte kan de dekke 360 grader, slik at de kan se til alle sider på en gang! Det her sammensatte øyne for en grunn; øynene er satt sammen av mange inviduelle enheter som kalles ommatidia. Hver ommatidia er en stemma (reseptor). Hver ommatidia kan se 2-5 grader. Insektene må på en måte velge mellom høy skarphet eller høy lyssensitivitet. Det betyr at skummringsaktive insektene ikke ser spesielt klart, men det trenger de heller ikke. For å utnytte det lille lyset som finnes når det er mørkt har natt og skummringsaktive insekter noe som heter "optical superposition eyes" vanlig fasett øyne heter "apposition eye". På de vanlige fasettøynene er det skillevegger mellom hver ommatidia. Disse kan reguleres hos insekter med "optical superposition eyes".

Insekter har ett mye ”raskere” syn enn oss, for at vi skal kunne se bilder som film, må vi vise 24 bilder per
sekund. Fluer 100 bilder per sekund og bier trenger 300 bilder per sekund.

Jeg tror ikke jeg trenger å gå mer i detalj på hvorfor insekter har øyne, så vi går raskt videre.

Skape lys

Lysproduksjon heter på fint; bioluminescence. Noen insekter må være i symbiose (gjensidig samarbeid) med en bakterie eller sopp for å kunne skape lys, men noen kan klare å produsere lys helt på egen hånd. De kan lyse hvitt, gult, rødt eller grønt. Insektene gjør dette for å kommunisere til hverandre. Hos noen larver kan det være for å skremme fiender. Forskere mener at det har utviklet seg fra å være i larvene som forsvar også  blitt med videre til de voksne der funksjonen har blitt kurtise. Det som er vanlig er at hannen har en slags oppvisning med flygende lyssignaler. Hunnen sitter stille og svarer på hans opptreden. Noen hevder også at de med rødt lys bruker dette til å finne mat om natten.


Jeg har ikke tålmodighet til å lese igjennom alt veldig nøye, sånn at jeg kan luke ut skrive feil osv... nå vil jeg bare få lagt det ut, så gå å legge meg! Jeg håper at det var interessant å lese. Jeg prøvde så godt jeg kunne å gjøre det så lett og forstålig som mulig. Om du har spørsmål eller kommentar til innlegget. Vær så snill å skriv en kommentar.

Hilsen Louis Wibe leder