Budowa wewnętrzna ważek

Przedstawiam opis budowy narządów wewnętrznych ważek pochodzący sprzed ponad stu lat. Zawiera on kilka szczegółowych i ciekawych informacji, których dotąd nie znalazłam we współczesnych źródłach. Ze względu na pewną pewną archaiczność języka uzupełniłam zastosowane określenia o ich współczesne odpowiedniki oraz użyłam bardziej zrozumiałej stylistyki.

Ważki, jako owady, mają chitynowy szkielet zewnętrzny. Szkielet ten składa się z pierścieni [segmentów], płatków i przyrostków zrastających się ze sobą, albo w szwach i listewkach, albo w rozluźnionych przegubach na błonach.
Rozgałęzione po całym ciele mięśnie wprawiają w ruch odpowiednie części tego szkieletu.
Ciało ważek składa się z trzech głównych części: głowy, tułowia i odwłoka, i z przytwierdzonych do tych części odnóży, skrzydeł i rozmaitych przyrostków.
Narządy układu nerwowego, pokarmowego i rozrodczego w zasadzie są u wszystkich ważek wykształcone jednakowo.

Czego szablak nie widział

Zmysły ważek (i owadów jako takich) bardzo mnie interesują. Przy każdej nadarzającej się okazji staram się ocenić np. jak daleko widzą, na co reagują, a co ignorują w polu widzenia (dotąd nie do końca mogę wytłumaczyć wielką łatwość bliskiego podchodzenia do ważek - nie zawsze, ale bardzo często). Choć jestem zafascynowana ważkami i skwapliwie zbieram wszelkie informacje o ich wyjątkowości, to jednak nie jestem pozbawiona krytycyzmu. Obawiam się, że nie jest prawdą, iż ważki widzą na dalekie (kilkumetrowe) odległości. Zgodzę się z tezą, że posiadają najdoskonalszy wzrok spośród owadów (z racji stopnia rozwoju oczu), choć wiele malutkich insektów, które chciałam sfotografować (lub tylko się przyjrzeć) zadziwiło mnie wyczuwaniem stanu zagrożenia (dotąd nieruchome zaczynały strzyc czułkami, kręcić się, chodzić, a nawet chować lub, przeciwnie - nieruchomiały wtapiając się w tło - wystarczyło, że zatrzymałam się i zaczęłam się im przyglądać. Wyczuwają czyjś wzrok, zapach, ruch, zmianę oświetlenia, kolory, zmianę aury?)

Szablak pojawił się w pobliżu w czasie, gdy fotografowałam kwiaty dziewięćsiłu pospolitego na Suchej Łące. Przyglądałam mu się przez chwilę, podziwiając zwłaszcza metaliczny, czerwony połysk żyłek na jego skrzydłach. Nie widziałam go dobrze z boku, ani w ogóle z przodu (oczu, czoła), więc, przyznaję, wzięłam go za młodego szablaka krwistego. Zrobiłam kilka zdjęć, ale poprzestałam na tym, by wrócić do dziewięćsiłu. Dopiero na zdjęciach dopatrzyłam się żółtych lampasów na nogach oraz tego, że odwłok nie jest krwisto czerwony i nie przypomina maczugi. Jest więc to szablak zwyczajny (z grupy żółtonogich).
Szablak usiadł najpierw na suchej trawie, po chwili przesiadł się, niespełna metr dalej na suchy dziewięćsił.

Szablak zwyczajny (Sympetrum vulgatum) przysiadł na suchym, zeszłorocznym kwiatostanie dziewięćsiłu pospolitego

Szablak zwyczajny (Sympetrum vulgatum) - samiec

Po minucie (14:02) szablak poleciał przed siebie, a ja nie pofatygowałam się nawet, by śledzić jego lot i znów zajęłam się dziewięćsiłem. Tuż nieopodal, po lewej stronie rośnie mała sosenka. Szablak pofrunął właśnie w tamtą stronę. Nie miałam pojęcia, że widziałam go w ostatniej minucie życia.

Regulator przepływu optycznego owadów

W jaki sposób owady latające utrzymują wysokość lotu, jakie sygnały wizualne wykorzystują podczas startu, lotu i lądowania? Wyjaśniono to kilka lat temu przy pomocy specjalnie skonstruowanego latającego robota.
Owady (a także ptaki i nietoperze) potrafią kontrolować swą wysokość ponad ziemią, mimo że nie dysponują skomplikowanymi przyrządami dostępnymi dla pilota-człowieka. Francuscy naukowcy zaprojektowali mikro helikopter by sprawdzić teorię, według której owady wykorzystują układ znany jako "przepływ optyczny" do uzyskiwania informacji na temat swojej wysokości nad ziemią.
Kiedy owad leci w jego polu widzenia obraz ziemi pod nim ucieka do tyłu z szybkością, która jest odwrotnie proporcjonalna do wysokości, na jakiej leci on nad ziemią. Czyli na niewielkich wysokościach ziemia wydaje się "poruszać" szybciej niż wówczas, gdy obserwuje się ją z większych wysokości.

Przepływ optyczny wyraża długość odcinka, o jaki zdaje się przemieszczać względem poruszającego się obserwatora nieruchomy obiekt. Najbliższe dla obserwatora obiekty mają znacznie większy przepływ optyczny niż te znacznie bardziej od niego oddalone.

Badacze wysunęli hipotezę, że owady mają wewnętrzny regulator przepływu optycznego, w którym wykorzystywana jest pętla informacji zwrotnej do oceny stosunku prędkości względem ziemi do wysokości i wyposażyli swój mikro helikopter właśnie w tego rodzaju układ działający w następujący sposób: gdy ziemia poniżej "ucieka" zbyt wolno, owad będzie zniżał lot do momentu, w którym ta prędkość jest optymalna, zgodnie ze wskazaniami jego regulatora przepływu optycznego; natomiast jeżeli ruch ten jest zbyt szybki, owad będzie się wznosił.
Robot (o wadze 100 g) naśladował wiele elementów zachowań owadów podczas lotu, które dotąd zaobserwowano. Na przykład migrujące motyle, które muszą przekroczyć kanion, nie fruną po prostu górą w poprzek kanionu, lecz najpierw lecą w dół wzdłuż jednej ściany kanionu, następnie nad dnem i potem znowu w górę wzdłuż drugiej ściany. Podobnie jest w przypadku pokonywania takiej przeszkody jak las - wysokość, na której motyle lecą ponad drzewami jest taka sama, jak wcześniejsza wysokość nad ziemią.

Długie czułki i małe oczy owadów

Niedawno przedstawiłam i opisałam oczy ważek, które wśród owadów posiadają najlepszy wzrok (za to mają małe antenki). Dla porównania przedstawiam kilka przykładów (zdjęć) innych gatunków owadów, by pokazać jak małe (słabiej rozwinięte), w porównaniu do ważek, mają oczy. Przy okazji można zobaczyć także ich czułki, a czasem i pseudoźrenicę.

Długoskrzydlak sierposz (Phaneroptera falcata) posiada cieniutkie i bardzo długie czułki, które... nie zmieściły się w kadrze. (więcej zdjęć)

Anteny ważek

Czułki (anteny) ważki

Ważki posiadają czułki szczecinowate, bardzo krótkie, 3–7 członowe.
Stanowią one organ węchu, receptor bodźców chemicznych oraz dotyku. Organem dotyku są także włoski znajdujące się na części "twarzowej".

"Poza olbrzymimi oczami, nie mniej ważnym czynnikiem w optymalnym locie jest kontrola szybkości. U ważek z przodu głowy, w miejscu bardzo dogodnym dla opływającego je strumienia powietrza, zainstalowane są dwie małe antenki. W czasie lotu strumień powietrza odchyla owe antenki do tyłu. Komórki czuciowe mierzą to wychylenie i przesyłają odpowiednie informacje do mózgu, gdzie z tych danych wyliczona zostaje własna szybkość względem otoczenia. Dla precyzyjnego lotu te antenki są niezbędnym urządzeniem".(źródło)

 

Czułki ważki pełnią także ważną rolę nawigacyjną podczas lotu!

 Co to są czułki (anteny) u owadów i jak są zbudowane?

Polowanie ważki to więcej niż pościg

Ważki są doskonałymi myśliwymi, osiągając skuteczność ponad 95% (97% - wyniki innych badań) swoich ataków ukierunkowanych na zdobycz. Naukowcy badający ważki próbują zrozumieć, na czym polegają ich niesamowite umiejętności łowieckie.
Ważki mają ogromny apetyt. Według badań przeprowadzonych przez doktora  Stacey'a Combes'a z Uniwersytetu w Harvardzie (USA), jedna ważka potrafi zjeść 30 muszek z rzędu bez oznak przesytu :-). Dziennie ważki zjadają kilkaset takich malutkich owadów (oczywiście atakują i zjadają także znacznie większe).
Ważki mogą śledzić (i skutecznie ścigać) swoje ofiary dzięki wysoko rozwiniętemu mózgowi, oczom i skrzydłom. Potrafią one przewidywać trajektorię lotu upatrzonego ruchomego celu oraz błyskawicznie dostosować tor własnego lotu, by zwiększyć prawdopodobieństwo schwytania zdobyczy.
Combes powiedział: "Zanim zabrałem się do zbadania skuteczności ważek w polowaniu założyłem,  że polega ona na aktywnym pościgu... Wygląda jednak na to, że jest to bardziej wyrafinowane: ważka zbliża się do zdobyczy od tyłu i poniżej, tak że ofiara nawet nie spodziewa się, że znalazła się w niebezpieczeństwie. Przypomina to zasadzki urządzane przez drapieżników".
Mimo, że większość owadów latających nie jest lubiana przez ludzi, z ważkami jest inaczej (są postrzegane pozytywnie). Zjadają one mnóstwo nieznośnych moskitów/komarów, a niektóre mogą zjeść ich setki dziennie(!!).
Ważki potrafią latać z prędkością do 30 mil/h, czyli ok. 48,28 km na godzinę (ale proszę pamiętać o rekordzistce - 58 km/h).

Przełączanie między "ON" i "OFF" - widzenie ważek

Ważki widzą przez przełączanie neuronów między "ON" i "OFF" - odkrycie S. Wiederman i D. O'Carroll

Sposób widzenia ważek, a właściwie aktywność ich mózgu w obecności potencjalnego celu (do zjedzenia) stał się przedmiotem dociekliwych badań sympatycznie wyglądających naukowców z dalekiej Australii. Dlaczego? Ano, z powodu obiecującej prostoty tego "układu", który spece od robotów z pewnością chcieliby zastosować.
O ile poprzedni artykuł badaczy z grudnia 2012 został spolszczony, trochę przeredagowany i opublikowany na stronie Kopalnia Wiedzy (ja zrobiłam to po swojemu tutaj), o tyle kolejny z 15 sierpnia 2013 r. jakoś dotąd nie. Pozwoliłam sobie zatem przetłumaczyć go po swojemu przy niemałym udziale Google'owego Tłumacza, który to, niestety, jeszcze trochę musi się podszkolić (w tłumaczeniu), a ja, z pewnością - w neuronauce, biologii, anatomii, robotyce i czym tam jeszcze. Ale chęci miałam jak najlepsze  :-) .
Oto moja (nasza) wersja jego treści - czasem musiałam dodać coś od siebie, by opis odkrycia był bardziej zrozumiały, choćby dla mnie, nie mającej bladego pojęcia o jak wyrafinowanym przedmiocie i celu badań z dziedziny neuronauki wypowiadali się ww. badacze.
 

University of Adelaide badacze (z lewej) profesor nadzwyczajnyr David O'Carroll i dr Steven Wiederman z ważką pod mikroskopem w Adelaide Centre for Neuroscience Research.
Autor zdjęcia: Dale Caville.

 

Ważki widzą przez przełączanie neuronów między "ON" i "OFF"

Naukowcy z Uniwersytetu w Adelajdzie odkryli nową i kompleksową mapę obwodu wizualnego w mózgu ważki, która w przyszłości może przyczynić się do poprawy systemów wizyjnych stosowanych w robotach. Dr Steven Wiederman i profesor nadzwyczajny David O'Carroll z australijskiego Uniwersytetu w Adelajdzie z Wydziału Neuronauki zbadali podstawowe procesy widzenia owadów oraz możliwości zastosowania tej wiedzy w dziedzinie robotyki i sztucznych systemów wizyjnych.

Ich najnowsze odkrycie, opublikowane w sierpniu 2013 w „Journal of Neuroscience”, polega na stwierdzeniu, że w mózgach ważek występują połączone przeciwstawne ścieżki - zarówno „włączony i dostępny” (ON), jak i „wyłącznik” (OFF), biorące udział w przetwarzaniu informacji o prostych, ciemnych obiektach (chodzi o owady, na które polują).

Wybiórcza uwaga ważek

W trakcie moich fotograficznych sesji z udziałem ważek wielokrotnie miały miejsce króciutkie przerwy, w czasie których wielce pożądany obiekt znikał mi z pola widzenia, by niemal natychmiast wrócić w to samo lub bardzo blisko położone miejsce (różnica do 1-3 cm). Początkowo bałam się, że spłoszyłam ważkę lub mam pecha i ta, po prostu, odleciała w siną dal. Byłam więc bardzo zadowolona, gdy po chwilce mojej dezorientacji (odejść, by szukać ważki gdzie indziej, czy pozostać - a nuż wróci?), ważka meldowała się na miejscu i mogłam kontynuować jej obserwację i fotografowanie. Ale dlaczego ona w ogóle odlatywała - błyskawicznie zrywając się do lotu, a potem nieco spokojniej lądując?
 
Otóż jej nieobecność trwająca 2-4 sekundy była wystarczająca, by upolować jakiegoś maleńkiego owada przelatującego w pobliżu, którego ani ja, ani mój aparat nie zarejestrowaliśmy. O świetnym (acz z pewnymi ograniczeniami) wzroku ważki napiszę osobno. Wspomnieć jednak należy, że postrzeganie obrazu przez ważkę jest znacznie szybsze - co najmniej dziesięciokrotnie większe niż u człowieka. Zatem, nawet gdybym dostrzegła zawczasu przyszłą ofiarę ważki np. komara osiągająceo prędkość lotu ok. 5,5 km/h, czyli ponad 1,5 m/s, to ważka zobaczyłaby ślamazarę wlokąca się z prędkością jakichś 15 cm na sekundę (wg jej postrzegania).
Stwierdzono, że ważki są doskonałymi myśliwymi, dlatego niemal każdy powrót ważki na zajętą wcześniej pozycję (punkt patrolowy) graniczy z pewnością, że ów mały wypad był skuteczny.
A oto, co ciekawego znalazłam w sprawie niesamowitych wręcz zdolności ważek. Chodzi o selektywność uwagi, dotąd przypisywaną wyłącznie naczelnym.
Tę interesującą właściwość ilustruje ów króciutki filmik:

Można tu zaobserwować selektywne zachowanie ważki, która wisząc nad wodą upatrzyła sobie maleńkiego owada na przekąskę. Mimo, iż chwilkę później nadleciał znacznie większy i smakowitszy kąsek, ta zignorowała go (nie wzięła go już pod uwagę) i nie zmieniła swych planów. Następnie w błyskawicznym zwrocie przecięła linię lotu maleńkiej muszki...