Все организмы, когда—либо жившие на
Земле, развивались в условиях действия на них силы тяжести, или, иными словами,
в гравитационном поле Земли. Жизнь в гравитационном поле заставила живые
организмы принимать определенное положение по отношению к линии действия силы
тяжести, т. е. к вертикали. Однако необходимость сохранять определенное
положение по отношению к гравитационному полю Земли в процессе эволюции у
большинства организмов пришла в противоречие с необходимостью координированной
двигательной активности (добывание пищи, защита от врагов), которая зачастую
требует значительного отклонения положения тела от нормального. Это привело к
тому, что у животных появились моторно—сенсорные системы, позволяющие им не
только определять «верх», «низ» и величину отклонения положения тела от
нормального, но и корректировать установку тела, поддерживать ее в необходимых
изофизиологических пределах.
Иными словами, гравитационное поле
Земли стало для животных ориентиром в окружающем их трехмерном пространстве.
Ориентация животных в гравитационном
поле Земли отличатся от ориентации по каким—либо физическим характеристикам
среды, которые воспринимаются органами чувств. Это отличие связано с двумя
особенностями гравитационного поля. Во—первых, оно практически постоянно по
величине и направлению к центру Земли. Во—вторых, оно «всепроникающее», т. е.
действует на любое тело на Земле и от его воздействия нельзя «экранироваться».
Для ориентации по отношению к
гравитационному полю Земли большинство животных имеет датчик положения тела,
т. е. специальный отолитовый орган, достигший большего или меньшего
совершенства в процессе эволюции, но тем не менее построенный по одному и тому
же принципу. Орган равновесия, или грави—рецептор, состоит из
двух частей: «пробной массы», т. е. отолита (от греч. otos — ухо и lithos — камень), обладающего
большей или меньшей свободой перемещения в пределах органа, и системы
рецепторов, воспринимающих положение или перемещение этой массы в органе. Любое
отклонение в положении тела сопровождается смещением пробной массы (отолита,
отоконий, отолитовой мембраны), возбуждающей соответствующую группу рецепторов
органа равновесия. Сигнал этих рецепторов обрабатывается ЦНС, которая и
посылает команды к мышцам, корректирующим положение тела.
Несколько иначе воспринимаются
угловые ускорения. Структуры, ответственные за это, представляют собой каналы, заполненные
жидкостью, в стенках которых располагаются рецепторные клетки. Когда животное
перемещается в пространстве, жидкость в канале приходит в движение и отклоняет
реснички клеток в направлении, которое зависит от направления ускорения. Многие
виды животных имеют и гравирецептор, и рецепторы ускорения, но некоторые только
один из них.