У многих животных обоняние - одно из главных чувств. Они отлично им руководствуются. Не забывайте, однако, что обоняние это очень тонкое. Мы даже и представить себе не можем, сколь полную и совершенную информацию об окружающем мире получают животные с его помощью.

У насекомых обоняние прекрасное. Многие ночные бабочки находят самок по запаху, даже если те сидят на расстоянии около мили.

У этих бабочек в небольшом карманчике на брюшке помещается пахучая железа. Стоит самке приоткрыть свой карман, как к ней слетаются самцы со всей округи. Она зовет их не криком, не блеском наряда, только запахом. Недаром говорят на Востоке: «У кого в кармане мускус, тот не должен кричать об этом».

В одном опыте к единственной самке большого павлиньего глаза за ночь слеталось 125 самцов. Самка находилась даже не на улице, а в доме. Когда ученые закрыли окно, самцы стали пробираться через печной дымоход!

Самка не постоянно испускает свой запах: она то открывает «карманчик», то закрывает его. Некоторые даже выворачивают столь привлекательный для самцов карман наружу.

«Возможно, что прерывистое испарение препятствует „привыканию“ (адаптации) обонятельных органов самца к этому пахучему веществу» (профессор Я. Д. Киршенблат).

Зная, что обонятельные органы у насекомых расположены на усиках (антеннах), ученые с помощью особых приборов «засекали» усиленные биотоки в усиках самцов, на которые воздействовали запахом самки. Если антенны отрезать, самец больше не реагирует на запахи самки.

Самцов бабочек совсем не интересует внешность их дамы. Только запах влечет их. Экспериментаторы вырезали у бабочки пахучую железу и положили рядом с ней. Самцы слетались на запахи, не обращая никакого внимания на бабочку, окружали алчущей толпой ее железу, около которой и увивались.

После многолетних трудов биохимикам удалось получить из железы бабочки тутового шелкопряда вещество, распространяющее этот столь привлекательный для кавалеров из ее рода запах. Железа выделяет очень немного пахучей жидкости: чтобы получить 12 миллиграммов чистого экстракта, пришлось анатомировать полмиллиона бабочек!

Это вещество назвали бомбиколом. В концентрации всего 10 -19 грамма в кубическом сантиметре он уже привлекает самцов.

Американские биологи Э. Уилсон и У. Боссерт определили форму и размеры пахучего «пятна», которое, распространяясь во все стороны от самки, привлекает самцов-шелкопрядов. У него форма эллипсоида, длина которого при умеренном ветре… несколько километров! А поперечная ось, параллельная земле, превышает двести метров.

Жан Фабр, известный французский натуралист, был поражен, как издалека самцы бабочек прилетают на зов своих подруг. Он никак не хотел поверить, что зовут они самцов только запахом, поскольку, писал Фабр, «в равной мере можно было бы надеяться окрасить озеро каплей кармина».

«Теперь мы знаем, - говорит Э. Уилсон, - что вывод Фабра был ошибочен, но аналогия, которую он приводил, точна». Чувство обоняния у самца-шелкопряда настолько тонкое, что он чует «каплю» запаха в «озере» - атмосфере.

У разных видов бабочек не только разные запахи (эпагоны), но и предельные расстояния, с которых самцы в состоянии почувствовать запах самки. Например, для бабочки-монашенки - это 300 метров, айлантовой сатурнии - 2,4 километра, непарного шелкопряда - 3,8 километра, а у большого павлиньего глаза - даже 8 километров!

«Меченых самцов бабочки-глазчатки выпускали через окно движущегося поезда на разных расстояниях от места, где в клетке, покрытой марлей, находилась самка этого вида. С расстояния 4,1 километра к этой самке прилетело 40 процентов, а с расстояния 11 километров - 26 процентов выпущенных самцов» (профессор Я. Д. Киршенблат).

В жизни многих других животных запахи играют едва ли меньшую роль, чем у бабочек. Например, пчелиная матка, улетая в единственный в жизни брачный полет, увлекает за собой трутней запахом желез, расположенных на челюстях. У шмелей аттрактанты (привлекающие вещества) тоже выделяются челюстными железами.

У термитов же, как у бабочек, пачухие железы помещаются в брюшке, в последних его сегментах. На их запахи устремляются в полет самцы термитов, когда крылатые самки, основательницы новых гнезд, взлетают в воздух. Полетав немного, самка-термит опускается на землю, за нею приземляются самцы. Не успеет она еще обломать крылья, как уже многие женихи ползут за ней и вокруг нее. Преуспевает, как правило, обычно один из них: тот, что лучше всех ориентируется. Даже очень сильные посторонние запахи не сбивают его с пути.

Отрежем у самки конец брюшка и прикрепим на палочку, самец покинет самку и повсюду будет бегать за палочкой. Можно провести несколько раз палочкой по концу брюшка самки, и в этом случае пахучая железа увлечет его за собой.

На жуков-пилильщиков запах самки действует не менее сильно: пахучего вещества лишь одной самки хватит на привлечение не менее 11 тысяч самцов.

У тараканов такая же картина: на «микроскопическую» дозу эпагона самки (всего на 30 молекул!) самец уже реагирует.

Десять тысяч самок тараканов держали девять месяцев в закрытом сосуде, через который продували воздух. Его собирали в особый резервуар, из которого в конце эксперимента выделили 12,2 миллиграмма вещества, привлекающего самцов.

Назначение запахов в поведении и развитии животных подчинено не только одному императиву - привлечению самцов. Нет! У него очень широкий спектр воздействия: у многих насекомых, во всяком случае, буквально все перипетии жизни подчинены запахам. У этих запахов, точнее, у веществ, их выделяющих, есть одно общее название - феромоны (иногда их называют телергонами).

Известно, что эндокринные железы выделяют внутрь организма гормоны, вещества-регуляторы, которые управляют физиологическими процессами. Исследования показали, что у многих животных функционирует еще и экзокринная (наружная) система желез: они вырабатывают внешние гормоны - феромоны.

У муравьев, например, феромоны несут и такую службу: они знаки химического словаря. Мы разговариваем, обмениваясь звуками, а муравьи - запахами. Разные пахучие вещества, которые выделяют их экзокринные железы, побуждают рабочих муравьев собираться по тревоге, бежать за добычей, ухаживать за маткой, кормить личинок, перетаскивать коконы.

Муравьи и после смерти продолжают некоторое время «разговаривать»: их тело выделяет феромоны, и поэтому собратья ухаживают за ними, как за живыми. Но через день-два начинается разложение, и запахи смерти заставляют рабочих муравьев «прозреть»: тут только уносят они мертвых подальше от муравейника.

Эти похоронные шествия вызывают лишь некоторые продукты распада муравьиных трупов. Главным образом жирные кислоты и их эфиры. Когда экспериментаторы обмазывали этими веществами живых муравьев, то другие муравьи не пускали их в дом. Хватали и волокли на кладбище: на свалку, где складывали своих мертвых сородичей.

«Живые покойники, разумеется, поспешно возвращались домой, их снова „хоронили“. И так продолжалось до тех пор, пока после многократного повторения похоронного обряда запах смерти не выветривался совершенно» (Э. Уилсон).

Возможно, полагает доктор Э. Уилсон, у некоторых животных язык запахов имеет свой синтаксис: соединение различных феромонов означает иную информацию, нежели каждый из них в отдельности. Частота повторения запаха-сигнала или его интенсивность, очевидно, тоже определяют смысл переданной информации. Например, феромоном дюфюровых желез огненные муравьи метят свои трассы. Но если очень большими дозами этого феромона обработать гнездо, то почти все муравьи, включая маток, покинут муравейник - все выйдут на дороги! Большие дозы «дорожных» феромонов означают, наверное: «Переселяемся на новое место!»

Феромоны несут не только информационную службу: некоторые управляют развитием единоплеменников и, таким образом, имеют непосредственное отношение к загадочному эффекту группы.

Взрослые самцы саранчи, например, выделяют через свои хитиновые покровы какое-то летучее вещество, которое ускоряет рост молодых саранчуков. Как только личинки его почувствуют, сейчас же их усики, ножки и челюсти начинают быстро вибрировать. Это же вещество в пору роения сзывает саранчу в стаи.

У термитов рабочие и солдаты добавляют в корм молодняку феромоны-регуляторы, которые определяют дальнейшую судьбу личинок: получив эту «добавку», те никогда уже не вырастут ни рабочими, ни солдатами. Развившись, они вольются в ряды других каст термитника.

Как видим, очень разная роль у феромонов. В дальнейшем мы познакомимся с ними поближе.

У позвоночных животных феромоны изучены в меньшей степени, чем у насекомых. Но, во всяком случае, у рыб, хвостатых амфибий и пресмыкающихся половые феромоны (эпагоны) найдены. Открыты также телергоны тревоги у рыб и головастиков жаб. У птиц феромоны неизвестны. У млекопитающих они есть, но исследованы недостаточно.

У змей и крокодилов открыты эпагоны (половые феромоны). Выделяющие железы у змей помещаются в клоаке, у крокодилов это анальные и челюстные железы.

Рыбы, пишет известный этолог Карл Фриш, «если лишить их зрения, могут находить пищу и распознавать особей своего вида исключительно с помощью обоняния». Угорь, возможно, самый тонкий дегустатор запахов в подводном мире. «По своему обонянию он стоит наравне с собакой».

…Река Выг впадает в Белое море. Однажды в этой реке поймали семгу с меткой. Пометили в Норвегии 10 июня 1935 года, а наши рыбаки поймали семгу через семь недель. Семга была самкой и спешила на нерест в верховья Выга, где родилась шесть лет назад.

Кто бы мог подумать, что семга так далеко уходит от устьев родных рек! Ведь до западных берегов Норвегии, где ее в первый раз поймали, она проплыла две с половиной тысячи километров! Такое же расстояние преодолела и на обратном пути, но теперь очень спешила: ведь норвежцы задержали ее, когда метили. Каждый день рыба проплывала по пятьдесят километров!

Это значит, что опаздывающая на нерест семга «думала» только об одном: поскорее бы добраться до реки, к которой звал ее непобедимый инстинкт. По пути попадались сотни вполне пригодных для икрометания рек, но она искала ту, где резвилась мальком. Она плыла все прямо и прямо, без колебаний и суетливых поисков, словно хорошо знала дорогу, иначе бы затратила на свой героический рейд гораздо больше времени. Ведь пятьдесят километров в день немалая скорость для лососей (рекорд - сто километров в сутки!).

Такой же случай произошел на Камчатке. Здесь, когда грузили соленую рыбу, нашли в бочке кету с меткой. Рыбу пометили месяц назад на острове Унга, близ Аляски, а поймали по другую сторону океана через четыре недели с небольшим!

Эти цифры, а их много, доказывают, что лососевые проходные рыбы, покинув реки, далеко уходят в открытое море.

В апреле 1958 года в рыборазводном хозяйстве на реке Элси в штате Орегон (США) пометили несколько тысяч мальков американского лосося. Затем их выпустили в реку. Через пять месяцев одну из рыб поймали у побережья Аляски - за 3200 километров. Ее опять пометили и снова отпустили. Прошло 17 месяцев. И опять эта рыба попалась в сети. Но где! На реке Элси, в рыборазводном хозяйстве, где она родилась почти два года назад.

В другом подобном эксперименте около полумиллиона мальков нерки пометили и выпустили в воды озера Калтус (Британская Колумбия), где они родились из икринок. Пришло время рыбам возвращаться на нерест. Поставили на озере Калтус ловушки и поймали 4995 меченых нерок (еще 11 558 этих рыб попались в сети в окрестностях озера).

Давно уже известно, что семга и ее тихоокеанские родичи (кета, горбуша, кижуч, нерка и другие лососи) приходят из морей метать икру в чистых, быстрых реках или ручьях. Их подросшие дети снова уходят в море на 2–7 лет, у разных видов по-разному. Пройдут годы морской жизни, и взрослые лососи возвращаются в реки, и не в какие попало, а только в те, где родились.

И вот что интересно! Если из нерестилищ забрать икринки и вывести из них мальков, тогда выросшие в море рыбы возвращаются не в реки, в которых была отложена икра, а туда, где они вывелись из икринок. Значит, их путь на родину не запрограммирован генетически, а представляет собой уже известные нам явления, называемые «запечатление», или импринтинг!

Многие интересные опыты показали, что рыбы, обуреваемые ностальгией, плывут на родину не потому, что запомнили обратный путь. Не память, а… запах (!) указывает им правильную дорогу к затерянной в лесистых горах реке или к ручью порой в тысяче миль от моря.

Лососи, тем или иным способом лишенные обоняния, потерянно блуждают в поисках «дома» и не находят его. (Обычно обонятельные ямки рыб просто затыкают ватой. Надежнее другой способ: замазать эти ямки вазелином или бензокаиновой мазью. Вазелин не допускает пахучие вещества к обонятельным ямкам, а бензокаин анестезирует их.)

Интересен такой опыт: поймали добирающихся к местам нереста лососей, которые уже вошли в нужную им протоку. Пометили и выпустили выше по реке. Что же получилось? Они поплыли дальше в верховья? Совсем нет. Потеряв направляющий запах, лососи «решили» вернуться назад, к месту, где они его потеряли. И поплыли не вверх по реке, а вниз: навстречу косякам мигрирующих к нерестилищам рыб.

Какой именно запах указывает дорогу лососям, каков его химический состав, до сих пор совершенно неизвестно. Это не сочетание определенной температуры воды, растворенных в ней солей и углекислоты, как думали раньше. Провели много опытов, и оказалось, что запах не зависит от содержащихся в воде минеральных веществ, и еще: он исчезает, если воду прокипятить.

«Запах реки остается постоянным из года в год независимо от сезонов. На него не влияют ни лесосплав, ни лесоразработки, ни изменение сельскохозяйственного профиля прилегающих районов. Даже сточные воды городов и разнообразных промышленных предприятий не могут изменить его в значительной степени. Поэтому маловероятно, чтобы специфический запах данной реки зависел от почвы или растительности, характерной для ее бассейна. Скорее всего запах этот обусловлен самой рекой, а именно ее растительностью и постоянством популяции немигрирующих рыб» (Р.-Х. Райт).

Еще труднее решить, как в открытом море рыбы находят правильный путь к устьям рек, в которых нерестятся. Запах здесь не поможет: уже за 800 километров от устья он должен практически исчезнуть.

Только солнечная навигация приоткрывает завесу над этой тайной. И действительно, опыты показали, «что по крайней мере некоторые рыбы ориентируются по солнцу и звездам».

Еще сравнительно недавно считали, что у птиц неважное обоняние. Теперь мы знаем, что, по крайней мере, некоторые виды птиц представляют исключение из этого правила.

Знаменитый новозеландский киви - одна из тех птиц, у которых хорошее обоняние. Ноздри у киви не в основании клюва, где эволюция определила им место, а на конце его. Сунув длинный и гибкий «нос» в сырую землю, редкостная птица вынюхивает червей и насекомых.

Азиатские грифы, по-видимому, ничего не чуют. Они не могут найти падаль, прикрытую бумагой или простыней. Но грифы американские эту задачу решают без труда. Дело в том, что первые высматривают «пахучую» добычу с высоты, целиком полагаясь на свои зоркие глаза. Вторые же глазам не доверяют, так как живут в джунглях, а там сквозь густые кроны деревьев никакой падали все равно не увидишь.

Индейковые грифы, например, летают низко над землей, вынюхивая, где пахнет падалью. Либо сидят на дереве и ловят ноздрями ветерок с теми же ароматами. На окраинах городов, у рыбачьих деревень, на морских и речных берегах едят индейковые грифы (и похожие на них урубу) всякие отбросы. Собираются к ним стаями. Здесь, от границ Канады до Патагонии, и в джунглях и в человеческих поселениях индейковые грифы выполняют роль санитаров. Их неразборчивая прожорливость оказывает большую помощь в очищении загрязненной среды.

Хорошее обоняние у синиц и уток. Утки находят мясо под снегом, чуют и охотника, если он подходит по ветру. А синица лазоревка узнает некоторые запахи не хуже человека.

Один исследователь приучил даже голубей различать запахи. По-видимому, по мере изучения откроется неплохое обоняние и у других птиц. Просто этим еще мало занимались.

Но, конечно, у зверей обоняние более чуткое, чем у самых «чутьистых» птиц. Например, у собаки обоняние, а попросту говоря, чутье настолько тонкое, что с трудом осознается. На некоторые запахи оно в миллион раз чувствительнее, чем у человека! Собаки чуют, как пахнет поваренная соль или хинин. Если растворить в ведре с водой щепотку соли, собаки и тогда почуют ее запах. Верхним чутьем, по ветру, за пятьдесят метров распознают, где прячется куропатка. Геологи даже обучают собак находить по запаху в горных породах золото и другие ценные металлы и руды.

А на полицейской службе собаки, которых ведет на поводке одетый в штатское гражданин, в людской сутолоке на вокзалах и в аэропортах чуют наркотики, спрятанные в чемоданах и портфелях пассажиров. Чтобы не вызывать подозрения у преступников, обычно выбирают собак мелких, комнатно-декоративных пород. Остановится такая собачка перед несущим наркотики прохожим, полает немного и пойдет дальше. А детективы, наблюдавшие за ней со стороны, подойдут и задержат облаянного ею человека.

А следовая работа розыскной собаки! Представляете сложность ее задачи? У гончих, скажем, все проще: они идут по следу определенного зверя и лишь его запах должны различить среди всех прочих. А розыскная собака в этих «прочих запахах» (а их миллионы миллионов!) должна найти путь следования не существа какого-либо вида, скажем человека вообще, а определенного человека, который, кроме того, и следы свои различными ухищрениями заметает, и идет не просто по лесу и по полю, а по проезжей и исхоженной сотнями ног дороге, часто по нагретому солнцем зловонному (для собаки) асфальту, где и гарь городского транспорта шибает в нос, как таран. Словом, кажется просто невероятным, что и в таких условиях розыскная собака находит и не теряет нужный след.

Возможно, однако, что и другие млекопитающие животные не уступают собаке по силе обоняния. Лоси и кабаны, например, чуют охотника шагов за пятьсот, правда по ветру. Косуля - метров за пятьдесят. Еж - на что уж мал! - запах жука распознает за метр, а врага (скажем, лисицу) - за девять метров.

Млекопитающие хорошо оснащены пахучими железами. Они обычно располагаются на тех местах, которыми звери чаще трутся о кусты и траву. У полевок и водяной крысы - на боках, у зайцев, кроликов и некоторых хищных зверей - на губах. У лисицы - на хвосте (сверху на его основании) и на лапах между пальцами. У волка и собаки тоже между пальцами. У соболя и куницы - на подошвах лап. У выхухоли - снизу на хвосте. У даманов и пекари - на спине. Почему у даманов на спине - неясно. Но что касается пекари, тут нет никакой загадки. Эта дикая американская свинья живет у реки, в камышах. Ходит большей частью по колено в воде. И оставить метки может лишь на тростниках и кустах, через которые продирается, цепляя спиной за ветки. У верблюдов - на шее. У серн и козлов - позади рогов.

У многих оленей, антилоп и у слонов пахучие железы помещаются на голове: спереди от глаз (четырехрогая и некоторые другие антилопы и олени), над глазами (олень-мунджак), между глазом и ухом - слон. У самца кабарги сзади на брюхе (впереди крайней плоти) есть довольно обширный мешок. В нем - мускус.

У летучих мышей пахучие железы располагаются у кого где: на лбу, под нижней челюстью, на шее, на груди, на плечах, снизу на летательной перепонке и т. д.

Мамаши-землеройки водят гуськом за собой «караваны» детей - так называют иногда эти забавные процессии. Каждый малютка бежит вплотную за другим, тычась острой мордочкой в его хвостик. А если отстанет, то находит дорогу и догоняет свое семейство, ориентируясь по запаху, который оставляет на земле его мать.

Пахучие железы есть у массы других зверей. К сожалению, чуткость обоняния млекопитающих изучена недостаточно. Но собака составляет исключение. Поэтому вернемся и поговорим о ней.

С собакой провели много экспериментов по розыску определенных предметов. Например, такой опыт: двадцать палок, очищенных от коры, выдерживали некоторое время в печи, чтобы лишить их всякого запаха. Из печи их доставали прокаленными щипцами. Затем одну из этих палок чисто вымытой рукой брал человек. Собака должна была подать палку, которую подержал человек. Она такую палку находила без труда, если человек держал ее кончиками пальцев минимум две минуты. Если же он держал палку всей рукой, то достаточно было нескольких секунд, чтобы собака правильно решила задачу.

В другом опыте вместо палок заставили собаку выбрать один из многих свежестиранных и выглаженных носовых платков. Причем в опыте участвовали идентичные (однояйцевые) близнецы, одинаковые по всем генетическим категориям. Собаке давали понюхать руку одного из близнецов, а платка касался другой. Его и выбирала собака. Кроме всего прочего, этот опыт доказал, что однояйцевые близнецы пахнут одинаково (для собаки), даже несмотря на то, что надушились разными духами, разно одеты и не были друг с другом в тесном контакте. Но людей, не состоящих в родстве, собака без ошибки различала. Даже членов одной семьи, которые были одинаково «надушены».

«Таким образом, собака различает индивидуальный запах человека независимо от того, какой части тела он принадлежит, и даже в том случае, если на него накладывается (или ему предшествует) какой-то другой. Этот индивидуальный запах, очевидно, предопределен генетически, поскольку только идентичные (однояйцевые) близнецы имеют одинаковую генетическую конституцию и запахи их действительно чрезвычайно похожи. Запах человека не зависит, по-видимому, ни от питания, ни от одежды или домашней обстановки» (Р.-Х. Райт).

Много сложнее, чем выбор предметов, работа собаки по следу, и в этом деле много еще неясного.

Биологи К. Мост и Д. Брюкнер придумали весьма оригинальный способ сбить с толку ищейку. Человек, которого преследовала собака, шел по мягкой земле, так что отпечатки ног хорошо были видны. Потом этого человека «изъяли»: подняли вверх на подвесном канате. След его далее продолжало большое колесо: на его ободе были «прикреплены ботинки с интервалом в один шаг».

Что же сделала собака?

Она преспокойно продолжала идти по следам и когда их стало оставлять колесо!

Сделать вывод, что ищейка идет по следу, доверяя лишь глазам, было бы неправильно. Другие опыты показали: при следовой работе собаки действительно обращают внимание на отпечатки ног или примятость травы - это служит дополнительным ориентиром, однако полагаются главным образом на обоняние. Просто в описанном выше случае с колесом, в котором полный конфуз потерпела ищейка, собака была неопытная, плохо натренированная. Такая действительно идет путем наименьшего сопротивления, полагаясь на зрение, что гораздо проще, чем на обоняние. Она с одинаковым успехом может преследовать и человека, идущего на ходулях. Хотя он не оставляет на земле никакого запаха.

Хорошо обученный пес ведет себя совершенно иначе: руководствуется в поиске почти исключительно чутьем. При этом заметили, что собака не ошибается и тогда, когда преследуемый ею человек часть пути проходит в обуви, а потом идет босиком. Если обернуть ноги толстой бумагой, ищейка сбивается со следа, но потом, когда бумага хоть немного порвется, вновь берет его. В этом опыте собака не теряла след и если ботинки ее хозяина надевал другой человек. Она не могла взять след, когда хозяин шел в новых, в первый раз надетых ботинках или резиновой обуви. Но одного-двух дней было достаточно, чтобы обувь пропиталась индивидуальным запахом.

Что же это за запах? В коже человека много разных желез, но на подошвах ног - только потовые. Но зато их очень много - тысяча на квадратный сантиметр. Все вместе они выделяют 16 кубических сантиметров пота в сутки. Пусть даже тысячная часть проникнет через подошвы ботинок наружу, для собаки столь малой дозы пота будет в миллион раз более чем достаточно, чтобы учуять индивидуальный запах.

Конечно, эта «доза запаха» быстро испаряется. Скорость испарения зависит и от температуры, и от структуры поверхности, по которой ступала нога человека. Однако установлено, что «при благоприятных условиях» отлично тренированная и очень чутьистая собака может идти по следу суточной давности! Обычный же средний показатель - два-четыре часа.

«Хорошая собака-ищейка - это точный прибор, и обращаться с ней надо именно как с точным прибором» (Р.-Х. Райт).

Теперь, после общего знакомства с обонятельными способностями животных, поговорим о специфических функциях разных запахов и их значении в поведении живых существ.

ОБОНЯНИЕ , восприятие организмом посредством органов обоняния определённых свойств (запаха) различных веществ, присутствующих в окружающей среде. Животные, населяющие сушу, воспринимают пахучие вещества в виде паров, а обитатели водоёмов - в виде водных растворов. Обоняние - один из видов хеморецепции, характеризующийся низкими порогами чувствительности, индивидуальным узнаванием стимула, имеющего лишь сигнальное значение. Роль обоняния в поведении и степень развития органов обоняния различны у разных видов животных. По этому признаку среди позвоночных выделяют животных с хорошо развитым обонянием - макросматиков (большинство млекопитающих), со слабо развитым обонянием - микросматиков (птицы, тюлени, усатые киты и приматы) и с полным отсутствием органов обоняния - аносматиков (зубатые киты). Обоняние служит животным для поиска и выбора пищи, выслеживания добычи, спасения от врагов, для биоориентации и биокоммуникации. Особую роль в общении животных играют феромоны и кайромоны. В жизни людей более важны другие виды дистантной чувствительности - зрение и слух. Тем не менее, оценка съедобности пищи в значительной мере определяется обонятельными ощущениями. Люди с нарушенным обонянием чаще подвергаются риску пищевых отравлений. Для многих пахучих веществ определены пороги обоняния - минимальные концентрации веществ, при которых воспринимается их запах. Так, человек ощущает тринитробутилтолуол, когда его содержание в 1 см 3 воздуха около 5 х 10 -15 (10 млн. молекул). Ещё выше чувствительность собаки к масляной кислоте (10 тыс. молекул в 1 см 3) или самца бабочки тутового шелкопряда к бомбиколу - половому феромону самки (100 молекул в 1 см 3). Пороговые концентрации некоторых пахучих веществ настолько низки, что в этих случаях для возбуждения рецепторной клетки, по-видимому, достаточно одной молекулы вещества. Механизм взаимодействия молекул пахучих веществ с обонятельной рецепторной клеткой исследован недостаточно. Он включает, как можно полагать, образование комплекса молекул пахучих веществ с белковыми компонентами цитоплазматической мембраны рецепторной клетки, что приводит к изменению ионной проницаемости мембраны, сдвигу её электрического потенциала и возникновению потенциалов действия в аксоне клетки. Обонятельные клетки обладают различной чувствительностью и избирательностью к тем или иным пахучим веществам. Помимо обонятельных клеток с широким набором воспринимаемых веществ, существуют высоко специализированные клетки, приспособленные для восприятия только одного пахучего вещества, например полового феромона.

Обзор материала

​​​​​​Информацию об окружающем мире человек получает при помощи зрения, слуха, обоняния и осязания. Исследования ученых показали, что для новорожденного ребенка основным из всех чувств является обоняние, а когда человек вырастает, первенство переходит к зрению. Мы решили выяснить, какое из чувств наиболее развито у животных? Выяснить, какое значение имеет обоняние животных для человека. Некоторые животные имеют очень острый слух, другие - зрение. Но отличительной особенностью большинства животных является их удивительное обоняние, то есть очень чуткое восприятие запахов. Цель работыё. Выяснить, какое значение имеет обоняние животных в жизни человека. Задачи работы:

1. Изучить литературные и Интернет-источники по теме исследования.

2. Выяснить, что такое обоняние.

3. Определить, какие животные имеют наиболее острое обоняние.

4. Провести эксперимент по изучению остроты обоняния у животных.

5. Выяснить, как люди используют острое обоняние своих питомцев.

Гипотеза:

Обоняние животных помогает человеку.

Методы исследования:

Изучение литературы и Интернет-ресурсов по теме исследования

Метод наблюдения за живыми объектами

Анализ полученных результатов

Опрос учащихся разных возрастов по теме исследования

Теоретическая часть

1.Что такое обоняние

Обоняние - это способность восприятия частиц пахучих веществ, при помощи специальных чувствительных клеток. У высших животных органом обоняния является нос. У рыб носа нет, но отверстия - ноздри ведут в обонятельные мешки, усеянные чувствительными клетками. Такие клетки называются рецепторами. Обонятельные рецепторы имеют 10-12 ресничек. Реснички двигаются и загоняют воздух с частичками пахучего вещества в орган обоняния. В рецепторе под действием пахучих частиц образуется нервный импульс, который по нервам, как ток по проводам, бежит в головной мозг. В головном мозге есть специальная обонятельная зона, куда стекается информация от всех обонятельных рецепторов. Мозг анализирует информацию и формирует ответную реакцию. Например: обонятельные рецепторы носа собаки уловили запах поднимающегося по лестнице хозяина. Мозг дает команду ногам собаки, и она бежит к двери встречать хозяина. Обоняние развито у большинства животных, но в разной степени. По отстроте обоняния среди млекопитающих можно выделить три группы:

Макросоматики - у них обоняние развито очень хорошо (собаки, крысы, кошки и др. животные)

Микросоматики - обоняние развито гораздо хуже по сравнению с первой группой (тюлени, усатые киты, приматы, к которым относится и человек)

Аносоматики - органы обоняния отсутствуют (зубатые киты)

Кошки и собаки являются ярко выраженными макросоматиками. Хозяева этих животных рассказывают удивительные истории о чувствительности к запахам у своих питомцев. Кошка руководителя этой работы никогда не бывала на улице. Гуляя на балконе второго этажа, она сорвалась вниз. Когда хозяйка пришла домой, кошки не обнаружила. Целую неделю она тосковала без своей любимицы. Вдруг вечером послышалось мяуканье и царапанье за дверью. Открыв дверь, она увидела на пороге грязную, отощавшую, но счастливую кошку, которая с громким мурлыканьем стала тереться о ноги своей хозяйки. Балкон выходил на противоположную от двери сторону. В доме было шесть подъездов, квартира находилась во втором подъезде на втором этаже. Как кошка могла найти нужный подъезд и нужную дверь? Только по запаху, ведь она никогда не выходила через дверь на улицу. И еще одна удивительная история. В семье мужчины-инвалида жили кот и кошка. Он был прикован к постели, а его жена много работала и приходила домой в разное время. Она приезжала на автобусе и от остановки шла ровно пять минут. Кошки чувствовали приближение хозяйки с той минуты, когда она выходила из автобуса. Наперегонки они бежали к двери и занимали выжидательную позицию. Ровно через пять минут появлялась хозяйка. По животным можно было сверять часы. Хозяин всегда знал, что его жена приближается к дому по поведению своих питомцев.

2. Зачем животным обоняние?

Обоняние играет огромную роль в жизни животных.

1. При помощи обоняния многие животные производят поиск и выбор пищи.

2. Хищники выслеживают добычу по запаху

3. Копытные и грызуны чувствуют запах врага и спасаются бегством или укрываются в норки

4. При помощи запахов животные общаются, определяют границы своей территории, находят друг друга в период размножения.

Не только высшие животные имеют развитое обоняние. Отличаются этим и многие насекомые. Обонятельные рецепторы расположены у них на усиках и лапках. Чувствительность некоторых насекомых поразительна. Примером не­превзойденного пока уровня чувствительности является «обонятельный локатор» тутового шелкопряда. Пушистые усики-антенны самца улавливают в воздухе единичные молекулы вещества, выделяемого самкой за 10 км. Такие насекомые как муравьи оставляют пахучие следы, чтобы помочь своим собратьям отыскать источник пищи, а при опасности оставляют «запах смерти». По запаху муравьи определяют и форму предметов. Среди птиц обонянием пользуется новозеландская птица киви, которая своим длинным носом «вынюхивает» насекомых, червей и пр. Рыбы по запаху ориентируются в воде и мигрируют из рек в моря и наоборот. Акула чувствует запах крови в воде за несколько километров.

4.Обоняние животных на службе у человека

Очень часто обычному человеку, чтобы справиться с той или иной ситуацией, необходимо иметь особенные, уникальные способности. И такие задачи люди решают с помощью братьев меньших. Природа не слишком расщедрилась к человеку, что касается обоняния. Зато у собак это чувство развито, порядка в 12 раз больше и намного острее, чем у нас «гомосапиенсов» и некоторых млекопитающих живущих на Земле. Наверное, многие из вас смотрели мультфильм «Кот, который гулял сам по себе», экранизацию одной из сказок известного писателя Киплинга. В сюжете ярко и доступно показывается, как древний человек стал «сотрудничать» во благо себе со многими животными. И одним из первых, кто стал служить людям, был пес. Наши предки заметили, что у собаки сильно развито не только обоняние, но и слух, зрение. Она обладает, ко всему прочему, превосходной выносливостью и чрезмерными бойцовскими качествами: вот с кем можно охотиться и ходить в походы месяцами. Тем более, что ни одно существо, живущее на Земле, так сильно и быстро не поддается дрессировке, как собака. Человек широко использует животных с острым обонянием для выполнения разных видов работ, при которых это чувство необходимо. Так животные приобретают «профессии» и помогают человеку. Чаще всего работу для человека выполняют собаки. Этому есть несколько причин:

собаки имеют очень хорошее обоняние

собаки легко поддаются дрессировке

собаки преданы своему хозяину

Рассмотрим некоторые из профессий собак:

Собаки-охотники

Преследуя добычу или участвуя, например, в травле зайцев. собаки либо ориентируются по запаху, распространяемому по воздуху животными, либо сосредоточивают внимание на запахе от их следов. В первом случае собака обычно не повторяет в точности путь своей жертвы - ведь ветер относит запах в сторону. Между тем собака, идущая точно по следу зайца, реагирует, разумеется, не на один только дух животного, но и на запахи, возникающие при контакте заячьих лап с травой, мхом и другими предметами. Иными словами, запахи растительного покрова или почвы для собаки не менее важны, чем запах самой добычи. Большинство охотничьих пород, пригодных для облавы, обладают удивительной, по человеческим меркам, способностью быстро распознавать, в какую сторону ведут, например, следы зайца. Дар этот, надо полагать, большей частью врожденный и не может быть истолкован иначе, как способность мгновенно определять, в каком направлении запах животного ослабевает, а в каком усиливается. Опытной собаке достаточно обнюхать след на протяжении всего нескольких метров, чтобы уяснить ситуацию. Это подтверждает способность собаки улавливать малейшие различия в интенсивности запахов, исходящих от преследуемого животного или от его следов. Правда, неопытной собаке случается пройти по ложному следу десятки метров, прежде чем она обнаружит ошибку. Но вскоре она тоже начинает распознавать направление следования жертвы.

Собаки-пограничники

Российская армия активно стала применять собак в пограничной страже в середине XIX века. С тех пор днем и ночью, независимо от погоды собаки несут караульную службу на границе. В питомниках для розыскной службы выращивают собак различных пород. Есть овчарки восточно-европейские и немецкие, спаниели, лабрадоры и представители других пород. Однако приоритет за восточно-европейской овчаркой. Она самая удобная в работе, потому что хорошо поддается дрессировке, отличается силой и мощью, способна защитить хозяина и задержать врага. Необычайно развитое обоняние собаки способно различать до 12 тысяч запахов. У каждой собаки своя узкая специализация, одни натасканы на поиск наркотиков, другие ищут оружие, взрывчатку. Для обследования небольших пространств используются собаки мелких пород, осмотр железнодорожного состава подойдет овчарке. Бытует мнение о том, что поиск наркотиков ведут собаки-наркоманы. Однако дрессура строится на игре и поиск наркотика для собаки увлекательная процедура, интерес к которой постоянно поддерживается хозяином. Для тренировки специально создается «закладка», содержащая наркотическое вещество.
Большинство собак, используемых на границе – личные собаки пограничников. По сей день существуют детские клубы, где готовят будущих пограничников и воспитывают собак. Ребята обучаются воинским премудростям, дрессируют своих питомцев, а когда приходит срок вместе служат на границе.

Собаки-спасатели

Первые собаки-спасатели появились еще несколько веков назад. Тогда их главным предназначением был поиск заплутавших путников во время снежной бури. На протяжении нескольких сотен лет таких собак разводили во Франции в монастыре святого Бернара путем скрещивания ньюфаундлендов и немецких догов. Эти собаки – сенбернары часто изображаются с небольшим бочонком бренди на шее. Вы, конечно, спросите – почему? Собаки этой породы каждый день выходили из монастыря на поиски сбившихся с дороги путешественников, а на шее у них висел бочонок с вином или другим горячительным напитком. Найдя заблудившегося и замерзшего путника, они давали ему выпить из бочонка теплого вина, чтобы путник мог поскорее согреться. Сколько людей спасли сенбернары, сосчитать невозможно. Но наибольшей популярностью среди них пользовался сенбернар по кличке Барри. История о нем уже давно стала легендой. Барри чувствовал приближение снежной бури интуитивно более чем за час до ее начала, и становился очень беспокойным. Однажды он спас ребенка, который был глубоко под снежной лавиной, и никто даже и не подозревал, что с ним случилась беда, кроме Барри. Барри нашел ребенка и лизал его лицо до тех пор, пока ребенок не пришел в себя. Судьба сыграла с Барри злую шутку. Если верить рассказам о легендарной собаке, Барри спас сорок человек, и был убит сорок первым. Однажды Барри в очередной раз обнаружил почти замерзшего человека. Откопав его, собака легла рядом, чтобы согреть пострадавшего своим телом. Когда человек пришел себя, то в темноте принял Барри за медведя и тяжело ранил его. Несмотря на тяжелую травму, пес добрался до монастыря, где ему оказали медицинскую помощь. Он остался жив, но из-за ранения спасать людей больше уже не мог. Его увезли в Берн в лечебницу для животных. После смерти Барри ему установили памятник на одном из парижских кладбищ. Огромного пушистого пса запечатлели вместе с доверчиво прижавшимся к нему ребенком на каменном постаменте с памятной надписью: «Барри, спасшему сорок человек и убитому сорок первым». Собаками-героями сейчас называют тех, кто помогал людям во время военных действий. Они были полноценными бойцами и принимали участие в поисках без вести пропавших под завалами людей, обезвреживали мины, работали связными. Впервые для поиска людей под завалами собак использовали во время второй мировой войны после бомбардировок в Великобритании. Первые центры по подготовке поисково-спасательных собак появились в середине 50-х гг. Важную и ответственную миссию собаки выполняли во время Великой Отечественной войны. Их подвиги сложно переоценить. На их счету тысячи спасенных жизней. Многие четвероногие воины вошли в историю. Пес Дик породы «колли» был обучен минно-розыскному делу. В его личном деле была такая запись: «Призван на службу из Ленинграда. За годы войны обнаружил более 12 тысяч мин, принимал участие в разминировании Сталинграда, Лисичанска, Праги и других городов». Но главный свой подвиг Дик совершил в Павловске. Он обнаружил в фундаменте старинного дворца фугас в две с половиной тонны с часовым механизмом за час до взрыва. После войны Дик участвовал во многих выставках. Умер от старости и был похоронен со всеми воинскими почестями, как и подобает герою. В наше время для спасательных работ после схода лавин для поиска пострадавших под завалами, а также после землетрясений и других природных катастроф чаще всего применяются немецкие овчарки. Они лучше всего адаптируются в экстремальных погодных условиях, а также поддаются даже самой жесткой дрессировке. Сенбернары специализируются на спасении альпинистов и горнолыжников. Если поиски пропавших ведутся на суше, собака может тремя способами сообщить, что она нашла человека: подать голос, взять что-либо у спасенного и вернуться с подмогой, находиться между хозяином и пострадавшим. Самым сложным считается поиск людей под обломками. Собака должна четко улавливать человеческий запах от массы других и обнаруживать пострадавшего из-под обломков толщиной в метр. Подготовка собак-спасателей – достаточно сложный процесс. Разработкой методик занимается Международная организация спасательных собак, которая находится в Швеции. По словам специалистов, чтобы научить собаку обнаруживать живых людей и сообщать о месте их нахождения, требуется около года. В последнее время на помощь спасателям приходит все более совершенная техника, но наиболее эффективным и результативным методом поиска до сих пор остается кинологический. Ведь собачий нюх и интуицию не заменят даже самые инновационные технологии. Четвероногий спасатель способен улавливать даже самые слабые запахи и отличать их от тысячи ненужных. Одна собака-спасатель экономит труд десятков человек. А самой большой наградой мохнатого спасателя является спасение человека, да и просто любого живого существа. И, наоборот, когда собака не находит живых людей, у нее начинается депрессия.

Собаки-рудознатцы

Если собаки с их тонким чутьем способны находить в завалах людей, спрятанные под землей мины, наверное, их можно научить находить полезные ископаемые?

Такой эксперимент был удачно выполнен финским ученым-геологом профессором Кахма на его собаке Лари. Лари удалось обнаружить залежи медных руд. С 1966 года в нашей стране также начали применять собак для поиска полезных ископаемых. Сотрудники Карельского филиала Академии наук СССР с помощью собак отыскали месторождение вольфрама на Кольском полуострове, никеля - в Приладожье и другие. Успешные саперы: что мы знаем о крысах Группа бельгийских ученых решила провести опыты с огромными африканскими крысами, так как известно, что именно эти животные являются обладателями такого же острого нюха, как и собаки. Они решили научить этих забавных зверушек искать противопехотные мины, ведь крысы намного меньше собак, соответственно вероятность возможного подрыва, слишком мала. Опыт ученых из Бельгии удался, и впоследствии африканских крыс стали выращивать специально для того, чтобы они искали мины в Мозамбике и на других территориях Африки, где также, как и у нас, после военных действий осталось лежать много снарядов глубоко в земле. Так, начиная с 2000 года, учеными было задействовано 30 грызунов, которые за 25 часов сумели обезопасить свыше двухсот гектаров африканской территории. Считается, что грызунов - искателей мин намного эффективнее использовать, нежели саперов или тех же собак. И вправду, двести квадратных метров территории крыса пробежит за двадцать минут, а человеку для розыскных работ понадобится 1500 минут. Да и собаки – миноискатели отличные, однако очень дорого обходятся государству (содержание, услуги кинологов) нежели маленькие серые «саперы».

Не просто водоплавающие: тюлени и морские львы

В начале двадцатого века, в 1915 году, Дуров В. – известный в России дрессировщик предложил ВМФ использовать для поиска подводных мин тюленей. Да, для руководства российского ВМФ – это был необычный, можно сказать инновационный метод. Считалось, что только собаки имеют сильно развитое чутье, поэтому могут найти мину, где бы она не лежала. Однако со времен войны, много взрывчатых устройств находилось в водных ресурсах. И с этим нужно было что-то делать. И, после того как были изучены все «за» за то, чтобы задействовать в поисках водных мин тюленей, на крымском острове началась широкомасштабная дрессировка водоплавающих животных.

Так, за первые 3 месяца, в Балаклаве обучили двадцать тюленей, которые, на удивление, отлично поддавались дрессировке. Под водой они без проблем находили взрывчатки, мины и другие взрывные устройства и вещества, всяческий раз помечая их буйками. Дрессировщикам даже удалось некоторых тюленей-«миноискателей» научить на корабли ставить специальные мины на магниты. Но, как бы то, ни было, не удалось специально обученных тюленей впоследствии испытать на деле – «морских боевых животных» кто-то отравил.

Морские львы – ушастые тюлени, которые превосходно видят под водой. Острый взор помогает этим милым морским млекопитающим находить врагов. Военно-морские силы США не поскупились потратить миллионы американских долларов на обучение морских тюленей в рамках обучающей программы для восстановления поврежденного объекта или обнаружения взрывных устройств.

А вот в Иркутске нерпов в этом году даже специально обучили для того, чтобы показать, как эти животные умеют превосходно держать автоматы в руках, маршировать с флагом по воде и даже обезвреживать установленные морские мины.

На страже мира: что могут дельфины

Дельфинов стали тренировать в качестве специальных миноискателей после того, как на одной из военно – морских баз Сан-Диего боевые тюлени получили огромную популярность. Ученые из СССР решили доказать, что дельфины, также, как и морские львы, способны приносить пользу людям, как самые умные и самые смелые «спецназовцы»

В 60-х годах, в Севастополе, создали большой океанариум, где дельфинов учили под водой искать не только мины со времен второй мировой войны, но и множество затонувших торпед. Кроме своей смекалистости и чрезмерной сообразительности, при помощи передачи эхолокационных сигналов, дельфины умеют тщательнейшим образом обследовать обстановку, все, что у них творится вокруг. Дельфины запросто находили военный объект на огромном расстоянии. Как умелые защитники, обученных дельфинов поставили «стоять на страже» и защищать базы ВМФ в Черном море

Практическая часть

II.1. Проведение опроса у школьников разных возрастов

Кошка и собака искали по запаху любимую игрушку - мячик. Во время игры мячик у животных забирали, быстро уносили в другую комнату и прятали на высоком шкафу. Когда животные попадали в комнату, то устремлялись к шкафу и требовали, чтобы им вернули игрушку: собака прыгала и лаяла, а кошка царапала шкаф и мяукала.

Вывод: Обоняние у домашних животных развито хорошо и позволяет им разыскивать пищу и игрушки.

Наш эксперимент не позволил определить, у какого из домашних животных лучше развито обоняние. Этот вопрос мы решили при помощи литературы. При определении остроты обоняния учитываются два параметра: количество обонятельных клеток и дальность действия. Количество обонятельных клеток у наших испытуемых распределилось так: хомяк - 12 млн., кролик - 100 млн., кошка - 80млн., собака - 240 млн, крыса - 224 млн. По количеству обонятельных клеток лидируют два животных: собака и крыса, при этом у крыс это число даже больше. Но крысы чувствуют запахи только на небольшом расстоянии. На этой особенности обоняния крыс основан один из «датчиков» контроля наркотических веществ в аэропорту. Рядом с транспортерами, по которым проезжает багаж, поставлены клетки с крысами. Крысы очень чувствительны к запаху наркотиков и реагируют на него определенным образом.

Когда крысы во всех клетках, как по команде, проявляют беспокойство, багаж подвергается более тщательной проверке. В 98% случаев «крысиный контроль» срабатывает безошибочно.

Учитывая то, что острое обоняние крысы работает только на небольшом расстоянии, она уступает сразу двум животным: собаке и кошке. Таким образом, по количеству обонятельных клеток и дальности действия обоняния животные распределились так:

III. Заключение

Работая над своим исследованием, мы узнали много интересного о животных, особенно о домашних питомцах. Мы убедились в том, что для большинства диких животных потеря обоняния равносильна смерти, ведь они не смогут выслеживать добычу и не почувствуют по запаху приближение врага. В результате исследования наша гипотеза подтвердилась. Обоняние животных имеют огромное значение в жизни человека. В результате исследования я выяснила, что есть животные, которые помогают человеку, не имея обоняния. Например, дельфины, также, как и морские львы, способны приносить пользу людям, как самые умные и самые смелые «спецназовцы», а тюлени-«миноискатели» . Они называются аносоматики.

Наша работа актуальна для всех владельцев домашних животных: она поможет лучше понять поведение своих питомцев и поможет в дрессуре. Мы обязательно познакомим со своим исследованием одноклассников и других учащихся нашей школы.

Дальность обонятельного обнаружения одного и того же объекта не всегда бывает одинаковой. Табун диких свиней чует неподвижного человека на равнинном месте за 200-300 м. Иногда это расстояние сокращается до 50 м, ночью при слабом встречном ветре подходящий к засаде кабан обычно останавливается в 20-25 м, а в сухую погоду за 5-6 шагов. Это объясняется изменчивостью не только метеоусловий, но и других факторов.

Восприятие запаха возможно только при движении в носу воздуха, включающего молекулы пахучих веществ. Неподвижный воздух, хотя бы и содержащий их, не вызывает никаких обонятельных ощущений. Появление ощущений зависит не только от концентрации запаха и времени его воздействия, но и от скорости, с которой пахучая смесь проходит через носовую полость . Скорость же прохождения запаха через нос может широко варьировать в зависимости от частоты дыхания зверя. Вот почему животное, стремясь получить максимум запаховой информации, усиленно принюхивается, часто втягивая в себя воздух, и специально ускоряет этим время прохождения запаха через нос. Легавые собаки с верхним чутьем причуивают дичь на более далеком расстоянии, чем собаки с нижним чутьем.

Обобщение многочисленных наблюдений о дальности обнаружения животными с помощью обоняния различных предметов показало, что она зависит от роста животного. Животные, имеющие большой рост и значительные размеры, улавливают запахи на большем расстоянии, чем животные малого размера. Крот и более мелкие зверьки - до 1 м; белка, заяц, ондатра, нутрия, корсак, соболь, выдра, домашняя кошка, еж - до 40 м; росомаха, песец, лисица, енотовидная собака, волк, домашняя собака, бобр - до 100; медведь, кабан, косуля, туры" лань - до 500 м; северный олень, благородный олень, лось - до 1000 м; слон - более 1000.

Острота обоняния (абсолютный порог) измеряется минимальной концентрацией пахучих веществ, вызывающей обонятельную реакцию. Чем крупнее животное, тем больший объем носовой полости, тем больше туда вовлекается пахучих веществ. Острота обоняния зависит от размеров обонятельной выстилки и количества в ней обонятельных клеток. Потоки запаха могут распространять я на разном расстоянии от земли. Высокий зверь имеет больше шансов уловить струю запаха, так как может перемещать голову в больших пределах, чем маленький, у которого диапазон перемещения головы измеряется, сантиметрами. Перед тем как начать забивку разрушенного хода, слепыш очень часто подходит к отверстию, несколько секунд обнюхивает воздух, поднимая и опускал голову, а затем уже проталкивает почву.

У животных с хорошим обонянием нос всегда влажный. Чем хуже обоняние, тем суше нос. Например, у собаки он более влажен, чем у кошки. Влажность нос необходима для определения направления ветра, а следовательно, и направления, откуда принесен запах. Этот принцип используют охотники для определения направления слабого ветра: достаточно смочить палец водой и поставить его вертикально - со стороны ветра кожа пальца почувствует охлаждение. Интересно, что высокая влажность воздуха способствует не только обонянию, но и зрению, Пастухи в степи прибегают к оригинальному приему: вдыхают воздух через мокрую тряпку, при этом увеличивается дальность видения предметов.

В морозы снижается дальность действия пахучих приманок на зверей. При температуре - 10" избегают проводить полевые испытания охотничьих собак. Видимо, о температуры меняется способность снега адсорбировать (впитывать) пахучие вещества. Известно, что холод тормозит их адсорбцию. В зависимости от степени холода меняется значимость обоняния в жизни животного. Чем холоднее, тем больше животные ориентируются с помощью зрения и слуха, так как обоняние снижается. В холод уменьшаются возможности нахождения друг друга животными разного пола. Может быть, это одна из причин того, что гон зверей приурочен большей частью ж весне - сравнительно теплому периоду. Вероятно, у северных животных обоняние играет меньшую роль, чем у южных.

Опыты показали, что с помощью обоняния животные семейства псовых могут ориентироваться на незначительному расстоянии, в несколько десятков метров. Даже рекордные показатели в большинстве случаев не превышало 100 м. С увеличением расстояния объем получаемой обонятельной информации резко падает. Количество пахучих частиц с удалением от источника запаха снижается пропорционально квадрату расстояния. В соответствии с этой зависимостью понижаются и успехи собак и других животных в обонятельной ориентации.

Оказалось, что животные причуивали тампоны, смоченные пахучими веществами, несколько чаще с левой стороны, чем с правой. Известно, что у человека левая ноздря более чувствительна к запахам, чем правая. Асимметрия наблюдается и в развитии других парных органов.

Возможность ориентироваться с помощью обоняния зависит от многих причин . Прежде всего от ветра. Недаром говорят, что нос надо держать по ветру. Важна скорость ветра. 90 процентов приманок животные находи, и при скорости ветра до 6 м/с, но из них 55 процентов относятся к скорости до 2 м/с. Самые же лучшие результаты получены при легком, еле заметном ветре со скоростью до 0,5 м/с. Такое, иногда еле заметное, движение воздуха является одним из благоприятнейших условий работы собаки, особенно в лесу. Без ветра животные обнаруживают запахи лишь на очень близких расстояниях.

Один исследователь приучил даже голубей различать запахи. По-видимому, по мере изучения откроется неплохое обоняние и у других птиц. Просто этим еще мало занимались.

Но, конечно, у зверей обоняние более чуткое, чем у самых «чутьистых» птиц. Например, у собаки обоняние, а попросту говоря, чутье настолько тонкое, что с трудом осознается. На некоторые запахи оно в миллион раз чувствительнее, чем у человека! Собаки чуют, как пахнет поваренная соль или хинин. Если растворить в ведре с водой щепотку соли, собаки и тогда почуют ее запах. Верхним чутьем, по ветру, за пятьдесят метров распознают, где прячется куропатка. Геологи даже обучают собак находить по запаху в горных породах золото и другие ценные металлы и руды.

А на полицейской службе собаки, которых ведет на поводке одетый в штатское гражданин, в людской сутолоке на вокзалах и в аэропортах чуют наркотики, спрятанные в чемоданах и портфелях пассажиров. Чтобы не вызывать подозрения у преступников, обычно выбирают собак мелких, комнатно-декоративных пород. Остановится такая собачка перед несущим наркотики прохожим, полает немного и пойдет дальше. А детективы, наблюдавшие за ней со стороны, подойдут и задержат облаянного ею человека.

А следовая работа розыскной собаки! Представляете сложность ее задачи? У гончих, скажем, все проще: они идут по следу определенного зверя и лишь его запах должны различить среди всех прочих. А розыскная собака в этих «прочих запахах» (а их миллионы миллионов!) должна найти путь следования не существа какого-либо вида, скажем человека вообще, а определенного человека, который, кроме того, и следы свои различными ухищрениями заметает, и идет не просто по лесу и по полю, а по проезжей и исхоженной сотнями ног дороге, часто по нагретому солнцем зловонному (для собаки) асфальту, где и гарь городского транспорта шибает в нос, как таран. Словом, кажется просто невероятным, что и в таких условиях розыскная собака находит и не теряет нужный след.

Возможно, однако, что и другие млекопитающие животные не уступают собаке по силе обоняния. Лоси и кабаны, например, чуют охотника шагов за пятьсот, правда по ветру. Косуля - метров за пятьдесят. Еж - на что уж мал! - запах жука распознает за метр, а врага (скажем, лисицу) - за девять метров.

Млекопитающие хорошо оснащены пахучими железами. Они обычно располагаются на тех местах, которыми звери чаще трутся о кусты и траву. У полевок и водяной крысы - на боках, у зайцев, кроликов и некоторых хищных зверей - на губах. У лисицы - на хвосте (сверху на его основании) и на лапах между пальцами. У волка и собаки тоже между пальцами. У соболя и куницы - на подошвах лап. У выхухоли - снизу на хвосте. У даманов и пекари - на спине. Почему у даманов на спине - неясно. Но что касается пекари, тут нет никакой загадки. Эта дикая американская свинья живет у реки, в камышах. Ходит большей частью по колено в воде. И оставить метки может лишь на тростниках и кустах, через которые продирается, цепляя спиной за ветки. У верблюдов - на шее. У серн и козлов - позади рогов.

У многих оленей, антилоп и у слонов пахучие железы помещаются на голове: спереди от глаз (четырехрогая и некоторые другие антилопы и олени), над глазами (олень-мунджак), между глазом и ухом - слон. У самца кабарги сзади на брюхе (впереди крайней плоти) есть довольно обширный мешок. В нем - мускус.

У летучих мышей пахучие железы располагаются у кого где: на лбу, под нижней челюстью , на шее, на груди, на плечах, снизу на летательной перепонке и т. д.

Мамаши-землеройки водят гуськом за собой «караваны» детей - так называют иногда эти забавные процессии. Каждый малютка бежит вплотную за другим, тычась острой мордочкой в его хвостик. А если отстанет, то находит дорогу и догоняет свое семейство, ориентируясь по запаху, который оставляет на земле его мать.

Пахучие железы есть у массы других зверей. К сожалению, чуткость обоняния млекопитающих изучена недостаточно. Но собака составляет исключение. Поэтому вернемся и поговорим о ней.

С собакой провели много экспериментов по розыску определенных предметов. Например, такой опыт: двадцать палок, очищенных от коры, выдерживали некоторое время в печи, чтобы лишить их всякого запаха. Из печи их доставали прокаленными щипцами. Затем одну из этих палок чисто вымытой рукой брал человек. Собака должна была подать палку, которую подержал человек. Она такую палку находила без труда, если человек держал ее кончиками пальцев минимум две минуты. Если же он держал палку всей рукой, то достаточно было нескольких секунд, чтобы собака правильно решила задачу.

В другом опыте вместо палок заставили собаку выбрать один из многих свежестиранных и выглаженных носовых платков. Причем в опыте участвовали идентичные (однояйцевые) близнецы, одинаковые по всем генетическим категориям. Собаке давали понюхать руку одного из близнецов, а платка касался другой. Его и выбирала собака. Кроме всего прочего, этот опыт доказал, что однояйцевые близнецы пахнут одинаково (для собаки), даже несмотря на то, что надушились разными духами, разно одеты и не были друг с другом в тесном контакте. Но людей, не состоящих в родстве, собака без ошибки различала. Даже членов одной семьи, которые были одинаково «надушены».

«Таким образом, собака различает индивидуальный запах человека независимо от того, какой части тела он принадлежит, и даже в том случае, если на него накладывается (или ему предшествует) какой-то другой. Этот индивидуальный запах, очевидно, предопределен генетически, поскольку только идентичные (однояйцевые) близнецы имеют одинаковую генетическую конституцию и запахи их действительно чрезвычайно похожи. Запах человека не зависит, по-видимому, ни от питания, ни от одежды или домашней обстановки» (Р.-Х. Райт).

Много сложнее, чем выбор предметов, работа собаки по следу, и в этом деле много еще неясного.

Биологи К. Мост и Д. Брюкнер придумали весьма оригинальный способ сбить с толку ищейку. Человек, которого преследовала собака, шел по мягкой земле, так что отпечатки ног хорошо были видны. Потом этого человека «изъяли»: подняли вверх на подвесном канате. След его далее продолжало большое колесо: на его ободе были «прикреплены ботинки с интервалом в один шаг».

Что же сделала собака?

Она преспокойно продолжала идти по следам и когда их стало оставлять колесо!

Сделать вывод, что ищейка идет по следу, доверяя лишь глазам, было бы неправильно. Другие опыты показали: при следовой работе собаки действительно обращают внимание на отпечатки ног или примятость травы - это служит дополнительным ориентиром, однако полагаются главным образом на обоняние. Просто в описанном выше случае с колесом, в котором полный конфуз потерпела ищейка, собака была неопытная, плохо натренированная. Такая действительно идет путем наименьшего сопротивления, полагаясь на зрение, что гораздо проще, чем на обоняние. Она с одинаковым успехом может преследовать и человека, идущего на ходулях. Хотя он не оставляет на земле никакого запаха.

Хорошо обученный пес ведет себя совершенно иначе: руководствуется в поиске почти исключительно чутьем. При этом заметили, что собака не ошибается и тогда, когда преследуемый ею человек часть пути проходит в обуви, а потом идет босиком. Если обернуть ноги толстой бумагой, ищейка сбивается со следа, но потом, когда бумага хоть немного порвется, вновь берет его. В этом опыте собака не теряла след и если ботинки ее хозяина надевал другой человек. Она не могла взять след, когда хозяин шел в новых, в первый раз надетых ботинках или резиновой обуви. Но одного-двух дней было достаточно, чтобы обувь пропиталась индивидуальным запахом.

Что же это за запах? В коже человека много разных желез, но на подошвах ног - только потовые. Но зато их очень много - тысяча на квадратный сантиметр. Все вместе они выделяют 16 кубических сантиметров пота в сутки. Пусть даже тысячная часть проникнет через подошвы ботинок наружу, для собаки столь малой дозы пота будет в миллион раз более чем достаточно, чтобы учуять индивидуальный запах.

Конечно, эта «доза запаха» быстро испаряется. Скорость испарения зависит и от температуры, и от структуры поверхности, по которой ступала нога человека. Однако установлено, что «при благоприятных условиях » отлично тренированная и очень чутьистая собака может идти по следу суточной давности! Обычный же средний показатель - два-четыре часа.

«Хорошая собака-ищейка - это точный прибор, и обращаться с ней надо именно как с точным прибором» (Р.-Х. Райт).

Теперь, после общего знакомства с обонятельными способностями животных, поговорим о специфических функциях разных запахов и их значении в поведении живых существ.

В жизни людей химические чувства играют очень незначительную роль, и поэтому их трудно изучать; быть может, именно этим объясняется то, что ученые в течение долгого времени не обращали на них внимания. До сих пор мы еще даже точно не знаем, почему «запахи» пахнут; а между тем, как теперь установлено, многие животные живут в мире, где доминируют запахи.

Обоняние - это восприятие находящихся в воздухе химических веществ, которые мы втягиваем в себя при дыхании; следовательно, это дистантное чувство. Очень тесно связанный с обонянием вкус, напротив, чувство контактное: с помощью вкуса мы определяем химическую природу веществ, находящихся в контакте с рецепторами. Однако возможности вкусового анализатора очень невелики, и то, что мы обычно принимаем за вкус пищи, на самом деле в основном является ее запахом. При простуде, когда заложен нос, пища часто кажется безвкусной. Если зажать нос и перестать жевать, очень трудно отличить репу от лука. Нам даны лишь четыре типа чисто вкусовых ощущений; язык человека различает только сладкий, кислый, соленый и горький вкус. Быть может, для сочетания запаха и вкуса больше подходит слово «букет»; однако нельзя забывать, что все эти три термина субъективны; они описывают только наши собственные ощущения, и было бы неправильно применять их к животным.

У насекомых органы химического чувства находятся во рту, на антеннах и даже на ногах, поэтому трудно определить, что они ощущают: запах или вкус пищи. В научной литературе этот вопрос не возникает. Химическое чувство называют хеморецепцией, а соответствующие сенсорные органы - хеморецепторами. Это не очень удачный термин; ведь никому не придет в голову говорить, что мясная муха «воспринимает химические сигналы», когда она ползает по куску мяса. Если вспомнить, что, строго говоря, существует лишь четыре типа вкусовых ощущений, то более уместно считать, что мясные мухи и другие насекомые воспринимают запах пищи.

Вероятно, обоняние возникло у животных раньше всех других чувств. Первые живые организмы, которые плавали в покрывавшем Землю мировом океане (первичном бульоне), должны были обладать способностью как-то реагировать на различные растворенные в воде химические вещества: уплывать прочь от вредных соединений и отыскивать такие, которые служили им пищей. Как теперь установлено, даже бактерии реагируют на химические вещества: они отыскивают среду с подходящими для них концентрациями кислорода и сахара; мы знаем также, что в жизни многих животных - от насекомых до млекопитающих - обоняние играет огромную роль. Животные пользуются обонянием при добывании пищи, обнаружении врагов, для узнавания особей противоположного пола и собственного потомства, в различных ритуалах, предшествующих спариванию. Высказывались даже предположения, что человек вовсе не такой уж «тугоносый», как считалось прежде, и что запахи оказывают влияние на наше эмоциональное поведение.

Изучение обоняния сопряжено с множеством трудностей. Поскольку человек мало пользуется обонянием, у нас нет точных терминов для описания запахов. Такие определения, как «цветочный», «мускусный», «затхлый» достаточно расплывчаты, и разные люди понимают их по-разному. Кроме того, разные люди могут по-разному описывать один и тот же запах. Никакой абсолютной основы для классификации запахов, аналогичной спектру длин волн для цветов или спектру частот для звуков, не существует. Найти такую объективную основу для классификации - цель всех исследований механизма обоняния, поскольку любая теория может считаться доказанной лишь в том случае, если она позволяет делать предсказания. Теория обоняния должна давать возможность предсказывать запах химического вещества на основании других свойств этого вещества.

На протяжении двух последних десятилетий было предложено несколько теорий обоняния. Каждая из этих теорий соответствует тем или иным данным физиологии обоняния, но все они имеют недостатки; необходимы дальнейшие исследования, прежде чем можно будет решить, пригодна ли какая-либо из этих теорий, пусть в модифицированном виде, чтобы объяснить механизм обоняния, или же для этого придется создать совершенно новую теорию. Решение этой проблемы имеет большое значение не только для физиологов, изучающих работу органов чувств. Знание физиологических механизмов обоняния, которое играет очень важную роль в жизни многих животных, необходимо и для того, чтобы исследовать особенности поведения этих животных.

Разработка системы классификации запахов и исследование физиологических механизмов обоняния затрудняются тем, что у нас нет никакой аппаратуры для регистрации и измерения запахов, которую можно было бы сравнить с фотоаппаратом или магнитофоном, используемыми для регистрации изображений или звуков. Имеющийся в настоящее время прибор для регистрации запахов очень громоздок и малочувствителен даже по сравнению с носом человека: ведь наш нос, хотя он и не очень хорошо различает запахи, способен обнаруживать удивительно малые концентрации пахучих веществ - порядка миллионных долей грамма на кубический метр воздуха. Ни один из приборов для химического анализа не обладает подобной чувствительностью; однако некоторые пахучие вещества можно проанализировать, если собрать достаточно большие пробы. Запахи человеческого тела удается проанализировать, помещая человека в герметически закрытый цилиндр, через который пропускают очищенный воздух. Затем «загрязненный» воздух пропускают через какой-нибудь растворитель, улавливающий эти пахучие вещества, и анализируют полученный раствор. Таким путем можно определить различия между запахами тела мужчины и женщины.

Строение носа в отличие от строения глаза и уха не имеет никаких особенностей, которые помогли бы нам понять механизм его функционирования. В носу нет никаких вспомогательных структур, а обонятельные рецепторы так малы и отходящие от них нервные волокна настолько тонки, что их очень трудно изучать с помощью электрофизиологических методов. Хеморецепторы человека и других млекопитающих лежат в особых желобовидных ямках, расположенных в самой верхней части обеих носовых полостей. При спокойном дыхании главный поток воздуха обходит эти ямки и туда попадают лишь небольшие порции воздуха - завихрения главного потока, но когда мы принюхиваемся, воздух втягивается в эту часть носовой полости и проходит над желтоватой тканью, площадь которой составляет около 3 см 2 . В этой ткани содержится несколько миллионов хеморецепторов, которые представляют собой длинные тонкие клетки, покрытые волосовидными ресничками; эти реснички образуют на поверхности обонятельного эпителия густое сплетение, омываемое слизью (фиг. 25). Хеморецепторы связаны с областью мозга, называемой обонятельной луковицей, размеры которой свидетельствуют о том, сколь велика роль обоняния в жизни данного животного. У собаки, например, обонятельные луковицы гораздо больше, чем у человека.

Как мы могли убедиться, одна из главных проблем при исследовании физиологических механизмов зрения и слуха заключается в том, чтобы выяснить, как анализируется огромное количество информации, которое в виде нервных импульсов поступает в мозг от рецепторов. Однако при исследовании механизма обоняния главная задача состоит в том, чтобы понять, каким образом молекулы пахучего вещества стимулируют рецепторы. Конечно, нам не известно в деталях, как именно происходит стимуляция других рецепторов, но мы знаем наверное, что попадающий в глаз свет разрушает зрительные пигменты, а в улитке звуковые волны деформируют волосковые клетки. Мы не располагаем аналогичными данными о том, как именно происходит стимуляция хеморецепторов, хотя на этот счет существует много гипотез. Одна из трудностей, как уже отмечалось, состоит в том, что мы не знаем, что такое запах; поэтому изучение физиологических механизмов обоняния можно сравнить с попыткой выяснить, как работает та или иная часть автомобильного мотора, не зная, для чего она служит или где ее место.

Занимаясь повседневными делами, мы не обращаем внимания на разного рода запахи; но стоит подумать о них, мы сразу почувствуем, что нас окружает множество запахов. Можно насчитать сотни, если не тысячи различных запахов, которые мы различаем: запах супа, кофе, бензина, рыбы, табачного дыма, различных цветов и т. д. Любая теория физиологического механизма обоняния должна уметь объяснить, что общего друг с другом имеют различные запахи. Многие ученые пытались классифицировать запахи, исходя из предположения о существовании неких «основных запахов», подобно тому как многообразие видимых нами цветов можно свести к сочетаниям нескольких «основных цветов». Они предположили, что каждый основной запах стимулирует специфический рецепторный механизм точно так же, как три основных цвета воспринимаются тремя различными пигментами, и что смеси основных запахов воспринимаются как новые запахи. Далее было сделано допущение, что молекулы каждого пахучего вещества имеют некоторые специфические характеристики, благодаря которым каждое вещество стимулирует только свой особый рецепторный механизм. Взаимодействие между молекулами вещества и хеморецепторами представлялось происходящим по типу «ключа и замка» (фиг. 26).

Слева изображены три «ключа», представляющие собой молекулы трех пахучих веществ, которые подходят к «замку А» и не подходят к «замку Б». Несмотря на то что эти вещества состоят из различных по форме молекул, они обладают одинаковым запахом.

Это предположение привело к исследованию молекулярной структуры многих пахучих веществ, с тем чтобы выяснить, имеется ли какая-либо общая черта в формуле молекул всех веществ, обладающих, например, запахом мускуса, но отсутствующая у молекул всех веществ с ароматом мяты. Если бы удалось выявить такие черты, то можно было бы считать, что общая геометрическая форма молекул как раз и является «ключом» к «замку» рецепторного механизма. Согласно одной из последних теорий, предложенной Дж. Эймуром, существует семь основных обонятельных рецепторов, чувствительных к камфарным, эфирным, цветочным, мускусным, мятным, острым и гнилостным запахам. Имеются довольно убедительные данные в пользу того, что все вещества, обладающие одним из этих запахов, имеют молекулы сходной формы, и Эймур предполагает, что они подходят к одному из семи «замков» в хеморецепторах, в результате чего в рецепторах каким-то образом возникает электрический заряд. Предполагается, что «замки» имеют очень простую форму, благодаря чему к ним подходит ряд сходных, но ни в коем случае не идентичных по форме молекул, «ключей». Исследовав структуру молекул различных пахучих веществ, Эймур высказал предположение, что эфирные «ключи» имеют форму палочки, мускусные - форму диска, камфарные - шаровидную форму и т. д.

Согласно другой теории, разработанной Р. Райтом, характерной особенностью молекулы пахучего вещества являются ее колебания, возникающие в результате колебательного движения всех составляющих ее атомов. Таким образом, каждое вещество характеризуется особым типом колебаний, и поэтому химические вещества со сходными колебаниями должны иметь очень похожие запахи.

Чтобы отдать предпочтение той или иной теории, необходимо собрать информацию о конфигурациях и колебательных характеристиках молекул множества различных пахучих веществ и посмотреть, действительно ли вещества со сходными запахами имеют одинаковые свойства.

Параллельно с разработкой этих теорий проводили исследования хеморецепторов с целью определить, каким образом они стимулируются запахами. Было обнаружено, что механизм этой стимуляции очень сложен. Каждый хеморецептор реагирует на несколько запахов, причем на разные запахи он реагирует по-разному; по всей вероятности, хеморецептор функционирует примерно так, как и омматидий в глазу насекомого. Отдельный омматидий содержит все элементы сложного глаза и передает в мозг довольно подробную информацию о некоторой части поля зрения, находящейся прямо перед ним. Затем информация от всех омматидиев объединяется, в результате чего создается целостная картина внешнего мира. Подобным же образом, возможно, отдельные хеморецепторы воспринимают отдельные компоненты действующего на них запаха, а все хеморецепторы в совокупности обнаруживают запах, так сказать, «в целом», после чего этот запах анализируется мозгом.

Хеморецепторы насекомых, особенно контактные, изучены гораздо лучше, чем хеморецепторы позвоночных, главным образом благодаря относительной простоте их строения. Хеморецепторы синей мухи находятся в полых волосках, расположенных на ее лапках и хоботке (ротовые части, вытянутые в трубочку, через которую муха всасывает пищу). Если муха голодна или хочет пить, то в ответ на раздражение такого волоска соответствующим химическим веществом хоботок выпрямляется и приводится в положение, при котором возможно всасывание пищи. Поэтому, нанося капельки различных веществ на кончик волоска, можно довольно легко установить, какие именно вещества стимулируют хеморецепторы. На каждом волоске имеется от двух до пяти рецепторов; опыты, в которых выпрямление хоботка расценивали как показатель химической чувствительности, а также эксперименты по изучению электрической активности отдельных нервных волокон с помощью осциллоскопа показали, что существует четыре типа рецепторов. Одни реагируют на изгибание волоска, другие - на стимуляцию чистой водой, третьи - на определенные сахара, а четвертые - на некоторые соли. Таким образом, если голодная или испытывающая жажду синяя муха ползает по пищевым продуктам или по какой-либо влажной поверхности, ее хоботок автоматически вытягивается и муха начинает пить или есть.

С помощью своих крепких антенн эта личинка разыскивает подходящее место для поселения. Найдя такое место, она «становится на голову», прикрепляется своими антеннами к камням и превращается во взрослого морского желудя. Пищу она загоняет в рот с помощью своих «ножек».

В начале этой главы мы уже отметили, как трудно отличить друг от друга контактные и дистантные хеморецепоры; если же рассмотреть поведение морского желудя, то здесь трудно разобраться даже в том, какое чувство он использует: обоняние или осязание. Морские желуди относятся к усоногим рачкам - ракообразным, родственным креветкам и крабам; подобно этим животным, они проходят в своем развитии стадию свободноплавающей личинки (фиг. 27), которая со временем превращается в половозрелую форму. Всем, кто рассматривал камни на морском берегу, хорошо знакомы плотные скопления морских желудей, и поэтому сообщение о том, что личинки этих рачков предпочитают селиться около взрослых особей своего вида, вряд ли вызовет удивление. На антеннах личинки имеются своеобразные диски, окруженные волосками, которые используются при обследовании поверхности камней в поисках подходящего места для прикрепления. «Хорошим» местом считается такое, где когда-то сидел другой морской желудь: ведь если он сумел выжить и оставить свой след, то, вероятно, это место окажется подходящим и для других желудей. След, оставленный предыдущим жильцом, представляет собой белок, сходный с тем, который входит в состав твердых покровов всех ракообразных и близких к ним животных: мокриц, насекомых и пауков, но морские желуди способны узнавать тот особый белок, который имеется только у их вида. Своеобразие этого белка состоит в том, что он совершенно не растворяется в воде; поэтому морским желудям приходится иметь дело не с отдельными частицами белка, находящимися в воде, а со сплошной белковой массой. Возможно, личинка морского желудя каким-то образом «определяет на ощупь» конфигурацию белковых молекул. Если окажется, что рецепторы, находящиеся на антеннах усоногого рачка, реагируют только на те молекулы, которые по своей структуре близки к молекулам упомянутых выше белков, это послужит подтверждением пригодности теории, основанной на принципе «ключа и замка», для объяснения механизма обоняния.

Нам важно не только понять, чем определяется запах химических веществ и почему они имеют различные запахи, но и установить, при каких концентрациях этих веществ в воздухе их запах становится ощутимым; это необходимо для того, чтобы рассчитать остроту обоняния и определить, какую роль оно играет в жизни различных животных. Острота обоняния измеряется минимальной концентрацией вещества, при которой можно уловить его запах, и обычно выражается числом молекул на 1 см 3 . Эту величину не так уж легко измерить: даже если удается получить определенную концентрацию вещества в воздухе, трудно ввести его в нос именно в такой концентрации, не допустив ее понижения за счет находящегося в носовой полости воздуха. Чувствительность органов обоняния к различным веществам различна. Сероводород (газ с запахом «тухлых яиц») нисколько не менее токсичен, чем цианистый водород, но он гораздо менее опасен, поскольку мы можем ощутить запах этого газа при чрезвычайно низких его концентрациях.

Органы обоняния человека обладают удивительно высокой чувствительностью к некоторым запахам. Был поставлен эксперимент, в котором один человек прошел босиком по расстеленным на полу листам чистой бумаги, а другой спустя полминуты смог по запаху определить, на какие именно листы он наступал. Если даже человек может по запаху отыскать такой след, хотя бы совсем свежий, то не удивительно, что собаки прекрасно справляются с этим.

Было поставлено множество экспериментов, в которых изучалась способность собаки по запаху отыскивать чей-либо след. Первые эксперименты были проведены еще в 1885 году Д. Романесом. Он возглавил цепочку из двенадцати человек, которые шли гуськом, причем каждый ступал точно в след впереди идущего. Пройдя некоторое расстояние, эти люди разделились на две группы, и каждая группа пошла своим путем к месту укрытия. Затем выпустили собаку Романеса, и она сумела отыскать своего хозяина почти не останавливаясь на пути. В других экспериментах она шла по следам человека, обутого в ботинки ее хозяина, но теряла след, когда ботинки обертывали бумагой.

Еще более отчетливо была продемонстрирована острота обоняния собак в экспериментах с однояйцовыми близнецами: группа людей, среди которых было двое близнецов, прошла по полю и затем разделилась пополам, так что в каждой новой группе было по одному близнецу; собака пошла по следу того близнеца, с запахом которого ее познакомили перед опытом. Если же один из близнецов, запах которого давали нюхать собаке, в опыте не участвовал, она шла по следу, оставленному другим близнецом. Это означает, по-видимому, что запахи однояйцовых близнецов очень сходны и собака может отличить их друг от друга лишь в том случае, когда встречается с ними одновременно.

Мы настолько привыкли к тому, что собак используют в качестве следопытов, что доказательства остроты их обоняния не вызывают у нас никакого удивления. Может показаться, что опыты Романеса и других исследователей доказывают лишь очевидные вещи, однако в научных исследованиях это совершенно неизбежно. Мы не вправе принимать что-либо на веру, без тщательной экспериментальной проверки, поскольку любое наблюдаемое нами явление может иметь какие-то не слишком явные причины, которые могли остаться незамеченными. Не убедившись в достоверности какого-либо факта или теории, нельзя положить их в основу дальнейшей работы, сколь бы очевидными они ни казались. Иначе вся работа может пойти насмарку. Тем не менее бездоказательные утверждения делали и продолжают делать довольно часто.

В течение полувека говорили о том, что киви находят пищу по запаху. Это предположение кажется обоснованным, поскольку киви питаются дождевыми червями, которых они разыскивают в сырой почве с помощью своего длинного клюва и поскольку это единственные птицы, у которых ноздри расположены на кончике клюва. Однако обоняние у птиц развито очень слабо, и если киви находят свою пищу по запаху, они составляют исключение.

Только в 1968 году были опубликованы данные (Nature, декабрь, 1968), доказывающие способность киви обнаруживать пищу по запаху. В птичьем заповеднике в Новой Зеландии киви приучили находить пищу, запечатанную в алюминиевые трубочки и закопанную в землю. Киви быстро обучились этому. Затем часть трубочек заполнили дождевыми червями или какой-либо другой пищей, а остальные - землей. Алюминиевые трубочки плотно обвязали сверху кусочками нейлоновой ткани и засыпали большим количеством земли. Утром было обнаружено, что ночью киви продырявили только те трубочки, в которых была пища, а трубочки, заполненные землей, не тронули.

По сравнению со способностью киви разыскивать пищу в земле способность мигрирующих рыб, например лососей, находить путь вверх по реке к своим родным водоемам, куда они отправляются для нереста, кажется почти сверхъестественной. На самом деле магия здесь ни при чем; по всей вероятности, рыбы находят дорогу на родину, ориентируясь сначала по солнцу, а затем по запаху. Однако никто еще точно не показал, как именно они это делают. Каждый год лососи совершают путь из океана, где они кормились, к устьям родных рек, а затем с невероятной решимостью плывут вверх по реке, многократно преодолевая пороги и стремясь во что бы то ни стало добраться до своих нерестилищ.

Миграция лососей состоит из двух этапов. Сначала они плывут от морских «пастбищ» к устью реки, а затем путешествуют вверх по реке до мест нереста. Путь к устью реки может насчитывать много сотен километров, как, например, у шотландского лосося, который кормится у берегов Гренландии, почти в 4000 км от Шотландии. Предполагают, что на этом этапе миграции лосось ориентируется по солнцу, примерно так же, как птицы. Пойманные лососи теряют способность ориентироваться, когда небо покрыто облаками, а в лабораторных условиях они руководствуются искусственным «солнцем».

Навигация по солнцу является, вероятно, достаточно точной, для того чтобы лосось оказался на расстоянии около 100 км от своей родной реки. Начиная с этого места, лосось отыскивает путь вверх по реке, руководствуясь какими-то другими ориентирами. Ученых давно интересовала эта способность лосося находить свои родные места, где происходит их нерест, выбирая нужное направление на каждом разветвлении реки. Лососи, которые были помечены перед тем, как они покинули водоем, где вылупились из икры, через несколько лет вернулись для размножения в то же место. Иногда на одно и то же место возвращалось до 10 000 и более меченых лососей и ни один не сбивался с пути. Теперь уже достаточно точно доказано, что лосось каким-то образом улавливает особый запах своего родного водоема. Хеморецепторы у лососевых рыб лежат в неглубоких U-образных трубочках, расположенных прямо впереди глаз (фото XIV). Вода входит в один конец трубочки, проходит над хеморецепторами и выходит из другого конца, подгоняемая пульсирующими движениями микроскопических ресничек или током воды по поверхности кожи, вызванным движениями рыбы. Эксперименты американских исследователей, затыкавших «ноздри» лосося ватными тампонами, показали, что эти рыбы на пути к нерестилищу руководствуются обонятельными сигналами. Лососи с тампонами совершенно теряли способность находить верный путь (иногда это удавалось им чисто случайно); вместе с тем лососи, «ноздри» которых не были закрыты, находили дорогу к «дому» даже в том случае, если их выпускали в реку выше их родного притока. Они плыли вниз по течению навстречу массе других лососей, поднимавшихся вверх, пока не находили правильный путь.

Эти данные были подкреплены результатами электрофизиологических исследований. Нескольким лососям, выловленным на их нерестилищах, пропускали через ноздри воду, взятую в разных участках реки. Когда хеморецепторы лосося омывались водой из его родного притока, в обонятельной луковице, находящейся на основании мозга, наблюдалась мощная электрическая активность, тогда как вода из чужих нерестилищ не вызывала никакого ответа; вместе с тем под действием воды, взятой из реки ниже нерестилища подопытного лосося, в его обонятельной луковице можно было наблюдать слабую реакцию.

Отсюда следует, что вода из родного нерестилища лосося обладает определенным запахом, отличающимся от запахов чужих нерестилищ. Было вычислено, что даже из очень небольшого притока реки в ее устье поступает достаточное количество различных веществ, чтобы рыбы могли уловить специфический запах родных мест. Однако для идентификации этого запаха понадобятся длительные и дорогостоящие исследования. Концентрации соответствующих веществ столь малы, что это сильно затрудняет их анализ; кроме того, в воде слишком много различных веществ, которые могут участвовать в создании специфического запаха водоема. Он может быть обусловлен водорослями или веществами, вымываемыми из наносов реки. Химический анализ не выявил никакой существенной разницы между пробами воды, взятыми из различных притоков реки, но при исследовании реакции рыб на различным образом обработанную воду удалось установить, что растворенное в воде вещество, которое привлекает рыб, представляет собой органическое соединение, т. е. имеет растительное или животное происхождение.

В последнее время идентифицирован ряд химических веществ, привлекающих насекомых; правда, для этого потребовалось много времени и усилий. Найти такие вещества было очень важно, поскольку их можно использовать в качестве «приманки» для отлова насекомых-вредителей. Обоняние играет очень большую роль в жизни насекомых: они используют его не только при добывании пищи, но и при поисках партнеров для спаривания, распознают по запаху членов своего сообщества или семьи; кроме того, обоняние имеет большое значение для организации деятельности сообщества. Во всех этих случаях запахи служат средством общения между отдельными насекомыми; соответствующие вещества носят название феромонов. Подобно тому как гормоны служат химическими «посыльными», передающими команды от одной части организма к другой, феромоны передают информацию вне организма - от одних особей к другим. Пчелиная матка, например, привлекает трутней запахом секрета особых желез, расположенных на ее ротовых частях. Этот специфический запах, привлекающий только самцов, настолько сильный, что может привлекать их на расстоянии нескольких сот метров. Более того, этот запах не только привлекает трутней, но и побуждает их спариваться с маткой: так, если смочить кусочек промокательной бумаги секретом желез пчелиной матки и подвесить его на высоте около 5 м от земли, т. е. на уровне полета матки, то трутни будут пытаться спариваться с бумагой. Во время брачного полета матку окружает множество трутней; в процессе спаривания им передается запах матки, и другие трутни по ошибке начинают их преследовать.

Один из феромонов, который необходимо идентифицировать, секретируется самками шелкопряда. Он носит название бомбикол (от латинского названия тутового шелкопряда - Bombyx mori). Чтобы выделить бомбикол, понадобилось вырезать пахучие железы у более чем трехсот тысяч самок шелкопряда. Это была очень трудная задача, за которой последовала еще более кропотливая работа: проанализировать жидкий экстракт желез и установить, какое именно вещество привлекает самцов шелкопряда. Для этого экстрагируемую жидкость делили на две части так, чтобы в каждой из них содержались различные химические вещества. Затем каждую часть испытывали на самцах шелкопрядов, чтобы установить, какая из них вызывает реакцию и, следовательно, содержит феромон. Многократно повторяя эту процедуру, жидкость постепенно очищали, и в конце концов осталась капля маслянистой жидкости - всего 4 мг. Это был чистый бомбикол; одной миллионной доли пикограмма (один пикограмм равен миллионной доле грамма) этого вещества было достаточно, чтобы самец шелкопряда пришел в возбужденное состояние.

Теперь хорошо известно, что у многих насекомых феромоны служат для привлечения самца к самке и наоборот; иногда насекомые могут привлекать особей противоположного пола на расстоянии нескольких километров (фиг. 28). На таком расстоянии они не могут определить, с какой стороны доносится запах, но они летят против ветра, а как только теряют запах, начинают двигаться по кругу и в конце концов оказываются достаточно близко к источнику запаха, чтобы обнаружить небольшое повышение его концентрации; это позволяет насекомым найти правильное направление, приводящее их к цели. Для привлечения насекомых теперь используют феромоны, найденные методом проб и ошибок. Это гораздо проще, чем выделять их путем систематического анализа необработанного материала, экстрагируемого из тел насекомых; химический анализ этого материала настолько трудоемок, что испытание реакции насекомых на множество разнообразных химических веществ занимает обычно гораздо меньше времени. Обычно сначала находят несколько соединений, которые вызывают хотя бы слабую реакцию насекомых, а после этого уже относительно легко сузить их круг и найти среди них одно, обладающее очень сильным действием.

Средиземноморские пестрокрылки (Ceratitis capitata) являются вредителями апельсиновых и лимонных плантаций; исследования показали, что их привлекает дягильное масло. К сожалению, это вещество довольно редкое и к тому же дорогостоящее; однако в результате дальнейших испытаний было найдено дешевое синтетическое соединение, которое удивительно хорошо привлекает самцов пестрокрылки. Одно из преимуществ использования химических атрактантов для снижения численности вредителей состоит в том, что они обладают очень сильным действием: например, одна самка пилильщика (вредитель древесины) заманивает в ловушку до 11000 самцов. Другая очень важная особенность этих веществ состоит в том, что каждое из них привлекает особей только одного вида, а это значит, что такая ловушка не погубит полезных или безвредных насекомых, которые при обычном опрыскивании посевов часто страдают больше, чем вредители. Если же вредители попадают в ловушку и мгновенно погибают, то это исключает возможность перехода ядохимикатов из их организма к хищным животным, которые часто гибнут, поедая отравленных насекомых. Другой способ борьбы с вредителями с помощью феромонов состоит в том, чтобы как бы «окутать» территорию соответствующим запахом, в результате чего хеморецепторы оказываются перевозбужденными, насекомые приходят в замешательство и теряют способность находить партнеров для спаривания.

Феромоны помогают общественным насекомым объединяться в сообщества и организовывать свою деятельность внутри сообщества. Тот же самый запах, который привлекает трутней к матке во время ее брачного полета, регулирует поведение пчел в улье, например предотвращает появление новых маток. Феромон гераниол, который рабочие пчелы выделяют во время виляющего танца, дополняет информацию, передаваемую танцем. Если рабочая пчела жалит «незваного гостя», она оставляет на месте укуса метку в виде крошечной капельки феромона, после чего другие пчелы начинают жалить эту мишень и концентрация яда повышается.

Муравьи и термиты оставляют химические следы, чтобы помочь своим собратьям обнаружить источник пищи. Муравей-вор (Solenopsis) , имеющий в Америке дурную славу из-за того, что причиняет сильную боль неосторожным людям, оставляет следы, периодически высовывая жало и касаясь им земли. Любой рабочий муравей, наткнувшийся на эти метки, тотчас же отправляется по следу и таким образом приходит к источнику пищи. Этот след представляет собой не просто ряд «вех»: муравьи оставляют такие следы по дороге домой только в том случае, если им удалось найти пищу. Таким образом, запах следа усиливается, если найден богатый источник пищи: чем сильнее запах следа, тем больше муравьев идет по нему. Затем по мере истощения запасов пищи некоторые муравьи возвращаются домой голодными и не оставляют своей пахучей метки, поэтому след постепенно ослабевает. И наконец, когда источник пищи иссякнет, след исчезает. Это очень точный способ регуляции рабочей силы, необходимой для перенесения пищи домой, в зависимости от количества пищи; благодаря феромону вся операция осуществляется с максимальной экономией.

У некоторых муравьев существует также «запах тревоги», который они выделяют, если их потревожить; этот запах, подобно запаху муравьиных следов, связан с определенным типом поведения, которое имеет очень большое значение для муравьиного семейства. Когда появляется запах тревоги, он в течение считанных секунд распространяется во все стороны и приводит всех муравьев, находящихся в радиусе 10…15 см, в состояние крайнего возбуждения. Реакция рабочих муравьев проявляется в том, что они направляются к тому месту, где возникло беспокойство. Если опасность миновала, феромоны постепенно исчезают и муравьи успокаиваются; в противном случае выделяется все больше феромонов и все больше муравьев приходит в состояние тревоги. Таким образом, небольшие нарушения порядка в муравейнике быстро устраняются, а серьезные нападения приводят к всеобщей мобилизации.

Поведение общественных насекомых часто заставляет людей удивляться и задумываться над тем, не обладают ли эти насекомые интеллектом. Сложная общественная организация, забота о потомстве, умение добывать и хранить пищу, защищать свой дом создают впечатление, что животные, ведущие себя таким образом, весьма «разумны». Однако у насекомых очень маленький «головной мозг», представляющий собой всего лишь небольшое утолщение центральной нервной системы. Совершенно очевидно, что это исключает возможность какой-либо сложной нервной деятельности и, как мы уже видели, поведение насекомых отличается крайней простотой. Например, для того чтобы вызвать пищевое поведение у мясной мухи, достаточно стимулировать один хеморецептор. В сущности все описанные в этой главе примеры поведения общественных насекомых показывают, что их кажущийся интеллект - просто результат «слепой» реакции на внешние стимулы; однако как сами эти стимулы, так и реакции на них прекрасно соответствуют биологическим потребностям животных.

По сравнению с тем, что мы знаем сегодня о поведении общественных насекомых и о том, какую роль в нем играет обоняние, наше представление об общественном поведении млекопитающих только еще начинает формироваться. Всем известно, что собаки постоянно пользуются пахучими метками; поскольку собака никогда не проходит мимо пахучей метки, не изучив ее (а частенько и вносит в нее свой «вклад»), мы можем сделать вывод, что для собак эти метки должны иметь очень важное значение. На основании тщательных наблюдений удалось установить, что большинство млекопитающих живет в мире запахов и многие из них используют запахи для того, чтобы обмениваться друг с другом информацией.

Прежде всего запах служит для того, чтобы объявить о своем праве на территорию. Изо дня в день убежище животного пропитывается его запахом, но этот естественный запах часто усиливается пахучими метками, создаваемыми при мочеиспускании, дефекации или секрецией особых желез. У многих оленей и антилоп имеются предглазничные железы, которые имеют вид небольших ямочек, расположенных впереди глаз. В октябре самцы ланей метят свою территорию: они взрыхляют землю рогами и сдирают кору с деревьев. Олень трется мордой о дерево, оставляя на нем пахучее вещество из своих предглазничных желез. То же самое происходит, когда олень задевает головой листву деревьев или высокую траву. У многих других животных пахучие железы находятся у основания хвоста. Барсуки, например, метят свою территорию, прижимая заднюю часть тела к камням или стволам деревьев.

Было бы утомительно перечислять различные типы пахучих желез, которые имеются у млекопитающих, а также способы, которыми пользуются животные для распространения своих запахов; во всех случаях функция запаха одинакова: «возвести ограду» вокруг индивидуальной территории, которая препятствовала бы вторжению чужестранцев (если, конечно, это не особи противоположного пола, поскольку в этом случае пахучие метки оказывают обратное действие). Кроме того, запах создает у животного чувство уверенности; оказавшись в новой клетке, животное начинает с того, что метит всю клетку своим запахом. Самец хомячка, попадая на территорию самки, на ходу рассеивает свою пахучую метку и метит даже гнездо самки; другие млекопитающие метят своим пахучим веществом также и брачных партнеров.

Некоторые млекопитающие считают своими владениями не какую-то определенную территорию, а целую сеть тропинок; при этом тропинки, принадлежащие различным особям, нередко пересекаются и перекрываются. На этих перекрестках животные оставляют свои пахучие метки, сообщая таким образом другим животным, которые пользуются теми же тропинками, не только о том, что они здесь были, но и о том, какого они пола и в каком состоянии находится их репродуктивная система; свежесть метки позволяет судить о передвижениях животного. Собаки - наиболее хорошо известные нам животные, которые метят свои владения и исследуют «автографы» всех тех, кто проходил по ним; коты тоже оставляют пахучие сигналы, хотя мы и не видим, когда они это делают. Бегемот очень оригинальным способом обеспечивает распространение своего запаха: во время дефекации он машет хвостом из стороны в сторону, разбрызгивая помет по довольно большой площади, так чтобы он попал на окружающую растительность на высоте ноздрей бегемота.

Феромоны млекопитающих столь же специфичны, как и у насекомых. Животные обычно не обращают никакого внимания на сигналы животных других видов. Оленьи мыши, например, используют запах для предотвращения межвидового скрещивания. Американская оленья мышь по внешнему виду и образу жизни напоминает обыкновенную лесную мышь. На обширых территориях страны - от болотистых мест до полупустынь - обитает 55 видов мышевидных грызунов, а в некоторых местах несколько видов живут вместе, но даже в таких местах не происходит межвидового скрещивания. Как животные используют запах для сохранения обособленности вида, было показано в экспериментах со специальными клетками, разделенными на три отсека. В один из отсеков помещали, например, оленью мышь из района Скалистых гор, а в другой - оленью мышь из Флориды. Когда оба отсека приобрели характерные для мышей запахи, этих мышей убрали. Затем в третий отсек поместили новую мышь, принадлежавшую к одному из этих двух видов, дав ей возможность двигаться по всем отсекам. Регистрируя время пребывания мыши в каждом отсеке, удалось показать, что она предпочитала ту часть клетки, в которой сохранился запах мыши ее же вида. Почти наверняка именно запах привлекает друг к другу мышей одного вида, даже если они занимают одно и то же местообитание с мышами других видов. В этих же опытах было установлено, что самцов мышей особенно притягивала та часть клетки, в которой стоял запах самки их вида, находившейся в состоянии готовности к спариванию.

Запах имеет очень большое значение и для общественных животных. Животные, принадлежащие к одной группе, постоянно находятся в тесном контакте и трутся друг о друга, в результате чего приобретают общий запах. Иногда этот запах распространяется намеренно: например, кролики-самцы метят крольчат своей группы, потирая их своим подбородком, на котором находятся железы, вырабатывающие пахучий секрет. Групповой запах уменьшает агрессивность между членами группы и дает возможность мгновенно опознать чужака. Если в помещение, где живет вполне сложившаяся группа крыс, поместить новую крысу, хозяева тут же на нее набрасываются. Они примут ее (если, конечно, она выживет) только после того, как она приобретет запах данной группы. Пчелы также используют групповой запах, чтобы узнать своих сожителей по улью. Любое чужое насекомое, пытающееся проникнуть в улей, будет убито пчелами-сторожами.

Недавно было установлено, что групповой запах имеет и другую, быть может даже более важную, функцию. Если содержать колонию крыс в просторном помещении, то их численность возрастает не бесконечно, а стабилизируется на каком-то определенном уровне. Это обусловлено не увеличением смертности и не просто повышенной гибелью молодняка. Численность популяции стабилизируется, когда число особей на квадратный метр становится несколько больше, чем в естественных условиях обитания, и именно плотность популяции является фактором, тормозящим дальнейшее увеличение численности крыс. Когда численность крыс или других животных чрезмерно возрастает, драки между ними становятся обычным явлением, а у членов группы наблюдаются признаки физического и нервного стресса. Функции желез внутренней секреции нарушаются, и поведение животных становится аномальным. Особенно заметно это сказывается на брачном поведении. Процедура ухаживания нарушается, самки теряют способность давать приплод, а те, которым это удается, часто не проявляют должной заботы о потомстве. Короче говоря, жизнь сообщества нарушается, рождаемость падает, а смертность молодняка увеличивается.

Имеются достаточно веские основания полагать, что важную роль в этих изменениях играют феромоны. Если через четыре дня после спаривания подсадить к беременной самке чужого самца, ее беременность прерывается. При этом вовсе не обязательно, чтобы новый самец вступил с ней в контакт. Для прекращения беременности достаточно того, что его запах проникнет в клетку самки. Создается впечатление, что запах самца каким-то образом предотвращает секрецию гормона, который регулирует половой цикл самки.

Примечания:

Более точно - чувствительность органов обоняния. - Прим. перев.