Роль обоняния в поведении животных. Химическая коммуникация

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.

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.

Змеи, крокодилы, рыбы

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».

Птицы и звери

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.

Московский городской психолого-педагогический университет

Ощущение: Обоняние и Вкус.

Работу выполнила: Панфилова Мария

Группа: ПО 2.1

Москва 2009

1. Введение______________________________________________________3

· Эволюция и биологическое значение каждого вида вкуса ____________4

· Стимулы вкусовых ощущений____________________________________4

· Анатомия и физиология вкусового анализатора_____________________5

· Вкусовые пороги_______________________________________________6

3. Обоняние

· Обоняние для других видов______________________________________8

· Стимулы обонятельных ощущений________________________________8

· Анатомия и физиология обонятельного анализатора_________________9

· Кодирование информации_______________________________________10

· Пороги обонятельной чувствительности ____________________________10

· Феромоны_____________________________________________________11

4. Заключение_______________________________________________________12

5. Список использованной литерауры___________________________________13

Введение.

Обоняние и вкус – виды ощущений разных модальностей. Тем не менее они очень тесно взаимосвязаны, между ними много общего. Эти два вида чувствительности являются источником единого сенсорного впечатления. Разнообразие вкуса в значительной мере зависит от примеси обонятельных ощущений. Например, при насморке, когда обонятельные ощущения «отключены», в ряде случаев пища кажется безвкусной. Если отвлечься от запаха, то окажется, что на вкус сырой картофель удивительно похож на яблоко.

Санскритская поговорка гласит: «Вдохнуть аромат пищи – значит наполовину утолить свой голод».

Они оба являются хеморецепторами, т.е. рецепторы вкуса и запаха стимулируют химические вещества.

Исходя из всего этого, можем сказать, чтоага провести четкую границу между восприятием вкуса и запаха черезвычайно тяжело.

Тем не менее, мы постараемся отдельно разобрать два этих вида чувствительности, выявить, что между ними общего и какие различия.

Вкус

Эволюция и биологическое значение каждого вида вкуса.

Поскольку рецепторы вкуса найдены почти у всех позвоночных, можно утверждать, что сенсорная система, предназначенная для восприятия вкуса, развилась на ранних стадиях эволющионного филогенеза позвоночным. По данным Гласса, восприятие вкуса сформировалось раньше, чем восприятие запаха.

Способность к восприятию вкуса связана с эволюцией биологических видов, зародившихся в воде, поэтому способность к восприятию соленого вкуса появилась на самых ранних стадиях эволюции, вслед за ним появилась способность к восприятию кислого вкуса, которая должна была функционировать преимущественно как предупреждение об опасности – кислый вкус может свидетельствовать о загрязнении воды продуктами коррозии или гниения под воздействием бактерий. Оба эти чувства более связаны с окружающей средой и безопасностью, нежели с пищей. С ней связаны появившаяся позднее способность к восприятию сладкого и горького вкуса.

Сладкий вкус, столь привлекательный для многих видов, как правило, присущ веществам, имеющим питательную ценность. Горький вкус почти всегда свидетельствует о том, что вещество вредно для организма.

Потребность человека в соли особенно важна, т.к. соль исполняет адаптивную функцию и играет роль в водно-солевом обмене. Потребление достаточного количества соли жизненно важно, и потеря натрия вызывает непреодолимую потребность. Поэтому чувствительность к соли можно рассматривать как часть системы контроля и регулирования, назначение которой – обнаружение избыточной концентрации солей. Подобная система имеет критически важное значение для животных, обитающих на берегах морей и использующих для питья морскую воду.

Стимулы вкусовых ощущений.

Четыре первичных вкуса – сладкий, солёный, горький и кислый. Есть предположения, что к числу первичных могут быть отнесены и некоторые другие вкусовые ощущения: металлический, известковый, вкус умами.

Умами - «Пятый вкус», традиционно используемый в китайской культуре, в других странах востока. Умами (яп.) - название вкусового ощущения, производимого свободными аминокислотами, в частности - глутаминовой, которые можно найти в ферментированной и выдержанной пище, например сырах пармезан и рокфор, в соевом и рыбном соусах. Также они содержатся в большом количестве неферментированных продуктов, например грецких орехах, винограде, брокколи, помидорах, грибах и, в меньшем количестве, в мясе.

Язык воспринимает только растворимые вкусовые стимулы. В соответствии с этим маслянистые вещества, как правило, являются слабыми стимулами вкусовых ощущений.

Вкусовые качества веществ зависят от их химических соединений, но строгой зависимости между строением вещества и вызываемым им вкусовым ощущением не существует.

Кислым вкусом обладают вещества, являющиеся по своему химическому строению и свойствам кислотами. Не исключено, что способность воспринимать кислый вкус возникла в ходе эволюции как предостережение против употребления гнилой пищи. Однако не все близкие к кислотам вещества имеют кислый вкус (например, аминокислоты и сульфоновые кислоты сладкие). Кроме того, кислыми на вкус могут быть не только кислоты. Большинство солей имеют соленый вкус, но хлорид цезия, например, горький.

Горький вкус присущ алкалоидам – стрихнину, хинину, никотину и кокаину. Горечь, как и сладость, воспринимается посредством G-протеинов. Исторически горький вкус ассоциировался с неприятным ощущением, и, возможно - с опасностью некоторых растительных продуктов для здоровья.

Сладкий вку с присущ многим продуктам питания, ассоциируется с органическими соединениями, молекулы которых построены из атомов углерода, водорода и кислорода, например с углеводами и аминокислотами.

Сладость обычно ассоциируется с присутствием сахаров, но то же ощущение возникает от глицерина, некоторых белковых веществ, аминокислот. Одним из химических носителей «сладкого» являются гидроксо-группы в больших органических молекулах - сахара, а также полиолы - сорбит, ксилит. Детекторы сладкого - G-протеины, расположенные во вкусовых почках.

Вкус так же зависит от концентрации. Например, концентрированные растворы натриевой соли сахарина воспринимаются как горькие.

Анатомия и физиология вкусового анализатора

Основными рецепторами вкуса являются вкусовые почки. Они распологаются в небольших ямках и желобках полости рта, гортани, глотки, а также на внутренней поверхности щёк, на мягком нёбе. Особенно богата вкусовыми почками дорсальная поверхность языка. Человек имеет от 9000 до 10000 вкусовых почек. Как правило, кластеры вкусовых почек лежат внутри небольших, но видимых возвышений на поверхности языка, называемых сосочками. Сосочки бывают грибовидные, нитевидные, листовидные и желобоватые. В нитевидных сосочках отсутствуют вкусовые палочки, они находятся в центре языка.

В состав вкусовых почкеи входит примерно 50-150 вкусовых клеток, каждая из них заканчивается микроворсинкой, кончик которой лежит во вкусовой поре и вступает в непосредственный контакт с раствором химического соединения, воздействующего на поверхность языка. Продолжительность жизни вкусовых клеток – несколько дней – это одни из наиболее быстро стареющих клеток организма. По мере того как клетки стареют, они смещаются от края вкусовой почки к её центру, а это значит, что различные вкусовые клетки внутри одной вкусовой почки представляют разные стадии их развития, дегенерации и миграции.

Одни клетки реагируют на большое число стимулов, другие – на органиченное число стимулов. Клетки могут демонстрировать разную чувствительность по отношению к одному и тому же стимулу. Результаты изучения активности единичного нервного волокна видетельствуют о таком же отсутствии избирательности.

Пфаффманн предположил, что в основе вкусового ощущения лежит афферентное кодирование. По его мнению, вкусовое ощущение является результатом активности группы волокон. Характер вкусового ощущения зависит от паттерна, возникшего в общем пучке волокон. Резонно предположить, что кодирование вкусовой информации – хотя бы частично – происходит на более высоких уровнях ЦНС.

Однако при стимуляции достаточно представительной совокупности волооко оказывается, что многие волокна «отдают предпочтение» определенному вкусу. В этом заключается альтернативная точка зрения на кодирование вкусовых ощущений.

Проводящие пути.

Импульсы от вкусовых рецепторов воспринимаются волокнами барабанной структуры лицевого нерва. Языкоглоточный нерв связан с рецепторами вкуса, расположенными в задней трети языка, а верхний гортанный нерв, ветвь блуждающего нерва – со вкусовыми рецепторами гортани, глотки и надгортанника.

Согласно предположениям, нервный импульс поступает из полости рта в таламус, а оттуда – в несколько кортикальных зон, расположенных преимущественно в основании соматосенсорной коры теменной доли, т.к. туда же, куда поступает информация о стимуляции кожи лица, полости рта. Разумеется, имеет место и иннервация структур ствола головного моста, участвующих в таких рефлекторных действиях, сопутствующих вкусовым ощущениям, как пережевывание пищи и её глотание.

Вкусовые пороги

Вкусовая чувствительность зависит от многих стимульных факторов.

1. Химия полости рта. Слюна, растворяющая пищу, представляет собо сложную смесь химических соединений, содержащую как неорганические вещества – хлориды, фосфаты, сульфаты и карбонаты, так и органические соединения – протеины и пищеварительные ферменты, а так же диоксид углерода. После продолжительного промывания языка дистиллированной водой, в результате которого вкусовые рецепторы освобождаются от слюны, порог чувствительности к соли значительно снижается.

2. Химическая природа стимула и его концентрация.

3. То, что человек ел до воздействия стимула.

4. Температура химического стимула. Самые низкие пороговые значения чувствительности получены в интервали 22-32 градуса. Сладкий напито кажется слаще, если его охадить до 22 градусов.

5. Местоположение и площадь стимулируемого участка. Несмотря на то что большая часть поверхности языка чувствительна ко всем четырем вкусам, чувствительность разных участков ралична (см. рис 1)

6. Возраст импытуемого. С возрастом вкусовая чувствительность уменьшается. Тенденция к снижению чувствительности становится заметной примерно к 60 годам.

7. Индивидуальные пороговые значения. Чувствительность к некоторым вкусовым стимулам в высшей степени индивидуальна. К числу таких соединений относятся два химических соединения – ванилин и фенилтиокарбамид. Величины ФТК распределены бимодально: индивидуумы либо исключительно чувствительны к его вкусу и он воспринимается ими как очень горький, либо совершенно нечувствительны к нему. Чувствительность к ФТК определяется одной парой генов.

Обоняние

Функциональное предназначение восприятия запахов, или обоняния, - обеспечение животных и человека информацией о химических стимулах, находящихся как на расстоянии, так и в непосредственной близости.

Обоняние для других видов.

Для многих низших животных обоняние – жизненно важное условие эффективного взаимодействия с окружающей средой. У многих биологических видов брачное поведение и другие формы поведенческой активности определяются именно обонянием. Одной из отличительных особенностей обонятельной системы низших животных – сильнейшее влияние на их явное функциональное поведение. Эти животные называются макросматическими, а животные, имеющие слаборазвитую обонятельную систему называются микросматическими.

Для многих животных запах играет решающую роль в таких разных по своей природе действиях, как метка территории, социализация, поиск и отбор пищи, выбор определенного времени репродуктивного цикла, поиск брачного партнера и брачные игры, а также вскармливание потомства. Запах помогает хищникам обнаруживать свои жертвы, а жертвам – спасаться от хищников. В жизни обитателей морей и суши она играет более существенную роль, чем в жизни птиц и животных, обитающих на деревьях.

Стимулы обонятельных ощущений.

Потенциальными стимулами обонятельной системы могут быть только летучие или легко испаряющиеся вещества. А это значит, что твердые и жидкие вещества прежде чем вызвать обонятельное ощущение, должны сначала перейти в газообразное состояние. Чтобы проникнуть сквозь водно-липидный слой, покрывающий рецепторы запаха, потенциальные стимулы обонятельной системы должны быть водо- и жирорастворимыми.

Обоняние отличается от восприятия вкуса тем, что первичные запахи нам неизвестны. Не исключено, что единого «набора» первичных запахов вообще не существует. Принципиальная проблема заключается в том, чтобы выделить несколько фундаментальных первичных запахов, при смешении которых возникает 10000 или более сложных ароматов, воспринимаемых обонятельной системой человека.

Призма Хенннинга – это полная трехгранная призма, шесть углов которой соответствуют шести первичным запахам: цветочный, гнилостный, эфирный, пряный, горелый и запах резины

Сравнительно недавно предложена классификация, основанная на семи первичных запахах: камфарный, мускусный, цветочный, мятный, эфирный, едкий, гнилостный. Классификация базируется на стереохимической теории обоняния, или стереории, которую часто называют функциональной теорией ключа и замка. «Ключ» - это молекула химического соединения-одоранта, обладающая специфической пространственной конфигурацией, а «замок» - предполагаемый рецептор обонятельного ощущуения. Автор этой теории попытался связать характер обонятельного ощущения с определенными свойствами химических соединений, вызывающих его. Однако и она была воспринята специалистами весьма скептически и не получила широкого признания.

Хотя существование определенной связи между строением молекулы и запахом весьма вероятно, запах явно зависит не только от него. Мы вправе сделать вывод: в настоящее время нет ни одной теории, которая могла бы описать все многообраие утонченность обонятельных ощущений.

Однако анализ случаев избирательно аносмии способен дать нам представление о том, какие же основные классы одорантов существуют. Аносмия – это общий термин, обозначающий полную утрату индивидуумом обонятельных ощущений. В отличие от нее избиральная аносмия характеризует дисфункцию обонятельной системы, которая проявляется в том, что люди утрачивают способность воспринимать лишь совершенно определенный, достаточно ограниченный набор запахова. Поскольку идентифицировано несколько дюжин разновидностей избирательной аносмии, можно предположить, что число первичных запахов может быть значительно больше, чем полагал Хеддинг.

Анатомия и физиология обонятельного анализатора

У человека роль органа обоняния исполняет обонятельный эпителий, распологающийся в стенках верхнего отдела носовой полости и занимающий площадь 1 квадратный дюйм. Он располагается по обеим сторонам носовой полость. Наличие двух носовых проходом усиливает остроту восприятия запахов, ибо благодаря им при каждом втягивании воздуха носом рецепторная система получает через две ноздри две отдельные «пробы».

Рецепторы называются обонятельными клетками и находятся в слизистой оболочке по обе стороны от носовой перегородки. Они представляют собой относительно длинные и узкие, колоннообразные клетки, окруженные пигментированными, поддерживающими клетками. Человек имеет около 10 млн обонятельных рецепторов. Это не так много, например, собака имеет их в 20 раз больше.

На одном конце обонятельной клетки имеется утолцение, от которого отходят обонятельные реснички, погруженные в жидкость, покрывающую слизистую оболочку обонятельного эпителия. Считается, что в состав слизи входит связующее вещество – обонятельные белки, которые позволяют связать вещество и рецепторную клетку.

От обонятельных рецепторных клеток отходят нитевидные нервные окончания, образующие обонятельные нервные волокна, которые связаны с обонятельной луковицей мозга через синаптическую структуру, называемую клубочком. Следовательо, рецепторные клетки не только воспринимают, но и проводят сигнал. Известна точка зрения, согласно которой эта двойственность функции свойственно относительно примитивным системам низших позвоночных. В одно нейроне клубочка обонятельной луковица сходится множество нервных волокон обонятельных клеток. В свою очередь, нейроны клубочков объединяются в обонятельные тракты, ведущие непосредственно в высшие кортикальную область (в лимбическую систему, таламус и в лобную долю коры)

Т.к. от обонятельной луковицы отходит примерно в 1000 раз меньше нервных волокон, чем входит в неё, для возбуждения одного нейрона обонятельной луковица требуется нейронная активность примерно 1000 обонятельных клеток и связанных с нею нервных волокон. Это делает возможным восприятие даже ничтожных концентраций пахучих веществ.

Обонятельная луковица посылает нейронные импульсы в несколько зон головного мозга: таламус, связанный с лобной долей, некоторые структуры лимбической системы.

Обонятельная система в особенности удивительно гибко реагирует на естественные структурные изменения нейронных процессов. Как рецепторы вкуса, обонятельные клетки разрушаются и регенерируются раз в 4-8 недель. В возрождению способные даже пострадавшие клетки. Возможно, обонятельные клетки – это единственные сенсорные нейроны взрослого млекопитающего, способные замещаться новыми нейронами.

Кодирование информации

Кодирование начинается с активности слизистой оболочки обонятельного эпителия. Но понять, как это происходит чрезвычайно трудно. Во-первых, нет никакой связи между свойствами одорантов и активностью специфических рецепторных клеток. Как и обонятельные клетки, обонятельные волокна реагируют на широкий спектр воздействий. Опять же возникает идея, запах кодируется паттернами нейронной активности. Было высказано предположение, согласно которому в основе распознания запаха лежит пространственный паттерн нейронной активности, возникающий в обонятельной луковец.

Пороги обонятельной чувствительности

Абсолютные пороги ко многим одорантам уже определены. По данным Монкриффа, из двух наиболее чувствительных сенсорных систем – вкуса и обоняния – последняя чуть ли не в 10000 раз чувствительнее.

На пороговую чувствительность могут влиять пол и гормональная насыщенность индивидуума. Известно, что женщины во премя менструального цикла обладают разной чувствительностью к экзалтолиду – синтетическому одоранту с мускусным запахом. Максимальная чувствительность к экзалтоиду соответствует максимальному содержанию в организме эстрогенов. Женщины так же превосходят мужчин в способности идентифицировать некоторые другие запахи. Девочки, не достигшие половозрелого возраста, значительно более чувствительны к запахам, чем мальчики, а это ставит под сомнение справедливость предположения о том, что различия в обонятельной чувствительности всегда связаны исключительно с уровнем содержания половых гормронов.

С возрастом катастрофически уменьшается способность к идентификации и распознанию пахучих веществ, а также к запоминанию запахов. Способность к идентификации запахов максимальна между 20 и 40 годами, после чего заметно снижается.

Феромоны

На вопрос о том, существуют ли феромоны у человека, до сих пор нет одназначного ответа. В исследованиях Рассела, подавляющее большинство испытуемых по запаху белья правильно определяли пол тех, кто носил его. Кроме того, запах белья характеризовался испытуемыми как «мускусный», а женского – как «сладкий».

Некоторые феромоны млекопитающих используются в парфюмерии. Запахи половых аттрактантов низших млекопитающих в известной мере привлекательны и для человека. Мы отмечали, что чувствительность женщин к экзалтоиду зависит от периода репродуктивного цикла. Можно предположить, что экзалтоид выступает в роли релевантного человеческого феромона. Также было высказано предоложение, что, возможно, роль феромона человека играют и летучие жирные кислоты, входящие в состав женского вагинального секрета.

Хотя сама мысль о существовании феромонов человека и представляется заманчивой, существующие доказательства её справедливости умозрительные и косвенные.

Заключение.

Обоняние и вкус являются сенсорными системами, воспринимающими химические сигналы. Между ними есть много общего. Оби эти системы по происхождению довольно древние, наибольшее значение они имеют для низших млекопитающих, в то время как для людей наиболее значимы и развиты зрение и слух.

Современными учеными выдвигается сходная гипотеза кодирования ощущения с помощью паттернов нейронной активности. Так же у обеих сенсорных систем есть много сходных функций: избегание опасных веществ, анализ качества пищи и др. Вместе они объединяют единую систему, которая дает новое более сложное ощущение, проявляющееся в основном при принятии пищи.

Но отличий также много. Обонятельные клетки в тысячи раз чувствительные, чем вкусовые, а так же спектр базовых ощущений черезвычайно шире, он настолько широк, что до сих пор не удалось выделить первичные запахи, в отличие от первичных вкусов вкусовой системы.

Рецепторные клетки этих систем тоже сильно отличаются. Хотя и те и другие, достаточно быстро обновляются. Во вкусовой системе они вторичные, т.е. участвуют только в восприятии и кодировании сигнала, в то время как в обонятельной системе рецепторы являются нервными клетками, участвующими в передаче сигнала могзу.

У обонятельной системы много других функций: будучи тесно связанными с лимбическими структурами, они влияют на эмоциональное состояние, играют роль в половом и социальном поведении, в других инстинктах, хотя у людей это проявляется в меньшей степени.

Список использованной литературы.

1. А. Г. Маклаков. Общая психология – СПб.: Питер, 2002.

2. Х. Р. Шиффман. Ощущение и восприятие – СПб: Питер, 2003.

3. М. Р. Сапин. Анатомия и физиология человека – Москва: ACADEMIA, 2002.

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.

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.

«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.

Что же сделала собака?

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

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).

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.

Приложения