Самый обостренный нюх у животных. Запахи в жизни насекомых. Как насекомые чувствуют запахи

03.03.2020

Химическое чувство

Животные наделены общей химической чувствительностью, которую обеспечивают различные сенсорные органы. У химического чувства насекомых наиболее значительную роль играет обоняние. А термитам и муравьям, по мнению ученых, дано объемное обоняние. Что это такое – нам трудно себе представить. Органы обоняния насекомого реагируют на присутствие даже очень малых концентраций вещества, порой весьма удаленного от источника. Благодаря обонянию, насекомое находит добычу и пищу, ориентируется на местности, узнает о приближении врага, осуществляет биокоммуникацию, где специфическим «языком» служит обмен химической информацией с помощью феромонов.

Феромоны являются сложнейшими соединениями, выделяемыми для коммуникационных целей одними особями с целью передачи информации другим особям. Такая информация закодирована в конкретных химических веществах, зависящих от вида живого существа и даже от его принадлежности определенной семье. Восприятие с помощью системы обоняния и расшифровка «послания» вызывает у получателей определенную форму поведения или физиологический процесс. К настоящему времени известна значительная группа феромонов насекомых. Одни из них предназначены для привлечения особей противоположного пола, другие, следовые – указывают путь к дому или пищевому источнику, третьи – служат сигналом тревоги, четвертые – регулируют определенные физиологические процессы и т.д.

Поистине уникальным должно быть «химическое производство» в организме насекомых, чтобы выпускать в нужном количестве и в определенный момент всю гамму необходимых им феромонов. Сегодня известно более сотни этих веществ сложнейшего химического состава, но искусственно воспроизвести их удалось не более десятка. Ведь для их получения требуются совершенные технологии и оборудование, так что пока остается только удивляться такому обустройству организма этих миниатюрных беспозвоночных существ.

Жуки обеспечены главным образом усиками обонятельного типа. Они позволяют улавливать не только сам запах вещества и направление его распространения, но даже «ощутить» форму пахучего предмета. Примером великолепного обоняния могут служить жуки-могильщики, занимающиеся очисткой земли от падали. Они способны почувствовать запах за сотни метров от нее и собраться большой группой. А божья коровка с помощью обоняния находит колонии тлей, чтобы оставить там кладку. Ведь тлями питается не только она сама, но и ее личинки.

Не только взрослые насекомые, но и их личинки часто наделены отличным обонянием. Так, личинки майского жука способны двигаться к корням растений (сосны, пшеницы), ориентируясь по едва повышенной концентрации углекислого газа. В экспериментах личинки сразу же направляются к участку почвы, куда ввели небольшое количество вещества, образующее углекислый газ.

Непостижимой кажется чувствительность органа обоняния, например, бабочки сатурнии, самец которой способен улавливать запах самки своего вида на расстоянии 12 км. При сопоставлении этого расстояния с количеством выделяемого самкой феромона, получился удививший ученых результат. Благодаря своим усикам самец безошибочно отыскивает среди многих пахучих веществ одну-единственную молекулу наследственно известного ему вещества в 1 м3 воздуха!

Некоторым перепончатокрылым дано настолько острое обоняние, что оно не уступает известному чутью собаки. Так, самки наездников, когда бегают по стволу дерева или пню, усиленно шевелят усиками. Ими они «вынюхивают» личинок рогохвоста или жука-дровосека, находящихся в древесине на расстоянии 2–2,5 см от поверхности.

Благодаря уникальной чувствительности усиков крошечный наездник гелис одним только их прикосновением к коконам пауков определяет, что в них находится – недоразвитые ли яички, уже вышедшие из них малоподвижные паучки или яички других наездников своего вида. Каким образом гелис делает такой точный анализ, пока не известно. Вероятнее всего, он ощущает тончайший специфический запах, но может быть, при постукивании усиками наездник улавливает какой-либо отраженный звук.

Восприятие и анализ химических раздражителей, действующих на органы обоняния насекомых, осуществляет многофункциональная система – обонятельный анализатор. Он, как и все другие анализаторы состоит из воспринимающего, проводникового и центрального отделов. Обонятельные рецепторы (хеморецепторы) воспринимают молекулы пахучих веществ, и импульсы, сигнализирующие об определенном запахе, направляются по нервным волокнам к мозгу для анализа. Там происходит мгновенная выработка ответной реакции организма.

Говоря об обонянии насекомых, нельзя не сказать о запахе. В науке пока нет четкого понимания того, что такое запах, и относительно этого природного феномена существует множество теорий. Согласно одной из них анализируемые молекулы вещества представляют собой «ключ». А «замком» являются рецепторы органов обоняния, включенные в анализаторы запаха. Если конфигурация молекулы подойдет к «замку» определенного рецептора, то анализатор получит от него сигнал, расшифрует его и передаст информацию о запахе в мозг животного. Согласно другой теории запах определяется химическими свойствами молекул и распределением электрических зарядов. Наиболее новая теория, завоевавшая много сторонников, главную причину запаха видит в вибрационных свойствах молекул и их составляющих. Любой аромат связан с определенными частотами (волновыми числами) инфракрасного диапазона. Например, тиоспирт лукового супа и декаборан химически совершенно различны. Но они имеют одну и ту же частоту и одинаковый запах. В то же время существуют химически подобные вещества, которые характеризуются разными частотами и пахнут по-разному. Если эта теория верна, то и ароматные вещества и тысячи видов клеток, воспринимающих запах, можно оценивать по инфракрасным частотам.

«Радиолокационная установка» насекомых

Насекомые наделены прекрасными органами обоняния и осязания – антеннами (усиками или сяжками). Они очень подвижны и легко управляемы: насекомое может разводить их, сближать, вращать каждый в отдельности на своей оси или вместе на общей. В этом случае они и внешне напоминают и по своей сути являются «радиолокационной установкой». Нервно-чувствительным элементом антенн являются сенсиллы. От них импульс со скоростью 5м в секунду передается в «мозговой» центр анализатора для распознания объекта раздражения. И далее сигнал реагирования на полученную информацию мгновенно поступает к мышце или другому органу.

У большинства насекомых на втором членике усика находится джонстонов орган – универсальное устройство, назначение которого еще полностью не выяснено. Как считают, оно воспринимает движения и сотрясения воздуха и воды, контакты с твердыми объектами. Удивительно высокой чувствительностью к механическим колебаниям наделены саранча и кузнечик, которые способны зарегистрировать любые сотрясения с амплитудой, равной половине диаметра атома водорода!

У жуков на втором членике усика тоже имеется джонстонов орган. И если у жука-вертячки, бегающего по поверхности воды, его повредить или удалить, то он станет натыкаться на любые препятствия. При помощи этого органа жук способен улавливать отраженные волны, идущие от берега или препятствия. Он ощущает водяные волны высотой 0. 000 000 004 мм, то есть джонстонов орган выполняет задачу эхолота или радиолокатора.

Муравьи отличаются не только хорошо организованным мозгом, но и столь же совершенной телесной организацией. Важнейшее значение для этих насекомых имеют усики, некоторые служат прекрасным органом обоняния, осязания, познания окружающей среды, взаимных объяснений. Лишенные усиков муравьи теряют способность отыскивать дорогу, находящуюся поблизости пищу, отличать врагов от друзей. С помощью антенн насекомые способны «разговаривать» между собой. Муравьи передают важную информацию, прикасаясь антеннами к определенным членикам усиков друг друга. В одном из поведенческих эпизодов два муравья нашли добычу в виде личинок разных размеров. После «переговоров» с собратьями при помощи антенн, они направились к месту находки вместе с мобилизованными помощниками. При этом более удачливый муравей, сумевший с помощью усиков передать информацию о более крупной найденной им добыче, мобилизовал за собой гораздо большую группу рабочих муравьев.

Интересно, что муравьи – одни из самых чистоплотных созданий. После каждой еды и сна все их тело и особенно усики подвергаются тщательной очистке.

Вкусовые ощущения

Человек четко определяет запах и вкус вещества, а у насекомых вкусовое и обонятельное ощущения зачастую не разделяются. Они выступают как единое химическое чувство (восприятие).

Насекомые, обладающие вкусовыми ощущениями, оказывают предпочтение тем или иным веществам в зависимости от питания, характерного для данного вида. При этом они способны различать сладкое, соленое, горькое и кислое. Для соприкосновения с потребляемой пищей органы вкуса могут быть расположены на различных участках тела насекомых – на антеннах, хоботке и на ногах. С их помощью насекомые получают основную химическую информацию об окружающей среде. Например, муха, лишь прикоснувшись лапками к заинтересовавшему ее объекту, практически сразу узнает, что у нее под ногами – питье, пища или что-то несъедобное. То есть она ногами способна осуществлять мгновенный контактный анализ химического вещества.

Вкус – это ощущения, возникающее при воздействии раствора химических веществ на рецепторы (хеморецепторы) органа вкуса насекомого. Рецепторные вкусовые клетки являются периферической частью сложной системы вкусового анализатора. Они воспринимают химические раздражения, и здесь происходит первичное кодирование вкусовых сигналов. Анализаторы тотчас передают залпы хемоэлектрических импульсов по тонким нервным волокнам в свой «мозговой» центр. Каждый такой импульс длится менее тысячной доли секунды. А затем центральные структуры анализатора мгновенно определяют вкусовые ощущения.

Продолжаются попытки разобраться не только в вопросе, что такое запах, но и создать единую теорию «сладости». Пока это не удается – может быть это удастся вам, биологи ХХ1 века. Проблема в том, что создавать относительно одинаковые вкусовые ощущения сладости могут совершенно различные химические вещества – как органические, так и неорганические.

Органы осязания

Изучение осязания насекомых представляет собой едва ли не наибольшую сложность. Каким образом осязают мир эти закованные в хитиновый панцирь существа? Так, благодаря рецепторам кожи мы способны воспринимать различные осязательные ощущения – одни рецепторы регистрируют давление, другие температуру и т.п. Потрогав предмет, можно сделать вывод, что он холодный или теплый, твердый или мягкий, гладкий или шероховатый. У насекомых тоже существуют анализаторы, определяющие температуру, давление и т.п., но многое в механизмах их действия остается неизвестным.

Осязание является одним из наиболее важных органов чувств для безопасности полета многих летающих насекомых, чтобы ощущать воздушные потоки. Например, у двукрылых все тело покрыто сенсиллами, выполняющими осязательные функции. Особенно их много на жужжальцах, чтобы воспринимать давление воздуха и стабилизировать полет.

Благодаря осязанию муху не так легко прихлопнуть. Ее зрение позволяет заметить угрожающий объект только на расстоянии 40 – 70 см. Зато муха способна отреагировать на опасное движение руки, вызвавшее даже малое перемещение воздуха, и мгновенно взлететь. Эта обычная комнатная муха еще раз подтверждает, что в мире живого нет ничего простого – все существа от мала до велика обеспечены прекрасными сенсорными системами для активной жизнедеятельности и собственной защиты.

Рецепторы насекомых, регистрирующих давление, могут быть в виде пупырышек и щетинок. Они используются насекомыми для разных целей, в том числе для ориентации в пространстве – по направлению силы тяжести. Например, личинка мухи перед окукливанием всегда четко движется вверх, то есть против силы тяжести. Ведь ей нужно выползти из жидкой пищевой массы, а там нет никаких ориентиров, кроме притяжения Земли. Даже выбравшись из куколки, муха еще некоторое время стремится ползти вверх, пока не обсохнет, чтобы осуществить полет.

У многих насекомых хорошо развито чувство гравитации. Например, муравьи способны оценить наклон поверхности в 20. А жук-стафилин, который роет вертикальные норы, может определить отклонение от вертикали в 10.

Живые «синоптики»

Многие насекомые наделены прекрасной способностью предчувствовать погодные изменения и делать долгосрочные прогнозы. Впрочем, это характерно для всего живого – будь то растение, микроорганизм, беспозвоночное или позвоночное животное. Такие способности обеспечивают нормальную жизнедеятельность в предназначенной им среде обитания. Бывают и редко наблюдаемые природные явления – засухи, наводнения, резкие похолодания. И тогда, чтобы выжить, живым существам необходимо заранее мобилизовать дополнительные защитные средства. И в том и в другом случае они используют свои внутриорганизменные «метеорологические станции».

Постоянно и внимательно наблюдая за поведением различных живых существ, можно узнавать не только об изменениях погоды, но и даже о предстоящих природных катаклизмах. Ведь свыше 600 видов животных и 400 видов растений, пока известных ученым, могут выполнять своеобразную роль барометров, индикаторов влажности и температуры, предсказателей как гроз, бурь, смерчей, наводнений, так и прекрасной безоблачной погоды. Причем живые «синоптики» есть везде, где бы вы ни находились – у водоема, на лугу, в лесу. Например, перед дождем еще при ясном небе, перестают стрекотать зеленые кузнечики, муравьи начинают плотно закрывать входы в муравейник, а пчелы прекращают полеты за нектаром, сидят в улье и гудят. Стремясь спрятаться от надвигающейся непогоды, мухи и осы залетают в окна домов.

Наблюдения за ядовитыми муравьями, обитающими в предгорьях Тибета, выявили их прекрасные способности делать более дальние прогнозы. Перед началом периода сильных дождей муравьи переселяются на другое место с сухим твердым грунтом, а перед наступлением засухи муравьи заполняют темные влажные впадины. Крылатые муравьи способны за 2 –3 дня ощутить приближение бури. Крупные особи начинают метаться по земле, а мелкие роятся на небольшой высоте. И чем эти процессы активнее, тем сильнее ожидается непогода. Выявлено, что за год муравьи правильно определили 22 изменения погоды, а ошиблись только в двух случаях. Это составило 9%, что выглядит совсем неплохо по сравнению со средней ошибкой метеостанций в 20 %.

Целесообразные действия насекомых зачастую зависят от долгосрочных прогнозов, и это может оказывать людям большую услугу. Опытного пасечника достаточно надежным прогнозом обеспечивают пчелы. На зиму они заделывают леток в улье воском. По отверстию для проветривания улья можно судить о предстоящей зиме. Если пчелы оставят большое отверстие – зима будет теплой, а если маленькое – жди суровых морозов. Также известно, что если пчелы начинают рано вылетать из ульев, можно ожидать ранней теплой весны. Те же муравьи, если зима не ожидается суровой, остаются жить вблизи поверхности почвы, а перед холодной зимой располагаются глубже в земле и строят более высокий муравейник.

Кроме макроклимата для насекомых важен и микроклимат среды их обитания. Например, пчелы не допускают перегрева в ульях и, получив сигнал от своих живых «приборов» о превышении температуры, приступают к вентиляции помещения. Часть рабочих пчел организованно располагается на разной высоте по всему улью и быстрыми взмахами крыльев приводит в движение воздух. Образуется сильный воздушный поток, и улей охлаждается. Вентиляция – процесс длительный, и когда одна партия пчел утомляется, наступает очередь другой, причем в строгом порядке.

Поведение не только взрослых насекомых, но и их личинок зависит от показаний живых «приборов». К примеру, личинки цикад, развивающиеся в земле, выходят на поверхность только при хорошей погоде. Но как узнать, какая погода наверху? Для определения этого над своими подземными убежищами они создают специальные земляные конусы с крупными отверстиями – своего рода метеорологические сооружения. В них цикады через тонкий слой почвы оценивают температуру и влажность. И если погодные условия неблагоприятны, личинки возвращаются в норку.

Феномен прогнозирования ливней и наводнений

Наблюдения за поведением термитов и муравьев в критических ситуациях могут помочь людям в прогнозировании сильных ливней и наводнений. Один из естествоиспытателей описал случай, когда пред наводнением индейское племя, проживающее в джунглях Бразилии, в спешном порядке покинуло свое поселение. А о приближающейся беде индейцам «поведали» муравьи. Перед наводнением эти общественные насекомые приходят в сильное волнение и срочно покидают вместе с куколками и запасами продовольствия обжитое место. Они направляются в те места, куда вода не дойдет. Местное население вряд ли понимало истоки такой удивительной чувствительности муравьев, но, покоряясь их знаниям, люди уходили от беды вслед за маленькими синоптиками.

Прекрасно умеют прогнозировать наводнение и термиты. Перед его началом они всей колонией покидают свои дома и устремляются к ближайшим деревьям. Предвидя размах бедствия, они поднимаются именно на ту высоту, которая будет выше ожидаемого наводнения. Там они пережидают, пока пойдут на убыль мутные потоки воды, которые мчат с такой скоростью, что деревья порой валятся под их напором.

Огромное количество метеостанций ведет наблюдение за погодой. Они расположены на суше, в том числе в горах, на специально оборудованных научных судах, спутниках и космических станциях. Метеорологи оснащены современными приборами, аппаратами и компьютерной техникой. Фактически они делают не прогноз погоды, а расчет, вычисление погодных изменений. А насекомые в приведенных примерах действительного прогнозируют погоду, используя врожденные способности, и встроенные в их организм специальные живые «приборы». Причем муравьи-синоптики определяют не только время приближения наводнения, но и оценивают его размах. Ведь для нового прибежища они занимали только безопасные места. Ученые пока так и не сумели объяснить этот феномен. Еще большую загадку преподнесли термиты. Дело в том, что они никогда не располагались на тех деревьях, которые при наводнении оказывались снесенными бурными потоками. Подобным образом, по наблюдению этологов, вели себя и скворцы, которые весной не занимали опасные для поселения скворечники. В последствии те были действительно сорваны ураганным ветром. Но здесь речь идет об относительно крупном животном. Птица, возможно, по качанию скворечника или по другим признакам оценивает ненадежность его крепления. Но каким образом и с помощью каких устройств подобные прогнозы могут делать совсем маленькие, но очень «мудрые» животные? Человек пока не только не в силах создать что-либо подобное, но и не может ответить не может. Эти задачи – будущим биологам!

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

Насекомые отличаются исключительно чувствительным обонянием, благодаря которому они не только могут по нескольким запаховым молекулам узнать, где их ждёт угощение, но и общаться друг с другом с помощью изощрённых химических сигналов. И, учитывая роль запахов в их жизни, можно было бы предположить, что насекомые приобрели обонятельную систему, как только вышли из воды на сушу. Однако, как утверждают исследователи из Института химической экологии Общества Макса Планка (Германия), полноценное обоняние у насекомых появилось неожиданно поздно - где-то одновременно со способностью к полётам. За обоняние у насекомых (как, впрочем, у всех животных с этим чувством) отвечают специальные рецепторные белки: складываясь вместе, они образуют сложные комплексы, способные улавливать даже единичные молекулы летучих веществ.

Однако, например, у ракообразных, которые произошли от общего с насекомыми предка, таких рецепторов нет. Это и заставило предположить, что насекомые «почуяли, чем пахнет», только выйдя на сушу. Кроме того, вне воды им действительно было важнее создать обонятельную систему взамен химического чувства, с помощью которого они ориентировались в воде и которое теперь стало бесполезным: отныне химические вещества надо было ловить в воздухе. Обоняние у насекомых исследовали всегда либо на крылатых видах, либо на тех, кто утратил крылья впоследствии (те и другие, впрочем, составляют среди современных насекомых большинство). Однако Эвальд Гроссе-Вильде (Ewald Grosse-Wilde) и его коллеги решили заняться первичнобескрылыми, древнейшими из современных насекомых. Для исследований они выбрали щетинохвостку Thermobia domestica и представителя древнечелюстных Lepismachilis y-signata.

Как пишут авторы работы в eLIFE, у щетинохвостки, которая на эволюционной лестнице стоит ближе к насекомым, какие-то компоненты обонятельной системы были: в её антеннах работали гены обонятельных корецепторов, хотя сами рецепторы отсутствовали. Но вот у более эволюционно старой L. y-signata никаких следов обонятельной системы обнаружить не удалось. Из этого можно сделать два вывода: во-первых, разные части обонятельной системы развивались независимо друг от друга, а во-вторых, само развитие этой системы началось сильно позже появления насекомых на суше. Скорее всего, обоняние понадобилось насекомым, когда они начали учиться летать, а нужно оно было, например, для того чтобы ориентироваться в полёте. Однако не будем забывать, что у одного из древнейших насекомых (T. domestica) некие компоненты обонятельного аппарата всё же есть, так что отдельные части обонятельной системы, очевидно, развивались для каких-то насущных задач раньше умения летать.

Любая деятельность насекомых связана с непрерывной обработкой звуковой, обонятельной, зрительной, осязательной и иной информации. В том числе пространственной, геометрической, количественной.

Важной особенностью этих миниатюрных, но очень сложно устроенных созданий является их умение с помощью собственных приборов точно оценивать ситуацию. Среди них и определители различных физических полей, которые позволяют предвидеть землетрясения, извержения вулканов, наводнения, изменения погоды. Тут отсчитывающие время внутренние биологические часы, и своего рода спидометры, позволяющие контролировать скорость, и навигационные приборы.

Органы чувств насекомых нередко связывают с головой. Но оказывается только их глаза - единственный орган, подобие которого есть у других животных. А структуры, ответственные за сбор информации об окружающей среде, находятся у насекомых в самых разных частях тела. Они могут определять температуру предметов и пробовать пищу на вкус ногами, определять присутствие света спиной, слышать коленками, усами, хвостовыми придатками, волосками тела и т.д.

Тонкое обоняние и вкус позволяют им находить пищу. Разнообразные железы насекомых выделяют вещества для привлечения собратьев, половых партнеров, отпугивания соперников и врагов, а высокочувствительное обоняние способно улавливать запах этих веществ даже за несколько километров.

Насекомые наделены превосходным цветовым зрением и целесообразными приборами ночного видения. Любопытно, что во время отдыха они не могут закрывать глаза и поэтому спят с открытыми.

Познакомимся с различными анализирующими системами насекомых более подробно.

Зрительная система

Вся сложнейшая зрительная система насекомых помогает им, как и большинству животных, получать основную информацию об окружающем мире. Зрение необходимо насекомым при поиске пищи, чтобы избегать хищников, исследовать объекты интереса или обстановку, взаимодействовать с другими особями при репродуктивном и общественном поведении.

Разнообразие в устройстве глаз. Глаза у них бывают сложными, простыми или с добавочными глазками, а также личиночными. Наиболее сложные - фасеточные глаза, которые состоят из множества омматидиев, образующих на поверхности глаза шестигранные фасетки.

По своей сути омматидий - это крошечный зрительный аппарат, имеющий миниатюрную линзу, светопроводящую систему и светочувствительные элементы. Каждая фасетка воспринимает лишь небольшую часть, фрагмент предмета, а все вместе они обеспечивают мозаичное изображение объекта целиком. Фасеточные глаза, свойственные большинству взрослых насекомых, расположены по сторонам головы.

У отдельных насекомых, например у стрекозы-охотницы, быстро реагирующей на передвижение добычи, глаза занимают половину головы. Каждый ее глаз состоит из 28 тысяч фасеток.

Именно глаза способствуют быстрой реакции насекомого-охотника, например богомола. Это, кстати, единственное насекомое, которое способно обернуться и посмотреть себе за спину. Крупные глаза обеспечивают богомолу бинокулярное зрение и позволяют точно рассчитать расстояние до объекта его внимания. Эта способность в сочетании с быстрым выбрасыванием передних ног в сторону добычи делает богомолов превосходными охотниками.

А у жучков семейства вертячек, бегающих по воде, глаза позволяют одновременно видеть добычу и на поверхности воды и под водой. Благодаря зрительной анализирующей системе эти маленькие существа способны постоянно вносить поправки на коэффициент преломления воды.

Приборы ночного видения. У человека для ощущения тепловых лучей имеются терморецепторы кожи, которые реагируют на излучение только мощных источников, таких как Солнце, костер, раскаленная печь. Но он лишен возможности воспринимать инфракрасное излучение живых существ. Поэтому, чтобы определять в темноте местонахождение объектов по их собственному или отраженному от них тепловому излучению, учеными были созданы приборы ночного видения. Однако эти приборы по своей чувствительности уступают природным «термолокаторам» некоторых ночных насекомых, в том числе тараканов. У них существует особое инфракрасное зрение - свои приборы ночного видения.

Уникальные инфракрасные локаторы есть и у некоторых ночных бабочек для поиска «своих» цветков, раскрывающихся именно в темноте. А чтобы переводить невидимые тепловые лучи в видимое изображение, в их глазах создается эффект флуоресценции. Для этого инфракрасные лучи проходят через сложную оптическую систему глаза и фокусируются на специально подготовленном пигменте. Тот флуоресцирует, и таким образом инфракрасное изображение переходит в видимый свет. И тогда в глазах бабочки появляются видимые образы цветков, которые ночью испускают излучение именно в инфракрасной области спектра.

Таким образом, у этих цветков есть передатчики излучения, а у ночных бабочек - его приёмники, и они целесообразно «настроены» друг на друга.

Инфракрасное излучение играет немаловажную роль и в сближении ночных бабочек противоположного пола. Оказывается, в результате протекающих физиологических процессов температура тела бабочек некоторых видов значительно выше температуры окружающей среды. И что самое интересное - она мало зависит от температуры окружающего воздуха. То есть с понижением внешней температуры внутриорганизменные процессы у них усиливаются, как и у теплокровных животных.

Теплое тело бабочки становится источником инфракрасных лучей. Взмахи крыльев прерывают поток этих лучей с определенной частотой. Предполагается, что, воспринимая эти определенные ритмические колебания инфракрасного излучения, самец отличает самку своего вида от самок других видов.

Органы слуха

Чем слышит большинство животных и человек? Ушами, где звуки вызывают вибрацию барабанной перепонки - сильную или слабую, медленную или быструю. Любые изменения вибраций сообщают организму информацию о природе слышимого звука.

А чем слышат насекомые?

Особенности «ушей» насекомых. Во многих случаях тоже своеобразными «ушами», но у насекомых они находятся на непривычных для нас местах: на усах - как у самцов комаров, муравьев, бабочек, на хвостовых придатках - как у американского таракана, на животе - как у саранчи.

Некоторые насекомые не обладают специальными органами слуха. Но они способны воспринимать различные колебания воздушной среды, в том числе звуковые колебания и ультразвуковые волны, недоступные нашему уху. Чувствительными органами у таких насекомых являются тонкие волоски либо мельчайшие чувствительные палочки.

Они во множестве расположены на разных частях тела и связаны с нервными клетками. Так, у волосатых гусениц «ушами» являются волоски, а у голых - весь кожный покров тела.

Слуховая система насекомых позволяет им избирательно реагирование на относительно высокочастотные вибрации - они воспринимают малейшие сотрясения поверхности, воздуха или воды.

Например, жужжащие насекомые вызывают звуковые волны за счет быстрых взмахов крыльев. Такую вибрацию воздушной среды, например писк комаров, самцы воспринимают своими чувствительными органами, расположенными на усиках. И таким образом они улавливают воздушные волны, которые сопровождают полет других комаров и адекватно реагируют на полученную звуковую информацию.

Орган слуха у кузнечиков расположен на голенях передних ног, движение которых происходит по дугообразным траекториям. Своеобразные «уши» как бы пеленгуют, или сканируют, пространство по обе стороны от его туловища. Анализирующая система, получив сигналы, обрабатывает поступающую информацию и управляет действиями насекомого, посылая необходимые импульсы в определенные мышцы. В одних случаях кузнечик точными командами направляется к источнику звука, в других же, при неблагоприятных для него обстоятельствах, - спасается бегством.

Используя точную акустическую аппаратуру, энтомологи установили, что чувствительность органов слуха кузнечиков и некоторых их родственников необычайно высока. Так, саранча и кузнечики некоторых видов могут воспринимать звуковые волны с амплитудой менее диаметра атома водорода.

Общение сверчков. Замечательным инструментом для общения с подругой наделен сверчок. При создании нежной трели, он потирает острой стороной одного надкрылья о поверхность другого. А для восприятия звука у самца и самки существует особо чувствительная тонкая кутикулярная мембрана, которая играет роль барабанной перепонки.

Показателен такой опыт: стрекочущего самца сажали перед микрофоном, а самку помещали в другой комнате у телефона. При включении микрофона самка, заслышав видотипичное стрекотание самца, устремлялась к источнику звука - телефону.

Ультразвуковая защита бабочек. Насекомые способны издавать звуки и воспринимать их в ультразвуковом диапазоне. За счет этого некоторые кузнечики, богомолы, бабочки спасают свою жизнь.

Так, ночные бабочки обеспечены устройством, которое предупреждает их о появлении летучих мышей, использующих для ориентации и охоты ультразвуковые волны. В груди, например, бабочки совки расположены специальные органы для акустического анализа таких сигналов. Они позволяют улавливать ультразвуковые импульсы охотящихся кожанов на расстоянии до 30 метров.

Как только бабочка воспринимает сигнал от локатора хищника, включаются ее защитные поведенческие действия. Ощутив ультразвуковые импульсы летучей мыши на сравнительно большом расстоянии, бабочка резко меняет направление полета, применяя обманный маневр - как бы ныряет вниз. При этом она начинает выделывать фигуры высшего пилотажа - спирали и «мертвые петли», чтобы уйти от погони. А если хищник оказывается на расстоянии менее 6 метров, бабочка складывает крылья и падает на землю. И летучая мышь не обнаруживает неподвижное насекомое.

Кроме того, бабочки некоторых видов обладают еще более сложными защитными реакциями. Обнаружив сигналы летучей мыши, они сами начинают издавать ультразвуковые импульсы в виде щелчков. Причем эти импульсы так действуют на хищника, что он, как бы пугаясь, улетает прочь. Что же заставляет таких довольно крупных по сравнению с бабочкой животных прекращать преследование и бежать с поля боя?

На этот счет существуют лишь предположения. Вероятно, ультразвуковые щелчки - это специальные сигналы насекомых, сходные с теми, которые посылает сама летучая мышь. Но только они гораздо сильнее. Ожидая услышать слабый отраженный звук от собственного сигнала, преследователь вдруг слышит оглушающий грохот - словно сверхзвуковой самолет пробивает звуковой барьер. Но почему летучую мышь не оглушают посылаемые в пространство собственные мощные сигналы, а только щелчки бабочки?

Оказывается, летучая мышь хорошо защищена от собственного крика-импульса своего локатора. Иначе такой мощный импульс, который в 2 тысячи раз сильнее принимаемых отраженных звуков, мог бы оглушить мышь. Чтобы этого не произошло, ее организм изготавливает и целенаправленно применяет особое стремечко. И прежде чем отправить ультразвуковой импульс, специальная мышца оттягивает это стремечко от окна улитки внутреннего уха - и колебания механически прерываются. По существу, стремечко тоже делает щелчок, но не звуковой, а антизвуковой. После крика-сигнала оно тотчас возвращается на место, чтобы ухо снова было готово принять отраженный сигнал.

Трудно представить, с какой скоростью может действовать мышца, ответственная за выключение слуха мыши в момент посылаемого крика-импульса. При преследования добычи - это 200-250 импульсов в секунду!

В то же время «пугающая» система бабочки устроена так, что ее опасные для летучей мыши сигналы-щелчки раздаются точно в тот момент, когда охотник включает ухо для восприятия своего эха. А это означает, что ночная бабочка посылает сигналы, которые изначально идеально подобраны к локатору хищника, заставляет его испуганно улететь прочь. Для этого организм насекомого настроен на прием частоты импульса приближающегося охотника и точно в унисон с ним посылает ответный сигнал.

Такие взаимоотношения между ночными бабочками и летучими мышами вызывают у ученых много вопросов.

Могла ли у насекомых сама по себе появиться способность воспринимать ультразвуковые сигналы летучих мышей и мгновенно понимать опасность, которую они с собою несут? Могло ли у бабочек постепенно в процессе отбора и совершенствования образоваться ультразвуковое устройство с идеально подобранными защитными характеристиками?

С восприятием ультразвуковых сигналов летучих мышей тоже разобраться не просто. Дело в том, что они узнают свое эхо среди миллионов голосов и других звуков. И никакие крики-сигналы соплеменников, никакие ультразвуковые сигналы, издаваемые с помощью аппаратуры, не мешают охотиться рукокрылым. Только сигналы бабочки, даже искусственно воспроизведенные, заставляют мышь улететь прочь.

«Химическое» чувство насекомых

Высокочувствительный хоботок мух. Мухи проявляют удивительную способность ощущать окружающий мир, целенаправленно действовать соответственно обстановке, быстро двигаться, ловко манипулировать своими конечностями, для чего эти миниатюрные создания наделены всеми органами чувств и живыми приборами. Рассмотрим на некоторых примерах, как они их используют.

Известно, что мухи, так же как и бабочки, оценивают вкус пищи ногами. Но их хоботок тоже содержит чувствительные анализаторы химических веществ. На его конце имеется особая губчатая подушечка - лабеллум. При проведении очень тонкого эксперимента один из чувствительных волосков на нем включили в электрическую цепь и коснулись им сахара. Прибор зарегистрировал электрическую активность, показывая, что в нервную систему мухи поступил сигнал о его вкусе.

Хоботок мухи автоматически связан с показаниями химических рецепторов (хеморецепторов) ног. Когда появляется положительная команда от анализаторов ног, хоботок вытягивается, и муха начинает есть или пить.

При исследованиях на лапку насекомого наносили определенное вещество. По выпрямлению хоботка судили, какое вещество и в каких концентрациях улавливает муха. С помощью особой чувствительности и молниеносной реакции насекомого такой химический анализ длится всего несколько секунд. Эксперименты показали, что чувствительность рецепторов передних лапок составляет 95 % от этого показателя хоботка. А у второй и третьей пар лапок она 34 и 3 % соответственно. То есть задними ногами муха пищу не пробует.

Органы обоняния. У насекомых хорошо развиты и органы обоняния. Например, мухи реагируют на присутствие даже очень малых концентраций вещества. Усики у них короткие, но имеют перистые придатки, а потому и большую поверхность для контакта с химическими веществами. Благодаря таким антеннам мухи способны издалека и довольно быстро прилететь к свежей куче навоза или отбросов, чтобы выполнить свое предназначение санитара природы.

Обоняние помогает самкам находить и откладывают яйца на готовый питательный субстрат, то есть в ту среду, которая в дальнейшем послужит пищей для личинок.

Одним из многочисленных примеров использования мухами своего прекрасного обоняния может служить тахина-хрущеедка. Она откладывает яйца в почву, отыскав по запаху участки, заселенные хрущами. Появившиеся на свет молодые личинки, тоже пользуясь обонянием, сами разыскивают хруща.

Усиками обонятельного типа наделены и жуки. Эти антенны позволяют не только уловить сам запах вещества и направление его распространения, но и даже ощутить форму пахучего предмета.

А божьей коровке обоняние помогает находить колонии тлей, чтобы оставить там кладку. Ведь тлями питается не только она сама, но и ее личинки.

Не только взрослые жуки, но и их личинки часто наделены отличным обонянием. Так, личинки майского жука способны двигаться к корням растений (сосны, пшеницы), ориентируясь по едва повышенной концентрации углекислого газа. В экспериментах личинки сразу же направлялись к участку почвы, куда ввели небольшое количество вещества, образующего углекислый газ.

Некоторые перепончатокрылые наделены настолько острым обонянием, что оно не уступает прославленному чутью собаки. Так, самки наездников, бегая по стволу дерева или пню, усиленно шевелят усиками. Они «вынюхивают» ими личинок рогохвоста или жука-дровосека, находящихся в древесине на глубине двух - двух с половиной сантиметров от поверхности.

Или же благодаря уникальной чувствительности усиков крошечный наездник гелис одним только их прикосновением к коконам пауков определяет, что в них находится - либо недоразвитые яички, либо уже вышедшие из них малоподвижные паучки, либо яички других наездников своего вида.

Каким образом гелису удается такой точный анализ, пока не известно. Вероятнее всего, он ощущает тончайший специфический запах. Хотя не исключено, что при постукивании усиками наездник улавливает какой-либо отраженный звук.

Вкусовые ощущения. Человек четко определяет запах и вкус вещества, а у насекомых вкусовое и обонятельное ощущения зачастую не разделяются. Они выступают как единое химическое чувство (восприятие).

Так, бабочки в зависимости от вида благодаря вкусовым ощущениям оказывают предпочтение тем или иным объектам питания. Органы хеморецепции бабочек находятся на лапках и реагируют на различные вещества посредством прикосновения. Например, у бабочки крапивницы они находятся на лапках второй пары ног.

Экспериментально установлено, что если взять бабочку за крылья и коснуться лапками поверхности, смоченной сахарным сиропом, то на это отреагирует ее хоботок, хотя сам он к сахарному сиропу не чувствителен.

С помощью вкусового анализатора бабочки хорошо различают растворы хинина, сахарозы, соляной кислоты. Причем своими лапками они могут почувствовать концентрацию сахара в воде в 2 тысячи раз меньшую, чем та, что дает нам ощущение сладковатого вкуса.

Биологические часы

Как уже говорилось, все явления, связанные с жизнедеятельностью животных, подчинены определенным ритмам. Регулярно проходят циклы построения молекул, совершаются процессы возбуждения и торможения в мозге, выделяется желудочный сок, наблюдается сердцебиение, дыхание и пр. Все это происходит по «часам», которыми обладают все живые организмы. Опыты показали, что их остановка происходит только при резком охлаждении до 0ОС и ниже.

В одной из экспериментальных лабораторий, занимающейся изучением механизмов действия биологических часов, подопытных животных, в числе которых были и насекомые, охлаждали на 12 часов. Это наиболее оптимальный способ воздействия на время, протекающее в клетках их организма. При этом часы на некоторое время останавливались, а затем, после отогрева животных, снова включились.

В результате такого воздействия на тараканов биологические часы разладились. Насекомые стали засыпать в то время, когда контрольные тараканы ползли за едой. А когда те засыпали, подопытные бежали есть. То есть подопытные тараканы делали все то же самое, что и другие, только с отставанием на половину суток. Ведь продержав их в холодильнике, ученые «перевели стрелки» на 12 часов.

Далее была проведена сложнейшая микрохирургическая операция - подглоточный ганглий (часть мозга таракана), ведающий скоростью живых часов, пересадили контрольному таракану. Теперь этот таракан обрел два центра, управляющих биологическим временем. Но периоды включения различных процессов различалось у них на 12 часов, поэтому таракан совсем был сбит с толку. Он не мог отличить день от ночи: принимался есть и тут же засыпал, но через некоторое время другой ганглий будил его. В результате таракан погиб. Это показывает, как невероятно сложны и необходимы приборы времени всем живым существам.

Интересен опыт с мелкими лабораторными мушками дрозофилами. Из куколок они выходят в предутренние часы, с появлением первого солнечного луча. Часы своего развития организм дрозофил сверяет с солнечными часами. Если поместить дрозофил в полную темноту, то часы, следящие за их развитием, разлаживаются, и мухи начинают выходить из куколок в любое время суток. Но что важно - достаточно секундной вспышки света, чтобы это развитие вновь синхронизировать. Можно уменьшить вспышку света даже до половины тысячной доли секунды, но синхронизирующее действие все равно появится - выход мушек из куколок будет происходить одновременно. Лишь резкое охлаждение насекомых до 0ОС и ниже влечет за собой, как было показано выше, остановку живых часов организма. Однако стоит только их отогреть, как часы снова пойдут и будут отставать ровно на столько времени, на сколько их остановили.

Возможности насекомых для целенаправленных действий

В качестве примера, демонстрирующего великолепные возможности насекомых для целенаправленных движений, можно рассмотреть поведение мухи.

Обратите внимание, как муха суетится на столе, притрагиваясь своими подвижными лапками ко всем предметам. Вот она нашла сахар и жадно его обсасывает с помощью хоботка. Следовательно, муха прикосновением лапок может ощущать и выбирать нужную ей пищу.

Если вам захочется поймать беспокойное создание, сделать это будет совсем не просто. Вы осторожно приближаете к мухе руку, она тотчас прекращает движения и как бы настораживается. И в последний момент, едва вы взмахнете рукой, чтобы ее схватить, муха быстро улетает. Она видела вас, получила определенные сигналы о вашем намерении, об угрожающей ей опасности и спаслась бегством. Но через короткое время память помогает насекомому возвратиться. В красивом, четко направленном полете муха приземляется именно туда, откуда ее согнали, чтобы продолжить лакомиться сахаром.

Перед трапезой и после нее аккуратная муха изящно почистит ножками голову и крылья. Как видите, в этом миниатюрном животном проявляется способность ощущать окружающий мир, целенаправленно действовать соответственно обстановке, быстро двигаться, ловко манипулировать своими конечностями. Для этого муха наделена превосходными живыми приборами и удивительно целесообразными устройствами.

Она может взлетать без разбега, мгновенно останавливать свой быстрый полет, зависать в воздухе, летать вверх ногами и даже назад. За считанные секунды она может продемонстрировать множество сложных фигур высшего пилотажа, в том числе петлю. Кроме того, мухи способны выполнять в воздухе действия, которые другие насекомые могут делать только на земле, например, на лету чистить лапки.

Великолепное устройство органов движения, предоставленное мухе, позволяет ей осуществлять быстрый бег и легкое передвижение по любым поверхностям, в том числе гладким, отвесным и даже по потолку.

Нога мухи заканчивается парой коготков и подушечкой между ними. Благодаря такому устройству она проявляет поразительную способность ходить по поверхностям, на которых иные насекомые не могут даже просто удержаться. Причем коготками она цепляется за малейшие неровности на плоскости, а передвигаться по зеркально гладкой поверхности ей позволяют подушечки, покрытые пустотелыми волосками. Через эти микроскопические «шланги» из особых желез выделяется маслянистый секрет. Создаваемые им силы поверхностного натяжения и удерживают муху на стекле.

Как скатать идеальный шар? Не перестает удивлять способность одного из санитаров природы - жука-навозника делать из навоза идеально круглые шары. При этом жук скарабей, или священный копр, готовит такие шары исключительно для использования в пищу. А шары другой строго определенной формы, он скатывает для откладывания в них яиц. Четко координируемые действия позволяют жуку выполнять довольно сложные манипуляции.

Вначале жук тщательно подбирает необходимый для основы шара кусочек навоза, оценивая его качество с помощью своей сенсорной системы. Затем он очищает комок от налипшего песка и усаживается на него, обхватив задними и средними ножками. Поворачиваясь из стороны в сторону, жук выбирает нужный материал и катит шар в его сторону. Если стоит сухая жаркая погода, это насекомое работает особенно быстро, скатывая шар за считанные минуты, пока навоз еще влажный.

При изготовлении шара все движения жука отличаются точностью и отлаженностью, даже если он делает это впервые. Ведь последовательность целесообразных действий содержит наследственная программа насекомого.

Идеальную форму шару придают задние ноги, кривизна которых процессе построения организма жука неукоснительно соблюдается. Кроме того, его генетическая память сохраняет в закодированном виде способность к определенным видам стереотипных действий, и при создании шара он четко следует им. Жук неизменно заканчивает работу только тогда, когда поверхность и размеры шара совпадут с кривизной голеней его ног.

Окончив работу, скарабей ловко катит шар задними ногами к своей норке, двигаясь задом наперед. При этом он с завидным терпением преодолевает заросли растений и холмики земли, вытаскивает шар из ложбинок и канавок.

Для проверки упорства и сообразительности навозника был поставлен эксперимент. Шар прикололи к земле длинной иглой. Жук после долгих мучений и попыток сдвинуть его с места стал делать подкоп. Обнаружив иглу, скарабей тщетно пытался приподнять шар, действуя в качестве рычага спиной. Использовать для опоры рядом лежавший камушек жук не догадался. Однако когда камушек придвинули поближе, скарабей тотчас на него взобрался и снял свой шар с иглы.

Иногда навозники стараются похитить пищевой шар у соседа. При этом грабитель может вместе с хозяином докатить его до нужного места и, пока тот станет копать норку, утащить добычу. А далее, если он не голоден, бросить его, предварительно немного покатав в свое удовольствие. Однако нередко у скарабеев случаются драки даже при изобилии навоза, словно им грозит голодная смерть.

Манипуляции талантливых трубковертов. Для создания уютного гнездышка-«сигары» из молодых древесных листьев самки жучков трубковертов совершают очень сложные и разнообразные действия. «Орудиями производства» им служат ножки, челюсти и лопатка - вытянутая и на конце расширенная голова самки. Подсчитано, что процесс сворачивания «сигары» состоит из тридцати четко и последовательно проводимых операций.

Вначале самка тщательно подбирает лист. Он не должен иметь повреждений, так как является не только строительным материалом, но и запасом пищи для будущего потомства. Чтобы свернуть трубочкой лист тополя, ореха или березы, самка сначала прокалывает в определенном месте его черешок. Этот прием ей известен от рождения, он уменьшает приток соков в лист - и тогда лист быстро вянет и становится податливым для дальнейших манипуляций.

На подувядшем листе самка точными движениями делает разметку, определяя линию предстоящего разреза. Ведь трубковерт выкраивает из листа лоскут определенной довольно замысловатой формы. «Чертеж» выкройки тоже закодирован в генетической памяти насекомого.

Некогда немецкий математик Гейнс, пораженный наследственными «талантами» маленького жучка, вывел математическую формулу такого раскроя. Точность проведения расчетов, которой наделено насекомое до сих пор вызывает удивление.

После проведения предварительных работ жучок, даже совсем юный, медленно, но уверенно, сворачивает листок, приглаживая его края лопаткой. Благодаря такому технологическому приему из валиков на зубчиках листа выделяется клейкий сок. Жучок, конечно, не задумывается об этом. Выжимать клей для скрепления краев листа, чтобы обеспечить надежное жилище будущему потомству, предопределено программой его целесообразного поведения.

Работа по созданию удобного и безопасного гнездышка для малышей довольно кропотлива. Самке, работая и днем и ночью, удается за сутки свернуть лишь два листа. В каждый она откладывает по 3-4 яичка, внося тем самым свой скромный вклад в продолжение жизни всего вида.

Целенаправленные действия личинки. Классический пример врожденной последовательности действий демонстрирует личинка муравьиного льва. Ее пищевое поведение основано на стратегии засады и имеет целый ряд сложных подготовительных операций.

Вылупившаяся из яичка личинка тотчас ползет на муравьиную дорожку, привлекаемая запахом муравьиной кислоты. Знания об этом сигнальном запахе своей будущей добычи личинка получила по наследству. На дорожке она тщательно выбирает сухой песчаный участок, чтобы соорудить воронкообразную ямку-ловушку.

Для начала личинка с удивительной геометрической точностью проводит на песке круг, обозначая размер ямки. Потом одной из передних лапок она начинает ее рыть.

Чтобы выбросить песок за пределы круга, личинка нагружает его на собственную плоскую голову. Сделав это, она, пятится назад, постепенно возвращаясь к исходной позиции. После чего проводит новый круг и выкапывает следующую бороздку. И так далее, пока не дойдет до дна воронки.

В этой врожденной программе перед началом каждого цикла предусмотрена даже смена уставшей «рабочей» ноги. Поэтому следующую бороздку личинка проводит уже в противоположном направлении.

Попадающиеся на пути маленькие камушки личинка с силой выбрасывает за пределы воронки. Крупный камень, зачастую в несколько раз тяжелее самого насекомого, личинка ловко взваливает на спину и медленными осторожными движениями вытаскивает наверх. А если камень круглый и постоянно скатывается назад, она бросает бесполезную работу и принимается строить другую ямку.

Когда ловушка готова, наступает следующий ответственный для насекомого этап. Личинка зарывается в песок, выставляя наружу только длинные челюсти. Когда какое-либо маленькое насекомое оказывается у края ямы, песок под его ногами осыпается. Это служит сигналом для охотника. Используя голову как катапульту, личинка сбивает неосторожное насекомое, чаще всего муравья, удивительно точными выстрелами песчинок. Добыча скатывается вниз к поджидающему ее «льву».

В этом поведенческом комплексе все действия личинки идеально последовательны и прекрасно скоординированы - одно строго следует за другим. Однако юное насекомое не просто выполняет свои стереотипные действия, а еще и подгоняет их под конкретные условия, связанные с разной степенью засоренности и влажности песчаной почвы.

В последнее время у насекомых обнаружен даже запах «тревоги» , который издает вещество цитраль, вырабатываемое муравьями-листорезами. Это вещество выделяется насекомыми-сторожами в момент опасности и служит сигналом тревоги в семье муравьев. Как указывает проф. Бутенандт, действие цитраля столь значительно, что когда для опыта взято слишком много этого вещества, то муравьи начинают нападать даже друг на друга. (Шариков К. Е. Необыкновенные явления в растительном и животном мире).
Три миллиона роз дают теперь такое же количество розового масла, что и несколько килограммов обыкновенного каменного угля. Из него же получают искусственные, но не отличимые от натуральных, сандаловое, кедровое масло и даже мускус - драгоценное вещество, которое добывали прежде по капле из кожных желез ондатры, кабарги и крокодила. (Химия и жизнь, 1965)
Насекомые против терроризма: пчёлы уже ищут взрывчатку. Учёные, работающие на Пентагон, уверены, что производством мёда возможности пчёл не ограничиваются, и обучают их поиску взрывчатых веществ, полагая, что насекомые в этом деле могут превзойти собак. На взрывчатку натаскивают не каких-то диковинных, а самых что ни на есть обычных пчёл. Эта работа находится на самой ранней стадии, но уже обнаружилось немало сложностей: пчёлы - это всё-таки не собаки, они отказываются "работать" ночью и в ненастную погоду, к тому же трудно представить себе рой, проверяющий багаж в аэропорту. Но у пчёл, как выяснилось, имеются уникальные способности: чрезвычайная чувствительность к молекулярным "следам" и возможность охвата самых укромных уголков, если, конечно, пчёлы находятся в поиске пищи. Должностные лица из Пентагона рассказывают, что идея относительно привлечения пчёл для поиска взрывчатки имеет проблему с PR - это, как выразился один из чиновников, "фактор хихиканья" ("giggle factor"). Впрочем, хихиканье уже давно не смущает американских военных, к тому же учёные, работающие над проектом, убеждены, что у данной идеи очень большой потенциал: "Мы полагаем, что пчёлы, по крайней мере, в плане чувствительности, гораздо способнее собак", - сообщил доктор Алан Рудольф (Alan S. Rudolph), руководитель отдела оборонных научных программ DARPA (Defense Sciences Office of the Defense Advanced Research Projects Agency), который наблюдает за ходом экспериментов. В научно-исследовательской лаборатории ВВС на авиабазе в Техасе (Air Force Research Laboratory at Brooks Air Force Base) недавно были проанализированы результаты испытаний, в ходе которых подтвердились способности пчёл - они обнаруживают взрывчатые вещества в 99% случаев. Это, конечно, здорово, но как военные узнают, что пчела нашла взрывчатку? Разумеется, есть варианты решения и этой проблемы. В течение месяца группа учёных планирует провести первые полевые испытания нового радиопередатчика размером с крупицу соли, который предполагается использовать для слежения за пчёлами, когда те ищут взрывчатку. Однако такая сложная технология будет использоваться не всегда - нет необходимости в передатчиках для того, чтобы остановить подозрительный грузовик, облепленный спецпчёлами. Кстати, "фокус" с грузовиками уже был опробован после 11 сентября. Уже давно не до хихиканья и биологам из университета Монтаны (University of Montana), где на протяжении нескольких лет пчёл тренируют на поиск по запаху, используя классическую дрессировочную методу: сделал дело - получи награду. В качестве приза пчёлам выдают воду и сахар. Сладости расходуются не зря - выучив новый аромат, пчела передаёт своё знание сородичам. Таким образом, за пару часов на поиски нового запаха можно направить весь улей, который будет роиться, отыскивая, вместо цветов, динамит, нитроглицерин, 2,4-динитротолуол и тому подобное. По идее представителей DARPA, ульи натасканных на поиск взрывчатки пчёл будут размещены вблизи всех важных контрольно-пропускных пунктов, чтобы насекомые в любую минуту могли принять меры против потенциальных террористов. Само собой, всё это будет не завтра - предстоит проделать огромную работу, ведь учёные до сих пор не знают, насколько поведение пчёл предсказуемо. Кстати, пчёлы - не единственные, кого Пентагон собирается привлечь на антитеррористическую службу: чувствительностью к химикатам и подвижностью отличается, например, моль. Не сбрасываются со счетов и другие виды насекомых. Начиная с 1998 года, американские военные вложили $25 миллионов в исследования, целью которых является создание управляемых биологических систем, использование повадок животных в военных технологиях и тому подобное: чтобы самолёты летали как птицы, подлодки плавали как рыбы и наоборот. (13 мая 2002 www.membrana.ru)
Биологи учат моль поиску взрывчатки. Кевин Дэли (Kevin Daly) из университета Огайо (Ohio State University) сделал ещё один шаг к тому, чтобы научить насекомых искать взрывчатку. В новых экспериментах Кевин и его коллеги внедрили миниатюрные электроды в голову моли, чтобы контролировать деятельность нейронов, отвечающих за распознавание запахов. Кроме того, электроды поставляли учёным данные о работе хоботка насекомого. Оказалось, что моль способна к запоминанию связи между произвольно выбранным исследователями запахом и выдаваемой насекомому сахарной водой. А ведь до сих пор среди биологов немало тех, кто считает, что такие крошечные насекомые управляются лишь инстинктами, записанными в генах. После обучения нейроны в голове моли чётко реагировали на аромат, ассоциируемый у неё с пищей, в длинном ряду других, посторонних запахов. Исследователи надеются, в конце концов, научить моль искать взрывчатые вещества. Не зря же среди спонсоров проекта числится научно-исследовательское агентство Пентагона DARPA. Любопытно, что аналогичную работу американцы проводят с пчёлами. (13 июля 2004

Похожие статьи: