В лесу, где возможности зрения весьма ограничены, возрастает значение обоняния. Оно необходимо при поисках пищи, помогает вовремя обнаружить врага, безошибочно выбрать полового партнера, не путать членов своей семьи с представителями того же вида животных, узнать, здоровы они или больны, сыты или голодны. Наконец, обоняние позволяет животным обмениваться разносторонней информацией.
Химическими анализаторами, а обонятельные рецепторы предназначены для химического анализа окружающей среды, владеют практически все живые существа. Специалисты делят хеморецепторы на две группы. Одни из них условно называют контактными. Они не обладают высокой чувствительностью и предназначены для анализа веществ, растворенных в воде. В быту мы называем эти рецепторы вкусовыми, но когда речь идет о воспринимающих приборах, находящихся у сомов на спине и хвосте, у мухи на лапках, а у тропических тараканов на таких местах, что и сказать неприлично, хочется назвать их как-то иначе. Они имеют важное значение при поисках и идентификации пищи, но здесь мы о них говорить не будем.
Другую группу химических рецепторов условно называют дистантными. У некоторых животных они обладают феноменальной чувствительностью. Самец тутового шелкопряда ощущает присутствие самки, если в 1 000 000 000 000 000 молекулах воздуха содержится одна молекула выделяемого ею пахучего снадобья. Это позволяет крылатым кавалерам реагировать на готовую к размножению самку, находясь от нее за несколько километров, а потом и отыскать ее. Рекорд по дальности обнаружения – 11 километров!
Есть абсолютно достоверные наблюдения, что по следам, оставленным на земле, четвероногие кавалеры умудряются обнаруживать дам на более значительных расстояниях. Один лисовин не поленился сбегать на свидание за 40 километров. Совершенно очевидно, что это не рекорд. Отыскать по запаху подругу, когда у лисиц наступает время свадеб, совсем нетрудно: самки не полагаются на надежность следов и добавляют множество пахучих меток. Однажды ранней весной я с десяток километров прошел по следу небольшой, видимо, молоденькой лисички, которая педантично, через каждые 2–3 метра оставляла на снегу капельку мочи, обладающей сильным и стойким запахом.
У позвоночных животных обонятельные рецепторы располагаются в слизистой полости носа. Обычно эта часть внутренней оболочки содержит специальный пигмент, который придает ей желто-коричневый цвет, поэтому обонятельную выстилку нетрудно отличить от необонятельного эпителия. Ее размер и общее количество рецепторных клеток дают достаточно точную информацию о развитии и совершенстве обоняния. У людей площадь обонятельной выстилки равна 3–5 квадратным сантиметрам и содержит около 6 миллионов рецепторных клеток, а у собак достигает 100 квадратных сантиметров и располагает 220 миллионами воспринимающих элементов. В результате собачий нос в миллион раз чувствительнее человеческого.
Обонятельные рецепторы млекопитающих лежат на дне желобоватых ямок. Это длинные колбочкообразные клетки с булавовидной вершиной, на которой находятся жгутики или пальцевидные выросты, погруженные в слой слизи, которая покрывает обонятельный эпителий. Существует представление, что каждая рецепторная клетка предназначена для обнаружения какого-то определенного типа молекул пахучих веществ.
Считается, что человек владеет 7–14 типами приемников. Различные комбинации посылаемой ими в мозг информации позволяют обонятельно одаренным людям узнавать более 10 тысяч запахов. Это недалеко от обонятельного «потолка». Расчеты показывают, что 14 типов воспринимающих устройств могут обеспечить идентификацию 16 384 запахов. Кролик, вероятно, располагает 24 типами приемных устройств, а собака – 25–35. Нет никакой уверенности, что все 24 кроличьих индикатора есть у собаки. Ведь растительные запахи ее не интересуют. Большое количество обонятельных рецепторов не всегда сочетается с разнообразием типов приемников. У некоторых самцов насекомых до 2/3 воспринимающих клеток нужны, чтобы обнаружить пахучие вещества, выделяемые самкой.
К специфическим приемникам относятся гигрорецепторы, предназначенные для обнаружения воды. Поиски пищи происходят по обобщенным признакам, присущим всем ее видам. Комары-кровопийцы находят свои жертвы, «принюхиваясь» к углекислому газу, выделяемому любым животным, или к таким аминокислотам, как лизин, непременно входящим в состав белков позвоночных животных.
У насекомых обонятельные органы имеют вид волосков, щетинок и тонкостенных выростов со множеством пор в оболочке, а иногда представляют собою неглубокую ямку. Они могут располагаться на различных частях тела, но чаще всего на антеннах. Число обонятельных органов и количество рецепторных клеток сильно варьирует не только у различных видов животных, но и у самцов и самок одного вида. У рабочей пчелы на каждом из ее маленьких усиков умещается до 6 тысяч обонятельных пластинчатых органов. У самки бабочки сатурнии полифем по 14 тысяч чувствительных органов, имеющих до 35 тысяч рецепторных клеток, а у самца 70 тысяч органов и 150 тысяч клеток!
Число воспринимающих элементов, конечно, сказывается на чувствительности. Важны и особенности расположения рецепторов. У. летающих насекомых, самцы которых по запаху разыскивают самок, они располагаются на больших перистых усиках. Этими ажурными сооружениями самцы как бы облавливают воздух, что и позволяет. им «находить» молекулы пахучего вещества. Даже если в воздухе их совсем немного, рецепторные клетки выловят до четверти всех прошедших сквозь сито. Соответственно усики самцов гораздо внушительнее, чем самок. Такими антеннами владеют китайская дубовая павлиноглазка и другие настоящие шелкопряды, а из живущих на территории нашей страны – большой ночной павлиний глаз и грушевая сатурния, самая крупная бабочка отечественной фауны, с размахом крыльев до 18 сантиметров.
Обонятельный анализатор в некотором отношении менее надежен, чем другие органы чувств. В противоположность свету, распространяющемуся практически мгновенно, и звуку, тоже преодолевающему пространство с большой скоростью, запах разносится медленно. К тому же интенсивность запаха в значительной степени зависит от движения воздуха, следовательно, весьма непостоянна. Совершенно очевидно, что самец сатурнии, отправившийся на свидание к невесте, находящейся от него на расстоянии нескольких километров, даже преодолев 3–5 десятков метров пути, не способен определить, стал ли запах слабее или сильнее. Он просто летит против ветра, а если сильно отклонится в сторону и выйдет в зону, где запах дамы становится слабее, совершает челночные полеты, пока снова не попадет в воздушную струю, несущую ее ароматные «призывы». Так же он поступает, когда окажется в непосредственной близости от самки.
С помощью обоняния примитивные четвероногие не способны определить, где находится дичь, но если пахнет сильно, понимают, что где-то близко и упорно ведут поиск, пока не обнаружат добычу. Сильный запах вызывает более сильное возбуждение, а следовательно, более активный поиск. И только когда расстояние окажется меньше сантиметра, маленькая саламандра точно определит местоположение добычи.
Высшие четвероногие ориентируются по запаху лучше, особенно если идут по следу. Пробежав 2–3 десятка метров, они отчетливо замечают, конечно, если след не слишком старый, усиливается запах или слабеет. Это позволяет им выбрать направление преследования. Ну а если по дороге след будет потерян, его стараются обнаружить с помощью челночного прочесывания местности. Точно так же ведут себя хищники, уловившие верхним чутьем присутствие затаившейся дичи. И только в непосредственной близости обоняние работает безупречно.
Для общения животные вырабатывают специальные биологически активные вещества. Их называют феромонами. Пахучее вещество самки, обнаружив которое, крылатые кавалеры готовы лететь на край света, относится именно к ним. В зависимости от того, для чего они предназначены, пахучие вещества вырабатываются круглогодично или только в определенные периоды жизни. Половой феромон бабочек начинает синтезироваться, когда у самки созревают половые продукты и она готова приступить к размножению. У многих четвероногих, в первую очередь у млекопитающих, самки распространяют специальные ароматы. Пахнуть могут женские половые гормоны или специальные вещества, вырабатывающиеся под их воздействием, по которым самцы безошибочно узнают готовых к размножению самок.
В зависимости от смысла передаваемой информации используемые для общения пахучие вещества обладают различной степенью прочности. Но даже самые нестойкие действуют гораздо дольше, чем, например, звуковые сигналы. Запах бабочки сатурнии, способный распространяться на расстояние нескольких километров, должен сохраняться не менее часа. Обычно подобные феромоны обладают значительно большей стойкостью.
Если провести аналогию между человеческими способами общения и формами коммуникации у животных, обонятельные сигналы уместно сравнить с письменной речью. Действительно, запаховые метки, сохраняющие свой аромат несколько дней, используются как своеобразные объявления. А если требуется продлить срок действия извещений, животные их систематически обновляют. Они, как правило, адресованы представителям того же вида, но обычно понятны большинству животных, проживающих по соседству, если те обладают развитым обонянием. Запаховые метки в равной степени интересны как для врагов, так и для потенциальных жертв хозяев объявлений.
Чаще всего для долгосрочных объявлений используют мочу и кал. Однако у многих животных есть специальные железы. У антилоп они находятся около глаз, у индийских слонов – впереди уха, у хищников около вибрисс, у козлов и серн – за рогами, у верблюдов – на шее, у кроликов – под подбородком, у шимпанзе и горилл – под мышками, у даманов – на спине, на подошвах – у соболя, около хвоста – у лисиц и барсуков, на бедре – у утконоса, на лбу – у летяги. На границах своего участка животные (чуть не сказал – ставят) превращают с помощью пахучих веществ пни, камни, кусты и деревья в пограничные столбы. Пахучая метка сохраняется несколько дней. Соболь метит только охотничьи тропки, которыми постоянно пользуется, а бегемоты абсолютно всю площадь своих владений, рассеивая по ней помет.
Дикие кролики обозначают границы владений лапками, только делать им это сложнее. Пахучая железа есть только у самцов. Прежде чем начать ставить метки, глава семьи натирает подошвы передних лап выделяющимся из железок секретом. Зато после того, как зверек полдня побегал по делам и хорошо вытер лапки о траву и землю, можно смело отправляться в свою нору, не опасаясь, что оставишь слишком заметный след.
Испражнения животных, хотят они того или нет, распространяют запах оставивших их существ. Согласитесь, это не всегда удобно, так как безобидным существам он сообщит, что они попали на территорию опасного зверя, а хищникам поможет обнаружить объект своей охоты. Чтобы избежать подобных неудобств, многие животные устраивают уборные, расположенные на отшибе своих владений, которыми пользуются все члены семьи или стаи, а иногда и все соплеменники, обитающие в округе, хотя им для этого необходимо приходить издалека. Некоторые существа, не способные перемещаться на значительные расстояния, а потому особенно заинтересованные в том, чтобы не привлечь к месту своего обитания хищников, стараются опорожнять мочевой пузырь и прямую кишку как можно реже, а чтобы запах постоянно не возобновлялся, синхронизируют процесс испражнения, посещая туалеты всей семьей. Таких правил придерживаются ленивцы.
Создают туалеты и хищники. Выдры устраивают их по берегам озер и рек, чаще всего на песчаных пляжах. Зверьки лапками сгребают холмик высотой в 10–12 сантиметров и пользуются им как унитазом, оставляя здесь свои экскременты. Если берега поросли травой, «унитазом» может стать любой бугорок, небольшой камень или пенек. На песчаной косе площадью в 4–8 квадратных метров может находиться до 10 «горшков». Часто туалетом пользуется сразу несколько членов одной или разных семей выдр. Сооруженный однажды унитаз служит нескольким поколениям зверей. У пум туалеты располагаются возле одиноко стоящих деревьев, скал и других приметных объектов. Ни один зверь не пройдет в районе туалета, не посетив его.
Смысл общественных туалетов, видимо, состоит в том, что они позволяют представителям одного вида животных обмениваться информацией. Запах испражнений способен рассказать о съеденной пище, поведать, кто из животных голодает и где дичь в изобилии. Общественные туалеты информируют о состоянии здоровья и других особенностях жизни клиентов, позволяют узнать, кто есть кто и кто где живет. Подобные сведения, собранные заблаговременно, необходимы в период размножения. Они особенно важны таким необщительным существам, как пумы, большую часть года избегающим личных контактов с родственниками, да к тому же владеющим огромными индивидуальными участками, то есть рассредоточенным на большой территории. Чтобы информация о соплеменниках была исчерпывающей, звери пользуются несколькими общественными туалетами, расположенными в разных районах.
Сигнал тревоги, чтобы не всполошить надолго семью или стаю, должен быть непродолжительным, а если опасность не ликвидирована и после разрушения пахучего вещества, его возобновляют. Подвергшийся нападению муравей тотчас же выпускает пахучее вещество. Запах за несколько секунд распространяется на 10–15 сантиметров, и все члены муравьиной семьи, оказавшиеся в этом радиусе, спешат на помощь. У разных видов муравьев сигнал опасности действует от десятка секунд до нескольких минут.
Сигнал тревоги или призыв о помощи муравьи генерируют и на охоте. Один из видов южноамериканских муравьев, обнаружив крупную добычу, выделяет феромон мандибулярных желез. Это приглашение товарищам, охотящимся где-то рядом, принять участие в нападении на опасного противника. Охотник может расправиться с дичью и в одиночку, а сигнал подает позже, чтобы ему помогли унести «тушу» в муравейник. Каждый вид муравьев в качестве сигнала тревоги использует свой феромон. У муравьев одонтомахус он пахнет шоколадом. Не удивительно, что эти муравьи так охотно откликаются на приятно пахнущий призыв.
Пахучим веществом удобно метить временные тропинки. Если огненный муравей нашел много корма, возвращаясь домой, он время от времени прикасается жалом к земле, оставляя пунктирный пахучий след, по которому побегут за кормом другие муравьи. Дорожные указатели огненных муравьев действуют всего 100 секунд. За это время муравей может проползти всего 40 сантиметров, но если корма много, к дому движется много носильщиков, все время обновляя указатели.
Муравьи из рода понерин охотятся на термитов. Разведчик, обнаружив их подземную галерею, спешит домой и по дороге оставляет мобилизационный след. Минут через пять он покидает гнездо в сопровождении группы крупных и мелких рабочих муравьев и ведет их по своему следу. Добравшись до места охоты, крупные муравьи тотчас начинают рыть землю, а мелкие ждут, когда будет готова узкая брешь. Они проникают в подземные коридоры, вытаскивают оттуда убитых термитов и складывают их в кучки. Больших отверстий муравьи не проделывают, чтобы через них не выскочили крупные солдаты – грозная стража термитника. Через 10 минут охота кончается, и муравьи с богатой добычей отправляются обратно. У этих муравьев верстовые столбы дороги пахнут больше 20 минут. Термиты тоже пользуются ароматными указателями, чтобы метить свои исследовательские тропинки.
Животные, живущие стадами, даже достаточно большими, видимо, помнят индивидуальные запахи друг друга, что позволяет им поддерживать известную стабильность своих коллективов. В огромных семьях общественных насекомых невозможно запомнить каждого ее члена «в лицо», и для опознания они пользуются запахом. Он выполняет роль удостоверения личности или, вернее, пропуска.
Каждая семья общественных насекомых – пчел, ос, муравьев, термитов – имеет свой общий, только ей свойственный запах. Чужака стража в дом не пустит. Насекомые, живя вместе, невольно пропитываются им, а вот кролику-самцу приходится специально метить своих детей. Самец сумчатой летяги метит своим запахом самку. Пахучая метка одновременно и обручальное кольцо, и свидетельство о вступлении в брак, и новая фамилия по мужу.
К обонятельному близок химический язык. На нем любят обсуждать свои дела и издавать «приказы» общественные насекомые. В семьях муравьев, имеющих несколько каст, мелкие рабочие нянчатся с детворой, а солдаты странствуют в поисках корма. Малюсеньким личинкам уже известно, кто кем будет, став взрослым. Решает судьбу молодежи старшее поколение. Если пищи вокруг много, солдаты успешно справляются со своей задачей, а сытые царицы откладывают много яиц. Таким семьям нужны няньки. На полноценной пище личинки быстро взрослеют и достигают совершеннолетия, не успев вырасти, а потому на всю жизнь остаются мелкими рабочими муравьями – няньками.
Если корма муравьиной семье не хватает, голодные самцы и самки начинают выделять особое вещество, которое няньки переносят личинкам. Это приказ о мобилизации, то есть распоряжение личинкам стать солдатами. Приказ будет выполнен, если его доведут до сведения личинок на 45–60-й день после их последней линьки. «Новобранцы» могут быстро наладить снабжение продовольствием, и это обстоятельство важно заранее предвидеть. Для этого муравьиному государству нужно иметь точные представления о численности собственной армии.
Судить о ней позволяет концентрация особого вещества, выделяемого каждым солдатом. Когда армия достигнет предельной величины, концентрация этого вещества достигнет такого уровня, который позволит отменить приказ о «рекрутском наборе». Интересно, что и этот приказ будет понятен личинкам только на 45–60-е сутки после последней линьки.
Язык особенно важен для насекомых, живущих большими семьями. Им постоянно приходится обмениваться информацией, устраивать митинги и общие собрания, на которых они объясняются с помощью сильно действующих химических веществ. Кочевые муравьи Америки – эцитоны то живут оседло, то отправляются в двух-трехнедельный поход. С наступлением ночи муравьи выстраиваются в колонны и, забрав весь скарб, личинок и куколок, уходят в многодневный поход. Как они сговариваются, когда начать поход, где его кончить? И кто подает сигнал к выступлению?
Оказывается, подрастающие личинки начинают выделять особое вещество, которое слизывают муравьиные няньки и передают остальным членам семьи. Это вещество, как сигнал горна, играющего «поход», вызывает у муравьев желание кочевать. Когда они его наедятся вдоволь, усидеть на месте уже не могут, хватают в челюсти личинок и марш-марш в поход.
Пройдет 18–19 дней, личинки вырастут, приступят к окукливанию и перестанут выделять «вещество странствий». Муравьи успокаиваются, делают остановку и живут оседло, пока из отложенных маткой яичек не выведутся и не подрастут новые личинки, которые и дадут сигнал к походу. Ученые подсчитали, что муравьиной семье достаточно 10 возбуждающих химических веществ, различные сочетания которых дают им возможность «обсуждать» любые муравьиные проблемы.
Запаховый и химический язык поддается имитации. Среди животных широко распространено использование чужих запахов в качестве поддельных удостоверений личности и фальшивых пропусков. В тропических странах живут муравьи, которые сами муравейников не строят. Взрослая самка заползает в муравейник другого вида муравьев. Стража у входа пропускает ее беспрепятственно. Она предъявляет фальшивый пропуск, выделяя вещество, похожее на маточное вещество царицы муравейника, но действующее еще сильнее. Поэтому рабочие муравьи начинают ухаживать за нею, за ее яичками, личинками, куколками. Постепенно они перестают признавать собственную царицу и убивают ее.
Личинка жужелицы шауми выделяет вещество, сходное с веществом царицы термитника. Предъявив подложные документы, она беспрепятственно добирается до камеры, где обитает царица, и съедает хозяйку дома. Теперь она будет жить в чужом доме, окруженная вниманием огромной армии термитов, которые чистят ее и кормят. Сами термиты убежденные вегетарианцы. Такая пища не совсем удовлетворяет личинку, и она время от времени разнообразит меню своими благодетелями – термитами.
