ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Насекомые из "Наука о запахах" Для того чтобы собака могла выследить добычу в поле, а олень — благополучно избежать встречи с охотником, сложный аппарат органов чувств должен передать большое количество информации в сравнительно высоко организованный мозг животного. Такая работа совершенно непосильна для мозга насекомого по очень простой причине он в тысячи раз меньше. [c.23] При ограниченном весе насекомых, например комара или плодовой мушки, природа предусмотрела у них множество систем топливную, двигательную, механизм приземления и, наконец (что совершенно не нужно самолету), полную программу, спецификацию и аппарат воспроизведения себе подобных. В связи с такой перегрузкой воспринимающие (сенсорные) устройства насекомых и емкость их мозга должны быть сведены к минимуму. Тем не менее многие крошечные насекомые способны находить источник запаха, причем делать это сравнительно быстро, и, что еш,е более любопытно, в бесплотном пространстве, где нет никаких следов (в земном смысле этого слова) и примет и где сам запах движется от каждого колебания листка. Известны опыты, когда бабочку-самку размером не более почтовой марки, заключенную в бумажную коробочку, находили предварительно помеченные самцы, которые были выпуш,ены на большом расстоянии от нее с подветренной стороны. В одном из таких опытов насекомым приходилось пролетать несколько километров над открытой водой, чтобы достичь небольшого островка, где находились самки. [c.23] Разработка этой проблемы (в той мере, в какой это уже сделано) — хороший пример научного исследования. Мы расскажем читателю эту историю максимально подробно и в том порядке, в каком все совершалось, потому что, помимо всего прочего, чрезвычайно поучительно видеть, как могут вознаграждать ошибки. [c.24] Как всегда в начале нового исследования, была изучена литература, чтобы убедиться, что данная проблема еще не разрешена при этом обнаружилось несколько интересных фактов. Во-первых, подтвердилась правильность основного предположения, что самцов насекомых в ряде случаев привлекает к самкам именно запах, а не радиоволны или какой-нибудь другой, еще не известный раздражитель, В некоторых случаях даже были выделены и идентифицированы чистые химические вещества, обусловливающие этот запах впоследствии оказалось возможным использовать их в качестве приманок в ловушках. Самцы насекомых попадают в ловушки даже несмотря на то, что вместо самки там имеются лишь ничтожные следы вещества, имитирующего запах этой самки. Некоторые авторы отмечали, что самцы насекомых должны обладать удивительно тонким обонянием по сравнению, например, с человеком, так как они прекрасно чувствуют запахи в количествах, совершенно не воспринимаемых человеком. [c.24] Разумеется, это, мягко говоря, не слишком строгое заключение, поскольку нет никаких оснований считать, что нос человека и нос насекомого должны быть одинаково чувствительны по отношению к одним и тем же запахам. Вещество, сильно пахнуш,ее с точки зрения человека, для насекомого может иметь очень слабый запах или вовсе им не обладать, и наоборот. [c.25] Очень важно было установить, какого количества молекул пахучего вещества, идущего по ветру от самки и привлекающего самца, достаточно для получения им соответствующего сигнала. Чтобы выяснить это, я просмотрел техническую военную литературу о движении с ветром облака боевого отравляющего вещества. Метеорологи, например Суттон, разработали математическую теорию изменения густоты, (или концентрации) газового облака, распространяющегося по ветру от небольшого источника, расположенного на уровне земли. Строгий анализ этой задачи является очень сложной проблемой, и на пути ее практического разрешения пришлось сделать ряд допущений, в том числе предположить, что поверхность земли ровна и горизонтальна, а ветер устойчив и равномерен. После всех этих расчетов получилась сложная, но вполне приемлемая формула, результаты вычислений по которой хорошо согласовывались с данными непосредственных измерений концентрации частиц в газовых облаках. [c.25] Этот расчет, естественно, весьма приблизителен и основан на ряде не вполне доказанных и, следовательно, спорных предположений. Действительное положение вещей варьирует в ту или иную сторону, причем в цифровом выражении, вероятно, может быть ошибка порядка троекратной, но вряд ли более чем десятикратная. Такая неопределенность, в сущности, ничего не значит, так как целью проведения всех этих расчетов было приобрести уверенность в том, что даже при столь ничтожной скорости выделения самкой пахучего вещества, как 1 микрограмм в секунду, на расстоянии более полутора километров от источника запаха насекомое-самец встретит достаточное количество пахучих молекул. Если самок несколько, то ситуация, разумеется, значительно упрошается и тот факт, что самец находит данную самку, вовсе не означает, что он направлялся с самого начала именно к ней. [c.26] Кроме того, этот расчет обнаруживает простой путь к пониманию того, как насекомое из ненаправленного ощущения получает ключ к направлению, откуда исходит это ощущение. Действительно, было бы весьма соблазнительно предположить, что насекомое летит в том направлении, в котором усиливается ощущение запаха. Однако по ряду причин этого не происходит. [c.27] Во-первых, поскольку запах движется по ветру и все более и более разбавляется в воздухе, средняя интенсивность его падает так медленно, что насекомому, выслеживающему источник запаха, придется, вероятно, пролететь примерно с полкилометра, прежде чем средняя сила запаха заметно изменится. Более того, средняя сила запаха и его действительная интенсивность в разные моменты и в разных участках совершенно неодинаковы. Всякий человек, наблюдающий, как уплывает дым от сигареты, может видеть, что этот дым не образует сплошного облака, плотного внутри и разреженного к краям, как предусматривает математическая формула, о которой мы уже говорили. Напротив, дым движется по ветру, образуя сложную систему струек, или потоков, которые постоянно скручиваются, завиваются и растекаются новыми струйками. Для насекомого оказалась бы совершенно невыполнимой задача проделать путь вдоль одной из таких струек. Даже если бы насекомое летело по оси облака запаха, оно все равно не могло бы ощущать постоянно усиливающейся интенсивности запаха, а вместо этого попеременно чувствовало бы усиления и спады силы запаха в зависимости от чередований струек в облаке. То, что органы обоняния насекомого расположены на внешних частях антенн-усиков, делало бы нерегулярность чередования ощущений особенно заметной. [c.27] Таким образом, на вопрос о том, как именно летящее насекомое добивается точно направленного ответа на ненаправленное ощущение запаха, ответить далеко Ие просто. [c.27] Когда насекомое, либо человек в самолете, летит прямо по ветру, наземные предметы возникают впереди, проносятся под летящим существом и исчезают позади. При полете против ветра, если ветер не слишком силен, те же наземные предметы движутся по отношению к наблюдателю, как и в первом случае, но только с меньшей скоростью, так как скорость движения наблюдателя относительно земли снижается встречным ветром. Таким образом, движение по ветру и движение против ветра зрительно дают одинаковую картину, с. той лишь разницей, что движение против ветра медленнее движения по ветру. [c.28] Если направление движения находится под некоторым углом к направлению ветра, то наземные предметы не будут появляться впереди и исчезать позади, а будут двигаться под некоторым углом к направлению полета насекомого (или самолета). Сложные глаза насекомых в силу своего устройства чрезвычайно чувствительны к такого рода движущимся картинам. Следует упомянуть, наконец, еще один вариант если ветер настолько силен, что насекомое не может передвигаться против ветра и его сносит назад, то картина движения наземных предметов будет обратной, то есть они будут появляться сзади и исчезать впереди. Большинство насекомых находят такое положение весьма неприятным и обычно стараются как можно быстрее приземлиться. [c.28] Проведенные Кеннеди опыты, несомненно, очень важны, но они не дают полного ответа на поставленный нами вопрос каким образом самец бабочки может использовать ненаправленный запах для определения пути к тому месту, откуда этот запах исходит Кеннеди сам понимал это и писал в своих статьях Что касается вопроса о нахождении цели... установлено, что ориентация полета к источнику запаха, приносимого ветром, не является в прямом смысле легко объяснимым явлением . И еще Непонятно, каким образом свободно летящее насекомое строго ориентируется на тепло, влажность или запах потока воздуха . Самое полезное, что автор извлек из своих экспериментов, заключается в следующем ощущение запаха играет роль спускового механизма в полете насекомого против ветра, который продолжается до тех пор, пока не будет достигнута цель полета. [c.29] И все же эти опыты — большое достижение, так как они показали вполне ясно, что комары, во всяком случае, пользуются в полете глазами для корректирования своего курса в зависимости от силы и направления ветра. Правда, экспериментатор не объяснил, как насекомые делают то же самое ночью или во время полета над гладкой водной поверхностью, когда отсутствуют наземные отметки, по которым можно было бы установить курс. Кроме того, ничего не известно о механизме, который помогает насекомому отыскать потерянный запах, если оно в полете отклоняется в сторону или пролетает мимо цели. [c.29] Таково было положение, когда я стал задумываться над проблемой ориентации насекомых по запаху. Особенно сильное впечатление производили сообщения о насекомых, летающих ночью или над открытой водой и тем не менее успешно отыскивающих самок. По-видимому, это свидетельствует о том, что некоторые насекомые способны находить источник запаха, не имея фиксированных ориентиров на поверхности, над которой они пролетают. Кроме того, я был убежден, что комары, с которыми экспериментировал Кеннеди, могли вести себя не точно так же, как бабочки или плодовые мушки. Итак, я заинтересовался структурой пахучего облака, которая, возможно, сама по себе могла бы подсказывать насекомому нужное направление полета и сделала бы не обязательным визуальный контакт с поверхностью земли. [c.30] Я потратил массу времени, наблюдая клубы дыма в импровизированной аэродинамической трубе и фотографируя их, и даже умудрился делать срезы этих облаков, затемняя трубу и освещая дым светом от узкого щелевого источника. В результате всех этих эксперименто в я много узнал об очень сложной волокнистой структуре настоящего дыма или пахнущего следа (фиг. 1), столь сильно отличающейся от усредненной картины (фиг. 2), которую дает упоминавшаяся выше математическая формула. Это еще раз подтверждало сложность любого ощущения запаха у насекомых, пролетающих через такое облако. Наконец, я разработал рабочую гипотезу, или временную теорию, того, каким именно образом летящее насекомое м(-жет ориентироваться по запаху. [c.30] Находясь в свободном полете до встречи с облаком запаха, насекомое может производить поиск, проделывая серии длинных зигзагов. Если, войдя в облако, оно будет ориентироваться по уменьшению интервалов между импульсами, это укажет ему правильный путь к источнику запаха. Наоборот при выходе из облака или удалении от источникаСинтервалЫ между поступающими импульсами будут увеличиваться, что заставит насекомое повернутц назад. Если в этом случае оно оставит первоначальный путь и проделает серию коротких резких зигзагов, то это, вероятно, позволит ему запеленговать направление, в котором интервал между импульсами снова начнет уменьшаться. Таким образом, очень простой набор сигналов и ответов на них должен дать насекомому возможность с большой точностью определить направление источника запаха без использования наземных ориентиров. [c.32] Вообще говоря, если мы вносим хоть ничтожный элемент систематичности или цели в какой-то беспорядочный процесс, то конечный результат можно рассчитать совершенно точно этот факт хорошо известен владельцам казино, которые заинтересованы только в постоянном проценте с оборота, приносящем хорошую прибыль независимо от выигрышей или проигрышей отдельных игроков. [c.33] Теория обонятельного коррегирования (ориентации по запаху), на которой я временно остановился, является, по существу, единственной в своем роде, так как в ней учитывается элемент беспорядочности движения насекомых. Эта теория предполагает, что насекомые вообще движутся-хаотично, а упорядоченность их движений увеличивается или уменьшается в зависимости от сигналов, поступающих из окружающего пространства. Эта теория была (а в обсуждаемом виде и есть еще) совершеннее других, потому что ее можно проверить экспериментально. [c.33] Для этого нужно выбрать подходящий вид насекомых и выработать такой метод наблюдения за ними, при котором насекомые могли бы летать в условиях, максимально приближенных к естественным. [c.33] Вернуться к основной статье