Химическая коммуникация животных

Химические сигналыособенно хорошо развиты у насекомых и у млекопитающих.

Нос млекопитающих содержит специализированные клетки, которые способны ощущать химические "сигналы тревоги" - вещества, которые выделяют их собратья в случае опасности. Многие растения и животные в случае опасности - ранения, стресса, приближения хищника - выделяют летучие вещества, так называемые феромоны тревоги, отмечают авторы статьи, биологи из университета Лозанны.

Однако до сих пор ученым не удавалось установить, что собой представляют эти вещества, как они выделяются, а также как животные могут определять их присутствие. Жюльен Брехбюль (Julien Brechbuehl) и его коллеги определили, что детектором феромонов служат так называемые ганглии Грюнберга, небольшое плотное скопление круглых клеток, расположенных недалеко от кончика носа. Они были открыты еще в 1973 году, но их функция до сих пор оставалась неясной.

Швейцарские ученые провели эксперимент на двух группах лабораторных мышей - нормальных и без грюнберговских клеток. В тех случаях, когда рядом находилась испуганная мышь, животные из первой группы резко меняли свое поведение, прекращали путешествовать по клетке и прятались в угол. Мыши, лишенные ганглий Грюнберга, в той же ситуации никак не меняли свое поведение, и, следовательно, не получили химический "сигнал тревоги". Исследователи отмечают, что отсутствие детектора феромонов тревоги никак не влияет на "обычное" обоняние. Мыши из обеих групп с одинаковым успехом отыскивали печенье, спрятанное в клетке.

Феромоны бабочек улавливаются самцами с подветренной стороны за 4–5 км, и они самые устойчивые из феромонов насекомых. Наоборот, феромоны треврги, используемые муравьями, распространяются на расстояние в несколько сантиметров и быстро распадаются, что вполне объяснимо, так как эти сигналы призваны обеспечить быструю, но локальную реакцию. Многие млекопитающие маркируют свою территорию при помощи запахо-вых меток, часто концентрируя их на особых местах. Запах используется также для сообщений о состоянии самок млекопитающих в период размножения, Во время эструса они выделяют специальные химические вещества, сигнализируя этим готовность к встрече с самцом. Этот тип сигнала используется у самых разных видов. Он аналогичен, например, запахам, издаваемым неоплодотворенными самками бабочек и привлекающим самцов с весьма далеких расстояний. Такие вещества называются половыми феромонами.

Химические сигналы чаще всего используются теми приматами, которые являются потенциальными жертвами и занимают ограниченную территорию. Обоняние имеет особое значение для обитающих на деревьях примитивных ночных приматов (полуобезьян), таких, как тупайи и лемуры. Тупайи метят территорию с помощью секрета желез, расположенных в коже горла и груди. У некоторых лемуров такие железы находятся подмышками и даже на предплечьях; передвигаясь, животное оставляет на растениях свой запах. Другие лемуры используют для этой цели мочу и фекалии.

Высшие обезьяны, подобно человеку, не имеют развитой обонятельной системы. Кроме того, лишь немногие из них обладают кожными железами, специально предназначенными для выработки сигнальных веществ.

Изучение химической сигнализации показало ее высокую специфичность. Для позвоночных и беспозвоночных животных установлено существование "видовых запахов", запахов, присущих "семейным", "колониальным" и другим группировкам, индивидуальных и половых запахов. Индивидуальный запах может зависеть не только от химизма выделений потовых или сальных желез, но и от состава микрофлоры поверхности кожи, разлагающей выделенные жирные кислоты.
Широкое использование различных выделений, включая мочу и кал, для маркирования территории и оставления пахучих следов укрепляет связи особей в группе и координирует их поведение, изолируя группу от ее соседей. Химические маркеры (феромоны или телергоны) могут иметь и более широкое значение, синхронизируя биологические явления в популяции и влияя на состояние особей. Химические сигналы долго сохраняются, обходят препятствия, могут использоваться в ночное время, указывают на определённые предметы или события во внешней среде.

Роль феромонов в химических сигналах

Феромоны (греч fero — нести, hormao — побуждать) — это биологически активные пахучие летучие вещества, которые животные выделяют в окружающую среду в очень малых количествах специальными железами и клетками. Феромоны выделяются во внешнюю среду и имеют сигнальное значение. Они — главные ориентиры во взаимоотношениях животных: звери узнают о местонахождении и передвижениях собратьев, об их физиологическом и эмоциональном состоянии. Этот обмен информацией называется химической коммуникацией. Все живое на Земле «общается» таким образом с древнейших времен: химическая сигнализация обнаружена не только у животных, но и у бактерий, водорослей, грибов и высших растений. Пахучие вещества выгодно отличаются от оптических и акустических сигналов тем, что в воздушной среде они могут распространяться на достаточно большие расстояния, действуют в темноте и сохраняют эффективность даже после того, как отправитель сигнала уже исчез. Феромоны специфически способны вызывать половое желание, половую готовность, глубокие эмоции, влиять на уровень гормонов, плодовитость, заботу о детях, зрелость, агрессию или покорность и др. По своей химической природе феромоны могут быть стероидами, насыщенными или предельными кислотами, альдегидами, спиртами или даже смесью этих веществ. Они имеют небольшую молекулярную массу и обладают хорошей летучестью. Различают несколько видов феромонов.

Половые феромоны (афродизиаки) необходимы для поиска, распознавания и привлечения особей противоположного пола, стимуляции полового поведения. Другие феромоны животные используют, чтобы метить границы своей территории. Третьи служат сигналом для сбора особей одного вида в какую-то большую группу: стаю, семью и т.д. Есть феромоны, которые животные испускают в случае опасности: они стимулируют защитное поведение у всех других особей того же вида».

Первым химическим «словом», которое исследователям удалось описать и синтезировать, стал бомбикол — ненасыщенный алифатический спирт. Самки тутового шелкопряда привлекают им самцов. Запах-сигнал является для них строгим приказом, не подлежащим обсуждению: «Немедленно лети туда!». У животных с высокоразвитой нервной системой химический обмен информацией происходит по-другому. Для них пахучий сигнал — не абсолютная необходимость, а всего лишь предлагаемый вариант поведения, который зверь принимает в расчет в данной ситуации. И чем выше уровень развития нервной системы, тем пластичнее модели поведения животного. Поэтому изучать химические сигналы млекопитающих значительно труднее.

Феромоны помогают животным узнавать себе подобных («Знакомых и Родственников Кролика»). На коже у них находятся специфические железы, которые выделяют пахучие секреты. У парнокопытных лучше всего развиты железы, расположенные возле глаз, на хвосте, у копыт и на внутреннем листке крайней плоти; у хищников — анальные и подошвенные, у грызунов — брюшные и боковые. Секрет этих желез является своеобразной «визитной карточкой» животного. Но звери-родственники могут иметь и так называемый семейный феромон. Об этом свидетельствует способ маркировки у больших песчанок: молодые грызуны время от времени подлезают под вожака, смазывая себя секретом его брюшной железы, что и придает им общий, «семейный» запах. Существуют также и выделения, специфичные для того или иного вида животных.

Важная функция пахучих выделений — контроль за территорией. Интересные наблюдения были сделаны за поведением обычных домовых мышей. Когда самец «у себя дома» встречает незнакомца, то приходит в ярость и начинает жестоко прогонять непрошенного гостя, норовя его убить. Но если пришельцу удастся провести некоторое время на этой территории и пропитаться хозяйским запахом, то их встреча заканчивается куда более дружелюбно. А вот пример мышиной ревности: если самец «ушел по своим делам», а к его подруге в его отсутствие приходил чужак, то хозяин, вернувшись, нападает на самку и тиранит ее до тех пор, пока чужой запах (аромат измены) полностью не выветрится.

Еще одна функция ароматических выделений — предупредительная. Замечено, что в капкан, куда удалось поймать волка или лисицу, долго не попадаются другие звери. Очевидно, пленники оставляют там пахучий след с предупреждающим сигналом: осторожно, берегись, сюда не ходи, туда ходи! Это феромон тревоги, который обнаружен также у грызунов и некоторых оленей. Он вызывает разные реакции: животное может убежать, затаиться, а некоторые (например, общественные насекомые вроде муравьев) становятся агрессивными и храбро нападают на врага.

Синтез феромонов имеет огромное значение для сельского хозяйства, поскольку с их помощью можно управлять поведением и воспроизводством животных, в частности свиней и коров. Эти вещества используются и для борьбы с вредными насекомыми.

Химическая коммуникация между особями одного вида широко распространена в животном царстве. У большинства видов она является основным средством связи, хотя птицы и высшие приматы, по-видимому, составляют исключение из этого правила. К сожалению, наши знания о передаче информации животными с помощью феромонов довольно поверхностны. Проблемы химической коммуникации таят в себе колоссальные возможности для исследований в будущем, результаты которых, несомненно, найдут практическое приме - нение в борьбе с вредными животными в сельском хозяйстве и других областях. [ 1 ]

Очевидно, что знание языкахимической коммуникации (словаря сигналов) и его синтаксиса совершенно необходимо для установления разумных и взаимополезных отношений человека с окружающей живой природой. Это позволит нам остановить, наконец, бесконечные и бессмысленные войны с Природой в попытках истребить вредные для человека виды и перейти к диалогу на универсально понятном языке химических сигналов и, следовательно, к разумной регуляции наших отношений с другими живыми существами. Это, конечно, не более чем очень далекая перспектива, но сама возможность движения в этом направлении во многом зависит от успехов органического синтеза. [ 2 ]

Очевидно, что знание языкахимической коммуникации (словаря сигналов) к его синтаксиса совершенно необходимо для установления разумных и взаимополезных отношений человека с окружающей живой природой. Это позволит нам остановить, наконец, бесконечные и бессмысленные войны с Природой в попытках истребить вредные для человека виды и перейти к диалогу на универсально понятном языке химических сигнатов и, следовательно, к разумной регуляции наших отношений с другими живыми существами. Это, конечно, не более чем очень далекая перспектива, но сама возможность движения в этом направлении во многом зависит от успехов органического синтеза. [ 3 ]

Очевидно, что знание языкахимической коммуникации (словаря сигналов) и его синтаксиса совершенно необходимо для установления разумных и взаимополезных отношений человека с окружающей живой природой. Это позволит нам остановить, наконец, бесконечные и бессмысленные войны с Природой в попытках истребить вредные для человека виды и перейти к диалогу на универсально понятном языке химических сигналов и, следовательно, к разумной регуляции наших отношений с другими живыми существами. Это, конечно, не более чем очень далекая перспектива, но сама возможность движения в этом направлении во многом зависит от успехов органического синтеза. [ 4 ]

У рыб, помимо подражания, определенное значение в интеграции групп имеетхимическая коммуникация. [ 5 ]

В настоящее время известны феромоны различного назначения: половые феромоны, или половые аттрак-танты, насекомых обеспечиваютхимическую коммуникацию полов; агрегационные - определяют концентрацию, скопление насекомых у источников пищи и мест спаривания; феромоны, вызывающие реакцию тревоги у многих общественных перепончатокрылых; следовые, указывающие путь к колонии, выявлены у термитов, муравьев, пчел. [ 6 ]

Наконец, постоянное наличие в воде растворенных и взвешенных веществ имеют большое значение как фактор питания; выделение в воду продуктов метаболизма не только освобождает организм от ненужных веществ, но и широко используется водными животными как средствохимической коммуникации. Таким образом, в понятие воды как среды жизни включается обязательное наличие растворенных и взвешенных в ней веществ, в том числе имеющих органогенное происхождение. [ 7 ]

Мы теперь понимаем, что эти второстепенные вещества могут или значительно усиливать действие полового аттрактанта, или подавлять его [84]; их называли синергиетами, активаторами, антиферомонами я ингибиторами. Таким образом, в отношении видов, использующих один и тот же аттрак-тант, было предположено, что эти второстепенные вещест - (ва могут привлекать один вид и отпугивать другие. Разумеется, примесь третьего вещества может еще более усиливать исключительность линяйхимической коммуникации. [ 8 ]

ДНК или РНК, РАБОТА вкусовых и обонятельных рецепторов, взаимодействие гормонов и феромонов со специфическими рецепторами, да и сам общий феноменхимической коммуникации (о котором кратко говорилось в разд. [ 9 ]

ДНК или РНК, РАБОТА вкусовых и обонятельных рецепторов, взаимодействие гормонов и феромонов со специфическими рецепторами, да и сам общий феноменхимической коммуникации (о котором кратко говорилось в разд. [ 10 ]

Химическая коммуникация между особями одного вида широко распространена в животном царстве. У большинства видов она является основным средством связи, хотя птицы и высшие приматы, по-видимому, составляют исключение из этого правила. К сожалению, наши знания о передаче информации животными с помощью феромонов довольно поверхностны. Проблемыхимической коммуникации таят в себе колоссальные возможности для исследований в будущем, результаты которых, несомненно, найдут практическое приме - нение в борьбе с вредными животными в сельском хозяйстве и других областях. [ 11 ]

Рассмотренные выше примеры относятся к довольно простым случаям, когда химические вещества служат медиаторами простых и хорошо определенных взаимоотношений внутри организма или между немногими особями. На самом деле взаимоотношения между биологическими партнерами образуют сложно переплетенную сеть горизонтальных и вертикальных связей, охватывающих псе сообщество. Стабильность интегрированной биологической системы как единого целого критически зависит от взаимодействия отдельных ее частей. Есть все основания предполагать, что химический канал связи в действительности является одной из важнейших составных частей системы контроля, обеспечивающего эффективность этого взаимодействия, хотя до сих пор мы не имеем целостного предстаачения о системехимической коммуникациив сколько-нибудь сложных биологических сообществах. [ 12 ]

Рассмотренные выше примеры относятся к допольно простым случаям, когда химические вещсстпа служат медиаторами простых и хорошо определенных взаимоотношений внутри организма или между немногими особями. На самом деле взаимоотношения между биологическими партнерами образуют сложно переплетенную сеть горизонтальных и вертикальных связей, охватывающих псе сообщество. Стабильность интегрированной биологической системы как единого целого критически зависит от взаимодействия отдельных ее частей. Есть все основания предполагать, что химический канал связи в действительности является одной из важнейших составных частей системы контроля, обеспечивающего эффективность этого взаимодействия, хотя до сих пор мы не имеем целостного предстаатсния о системехимической коммуникациив сколько-нибудь сложных биологических сообществах. [ 13 ]

Рассмотренные выше примеры относятся к довольно простым случаям, когда химические вещества служат медиаторами простых и хорошо определенных взаимоотношений внутри организма или между немногими особями. На самом деле взаимоотношения между биологическими партнерами образуют сложно переплетенную сеть горизонтальных и вертикальных связей, охватывающих все сообщество. Стабильность интегрированной биологической системы как единого целого критически зависит от взаимодействия отдельных ее частей. Есть все основания предполагать, что химический канал связи в действительности является одной из важнейших составных частей системы контроля, обеспечивающего эффективность этого взаимодействия, хотя до сих пор мы не имеем целостного представления о системехимической коммуникациив сколько-нибудь сложных биологических сообществах. [ 14 ]

Дата добавления: 2015-10-23