Собачий нюх: как работает нос собаки

На днях зашёл в вики энциклопедию и обнаружил что о собачьем нюхе, чутье, обонянии нет статьи. Если кто-нибудь увлекается написанием статей в вики можете использовать для создания статьи, а остальным: профессиональным кинологам, собаководам, любителям собак и желающим завести собаку надеюсь будет просто интересно как работает нос собаки.

Здесь собрано три статьи, две из которых ("Джильда чует золото" и "Три гипотезы о собачьем нюхе") представлены в виде сканов, а третья ("Как собаки определяют направление движения человека") текстовая версия.
Картинки кликабельны.

В.К. КАРПОВ, кандидат биологических наук

КАК СОБАКИ ОПРЕДЕЛЯЮТ НАПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА

Охотники, а также специалисты служебного собаководства, занимающиеся дрессировкой собак по розыскной службе, давно заметили, что собаки при обнаружении пахучего следа человека или зверя активно исследуют участок местности, тщательно принюхиваются, бегают взад и вперед, делают петли и только потом устремляются в том направлении, куда удалились человек или животное.
Механизм определения собакой направления движения преследуемого человека или зверя по их запаховым следам изучен недостаточно. Даже предположений по этому вопросу высказывается мало. В то же время полное знание этих особенностей позволило бы более целенаправленно организовать дрессировку и тренировку служебных собак, особенно по розыскной службе.
Приступая к исследованию указанных особенностей, главное внимание мы уделили выработке методики проведения опытов, которая бы дала возможность объективно оценить поведение собак. Остановились на методе, который, как нам кажется, позволил наглядно показать способность собак определять направление движения. Потребовалось смоделировать естественные условия для животных, но так, чтобы они контролировались.
Взяли ленту миллиметровой бумаги длиной 1 метр и шириной 6 сантиметров, вдоль нее посредине провели линию. Затем через каждый миллиметр сделали надрезы на ленте от края до средней линии. В результате получили «гребешок» из 1000 отрезков – зубчиков «гребешка», объемом около 2,4 мм3, прикрепленных одним концом к ленте. С целью адсорбции на поверхности бумажной ленты запаховых частиц человека помещали ее под головной убор или за голенище сапога помощника на срок от 30 минут до 2 часов.
По истечении заданного времени помощник усаживался у заднего борта автомашины, которая двигалась со скоростью около 5 км/ч по маршруту, о котором дрессировщик не знал. Помощник, сидя у заднего борта, ножницами последовательно отрезал по средней линии зубчики «гребешка» бумажной ленты с таким расчетом, чтобы они падали на землю примерно через 1 метр. Опыты старались проводить в безветренную погоду, чтобы не было значи-тельного разноса полосок бумаги. Практическое расстояние между отрезками на земле, из-меренное после опытов, колебалось в пределах 0,75– 1,2 метра с отклонениями от вообра-жаемой прямой линии влево и вправо на 0,1–0,4 метра.
Таким образом, мы прокладывали на местности на расстоянии около 1 километра искусственный «след» человека, где вместо пахучих отпечатков ног были бумажки с запахом человека, а объем каждого такого запахового «отпечатка» равнялся примерно 2,4 мм3. Попутно можно заметить, что процедуру подготовки и прокладки следа можно еще упростить, если вместо бумажной ленты взять ленту из ткани и выдернуть у нее значительную часть продольных нитей. В таком случае след прокладывается путем выдергивания пинцетом коротеньких нитей матерчатой ленты, которые и падают на землю. Однако этот более удобный способ был придуман позднее и потому опытов с его помощью выполнено недостаточно для статистической обработки, но можно быть уверенным, что результаты «матерчатые» никак не отличались от «бумажных».
Через определенное время (от 15 минут до 2,5 часа) в средней части участка дрессировщик пускал собаку на обнаружение и проработку «следов». В основном мы обращали внимание на то, верно ли собака определяла направление движения автомобиля. Прежде все-го следует указать, что собаки, идущие по следам, проложенным с помощью пахнущих чело-веком кусочков бумаги, вели себя так же, как и при проработке обычных следов людей. Ни в одном из 107 опытов этой серии собаки не пытались обнаружить непосредственный источник запаха – кусочки бумаги.
При давности до 1,5 часа результаты определения собаками направления искусственно-го «следа» приблизительно соответствовали результатам проработки обычных следов. Так, при давности менее 1 часа собаки верно определили направление движения в 91±6 проценте случаев. При увеличении давности собаки допускали ошибки значительно чаще, чем при проработке обычных следов той же давности. Например, при давности 2,5 часа собаки верно определили направление движения только в 24±9 процентах случаев, в остальных случаях – отказ от работы.
Опыты показали, что кусочки бумаги объемом 2,4 мм3 адсорбируют на своей поверхности запаховые частицы человека в количестве, достаточном для создания вокруг себя за-пахового облака, напоминающего подобное облако в районе отпечатка обуви идущего чело-века и потому легко обнаруживаемое собакой, особенно при небольшой давности. Для достаточной адсорбции на бумаге запаховых частиц мы ленту держали в контакте с телом чело-века не менее 30 минут, однако представляется, что это время можно было бы сократить без отрицательных последствий. Увеличение времени контакта бумаги с телом человека до 2 часов не дало заметных изменений в поведении собак.
Кусочки бумаги, содержащие запаховые вещества человека, брошенные на землю через 1 метр, располагались наподобие дорожки следов идущего человека. Попадая на землю, каждый кусочек бумаги с запахом подвергался воздействию окружающей среды – выветриванию, испарению, действию ультрафиолетового излучения солнца, влиянию кислорода, озона, фитонцидов – и постепенно терял часть запаховых частиц. При этом каждый кусочек, попадая на землю через какое-то время после предыдущего, этим воздействиям подвергался меньшее время, чем предыдущий кусочек, но большее, чем последующий. Если допустить, что на каждом кусочке бумаги равного объема первоначально содержалось примерно одинаковое количество запаховых частиц, то именно неодновременное попадание кусочков на землю, так же как и последовательное касание земли ногами идущего человека, приводит к тому, что происходит ступенчатая потеря запаховых веществ на бумаге - раньше упавшая бумажка раньше и начинает терять запаховые частицы со своей поверхности. Это и дает собаке возможность определить, в каком направлении количество запаховой информации увеличивается, а следовательно, и направление движения «человека».
О том, что именно таков механизм определения собаками направления движения человека или животного, свидетельствуют результаты аналогичного, но более показательного опыта. В этой серии брали ленту бумаги в виде клина, длиной 1 метр и переменной шириной от 7 сантиметров в широкой части до 3 сантиметров в узкой. На расстоянии 3 сантиметров от нижнего края проводили продольную линию. Верхнюю часть этой клиновидной ленты также надрезали через каждый миллиметр от верхнего края до срединной линии. Получался «гребешок» с плавно изменяющимися по высоте зубьями. Адсорбцию запаховых частиц на бумажной ленте проводили способом, описанным в первом опыте.
Однако при движении автомобиля помощник отрезал по средней линии миллиметровые полоски бумаги, начиная с широкой части ленты. В данном опыте по мере движения автомобиля объем кусочков ленты, падающих на землю, плавно уменьшался от 3,2 мм3 (длина в начале клина 40 миллиметров, ширина 1 мм, толщина 0,08 миллиметра) в начале «следа» почти до нуля в конце «следа». Расчеты показывают, что объем каждой последующей бумажки на 0,003 мм3 меньше предыдущей. Следовательно, каждая последующая бумажка, будучи несколько меньшей по объему, содержала запаховую информацию на какое-то количе-ство меньше, чем предыдущая, то есть направление искусственного «следа» человека, проложенного с помощью автомобиля, с самого начала оказалось «повернутым» в противоположную сторону.
Как же собака поведет себя в этой сложной ситуации? Ведь известно, что комплексный запах следа движущегося человека состоит из нескольких компонентов. Главным, конечно, является индивидуальный запах человека, то есть обусловленный, в основном, выделениями сальных и потовых желез, который является строго специфичным и именно индивидуальным. Но в состав сложного комплексного запаха следа входят также запахи кожи обуви, гуталина, запахи бытовые и производственные. Сюда же примешиваются запахи раздавленных растений, насекомых, свежепридавленной почвы. А так как в опытах мы не смогли избежать действительного движения автомашины по земле, трава и почва подвергались воздействию в прямом направлении, то есть сила запаха растений и почвы увеличивалась в прямом направлении, а индивидуальный запах «разбрасывали» в обратном, что уменьшало количество индивидуальных запаховых частиц с каждым последующим метром прокладки «следа».
Эти опыты показали, что собаки, пущенные примерно посредине участка «следа», после тщательного обследования местности начинали движение в сторону, противоположную направлению движения автомобиля, с которого этот «след» прокладывали. Сравнение результатов двух опытов показало, что при определении «обратного» направления движения собаки допускают в среднем на 10 процентов больше ошибок, чем при определении «прямо-го» направления. Здесь, вероятно, сказывается замешательство собаки в связи с тем, что след как бы раздваивается – запах растений и почвы усиливается в одну сторону, а индивидуальный запах – в противоположную.
Как и в первых опытах, влияние давности «следов» тоже прослеживается отчетливо. Так, при давности менее 1 часа собаки верно определили «обратное» направление в 82±9 процентах случаев, а при давности 2,5 часа только в 15±8 процентах случаев, в остальных случаях – отказ от работы.
Таким образом, для собак индивидуальный запах человека является главным, определяющим, а запахи растений и почвы имеют второстепенное значение. Увеличение градиента запаха растений и почвы не оказывает заметного влияния на поведение собак при наличии на следе индивидуального запаха человека, и собаки определяют только градиент этого запаха. Следующий вывод: количество запаховой информации, первоначально находящейся на больших по объему бумажках, значительно превосходит количество информации, уходящей с них за счет более раннего их попадания на землю, что и дает возможность собаке определить разницу в градиенте и выбрать направление движения «человека», обратное направлению движения транспорта.
Таким образом, направление движения человека, оставившего запаховый след, собака определяет по увеличению концентрации индивидуального запаха в сторону движения человека.
Для подтверждения указанного положения приводим сравнительные результаты опытов по проработке собаками следов бегущего человека и человека, двигающегося шагом.

Условия работы собак -------------------Верные действия собак, %
----------------------------------след проложен бегом ---- след проложен шагом
Собака работает на поводке ------- 37±8 -------------------------- 73±7
Собака работает без поводка ------ 84±6 -------------------------- 86±5

Обращает на себя внимание то обстоятельство, что работая на поводке по следу, проложенному бегущим человеком, собаки допускают ошибки в 2,3 раза чаще, чем работая без поводка. При проработке следов, проложенных идущим человеком, результаты работы собак, связанных с дрессировщиком поводком, лишь на 13 процентов ниже результатов работы без поводка. Собаки, работающие без поводка, дают примерно одинаковый результат при проработке следов бегущих и двигающихся шагом людей. Работая не на поводке у дрессировщика, собаки, прорабатывая следы бегущих людей, допускают в два раза больше ошибок, чем прорабатывая следы людей, двигающихся шагом. В чем же здесь дело?
Анализ показывает, что только в одной из четырех представленных ситуаций – работа на поводке по следу бегущего человека – собака не может развить скорость выше скорости преследуемого ею человека, так как скорость управляющего ею дрессировщика, бегущего в полном обмундировании, значительно ниже скорости бегущего налегке человека, прокладывающего след, а собака из-за поводка не может оторваться от дрессировщика. Думаем, что в этих условиях собаке труднее определить направление движения человека, и она допускает больше ошибок в связи с тем, что не может обнаружить увеличение концентрации запаха, а ориентируется только на наличие этого запаха на поверхности земли. Учитывая более медленную скорость собаки в указанной ситуации, можно предположить, что она подходит к каждому очередному отпечатку с «запаздыванием» на какое-то время, и запаховая информация с отпечатка под влиянием факторов среды уменьшается с каждым ее шагом, то есть каждый новый отпечаток как бы «старее» предыдущего, и идет не увеличение концентрации запаха, а его снижение. Поэтому только хорошо обученные собаки, ориентируясь в основном на наличие все уменьшающейся информации, могут успешно продолжать преследование.
В практике применения служебных собак иногда складывается ситуация, когда собаку заставляют прорабатывать обратный след человека, то есть след от места задержания нарушителя до места начала его движения. Не все собаки могут успешно решить эту задачу, так как в дикой природе, вероятнее всего, такая ситуация очень редка или вообще исключена и потому у собаки и ее предков не выработалось и не закрепилось поведение, связанное с движением против хода жертвы.
Думается, что в таком случае собака может ориентироваться только на наличие запаха, а не на изменение его концентрации, и не все собаки на это способны.
В трех других представленных в таблице ситуациях собаки были способны двигаться значительно быстрее человека, прокладывающего следы, и, подходя на большой скорости к каждому очередному запаховому отпечатку, они ощущают увеличение запаховой информации, то есть каждый новый отпечаток более свежий, чем предыдущий. Увеличение концентрации запаха собакой ощущается хорошо, темп преследования высок, ошибки редки. Отсюда следует, что собака всегда должна двигаться по следу со значительно большей скоростью, чем преследуемый ею человек.
Вероятно, это свойственно всем хищникам, преследующим свою добычу. Можно полагать, что если скорости жертвы и преследователя будут равными, то хищнику будет трудно определить направление движения жертвы, так как пока хищник отходит от одного запахового отпечатка и следует ко второму, запаховые частицы, нанесенные на второй отпечаток несколько позже, чем на первый, под влиянием факторов среды дезодорируются до той же степени, что и запаховые частицы первого отпечатка в момент его обследования собакой и различия в интенсивности не будет. Если скорость хищника меньше скорости движения жертвы, указанные факторы еще больше усложняют задачу хищнику и он с трудом сможет определить направление движения жертвы. Поэтому охота медленно передвигающегося хищника будет безрезультатной даже в том случае, если жертва прекратит свое движение, например, для отдыха или сна.
И только значительно большая скорость движения хищника по сравнению с обычной скоростью передвижения жертвы позволяет первому, двигаясь по следу, определить увеличение концентрации запаха в сторону движения жертвы и прибыть в район ее расположения. Возможно, только по этой причине в число активных преследователей попадают высокорослые животные семейства псовых – волки и собаки. Менее скоростные животные семейства – лисицы, шакалы, енотовидные собаки и другие – не относятся к числу активных преследователей, они значительно уступают по размерам волку и собаке, а потому их охота, как правило, не связана с длительным преследованием жертвы.
Поэтому применение низкорослых собак, даже с отличным обонянием, но передвигающихся медленно, для использования в розыске по следам человека бесперспективно.
Приведенные результаты опытов доказали, что собаки определяют направление преследования человека по увеличению концентрации запаха в сторону его движения. При этом собаки способны верно определять направление, если движутся быстрее человека, проложившего след.
Вот почему находит свое объяснение наблюдаемое специалистами служебного собаководства и охотниками поведение собак при постановке на след, когда они делают петлеобразные движения в разные стороны, в том числе движутся обратно, пока не определят по изменению концентрации запаха правильного направления. Вероятно, сначала собака проводит «качественный» анализ запахов, удостоверяется в наличии пахучего следа на данном участке местности. А двигаясь по следу вперед и назад, проводит «количественный» анализ, то есть определяет увеличение концентрации запаха или, иначе говоря, в какую сторону интенсивность запаха увеличивается. При движении по следу собака старается развить максимально возможную скорость, если ей не мешает поводок. В таком случае с каждым шагом она чувствует, что количество запаховой информации увеличивается и потому успешно ведет преследование человека.
Зная отмеченные особенности поведения животных, дрессировщик может более целенаправленно проводить дрессировку и тренировку служебных собак, а также грамотно применять их в реальной обстановке.