Тайная сила обоняния. Доверься носу. Иди за инстинктами: читать начало книги онлайн

Жертвующие собой партнеры-паразиты

Когда мы погружаемся в глубь океана, нам открывается мир, который на первый взгляд выглядит как мертвая зона нашей планеты. Однако в действительности все с точностью до наоборот. На глубине около тысячи метров и дальше – в мезопелагической (сумеречной) и батипелагической (полуночной) зонах океана – обитают сотни невероятно разнообразных существ. Одно из них – рыба-удильщик: высокий, горбатый, устрашающего вида житель морской пучины. Из-за своего почти призрачного вида эти рыбы похожи на бандитов морского дна. Наибольший ужас вселяют самки. Они обычно крупнее самцов и часто имеют «удочки», которые начинаются в верхней части головы и могут светиться в темноте. Такие биолюминесцентные приспособления имитируют движения яркой живой наживки в темных глубинах океана, заманивая добычу на ряды острых, как иглы, зубов, которыми обладает метко названная рыба.

Ее рот способен открываться так широко, что в него попадает добыча крупнее самого хищника. Когда животное окаывается внутри, зубы удильщика становятся решеткой смертельной тюрьмы. Упругий желудок расширяется и поглощает любую добычу, которая попадется на пути самки. В глубинах океана невозможно предугадать, когда проплывет жертва. Если представится возможность, самка должна уметь заманить и крепко удержать добычу – независимо от ее размера. Самка рыбы-удильщика, по-видимому, эволюционировала, чтобы выжить в негостеприимной среде.

А как насчет самцов? Этот вид демонстрирует крайний половой диморфизм, особенно когда речь идет о сигнальных и сенсорных органах. Внешне самки выглядят крупнее, но у самцов внутренние органы обоняния больше по сравнению с размером их тела. Это указывает на то, что они могут уловить феромоновый след и определить местонахождение самки. Согласно исследованиям, самки дрейфуют по течению и по пути выделяют феромоны. В идеале они остаются на одном месте в глубинах океана как можно дольше, потому что тогда шансы быть замеченными увеличиваются. Самцы, напротив, плывут вертикально и горизонтально против течения, пока не обнаружат феромоновый след самки. Если самец почувствовал запах, он плывет горизонтально и следует за ним.

Заметив, что запах исчезает, он начинает петлять в случайных направлениях, пока снова не наткнется на феромон{102}.

Это очень похоже на игру в прятки, за исключением того, что настоящей целью здесь является размножение. Визуальные подсказки полезны на такой глубине лишь вблизи, после того как химические следы на расстоянии сделали свое дело.

Найти партнера в темных недрах океана, конечно, непросто. Как только крошечный самец замечает самку, он сильно кусает ее и не отпускает. По крайней мере, до того как произойдет нерест. Удивительно, однако это может перерасти в пожизненную паразитарную ассоциацию.

Самец удильщика цепляется за самку зубами. Мало-помалу пара сливается, пока кожа и кровеносная система не объединятся в единую систему. Чем дольше самец ждет перед нерестом, тем теснее становится слияние{103}. Самец теряет глаза и все внутренние органы, органы обоняния также атрофируются{104}. Единственное исключение – половые органы: они по-прежнему необходимы, поскольку единственная функция самца – производить сперматозоиды для своей хозяйки. Это напоминает портативный банк спермы. Он явный сексуальный паразит, но часто он не одинок: неразборчивые самки их вида могут использовать до шести самцов одновременно.

Впрочем, жалеть бедного самца не приходится: если он не найдет себе пару, то, скорее всего, все равно погибнет: как уже упоминалось, на таких глубинах не так много потенциальных партнерш. Его обоняние образцовое, но пищеварительные органы оставляют желать лучшего. Они настолько изуродованы, что он может выжить только как паразит, прилипший к партнеру. Какая удивительная пара! Какой нахлебник!

Паразиты-вампиры

Еще один водный кровопийца – морская минога (Petromyzon marinus). Подобно золотым рыбкам, миноги, чтобы выжить, должны распространять феромоны. И, как и у самцов удильщиков, у них есть паразитические привычки. На первый взгляд миногу можно принять за угря – по крайней мере, пока вы не заметите рот. Кроме того, имейте в виду, что миноги – самые старые из ныне живущих позвоночных (хотя у них нет костей, только хрящи) и их с угрями разделяют около трехсот миллионов лет эволюции.

Нейробиологически морская минога является предком позвоночных. Это существо настолько примитивно, что у него даже нет челюстной кости, поэтому оно не может кусаться. Его рот постоянно зафиксирован в открытом положении. Он напоминает присоску со множеством рядов острых, как бритва, зубов. Внутри находится похожий на долото язык-зуб, идеально подходящий для того, чтобы проткнуть дыру в потенциальном хозяине. Миноги – сосущие существа. Они прикрепляются к своим ничего не подозревающим жертвам через укус, высасывая жидкости и кровь, чтобы выжить; хозяин обычно погибает. Так как жаберные отверстия ведут прямо в глотку, миноги могут удерживаться при сосании и при этом продолжать дышать. По оценкам, одна минога ежегодно убивает около восемнадцати килограммов рыбы – своих предпочтительных хозяев{105}.

Морские миноги имеют непарный нос, то есть у них только одна ноздря, через которую они впускают ароматную воду в обонятельную капсулу при каждом вдохе, а затем выпускают через нее же{106}. Дыхательный цикл контролируется велумом – мышечной структурой, которая при сокращении создает поток воды в горле, – что позволяет миногам одновременно и питаться, и дышать.

В отличие от самцов рыб-удильщиков, которые чувствуют и отслеживают запах самки того же вида, выделяет запах самец морской миноги, и именно самки находят самца. Как и лосось (подробнее о них чуть позже), морские миноги плывут на нерест вверх по течению. Поведенческие исследования подтвердили, что самцы морских миног, производящие сперму, выделяют желчную кислоту, которая действует как мощный половой феромон: он сигнализирует готовой метать икру самке о местонахождении самца и его способности к размножению{107}. Половой феромон действует на больших расстояниях – в некоторых случаях до двух километров – и привлекает самок в нужное место.

Такие открытия подтолкнули к экспериментам, в которых феромоны использовались в качестве маркера там, где присутствие миног нежелательно. Специальные устройства выделяют биоразлагаемую синтетическую форму соответствующего полового феромона, если рассматриваемый район не подходит для нереста. Эксперименты все еще находятся на ранней стадии, но идея состоит в том, что самок привлечет фальшивый запах и в конечном итоге они останутся в одиночестве, а не отложат тысячи икринок, как обычно. Подобные экологически безопасные решения были бы полезны в таких районах, как озеро Онтарио в Канаде, где этот инвазивный вид наносит ущерб местному биоразнообразию, популяциям рыб и экосистемам. Подробнее – в главе 14.

Поиск пути домой

В то время как морские миноги прекрасно себя чувствуют в любой воде, если она подходит для спаривания, лосось для нереста всегда направляется в пресноводный поток, в котором он родился. В зависимости от вида лососи могут провести в этом месте всего несколько дней – или несколько лет. Чтобы найти дорогу назад, они, вероятно, используют комбинацию визуальных стимулов, электромагнитных подсказок и острого обоняния. Их способность находить дорогу домой впечатляет.

Жизнь лосося начинается в пресной воде. Как уже было сказано, он обитает там несколько дней или несколько лет – в зависимости от времени, которое проходит от вылупления до смолтификации (физиологические изменения, необходимые для приспособления к жизни в морской воде). Лосось использует это время, чтобы запечатлеть в мозге химическую карту своей родины – этой картой он пользуется, когда приходит срок нереста. В зависимости от вида лосося, может пройти от двух до восьми лет с тех пор, как он мигрирует в соленую морскую воду, преодолев сотни или даже тысячи километров. Разумеется, вернуться домой рыбам совсем не просто. Но как им это удается?

Согласно современным исследованиям, лосось использует магнитное поле Земли, чтобы определить, в какой стороне его родная река. Такие геомагнитные подсказки могут служить ориентиром. Однако лососю необходимо распознавать и визуальные сигналы. Возможно, он также способен чувствовать время. Но чтобы найти точное место в русле родной реки, лосось использует обоняние. Не выяснено, насколько оно чувствительно – возможно, лосось способен обнаруживать молекулы запаха в концентрациях до одной части на миллион или даже одной части на триллион, – но известно, что эти рыбы воспринимают именно молекулы запаха реки, в которой они появились из икринки.

Эксперименты показали, что лосось хранит запахи родной реки в обонятельной памяти, когда мигрирует вниз по течению. Дом этих рыб, несомненно, обладает уникальным сочетанием водных растений, животных и почвы, которые вместе создают столь же уникальный аромат. Когда лососевые возвращаются, они вспоминают особый запах своей родины и узнают, по какому маршруту двигаться вверх по течению к нерестилищу. У лосося есть химическая карта его родной реки{108}. Как он воспринимает и расшифровывает химические сигналы?

Носовые полости, которые у лосося находятся по обе стороны головы ниже глаз, содержат около миллиона плотно расположенных обонятельных клеток. В отличие от полостей миноги, они покрыты ресничками – похожими на волоски структурами с обонятельными рецепторами. Реснички воспринимают молекулы запаха в воде, распознавать которые они научились в ходе эволюции. Каждая молекула запаха имеет свою форму и состав, поэтому подходит только для одного типа рецепторов. Как только пара найдена – как ключ и замок, – запускается химический импульс, который проходит из носовой полости в обонятельную луковицу мозга; здесь обрабатывается информация об окружающей лосося среде. Нейроны в луковице систематизируют поступающие данные и направляют их в те области мозга, которые могут их использовать.

Обоняние лосося полезно не только для ориентации. По-видимому, даже у молодых рыб оно помогает замечать и избегать естественных врагов. Как показали лабораторные эксперименты, лосось может определять потенциальную опасность по запаху. В резервуарах с водой молодые лососи избегали участков, ранее обработанных разбавленными экскрементами выдры, – однако только в том случае, если выдра ранее ела лосося. Когда экскременты получали от выдры, которая не питалась данным видом рыбы, лосось не избегал этой части резервуара с водой. Поэтому можно предположить, что именно запах пищи выдры, а не самой выдры, служил ранним предупреждением для рыбы. Так что неважно, какое животное представляет опасность, – важно, что оно съело сородичей лосося, как бы далеко те ни были!{109}

Интересно, что некоторые животные способны на еще большие ухищрения, чтобы не попасться естественным хищникам. Они выживают, используя химическую маскировку. Хорошо известно, что рыбки визуально маскируются между кораллами, сливаясь с фоном. Однако их стратегия спасения от естественных врагов также включает обонятельный обман. В рамках своего химического крипсиса – способности избежать обнаружения – рыба-единорог также выделяет запах кораллов, которые она ест. Так она прячется от хищников, которые не питаются кораллами{110}.

Опасные мастера преследования

Итак, животные-жертвы могут избегать естественных врагов с помощью запаха. А как хищники используют запах, чтобы найти свою добычу? Как насчет водных существ, которые находятся на вершине пищевой цепочки и имеют самую ужасную репутацию? Как насчет акул?

Всего насчитывается более пятисот видов акул. Большинство из них живут в море. Подобно некоторым видам лосося, многие из них ежегодно мигрируют на тысячи километров, чтобы вернуться в район своего рождения. Они часто преодолевают огромные расстояния через океаны, пользуясь течениями, в частности Гольфстримом, которые помогают им путешествовать по часовой стрелке через Атлантику. В пути отдельные виды используют в том числе зрительные ориентиры и электрорецепцию (восприятие электрических полей, токов или импульсов), а также обоняние – в зависимости от окружающей среды.

Акулы – мастера выживания как в глубоком море, так и на мелководье и даже в реках.

В рамках экспериментов на акулах были закреплены передатчики, что позволило получить представление о том, как далеко мигрируют разные виды акул и какие чувства они используют, чтобы найти обратный путь. Например, проекты мониторинга у побережья Флориды показали, что черноперые акулы (Carcharhinus limbatus) полагаются на комбинацию нескольких органов чувств, включая обоняние. Если их ноздри заблокировать, им трудно найти дорогу домой{111}. Из-за отсутствия обонятельных сигналов некоторые акулы вообще не смогли найти дорогу домой, а тем, кому это удалось, потребовалось больше времени, чем их сородичам, которые были выпущены на свободу с ненарушенным обонянием. Их поведение заметно отличалось и после возвращения: они реже оставались в своем родном регионе.

Однако неясно, какие химические подсказки использовали эти акулы на своем пути при обычных обстоятельствах. Возможно, они не смогли четко определить характерный запах своего родного региона. Вероятно, эта химическая карта отпечатана в их мозгу, как у лосося, но они не могли обнаружить запах из-за заблокированных ноздрей.

Вероятно, они также не почувствовали феромоны себе подобных и поэтому запутались. Таким образом, эта исследовательская работа показала, что хотя характеристики запаха важны, они не являются единственным сенсорным сигналом, участвующим в определении маршрута. Роль может играть и геомагнитное ориентирование. Кроме того, важные подсказки могут давать приливные течения, стимулируя миграцию в конкретном направлении.