Влияние и действие химических сигналов
По своему характеру и механизму действия химические сигналы, выделяемые самими организмами, подразделяются на несколько категорий. Те из них, которые предназначены для особей своего вида, называются феромонами. Взаимоотношения между представителями разных видов регулируются кайромонами и алломонами. Кайромоны несут информацию, полезную для вида, воспринимающего сигнал (реципиента). Алломоны же, наоборот, вызывают поведенческий ответ, полезный для вида, продуцирующего сигнал.
Выделяют также сигналы-релизеры и сигналы-праймеры. Релизеры после их восприятия животным вызывают быстро развивающийся, но относительно недолгий поведенческий ответ. А праймеры запускают сложные эндокринные процессы, в результате которых происходит выработка определенных физиологически активных веществ. Эти вещества, в свою очередь, вызывают соответствующие изменения метаболических и регуляторных процессов, что приводит к сдвигам в обмене веществ и интенсивности дыхания, к изменениям в пигментации тела, развитию стресса, подчинению всего поведения определенным целям и т.д.
Вещества, являющиеся у рыб запаховыми сигналами, продуцируются разными системами организма и затем поступают в воду с мочой, фекалиями или выделяются через кожные покровы, переходя вначале в кожную слизь, а затем в воду. Возможно, некоторые запаховые вещества могут выделяться и через жабры.
Рыбы выделяют в воду вещества, позволяющие с помощью обоняния отличать особей своего вида от чужих. Это важно для рыб, живущих стаями или делящих жизненное пространство на отдельные охраняемые участки. По химическим сигналам рыбы могут определять готовность половых партнеров к нересту. Исследования последних лет показали, что в химической регуляции размножения и полового поведения рыб участвует целый комплекс половых феромонов, каждый из которых вызывает определенные физиологические изменения в организме и соответствующее изменение поведения.
Например, самки золотой рыбки «в предчувствии» овуляции начинают выделять феромон-праймер, вызывающий у самцов увеличение уровня гонадотропных гормонов и, как следствие, усиленное образование спермы. После того, как процесс овуляции прошел, и икра скоро может быть отложена, самка начинает выделять другой феромон, релизер, который вызывает у самцов брачное поведение. А непосредственно во время нереста золотая рыбка выделяет еще один релизер, учуяв запах которого, самцы не могут удержаться от выброса молок. Таким образом, выделение партнерами половых продуктов синхронизируется, что конечно, крайне важно для видов с наружным оплодотворением.
Химические сигналы регулируют не только собственно половое поведение, важную роль играют они и в обеспечении ухода за потомством. Например, у цихлид, охраняющих свою молодь, сигналы, выделяемые мальками, вызывают «охранное» поведение родителей. Сигнальная значимость запаха молоди сохраняется до тех пор, пока не приходит время для распада семейной группы. Самцы трехиглой колюшки – рыбки, забота о потомстве у которой получила, пожалуй, наибольшую известность, могут по запаху отличить икру из охраняемого ими гнезда от чужой.
Очень интересна роль запахов в регуляции оборонительного поведения рыб. Одним из сигналов, вызывающих такое поведение, является феромон тревоги, который вырабатывается специальными клетками кожи и попадает в воду при повреждении кожных покровов жертвы хищником. Поведенчеcкий ответ на этот сигнал выражается в настороженности рыб, а затем в бегстве или затаивании. Более того, рыбы в течение многих дней опасаются посещать те места, в которых они столкнулись с тревожным запахом.
Рыбы также отлично знают запахи, выделяемые хищниками, что в ряде случаев помогает им избежать неприятных встреч. Эти запахи, которые для самих хищников могут быть феромонами, регулирующими, скажем, территориальные отношения, для их жертв становятся кайромонами – в данном случае сигналами тревоги. И в этом качестве могут вызывать не только поведенческие реакции, но и физиологические, например, запах щуки вызывает у гольяна появление черной полосы на боках. Кайромонами могут быть запахи не только рыб, но и других хищников; например, вещества, попадающие в воду с кожи и шкур опасных для рыб животных (этот сигнал получил название «фактор звериной шкуры»). Так присутствие в воде запаха, попавшего со шкуры медведя, может сильно задерживать нерестовый ход тихоокеанских лососей в реки.
Спасаться от врагов рыбы могут, не только избегая пугающего запаха, но и выделяя вещества, устрашающие самих хищников, – алломоны. Так экстракты из внутренних органов хищников – щуки, плавунца, водомерок, водяных клопов отпугивают плотву и карася. В прибрежной зоне западной части Индийского океана – от Красного моря до Цейлона и Южной Африки – живет небольшая (до 25 см) камбала Pardachirus memoratus, получившая у местных жителей название рыбы Моисея. Рыбаки давно заметили, что хищники, в частности акулы, никогда не нападают на нее. Занявшись исследованием этого удивительного свойства, биологи выяснили, что в основании спинного и анального плавников этой камбалы есть железы, выделяющие особую слизь. Исследования в лаборатории и в открытом море подтвердили, что слизь эта, попав в воду, действительно отпугивает акул, причем на длительный срок – до 10 часов!
Из слизи этой камбалы был выделен небольшой пептид, получивший название пардаксин. По своим фармакологическим свойствам он напоминает мелиттин – основной компонент пчелиного яда. Позднее было показано, что выделяемый камбалой секрет может содержать не один вид пардаксина, а целых три. И все они обладают свойством отпугивать акул. Более того, в составе секрета были обнаружены еще и другие вещества, получившие название павонины и способные также отпугивать акул, а кроме того, обладающие токсическими и гемолитическими свойствами.
Надо ли говорить, что подобные замечательные свойства не могли не привлечь к себе внимания! Ведь полноценный репеллент, отпугивающий акул, до сих пор не создан. Интенсивные исследования в этом направлении были начаты в США во время Второй мировой войны – для защиты моряков с потопленных судов и летчиков сбитых самолетов, ожидавших спасения в море. Была проверена реакция акул на самые разнообразные естественные и искусственные биологически активные вещества. Наиболее выраженный эффект был получен при использовании экстракта тухлого мяса самих акул. Химический анализ показал наличие в нем большого количества уксусной кислоты и ионов меди. В результате был создан препарат с красивым названием «истребитель акул», представлявший собой смесь ацетата меди и красителя нигрозина. Средство оказалось малоэффективным, но ничего лучшего придумать так и не сумели.
Не был достигнут желаемый результат и с препаратами, созданными на основе секрета рыбы Моисея… Оказалось, что все действующие вещества, входящие в его состав, очень нестойки при хранении, а после высушивания резко теряют свою эффективность. Тем не менее, эксперименты с этими веществами продолжаются.
Американский учёный Х. Балбридж задался вопросом, может ли вообще какое-либо химическое вещество остановить нападающую акулу? Построенная им математическая модель неопровержимо показала – нет. Атакующая акула развивает скорость 15-20 м/с. При реально достижимых размерах защитного поля – два десятка метров – никакой препарат, будь он даже в десятки раз ядовитее цианистого калия, ни остановить, ни убить акулу не сможет.
Среди оседлых рыб имеется немало видов, которые охраняют свои участки обитания. Для маркирования этих участков они используют целый набор веществ, например желчные кислоты и их производные, которые поступают в воду с фекалиями. Некоторые морские прибрежные рыбы метят участки с помощью кожной слизи, частички которой остаются на камнях и других предметах. Самцы трехиглой колюшки в период размножения метят собственное гнездо с помощью клейкого секрета почек, который используется при сооружении гнезда. Специфический запах секрета не только сигнализирует другим, что участок занят, но и помогает самим хозяевам находить его, если им случится уплыть далеко, например, при испуге или во время поисков пищи.
Определяющую роль обоняние играет в расселении и выборе дома у рыбок-клоунов, или амфиприонов (Amphiprion), и их близких родственников – Premnas. Эти рыбки живут в симбиозе с крупными актиниями, под защитой их щупалец. Тут же, в непосредственной близости от актинии, развивается и икра амфиприонов, и появляются на свет мальки, которые затем разносятся течением. Но прежде чем покинуть родную актинию, молодь запоминает ее запах. Ведь далеко не каждая из них готова предоставить убежище рыбам данного вида. Например, с амфиприонами (Amphiprion melanopus) уживаются только три вида актиний: Entacmaea quadricolor, Heteractic crispa, Heteractic magnifica. Когда молодые рыбки подрастают, они находят себе актинию именно того вида, запах которой им знаком.
запах обонятельный рыба поведение
Заключение
Ну и последнее, что хочется отметить, это то, что обоняние, являясь крайне важным чувством у рыб, к сожалению, сильно страдает от загрязнении среды. Особенно опасны в этом отношении соединения тяжелых металлов и детергенты. Даже очень кратковременное, в течение нескольких секунд, воздействие этих веществ на обонятельную систему приводит к быстрому разрушению обонятельного эпителия и, соответственно, к полной потере рыбами возможности воспринимать любые запахи.
Правда, через некоторое время обонятельный эпителий восстанавливается, разумеется, при условии, что отрицательное воздействие снято. Установлено, что для нормальной чувствительности к запахам должен восстановиться даже не весь эпителий, а хотя бы одна треть рецепторных клеток.
К куда более серьезным последствиям может привести химическое повреждение обонятельного тракта или обонятельных луковиц. В этом случае рыба уже никогда не сможет вести нормальный образ жизни.
Список литературы
1. Аксёнова М., Исмаилова С. Энциклопедия для детей, биология, том 2 . – М.: «Аванта+», 1994 – 672 с.
2. Бронштейн А.А. Обонятельная рецепция позвоночных. – Л.: Наука, 1977.
3. Зинкевич Э. П., Запах и жизнь/Эдуард Петрович Зинкевич //№4– 2006, №4 50-53 с.
4. Касумян А.О. Обонятельная система рыб. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 2002.
5. Макарчук Н.Е., Калуев А.В. Обоняние и поведение. – Киев, 2002.