Дифузія в живій природі

2.1. Роль дифузії у сприйнятті запаху

Дифузія відіграє надзвичайно важливу роль у процесах сприйняття запахів. Нюховий процес містить у собі наступні стадії:

• потрапляння молекул пахучої речовини в нюховий орган;

• процес концентрації речовини на слизовій оболонці;

• взаємодія молекул пахучої речовини й рецепторних клітин;

• передача електричного сигналу в мозок;

• обробка сигналу.

Вважається, що сила запаху, що відчувається живими організмами, залежить від числа контактів пахучих часток, які вдихаються разом із повітрям, з нервовими закінченнями. Тобто, чим більше молекул пахучої речовини буде донесено потоком вдихуваного повітря до рецепторів нюхової зони, тим сильніший запах відчується.

Запах поширються не тільки за допомогою дифузії, але, якщо це так, то, спираючись на проведені досліди та висновки з них, можна припустити, що сила запаху зменшується із відстанню до джерела запаху. Також очевидно, що сила запаху збільшується зі зростанням температури джерела запаху, а летучі речовини пахнуть сильніше, ніж речовини, що випаровуються слабко нелетучі.

У багатьох тварин нюх – одне зголовних відчуттів. Вони відмінно ним керуються. Не забувайте, однак, що нюх цей дуже тонкий. Ми навіть і уявити собі не можемо, яку точну й різноманітну інформацію про навколишній світ одержують тварини з його допомогою.

У комах нюх прекрасний. Багато нічних метеликів знаходять самок за запахом, навіть якщо ті сидять на відстані близько милі! У цих метеликів у невеликій кишені на черевці міститься пахуча залоза. Варто самці відкрити свою кишеню, як до неї злітаються самці з усією округи. Вона кличе їх не лементом, не пишнотою вбрання, тільки запахом. Недарма говорять на Сході: «У кого в кишені мускус, той не має кричати про це».

В одному досліді до єдиної самки великого павичого ока за ніч зліталося 125 самців. Самка перебувала навіть не на відкритому просторі, а в будинку. Коли вчені за крили вікно, самці проникали всередину через димохід! Самка не постійно користується своїм запахом: вона то відкриває «кишеню», то закриває її.

Після багаторічних зусиль біохімікам вдалось одержати із залози метелика шовковичного шовкопряда речовину, що поширює цей настільки привабливий для кавалерів запах. Заліза виділяє дуже небагато пахучої рідини: щоб одержати 12 міліграмів чистого екстракту, довелося анатомувати близько півмільйона метеликів! Цю речовину назвали бомбіколом. У концентрації всього грама в кубічному сантиметрі він уже приваблює самців.

Американські біологи Е.Уілсон і У.Боссерт визначили форму й розміри пахучої «плями», що, поширюючись в усі сторони від самки, закликає самців – шовкопрядів. У неї форма овалу, довжина якого при помірному вітрі...кілька кілометрів! У різних видів метеликів не тільки різні запахи, але й граничні відстані, з яких самці можуть відчути запах самки. Наприклад, для метелика – монашки – це 300 метрів, айлантової сатурнії – 2,4 кілометри, непарного шовкопряда – 3,8 кілометри, а у великого павичого ока – навіть 8 кілометрів!

У житті багатьох інших тварин запахи відіграють навряд чи меншу роль, ніж у метеликів. Наприклад, бджолина матка, летячи в єдиний у житті шлюбний політ, приваблює трутнів запахом залоз, розташованих на щелепах. На жуків запах самки діє не менш сильно: пахучої речовини лише однієї самки вистачить на приваблювання не менше 11 тисяч самців. У тарганів така ж картина: на «мікроскопічну» дозу запаху самки (усього на 30 молекул!) самець уже реагує.

Мурахи ж розмовляють за допомогою запахів. Різні пахучі речовини, спонукують робочих мурах збиратися по тривозі, бігти за здобиччю, доглядати за маткою, годувати личинок, перетаскувати кокони. Мурахи й після смерті продовжують якийсь час «розмовляти»: їхнє тіло виділяє запах, і тому побратими доглядають за ними, як за живими. Але через день – два починається розкладання, і запах смерті змушує робочих мурах «прозріти»: отут тільки несуть вони мертвих подалі від мурашника.

Ці похоронні ходи викликають лише деякі запахи. Коли експериментатори обмазували цими речовинами живих мурах, то інші мурахи не пускали їх у мурашник. Хапали й волокли на «цвинтар». «Живі небіжчики», зрозуміло, поспішно верталися додому, їх знову «ховали». І так тривало доти, доки після багаторазового повторення похоронного обряду запах смерті не вивітрювався зовсім.

Запах має величезне значення й для риб. Давно вже відомо, що сьомга і тп її тихоокеанські родичи (кета, горбуша, кижуч, нерка й інші лососі) приходять із морів метати ікру в чистих, швидких ріках або струмках. Їхні діти, після того, як трохи підростуть, знову йдуть у море на 2 – 7 років, у різних видів по – різному. Пройдуть роки морського життя, і дорослі лососі вертаються в ріки, і не в будь – які,а тільки в ті, де народилися. І от що цікаво! Якщо з нерестовищ забрати ікринки й вивести з них мальків, то тоді риби вертаються не в ріки, у яких була відкладена ікра,а туди, де вони вивелися з ікринок. Багато цікавих дослідів показали, що риби пливуть на батьківщину не тому, що запам'ятали дорогу назад. Не пам'ять, а...запах(!) указує їм правильну дорогу до загубленого в лісистих горах струмка іноді у тисячі миль від моря.

Я кий саме запах указує дорогу лососям, дотепер зовсім невідомо. Запах ріки залишається постійним рік у рік, незалежно від сезонів. На нього не впливають ні лісосплав, ні лісорозробки, ні зміна сільсько господарського профілю прилягаючих районів. Навіть стічні води міст і різноманітних промислових підприємств не можуть змінити його в значній мірі. Тому малоймовірно, щоб специфічний запах даної ріки залежав від ґрунту або рослинності, характерної для її басейну. Швидше за все запах цей обумовлений самою рікою, а саме її рослинністю й сталістю популяції немігруючих риб.

Дифузія має величезне значення й для акул, які розрізняють запах краплини крові на відстані 4 кілометрів (!)

Щ е порівняно недавно вважали, що в птахів не важливий нюх. Тепер ми знаємо, що, принаймні, деякі види птахів становлять виняток із цього правила. Знаменитий новозела ндський ківі – один з тих птахів, у яких гарний нюх. Сунувши довгий і гнучкий «ніс» у сиру землю, рідкісний птах винюхує хробаків і комах. Америкнські ж грифи за допомогою нюху вишукують падаль, разом із харчуванням вирішуючи проблему забрудненості середовища. Гарний нюх у синиць і качок. Качки знаходять м'ясо під снігом, чують і мисливця, якщо він підходить по вітру. А синиця лазорівка розпізнає деякі запахи не гірше за людину.

Важливий запах і для ссавців. Лосі й кабани, наприклад, чують мисливця кроків за п'ятсот, правда, по вітру. У свиней нюх тонший за собачий. Вони краще за всіх шукають гриби – трюфелі, що ростуть під землею. Щоправда, якщо здобич у свині не відібрат и, то вона її зїсть. Французькі та ізраільські поліцейські залучають свиней до пошуку наркотиків.

У країнах Африки польових щурів використовують для пошуку протипіхотних мін.

Звичайно ж, не можна оминути увагою нюх собак. Собака відчуває присутність 1 (!) молекули речовини в 1 літрі повітря. Собака здатна одночасно сприймати декілька запахів, є незамінним помічником у пошуку наркотичних речовин, вибухонебезпечних р ечовин тощо. Вчені ж дослідили, що собаки можуть розрізнити однояйцевих близнюків, яких не може розрізнити навіть тест ДНК!

Дифузія потрібна і для захисту. Так, зокрема, морський моллюск аплізія, або морський заяць, при нападі на нього хижака створює чорнильну завісу. У чорнилах моллюска, крім фарбника, є опалин, який знижує нюх ворога. Ця речовина не дозволяє молекулам запаху досягти нюхових рецепторів.