Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (Технический университет) Дисциплина: Синергетические системы Тема: Восприятие запаха студент: Величко В.А. группа: МФ-4-96 преподаватель: Шемакин Ю.И. Москва 2001 1 содержание Ощущать – значит жить ................................................................................................... 3 Ощущение реальное и запоздалое .................................................................................. 5 Ощущение запаха ............................................................................................................. 7 Запах – язык природы ...................................................................................................... 9 2 Ощущать – значит жить Чарующая красота окружающего мира, все многообразие красок, звуков и запахов великолепно воспринимается многими живыми организмами. Обладая уникальными возможностями ощущать окружающий мир, человек постоянно стремился познать утонченные принципы формирования своих внутренних образов. С этой целью он разрабатывает и создает технические системы близкие или подобные живым аналогам – биологическим сенсорам. Как происходит восприятие музыкальных звуков, так приятно ласкающих слух, интересовало еще ученых древнего Востока. Позднее были разработаны правила построения музыкального гармонического нотного ряда, а уже потом стали понятны принципы регистрации звука сенсорными системами живых организмов. Аналогично формировались представления и о зрении. Зрение, как процесс рецепции – ощущения окружающего пространства и формирование зрительных образов у человека стали понятны относительно недавно благодаря достижениям в области биофизики и физиологии. Известные основы работы биологических сенсорных систем сегодня воспроизведены в технических аппаратах и информационных комплексах обеспечивающих регистрацию и воспроизведение мультимедийных образов. Для нас радио и телевизионные системы сегодня являются самыми обычными аппаратами. Персональные компьютеры относительно недавно стали проникать в наше жизненное пространство. Однако, за короткое время число пользователей этой техники значительно увеличилось и постоянно растет. Радио, телефон, телевизор и компьютер становятся типовыми средствами общения. Информационные материалы создаваемые и передаваемые по каналам связи с помощью технических систем способны воспроизвести почти все процессы и явления окружающего мира. Безусловно, это способствует нашему повседневному развитию, более глубокому пониманию природных процессов. И все же здесь есть нерешенные задачи. Вопрос о принципах восприятии запаха, о возникновении ощущений запаха живыми организмами и на сегодняшний день представляется достаточно открытым. У наземных животных для восприятия запаха существует специальный обонятельный орган – нос. Вдыхая из окружающего пространства воздух и пропуская его через носовую полость, живой организм воспринимает запах. Анатомическое строение обонятельной системы многих живых организмов имеет большое число типичных элементов. Однако, чувствительность этой сенсорной системы у разных видов живых организмов существенно отличается. Так для организмов обитающих в воде, обонятельная система имеет свои анатомические особенности. Запах в воде – это нечто другое, чем запах в воздухе. Создание запаха в воде отличается от процесса формирования запаховых образов в воздухе. И это понятно – другая физическая среда, иные условия существования и восприятия запаховых образов. Несмотря на существенные различия воздушной и водной среды сама природа и ее создатель предусмотрели наличие обонятельной системы у тех и других обитателей. Для всех живых организмов вопрос существования - это проблема получения информации из окружающего пространства. Поиск пищевых ресурсов, защита от врагов и использование некоторой своей стратегии поведения с конкурентами на территории обитания предопределили эволюционное развитие сенсорных систем обеспечивающих регистрацию внешних факторов окружающей среды. Восприятие факторов внешней среды, не зависимо от природы источников их создавших, является главным условием существования организма. На такое понимание этого вопроса указывают не только многочисленные научные работы, выполненные в области исследования поведения живых организмов, но и наш повседневный опыт. Используя чувствительные к определенным факторам внешней среды сенсорные 3 системы, живые организмы приобрели способность адаптироваться к постоянно переменчивым условиям окружающего пространства. Изменение окружающей среды происходит при участии природных процессов и непосредственно связано с жизнедеятельностью самих живых организмов. Необходимость адаптации к внешним факторам среды, источником которых являются природные процессы, является важным условием для живых организмов. Однако, этого недостаточно чтобы существовать. Нужно еще обладать способностью воспринимать эти факторы. Это так называемые информационные факторы, источником которых является отдельный индивид, группа живых организмов, природный процесс или объект. Действительно, естественное существование живых организмов неразрывно связано не только с процессом потребления питательных ресурсов среды, но и с необходимостью общения. В процессе развития сообщества различных живых организмов создавались определенные правила общения, которые способствовали сохранению отдельных видов. Относительная простота таких правил и надежность их передачи от одного поколения к другому, позволили большому числу живых организмов пройти длительный путь развития. Фундаментальную основу взаимного существования живых организмов, обитающих на некоторой территории, составляют правила создания и восприятия сигнальных факторов. Стимулом, заставляющим любую особь сообщества постигать правила общения, всегда являлась – жизнь. Для одних она могла составлять продолжительный период, использующих более сильные формы сигнальных факторов, а для других – короткий. Понятию сильный или слабый фактор, по современным представлениям, можно сопоставить некоторый текст – знаковое сообщение, который содержит определенную информацию. Процесс восприятия окружающего пространства и ощущение различных по своей природе и назначению сигнальных – знаковых факторов, во многом определяет поведение живого организма. Используя сенсорные системы, живые организмы получают необходимую информацию из окружающей среды и тем самым обеспечивают свое существование. При поражении сенсорных систем, или частичной утрате, понижается возможность взаимодействовать с окружающим миром, а значит, возникает серьезная опасность гибели живого организма. Необходимость восприятия живым организмом внешних факторов среды является необходимым условием существования не только отдельного индивида, но и всей популяции. В природе не существует живых организмов лишенных систем восприятия внешних факторов. Это замечательное свойство живых организмов позволяет изучать и сопоставлять результаты исследований различных сенсорных систем. В этом направлении получено немало интересных данных, свидетельствующих о наличии взаимосвязей между слуховой, зрительной и обонятельной рецепторными системами. Наши самые простые представления о запахе всегда предполагают наличие процесса «обнюхивания». Так происходит всегда, когда мы оцениваем запах цветов, листвы или других объектов. Вдыхая некоторое количество воздуха, мы вдруг осознаем, что появляется чувство определенного запаха. Причем, если нам ранее был неизвестен исследуемый объект и соответственно его запах, то свое субъективное отношение к запаху мы формируем в форме сопоставления известных понятий и определений. Мало задумываясь над самим процессом рецепции, мы отчетливо понимаем, что запах формируется в газовой среде окружающего нас пространства. Атмосфера, именно та газовая среда, где происходит образование запаха. Изменение химического состава атмосферы, ее влажности или температуры неизбежно приводит к изменению наших ощущений запаха. Многим хорошо знакомы ощущения различных запахов возникающих в воздухе в летнюю пору после грозы. С течением времени эти запахи притупляются, становятся мало различимыми и, наконец, совсем пропадают. 4 Время существования в окружающей среде того или другого запаха зависит от многих причин. Изменчивость физических и химических параметров окружающей среды способствует разрушению запаховых образов. Возможно, именно поэтому многие животные многократно с помощью специальных секреторных желез, вырабатывающих пахучие вещества, отмечают свою территорию обитания. В природе существуют запахи, порождаемые деятельностью человека. Источниками таких запахов могут являться самые различные объекты. Как правило, запаховые образы от таких объектов сохраняются длительное время. Вопрос о времени жизни запахового образа непосредственно связан с возможностью его обнаружения. Для одних видов живых организмов не представляется трудным воспринимать большое число запахов, даже при их слабой выраженности. Другие, могут воспринимать ограниченное число запахов и, кроме того, при условии их хорошей выраженности. Природные процессы и различные объекты среды, которые воспроизводят благоприятные запахи для данного вида живых организмов можно отнести к положительным стимулам. Такие запахи помогают найти пищевые ресурсы, опознать друзей или врагов. Напротив, неблагоприятные запахи, вызывающие негативные реакции организма, относят к охранным стимулам, побуждающим живой организм совершать определенные действия. Например, покидать опасную территорию, заселенную хищниками или отказываться от пищевых ресурсов обладающих неизвестным запахом. Надо признать, что в природе существует большое число и тех и других запаховых образов, опознание которых живым организмом не всегда возможно. Ощущение реальное и запоздалое Необходимость восприятия запаха для одних живых организмов является естественной потребностью, а для других обонятельная система исполняет комфортные функции обслуживания. Так человек используя свои природные возможности восприятия запаха, очень часто оценивает свои ощущения всего в двух категориях: хорошего или плохого. Целенаправленно или произвольно оценивая состояние газовой среды, живой организм формирует серию текущих оценок. В том случае, когда существует фактор воздействия и есть соответствующая реакция организма можно говорить о реальности обнаружения воздействующего фактора. Напротив, когда известно о действии возмущающего фактора, а реакция организма наблюдается спустя продолжительное время, можно говорить о запоздалом восприятии. Ощущение реальности происходящих явлений и процессов возникает в результате восприятия различных факторов внешней среды специальными органами чувств. Осуществляя преобразование воздействующих стимулов, такие органы создают электрические импульсы, распространяющиеся по нервной сети. Анализ воздействующего фактора происходит в соответствующих нервных центрах, где происходит формирование ответной реакции живого организма. Создание адекватной реакции живого организма на внешние факторы, необходимое условие существования. Для человека ощущение окружающего пространства и различных по своей природе объектов расположенных в нем, является первостепенной задачей. Обладая зрительной, слуховой, обонятельной, вкусовой и тактильной рецепторными системами он уверенно распознает большое число событий, явлений и объектов окружающего мира. Ощущение – процесс восприятия одной из сенсорных систем возмущающего фактора, может проявляться в явном виде. Это случай когда реакция сенсорной системы на возмущающий фактор сразу порождает соответствующий отклик. В противоположность этому случаю могут возникнуть такие условия проявления внешнего фактора, когда его присутствие не может быть зафиксировано сенсорной системой, но реакция на воздействие проявится по истечении некоторого времени. 5 Внутреннее осознание человеком того факта, что именно данная сенсорная система подвергается тестовому испытанию внешнего возмущающего фактора, достаточно известный экспериментальный метод исследования. Это так называемый вербальный метод формирования оценки уровня восприятия внешнего фактора, воздействующего на одну из сенсорных систем организма. Выражая свои ощущения в форме речевого описания, воспроизводится некоторая субъективная характеристика воздействия. Применение такого метода позволяет определить порог чувствительности сенсорной системы. При необходимости можно установить время начала и конца действия возмущающего фактора. Несмотря на субъективность такой оценки, представляется интересным определить восприимчивость живого организма к данному возмущающему фактору, например, световому, звуковому, вкусовому, тактильному или запаховому. Способность воспринимать различные по своей природе внешние факторы, у многих живых организмов выражена индивидуально. У одних видов хорошо развита зрительная и слуховая, а у других обонятельная система. В том случае, когда воздействие на живой организм внешнего фактора, не может быть совершенно определенно установлено, а затем сформирована ответная реакция, будем говорить о косвенном проявлении результатов воздействия. Результат такого воздействие не может проявиться сразу в виде соответствующей реакции, а представляется в других формах, отдаленных по времени, реакциях живого организма. Примеров такого воздействия достаточно много. Так, хорошо известен механизм воздействия полей инфразвукового диапазона частот на организм человека, которые не способны воспроизвести в слуховой рецепторной системе соответствующего отклика. Однако, отдаленные последствия действия такого фактора могут наблюдаться в нарушении работы нейронных сетей и важнейших внутренних органов организма. Хотя воздействие такого фактора на организм человека оказывается не опознанным отдаленный по времени эффект функционального нарушения проявляется. Другими словами, отсутствие возможности с помощью сенсорной системы осознанно зафиксировать действие внешнего фактора, не означает категорического отрицания наличия агрессивного воздействия. В этом случае, сенсорные системы, исполняющие роль охранных структур, не в состоянии зафиксировать наличие агрессивного фактора. Другим примером, связанным с восприятием запаха, может служить процесс вдыхания газовой композиции из атмосферного воздуха и радона, который практически лишен запаха и имеет естественное природное происхождение. Токсическое действие радона на организм человека хорошо известно и вызывает серьезные нарушения в функциональной деятельности многих органов и систем. Позднее обнаружение агрессивного фактора окружающей среды, вызывающего поражение организма, свидетельствует о недостаточной развитости сенсорной системы. Отмеченное несовершенство в одной из сенсорных систем может быть компенсировано более высокими показателями работы другой сенсорной системы. В живых организмах, как и в природе, все жизненно важные системы находятся в состоянии взаимного дополнения. Ощущение различных процессов и явлений, происходящих в природе чрезвычайно важно для живых организмов. Наличие специализированных сенсорных систем позволяет живым организмам воспринимать информацию из окружающей среды. В зависимости от условий и среды обитания живых организмов, уровень развития сенсорных систем имеет свои отличительные особенности. Некоторые виды организмов, обитающие в естественных природных условиях, обладают высоко развитыми сенсорными системами. Это позволяет обеспечивать высокий уровень безопасности. 6 Ощущение запаха Рецепция запаха – один из мало изученных разделов современного естествознания. Восприятие запаха осуществляется специальной сенсорной системой. У человека и многих живых организмов эта система представлена отдельным органом – носом, расположенным в лицевой части головы. Субъективные описательные запаховые характеристики объектов окружающей среды существуют давно. Наиболее известными из них являются цветочные запахи, представляющие обширную галерею эпитетов восхваляющих благопристойность эмоционального настроения после соприкосновения с запахами растительного мира. В природе источники запаха представлены различными объектами живой и неживой материи. Запахом обладают почти все предметы и процессы, протекающие в природной среде. Однако, не все организмы обладают одинаковыми возможностями воспринимать запах. Ощущение запаха возникает тогда, когда интенсивность воздействия на обонятельную систему превзойдет некоторый пороговый уровень. В известном философском трактате Аристотеля «метафизика» можно найти интересные и в наше время понятия и определения запаха. Ощущаемое, по Аристотелю, это привходящий образ. Такой образ возникает при определенных условиях воздействия. По современным представлениям, формирование привходящего образа, ощущение запаха, происходит посредством сложной работы нейронной сети. С учетом особенностей работы такой сети у каждого индивида формируется свой запаховый образ. Он может вызывать положительные эмоции или, наоборот, вызывать негативную реакцию организма. Формально можно говорить, что один и тот же объект, для разных людей может воспроизводить совершенно противоположные привходящие образы. Действительно это возможно. Хорошо известны случаи запахового восприятия некоторых видов плодов или растительности с аллергическими последствиями на такое воздействие для одних людей и совершенно нейтральной реакцией у других. С другой стороны, хорошо изучены вещества и объекты, имеющие очень похожие запахи, но обладающие совершенно разными физическими и химическими характеристиками. Запах от этих объектов определяется в одних и тех же терминах. Наиболее известный пример, это запах сероводорода, очень похожий на запах испорченного яйца. Запах, образованный в природной среде, всегда представляется как совместный результат действия самого источника запаха и атмосферного воздуха. Понимая, что источником запаха могут быть самые разнообразные объекты и процессы, необходимо помнить о том, что восприятие запаха всегда происходит в реальных условиях среды, которая обладает определенными физическими и химическими параметрами. Другими словами, индивидуальная характеристика запаха всегда сочетается с параметрами окружающей среды. Понятие «запах в окружающей среде» применимо только в том случае, когда источник запаха и соответственно газовая фракция создаваемая им в окружающем пространстве занимает незначительный объем. В таком случае представляется возможным установить разницу в запахах окружающей среды и пространства, в котором находится источник запаха. В противоположном случае, когда запах от источника практически заполняет весь объем воспринимаемый сенсорной системой, представляется трудным говорить о наличии, какого либо запаха. Это соответствует запаху окружающей среды. Последние исследования в области обоняния показали комбинаторную сущность процесса восприятия запаха. Исследователи гарвардской медицинской школы и японского Life Electronics исследовательского центра в Amagasaki разгадали загадку, как нос справляется с распознаванием множества различных запахов. По-видимому, обоняние у млекопитающих основано на комбинированном подходе в распознавании и обработке полученной запаховой информации. Вместо 7 предопределенных индивидуальных рецепторов к специфическим запахам, обонятельная система использует алфавитный набор рецепторов для создания специфического итогового запаха в нейронах головного мозга. Как язык или музыка, система обоняния, по-видимому, использует комбинации рецепторов (аналогично словам или музыкальным нотам или системе кодировки компьютерных процессов), что сильно снижает количество исходных типов рецепторов, действительно необходимых, чтобы создать всю гамму запахов. Подобно генетическому коду, который обходится всего 4 буквами для создания бесконечного множества комбинаций генетических последовательностей, нервные пути млекопитающих, составляющие обонятельную систему, используют комбинаторный подход при восприятии запаха. Когда молекула запаха возбуждает нейрон, сигнал передается по аксону и попадает в нейроны обонятельной луковицы. Эта структура расположена в передней части мозга в информационном запаховом центре. Из обонятельной луковицы сигнал поступает в кору больших полушарий, обеспечивающую сознательное восприятие запаха, и в лимбическую систему, которая отвечает за эмоциональный ответ. В проводимом исследовании отдельные нейроны мыши подвергали воздействию ряда одорантов. Используя метод кальциевого отображения, исследователи выявляли те нервные клетки, которые были стимулированы частицами различных одорантов. Когда молекула одоранта связывается с рецептором, кальциевые каналы на мембране рецептора открываются, и ионы кальция поступают внутрь клетки. Это генерирует электрический сигнал, который передается по аксонам нервной сети. Метод позволяет измерять поток ионов кальция внутрь клетки. С его помощью показали следующее: - Отдельно взятый рецептор может узнавать множество одорантов. - Один одорант обычно воспринимается множеством рецепторов. - Различные запахи узнаются различными комбинациями рецепторов, и, таким образом, обоняние использует комбинаторную кодирующую схему при восприятии отдельного запаха. Все это объясняет, как всего около тысячи рецепторов способны воспринимать многие тысячи запахов. Также было показано, что даже небольшие изменения в химической структуре одоранта активируют различные комбинации рецепторов, и в результате октановые спирты пахнут как цитрусы, а близкие к ним октановые кислоты имеют запах пота. Исследователи также показали, что большие количества химического вещества связываются с более широким спектром рецепторов, чем меньшие количества того же вещества. Это объясняет, почему сильный запах индола воспринимается нами как отвратительный, тогда как небольшие количества этого вещества пахнут как цветы. В носу расположенно более миллиона рецепторов обоняния (белки на поверхности таких клеток-рецепторов способны вылавливать молекулы веществ одорантов). Мозг распознает запахи, оценивая различные комбинации сигналов, поступающих с рецепторных клеток. И, таким образом, несмотря на то, что существует всего несколько тысяч типов рецепторов обоняния, возможны миллионы различных их комбинаций, обеспечивающих распознавание всего спектра существующих молекул - одорантов. Обоняние, восприятие животными и человеком запаха может быть отнесено к одному из видов хеморецепции. Для многих живых организмов запах это определенный сигнал или знак, указывающий на наличие в окружающем пространстве некоторого объекта или события. Естественной средой обитания наземных организмов является атмосфера, в которой происходит образование различных запахов. Для организмов обитающих в воде образование запаха происходит иначе. Пахучие частички, растворенные в водной среде, могут в нашем обычном понимании быть лишены запаха, но хорошо восприниматься обитателями этой среды. Известно, что растворы большого 8 числа аминокислот хорошо воспринимаются рыбами и другими обитателями подводного мира. Наибольшее число живых организмов обитает на суше и в воде. Возможности восприятия запаха у каждого из видов имеют достаточно большие различия. Большое число млекопитающих относят к классу макросматиков, которые обладают хорошо развитой системой обоняния. Напротив, микросматики имеют плохо развитую обонятельную систему. Наиболее типичными представителями этой группы животного мира являются тюлени, усатые киты и приматы. Представителей животного мира, у которых не обнаружена способность воспринимать запахи, относят к аносматикам. Это достаточно редкие виды животного мира, обитающие в водной среде. Наиболее известным представителем этой группы является зубатый кит. Запах – язык природы Биосфера – одна из интереснейших областей, в которой происходит так много событий связанных с деятельностью всего живого обитающего на Земле. Обменные процессы вещества, энергии и информации, происходящие в живом организме, имеют большое сходство с природными процессами, протекающими в биосфере. В этом смысле биосфера – это большая биологическая система, в которой существуют представители разных видов живых организмов. В природе, по определению академика В.И. Вернадского, можно выделить две компоненты: живую, представляющую органические соединения, и не живую воплощающую в себе неорганические ресурсы. Живая материя представляется большим многообразием форм и видов живых организмов, обитающих в биосфере. Неорганические соединения образованы различными геохимическими породами. Запахом могут обладать объекты как живой, так и не живой материи. Кроме того, источником запаха могут являться природные физические или химические процессы. Живой организм, как элемент биосферы, является источником запаха. Этот тезис можно усилить - живой организм обладает двумя составляющими запаха: постоянной и переменной. Постоянная составляющая характеризует вид живого организма с учетом среды обитания. Переменная составляющая воспроизводит существенные особенности его жизнедеятельности. Одной из отличительных свойств живой материи, в отличии от объектов неживой природы, является способность к самовоспроизведению себе подобных организмов. В природе этот процесс доведен до совершенства. Один вид живых организмов на протяжении многих лет воспроизводит себе подобные живые системы. Такие биологические системы, непрерывно взаимодействуя с окружающей средой, способны самостоятельно поддерживать в норме свои важнейшие параметры жизнедеятельности. Для многих позвоночных живых организмов сохранение в допустимых пределах температуры тела или частоты сердечных сокращений представляется важным условием существования. В основе этих процессов находятся сложные схемы регуляции, обеспечивающие специфические для данного вида живого организма преобразования энергии и вещества. Постоянное воспроизводство клеточной биомассы организма происходит путем реализации сложных механизмов внутриклеточного и био-тканиевого обмена. Непрерывный характер обменных процессов и их строгая направленность на создание специализированных клеточных образований предопределяет различия видов живых организмов. Видовая специфичность построения клеточных структур организма проявляется в различии обменных процессов, в том числе и поверхностном дыхании наружной оболочки. Именно через наружную оболочку организма происходит выброс в окружающую среду различных продуктов метаболизма. На поверхности и вокруг живого организма формируется специфическая видовая газовая аура, являющаяся источником 9 запаха. Аура постоянно обновляется за счет обменных процессов происходящих как внутри самого организма, так и на его поверхности. Она может изменяться в течение суток или более продолжительного времени, что связано возрастными особенностями реализации внутренних обменных процессов. Одновременно с этим, аура непрерывно подвергается воздействию со стороны окружающего пространства. Размываясь, расслаиваясь, поверхностная газовая оболочка уносится в атмосферное пространство. Происходит процесс распространение запаха. Для живых организмов характерно не только формирование видовых запаховых портретов на поверхности тела, но и своеобразная маркировка среды обитания. В процессе жизнедеятельности многие живые организмы перемещаются в пространстве, оставляя после себя, образно говоря, запаховые «следы» своего присутствия. Это могут быть предметы, сохраняющие элементы запахового портрета живого организма или биологические вещества – феромоны, которые являются конечным продуктом деятельности специфических желез. Сегодня известно, что феромоны присутствуют в запаховом портрете практически всех наземных живых организмов. Эти вещества вносят в запаховый портрет определенные элементы химической коммуникационной связи, посредством которой происходит доставка сообщений о видовой принадлежности живого организма, его функциональном состоянии, и даже о намерениях. Если у позвоночных восприятие запаха происходит в сочетании с другими видами рецепции – слухом и зрением, то у насекомых феромон может быть одним из главных элементов информационной связи. Такие вещества чрезвычайно сильно влияют на поведенческие функции. В мире насекомых язык запахов наиболее развит. Имея небольшие размеры, они обладают поразительной способностью воспринимать большое число запахов даже на относительно большом расстоянии. Если обратиться к рассмотрению объектов неживой природы, которые также обладают запахом, то придется вспомнить, что понятие запах связано с определением дисперсной среды состоящей из мельчайших частичек определенным образом собранных в газовую оболочку – ауру. В сущности, объект живой и неживой природы можно отличить по наличию внутренних процессов, направленных на сохранение структуры. Живые объекты, иначе говоря, живые организмы, постоянно стремятся сохранить неизменность внутренней структуры. Внутри живого организма постоянно протекают разнообразные обменные процессы, которые непосредственно связаны с окружающей средой. Наличие таких процессов и их связь с окружающей средой проявляются поразному, в частности, в форме создания специфической газовой среды – запаховой ауры. Для объектов неживой природы характерна некоторая статичность состояния. В зависимости от физических и химических свойств объекта его внутренние характеристики меняются относительно слабо и медленно. Свойства гранитной пароды мало изменяются в течении очень продолжительного времени, а вот запах может меняться. В данном случае запах рассматривается как физико-химическая характеристика поверхности, но в некоторых случаях уместно говорить и о структурном запахе. Изменение внешних условий среды или свойств гранитной поверхности может привести к изменению запахового портрета. Это может произойти, например, в том случае, когда такая гранитная порода покрыта лесным мхом. Исходный запах горной породы будет в значительной мере перекрываться растительным запахом. В другом случае, когда гранитная порода, входящая в состав некоторого архитектурного ансамбля располагается в городе, будет формироваться запаховый портрет пленочных покрытий антропогенного происхождения. Надо полагать, что исходный запах гранитной породы все же остается, но оказывается сильно измененным поверхностными процессами, протекающими при участии различных внешних факторов среды. 10 Основным, но не полным и всеобъемлющим отличием объектов не живой и живой природы, является отсутствие внутренних процессов самовоспроизведения, регулируемых большим числом специальных систем. Если для большинства объектов не живой природы важны кристаллографические законы, определяющие подобие и способы компоновки отдельных элементов, то для биологических структур важны биофизические законы функционирования отдельных подсистем, обеспечивающих нормальное развитие всего организма. Отклонение от заданного правила построения твердого тела приводит к воспроизводству совсем новой кристаллической структуры, с иной физико-химической характеристикой. Поверхность такого вновь образованного тела, возможно, будет иметь другие свойства, которые танут причиной создания иного запахового портрета. Для живых организмов, отклонение в работе внутренних подсистем организма, в целом ряде случаев, можно установить по изменению параметров внешнего кожного газового обмена с окружающей средой. Это означает, что при нарушениях в работе внутренних подсистем возникает специфический запах на поверхности тела. Запах живого организма также связан и с возрастными изменениями. С течением времени интенсивность, направленность внутренних процессов саморегуляции меняется и как следствие появляется новый запах. Наличие, в определенном смысле, взаимосвязи объектов живой и неживой природы обнаруживается именно при формировании понятий запаха. Запах как средство коммуникации живых организмов между собой и с окружающим миром, чрезвычайно важен. Относительная простота создания хемокоммуникационных связей посредством запаха, делают его универсальным средством общения не только в различных средах обитания, но и для большого числа живых организмов населяющих огромные пространства биосферы. Не зависимо от вида организма, характеристик окружающего пространства каждый участник коммуникационной среды получает в дар от природы возможность создавать и принимать информационные сообщения. Совсем не обязательно чтобы каждый участник коммуникационной сети связи обладал возможностью понимать всех ее представителей. Достаточно чтобы существовала возможность общаться внутри вида, а от некоторых представителей других видов получать соответствующие послания. Надо полагать, что не все сообщения создаваемые в такой среде общения представляют интерес. Каждый вид живых организмов отбирает из коммуникационной среды необходимые сообщения и формирует свои. Язык химических веществ, воспроизводимых специальными подсистемами живого организма, позволяет организовать общение различных видов на очень большой территории совместного обитания. Это удивительно, когда новая семья муравьев создает свой дом с учетом не только обширности ресурсов питания, но и наличии врагов на выбранной территории. *** Понятие запах непосредственно связано с процедурой восприятия специфического фактора окружающей среды, который выражен в виде химического вещества. Обнаружение такого фактора в окружающем пространстве происходит посредством специальной сенсорной системы живого организма. Под действием внешнего фактора в рецепторах сенсорной системы возникают электрические потенциалы, которые вызывают возбуждение нервных афферентных волокон. Каждое нервное волокно имеет связь с несколькими периферическими рецепторами, образующими рецептивное поле. Активность большого числа нервных волокон суммируется в определенных сенсорных центрах. У человека такие центры сосредоточены в головном мозге. В результате деятельности сенсорного центра возникает ощущение восприятия, в данном случае, запаха. 11 Многие годы ученые пытались создать систему сенсорных рецепторов для искусственного носа. И, наконец, им удалось сконструировать простой бионический нос на основе 19 оптических фибрилл, каждая из которых покрыта различными флуоресцирующими соединениями, содержащими краситель Нильский красный. Каждый из флуорохромов способен испускать свет разной длины волны и с разной интенсивностью, когда встречается с молекулой вещества-одоранта. И таким образом, каждый запах создает уникальный спектр флуоресценции в искусственном органе обоняния. После того, как информация об интенсивности, длине волны и различии между сигналами в начале и конце воздействия поступает в компьютер, специальная программа, имитирующая действие нервных сетей в головном мозге, начинает работать, анализируя запах. Компьютер запрограммирован на распознавание множества запахов и узнает их довольно точно. Где можно использовать такую систему? По-видимому, прибор найдет широкое применение в медицине и сможет также проводить оценку уровня загрязнения окружающей среды. Более важным представляется для ученых возможность с помощью искусственного носа лучше понять работу нашего собственного. 12 Литература: 1. Бронштейн А.А. "Обонятельные рецепторы позвоночных", Л., 1977, 2. Тамар Г. "Основы сенсорной физиологии", М., 1976. 3. http://www.leffingwell.com/olfact5.htm 4. http://www.sciencenet.org.uk/database/Social/Senses/s00164c.html 5. http://uchi.narod.ru/fak/tss/telmed/nauka-cgo-zapah-01.html 13