Введение к работе
Актуальность темы.
Распознавание пола по обонятельным сигналам, занимает важное место в коммуникации животных, т.к. часто именно по ним происходит идентификация и поиск полового партнера, обеспечивая успешное размножение. Кроме того, распознавание пола и физиологического статуса особи влияет на внутривидовые социальные отношения, позволяя вовремя выявлять индивидуумов, по отношению к которым в норме не должна проявляться агрессия.
К настоящему времени накоплен обширный материал, демонстрирующий способность многих видов млекопитающих различать1 пол конспецификов по разнообразным ольфакторным сигналам (см. Суров и др., 1998). Кроме того, получены отдельные данные, указывающие на возможность различения пола и/или физиологического состояния как у систематически близких (Gregs, Thiessen, 1981; Соколов и др., 1983; Kotenkovaet al., 1989;), так и у далеких видов (Cushing, 1984;Крутова, 1993; Осипова, 1993).
Однако, до сих пор не раскрыты механизмы, позволяющие млекопитающим различать обонятельные сигналы, несущие информацию о поле и рецелтивности особей чужого вида. Не доказано, существует ли общность в сигнализации половой принадлежности у разных видов млекопитающих. Не выяснено, способны ли животные распознавать2, а не просто различать ольфакторные сигналы, информирующие о половой принадлежности и готовности животного к спариванию. Кроме того, пока нет ответа на вопрос, как формируются предпочтения обонятельных сигналов, связанных с полом и физиологическим состоянием у млекопитающих.
Целью нашего исследования было выявление роли обонятельных сигналов в восприятии информации о поле и физиологическом состоянии у грызунов и анализ факторов, влияющих на формирование обонятельных предпочтений.
1 Нахождение отличий в представленных образцах. (Реципиент по-разному реагирует на предъ
являемые ему стимулы, например, проводит больше времени около одного из них.)
2 Определение образцов как относящихся к какой-либо «смысловой» категории. (Реципиент в
ответ на предъявление образца заданной категории демонстрирует навык, выработанный в
процессе предварительного обучения.)
Задачи исследования:
-
Выявить особенности восприятия грызунами ольфакторных сигналов, несущих информацию о половой принадлежности.
-
Проанализировать способность млекопитающих к распознаванию обонятельных сигналов рецептивное.
-
Выяснить роль социального опыта в формировании восприятия ольфакторных сигналов, связанных с полом.
-
Определить значение полового опыта для восприятия обонятельных сигналов, несущих информацию о половом партнере.
Научная новизна.
Большинство предшествующих исследований было направлено на выяснение способности к различению, а не распознаванию обонятельных стимулов, связанных с полом. Нами впервые показана способность млекопитающих не только различать, но и распознавать обонятельные сигналы гетероспецификов по критерию пола и рецептивное.
Выяатена естественная аттрактивность обонятельных сигналов пола и ре-цептивности самок собаки для самцов сирийского хомяка (до настоящего времени исследования реакции зверьков на обонятельные сигналы пола проводились преимущественно внутри одного вида).
Впервые показано влияние полового опыта на межвидовую аттрактивность обонятельных сигналов. Так, с приобретением полового опыта самцы сирийского хомяка перестают демонстрировать достоверное межвидовое различение обонятельных сигналов пола и рецептивности у ряда видов.
Практическое значение. Понимание механизмов формирования и особенностей восприятия обонятельных сигналов, несущих информацию о половом --партнере;—позволяет-управлять-повгдением--иг-размнсокениегг-млекопитающихт Нами были выявлены естественные обонятельные стимулы, имеющие межвидовое значение у грызунов. Обнаружение некоторых аттрактивных стимулов, активных для неродственных видов, открывает путь к их испытанию на других видах и широкому использованию на зверофермах, в охотничьих хозяйствах и для борьбы с вредителями сельского хозяйства.
Разработанная методика с применением оперантного обучения может быть использована для проведения экспериментов, связанных с распознаванием животными ольфакторных образцов.
Апробация работы. Материалы диссертации были доложены на VIII Международном симпозиуме по химическим сигналам позвоночных (Итака, США, 1997), VI съезде Всероссийского териологического общества (Москва, 1999), III Европейском териологическом конгрессе (Юваскила, Финляндия, 1999), XXVI Международной этологической конференции (Бангалор, Индия, 1999), объединенном научном коллоквиуме группы поведения и поведенческой экологии наземных млекопитающих, группы химической коммуникации и хеморецепции и лаборатории поведения низших позвоночных ИПЭЭ им. А.Н.Северцова РАН.
Публикации. По теме диссертации опубликовано и сдано в печать 11 работ.
Объем работы. Диссертация изложена на страницах машинописного текста, состоит из Введения, глав, Обсуждения и Выводов. Материал иллюстрирован таблицами, рисунками и фотографиями. Список цитируемой литературы включает в себя названий, из них на иностранных языках.
Материал собран в период с 1996 по 1999 гг. Эксперименты проводились в лаборатории ИПЭЭ РАН и на Черноголовской экспериментальной базе. В качестве реципиентов использовали половозрелых животных - сирийского хомяка (Mesocricetus auratus) и нелинейных лабораторных крыс (Rattus norvegicus).
За два часа до начала каждого эксперимента с участием самок того или иного вида определяли их физиологического состояния по картине вагинального мазка. По окончании эксперимента проводилось контрольное определение астрального состояния тестируемых самок.
Всех животных, использовавшихся в эксперименте в качестве реципиентов, содержали индивидуально, для того чтобы при тестировании исключить влияние социальных взаимодействий на их поведение.
В исследованиях по межвидовому распознаванию ольфакторных стимулов собирали экскреты следующих видов: лесной (Apodemus urolensis) и домовой мыши (Mus musculus), рыжей полевки (Clethrionomys glareolus), пашенной полевки (Microtus agrestis), сирийского хомяка (Mesocricetus auratus), серого хомячка (Cricetulus migratorius), джунгарского хомячка (Phodopus sungorus), листоухого хомяка (Graomys sp), серой крысы (Rattus norvegicus), американской норки (Mustela vison), черного хоря (Mustek putorius), домашней кошки (Felis catus), домашней собаки (Canis famitiaris).
Основываясь на том, что многие виды грызунов способны различать пол и физиологическое состояние,, используя разнообразные экскреты: секрет специфических кожных желез, фекалии, но чаще всего мочу, мы в своих экспериментах в качестве стимульного материала использовали именно мочу и/или подстилку перечисленных выше видов.
Все используемые в наших экспериментах стимулы предъявляли животным в смесях от не менее чем трех незнакомых особей данного вида и пола для того, чтобы исключить возможное влияние на выбор реципиента индивидуального запаха донора.
Методики тестирования:
Методика парного предъявления в стеклянных трубочках.
В каждую из двух трубочек (диаметром 5 мм и длиной 30мм), предварительно протертых и промытых 70%-ным раствором спирта и высушенных, помещали ватные тампоны, пропитанные свежеразмороженой донорской мочой. Стимулы предъявляли животному-реципиенту в домовой клетке на расстоянии Зсм друг от друга. Стимулы располагали параллельно и по мере предъявления разным зверькам, меняли положение образца с правого на левое в случайном порядке. Регистрировали общую продолжительность принюхивания к каждому образцу в течение двух минут.
Методика предъявления стимулов в ольфактометре.
Ольфактометр представлял собой прямоугольную плексигласовую камеру (58x58x40см). оснащенную четырьмя съемными боксами (25x21x15см), предназначенными для размещения обонятельных образцов. Между входами в боксы и основной камерой находились плексигласовые дверцы с отверстиями диаметром 3 мм, что ограничивало непосредственный доступ животных к образцам, и в то же время не препятствовало их обнюхиванию. Камера была также оснащена инфракрасными датчиками, позволяющими производить автоматическую регистрацию времени, проведенного зверьками около каждого стимула. Данные опыта протоколировались с помощью специальной компьютерной программы.
Все животные-реципиенты до начата тестирования проходили в ольфактометре адаптационный период. Для этого каждый зверек дважды (с интервалом в 3 дня) помещался на 10 минут в камеру, не содержащую стимульного материала. После завершения адаптационного периода проводился тест.
Непосредственно перед началом опытов свежесобранная подстилка или моча от доноров смешивалась и помещалась в боксы. Вся поверхность экспериментальной камеры перед каждым экспериментом протиралась 70% раствором этанола и тщательно проветривалась с помощью вентилятора. После этого в центр камеры выпускали реципиента. Отсчет времени начинали с момента первого подхода животного к любому боксу. Продолжительность опыта - 10 минут. Через каждые 5 предъявлений расположение стимулов изменяли в случайном порядке. Статистическую обработку экспериментов, описанных выше проводили с использованием критерия Стьюдента (для зависимых и независимых переменных) и Вилкоксона для сопряженных пар.
Методика предъявления образное с предварительным обучением животных-реиипиентов.
Эксперимент проводили в специальной пластиковой камере (40x50x25см), оснащенной двумя съемными штативами с движущимися флажками и проволочными держателями пробирок на расстоянии 10см друг от друга.
Методика состояла из нескольких этапов:
-
Адаптация животных к экспериментальной камере.
-
Формирование у них навыка поднимания передними лапами флажка на штативе с помо-щью оперантногстгаучения:
-
Выработка дифференцировочного условного рефлекса, когда двигательный навык подкрепляли только в случае предъявления заданного обонятельного стимула.
-
Одновременное предъявление животным двух образцов в пластиковых пробирках рядом с флажками, но отличающихся по одному критерию и подкрепление лишь правильных выборов. Таким образом, зверек научался распознавать образец. Обучение считалось законченным, если животное давало не менее 80% правильных ответов. (Предъявление заданных стимулов с той или иной стороны производилось в случайном порядке)
-
Тестирование. Проводили тренировочную серию из 10 стандартных парных предъявлений обонятельных образцов, в которой за каждым правильным ответом следовало положительное подкрепление (кусочек лакомства), а в 11 -ом тестовом предъявлении заменяли прежние
источники запаха на новые (например, собранные от животных иного вида), но по-прежнему отличающиеся друг от друга по тому же заданному критерию (например, по критерию пола). В последнем случае выбор не подкрепляли. Ежедневно с каждым зверьком проводили не более 5 серий предъявлений.
Всего таким образом были протестированы образцы запахов от 13 видов млекопитающих, причем образец каждого вида тестировался 10 раз. Общее количество предъявлений в тренировочных сериях составило 9000, а тестовых - 900. Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием критерия х".
РЕЗУЛЬТАТЫ Раздел 1. Особенности восприятия ольфакторных сигналов животных разного пола.
В первой части работы рассмотрены особенности восприятия ольфакторных сигналов млекопитающих, по которым возможно распознавание пола и физиологического состояния особей. Необходимо было узнать, как реализуется способность животных к различению этих сигналов и определить, возможно ли межвидовое распознавание пола и рецептивное по ольфакторным сигналам.
