Феромоны и их роль в размножении животных

Министерство  сельского хозяйства Российской Федерации

ФГОУ ВПО  «Санкт-Петербургская академия ветеринарной медицины» 

Кафедра патологической физиологии и зоопсихологии животных 
 
 
 

РЕФЕРАТ

На тему: «Феромоны и их роль в размножении животных» 
 
 
 

Студентка 2 курса 19 группы

Старостина  А.О.

Преподаватель:

Савичева  С.В. 
 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург 2012 г.

Понятие о  феромонах.

Особую группу пахучих  веществ составляют феромоны, которые выделяются животным обычно с помощью специальных желез в окружающую среду и регулируют поведение представителей того же вида. Феромоны - биологические маркеры собственного вида, летучие хемосигналы, управляющие нейроэндокринными поведенческими реакциями, процессами развития, а также многими процессами, связанными с социальным поведением и размножением. Если у позвоночных обонятельные сигналы действуют, как правило, в сочетании с другими - зрительными, слуховыми, тактильными сигналами, то у насекомых феромон может играть роль единственного "ключевого стимула", полностью определяющего их поведение.           Общение с помощью феромонов обычно рассматривают как сложную систему, включающую в себя механизмы биосинтеза феромона, его выделения в окружающую среду, распространения в ней, восприятия его другими особями и анализа полученных сигналов. 
          Интересны способы обеспечения видовой специфичности феромонов. В состав феромона всегда входят несколько химических веществ. Обычно это органические соединения с низким молекулярным весом - от 100 до 300. Видовые различия их смесей достигаются одним из трех способов: 1) одинаковый набор веществ с разным их соотношением у каждого вида; 2) одно или несколько общих веществ, но разные дополнительные вещества у каждого вида; 3) совершенно разные вещества у каждого вида.

Наиболее известны следующие феромоны:

• эпагоны, "феромоны любви" или половые аттрактанты;
• одмихнионы, "путеводные нити", указывающие дорогу к дому или к найденной добыче, они же и метки на границах индивидуальной территории;
• торибоны, феромоны страха и тревоги;
• гонофионы, феромоны, меняющие половые свойства;
• гамофионы, феромоны полового созревания;
• этофионы, феромоны поведения;
• лихневмоны, феромоны вкуса.

Без феромонов невозможно представить себе существование большинства видов животных. Эти вещества обеспечивают процессы, необходимые для выживания вида: размножение, забота о потомстве, взаимодействие особей внутри группы. Феромоны различаются по химическому строению. Одно животное может вырабатывать несколько различных по строению и функциям феромонов.

В основном феромоны - это сигналы для особей одного вида, однако в некоторых случаях животные других видов также реагируют на ароматический сигнал. Известным исключением являются лихневмоны - феромоны, обеспечивающие маскировку животного под другой вид, и привлечение паразита феромонами хозяина.

Эффекты феромонов у животных разных классов значительно различаются. Если у насекомых феромоны действуют сравнительно просто: запускают врожденные инстинктивные программы,  то у позвоночных животных, особенно у млекопитающих, роль феромонов более сложна. Поведение млекопитающих определяется развитой нервной системой, а феромоны служат модификаторами различных видов поведения: полового, материнского, территориального, агрессивного.

Феромоны необходимы самцам и самкам животных, чтобы найти друг друга и вступать в сексуальный контакт.

Наиболее полно  изучены половые феромоны насекомых. Эти вещества обеспечивают встречу и особей разного пола, определение наиболее подходящего партнера для спаривания, и стимулируют половое поведение. Самки выделяют феромоны-аттрактанты, которые привлекают самцов. Феромоны самцов "возбуждают" самку, запуская инстинкты, отвечающие за спаривание. Химическое строение половых феромонов установлено для многих видов насекомых, в основном из отряда чешуекрылых. Их феромоны относятся главным образом к сравнительно малолетучим молекулам - алифатическим сложным эфирам и спиртам.

Половые феромоны позвоночных изучены менее полно. Этот вид феромонов широко распространен: половые феромоны обнаружили у хвостатых земноводных, пресмыкающихся, млекопитающих и даже  рыб, единственным исключением являются птицы, у которых половые феромоны неизвестны.

Роль химической коммуникации в размножении. Во всех процессах, связанных с размножением, важнейшую роль играет химическая, или ольфакторная коммуникация. 
           
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Индивидуальный  запах.

Запах представляет собой своеобразную "визитную карточку" животного. Он сугубо индивидуален, но, в то же время, видоспецифичен. Индивидуальный запах животного формируется из целого ряда составляющих: его половой принадлежности, возраста, функционального состояния, стадии полового цикла и т.д. Эта информация может кодироваться рядом пахучих веществ, входящих в состав мочи и секретов специфических желез. Источниками запаха служат продукты неполного анаэробного окисления секретов, выделяемых животным. Огромную роль в создании индивидуального запаха играет микробный пейзаж. 
          У многих видов млекопитающих самец во время гона приобретает очень сильный специфический запах (олени, антилопы, козы, кабаны). При спаривании он сообщает "самцовый запах" и самке, чем предупреждает покрытие другими самцами.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Роль обоняния в некоторых формах поведения.

Обоняние имеет  исключительно большое значение в жизни животных многих таксономических  групп. С помощью обоняния животные могут ориентироваться относительно некоторых физиологических состояний, которые присущи в данный момент другим членам группы. Например, испуг, волнение, степень насыщения, болезни  сопровождаются у животных и человека изменением обычного запаха тела. 
          Особенно большое значение ольфакторная коммуникация имеет для процессов, связанных с размножением. У многих как позвоночных, так и беспозвоночных животных обнаружены специфические половые феромоны. Так, некоторые насекомые, рыбы, хвостатые амфибии имеют феромоны, стимулирующие развитие женских половых желез и вторичных половых признаков у самок. Феромоны самцов некоторых рыб ускоряют созревание самок, синхронизируя размножение популяции. 
          Термиты и близкие к ним муравьи наделены функциональной системой торможения развития самок и самцов. Пока рабочие муравьи слизывают нужные дозы гонофионов с брюшка яйцекладущей самки, новых самок в гнезде не будет. Ее гонофионы подавляют развитие яичников у рабочих муравьев. Но как только яйцекладущая самка погибает, сейчас же начинают плодоносить некоторые рабочие муравьи. В 1954 г. Батлер открыл, что челюстные железы матки пчел выделяют особое маточное вещество, которое она размазывает по телу, позволяя затем рабочим муравьям слизывать его. Главная его роль в том, чтобы подавлять развитие яичников у рабочих пчел. Но как только матка исчезает, а с ней и этот феромон, у многих рядовых членов семьи сразу же начинают развиваться яичники. Затем эти пчелы откладывают яйца, хоть они и не оплодотворены. То же происходит, когда маточного феромона не хватает на всех членов пчелиной семьи. Биологическая активность этого феромона столь высока, что рабочей пчеле достаточно лишь коснуться хоботком тела живой или мертвой матки, как наступает торможение развития яичников. 
          Огромное значение для полового поведения имеют феромоны, выделяемые самками для привлечения самцов. В период течки у самок млекопитающих усиливается секреция многих кожных желез, особенно окружающих аногенитальную зону, в составе секрета которых в это время появляются половые гормоны и феромоны. В еще большем количестве во время течки эти вещества содержатся и в моче самок. Они способствуют созданию запахов, привлекающих внимание самцов. 
          Целый ряд феромонов - гонофионов, описанных у беспозвоночных, способствуют перемене пола животного в течение его жизни. Морской многощетинковый червь офриотрох в начале своей жизни всегда самец, а когда он подрастает, то превращается в самку. Взрослые самки этих червей выделяют в воду гонофион, заставляющий самок превращаться в самцов. Нечто подобное происходит и у некоторых брюхоногих моллюсков. Они тоже в молодости самцы, а затем становятся самками. 
          Самцы многих насекомых (мух, сверчков, кузнечиков, тараканов, жуков и т.д.) на разных частях своего тела несут железы, секрет которых дает самкам стимул к размножению. Взрослые самцы пустынной саранчи, выделяя особые феромоны, ускоряют созревание молодых саранчуков. 
          У млекопитающих описаны гамофионы, воспринимаемые в основном обонянием. Они играют немалую роль в размножении. Лучше всех в этом отношении изучены мыши. Моча агрессивных самцов содержит феромон агрессии, в состав которого входят метаболиты мужских половых гормонов. Этот феромон может способствовать возникновению агрессии у доминирующих самцов и реакции подчинения у низкоранговых. Помимо агрессии, запах мочи самцов домовых мышей вызывает у особей того же вида много других поведенческих и физиологических реакций. Так, например, запах незнакомого самца подавляет исследование новой территории другими самцами, привлекает самок, блокирует беременность, вызывает синхронизацию и ускорение эструсовых циклов, ускоряет половое созревание молодых самок и подавляет нормальное развитие сперматогенеза у молодых самцов. 
          Поскольку половые гормоны и феромоны всех млекопитающих в принципе одинаковы, то подобные явления возможно наблюдать и у животных других видов. 
          Обоняние является одним из самых ранних чувств, "включающихся" в онтогенезе. Детеныши уже в первые дни после рождения запоминают запах матери. К этому времени у них уже вполне развиваются нервные структуры, обеспечивающие восприятие запаха. Запах детенышей играет важную роль для развития нормального материнского поведения суки. В период лактации самки продуцируют особый, материнский феромон, который придает специфический запах детенышам и обеспечивает нормальные взаимоотношения между ними и матерью. 
          Специфический запах появляется и тогда, когда животное испытывает страх. При эмоциональном возбуждении резко увеличивается секреция потовых желез. Иногда у животных при этом происходит непроизвольный выброс секрета пахучих желез, мочеиспускание и даже калоизвержение. Большое информационное значение имеют пахучие метки, которыми животные маркируют свои владения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
          Феромоны и их роль в половом поведении.

Микроорганизмы, обитающие  в организме животного, принимают  активное участие в синтезе феромонов. В период размножения у самок усиливается секреция мускусных желез, одновременно в составе их секрета появляются половые гормоны и специфические половые феромоны. В еще большем количестве во время течки эти вещества содержатся в моче. Они способствуют созданию запаха, привлекающего самцов, у которых в этот период резко усиливается восприимчивость к соответствующим феромонам. Так, в этот период реакция на мускус у млекопитающих оказывается положительной, в другое время она бывает отрицательной, что способствует равномерному распределению особей на территории. Секреция желез и маркировочая активность усиливается не только у самок, но и у самцов. Например, в период размножения препуциальные железы кабанов-самцов начинают обильно выделять густую жидкость, оставляющую на следу резкий запах. У бобров задерживающаяся в особых мешках в области гениталий моча в результате соответствующих биохимических процессов приобретает темный цвет и специфический очень стойкий запах. Оставляемые представителями обоих полов на возвышенных участках берега порции этой так называемой "бобровой струи" служат одним из средств, облегчающих встречи самцов и самок. Огромную роль играет обоняние и феромоны в жизни насекомых. Так, самцы некоторых бабочек улавливают специфический запах самки при наличии нескольких молекул в кубическом метре воздуха. 
        Кроме привлечения представителей противоположного пола, феромоны оказывают огромное влияние на социальное и половое поведение и регулируют функции размножения. 
          Моча агрессивных самцов содержит специфический феромон агрессии, в состав которого входят метаболиты мужских половых гормонов, который может способствовать возникновению агрессии у доминирующих самцов и реакции подчинения у низкоранговых особей. 
          Лабораторные исследования показали, что запах мочи самцов домовых мышей помимо агрессии вызывает у особей того же вида много других поведенческих и физиологических реакций. Запах незнакомого самца подавляет исследование новой территории другими самцами, привлекает самок, блокирует беременность, вызывает синхронизацию и ускорение эструсовых циклов, ускоряет половое созревание молодых самок и подавляет нормальное развитие сперматогенеза у молодых самцов. Как указывают В.Е. Соколов и Е.В. Котенкова (1985), феромоны, вызывающие перечисленные выше реакции, имеют такое же строение, что и феромоны агрессии. Подобные явления описаны у многих представителей разных таксономических групп. 
          Гормональное подавление половой активности наблюдается и среди приматов. Так, например, у мелких обезьян-игрунок моча и прочие выделения доминантной самки, несущие ее индивидуальный запах, зависящий в большой степени от летучих молекул феромонов, воздействует на ее взрослых и в принципе вполне способных к размножению дочерей таким образом, что они в компании со своей матерью оказываются не способными к зачатию. Когда доминантная самка состарится, и ее феромоны утратят свою силу, роли матери и дочери меняются. Теперь уже одна из дочерей приобретает статус доминанта и начинает приносить потомство, подавляя половые функции матери и своих младших сестер. Похожие явления наблюдаются и среди самцов этого вида. 
          В природе очень важным фактором для размножения является плотность популяции и степень напряженности иерархических отношений в ней. Иерархия в популяции способствует стабилизации численности и препятствует беспредельному размножению. В стабильной популяции размножаются, как правило, только высокоранговые животные. Животные, находящиеся на низшей ступени иерархии обычно проявляют высокую степень стресса, который обычно возникает в результате любых неблагоприятных физических или психических воздействий. У таких животных происходит угасание половой активности, задержка созревания половых продуктов, рассасывание эмбрионов и т.д. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Физиология феромонов.

Некоторые феромоны способны регулировать физиологию и процессы развития других особей. Действие таких феромонов аналогично действию гормонов. К ним феромоны, содержащиеся в маточном веществе домашней пчелы, которое негативно влияет на развитие яичников рабочих пчёл. В результате действия феромона рабочие пчелы оказываются неспособными к размножению.

Феромоны также могут влиять на физиологическое состояния животного. Так, у некоторых грызунов феромоны влияют на течение овариального (месячного) цикла, изменяя время наступления эструса (течки, менструации) и даже вызывая выкидыш. Если недавно забеременевшей самке попадется сильный запах мочи нового самца, то эмбрион не имплантируется в матку и овуляционный цикл запустится снова. Этот феномен называется эффектом Брюса.

Защита.

Феромоны необходимы не только для размножения. Иногда они обеспечивают выживание особей. При появлении опасности многие животные выделяют феромоны "тревоги". Эти вещества вызывают реакцию бегства, затаивания, а в некоторых случаях - агрессию и совместное нападение на врага. Наиболее часто феромоны тревоги - это относительно простые и летучие вещества (изоамилацетат). Хорошо изучены феромоны тревоги у общественных насекомых, таких как муравьи. Потревоженный муравей выделяет из специальных желез небольшое количество феромонов, которые немедленно вызывают беспокойство у других муравьев. Сигнал тревоги передается от одной особи к другой, и молниеносно распространяется по всему муравейнику.

Феромоны тревоги - также частое явление у позвоночных. При повреждении кожи рыб или некоторых земноводных, в окружающую среду выделяются феромоны, которые сигнализируют другим особям об опасности.

Территория.

Чтобы отметить путь к добыче, либо обозначить свое присутствие  на территории, животные используют запаховые метки. Эти феромоны видоспецифичны. 
Широко распространены запаховые метки у млекопитающих. Метки индивидуальны, и химический состав каждой метки сигнализирует о физиологическом состоянии животного, оставившего метку.

Собрание  особей.

При благоприятных  условиях (обилие пищи, благоприятный  микроклимат) насекомые выделяют агрегационные  феромоны, которые привлекают особей того же вида, находящихся в зоне распространения феромона. Эти вещества найдены у клопов, мух, тараканов, и некоторых жуков.

Иерархия.

Иерархия в сообществах  животных также может поддерживаться с помощью феромонов. Феромоны доминантных самцов (альфа-самцов) могут подавлять репродуктивную активность самцов более низкого ранга. При этом достигается психологическая кастрация конкурентов.