犬的嗅覺作業(yè)原理

洪飛騰　朱海娟

犬的嗅覺作業(yè)原理

洪飛騰朱海娟

犬賴以工作的生理功能是靈敏的嗅覺，犬能夠根據(jù)各種物體的氣味進(jìn)行追蹤、緝毒、搜爆、搜捕及搜救等作業(yè)，經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練的犬能夠通過自己靈敏的嗅覺為警方找到物證、嫌疑人、藏匿的毒品、爆炸物及被埋的物體（人）等，而這些微妙的氣味是人類察覺不到的。了解犬如何通過嗅覺感受氣味的差異，識(shí)別各種不同氣味的原理及犬利用靈敏的嗅覺以氣味為物質(zhì)基礎(chǔ)進(jìn)行作業(yè)的方式方法，對(duì)訓(xùn)導(dǎo)員有針對(duì)性地開展訓(xùn)練，提高訓(xùn)練效率和現(xiàn)場(chǎng)使用具有積極的意義。

一、犬的嗅覺系統(tǒng)及與人類的差異

犬主要通過鼻子來探索外部世界，它對(duì)物體氣味的強(qiáng)大感受及靈敏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人類，這是我們?nèi)祟惡茈y體會(huì)到的。正因?yàn)槿绱?，我們?cè)谌挠?xùn)練中可以利用強(qiáng)化和刺激使犬對(duì)特定氣味，特別是特定人體的氣味形成條件反射，服務(wù)于工作犬使用的各個(gè)領(lǐng)域。那么犬的鼻子為什么那么靈敏，它又是如何去感受氣味的呢？

（一）犬是如何嗅到氣味的

早在嗅覺感受器被發(fā)現(xiàn)之前的上個(gè)世紀(jì)四十年代，著名美國(guó)化學(xué)家鮑林（LinusPauling）就曾猜測(cè)嗅覺感知的是氣味分子的形狀。這個(gè)想法后來被證明是正確的，人體的很多功能就是靠這個(gè)機(jī)制來實(shí)現(xiàn)的，比如人體免疫系統(tǒng)就是通過抗體與入侵的病毒或細(xì)菌的形狀相匹配來識(shí)別并消滅它們的。嗅覺感受器發(fā)現(xiàn)后，更多的科學(xué)家都認(rèn)可了這個(gè)事實(shí)：他們認(rèn)為，嗅覺感受器的不同結(jié)構(gòu)和部位可以識(shí)別不同形狀，就像不同的鎖一樣，而氣味分子就像一把把鑰匙，只可以打開與之相配的鎖，對(duì)特定的嗅覺感受器產(chǎn)生刺激。每一種氣味感受器就像盲人摸象一樣對(duì)氣味分子的一部分產(chǎn)生感覺，而大部分氣味分子可以對(duì)多種氣味感受器形成刺激，氣味感受器感受到氣味后再經(jīng)過大腦綜合所有感受器的刺激產(chǎn)生嗅覺。這就是犬能夠嗅到不同氣味并能夠區(qū)分差異的原理。事實(shí)證明，犬對(duì)氣味的興趣和嗅覺能力超過人類。

（二）人與犬的嗅覺能力對(duì)比

嗅覺系統(tǒng)包括鼻室、受體細(xì)胞、嗅覺神經(jīng)和大腦的嗅覺葉。氣味通過嗅覺系統(tǒng)進(jìn)行保存，處理和提交。

人大腦中的嗅覺葉比犬小得多。人體鼻室內(nèi)的嗅覺接收器數(shù)量也大大少于犬的數(shù)量。

人的嗅覺接收器大約包含500萬個(gè)氣味受體，而德國(guó)牧羊犬大約為22000萬個(gè)氣味受體?？梢娙男嵊X接收器是人的44倍。如果按照接收器與嗅覺能力成正比的關(guān)系，那么德國(guó)牧羊犬的嗅覺是人類的44倍。如果呈指數(shù)計(jì)算，那么犬的嗅覺能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人類。

二、人體氣味產(chǎn)生及差異是犬賴以工作的基礎(chǔ)

每個(gè)人都是一個(gè)獨(dú)特的個(gè)體，它的氣味也是獨(dú)特的。通常能夠影響人的氣味及產(chǎn)生不同氣味的因素主要有以下幾個(gè)方面：

一是遺傳因素。人體氣味是由遺傳物資所決定。DNA和指紋都有特異性，人體氣味也是如此。

二是健康和心情。隨著健康狀況發(fā)生變化，人的氣味也隨之變化。一頭經(jīng)過訓(xùn)練的犬能夠從一群人中鑒別精神分裂癥患者或即將癲癇發(fā)作的患者。對(duì)于因?yàn)樾那樽兓瘜?dǎo)致健康發(fā)生變化的人，犬同樣能夠感受到。2015年2月，英國(guó)《每日郵報(bào)》報(bào)道，美國(guó)一名女子因自己養(yǎng)的杜賓犬不停地蹭自己的乳房引起過敏反應(yīng)，因此到醫(yī)院做乳房X光檢查，結(jié)果得知自己患有乳腺癌并得到及時(shí)治療，現(xiàn)已痊愈。大量數(shù)據(jù)表明，犬可以從人體氣味中發(fā)現(xiàn)癌癥的訊號(hào)。2003年，美國(guó)某基金會(huì)的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，犬可以從一名患者的呼吸中嗅出腫瘤和乳腺癌。2004年，英國(guó)白金漢郡醫(yī)院使用生物檢測(cè)犬發(fā)現(xiàn)，犬可以從患者尿液中嗅出膀胱癌。2011年，《英國(guó)腸胃病學(xué)會(huì)志》上刊登的一篇研究文章表明，一頭經(jīng)過特殊訓(xùn)練的8歲拉布拉多犬，可以從人的呼吸中嗅出人是否患有結(jié)腸直腸癌，準(zhǔn)確率可以達(dá)到91%。

三是人類種族，不同種族的人在身體的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)上有所不同，氣味也不同。比如黃種人的汗腺?zèng)]有黑人、白人發(fā)達(dá)。經(jīng)過訓(xùn)練的犬能夠在一群人中鑒別出不同種族的人。

四是風(fēng)俗和飲食，影響人體氣味的包括飲食、著裝和護(hù)膚化妝品，我們接觸到的任何物質(zhì)都有可能對(duì)我們的氣味產(chǎn)生作用。

五是細(xì)胞和皮膚，每個(gè)細(xì)胞都含有人體獨(dú)特的基因，飲食和環(huán)境對(duì)人體的作用也在細(xì)胞中體現(xiàn)。腺體的副產(chǎn)品也因人而異，有特異性?；瘖y品和生活中的其他產(chǎn)品也會(huì)對(duì)皮膚發(fā)生作用，從而影響氣味。

六是外分泌汗腺。汗腺是皮膚的附屬器，分為大汗腺和小汗腺兩種。汗腺遍布人全身，它的主要作用是調(diào)節(jié)人體溫度。情緒也使人的體溫發(fā)生變化。

七是頂泌汗腺。頂泌汗腺又稱大汗腺。主要分布在腋下、乳暈、臍、肛門及會(huì)陰部。其分泌部管徑較粗，管腔大，導(dǎo)管細(xì)而直，由兩層細(xì)胞構(gòu)成，開口于毛囊上段。分泌物為較濃稠的乳狀液，微黃，含蛋白質(zhì)、糖類和脂類，經(jīng)細(xì)菌分解后產(chǎn)生特別的氣味，分泌過盛、氣味過濃時(shí)，則發(fā)生狐臭。腺體分泌活動(dòng)受性激素影響，青春期分泌較旺盛。頂泌汗腺分泌的氣味比外分泌汗腺分泌的氣味更加濃烈。

八是毛囊和皮脂腺。皮脂腺大多位于毛囊和立毛肌之間。皮脂腺大多開口于毛囊上段，也有些直接開口在皮膚表面。他們大部分位于頭皮、臉上和上半身。皮脂腺可分泌皮脂，經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入毛囊，再經(jīng)毛孔排到皮膚表面。皮脂分泌后與其他皮膚分泌物混合。

九是化妝品。體表所涂抹的化妝品都攜帶有化妝品的本身化學(xué)組成的氣味，這些產(chǎn)品會(huì)影響皮膚上的細(xì)菌群，從而影響氣味。

十是個(gè)體差異。每個(gè)個(gè)體皮膚的表面都有大量的細(xì)菌群。皮膚表面彌漫著各類菌等。皮膚的不同部位細(xì)菌密度不相同。有的細(xì)菌的食物具有單一性，而有的具有多樣性，細(xì)菌以人體表皮為營(yíng)養(yǎng)源，產(chǎn)生的垃圾會(huì)破壞細(xì)菌群，產(chǎn)生的氣味也不同。

以上這10個(gè)方面都決定了人體氣味的差異，犬對(duì)個(gè)體氣味的鑒別也正是利用了這些差異而進(jìn)行的。

三、氣味的傳播及犬如何獲取氣味進(jìn)行工作

（一）人體氣味的傳播

人體氣味的傳播是通過人體皮屑這個(gè)載體進(jìn)行的。人體新陳代謝旺盛，皮膚表皮的細(xì)胞壽命為36個(gè)小時(shí)，消化器官內(nèi)壁細(xì)胞的壽命也只有幾十小時(shí)，人體表皮細(xì)胞不斷死亡、不斷生長(zhǎng)，細(xì)胞死亡后，形成人體表面的皮屑。每個(gè)皮屑都攜帶有人體基因、分泌物、化妝品等雜質(zhì)。人體皮屑的平均直徑為0.014毫米，重量為0.07微克，成人平均每分鐘掉落40000枚皮屑，一天大約為5000萬個(gè)，人體氣味就附著在這成千上萬個(gè)掉落的皮屑上進(jìn)行傳播。那么影響人體氣味傳播的因素有哪些呢？經(jīng)過研究，氣味傳播及存留主要與以下幾個(gè)因素有關(guān)：

一是身體產(chǎn)生的氣流溫度。人體溫度一般為37℃，穿上衣服后，周圍的溫度一般低于人體溫度，所以人體始終向外散熱，因此在人體周圍就會(huì)形成氣流。一個(gè)以每小時(shí)1.5公里慢步行走的人，在這段路程中，掉落的皮屑被身體周圍變熱的空氣形成的氣流攜帶到空中，受空氣動(dòng)力影響，小的皮屑首先掉落到地面，而受空氣動(dòng)力作用比較大的皮屑會(huì)在空中飄揚(yáng)一段時(shí)間再掉落到地面，同樣來自肺部和呼吸道的氣味也被呼出，漂浮到空氣中。這些攜帶氣味的皮屑隨著空氣中的氣流飄動(dòng)，飄散到地面，形象地講，皮屑掉落的景象就像正在行走的人往地面灑面粉，氣味也就隨之飄散出去，攜帶氣味的皮屑傳播的廣度和密度由風(fēng)的速度和人行走的速度決定。

犬嗅嗅源

二是風(fēng)速及風(fēng)向。如果風(fēng)是吹向一個(gè)方向，且速度穩(wěn)定，皮屑將會(huì)從人體向一個(gè)方向飄去。較重的皮屑漂離后離人體較近，較輕的會(huì)飄的較遠(yuǎn)。皮屑最后離氣味源的距離由皮屑重量、人走動(dòng)時(shí)的速度和風(fēng)的速度、方向決定。

三是空氣及周邊環(huán)境。當(dāng)一個(gè)人走過一段路程時(shí)，它會(huì)留下皮屑、身體的其他碎片及足跡。這兩樣?xùn)|西可以形成氣味源。人體氣味（包括人體呼吸道氣味、鞋底氣味、環(huán)境污染氣味）沉積在踩過的地面，氣味被踩碎的植物、泥土、細(xì)菌進(jìn)行重組，形成了新的化學(xué)氣味，對(duì)犬來說，這就是特殊的氣味。氣味的傳播和存留隨環(huán)境的溫度、濕度、紫外線等變化而變化，氣味組成隨著時(shí)間的變化增加或者減少，氣味圖譜也會(huì)發(fā)生變化。在盛夏或中午時(shí)分，掉在水泥地面的皮屑?xì)馕恫粫?huì)持續(xù)太久，如果黎明前或有露水的時(shí)候，皮屑?xì)馕稌?huì)持續(xù)一段時(shí)間。

（二）犬如何利用氣味進(jìn)行追蹤

人在走過一段路程后，地面和地面以上空氣中的氣味會(huì)發(fā)生變化，這就是犬賴以追蹤的氣味“跡線”。犬以此為氣味源進(jìn)行追蹤，最終獲得索求物。犬在利用氣味進(jìn)行追蹤時(shí)，會(huì)根據(jù)氣味延時(shí)（嫌疑人經(jīng)過的時(shí)間與犬開始追蹤的這段時(shí)間稱為延時(shí)）的長(zhǎng)短、地面、空氣中的氣味濃度進(jìn)行作業(yè)，在進(jìn)行索求物的追蹤中，可以根據(jù)延時(shí)長(zhǎng)短選擇以下三種追蹤方式。第一種以地面的氣味進(jìn)行追蹤，它一般以地面留下的足跡氣味進(jìn)行追蹤而不借助于空氣中的氣味，鼻子貼近地面，犬慢速前進(jìn)。第二種以地表的皮屑、飄揚(yáng)在地面以上的植被氣味為“跡線”進(jìn)行追蹤。這時(shí)犬大部分時(shí)間抬頭，偶爾也將鼻子貼近地面。第三種以空氣中飄散的皮屑?xì)馕哆M(jìn)行追蹤，這時(shí)犬鼻子順著風(fēng)向進(jìn)行嗅聞，脖子左右扭動(dòng)試圖抓住空氣中的相關(guān)氣味。但這種追蹤會(huì)忽略地面的氣味。

（三）影響犬追蹤的幾個(gè)因素

影響犬追蹤的因素主要有以下幾個(gè)因素：一是環(huán)境因素。環(huán)境簡(jiǎn)單、干凈有利于氣味的留存，便于追蹤，環(huán)境復(fù)雜則不利于氣味的留存及追蹤。二是濕度、溫度、空氣等因素也是影響犬追蹤的主要因素，因?yàn)榄h(huán)境的溫度、濕度及空氣決定了氣味傳播的距離及留存的時(shí)間。在溫度很高、沒有植被和水分的地區(qū)，犬在追蹤時(shí)以地表的氣味為“跡線”追蹤更容易成功。而在人口稠密的城鎮(zhèn)，道路錯(cuò)綜復(fù)雜，犬以空氣中嫌疑人的遺留氣味進(jìn)行追蹤，就比較困難。

（作者單位：公安部南京警犬研究所，210012）

（本文圖片由全群麗提供）

（編輯：崔逸飛）