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)各種物體的氣味進行追蹤、緝毒、搜爆、搜捕及搜救等作業(yè)，經(jīng)過專業(yè)訓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)進行作業(yè)的方式方法，對訓導(dǎo)員有針對性地開展訓練，提高訓練效率和現(xiàn)場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，它對物體氣味的強大感受及靈敏度遠遠超過人類，這是我們?nèi)祟惡茈y體會到的。正因為如此，我們在犬的訓練中可以利用強化和刺激使犬對特定氣味，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)之前的上個世紀四十年代，著名美國化學家鮑林（LinusPauling）就曾猜測嗅覺感知的是氣味分子的形狀。這個想法后來被證明是正確的，人體的很多功能就是靠這個機制來實現(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菌的形狀相匹配來識別并消滅它們的。嗅覺感受器發(fā)現(xiàn)后，更多的科學家都認可了這個事實：他們認為，嗅覺感受器的不同結(jié)構(gòu)和部位可以識別不同形狀，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氣味分子的一部分產(chǎn)生感覺，而大部分氣味分子可以對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。事實證明，犬對氣味的興趣和嗅覺能力超過人類。

（二）人與犬的嗅覺能力對比

嗅覺系統(tǒng)包括鼻室、受體細胞、嗅覺神經(jīng)和大腦的嗅覺葉。氣味通過嗅覺系統(tǒng)進行保存，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500萬個氣味受體，而德國牧羊犬大約為22000萬個氣味受體?？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，那么德國牧羊犬的嗅覺是人類的44倍。如果呈指數(shù)計算，那么犬的嗅覺能力遠遠超過人類。

二、人體氣味產(chǎn)生及差異是犬賴以工作的基礎(chǔ)

每個人都是一個獨特的個體，它的氣味也是獨特的。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。對于因為心情變化導(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《每日郵報》報道，美國一名女子因自己養(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。2003年，美國某基金會的一項研究發(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，英國白金漢郡醫(yī)院使用生物檢測犬發(fā)現(xiàn)，犬可以從患者尿液中嗅出膀胱癌。2011年，《英國腸胃病學會志》上刊登的一篇研究文章表明，一頭經(jīng)過特殊訓練的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，準確率可以達到91%。

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

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

五是細胞和皮膚，每個細胞都含有人體獨特的基因，飲食和環(huán)境對人體的作用也在細胞中體現(xiàn)。腺體的副產(chǎn)品也因人而異，有特異性。化妝品和生活中的其他產(chǎn)品也會對皮膚發(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、肛門及會陰部。其分泌部管徑較粗，管腔大，導(dǎo)管細而直，由兩層細胞構(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)細菌分解后產(chǎn)生特別的氣味，分泌過盛、氣味過濃時，則發(fā)生狐臭。腺體分泌活動受性激素影響，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組成的氣味，這些產(chǎn)品會影響皮膚上的細菌群，從而影響氣味。

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

以上這10個方面都決定了人體氣味的差異，犬對個體氣味的鑒別也正是利用了這些差異而進行的。

三、氣味的傳播及犬如何獲取氣味進行工作

（一）人體氣味的傳播

人體氣味的傳播是通過人體皮屑這個載體進行的。人體新陳代謝旺盛，皮膚表皮的細胞壽命為36個小時，消化器官內(nèi)壁細胞的壽命也只有幾十小時，人體表皮細胞不斷死亡、不斷生長，細胞死亡后，形成人體表面的皮屑。每個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，人體氣味就附著在這成千上萬個掉落的皮屑上進行傳播。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形成氣流。一個以每小時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，受空氣動力影響，小的皮屑首先掉落到地面，而受空氣動力作用比較大的皮屑會在空中飄揚一段時間再掉落到地面，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，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的速度和人行走的速度決定。

犬嗅嗅源

二是風速及風向。如果風是吹向一個方向，且速度穩(wěn)定，皮屑將會從人體向一個方向飄去。較重的皮屑漂離后離人體較近，較輕的會飄的較遠。皮屑最后離氣味源的距離由皮屑重量、人走動時的速度和風的速度、方向決定。

三是空氣及周邊環(huán)境。當一個人走過一段路程時，它會留下皮屑、身體的其他碎片及足跡。這兩樣東西可以形成氣味源。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、細菌進行重組，形成了新的化學氣味，對犬來說，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，氣味組成隨著時間的變化增加或者減少，氣味圖譜也會發(fā)生變化。在盛夏或中午時分，掉在水泥地面的皮屑氣味不會持續(xù)太久，如果黎明前或有露水的時候，皮屑氣味會持續(xù)一段時間。

（二）犬如何利用氣味進行追蹤

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”。犬以此為氣味源進行追蹤，最終獲得索求物。犬在利用氣味進行追蹤時，會根據(jù)氣味延時（嫌疑人經(jīng)過的時間與犬開始追蹤的這段時間稱為延時）的長短、地面、空氣中的氣味濃度進行作業(yè)，在進行索求物的追蹤中，可以根據(jù)延時長短選擇以下三種追蹤方式。第一種以地面的氣味進行追蹤，它一般以地面留下的足跡氣味進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。第二種以地表的皮屑、飄揚在地面以上的植被氣味為“跡線”進行追蹤。這時犬大部分時間抬頭，偶爾也將鼻子貼近地面。第三種以空氣中飄散的皮屑氣味進行追蹤，這時犬鼻子順著風向進行嗅聞，脖子左右扭動試圖抓住空氣中的相關(guān)氣味。但這種追蹤會忽略地面的氣味。

（三）影響犬追蹤的幾個因素

影響犬追蹤的因素主要有以下幾個因素：一是環(huán)境因素。環(huán)境簡單、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，因為環(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間。在溫度很高、沒有植被和水分的地區(qū)，犬在追蹤時以地表的氣味為“跡線”追蹤更容易成功。而在人口稠密的城鎮(zhèn)，道路錯綜復(fù)雜，犬以空氣中嫌疑人的遺留氣味進行追蹤，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）