犬的嗅觉作业原理

洪飞腾　朱海娟

犬的嗅觉作业原理

洪飞腾朱海娟

犬赖以工作的生理功能是灵敏的嗅觉，犬能够根据各种物体的气味进行追踪、缉毒、搜爆、搜捕及搜救等作业，经过专业训练的犬能够通过自己灵敏的嗅觉为警方找到物证、嫌疑人、藏匿的毒品、爆炸物及被埋的物体（人）等，而这些微妙的气味是人类察觉不到的。了解犬如何通过嗅觉感受气味的差异，识别各种不同气味的原理及犬利用灵敏的嗅觉以气味为物质基础进行作业的方式方法，对训导员有针对性地开展训练，提高训练效率和现场使用具有积极的意义。

一、犬的嗅觉系统及与人类的差异

犬主要通过鼻子来探索外部世界，它对物体气味的强大感受及灵敏度远远超过人类，这是我们人类很难体会到的。正因为如此，我们在犬的训练中可以利用强化和刺激使犬对特定气味，特别是特定人体的气味形成条件反射，服务于工作犬使用的各个领域。那么犬的鼻子为什么那么灵敏，它又是如何去感受气味的呢？

（一）犬是如何嗅到气味的

早在嗅觉感受器被发现之前的上个世纪四十年代，著名美国化学家鲍林（LinusPauling）就曾猜测嗅觉感知的是气味分子的形状。这个想法后来被证明是正确的，人体的很多功能就是靠这个机制来实现的，比如人体免疫系统就是通过抗体与入侵的病毒或细菌的形状相匹配来识别并消灭它们的。嗅觉感受器发现后，更多的科学家都认可了这个事实：他们认为，嗅觉感受器的不同结构和部位可以识别不同形状，就像不同的锁一样，而气味分子就像一把把钥匙，只可以打开与之相配的锁，对特定的嗅觉感受器产生刺激。每一种气味感受器就像盲人摸象一样对气味分子的一部分产生感觉，而大部分气味分子可以对多种气味感受器形成刺激，气味感受器感受到气味后再经过大脑综合所有感受器的刺激产生嗅觉。这就是犬能够嗅到不同气味并能够区分差异的原理。事实证明，犬对气味的兴趣和嗅觉能力超过人类。

（二）人与犬的嗅觉能力对比

嗅觉系统包括鼻室、受体细胞、嗅觉神经和大脑的嗅觉叶。气味通过嗅觉系统进行保存，处理和提交。

人大脑中的嗅觉叶比犬小得多。人体鼻室内的嗅觉接收器数量也大大少于犬的数量。

人的嗅觉接收器大约包含500万个气味受体，而德国牧羊犬大约为22000万个气味受体。可见犬的嗅觉接收器是人的44倍。如果按照接收器与嗅觉能力成正比的关系，那么德国牧羊犬的嗅觉是人类的44倍。如果呈指数计算，那么犬的嗅觉能力远远超过人类。

二、人体气味产生及差异是犬赖以工作的基础

每个人都是一个独特的个体，它的气味也是独特的。通常能够影响人的气味及产生不同气味的因素主要有以下几个方面：

一是遗传因素。人体气味是由遗传物资所决定。DNA和指纹都有特异性，人体气味也是如此。

二是健康和心情。随着健康状况发生变化，人的气味也随之变化。一头经过训练的犬能够从一群人中鉴别精神分裂症患者或即将癫痫发作的患者。对于因为心情变化导致健康发生变化的人，犬同样能够感受到。2015年2月，英国《每日邮报》报道，美国一名女子因自己养的杜宾犬不停地蹭自己的乳房引起过敏反应，因此到医院做乳房X光检查，结果得知自己患有乳腺癌并得到及时治疗，现已痊愈。大量数据表明，犬可以从人体气味中发现癌症的讯号。2003年，美国某基金会的一项研究发现，犬可以从一名患者的呼吸中嗅出肿瘤和乳腺癌。2004年，英国白金汉郡医院使用生物检测犬发现，犬可以从患者尿液中嗅出膀胱癌。2011年，《英国肠胃病学会志》上刊登的一篇研究文章表明，一头经过特殊训练的8岁拉布拉多犬，可以从人的呼吸中嗅出人是否患有结肠直肠癌，准确率可以达到91%。

三是人类种族，不同种族的人在身体的化学组成和结构上有所不同，气味也不同。比如黄种人的汗腺没有黑人、白人发达。经过训练的犬能够在一群人中鉴别出不同种族的人。

四是风俗和饮食，影响人体气味的包括饮食、着装和护肤化妆品，我们接触到的任何物质都有可能对我们的气味产生作用。

五是细胞和皮肤，每个细胞都含有人体独特的基因，饮食和环境对人体的作用也在细胞中体现。腺体的副产品也因人而异，有特异性。化妆品和生活中的其他产品也会对皮肤发生作用，从而影响气味。

六是外分泌汗腺。汗腺是皮肤的附属器，分为大汗腺和小汗腺两种。汗腺遍布人全身，它的主要作用是调节人体温度。情绪也使人的体温发生变化。

七是顶泌汗腺。顶泌汗腺又称大汗腺。主要分布在腋下、乳晕、脐、肛门及会阴部。其分泌部管径较粗，管腔大，导管细而直，由两层细胞构成，开口于毛囊上段。分泌物为较浓稠的乳状液，微黄，含蛋白质、糖类和脂类，经细菌分解后产生特别的气味，分泌过盛、气味过浓时，则发生狐臭。腺体分泌活动受性激素影响，青春期分泌较旺盛。顶泌汗腺分泌的气味比外分泌汗腺分泌的气味更加浓烈。

八是毛囊和皮脂腺。皮脂腺大多位于毛囊和立毛肌之间。皮脂腺大多开口于毛囊上段，也有些直接开口在皮肤表面。他们大部分位于头皮、脸上和上半身。皮脂腺可分泌皮脂，经导管进入毛囊，再经毛孔排到皮肤表面。皮脂分泌后与其他皮肤分泌物混合。

九是化妆品。体表所涂抹的化妆品都携带有化妆品的本身化学组成的气味，这些产品会影响皮肤上的细菌群，从而影响气味。

十是个体差异。每个个体皮肤的表面都有大量的细菌群。皮肤表面弥漫着各类菌等。皮肤的不同部位细菌密度不相同。有的细菌的食物具有单一性，而有的具有多样性，细菌以人体表皮为营养源，产生的垃圾会破坏细菌群，产生的气味也不同。

以上这10个方面都决定了人体气味的差异，犬对个体气味的鉴别也正是利用了这些差异而进行的。

三、气味的传播及犬如何获取气味进行工作

（一）人体气味的传播

人体气味的传播是通过人体皮屑这个载体进行的。人体新陈代谢旺盛，皮肤表皮的细胞寿命为36个小时，消化器官内壁细胞的寿命也只有几十小时，人体表皮细胞不断死亡、不断生长，细胞死亡后，形成人体表面的皮屑。每个皮屑都携带有人体基因、分泌物、化妆品等杂质。人体皮屑的平均直径为0.014毫米，重量为0.07微克，成人平均每分钟掉落40000枚皮屑，一天大约为5000万个，人体气味就附着在这成千上万个掉落的皮屑上进行传播。那么影响人体气味传播的因素有哪些呢？经过研究，气味传播及存留主要与以下几个因素有关：

一是身体产生的气流温度。人体温度一般为37℃，穿上衣服后，周围的温度一般低于人体温度，所以人体始终向外散热，因此在人体周围就会形成气流。一个以每小时1.5公里慢步行走的人，在这段路程中，掉落的皮屑被身体周围变热的空气形成的气流携带到空中，受空气动力影响，小的皮屑首先掉落到地面，而受空气动力作用比较大的皮屑会在空中飘扬一段时间再掉落到地面，同样来自肺部和呼吸道的气味也被呼出，漂浮到空气中。这些携带气味的皮屑随着空气中的气流飘动，飘散到地面，形象地讲，皮屑掉落的景象就像正在行走的人往地面洒面粉，气味也就随之飘散出去，携带气味的皮屑传播的广度和密度由风的速度和人行走的速度决定。

犬嗅嗅源

二是风速及风向。如果风是吹向一个方向，且速度稳定，皮屑将会从人体向一个方向飘去。较重的皮屑漂离后离人体较近，较轻的会飘的较远。皮屑最后离气味源的距离由皮屑重量、人走动时的速度和风的速度、方向决定。

三是空气及周边环境。当一个人走过一段路程时，它会留下皮屑、身体的其他碎片及足迹。这两样东西可以形成气味源。人体气味（包括人体呼吸道气味、鞋底气味、环境污染气味）沉积在踩过的地面，气味被踩碎的植物、泥土、细菌进行重组，形成了新的化学气味，对犬来说，这就是特殊的气味。气味的传播和存留随环境的温度、湿度、紫外线等变化而变化，气味组成随着时间的变化增加或者减少，气味图谱也会发生变化。在盛夏或中午时分，掉在水泥地面的皮屑气味不会持续太久，如果黎明前或有露水的时候，皮屑气味会持续一段时间。

（二）犬如何利用气味进行追踪

人在走过一段路程后，地面和地面以上空气中的气味会发生变化，这就是犬赖以追踪的气味“迹线”。犬以此为气味源进行追踪，最终获得索求物。犬在利用气味进行追踪时，会根据气味延时（嫌疑人经过的时间与犬开始追踪的这段时间称为延时）的长短、地面、空气中的气味浓度进行作业，在进行索求物的追踪中，可以根据延时长短选择以下三种追踪方式。第一种以地面的气味进行追踪，它一般以地面留下的足迹气味进行追踪而不借助于空气中的气味，鼻子贴近地面，犬慢速前进。第二种以地表的皮屑、飘扬在地面以上的植被气味为“迹线”进行追踪。这时犬大部分时间抬头，偶尔也将鼻子贴近地面。第三种以空气中飘散的皮屑气味进行追踪，这时犬鼻子顺着风向进行嗅闻，脖子左右扭动试图抓住空气中的相关气味。但这种追踪会忽略地面的气味。

（三）影响犬追踪的几个因素

影响犬追踪的因素主要有以下几个因素：一是环境因素。环境简单、干净有利于气味的留存，便于追踪，环境复杂则不利于气味的留存及追踪。二是湿度、温度、空气等因素也是影响犬追踪的主要因素，因为环境的温度、湿度及空气决定了气味传播的距离及留存的时间。在温度很高、没有植被和水分的地区，犬在追踪时以地表的气味为“迹线”追踪更容易成功。而在人口稠密的城镇，道路错综复杂，犬以空气中嫌疑人的遗留气味进行追踪，就比较困难。

（作者单位：公安部南京警犬研究所，210012）

（本文图片由全群丽提供）

（编辑：崔逸飞）