Остается еще один, несомненно, самый сложный и во многих отношениях самый тонкий орган чувств собаки — обоняние, которое заключается в том, чтобы уловить в воздухе даже самые слабые концентрации молекул. Для решения этой задачи орган обоняния должен активно собирать, а не просто пассивно принимать запахи. Принюхиваясь, животное может повысить не только объем анализируемого воздуха, но, что еще важнее, концентрацию молекул в носовой полости, благодаря чему увеличивается количество контактов химических веществ с обонятельными рецепторами. Поэтому привычка принюхиваться — это важный элемент поведения собаки, который строго регулируется, что подтверждается частотой ее дыхания: принюхиваясь, собака втягивает воздух в определенном ритме.

В отличие от слуха и зрения обоняние собаки определяется действием нескольких различных сенсорных систем. В первую очередь это обонятельные рецепторы, расположенные в носовой полости. Они состоят из клеток, способных уловить слабые концентрации молекул. К рецепторам через ноздри поступают химические вещества — при этом слизистая оболочка полости носа способствует лучшему удержанию молекул. Другой системой служит вомероназальный орган, связанный с носовой полостью и имеющий собственный слой рецепторов, которые ориентированы на восприятие видоспецифических химических сигналов — главным образом феромонов, молекул, сообщающих о половом состоянии индивида. И наконец, это тройничный нерв, который иннервирует лицевую часть головы и играет важную роль в обонянии, хотя эта его функция и по сей день еще довольно плохо изучена.

Площадь ткани, выстланной обонятельными рецепторами, у собак очень велика. Так, у немецкой овчарки она составляет от 150 до 170 см², тогда как у нашего вида — всего лишь 5 см². Число обонятельных нейронов у собаки превышает аналогичное значение человека в 20-50 раз. Еще важнее, что это различие определяется не только количеством, но и качеством, поскольку орган обоняния собак располагает бóльшим количеством рецепторов, чувствительных к конкретным молекулам, чем у нас, поэтому собаки более восприимчивы к этим химическим элементам. Кроме того, они обладают значительным количеством рецепторов тех типов, которых у нас нет. Эти рецепторы ориентированы на определенные молекулы. Иными словами, существует множество запахов, которые собаки чувствуют, а мы нет, хотя вполне вероятна и обратная ситуация: к некоторым запахам мы более чувствительны, чем они.

Такие анатомические и нейрофизиологические особенности собак обеспечивают им исключительно острое обоняние. Особенно по сравнению с нашим. Опытным путем установлено, что собаки в состоянии определить некоторые молекулы, концентрация которых в воздухе в 10 000, а иногда и в 100 000 раз меньше, чем та, которая была бы под силу человеческому носу (Walker et alii, 2006).

Благодаря этому свойству обоняния собаки обладают исключительной способностью распознавать запахи, хотя в этом вопросе и сейчас еще остается много неясного, в частности в том, что касается тех способов, к которым они прибегают для их идентификации. Дело в том, что распознавание запахов — процесс гораздо более сложный, чем это может показаться на первый взгляд. Его можно разделить на две различные операции. Первая состоит в категоризации, то есть в том, чтобы отнести запах, уловленный в момент t, к какому-либо классу запахов, уже знакомых собаке: например, запах самки, готовой к спариванию, или запах наркотиков для собаки на таможне. Вторая операция заключается в сопоставлении пар (matching), другими словами установлении факта, что два запаха, уловленные в разное время, идентичны. Именно этим и заняты собаки, когда идут по следу, принюхиваясь к запахам, которые сопровождают каждый шаг любого живого существа, или к каплям крови, оставленным раненым животным.

Собаки проявляют удивительные способности в выполнении обеих операций. Опыт, проведенный норвежскими и шведскими учеными, наглядно демонстрирует всю тонкость и сложность решаемых собакой задач, когда она идет по следу. Вдохновленные одной из скандинавских саг XIII века, ученые решили реконструировать описанные события. Согласно легенде, двум норвежским беглецам удалось уйти от погони, обманув собак преследовавших их шведов следующим образом: они переставили подошвы своих башмаков задом наперед. Найдя следы беглецов, собаки поддались на обман и привели преследователей обратно в лагерь, где до этого и содержались пленники. В ходе эксперимента ученые установили, что эта история несправедлива по отношению к собакам. Участвующие в опыте собаки не попались на уловку экспериментаторов и без всякого колебания направились прямо по следу, оставленному людьми, нисколько не задумываясь о направлении отпечатков их обуви. Похоже, собаки творят чудеса — во всяком случае, с точки зрения любого существа, полагающегося на зрение и видимые следы. Сравнивая интенсивность запаха, они выстраивают последовательную цепочку его проявлений. Поскольку запахи со временем испаряются, собаки определяют направление движения путем сравнения концентраций молекул, которые содержатся в воздухе и составляют запах. Все это говорит о том, что поля головного мозга и нейроны, ответственные за обоняние, способны выполнять исключительно тонкие комплексные операции. Преследование по запаху требует решения именно таких задач, которые оказываются значительно сложнее, чем это обычно себе представляют.

Само собой разумеется, запах играет важнейшую роль в социальной жизни собак, в их общении друг с другом и особенно с противоположным полом. Организм собаки выделяет множество секретов — вместе с мочой, при помощи особых желез, расположенных на морде, в вагине, вокруг анального отверстия, — издающих специфические запахи, предназначенные для идентификации пола и репродуктивного состояния индивида. Кроме того, запах в определенной степени позволяет собакам распознавать своих соплеменников и, в более узком плане, некоторых своих родственников на протяжении какого-то времени. Вероятно, молодые собаки и их матери способны узнавать друг друга даже через два года после того, как их разлучили. Однако собаки одного помета, разделенные в детстве, во взрослой жизни уже не помнят своих братьев и сестер (Hepper, 1994). Можно предположить, что запах для собаки играет такую же важную роль и в процессе общения с человеком. Весьма вероятно, что, с точки зрения собак, их взаимоотношения с нами разыгрываются в регистре запахов, по большей части недоступных нашему пониманию. Однако мы еще очень мало знаем о том, как собаки воспринимают и используют наши запахи.

Обонятельные способности собак открывают перед человеком самый широкий спектр их возможного применения. Собаки оказываются очень эффективными в поисках взрывчатки и наркотиков: процент их неудач в этой области на данный момент явно ниже аналогичного показателя самых совершенных роботов, созданных для определения запахов, — 5 против 10. Натренированные собаки способны различить близнецов и взять след человека. Вполне возможно — хотя этот факт научно пока не доказан, — собаки могут выявить диабет или меланому по запаху (подробнее об этом можно прочесть в работе Миклоши (Miklósi, 2007, р. 146)).