Профессор Знаев

СНОВА БИОНИКА

Древнегреческий философ Демокрит, более известный как создатель учения об атомах, был еще и основоположником мимезиса — систе­мы взглядов, рассматривающей человеческую деятельность, познание и

искусство как копи­рование живой природы. «От животных мы путем подражания научились важнейшим де­лам, — писал он. — ...мы ученики ласточек в построении жилищ...»

Обитатели моря могут «позволить» себе бо­лее значительные размеры и вес по сравне­нию с наземными организмами. Так, океан­ские полипы — книдарии при длине 18 мет­ров достигают веса в одну тонну. Длинные «стебли» бурых водорослей на суше (при от­ливе) весьма непрочны, зато настолько элас­тичны, что при растяжении могут удлинять­ся на 50 процентов.

Самое высокое дерево в мире — австра­лийский эвкалипт, достигающий высоты 189 метров. Самое толстое — мексиканский ки­парис, при высоте 41 метр имевший в обхва­те на уровне груди взрослого человека более 35 метров. Самое массивное — секвойя из американского штата Калифорния. Ее вес с корнями, по расчетам, составляет две с поло­виной тысячи тонн, а из ее ствола можно из­готовить 5 миллиардов спичек!

Самый большой гриб — американский дож­девик, имеющий в обхвате около двух метров, самый тяжелый — найденный в Великобрита­нии трутовик весом свыше 45 килограммов.

Самое длинное растение на Земле — ин­дийская пальма-лиана, вытянувшаяся на 300 метров. Самый большой цветок — индонезий­ская раффлезия Арнольда диаметром один метр. Самая высокая трава — бамбук, расту­щий с огромной скоростью и достигающий высоты 40 метров.

В джунглях Венесуэлы обнаружено двенад­цать видов деревьев, корни которых... растут вверх, «взбираясь» по стволу. К этому их вы­нуждает бедная питательными веществами почва. Поэтому корни приспособились впиты­вать растворенные минералы из стекающей по стволу дождевой воды.

В безводных райо­нах острова Мадагаскар растет дерево, опреде­лившее очертаниями ствола свое название — бутылочное. Такая фор­ма позволяет ему быть своеобразным резервуа­ром, сохраняя необходи­мую для жизни влагу.

Среди птичьих гнезд есть свои рекордсмены. Орлы, например, строят гигантские сооруже­ния весом до полутонны. А гнезда-малютки у колибри величиной и массой меньше спи­чечного коробка.

Наступление цивилизации заставляет птиц отказываться при строительстве гнезд от при­менения привычных материалов. Так, индий­ские вороны, поселившиеся в больших горо­дах, перешли к использованию... металличес­кой проволоки. Гнезда из нее прочны и эф­фективно накапливают солнечное тепло.

Бобры умеют строить не только плотины, но и шлюзы, позволяющие перемещаться по воде при различных уровнях местности.

Более трехсот лет назад итальянский уче­ный Дж. Борелли впервые обратил внимание на то, что «кости у птиц пористые, полые с истонченной до предела стенкой». К приме­ру, у океанской птицы фрегата, имеющей раз­мах крыльев около двух метров, скелет ве­сит всего лишь 110 граммов.

Самое крохотное — меньше ногтя — яйцо принадлежит птичке колибри и весит около полуграмма. А самое большое, видимо, было у вымершей птицы эпиорнис — гигантского мадагаскарского страуса ростом несколько метров и весом до полутонны. В этом яйце длиной в треть метра могло поместиться 8 литров воды, а яичницы из него хватило бы на 70 человек!

Ханс Кристиац Андерсен в сказке « Снежная королева» утверждал, что каждая сне­жинка походит на десятиугольную звезду. А ведь еще в начале XVII века Иоганн Кеплер в своем трактате «О шестиугольном снеге» дал объяснение, почему снежинки всегда шестилучевые или шестиугольные.

Несколько лет назад на парижской выстав­ке индивидуальных жилых зданий было пред­ставлено «жилище XXI века», названное «Сферохоумом». По форме оно походило на футболь­ный мяч, состоящий из многоугольников. Они могли автоматически открываться и закрывать­ся в зависимости от температуры и освеще­ния — точно так же, как лепестки цветов.

Насекомые обладают множеством строи­тельных приспособлений. Это и «буровая выш­ка» на конце «хобота» жука-долгоносика, и выросты на спинках мелких жуков, превра­щающие их в маленькие «бульдозеры», и челюсти-вибраторы муравьев-листорезов, позво­ляющие им разделять древесные листы слов­но по линейке. Последняя технология, кста­ти, лишь недавно взята на вооружение уче­ными, сконструировавшими прибор «вибратом» для препарирования под микроскопом.

Муравейник, который вы можете встретить в лесу, — постройка, уходящая под землю ров­но на столько, на сколько она возвышается над землей. Это удивительно рациональное сооружение, пронизанное целой системой хо­дов, галерей и вентиляционных щелей.

Ежегодно дождевые черви перерабатывают на каждом гектаре до трех тонн земли. Чтобы двигаться в почве, червь сперва вытягивает голову, превращаясь в тонкое шило, затем втыкает ее в землю и нагнетает в нее кровь. Голова раздувается, расширяя отверстие и од­новременно укрепляя стенки тоннеля.

Структура искусственных материалов все­гда содержит множество дефектов. Это про­исходит из-за того, что никакими известны­ми способами (нагревание или охлаждение, растворение или осаждение раствора) невоз­можно при их изготовлении уложить моле­кулы, как строитель укладывает кирпичи или бревна, — поштучно. Однако в живой клетке имеется ряд систем, способных именно так выкладывать молекулы, — например, при синтезе белка.

Одна из самых распространенных в приро­де форм — спираль. По спирали закручива­ются раковины многих моллюсков и улиток, рога горных козлов и ряды семечек в подсол­нухе, жгутики бактерий и нити паутины, хо­бот слона и хвост хамелеона, смерчи и галак­тики. Не обошла ее вниманием и архитекту­ра — еще в IX веке в Ираке строили минаре­ты, подобные закручен­ной вверх спирали.

Ученые, исследую­щие биоминерализа­цию — возникновение раковин живых су­ществ, — несколько лет назад смогли смо­делировать этот при­родный процесс, что открывает возможность получения прочной керамики без нагрева­ния — как «умеют» мягкотелые организмы.

Корни деревьев играют роль вросшей в землю арматуры, удерживающей ствол. Рас­четы этой природной конструкции позволя­ют архитекторам надеяться на возведение не­боскребов не 500 метров высотой, как сей­час, а в 3 раза выше.

Сохранит ли яйцо свою прочность, если птенцов высиживать в невесомости? Такой вопрос встал перед исследователями, работа­ющими над проблемой питания космонавтов. Для проверки на орбиту собираются запус­тить японских перепелов.

В шести американских университетах про­водили опыты по выращиванию сельскохозяй­ственных культур в условиях, моделирующих космическую станцию. Удалось добиться сокра­щения сроков созревания пшеницы со 120 до 60 дней и повышения ее урожайности. Это все­ляет надежду, что пшеницу можно будет куль­тивировать и на борту межпланетных кораблей.

В Германии вступила в строй башня сво­бодного падения. Ее высота — 137 метров, диаметр — 8,5 метра. Любой брошенный предмет будет падать в ней 4,5 секунды. Даже за такое короткое время можно выявить влия­ние невесомости на различные, в том числе и биологические процессы.

Неуемная фантазия архитекторов приво­дит к появлению из ряда вон выходящих со­оружений. Так, например, в городе Хамме (ФРГ) было воздвигнуто многоэтажное здание в виде... слона. В нем разместили тропичес­кий сад, огромный аквариум и выставочную галерею.

В германском городе Розенхайме действу­ет Институт биологического строительства, да­ющий специальную подготовку архитекторам и строительным инженерам. Дело в том, что в этой стране примерно 10 процентов ново­строек составляют биодома, в которых исполь­зуются только естественные материалы. А доля зданий, имеющих отдельные биоконст­рукции, достигла уже одной четверти!

Нет-нет, разговор сейчас пойдет вовсе не о безопасности маленькой мышки. На рисун­ке вы видите, скорее, свидетельство того, что ее испугался слон и инстинктивно отдернул ногу. Нас же будет интересовать, почему мышь такая «проворная и юркая» по сравне­нию со слоном, и только ли от страха дро­жат животные. И отчего нет мышки величи­ной с мелких насекомых?

Наверняка вы ощущали, беря на руки домашнего питомца, как часто бьется его сердечко. И чем меньше ваш любимец, тем это биение чаще. Обратите внимание, что и дышат «малыши» интенсивнее, чем мы, а тем более крупные животные, например... тот же слон.

Еще немного наблюдений, и вы заметите, что «малышам» и есть тоже приходиться го­раздо чаще, чем крупным млекопитающим.

Такого рода наблюдения давно заставили людей задуматься, почему так по-разному про­исходят процессы энергообмена у различных теплокровных животных. Да и не только у них, но и у холоднокровных — земноводных и рыб, даже у насекомых. Ведь приведенные примеры, в том числе и потребление пищи, касаются получения и расходования энергии. Эти вопросы, естественно, напрямую относят­ся и к нам, людям. Благодаря энергообмену с окружающей средой мы и существуем — растем, работаем, занимаемся спортом или... развлекаемся. Вспомните, сколько энергии требуют быстрые танцы!

Изучение того, как передается, накапли­вается и расходуется энергия в живом мире, привело ученых к представлению о всеобщем круговороте энергии в природе. Более того, благодаря подсказкам природы они пришли к выводу о сохранении энергии. Этот фунда­ментальный закон оказался одинаково спра­ведлив как для живого, так и для неодушев­ленного мира, а значит, и для машин, для техники.

Какое место в этих процессах занимает человек? Все ли тайны природы, связанные с движением энергии, ему теперь открыты? Разве здесь ему уже нечему учиться у приро­ды, нечего позаимствовать у нее? Вот мы и попытаемся рассказать о том, как человек искал ответы на эти вопросы. А поскольку, как мы уже знаем, на долю зеленых расте­ний приходится 97 процентов всей биомассы Земли, с них и начнем.