Бионика-подсказано природой

На что похож глаз паука? Теперь вам, наверное, не так-то легко будет ответить на вопрос, у кого больше глаз. Добавим еще одного рекордсмена – австралийского паука-скакуна. Интересен он, правда, не столько количеством органов зрения – их у пауков всегда было с избытком, – сколько своим поведением. Было известно, что пауки либо плетут сети для ловли насекомых и тогда ведут довольно оседлый образ жизни, либо охотятся за насекомыми на земле и растениях, стремясь их настигнуть, то есть оказываются весьма подвижными. Этот паук, в отличие от других, и плетет паутину, и охотится без нее, причем насекомым предпочитает своих сородичей. Чтобы увидеть жертву на расстоянии, ему и нужны четыре пары глаз, дающие практически полный обзор. Правда, боковые глаза необходимы только для первоначального сигнала – «здесь кто-то есть». Затем паук разворачивается «лицом» к интересующему его объекту и с помощью двух главных глаз определяет, свой это или чужой, враг или жертва. Тут-то ему и требуется более острое зрение, чем оседлым паукам, которые без опаски

могут подбежать к запутавшейся в паутине добыче. Здесь же приходится на всякий случай выдерживать дистанцию. Отчего же и на расстоянии этот паук неплохо видит? Каждый из его главных глаз – составной, словно подзорная труба. Помимо напоминающей наш хрусталик собирающей линзочки, в конце идущего от нее в глубь тела светопроводящего отростка имеется углубление. Оно действует на световые лучи как рассеивающая линза, а это приводит к тому, что расходящийся от нее пучок света попадает на большую площадь сетчатки, то есть на большее число нервных окончаний. В результате острота зрения заметно возрастает, и паук может обнаружить добычу на расстоянии до 30 сантиметров, что для этих существ весьма неплохо. Интересно, что подобные оптические системы были затем обнаружены и у зорких хищных птиц. Подумайте только, ведь беркут видит зайца с расстояния два километра, а сокол-сапсан замечает голубя за километр. «Паучье приспособление», расширяющее угол, под которым виден предмет, обеспечивает птицам сильное зрение при относительно малых размерах головы. Этим не исчерпываются оптические «находки» у пауков. Например, некоторые из них покрывают свои ловчие сети отражающим ультрафиолет веществом. Тем самым крупные насекомые, например, кузнечик, могут быть отпугнуты необычным для них излучением и не порвут паутину. А мелкие, опыляющие растения и привыкшие к тому, что ультрафиолет означает полный нектара цветок, окажутся в ловушке. Эти модернизированные сети, как выяснили японские ученые, заманивают на 70 процентов больше насекомых, чем паутины без подобных хитростей! Можно считать, что очередная паучья загадка разгадана. Какая следующая?

Зачем менять свою окраску? Задумывались ли вы над тем, что при огромном разнообразии окраски шкур млекопитающих практически не встречается шерсти зеленого цвета? Правда, есть такие животные, как некоторые мартышки с шерстью зеленоватого оттенка, но это скорее исключение из правил. В то же время большинство растений – зеленые. Почему так устроила природа? Дело в том, что в состав шерсти млекопитающих входят два пигмента, придающие ей либо черно-коричневую, либо желто- оранжевую окраску. Сочетание этих пигментов и создает палитру цветов их шкур. Но, казалось бы, такие цвета должны бросаться в глаза на фоне зеленой растительности, «выдавать» животное. Нет, говорят исследователи-биологи. Мелкие животные, нуждающиеся в защитной окраске, живут в основном на земле. Почва, высохшие листья, побуревшая трава – все это отнюдь не зеленого цвета. А потом, в основном охотятся на «малышей» другие млекопитающие, хищники, цветное зрение которых обычно слабое, поэтому зеленый цвет шкуры вряд ли помог бы животным укрыться. Мимикрия – способность маскироваться, подстраиваясь под окружающую среду, – чрезвычайно интересная тема исследований ученых на протяжении многих столетий. Поражают изменения окраски пауков или осьминогов, хамелеонов или рыб. Ведь одно дело – просто найти место, схожее по цвету со своей шкурой или кожей, и затаиться в нем. Другое – изобразить сухую веточку или свернувшийся листик, как это делают некоторые насекомые. И совсем особое – изменить цвет.

Здесь остается еще много загадок. Например, как только не воздействовали на хамелеона, пытаясь заставить его перекраситься! Меняли цвет клетки, температуру, пугали – никакой реакции. Однако стоило поместить в соседнюю клетку живую змею, как хамелеон стал быстренько темнеть, пытаясь слиться с окружающей обстановкой. А такой феноменальный маскировщик, как камбала, даже может «окрасить» свое тело, как шахматную доску! Может быть, результаты исследований в этой области пригодятся конструкторам космических аппаратов. Представьте, как было бы здорово, если бы они обладали оптическими покрытиями, способными менять цвет в зависимости от удаления от Солнца, регулируя этим количество поглощенной энергии. Тогда значительно упростилась бы задача поддержания внутри космических аппаратов постоянной температуры.

Джон Ульям Стретт (лорд Рэлей) (1842–1919) – английский физик, основоположник теории колебаний и волновых процессов. Использовал общие закономерности, открытые в явлениях различной природы, плодотворно перенося результаты исследований из одной области в другую. Добился успехов в акустике и оптике, создал теорию оптических приборов, теорию рассеяния света, объясняющую голубой цвет неба. Исследовал природную окраску животных и насекомых. Как вы думаете, что общего между бабочками, жуками, виниловыми пластинками для проигрывателя и компакт-дисками? Крылья бабочек и надкрылья жуков так же переливаются разными цветами, как и пластмассовые пластинки или компакт-диски с металлическим напылением. Совпадение связано с наличием и там, и там множества мелких бороздок, на которых белый свет разлагается, образуя радугу. Использование этих особенностей света дало возможность разработать спектральные приборы. А изучение спектра, наблюдаемого на прозрачных крылышках стрекозы, привело, в конце концов, к созданию методов контроля качества изготовления поверхностей и появлению специальных пленок, наносимых на объективы фотоаппаратов для уменьшения отраженного света.

Что именно видит лягушка? Попробуйте поставить себя на место лягушки, одна из важнейших задач которой – ловля насекомых. Казалось бы, что тут такого – увидел комара или муху, дождался, чтобы жертва подлетела поближе, и схватил языком. И в этом случае, и, кстати, в том, когда ловят стрекоз или бабочек сачком, главное – сначала обнаружить объект охоты. У лягушки это происходит особым, отличным от млекопитающих образом. Экспериментами подтверждено, что на неподвижных, только что убитых насекомых она не реагировала, даже если их раскладывали под ее носом. Однако если из кусочка тряпки или бумаги изготавливали «модель», напоминающую формой насекомого, лягушка хватала ее, стоило той прийти в движение. Такое поведение заставило ученых внимательнее отнестись к изучению лягушачьего глаза. Оказалось, что он работает, как бы производя детектирование – регистрацию – на четырех уровнях. Отдельно фиксируется контрастность изображения – то, насколько выделяется предмет на окружающем его фоне, – помните, мы обсуждали ее в рассказе о мечехвосте. Определяется форма объекта, – схож он с насекомым или нет (лягушку больше интересуют округлые предметы). Третий уровень касается движения. И последний, четвертый, позволяет реагировать на внезапное затемнение значительной части поля зрения, что может быть сигналом опасности, например, тенью ястреба.

Получается, что глаз лягушки очень избирателен – он видит только то, что хочет. Самое важное для него – движение и форма, а всякие «мелкие» детали вроде ног, очертаний крыльев насекомого и числа его глаз им не различаются. Конструкторы и инженеры создали несколько приборов, в той или иной степени имитирующих глаза лягушки. Один из них точно улавливает радиоэхо, образованное на экране локатора движущимся самолетом или судном, не смешивая его ни с каким другим объектом, и фиксирует все необходимое. Понятно, что подобная система оказалась весьма кстати для работы в морских портах и на аэродромах. Ведь диспетчеру важно не перепутать движущиеся самолеты или суда, «развести» их, не дав столкнуться. Еще одна сфера применения подобных регистрирующих устройств – создание автономных машин. Скажем, не так давно в Калифорнийском университете была сконструирована модель жабы-робота. В искусственном мозгу было записано множество сведений о поведении реальной жабы. Поэтому робот мог прыгать, идти в нужном направлении, плавать под водой и – главное – ловить насекомых. Это область исследований, активно развивающаяся в последнее время. Их цель – не только найти у живых существ что-то полезное для людей и применить в наших интересах, но и попытаться больше узнать о них самих.

Кто сам себе светит? «Крот взял в рот гнилушку – в темноте ведь гнилушка светит все равно что свечка – и пошел вперед, освещая длинный и широкий коридор». Эта фраза – из андерсеновской «Дюймовочки». Вот, оказывается, каким необычным может быть источник света. Почему же до сих пор мы говорили только о том, как воспринимают свет различные организмы, но не о том, как они его излучают? Нет-нет, мы не думаем возвращаться к давней идее испускания света глазами. В живой природе оказалось немало реальных источников излучения. Найдены свидетельства внимания к «живому» свету в Древнем Китае, позже в Древней Греции Аристотель обнаружил свечение разлагающейся рыбы. Но прошло достаточно много времени, прежде чем к изучению этого явления подошли действительно по-научному. В XVII веке английский ученый Р. Бойль отметил, что есть что-то общее между процессами горения угля и излучением «холодного света» гниющими деревьями. Откачивая пневматическим насосом воздух над светящимися объектами, он обнаружил, что излучение при этом исчезает. Вывод был таким: кислород для излучения так же необходим, как и для горения. Иными словами, была обнаружена химическая природа этого явления, названного биолюминесценцией. Роберт Бойль (1627–1691) – английский химик, физик и философ. Изучал световые явления, теплоту, электричество и акустику.

Сформулировал понятие химического элемента, исследовал капиллярные явления, открыл один из основных газовых законов. Описал первые наблюдения цветов тонких пленок. С помощью усовершенствованного им воздушного насоса провел опыты, прояснившие природу «живого света» – биолюминесценции. И светлячки, и гниющая рыба, и светящиеся гнилушки, и морские микроорганизмы испускают лучи в том случае, если накапливается избыток энергии при протекающих в них биохимических процессах. Свет служит «каналом» для «сброса» этой энергии. Правда, у живых существ он может использоваться и как способ сигнализации (таковы, например, импульсы излучения светлячков). Интересно было бы технически осуществить переход химической энергии непосредственно в световую – так, как это делается у живых существ. Ведь это происходит с очень высоким коэффициентом полезного действия. В то же время самые совершенные лампы дневного света теряют на тепловое излучение заметную долю энергии. «Живой свет» нужен и глубоководным обитателям морей и океанов. Там, в кромешной тьме, приходится в буквальном смысле носить

источники света с собой – так же, как мы отправляемся с фонариком в темный погреб или ночной сад. Свечение позволяет подводным жителям опознавать друг друга, приманивать добычу или отпугивать хищника. Возможно, биолюминесценцию морских обитателей удастся использовать и нам в решении непростой задачи обнаружения подводных судов. Поскольку микроорганизмы, как и другие существа, излучают свет, в том числе и в ответ на внешний раздражитель, то проходящая подводная лодка может и спровоцировать их на это. А неожиданно возникший светящийся след зарегистрирует самолет или спутник.

Биосенсорика Неодолимому влечению подвластны, Блуждают отзвуки, сливаясь в унисон, Великий, словно свет, глубокий, словно сон; Так запах, цвет и звук между собой согласны. Ш. Бодлер.

Сенсорика – это область чувств, точнее, ощущений. Может показаться странным, что мы объединяем это слово с приставкой «био». Действительно, механика, архитектура, энергетика, да и акустика – те направления человеческой деятельности, которые, в общем-то, долгое время могли развиваться вполне обособленно от подсказок природы. И только наши желания или любопытство, наша воля или неудовлетворенность сделанным заставляли обращаться к ней, «подслушивать» и подсматривать, не предложит ли нам она что-нибудь получше того, что мы придумали сами.

Но вот ощущения – они ведь и так неразрывно связаны с живыми существами, без которых такого понятия просто и не было бы. Поэтому в данном случае, когда мы хотим сконструировать чувствующие – сенсорные – системы, мы полностью зависим от живой природы, должны «слушаться» ее, да и вряд ли по-другому сможем. Более того, официальная, так сказать, бионика и началась в XX веке с задачи моделирования разных органов чувств. Взгляните на картинку, приведенную у эпиграфа к этой главе. На ней изображена карикатура на искусственного человека, составленного из технических достижений примерно столетней давности. Можно разглядеть фонограф – звукозаписывающий прибор, электрические лампы, дугообразный магнит, телефонную трубку и встроенную в грудь кинокамеру. Но едва ли такой «робот» мог тогда хоть в чем-то соперничать с человеком, прежде всего – в копировании органов чувств. Хотя к нему и пририсованы подобия глаз и «слуховые» провода, а руки снабжены какими-то измерительными приборами, слышать, видеть и осязать, конечно же, он был не в состоянии. А что уж говорить об обонянии и вкусе! Нельзя сказать, что за прошедший с тех пор век мы продвинулись так далеко, что уже смогли бы оснастить рукотворного человека всеми сравнимыми с нашими органами чувств. Если приемники света и звука

близки по чувствительности своим природным аналогам, то о датчиках других ощущений этого пока не скажешь. Трудности их воспроизведения связаны еще и с тем, что вся идущая извне разнообразная информация воспринимается нами порой целиком, сразу всеми рецепторными системами, «включенными» одновременно. Но мы разделяем ее, говоря, что на долю зрения приходится примерно девяносто процентов, на долю слуха – девять, хотя это не значит, что остальные три чувства, на которые выпадает, как видите, всего лишь одна сотая часть, играют незначительную роль. А почему, кстати, мы решили, что их осталось три? Это первобытный человек воспринимал все непосредственно, не догадываясь, что в нас могут быть приемники еще каких-либо воздействий или чувства времени и равновесия. Глаз – значит зрение, ухо – слух, нос – нюх и так далее. Словно следуя далеким предкам, люди впоследствии определили только пять известных нам чувств. Однако обращение к другим живым существам и более внимательный взгляд на самих себя сильно изменили за последнее время наши представления о чувствах. Сколько их на самом деле? Как соотносятся они между собой? Можно ли их обострить, сделать более чуткими? Способны ли мы воспроизвести их технически? Но обо всем по порядку…

Все ли мы знаем об осязании? Гомункулюс – это по латыни «человечек». Изображенный на рисунке справа, он отражает восприятие нашим мозгом поверхности человеческого тела по степени ее чувствительности. Мы как-то привыкли связывать осязание прежде всего с пальцами рук. Это, конечно, верно, и вы видите, какими воистину огромными, хотя очень разными, предстают они в этом отображении по сравнению с другими частями тела. Но ведь вы прекрасно знаете, насколько чувствительна наша кожа вообще, просто какие-то ее места оказываются более восприимчивы к прикосновению. Надо сказать, что обретение человеком голой кожи ученые относят к одному из признаков, отличающему нас от животных. До последнего времени считалось, что таких отличий три: прямохождение, рука, приспособленная к очень сложным движениям, и чрезвычайно развитый мозг.

Теперь к этому списку добавилась и кожа. Лишенная шерсти, она превратилась у человека в огромный рецептор, приносящий, наряду с другими органами чувств, массу дополнительной информации. Реакции на все большее число поступающих от нее сигналов способствовали интенсивному развитию мозга. Вообще осязание по важности для нас ставят на третье место – после зрения и слуха, поскольку в их отсутствие оно становится главным нашим информатором. Что дают нам исследования кожи в практическом отношении? Во- первых, они важны для медицины. Ну, сколько же можно пересаживать при ожогах или пластических операциях кожу с одного места на другое или заимствовать ее у доноров? Как здорово было бы изготавливать искусственный заменитель, но вот беда: чувствительность у него не сравнима с тем, что придумала природа. Однако на этом пути в последние годы наметились некоторые сдвиги. Созданы полимерные заменители, которые со временем рассасываются, способствуя восстановлению, выращиванию нашей обычной кожи, правда, без волос и потовых желез. Во-вторых, почему мы должны «обижать» роботов и не дополнить их звуковые и слуховые анализаторы еще и тактильными, то есть способными ощущать прикосновение, давление и растяжение. Ведь вооруженный таким образом робот мог бы на ощупь определять размеры и форму предметов. А значит, в еще большей степени взять на себя наши функции, в особенности в опасных для человека ситуациях.

Жан Батист Ламарк (1744–1829) – французский естествоиспытатель. Первым предложил теорию о естественном возникновении и развитии живой природы. Занимался систематикой и классификацией растений и животных. Впервые широко ввел название науки о жизни – биология. Считал возможным «открыть физические причины способности чувствовать – …способности, присущей столь многим животным». Отметим, однако, что исследования нашей кожи приносят и определенные сюрпризы. Так, недавно выяснились неожиданные особенности в реакции человеческого организма на прикосновения. В чем заключался опыт? Сперва касались какой-то точки кожи два раза подряд. Если затем, сделав небольшую паузу, притронуться к другой точке, неподалеку от первой, то каждая из них довольно верно отразит – ощутит – место касания. Но стоит сократить паузу между касаниями до одной четверти секунды и меньше, то ощущение касаний в первой точке сместится со своего «истинного» положения. Это происходит не везде, а лишь на определенных участках кожи. Рисунок слева показывает, например, как они располагаются на нашей руке. Безусловно, было бы желательно избежать таких «фокусов» при оснащении искусственной кожей различных создаваемых конструкторами устройств. Рецепторы одного и того же типа не должны мешать друг другу и не вводить в заблуждение наших помощников- механизмов, иначе вместо сообщения нам достоверной информации, они невольно будут нас «обманывать».

Для чего утконосу такой нос? Кто в живом мире может соперничать с человеком в области осязания? Оказывается, таких существ немало. Одно из них – утконос, поразивший многих исследователей самыми разными особенностями своего организма. Он как бы составлен из нескольких животных, позаимствовав у них и перепончатые лапы, и способность класть яйца, и выкармливать детенышей молоком. Как все это ни занимательно, остановимся сейчас на чудесных свойствах его клюва, обнаруженных не так давно. Как вы думаете, на какие из органов чувств он может положиться, когда ныряет за пищей? Глаза у него закрыты, уши тоже, да и ноздри при нырянии он сжимает: воздуха где-то на полторы минуты пребывания под водой ему хватает. Казалось бы, он вообще отрезан от внешнего мира. Палочкой-выручалочкой этому животному служит его нос, или клюв, из-за формы которого он и получил свое название. Это – необыкновенно чувствительная «приемная станция». Вся поверхность носа покрыта рецепторами, причем двух сортов. Первые из них – тактильные – включены в работу, когда утконос плывет в так называемом режиме патрулирования. При этом голова его ходит влево- вправо, совершая 2–3 движения в секунду. Как только осязательные рецепторы дают сигнал о возможной добыче, поведение утконоса меняется. Он переходит в другой режим, именуемый поисковым, когда нос совершает мелкие, как бы ощупывающие движения у «подозрительного» места. Но здесь уже главную роль берут на себя электрорецепторы, реагирующие на слабое электрическое поле, которое производится личинками насекомых и мелкими рачками, составляющими основу пищи утконоса. Не будем забегать вперед, об электрических сигналах и способах их улавливания разговор еще впереди. Пока же отметим, что высокая осязательная чувствительность у некоторых животных может подсказать нам некоторые важные решения. Например, изучение плавающего под водой бобра дало такой результат. Стоило его ноздрям оказаться в воде, так тут же все процессы в организме начинали перестройку. Схожие изменения наблюдаются под водой у животных- ныряльщиков: усиливается приток крови к жизненно важным органам и

одновременно уменьшается частота биения сердца, чтобы сократить общую потребность в кислороде. У бобра эти механизмы перемены поведения включаются расположенными в носу рецепторами. Оказывается, и наш нос располагает чем-то подобным. Так вот, некоторые хирурги во время операций на открытом сердце погружали лицо больного в холодную воду при учащении сердечного ритма. Этого было достаточно, чтобы через некоторое время ритм нормализовать и продолжать операцию. Но на что именно реагируют в таких случаях рецепторы – на само прикосновение жидкости или на ее температуру? Дело в том, что разделить рецепторы «по специальности» не всегда удается. Например, еще в XVII веке на передней части головы акулы, особенно в области ее рыла, были обнаружены крохотные, напоминающие поры, отверстия, они вели в углубления – ампулы, устланные чувствительными клетками. Более трехсот лет оставалось загадкой, рецепторами чего являются эти клетки, пока ученые не пришли к согласию: ампулы – орган комплексного чувства, фиксирующий и температуру, и соленость, и давление воды, а также изменение электрического поля. Завидная многопрофильность, не правда ли?

Как защищают нас органы чувств? Время от времени на прилавках магазинов появляется в продаже мойва. Это небольшая, длиной сантиметров двадцать, серебристая морская рыбка. Интерес, правда, у нас к ней не гастрономический, а связан с тем, как ведут себя ее личинки, только-только выклюнувшие из икры. Такого поведения не наблюдается ни у одной из других морских рыб. Происходит это на побережье Северной Америки, где идет нерест мойвы. Особенности его в том, что икра откладывается прямо на берегу, периодически омываемом волнами. Выклюнувшиеся личинки задерживаются там, словно чего-то ждут, а в море уходят лишь тогда, когда ветер и вода сообщат им определенные сигналы. Например, в том случае, если ветер дует с берега и относит от него теплую воду, на ее место со дна поднимается вода холодная, с которой к берегу подплывают хищники – медузы, кальмары и питающиеся личинками мойвы рыбы. Опасно выплывать, да и есть малышам нечего.

Теперь взгляните на рисунок. На нем изображена обратная картина. Ветер сменил направление, гонит к берегу воду теплую, насыщенную планктоном – кормом для личинок, и они отправляются в море, не боясь уже отступивших вглубь хищников. Рецепторная система этих недавно появившихся на свет существ активно реагирует на изменение температуры воды и четко сигнализирует им о том, как надо себя вести, чтобы оказаться и в безопасности, и при пище. Терморецепция служит хорошим примером защитной роли органов чувств. Она оказывает очень сильное влияние на организм, причем она связана и с такой важной системой, как иммунитет. Почему врачи рекомендуют нам проводить закаливающие процедуры – например, контрастный душ или обливание холодной водой? А кое-кто из людей прекрасно чувствует себя и при купании в ледяной проруби, это так называемые «моржи», здоровью которых действительно можно позавидовать. Резкие смены температуры дают сигнал мобилизоваться защитным силам нашего организма. И вовсе не только нашего, человеческого. Так, отечественные ученые провели эксперименты по купанию в ледяной воде самых обычных крыс. Та группа, которую закаливали водными процедурами, оказалась более устойчивой по отношению к самым разным неблагоприятным внешним воздействиям. И кто бы мог подумать, эти крысы-«моржи» даже из сеанса с рентгеновским облучением вышли с меньшими потерями, чем их изнеженные, незакаленные собратья. Упомянем об удивительных случаях переносимости человеком высоких температур, например, теми, кто может ходить голыми пятками по тлеющим углям. Вообще-то поверхностный слой нашей кожи выносит без ожогов и обморожения нагрев почти до ста градусов по Цельсию и охлаждение до нуля градусов. Но как выдерживают такие перемены внешних условий сами рецепторы? Оказалось, что о каких бы органах чувств мы ни говорили, природа позаботилась о том, чтобы живые существа не воспринимали внешнее воздействие прямо пропорционально его изменению. Поясним это несколькими примерами на человеке.

Густав Фехнер (1801–1887) – немецкий физик, психолог и философ. Проводил исследования по электричеству и оптике, изучал цвета. Один из основоположников психофизики. Способствовал внедрению математических методов в психологию, придав экспериментам физиолога Э. Вебера форму закона, названного в честь обоих ученых законом Вебера-Фехнера. Если освещенность рассматриваемого предмета увеличилась в миллион раз, то нам кажется, что всего лишь – в несколько раз. Звучание рок-группы в сотни тысяч раз интенсивнее тихого разговора, а ухо воспринимает изменение громкости только в 10 раз. Если положить на ладонь грузик массой в несколько граммов и начать ее менять, то уверенно ответить, больше или меньше стал груз, можно лишь тогда, когда изменение достигнет примерно одной трети его массы. Живые организмы, прежде чем начать на что-либо реагировать, как бы притупляют сильные внешние раздражители, но при слабых воздействиях, напротив, «призывают» все свои потенциальные сенсорные возможности. Непростая связь между реакцией того или иного органа и интенсивностью действующего на него возмущения описывается специальным психофизическим (связь психики и физиологии!) законом Вебера-Фехнера. Этот закон о зависимости между ощущениями и раздражителями необходимо учитывать, чтобы не спутать реакции естественных и искусственных «ощущающих» систем.

Кто лучше всех измеряет температуру? Глаз человека не способен непосредственно реагировать на инфракрасные (тепловые) лучи. Однако это излучение мы прекрасно ловим всем телом – идет оно к нам и от батарей водяного отопления, и от костра, и от Солнца во время загара. На цвет нашей кожи влияют, правда, иные – ультрафиолетовые – лучи, «жарко» же нам от лучей инфракрасных. Но какого-то специального органа восприятия теплового излучения у нас нет. А вот у гремучей змеи есть оригинальный термолокатор, расположенный по обе стороны ее головы между глазом и ноздрей. На рисунке видно, что снаружи он представляет собой коническое углубление – воронку. За ним располагается внутренняя камера, отделенная от воронки мембраной. Сама эта камера узким каналом сообщается с воздухом, поэтому имеет его температуру. Когда же змея направляет воронку на излучающий тепло объект, например, на притаившегося ночью зверька, передняя стенка мембраны нагревается. По обе ее стороны возникает разность температур, которую змея может улавливать с точностью до одной тысячной градуса! Считается, что это вообще самый чувствительный рецептор, которым располагает природа.

Термолокаторы, воспринимающие невидимые тепловые лучи, необходимы людям и для проведения каких-либо работ в темноте, и для разведки полезных ископаемых из космоса, и для ночных военных операций. Приборы ночного видения, в том числе и по подсказке змеи, созданы, и чувствительность у них хороша, да только такой компактностью и малым числом «деталей», каких добилась природа у животных, они похвастать пока не могут. Интересное соединение терморецепции и изменения цвета демонстрирует полосатая ящерица урозаурус, живущая на пустынном юго-западе США. У самцов по обоим бокам брюшка и горла расположены броские пятна. Изменяя, в чем-то подобно хамелеону, их цвет и яркость, эта ящерка может отпугивать соперников или привлекать внимание самок. Однако выяснилось, что на окраску влияет еще и температура. Опыты проводили и ранним утром, когда было прохладно и ящерицы имели тускло-зеленый цвет, и в полдень, когда при повышении температуры на несколько градусов их бока приобретали синий отлив. В прохладе ящерки малоподвижны, им лучше быть незаметными для хищников, но, прогревшись, они не боятся облачиться в яркий наряд, поскольку уже легко могут удрать от них. Пока ученые только выясняют подробности механизма, связывающего окраску с температурой, можно вспомнить, что и такую, и подобных ей ящериц уже используют в качестве живых термометров, настолько четко их цвета соответствуют определенным градусам. Похожим, кстати, образом действует прибор под названием «индикатор настроения». Наше внутреннее эмоциональное состояние отражается на температуре кожи, а вот ее улавливает, меняя свой цвет, уже специальное пигментное вещество, которого ненадолго надо коснуться.

Можно ли обойтись без обоняния? Еще одно, так сказать, традиционное чувство, которым мы располагаем, – обоняние. Если вы думаете, что по сравнению с главными из них – зрением, слухом и осязанием – им можно пренебречь, то серьезно заблуждаетесь. Прожить-то без него мы, конечно, проживем, да скольких ощущений лишимся! А вот для многих земных обитателей жизнь в отсутствие возможности улавливать запахи станет просто невозможной. Недаром полагают, что эта способность возникла задолго до появления первого глаза и первого уха. И примеров тому великое множество. Как, скажем, находят путь к месту нереста рыбы? Биологи утверждают, что по запаху родного дома. Даже лишенные зрения, рыбы сохраняют жизнеспособность, добывая пищу с помощью обоняния, по запаху же они определяют своих родичей и отличают врагов. Удильщики-рыбаки хорошо знают, чем их привадить, сдабривая наживку пахучими веществами. Для того чтобы найти дорогу домой, муравьи метят ее специальными пахучими выделениями из желез на брюшке. Причем концентрация этих веществ настолько высока, что муравьи разбавляют их, прежде чем нанести метку. Вообще для большинства насекомых запахи – и средство общения, и способ защиты, и возможность завлечь жертву. А вот еще пример. Если осу или пчелу прихлопнуть, когда она кого-то ужалила, то не исключено, что через какое-то время появятся и нападут на обидчика ее агрессивные родственники. Оказывается, из тельца убитого насекомого выделяется очень пахучее химическое соединение. Если поблизости гнездо или улей, оно вполне может донестись туда по воздуху и передать сигнал тревоги. Чуют выходящие из земли перед извержением вулкана токсичные газы некоторые животные и растения. Возможно, такую их реакцию даже удастся поставить нам на службу в качестве предсказателя стихийного бедствия. Как видите, запахи играют огромную роль в живом мире. Кое-что мы могли бы непосредственно позаимствовать у животных и насекомых,

просто эксплуатируя их порой феноменальные способности. Так, натаскивание собак на определенные запахи позволяет проводить разведку полезных ископаемых, как показано на рисунке. Более того, кое-кого из наших верных четвероногих друзей удалось приучить и к поиску утечек газа из трубопроводов. Подумайте, они могли установить положение 98 процентов трещин, причем в трубах, уложенных на четырехметровой глубине под землей и до двух метров – под водой. И это происходило, даже когда трубы были покрыты изоляцией! А при добавлении к транспортируемому газу вещества с

запахом тухлого мяса можно обнаружить утечки, наблюдая за кружащимися над трассой грифами. Мы, конечно, уступаем многим живым существам по способности чувствовать и различать запахи. Но, тем не менее, мы можем распознать до десяти тысяч их разновидностей! И знаете ли вы, что каждый из нас в силах заметить в воздухе ничтожное количество синтетического вещества, обладающего запахом фиалок. Это фантастически малая концентрация – одна его часть приходится на тридцать миллиардов частей воздуха!

Как распознать запахи? Создание искусственного анализатора запахов оказалось проблемой, значительно более трудной, чем постройка оптических приборов или слуховых аппаратов. Наш выдающийся ученый, лауреат Нобелевской премии академик П. Л. Капица даже относил ее к одной из самых сложных и важных, на которые должна быть нацелена наука будущего, ставя задачу «догнать обоняние собаки». Что ж, исследования в этой области развернулись широким фронтом. На приведенной рядом картинке изображен опыт, в котором ученые пытались определить, на какие именно запахи реагирует крыса и какова минимально улавливаемая ее обонятельными рецепторами доза пахучих веществ. Здесь был важен вопрос управления поведением животных с помощью запахов. Ведь их таким образом можно заманить в ловушку, отпугнуть и даже регулировать численность их потомства. Интересные результаты принесло изучение рецепторных клеток, улавливающих запахи, у наземных животных и у тех, кто ведет водный

образ жизни. Тем, кому приходится чуять запахи в воздухе, необходимо обладать бол́ ьшим количеством наследственных регуляторов, отвечающих за появление таких рецепторов, что и наблюдается у млекопитающих. У рыб же их раз в десять меньше. Как же «устраиваются» лягушки, для которых обе стихии – родные? Выяснилось, что у некоторых видов этих амфибий в действительности имеются два одновременно работающих органа обоняния: один приспособлен для улавливания запахов в воздухе, другой – в воде. Однако о каком бы обонятельном рецепторе мы ни говорили, всякий раз дело сводится к тому, что мельчайшие частицы – молекулы – пахучего вещества должны быть расшифрованы, то есть отличены от других. Для этого в рецепторе надо бы иметь такие формочки, которые отвечают внешнему «облику» распознаваемой молекулы. Происходит, по мнению некоторых исследователей, что-то типа прикладывания одной половинки разорванной фотографии к другой, как это делали разведчики вместо называния пароля. Если «картинка» сходится, то рецептор посылает в нервную систему нужный сигнал, формирующий образ запаха, если нет, то… ищите другой рецептор. Это, правда, не единственное объяснение механизма обоняния, окончательной теории пока нет. Тем не менее, уже существуют искусственные модели, которые химическим путем производят различение поступающих в них веществ, например, газоанализаторы. Создан прибор, разыскивающий по запаху трюфели – грибы, растущие под землей; электронный распознаватель запаха человека по выделениям его потовых желез; аппарат для определения места бурения нефтяных скважин. Но что поделать, их эффективность еще не всегда столь высока, как у природных аналогов, а главное – опять-таки несравненно бо́льшие габариты. Где нуждаются в подобных устройствах? Прежде всего, как легко догадаться, в парфюмерии, этой фабрике запахов, в виноделии, в чайном и кофейном производстве. А еще – на таможнях, когда приходится проверять грузы на предмет провоза наркотиков. Каких только живых помощников, прекрасно справляющихся с этим делом, ни привлекают, – а это и собаки, и мангусты, и даже свиньи – их, к сожалению, не хватает. И, конечно же, необходимы все более чувствительные сигнализаторы, реагирующие на малейшее присутствие в воздухе дыма – для

предотвращения пожаров.

Все ли растения благоухают? История донесла до нас легенду о страшной эпидемии чумы, поразившей французский город Марсель около трехсот лет назад. Четырем осужденным преступникам было поручено хоронить мертвых. Казалось бы, их ждет неминуемая гибель. Однако все четверо не заразились и остались живы, поскольку пили вино, настоянное на измельченном чесноке. Этот напиток, получивший название «уксус четырех воров», можно и сейчас попробовать во Франции. Целебные свойства такого пахучего растения, а наряду с ним и лука, были известны давным-давно. И лишь в нашем столетии удалось выделить вещества, ответственные за столь резкие запах и вкус, что присущи этим растениям. Кстати говоря, их качества умудрились использовать и птицы. Например, если скворцы, возвращаясь из дальних странствий, находят в своих гнездах каких-нибудь новых хозяев, скажем, воробьев, то они с шумом и криком их выселяют. После этого «квартира» подлежит дезинфекции. Выкидывается все чужое имущество – перышки, подстилка, и в очищенное гнездо птицы наносят такие пахучие растения, как мята, лук и чеснок. Где они их берут? Да на наших огородах. Это свидетельствует о весьма развитой чувствительности к выделяемым из пахучих растений веществам как болезнетворных микроорганизмов, так и насекомых-паразитов. Впрочем, она присуща не только им, но и вообще насекомым. Ведь мы уже убедились, что цветы и в обычных условиях, и особенно при нагреве испускают привлекательные для их летающих опылителей ароматы. А насекомые способны почувствовать запах и за десяток километров! Правда, порой он не играет решающей роли в поисках нектара. Это используется весьма интересным образом некоторыми растениями. Они так точно «знают» реакцию насекомых-опылителей, например, пчел, на запахи, цвет и форму, что способны подделываться под истинные производящие нектар цветы. Такой случай мимикрии демонстрирует одна из орхидей, не выделяющая нектара, но имитирующая внешний вид колокольчика, у которого его хоть отбавляй. Однако пчела, не различая окраски цветов,

посещает и орхидею, обеспечивая ее опыление. А вот другой пример. Огромный цветок одного из видов многолетних трав – аморфофаллуса титанического, произрастающего на острове Суматра в тропической Азии, выделяет такой запах, что человеку не вынести его без противогаза. Это «аромат» гниющего мяса. Зачем природой придумано такое? Ответ прост: опылителями этих цветов являются мухи, а уж что для них может быть приятнее, чем подобный запах! К тому же, чем хуже пахнут выделяемые цветком вещества, тем меньше у него врагов. Все это еще раз говорит о чрезвычайно важном месте, которое занимают запахи в живой природе. Подумайте сами, сколько полезного мог бы позаимствовать человек, применяя свои знания об обонянии для борьбы с вредителями и болезнями и для разведения необходимых нам насекомых и растений. А вдобавок к этому рассказу – о «голубой мечте» биоников. Насекомые воспринимают запахи с помощью хеморецепторов – органов химического чувства, расположенных на их антеннах-усиках и

лапках. Так вот, лишь поводя этими усиками у поверхности предмета, они могут без прикосновений составить представление о его форме! Каким же должен быть искусственный прибор, осязающий… благодаря запахам?!

Где у бактерии язык? Что ж, дошла очередь и до пятого участника из классического набора чувств – вкуса. Казалось бы, здесь много общего с обонянием. Должны быть, видимо, рецепторы, распознающие определенные сорта молекул, каждая из которых формирует свое вкусовое ощущение. Только располагаться им теперь, конечно, если речь идет о человеке, не в носу, а на языке – ведь если мы что-то хотим попробовать на вкус, то… помните? Да-да, верно, пытаемся лизнуть языком и выясняем, кисло или горько, солоно или сладко. А вот подумайте, реально ли различать вкус, не обладая языком? Теперь-то вы уже готовы к тому, чтобы не удивляться: рецептор-то можно разместить везде, где удобно его хозяину. Вот, к примеру, знакомая вам бактерия, которая может перемещаться в воде с помощью жгутиков. Рецепторы вкуса располагаются у нее прямо в мембране – ее оболочке. При движении бактерии они реагируют на концентрацию растворенного питательного вещества, скажем, сахара, и направляют бактерию по нужному пути. Пусть зигзагами, как бы на ощупь, она пролагает дорогу в сторону увеличения концентрации, поэтому рано или поздно достигает пищи.

Мы не в первый раз сталкиваемся со случаем, когда весьма примитивное существо лучше, чем высокоорганизованное, подсказывает, как построить искусственную модель того или иного природного процесса либо явления. Если изготовить достаточно простое устройство, основанное на применении мембран, проницаемых для определенного сорта веществ, то мы получим биосенсор. Иными словами, это приборчик, выполняющий роль датчика, или рецептора, сравнимого с тем, что действует в живой биологической системе. На рисунке приведен один из первых биосенсоров, позволявших определять содержание в крови кислорода. Газ, проникая сквозь мембрану, изменял протекающий через раствор электрический ток, и этот сигнал фиксировали измерительные приборы. Приведем еще пример с тем же сахаром. Как быстро установить, содержится ли он, и в каком количестве, в крови человека? Эти сведения крайне нужны больным диабетом. Взяв анализ, кровь подвергают исследованию – с помощью, в том числе, подобных биосенсоров. Их реакция и предоставляет нам данные, важные для постановки диагноза или лечения. Такие датчики достигли сегодня миниатюрных размеров – не больше авторучки, их производят уже миллионами. Еще одна область, где необходимо очень хорошо разбираться с вкусовыми ощущениями – приготовление пищи. Если требуется

заменить все тот же сахар при противопоказаниях к его потреблению, то нужно создать, синтезировать, вещества, имитирующие его вкус, но безопасные для организма. Значит, строение их молекул должно быть таким, чтоб задействовать, включить реагирующие на сладость рецепторы и в то же время вещество обязано быть по своему составу безвредным – ему же еще предстоит «путешествие» по пищеварительному тракту и далее к тканям. Хотя мы поначалу и отделили чувство вкуса от обоняния, – а у человека действительно их рецепторы «территориально» разнесены, – справедливости ради скажем, что иногда их легко спутать. Так, у змеи есть большая полость, соединенная с полостью рта, куда своим языком она доставляет маленькие порции воздуха. Высокочувствительные клетки, выстилающие изнутри этот орган, моментально проводят химический анализ поступивших в него веществ. Такую уникальную лабораторию ученые до сих пор не знают, куда отнести – к органам обоняния или вкуса.

Кто предчувствует ненастье? Одна из самых волнующих человека задач – надежное предсказание погоды. Нетрудно догадаться, сколь многое у нас от нее зависит. Какой будет зима – морозной или слякотной, а значит, сколько потребуется топлива? Каким ожидается лето, чтобы знать, когда начинать сев и готовиться к сбору урожая? Как укрыться от проливного дождя или спастись от засухи, уберечься от урагана или града, если ничего заранее не знать об их приближении? Поскольку, как видите, погода касается жизненно важных проблем, люди всегда стремились предугадать ее изменения. Наши чувства, к сожалению, со временем перестали быть в этом помощниками, и полагаться на них трудно. Да, конечно, мы реагируем на смену погоды, и чем старше становимся, тем это происходит болезненнее, но, увы, ни барометром, ни термометром, ни измерителем влажности, которые помогают сделать прогноз погоды, мы не являемся. Уж слишком далеко мы ушли, отгородились от природы, чтобы наперед чувствовать перемены ее «настроения». И сколько ни наизобретали приборов, построили метеостанций и запустили метеоспутников, все равно их предсказаниями мы недовольны. А вот те, кто продолжает быть неразрывно связанным с природой, могут много чего полезного нам подсказать. У людей накопилась масса примет, прямо говорящих о предвидении погоды, и очень многие из них касаются поведения живых существ. Об этом, например, писал Лев Толстой: «Чувства у паука так тонки, что когда в воздухе начнет только собираться сырость, и мы этой сырости не слышим, и для нас погода еще ясная, – для паука уже идет дождь». В этом случае паук забивается в щелку. Но если во время дождя он начинает плести паутину – жди хорошей погоды. Также множество насекомых очень чувствительно к малейшим изменениям и влажности, и температуры и, что особенно для нас сейчас важно, давления. Малярийные и обычные комары, мошки и москиты, один из которых изображен на рисунке, – не только наши вечные враги-кровопийцы, но и очень чуткие предсказатели перемен в давлении. Посмотрите, сколько мельчайших датчиков-волосков на их усиках и лапках!

В хорошую погоду рои этих насекомых поднимаются довольно высоко над землей, и охотящиеся за ними птицы вынуждены следовать за добычей. Задолго до предстоящего ненастья в воздушных слоях идет неощущаемая нами подготовка. Уровень постоянного давления становится все ниже, и вместе с ним, будто привязанные, опускаются и комары. Ну, а ласточкам и стрижам ничего не остается, как, следуя за насекомыми, тоже стремиться поближе к земле. Эту примету ухудшения погоды вы наверняка знаете. Ее объяснение найти, в общем-то, нетрудно. Но есть много таких примет, когда совершенно неясна причина реакции животных или насекомых. Например, индейцы, живущие в бассейне реки Амазонки, давно обращали внимание на поведение муравьев. Примерно за неделю до наводнения, когда за тридевять земель начинали лить дожди, те начинали проявлять беспокойство. А затем целыми колониями снимались с места и, нагрузившись личинками и запасами пищи, отправлялись в дальний поход – к безопасному месту. Что послужило им сигналом? Пока загадка. Пытаясь создать чувствительные сенсоры, инженеры порой даже придают им форму насекомых. Так, наиболее точные и стабильные датчики давления имеют крылышки, как у бабочек. Изменения давления сказываются на вибрации этих крохотных крылылек, а частоту

колебаний можно тщательно измерить. «Бабочек» уже применяют для разметки приборов на самолетах и в метеорологии.

Почему у таракана быстрая реакция? К известным пяти чувствам нам придется добавить еще одно, которое ученые считают вполне самостоятельным – чувство равновесия. Почему ребенок не может ходить сразу после рождения? Отчего, даже когда окрепнут ножки, ему довольно долго надо тренироваться, пока он научится не падать? Значит, у нас есть какой-то орган, который можно «натаскать» так, чтобы он в дальнейшем нас не подводил, обеспечивая верную ориентацию в пространстве. Этот орган известен, называется он вестибулярным аппаратом и находится во внутреннем ухе. Вы можете найти его на картинке к рассказу «Как ухо «ловит» звуки?» из главы о биоакустике – рядом с пометкой «полукружные каналы». Всего таких каналов три, и ориентированы они по плоскостям, расположенным под прямыми углами друг к другу. Не путайте вестибулярный аппарат с органом слуха, он предназначен для выполнения иных функций. Чувствительные волоски, входящие в его состав, очень остро реагируют на наклоны и повороты головы. Они словно бы запоминают, насколько нам нужно повернуться, чтобы вновь занять прежнее положение. Ориентир есть – это земное притяжение, задающее нам направление «верх-низ». Строители делают его видимым благодаря отвесу – грузику на нити. Вот по отношению к вертикали мы, как и многие обитатели нашей планеты, рассчитываем с помощью вестибулярного аппарата наше истинное положение и поддерживаем равновесие. В последние годы ученые приходят к выводу, что эволюционно более ранним был именно рецептор тяготения – гравитации. И лишь позднее от него отщепилась улитка, сосредоточившая в себе волосковые клетки, служащие для восприятия звуков. Вообще всякого рода чувствительные волоски встречаются у самых разных животных и насекомых. Вибриссы – усы моржей словно дополняют их зрение. А вспомните, что входит в набор главных примет кошки, – безусловно, ее чуткие усы. Если перебирать дальше усики или волоски всех известных нам существ, то мы непременно остановимся на таракане.

Отчего он успевает так быстро увильнуть от вроде бы самых метких и неожиданных наших ударов? Крохотные волоски на его тельце обладают необыкновенной способностью мгновенно реагировать на малейшие дуновения воздуха и передавать ему информацию об опасности. Реакция у таракана превосходная – она раз в десять меньше времени, в течение которого мы моргаем глазом. Еще один пример поразительной чувствительности с помощью волосков – живущий в пустыне скорпион. Долгое время его умение реагировать на движущуюся по песку добычу и даже находить и раскапывать ее, если она зарылась на заметную глубину, оставалось загадкой для исследователей. Зрение, обоняние и слух у него настолько слабо развиты, что они не могли служить ему в этих случаях источником информации. С другой стороны, в песке колебания, производимые жертвой скорпиона, быстро затухают. Наблюдения, однако, привели к выводу, что скорпион улавливает малейшие движения песка при помощи так называемых механорецепторов – расположенных на лапках волосков и узких щелочек-складок, словно прорезанных на концах его предлапок. Ничтожные сдвиги волосков и сжатия щелок фиксируются ножными нервами, а разница во времени прихода сигналов к ногам ориентирует скорпиона на цель.

Заметьте, что и микроскопические волосковые клетки, и крупные чувствительные волоски выполняли у всех, кого мы сейчас упомянули, функцию ближней ориентации. Видимо, поэтому скорпиона нет в списках биопредвестников землетрясений – там речь идет об улавливании слабых раскатов дальних подземных бурь. А сейчас зададимся вопросом: каковы место и роль механорецепторов, то есть вестибулярного аппарата, при дальних перемещениях в пространстве?

Какие компасы у птиц? Много поражающих воображение историй связано с умением живых существ находить дорогу к дому, – так сказать, с «чувством родины». Особенно удивляли кошки. Бывало, их отвозили за тысячи километров, но они, потратив месяцы и изрядно отощав, все-таки умудрялись вернуться. Что их вело, какие навигационные приборы? Здесь больше вопросов, чем ответов. А теперь взгляните на диаграмму миграций, где представлены возможности некоторых обитателей Земли, когда дело касается дальних странствий. На ней, правда, нет ни одной птицы. Дело в том, что места на книжной страничке просто не хватило бы для столь длинной стрелки, которая отражала бы дальность их перелетов! Судите сами: птицы могут путешествовать с континента на континент, между которыми уже не тысячи, а десятки тысяч километров. Пожалуй, рекорд принадлежит длиннохвостой крачке, мигрирующей из одной полярной области в другую, – был даже зафиксирован перелет, составляющий более 32 тысяч километров. Понятное дело, что ученые долгое время больше всего внимания обращали на птиц, пытаясь ответить на вопрос, каким же «компасом» они пользуются на дальних дорогах.

И тут мнения разошлись. Одни исследователи полагают, что все дело в строении вестибулярного аппарата пернатых. В чем-то он напоминает устройство «уха медузы», которое позволяло той предсказывать шторм. Иными словами, в нем содержатся мельчайшие известковые кристаллы, которые при любом ускорении в движении птицы давят на нервные окончания. Из физики известно, что ускорение напрямую связано с действующей на тело силой, значит птицы получает представление об испытываемых ею силах. У животных этот аппарат, как вы помните, фиксирует отклонения от вертикали, задаваемой тяготением Земли. Однако у птиц он служит не только для поддержания равновесия, но еще и реагирует благодаря кристалликам на перемены в силе тяжести, а она ведь в разных местах Земли различается. Выходит, с помощью такой природной системы навигации можно находить свое место на «карте» и не сбиваться с курса. Другие ученые считают, что роль «бортового» ориентира у птиц играет третий глаз. Он, в отличие от упомянутой нами ящерицы гаттерии, еще способной им видеть, переродился и стал выполнять новые для себя функции навигационного устройства. А может быть,

говорят третьи, птицы запоминают карту звездного неба и перемещаются, как моряки, ориентируясь по нему? Ну и, конечно, нельзя обойти стороной давние предположения о том, что у птиц имеется настоящий компас, то есть орган, реагирующий на изменение магнитного поля Земли. Это одна из самых не только интересных, но и достоверных версий, потому что в опытах влияние магнитного поля на птиц, безусловно, проявляется. Например, когда к голове почтового голубя прикрепили небольшой магнит, он потерял способность находить дорогу домой. Более того, оказалось, что таким способом можно заставить его лететь в противоположную сторону. А в Японии действие магнитов на птиц стали использовать для их отпугивания от садов, полей и огородов. С другой стороны, мы знаем, что реагировать на магниты могут только определенные вещества, прежде всего железо. Откуда же берется в птичке изготовленная из него «стрелка»? Это прояснилось за последние десятилетия, когда были обнаружены крошечные железосодержащие частицы у множества организмов – от бактерий до человека. Некоторые бактерии даже ориентируются и плавают вдоль линий магнитного поля. Но такой процесс – чисто пассивный, а вот значительно более сложные существа, животные, по всей видимости, действительно используют свои внутренние магниты в качестве приборов, как мы – компас.

Не мешают ли друг другу чувства? Когда речь идет о способах ориентации в живом мире, особенно во время миграций, мы сталкиваемся с проблемой наложения различных чувств друг на друга. Ведь, может быть, все, о чем мы говорили в предыдущем рассказе, имеет право на существование – и вестибулярная, и зрительная, и магнитная навигация? Просто мы каждый раз пытаемся выделить сигналы, идущие от рецепторов, настроенных лишь только на один вид внешнего воздействия. А разве организм не воспринимает их одновременно? Или все-таки «включает» свои сенсоры по очереди? Любопытные опыты проводились, к примеру, с морскими черепахами. Давно было замечено, как черепашки, только что вылупившиеся из яиц, отложенных на побережье, моментально отправляются в путь – к воде, а затем от берега. Почему они знают, куда плыть? Что служит им подсказкой? Для ответа на эти вопросы экспериментаторы придумали интересное сооружение. К черепашке привязывали легкий поплавок-буёк, который, в свою очередь, был связан с кольцевым понтоном и сеткой, как показано на рисунке. Во-первых, буёк помогал следить за перемещением черепашки, во-вторых, остальная часть конструкции позволяла сделать ее путешествие безопасным. Природный инстинкт заставлял крохотное животное без устали двигаться вместе со всей этой «амуницией». Что же дали подобные опыты?

Оказалось, что стоило приблизиться к воде, как черепашки начинали ориентироваться по направлению набегающих на берег волн. Может быть, вы замечали, что как бы ни был сложен прибрежный рельеф, волны будут разворачиваться так, чтобы набегать не наискосок, а прямо на берег. Иначе говоря, если плыть навстречу им, то рано или поздно такой ориентир выведет черепаху в открытое море. Но вот когда она окажется там, где волны уже не «чувствуют» берега, наводкой становится земное магнитное поле. Именно по отношению к нему черепахи выверяли в дальнейшем свой курс, пока не достигали богатых кормом мест своего постоянного обитания. Это было примером попеременного использования различных средств навигации. Не исключено, что в каких-то случаях животные и насекомые сравнивают между собой сигналы, одновременно пришедшие от каждого из органов чувств: совпадают они между собой или нет. Как командующий армией соотносит разведданные, полученные из разных источников, чтобы принять верное решение о дальнейших действиях. Также было еще раз подтверждено, что магнитная навигация – не плод чьей-то фантазии, а реальность. Ведь не столь давно многие физики и биологи дружно высмеивали саму возможность биомагнетизма. Похоже, теперь получают объяснение и случаи массового выбрасывания китов на сушу. Скорее всего, это происходит не из-за их стремления к самоубийству, а оттого, что магнитное поле Земли, вдоль которого они мигрируют, испытывает у береговой линии

аномалии. Не успев понять, в чем дело, киты оказываются на суше. Выходит, другие навигационные средства в этот момент их не подстраховали. Петр Петрович Лазарев (1878–1942) – российский физик и биофизик. Изучал законы фотохимического действия света, занимался физиологией органов чувств, теорией нервного возбуждения, интересовался психологией творчества. Основал Институт биологической физики, принимал участие в исследовании Курской магнитной аномалии. Его перу принадлежит научная работа «О взаимодействии влияния органов зрения и слуха». Здесь уместно будет сказать и об особом случае наложения, смешения чувств у человека, так называемой синестезии. Например, писатель Владимир Набоков видел буквы цветными, композитор Александр Скрябин воспринимал в цвете музыку, а у некоторых людей сливаются звуки и запахи, зрение и осязание, слух и вкус. Это одна из тех загадок, которые преподносит нам мир чувств. В последние годы, с открытием новых методов исследований, подобные тайны начинают постепенно раскрываться. Возможно, найдутся ключи к разгадке и бионавигации. Напомним: человек оснастил свои средства передвижения тысячами приборов. Они позволяют перемещаться и ориентироваться на земле и под водой, в воздухе и в космосе, ночью и днем. Но это порой десятки

килограммов оборудования и киловатты мощности. А теперь сравните с навигационной системой бабочки, перелетающей океан (!), которая весит доли миллиграмма и нуждается для работы всего лишь в капельке нектара. Согласитесь, здесь есть чем восхищаться и есть что перенимать.

Зачем нам чувство времени? Миграции животных и насекомых заставили людей задуматься еще над одним вопросом: а как они узнают, когда нужно собираться в полет, в плавание или в наземное путешествие к родным местам? Посмотрите на карту, где показаны направления перелетов стай садовых славок. Специальные опыты, проведенные в неволе, продемонстрировали их стремление выбирать вполне определенный курс в точной зависимости от времени года. Можно, конечно, связать это с подсказками природы. Начинается потепление, значит пора двигаться на север, похолодание – отправляться на юг. Или, например, медведю – вылезать из берлоги либо укладываться в спячку. Иными словами, изменения природных условий служат вместо календаря или часов, подавая сигналы к конкретным действиям. Но неужели только внешние причины «заводят» биологические часы? Безусловно, они оказывают влияние на ритмы, которым следует все живое вокруг нас, да и мы сами. Однако еще в 1729 году французский астроном и математик де Мэран провел замечательное наблюдение над растущей фасолью. Зная, что ночью она опускает листья, а перед рассветом поднимает, он поместил растение в темную комнату.