Изот Литинецкий - Беседы о бионике

Остановить шторм или направить его по другому пути люди еще не умеют. Но обойти шторм стороной или заблаговременно укрыться в ближайшем порту, узнав о его приближении, можно. Но, к сожалению, обычный морской барометр "чувствует" шторм лишь за два часа. Этого, конечно, мало даже для современного быстроходного лайнера. В более выгодном положении находятся многие морские птицы и животные. Они, как это давно заметили рыбаки и жители морских побережий, способны заблаговременно "угадывать" приближение шторма. Так, например, задолго до наступления ненастья, когда барометр стоит еще достаточно высоко и нет никаких внешних признаков, говорящих о скором ухудшении погоды, дельфины заплывают за скалы, киты уходят далеко в открытое море, а мелкие ракообразные, известные под названием "морские блохи", которые в хорошую погоду прыгают по гальке у самого уреза воды, перед приближением шторма выходят на берег; Ухудшение погоды, приближение шторма хорошо чувствуют акулы, чайки, а также пингвины, последние ложатся на снег и вытягивают свои клювы в направлении, в котором должна прийти буря или метель.

Что же это за "шестое чувство"? Какова связь между физическими процессами, происходящими в атмосфере и в толще морских глубин, и физиологическим восприятием живых организмов? Ведь человеку, чтобы предсказать изменение погоды, приближение шторма, надо получить сведения о метеорологических условиях на обширной территории [4] Только у нас в СССР служба погоды получает информацию с 4000 метеостанций и 7500 постов. В 6000 пунктов ведутся гидрологические наблюдения, 210 станций зондируют атмосферу радиоволнами. У этой службы есть свои корабли погоды, к тому же она собирает информацию с 1000 неспециализированных судов, использует метеоракеты и спутник "Космос-122". Широко используется авиация: съемки снега с самолетов, наблюдение за льдами и т. д. и по этой информации составить синоптическую карту, без анализа которой метеоролог не может предсказать изменение погоды. Что же служит "синоптической картой" для морских птиц, рыб и других морских организмов? Какие "приборы" и "приспособления" заблаговременно и абсолютно точно предупреждают их о приближении шторма или бури? Какие огромные перспективы повышения точности прогнозирования погоды открылись бы перед метеорологами, если бы бионикам удалось проникнуть в эту тайну!

Из многочисленных животных, обладающих неизвестными нам механизмам для прогнозирования погоды, бионики в качестве первого подопытного объекта избрали... медузу, которая, по многолетним наблюдениям, задолго до приближения шторма спешит укрыться в безопасные места литоральной зоны.

Как же такое простое животное, как медуза, узнает за много часов о приближении шторма? Оказывается, у медузы имеется инфраухо, оно позволяет ей улавливать недоступные слуху человека инфразвуковые колебания (частотой 8 — 13 гц), которые хорошо распространяются в воде и появляются на 10 — 15 час раньше шторма. Инфраухо медузы — это стебелек, оканчивающийся слуховой колбой — шаром с жидкостью, в которой плавают камешки, соприкасающиеся с нервным окончаниями. Первой воспринимает инфразвуковые колебания слуховая колба, наполненная жидкостью, затем эти колебания через камешки в пузырьке передаются нервам. Используя принцип действия "уха" медузы, сотрудники кафедры биофизики Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова создали электронный аппарат — автоматический предсказатель бурь.

Рис. 1. Блок-схема прибора для предсказания штормов (искусственное 'ухо медузы')

Аппарат, имитирующий орган слуха медузы (рис. 1), состоит из рупора, улавливающего колебания воздуха частотой около 10 гц, резонатора, пропускающего именно эти частоты и отсеивающего случайные, пьезодатчика, превращающего пойманные сигналы в импульсы электрического тока, усилителя и измерительного прибора. Аппарат устанавливается на палубе корабля. Когда он включен, рупор медленно вращается, выискивая вокруг штормовые инфразвуки. При обнаружении их рупором особое устройство, действующее по принципу обратной связи, тотчас же останавливает движение рупора, указывая, откуда надвигается шторм. На капитанском мостике находится измерительный прибор и система указателей, оповещающая о наступлении шторма световым или звуковым сигналом.

Испытания показали, что описанный сигнализатор бурь позволяет определять наступление шторма за 15 час.

Более того, он указывает даже мощность надвигающегося шторма.

Многое сулит инструментальной метеорологии проводимое биониками изучение барометрических устройств, которыми обладают некоторые рыбы. Так, например, отшельник дна на глубине — сом перед грозой и ненастьем обязательно всплывает, пугая верховодок. Рыба голец в ясную погоду лежит на дне аквариума без движения, напоминая экспонат зоологического музея. Но вот голец начинает подавать признаки жизни. Виляя длинным телом, он снует вдоль стенок аквариума..., а через некоторое время небо затягивается облаками. А когда голец мечется по аквариуму вверх — вниз, вправо — влево и кажется, что целый клубок темных длинных тел заполнил банку, это значит, что скоро в окно забарабанят капли дождя. Такими живыми барометрами пользуются крестьяне в некоторых районах Китая. Надо сказать, что "предсказания" гольца более точны, чем прогнозы синоптиков: он ошибается только в 3 — 4 случаях из 100! Большой восприимчивостью к изменениям барометрического давления отличается и вьюн. Перед ненастьем эта рыба выходит на поверхность воды, она предугадывает изменение погоды за сутки. Наконец, идеальными барометрами служат красивые мелкие рыбки, обитающие в глубинах подводного царства у берегов Японии. Они заранее и совершенно безошибочно реагируют на малейшие изменения погоды, и за их поведением в аквариуме пристально следят капитаны белоснежных океанских лайнеров, отправляющихся в дальние рейсы, рыбаки и сельские жители прибрежных районов Страны Восходящего Солнца, чьи сады и посевы нередко страдают от штормов.

В чем же секрет умения маленьких обитателей аквариумов столь точно прогнозировать погоду? Как установили ученые, он заключается в оригинальном устройстве плавательного пузыря. Обычно этот орган выполняет у рыб функции гидростатического регулятора, помогая им удерживаться на той или иной глубине. У японских же рыбок плавательный пузырь выполняет еще одну исключительно важную функцию: он является высокочувствительным прибором, воспринимающим тончайшие перепады давления, измеряемые миллионными долями исходного. Не говоря уже о том, что эта чувствительность находится на пределе возможностей технических систем, очень ценно и другое — такой живой барометр чрезвычайно чувствителен к медленным колебаниям давления. Именно это и делает японских рыбок непревзойденными синоптиками, верными помощниками человека.