<< Предыдущая

стр. 3
(из 12 стр.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Следующая >>

Поворот глазного яблока можно измерить электро-окулографическим способом. На выходе при этом мы получаем электрический сигнал. По данным А. Лау-рингсона, повороту глаза на 1° соответствует измене­ние электрических потенциалов глазодвигательных мышц, варьирующее от 10 до 40 мкв. Линейная зави­симость между углом поворота и амплитудой снимае­мых биопотенциалов сохраняется при углах поворота, не превышающих 30°. Таким образом, глазодвигатель­ные мышцы обладают очень удобной для управле­ния характеристикой: их электрическая активность прямо пропорциональна углу поворота. Возникающие при повороте глазного яблока биопотенциалы можно усилить и передать на соответствующие сервомеха­низмы.
В будущем цепь «глазного» биоэлектрического уп­равления будет выглядеть так: глаз —»¦ нервный ка­нал —> мозг --->¦ нервный канал —* глазодвигательные мышцы —>¦ исполнительный орган —<- объект. Такая си­стема имеет ряд существенных преимуществ перед ручной системой управления. Во-первых, в ней не бу­дет такого малонадежного и инерционного звена, как конечность. Во-вторых, два других звена (нервный ка­нал, идущий от мозга к мышце конечности, и сама мышца конечности) будут заменены иными. Следова­тельно, «глазная» биоэлектрическая система будет ма­лоинерционной, сможет работать при более высоких частотах, а главное — здесь фактор времени не будет оказывать существенного влияния на выполнение кос­монавтом действий, связанных с управлением кораб­лем. Короче, создание такой системы во многом упро­стит и облегчит управление аэрокосмическими объ­ектами.
Среди ведущихся в настоящее время разработок систем управления с помощью биотоков мышц следует o'iметить новое направление, в котором исследуется возможность использования чувствительных нервных окончаний, расположенных па поверхности тела чело­века, и нетипичных мышечных реакций в качестве эле­ментов управляющей системы. Так, например, если космонавт под воздействием больших перегрузок, из-за усталости или ранения окажется не в состоянии пользоваться руками или ногами и совершать нормаль­ные движения для управления кораблем или если он почему-либо потеряет способность наблюдать за кур­сом, информация об ориентации может быть подведе­на к нему через чувствительные к давлению нервные окончания, которые имеются на поверхности тела. Хотя разрешающая способность этих нервных оконча­ний значительно меньше, чем у других органов чувств (таких, как глаза и уши), их тем не менее можно на­тренировать так, чтобы они реагировали характерным образом на подводимую информацию. Тогда диффуз­ная чувствительность нервных окончаний на поверхно­сти грудной клетки может позволить космонавту ма­неврировать, например, напрягая мышцы плеча, что вполне достаточно для управления и пилотирования. Напрягаемые мышцы будут генерировать биопотен­циалы, которые легко обнаруживаются с помощью электродов, размещенных на коже; эти потенциалы можно преобразовать для использования в системах управления.
А нельзя ли командовать машиной, техническим устройством, не двигая рукой, не напрягая мышц, не произнося ни слова?
Вот недавние опыты. Человеку, на голову которого надет прибор, отводящий биотоки мозга, предлагают совершить какое-то сложное действие. Допустим, сидя­щий у пульта самолета летчик должен включить одно­временно пятнадцать приборов. Он должен сделать это через минуту. И мозг человека сосредоточивается на поставленной задаче. Его энцефалограмма показа­ла бы сейчас возбуждение большее, чем при самом действии, — это волны ожидания, волны намерения. Но энцефалограмма не снимается, биотоки отведены не на энцефалограф, а к приборам, которые должны быть включены. И они включаются. Их включают биотоки мозга!
Итак, биоэлектрический метод открывает принци­пиальную возможность прямой передачи командных сигналов от человека к техническим системам, т. е. не­посредственно от центральной нервной системы к ор­ганам управления, точно так же, как происходит управ­ление движением конечностей. Человеку отныне не обязательны движения, чтобы властвовать над маши­ной, ему нужно только сосредоточиться, только поже­лать, и узлы неодушевленной материи как бы в гипно­тическом трансе уступят его немому и невысказанному желанию.
— Передача машине сигналов, мысленных распо­ряжений — вот что ускорит весь производственный процесс, — говорит академик И. И. Артоболевский.
Об этом же писал основоположник кибернетики Норберт Винер в своем последнем труде «Бог и Го-лем». Размышляя о перспективах советских работ по биоэлектрическому управлению, Н. Винер, заглядывая в недалекое будущее, говорил о возможности найти со­вершенно новый, непосредственный контакт человека с машиной, о создании систем, где невиданные механи­ческие конструкции будут подчиняться мозгу, как мышцы живой руки. И то, что сегодня уже создано учеными, позволяет считать такие прогнозы вполне реальными. Вспомните «секрет» управления моделью электропоезда. Стоит человеку лишь подумать о том, чтобы поезд двинулся с места, и он послушно пускается в путь. А когда в мыслях ему приказывают: «Стоп!», поезд останавливается.
Пока модель кольцевой электрической железной до­роги с автоматически управляемым локомотивчиком — это только занятная игрушка. Но так же, как ребенок с годами растет, набирает силы и мужает, так и модель электропоезда со временем повзрослеет, усовершенст­вуется. И когда инженеры и бионики выдадут ей ат­тестат зрелости, новая система воздействия человека на механизмы намного облегчит управление сложными ма­шинами: тракторами, прокатными станами, эскаватора-ми, станками, кранами и т. п. Между ними и человеком установится непосредственная «живая» связь. Образно говоря, технические системы будут управляться «не­высказанными желаниями» человека. Уже сегодня в ряде специальных журналов можно найти немало ста­тей инженеров, биоников, электрофизиологов, занимаю­щихся разработкой новых биоэлектрических систем, в которых говорится о сверхскоростных самолетах, вы­полняющих в воздухе на различных высотах сложней­шие эволюции, повинуясь мысленному приказу летчика. В пилотской кабине такого самолета просторно. Здесь нет привычных нам штурвалов, многочисленных рыча­гов, ручек и кнопок. Летчик сидит в кресле свободно, его мышцы не напряжены. Здесь работает мысль — ко­мандир и повелитель воздушного корабля.
Некоторые ученые идут дальше, они считают, что летчику не обязательно нужно будет находиться в ка­бине самолета, он может оставаться на земле, исполь­зуя для биоуправления воздушным кораблем радио и телевизионную связь.
Все это, конечно, не так просто, как может пока­заться на первый взгляд. Все это пока в будущем. Но первые шаги на пути к этому чудесному будущему уже делаются.
«Сегодня мы уже вполне конкретно ставим вопрос,— заявил еще в 1959 г. академик А. А. Благонравов, вы­ступая на VIII Всемирном фестивале молодежи в Вене, — о создании такого робота, который фактически будет вашим двойником и по вашему желанию будет собирать для вас минералы на Марсе или, скажем, поздравлять с победой нового спортивного чемпиона в Рио-де-Жанейро, в то время как вы сами находитесь в
Москве. Причем речь идет не о создании просто меха­нического робота, способного выполнять заданную ему программу. Речь идет о создании такого робота, кото­рый будет повиноваться вашей мысли. Это не мистика, не фантастика!»
А теперь вернемся к тому, с чего мы начали,— к использованию биоуправлепия в медицине. Чудесная биорука, созданная в нашей стране, является далеко не единственным практическим воплощением изобрета­тельской мысли советских ученых в использовании био­потенциалов живого организма. За 11 лет, прошедших после первой демонстрации биоэлектрической руки на Брюссельской всемирной выставке летом 1957 г., наши ученые достигли значительных успехов в применении биотоков для управления диагностической, лечебной и вспомогательной медицинской аппаратурой. Так, нап­ример, бывает необходимо сделать рентгеновский сни­мок сердца в строго определенный момент, в момент сокращения его желудочка или предсердия или в мо­мент расслабления сердечной мышцы. Каждая стадия в работе сердца длится малые доли секунды, и даже если врач даст рентгенотехнику команду: «Снимай!», тот не успеет ее выполнить в срок. Вот тут-то совет­ские ученые и решили привлечь в помощь рентгено­логам биотоки сердца самого пациента.
Уловленные обычным способом — с помощью элек­тродов, приложенных к груди и рукам больного,— био­потенциалы сердца усиливаются и подаются в радио­электронное устройство, настроенное так, что оно реагирует только на какой-нибудь один зубец электро­кардиограммы, т. е. на определенную величину потен­циала. Получив нужный сигнал, устройство включает рентгеновский аппарат. В результате сердце как бы само себя снимает, и именно в тот момент, когда это необходимо врачу для получения точных данных о ди­намике сердца больного. Теперь уже не врач и не тех­ник, а биоэлектрические сигналы сердца пациента уп­равляют рентгеновским аппаратом. Таким образом, электрокардиосинхронизатор, разработанный под руко­водством профессора В. С. Гурфинкеля, заведующего лабораторией физиологии Института эксперименталь­ной биологии и медицины Сибирского отделения АН СССР, позволил осуществить давнюю мечту врачей —.
получать рентгеновские снимки сердца в заранее опре­деленной фазе цикла сокращения.
Управление биотоками используется ныне и в ап­паратах искусственного дыхания и кровообращения, что дает возможность «подстраивать» эти аппараты под собственные ритмы организма. Один из таких аппара­тов — перфузионный электромагнитный насос с био­электрическим управлением — «Биопульс». Это искус­ственное сердце предназначено для синхронного нагне­тания крови в артерии. «Биопульс» помогает разгрузить сердце больного во время операции или при лечении острой сердечной недостаточности и других заболе­ваний. Важная особенность аппарата заключается в том, что, получив слабые электрические импульсы, он после усиления последних приводит ими в действие собственно насос. Такой принцип позволяет путем про­стейших регулировок в цепи формирования исходных импульсов менять в широких пределах характер наг­нетания крови — частоту, длительность, силу и фазу пульсовой волны. Кроме того, «Биопульс» можно син­хронизировать самим сердцем больного. Для синхрони­зации используются электрические потенциалы, возни­кающие при работе сердца и называемые Л-зубцами. Если же биопотенциалы сердца исчезают или стано­вятся слишком слабыми, насос начинает работать на собственной частоте.
У современной медицины есть немало своих «кос­мических» проблем, решение которых кажется фан­тастическим. Хорошо известно, например, какое страш­ное зло представляют для человечества многочислен­ные сердечные недуги: инфаркт миокарда, тяжелые ревматические пороки и другие. Несмотря на то, что арсенал современных терапевтических и хирургических методов лечения болезней сердца достаточно обширен, все же рассчитывать на успех можно далеко не всегда. Поэтому усилия многих ученых ряда стран сейчас на­правлены на создание искусственного сердца, которое являлось бы частью живого организма и позволяло бы больному вести почти нормальный образ жизни.
Как же практически думают справиться с этой проб­лемой Медики, бионики и инженеры?
Для создания искусственного сердца необходимо решить три основные задачи. Прежде всего, нужно подобрать соответствующее вещество Для изготовления протеза. Здесь ученые единодушно отдают предпочте­ние каучуку, содержащему примесь силикона (органиче­ского вещества — несмачиваемого кремния). Отдельные детали из силиконовой резины уже прошли проверку временем в конструкциях искусственных клапанов серд­ца. В ближайшее время химики обещают сделать такую резину достаточно прочной. Одновременно специа­листы работают над созданием составов, которые, пок­рывая внутреннюю поверхность клапанов и камеры искусственного желудочка, исключат возможность обра­зования тромбов. Вынашиваются и другие идеи, нап­ример, покрыть поверхность резины тонкой ворсистой (типа велюра) металлической пленкой, способной удер­живать электростатический заряд.
Вторая задача — подобрать источник энергии, кото­рый бы надежно поддерживал «биение» искусственного сердца. Сейчас испытывается следующая схема: искус­ственное сердце связано с источником питания, нахо­дящимся вне организма, — пневмоприводом. Такое уст­ройство было разработано и испытано 6 лет назад в США известным ученым доктором Колфом, создателем первой искусственной почки. Эту же идею реализовали в своих конструкциях и другие американские специа­листы — Дебеки, Зайдель и Кантровиц. Важнейшим преимуществом пневмопривода является возможность использования очень тонких шлангов для связи искус­ственного сердца с наружным источником его питания. Другой вариант конструкции «сердечного привода» предусматривает использование миниатюрных электри­ческих двигателей. Эти двигатели должны посредством системы механических преобразователей вызывать сок­ращение желудочков искусственного сердца. Однако осуществление такой конструкции сопряжено с изве­стными трудностями.
Во-первых, очень немногие современные миниа­тюрные электромоторы способны длительное время работать без ремонта, во-вторых, не ясно, как отводить из организма человека тепло, которое неизбежно будет выделяться при работе такой системы. Ну и, конечно, поскольку питание поступает по электрическому ка­белю, вся конструкция не обещает быть удобной в поль­зовании.
Разумеется, гораздо лучше выло бы питать искус­ственное сердце от каких-то источников, которые мож­но было бы поместить внутрь организма, например от миниатюрных электрических батарей. «Теоретически,— пишет профессор Ф. Баллюзек, — такая возможность не исключена. Ведь в области создания миниатюрных, но достаточно емких аккумуляторов достигнуты большие успехи. Кроме того, для подзарядки таких аккумуля­торов можно использовать различные источники. Нако­нец, можно думать и о создании специальной «внутрен­ней электростанции». Сейчас уже сделаны попытки превратить в «электростанцию» какую-то одну мышцу, которая будет возбуждаться с помощью специального запрограммированного устройства. В этом плане любо­пытные результаты получены американским ученым доктором Кюсероу. Он доказал, что подобный мышеч­ный привод может работать несколько суток. Для пи­тания специальных термобатарей (они тоже могут слу­жить источниками питания) предложено также исполь­зовать разницу температур между окружающей средой и поверхностью человеческого тела.
Эти очень интересные исследования ведутся во мно­гих учреждениях.
Изыскиваются и другие устройства, способные обес­печить ритмические сокращения искусственного сердца, которые находились бы внутри грудной клетки или хотя бы в пределах тела человека. Так, во многих лаборато­риях мира ныне ведутся довольно успешные работы по созданию из полимерных материалов искусственной мышечной ткани, обладающей способностью сокращать­ся. Конечно, такая ткань была бы идеальным материа­лом для изготовления искусственных сердец, однако, по-видимому, это дело далекого будущего; во всяком случае рассчитывать на то, что в ближайшее время мож­но будет делать «сердца» из полимерных мышц, не приходится.
Наконец, третья чрезвычайно важная задача, кото­рую предстоит решить ученым,— найти способ управ­ления искусственным сердцем. Иными словами, речь идет о приведении режима работы искусственного серд­ца в соответствие с потребностями всего организма че­ловека.

Если сердце целиком искусственное, наладить нуж­ный ритм его работы — дело довольно сложное. «В этом случае, очевидно, — пишет профессор Ф. Баллюзек, — не обойтись без портативных датчиков, расположенных внутри организма».
Но, как показывает медицинская практика, большин­ство патологических процессов поражает сердце не­равномерно: чаще страдает левый желудочек, реже правый, и лишь иногда речь идет о несостоятельности всей сердечной мышцы. Следовательно, далеко не всег­да возникает нужда в замене протезом всего сердца, во многих случаях можно ограничиться лишь одним допол­нительным желудочком, способным взять на себя часть приходящейся на пораженный желудочек нагрузки. При протезировании только одной половины сердца значи­тельно облегчается задача наладки режима его работы. В этом случае в качестве управляющего устройства можно использовать оставшуюся здоровую часть серд­ца. Собственные биотоки сердца позволяют достигнуть полной синхронизации работы обеих его частей — есте­ственной и искусственной. Для этого лишь нужно ос­настить обычный электрокардиограф, включенный, так сказать, наоборот, специальным узлом — синхронизато­ром, который позволял бы в нужный момент включать электрическое реле и вызывать сокращение (систолу) искусственного желудочка. Такая задача сейчас вполне разрешима. Советские инженеры создали для этой цели хороший прибор — кардиомонитор.
На пути создания искусственного сердца ученым предстоит преодолеть еще очень много трудностей. Од­нако никто из специалистов, занятых решением этой проблемы, не сомневается в том, что с дальнейшим раз­витием радиоэлектроники, бионики, химии и киберне­тики искусственное сердце станет достоянием практи­ческой медицины.
Наблюдая за реакциями человека, используя точ­нейшую электронную аппаратуру и методы современ­ной электрофизиологии, ученым удалось показать, что из десятков тысяч сигналов, генерируемых центральной нервной системой, можно выделить те, которые несут полезную информацию о специфических движениях. При сравнении у разных людей осциллограмм сигналов управления — биотоков, сформировавшихся в централь-
но
ной нервной системе, было установлено, что они схожи между собой, если выполняемые действия одинаковы. Вполне естественно, что это навело ученых на мысль о биоэлектростимуляции, о возможности перенесения биотоков с одной, здоровой части организма на дру­гую, больную, у которой, например, нарушена связь с центральной нервной системой. Ведь научиться уп­равлять движениями парализованных рук и ног — дав­нишняя, заветная мечта врачей!
Биоэлектростимуляция открывает широкие возмож­ности для лечения параличей, в частности параличей, возникающих вследствие поражения двигательных цен­тров коры головного мозга. Разумеется, при «старом» параличе биостимуляция бессильна, поскольку мы не научились пока еще возвращать к жизни атрофирован­ные мышцы. Биоэлектростимуляция может эффективно помочь восстановить функцию управления мышцами рук или ног лишь в том случае, если болезнь захваче­на в самом начале и если нарушение в работе управ­ляющего «механизма» нашего тела поддается исправ­лению.
А нельзя ли биотоки, генерируемые здоровым орга­низмом, каким-либо образом «законсервировать» с тем, чтобы в любое время в отсутствие «донора» использо­вать их в больном организме? Вероятно, это можно сде­лать. Так как команды, которые мозг отдает мышцам, посылаются по нервным волокнам в виде серии элект­рических импульсов и каждому движению мышц соот­ветствует определенный характер сигнала, то последний можно не только усилить, но и записать, скажем, на магнитную ленту. «Проигрывая» потом эту запись со­ответствующим мышцам больного, быть может, удастся заставить их работать, хотя никаких команд от мозга они не получают. Таким образом, посредством биоэлек­тростимуляции можно, как показывают опыты, весьма эффективно воздействовать не только на парализован­ные конечности, но и на внутренние органы человека и животных.
Возьмем для примера легкие. Известно, что процес­сом дыхания управляет дыхательный центр, располо­женный в ромбовидной ямке продолговатого мозга, в области так называемой ретикулярной формации. От
\\\
рецепторов легких в дыхательный центр поступают по нервным волокнам импульсы, которые затем направля­ются к дыхательной мускулатуре, вызывая ее сокраще­ния. И вот доктор Витольд Карчевский из Варшавы пе­ререзал яти волокна у кролика, но кролик не погиб. Жизнь кролику сохранили чужие биотоки — ученый пе­редавал подопытному животному записанные на пленку и усиленные импульсы от рецепторов легких другого кролика.
У персонала родильных домов можно услышать фра­зу: «Рожает, как крольчиха». Это выражение является синонимом не только плодовитости, но и легкости ро­дов. В действительности же крольчихам роды даются не так легко, как нам кажется. Они рожают в муках, как и все теплокровные животные. Особенно трудно им, когда у больной крольчихи слабы родовые схватки. И беда здесь не в слабости мышц матки, а в том, что очень слабы биоимпульсы, генерируемые центральной нервной системой и передающие матке команды. В этом легко убедиться, если наложить па матку электроды и записать ее импульсы па электронном самописце. По­следний начертит на бумажной лепте кривую со сла­быми редкими импульсами, не идущими ни в какое сравнение с биотоками здоровой самки.
А что если активную матку здоровой крольчихи соединить со слабой проводами, как генератор соеди­няют с двигателем? Вероятно, мощные, отчетливые био­импульсы здоровой самки будут активизировать сокра­щение мышц ее слабой сестры. Но для этого, скажет читатель, надо заставить здоровую и больную крольчих рожать одновременно. Нет, оказывается этого не тре­буется. Инженеры решили сконструировать усилитель биотоков матки и записать биоимпульсы нормальных родов на магнитофонную ленту. Получилась запись, которую В. Орлов удачно назвал «электронной програм­мой родов». Затем мышцу матки больной самки-роже­ницы подключили к магнитофону, и ее мышцы стали столь же активно сокращаться, как и у здоровой. Так легко, с помощью биотоков, усиленных электронной «повивальной бабкой», вероятно, не рожала еще ни одна крольчиха в мире!
Результаты описанных выше и ряда других анало­гичных опытов позволяют надеяться, что биоэлектриче­екая стимуляция в недалеком будущем станет самым действенным средством борьбы с шоком, клинической смертью, утомляемостью и т. п. Имеются также осно­вания предполагать, что в дальнейшем с помощью спе­циальной электронной аппаратуры удастся открыть и глубоко изучить неизвестные нам процессы в организме человека, которые можно будет использовать для диаг­ностики и предупреждения ряда заболеваний.
Ведущиеся поиски ученых по практическому исполь­зованию биоэлектрических явлений в медицине сулят большие возможности для врачевания. По мнению дей­ствительного члена Академии медицинских наук СССР А. В. Лебединского, «в дальнейшем речь может идти даже о продуманном влиянии на физиологические про­цессы, ведающие нашей духовной жизнью». Некото­рые ученые считают, что между 2000 и 2020 г. новая электронная техника позволит установить контроль над процессами старения, а биоэлектростимуляция в комп­лексе с другими лечебными методами и средствами даст возможность продлить человеческую жизнь по меньшей мере на 50 лет!
По мнению биоников, настанет день, когда человек сможет широко использовать многих животных в каче­стве «живых электростанций». Известно, например, что морской угорь генерирует электрический ток, напряже­ние которого достигает 650 в. Как только угорь обнару­живает добычу, он посылает в нужном направлении се­рию электрических импульсов, убивающих или оглу­шающих намеченную жертву. Ученые надеятся, что по «принципу угря» будет создана оригинальная батарея, которая сможет быстро восстанавливать израсходован­ную энергию. Выдвигается даже предположение о том, что угрей можно будет использовать как полезный ис­точник энергии в космических полетах и на первых лун­ных станциях.
Пока, конечно, трудно с уверенностью говорить о том, поможет ли угорь человеку достичь иных миров, но вот ученым, работающим в одной из английских элек­трокомпаний, недавно удалось использовать электро­энергию крысы. В течение 8 час крыса служила источ­ником питания радиопередатчика, и это не оказало на нее никакого пагубного действия. На основании этого экспериментаторы пришли к заключению, что биото-

ками животных удастся пользоваться в течение всей их жизни. В качестве следующего шага ученые намерены поставить опыты по использованию энергии (биотоков) более крупных животных.
Большой интерес ныне проявляют ученые и к элек­трическим процессам, происходящим в растениях. По-видимому, эти процессы, как и у животных, теснейшим образом связаны с важнейшими динамическими режи­мами жизнедеятельности, но проявляются несколько слабее и протекают гораздо медленнее. Энергетика растительного мира — живой ключ к кладовым, где хра­нятся богатства природы. Однако мы пока еще далеки от полного понимания биоэлектрических явлений, ин­тимных процессов, происходящих в растениях. Ученые надеются, что проводимые сейчас исследования элек­трических процессов, происходящих в растениях, дадут в будущем возможность использовать биоэлектрические методы для управления ростом растений. Представляе­те, насколько это важно?
Безусловно, для того чтобы осуществились все за­мыслы и прогнозы ученых по использованию «живого» электричества в растениеводстве, медицине, в различ­ных областях техники, придется еще очень и очень мно­го потрудиться врачам и биофизикам, специалистам по электронике и кибернетике, математикам и бионикам, физиологам и психологам, ботаникам и биохимикам. Впереди их ждет большая научно-исследовательская работа, множество экспериментов на животных и ра­стениях. Но уже сегодня у нас имеются все основания утверждать, что не за горами день, когда биоэлектриче­ская техника, биоэлектрическое управление прочно войдут в нашу жизнь и дадут нам, возможно, то, о чем мы сейчас даже не смеем мечтать.

Беседа четвертая

Оракулы природы




Вопрос о предсказании погоды почти так же стар, как и само человечество. Потребность в какой-то мере предвидеть погоду появилась у человека с пере­ходом его к оседлой жизни, к занятию земледелием и скотоводством. Засухи и наводнения, опустошитель­ные бури и морские штормы приносили немалые беды человечеству. Нужно было научиться вовремя узнавать о ненастье и предвидеть погоду, благоприятствующую работе.
В результате длительных наблюдений люди устано­вили еще задолго до нашей эры ряд эмпирических свя­зей качественного характера между отдельными атмо­сферными явлениями. Появилось много примет о по­годе, вылившихся в форму кратких правил, нередко для лучшего запоминания рифмованных. Так, на одной из глиняных дощечек, дошедших до нас из Вавилонии, можно прочесть: «Когда солнце окружено кругом, то выпадет дождь». У греков были даже особые кален­дари, высеченные на каменных дощечках, указывающие средний характер погоды для каждого дня года. Появи­лись они, вероятно, 25 веков назад в результате много­летних наблюдений отдельных ученых. Эти календари-отметчики (так называемые парапегмы) прикреплялись к колоннам на рынках, площадях и в других обществен­ных местах приморских городов. Парапегмы пользова­лись большим доверием мореплавателей и сельских жителей, в соответствии с ними люди выходили на рыб­ную ловлю, шли на охоту, торговые суда отправлялись в дальнее плаванье, производились сельскохозяйствен­ные работы.

Теперь о парапегмах мало кто знает, они давным-давно стали достоянием музеев. Забылись многие на­копленные народами в течение веков приметы погоды, основанные на наблюдениях природы. Прогнозирова­ние погоды ныне ведется на прочной научной основе. О том, что приготовила нам природа на завтра и бли­жайшие дни, мы обычно узнаем вечером, сидя у радио­приемника или телевизора, когда диктор объявляет: «Передаем сводку погоды...» А тот, кому не довелось по каким-то причинам прослушать это сообщение, находит его утром в газетах перед уходом на работу.
Пожалуй, нет сейчас человека, которого не интере­совало бы состояние погоды. «Потребителями» прогно­зов погоды в наше время являются сотни миллионов людей самых различных профессий и специальностей: полеводы, садоводы, пчеловоды, агрономы, овощеводы, геологи, летчики, космонавты, моряки, лесозаготови­тели, строители, спортсмены, тысячи и тысячи любите­лей туризма, охоты и рыбной ловли. Прогнозы погоды прочно вошли в жизнь каждого горожанина, каждого сельского жителя. Мы привыкли и любим жить «по науке».
Однако не будем греха таить, бывает и так. Вы со­брались в воскресенье отдохнуть на лоне природы. Вечером в субботу диктор сообщает, что завтра ожи­дается теплая погода, правда, с ветром, но без осадков. А на самом деле прогноз оказывается абсолютно неверным. Английский метеоролог Рубин даже подсчи­тал, что из 445 прогнозов погоды, сделанных в течение б месяцев, лишь 127 оказались правильными. Один из американских журналов совсем недавно опубликовал на своих страницах следующее интервью с жительницей Сан-Франциско Бетти Грэхем. На вопрос репортера, что она больше всего любит в американском телевиде­нии, Бетти Грэхем ответила: «Сводку погоды. Я держу с мужем пари на доллар, совпадет ли погода с прог­нозами. Я всегда сомневаюсь и поэтому за последний месяц выиграла у мужа 27 долларов». И все же, как ни грустны данные Рубина и как ни удачлив «бизнес» Бетти Грэхем, подавляющая часть населения земного шара продолжает верить синоптикам, так как знает, что за последние 25 — 30 лет они многое сделали и npO-
llft
должают делать Для повышения точности прогнозирова­ния погоды.
Вероятность правильного прогнозирования значи­тельно увеличилась за последние годы вследствие рас­ширения наблюдательной сети, применения более совер­шенных современных приборов и аппаратов и, главное, за счет более глубокого использования количественных законов физики и механики при учете движения воз­душных масс. Это последнее направление стало по-на­стоящему возможным только недавно, после появления электронных счетных машин. И дело тут не только в создании новой техники: некоторые элементы, влия­ющие на погоду, например распределение атмосферного давления и воздушных потоков, предсказывают ныне новыми методами значительно быстрее и точнее, чем это делалось ранее самыми опытными специалистами-практиками. Новую страницу в прогнозировании по­годы открыли искусственные спутники Земли. Впервые в истории ученые получили возможность наблюдать за метеорологическими процессами во всем мире. Прежде всего это относится к изучению облаков. До сих пор метеорологи смотрели на них снизу. Теперь они могут наблюдать и фотографировать их сверху, из космоса. В этом случае оказывается возможным получить более целостную картину распределения облачности над ог­ромными территориями земной поверхности. А, как известно, характер и распределение облачности многое говорят метеорологам о движении воздушных масс, об образовании циклонов, антициклонов, штормов, а так­же о других атмосферных явлениях. Так, например, в зарубежной печати было опубликовано сообщение, что по фотоснимкам облаков, переданным со спутника, удалось обнаружить сильный ураган в Тихом океане за два дня до того, как синоптики «нашли» его по дан­ным наземных наблюдений.
Почему же все-таки, несмотря на достигнутые в по­следнее время метеорологической наукой успехи, прог­нозы погоды иногда оказываются неточными? Одним из главных источников ошибок в данном случае служит отсутствие полных метеорологических наблюдений во всей толще атмосферы и в труднодоступных районах. Вторая группа ошибок в предсказаниях возникает вследствие недостаточности наших знаний о причинах и последовательности ряда атмосферных явлений, не­уловимости некоторых факторов, способных повлиять на погоду, причудливо изменяющих ее. Можно при­вести такой пример. Между двумя станциями наблюде­ния возник маленький вихрь, и он не был обнаружен. Да и сам по себе он не влиял на погоду в данный момент. Однако в дальнейшем, при развитии процесса, он стал той «затравкой», на которой возникло крупно­масштабное возмущение, изменившее погоду. И хотя такого рода ситуации нельзя считать правилом (скорее они являются исключением), но именно они и приво.^чт к ошибкам в прогнозах. И еще одно обстоятельство. Некоторая часть ошибок в предсказаниях неизбежно связана с самим методом составления прогнозов по­годы. Дело в том, что современный метод предсказания погоды по синоптическим картам неточен по самой своей природе, хотя основы его вполне научны. Его трудно сравнить, например, с чрезвычайно точным ме­тодом астрономических предсказаний. Астрономы за­долго и с любой точностью скажут вам, когда будет затмение Солнца или Луны, каково будет положение других планет. Эти предсказания делаются на основе сложных математических расчетов, и ошибки здесь све­дены до минимума. Совсем иными методами предска­зывают погоду синоптики: их выводы основаны почти исключительно на качественной оценке явлений и про­цессов. Синоптики анализируют карту, определяют положение циклонов, антициклонов и фронтов, уста­навливают приблизительно скорость их перемещения и в значительной степени субъективно решают, как будет изменяться в дальнейшем направление их движе­ния, будет ли оно замедляться или ускоряться. Вполне естественно, что при таком методе, даже зная причины явлений и располагая множеством данных об элементах погоды, синоптики не могут предсказать погоду абсо­лютно точно, а должны ограничиваться лишь примерной оценкой ее в будущем. В конечном счете совокупность всех перечисленных причин приводит к тому, что си­ноптики невольно, не желая этого, нас подводят. А мы, слепо веря предсказаниям метеорологов, нет-нет, да и мокнем под дождем, таскаем зонт в солнечную, безоб­лачную погоду, часами, а то и сутками ожидаем в аэро­портах летной погоды, испытываем на себе гнев неожи­данно разбушевавшейся морской стихии, проклиная при этом свою доверчивость и несовершенство службы прогнозов. Публикуемые в разных странах данные о достигнутой точности в прогнозировании погоды весьма разноречивы. В среднем из 100 прогнозов 15, а то и 20 оказываются неверными, ошибочными. Именно они-то и служат поводом для язвительных насмешек и острот в адрес синоптиков: «Прочитай прогноз и рассчитывай на обратное». Что поделаешь, промокший человек зло­памятен!
Однако, как ни сложна проблема точного прогнози­рования погоды, мы не вправе сетовать на природу за то, что она столь неохотно раскрывает нам свои мете­орологические тайны. Удивительно другое — как это человек, пользуясь с незапамятных времен в своей по­вседневной жизни созданными природой многочислен­ными живыми барометрами, термометрами, гигромет­рами и другими «приборами», умеющими чутко реаги­ровать на все происходящие в атмосфере изменения, до сих пор не удосужился понять их «конструкцию», прин­цип действия и не перенес весь этот богатейший арсе­нал «изобретений» в инструментальную метеорологию.
Пришла пора исправить создавшееся положение, говорят бионики, нужно досконально изучить атмосфер­ные (физические) и биологические процессы на основе данных о взаимодействии живых организмов с окружа­ющей средой и полученные сведения использовать для повышения точности прогнозирования погоды. И вот первый, весьма убедительный по эффективности резуль­тат этого нового направления в работе специалистов по бионике.
По данным мировой статистики, ежегодно в морях и океанах погибают тысячи людей. В большинстве своем это жертвы кораблекрушений, вызванных штормами и ураганами. Высота штормовых волн в океанах нередко достигает 4—11, а иногда даже 18 м. Скорость распро­странения штормовых волн доходит до 60 и более кило­метров в час. На каждый погонный метр гребня волна высотой в 5 и длиной в 100 м несет в себе мощность, равную 3120 кет. При таком волнении на площади в 1 км2 бурного моря в каждую секунду заключена мощ­ность, равная 3 миллиардам киловатт. Этой чудовищной энергии не в силах противостоять ни один современный корабль, суда-громадины превращаются в груды иско­реженного металла, выбрасываются на скалы, подни­мающиеся на 3 м выше уровня океана. В 1929 г. во вре­мя жестокого шторма, бушевавшего в Северной Атлан­тике и в Северном море, одновременно потерпело аварию более 600 судов, затонуло много кораблей грузоподъемностью от 6 до 11 тысяч тонн. Еще более трагичным был 1964 г. Он побил все прошлые «рекор­ды» морских катастроф. Превзойден был даже 1929 г., прозванный моряками «фатальным годом». Об этом свидетельствуют многочисленные статьи и заметки, опубликованные в иностранной, преимущественно за­падной прессе. В 1964 г. только в Атлантическом и Ти­хом океанах, Средиземном и Северном морях погибло (не считая судов, потерпевших аварию) более 200 судов общим водоизмещением 460 000 т. Добычей Нептуна стали сотни и тысячи людей. В печальном «соревнова­нии» между государствами, флот которых понес наи­большие потери, зарубежные газеты отводят первое место Греции, второе — США. Последующие места в трагической иерархии принадлежат Великобритании, Норвегии, Либерии, Японии, Италии и другим госу­дарствам.
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 *) 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 механизмами 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 нервными окончаниями. Первой воспринимает инфразвуковые колебания слуховая колба, наполненная жидкостью,

*) Только у нас в СССР служба погоды получаст 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 мстеоракеты и спутник «Космос-122». Широко используется авиация: съемки снега с самолетов, наблюдение за льдами и т. д.
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.
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, пьезодат-. чика, 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. Па 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.
Чутко реагируют на предстоящие изменения погоды черви и медицинские пиявки. В хорошую погоду меди­цинские пиявки спокойны и, как правило, лежат на дне стеклянной банки или аквариума. Перед дождем пиявки начинают присасываться к стенкам банки и немного высовываться из воды. А перед грозой и сильным ветром они ведут себя крайне неспокойно: быстро плавают, извиваются, пытаются вылезти из воды и присосаться к стенкам сосуда выше уровня воды. Когда дождевые черви выползают на поверхность, это значит, что ясная сухая погода перейдет в неустойчивую с дождями и грозами.
Значительный интерес представляют для биоников раки и лягушки. Они несут «службу погоды» на берегу. Перед дождем раки выползают из воды на берег. Су­ществует целый набор народных примет, связывающих поведение лягушек с переменой погоды. В сухую погоду они остаются в воде, в сырую — выходят на сушу. Ля­гушки по суше прыгают — к дождю. Лягушки расквака-лись — к непогоде. Лягушки квакают вечером с прият­ной трелью — к ясной погоде. Лягушки с вечера долго кричат — к хорошей погоде. Если же лягушки держатся на поверхности воды и квакают, выставляя мордочки наружу, — к ненастью. Лягушки турчат — на дождь, громко кричат — к вёдру, молчат — перед холодной по­годой. У лягушки кожа серого цвета — к дождю; если кожа желтая, в ближайшее время установится вёдро. Зашумит река и закричит лягушка — будет дождь.
Чудесными синоптиками являются многие птицы. Постоянно находясь в атмосфере, непосредственно испытывая на себе воздействие всех происходящих в воздушном океане изменений, птицы в течение веков приобрели высокую чувствительность к изменению атмосферного давления, к уменьшению освещенности (тонкие прозрачные облака, ослабляющие солнечный свет, — предвестники ненастья), к скоплению в атмо­сфере электричества перед грозой и т. д. И что особен­но важно — птицы реагируют на все метеорологические изменения заранее. Это находит отражение в их пении, криках, поведении и ежегодных сроках прилета. На­верное, каждый из вас слышал зяблика. Залихватским посвистом серебряного голоска только один певец — зяблик мастак поставить восклицательный знак — заклю­чительный аккорд нежно-звучной, красивой и радостной своей песенки: «ииньк... ииньк... фить-фить-фить-фить... ля-ля-ля...». В другой раз услышите — и не узнаете: что случилось с зябликом? Совсем по-другому, без рас­ката, тихо, монотонно цедит он: «рю-пинь-пинь-рю...» Птицеловы говорят: «Зяблик рюмит — к дождю». И это верно. Зяблик не обманывает. Иволга в солнечный день издает округлые звуки «фиу-лиу», напоминающие чи­стую мелодию флейты; перед ухудшением погоды крик иволги похож на кошачий визг. Жаворонки много и долго поют — сохранится ясная погода без осадков. Регулярное кукование кукушек указывает на установ­ление теплой погоды и прекращение холодных утрен­ников. Истошный крик в ясную погоду домоседов га­лок и ворон — верный признак дождя летом и осенью и снегопада зимой. Низко реют ласточки — к непого­де, высоко взвиваются — к вёдру. Воробьи собираются стаями на земле, купаются в пыли или в песке — к дождю. На дождь указывают и беспрерывно ныряю­щие, плещущиеся в воде утки. В пасмурное или туман­ное утро ток глухарей начинается и кончается позднее, чем обычно. Если хорошая погода через несколько дней должна смениться ненастной, то глухаря не услы­шишь. При токовании глухарей в ненастное утро мож­но быть уверенным в улучшении погоды. Белая трясо­гузка — признанный предвестник ледохода — всегда прилетает в канун вскрытия рек. Появление же стаек белых трясогузок в сухую осень предвещает наступле­ние ненастной и дождливой погоды. Ранний отлет соек, синиц, сорок, ронж, свиристелей и других птиц в предосеннее время, как правило, предшествует похо­лоданию и изменению погоды.
Остро чувствуют атмосферные изменения и насе­комые. «Паук, — писал Л. Н. Толстой, — делает пау­тину но погоде, какая есть и какая будет. Глядя на пау­тину, можно узнать, какая будет погода; если паук си­дит, забившись в средине паутины, и не выходит — это к дождю. Если он выходит из гнезда и делает но­вые паутины, то это к погоде.
Как может паук знать вперед, какая будет погода? Чувства у паука так тонки, что когда в воздухе начи­нает только собираться сырость, и мы этой сырости не слышим, и для нас погода еще ясная,—для паука уже идет дождь».
О приближении дождя заблаговременно сигнализи­руют человеку муравьи и пчелы. Первые старательно закрывают входы в муравейник, вторые сидят в ульях и гудят. Мухи и осы перед ненастьем стремятся зале­теть в помещения или в кабины автомобилей. Хорошо «предчувствуют» грозу бабочки-крапивницы. Если в ясную погоду они ищут укрытия в защищенных от ветра местах, в пучках сухих веток, дуплах деревь­ев, то это значит, что через несколько часов можно ожидать грозы. Зато, если поздно вечером сильно тре­щат кузнечики, наутро наступит хороший день. Вью­щиеся в воздухе столбом комары и мошки обычно тоже предвещают хорошую, ясную погоду. Некоторые насекомые позволяют нам предугадывать погоду и на более длительный срок. Чем выше к осени муравьиные кучи, тем суровее будет зима. На холодную зиму пче­лы залепляют леток, оставляя в нем еле заметное от­верстие, а к теплой зиме он остается открытым.
Недавно два голландских зоолога, работающих в Лейденском университете, произвели исследование органов чувств мокрицы, которой, как известно, жиз­ненно необходима высокая влажность окружающей ее среды. В результате этих исследований было установ­лено, что на теле каждой мокрицы имеется около сот­ни чувствительных «гигрометров», тонко реагирующих на изменения влажности атмосферы. Эти органы «чувства влажности» у мокрицы устроены весьма ори­гинально: они представляют собой крошечные бугор­ки, покрытые тонкой кожицей, к которой изнутри близко подходят группы нервных окончаний. Кожица, покрывающая «гигрометры», достаточно надежно за­щищает их от воды и в то же время обеспечивает до­ступ воздуха к нервным окончаниям. Аналогичные ор­ганы чувств, регистрирующие изменение атмосферной влажности, обнаружены учеными и у некоторых видов жуков.
Рассказывают, что однажды в ясный, солнечный день Исаак Ньютон вышел на прогулку и встретил па­стуха. Пастух посоветовал ученому вернуться * домой, если он не желает попасть иод дождь. Ньютон не по­слушался. Но уже через полчаса он промок, как гово­рят, до нитки. Удивленный столь верным предсказа­нием, Ньютон пожелал выяснить, на основании каких данных пастух узнал о предстоящем ливне. Тот отве­тил, что ему помог... баран, по шерсти которого он определил приближение дождя...
Мы привели этот случай для того, чтобы далее па ряде других примеров показать небезынтересные, имеющие, как нам думается, научно-познавателыюе значение приметы, сигнализирующие человеку о воз­можных изменениях погоды. Эти народные приметы, собранные в течение многих веков путем повседнев­ных наблюдений за поведением домашних животных, гласят:
Скот ложится под кровлю — к ненастью, а на двор - к вёдру.
Осел ревет — к ветру.
Овцы стукаются лбами — к сильному ветру.
Свинья чешется — к теплу, визжит — к ненастью, солому таскает — к буре.
Лошадь храпит — к ненастью, трясет головой и за­кидывает ее кверху — к ненастью.
Собака валяется — к ненастью, траву ест — к дож­дю, мало ест и много спит — к дождю.
Кошка моется, лижет лапу — к вёдру, морду хоро­нит — к морозу либо к ненастью, в печурку садится — к морозу, скребет пол — к ветру и метели, стену де­рет — к непогоде, крепко спит — к теплу, лежит брю­хом вверх — к теплу.
Гусь прячет под крыло нос — к холоду. Гуси хло­пают крыльями — к холоду, полощутся — к теплу. Гусь и утка ныряют — на дождь. Утки кричат и пле­щутся — на дождь.
Куры кудахчут — к ненастью. Наседка сажает цып­лят под себя — к ненастью. Если куры не прячутся от дождя, то он будет непродолжителен.
А способен ли наш организм воспринимать биоме­теорологическую информацию? Еще в глубокой древ­ности люди заметили связь между заболеваниями и погодой. Народы, населявшие Элладу, Египет и Рим, поклонялись лучезарному Gory Солнца, полагая, что он посылает человеку исцеление.
Теперь мы знаем, что в силу экологических осо­бенностей здоровый человек в меньшей мере, нежели животные, реагирует на ближайшие изменения пого­ды. Но отдельные особи, чаще всего так называемые «метеотропные больные», очень подвержены влиянию метеорологических факторов. Их организм плохо при­спосабливается к колебаниям атмосферного давления, влажности воздуха, температуры. Хорошо известны, например, боли в суставах у людей, страдающих рев­матизмом, накануне изменения погоды. Некоторые ревматики даже чувствуют «голос моря». А чем объ­яснить, что в иные дни количество сердечных присту­пов резко увеличивается? На этот вопрос ответили сотрудники Сектора географической медицины Инсти­тута географии Сибири и Дальнего Востока при Си­бирском отделении АН СССР в Иркутске. Сотни спе­циальных исследований, тысячи собранных данных го­ворят о связи между погодой и заболеваниями сердца. Так, когда на Иркутск надвигается антициклон, врачи поликлиник первые узнают о нем: резко увеличива­ется число больных, нуждающихся в срочной меди­цинской помощи. Статистика убедительно показывает, что с изменением погоды часто связаны обостре­ния гипертонической болезни, инфаркты и инсульты, приступы астмы. Американские исследователи, напри­мер, установили, что приступы почечной колики дости­гают потолка в жаркое время года, когда организм че­ловека сильно обезвоживается.
В чем же секрет? Ведь наше тело имеет постоян­ную, не зависящую от окружающей среды темпера­туру. В реакции организма на колебания погоды в пер­вую очередь принимает участие нервная система, а затем сосудистая, гормональная и кроветворная.
Влияние внешней среды на организм становится понятным, если познакомиться с опытами итальянско­го ученого Д. Пиккарди. Экспериментируя, Пиккарди все время держал искусственную протоплазму при по­стоянной температуре, влажности воздуха и освещении. Несмотря на это, протоплазма чутко реагировала на из­менение магнитного поля Земли, ее электрического по-

тенциала, на изменение солнечной активности и коле­бания барометрического давления. Коллоидные ра­створы мутнели, в них выпадали осадки, изменялся их цвет.
Наблюдения показывают, что в зависимости от вли­яния метеорологических факторов на величину ста­тического электрического потенциала (СТЭП) кожи людей можно разделить на три группы: электромо­бильных, промежуточных и электростабильных. У элек­тромобильных индивидов наблюдается хорошо вы­раженные изменения СТЭП при изменении метео­рологических условий. Электростабильные индивиды характеризуются большей или меньшей независимо­стью величин СТЭП от метеорологических факторов. Большая часть людей относится к средней, промежу­точной группе. Как показали опыты, наибольшая вели­чина СТЭП у представителей первой группы достигает 800 мв, у средней — 400, а у электростабильной груп­пы — 200 мв. При хорошей погоде изменения СТЭП у людей, относящихся к промежуточной и электроста­бильной группам, происходили с определенным, иног­да индивидуальным ритмом. Так, наблюдалось повыше­ние СТЭП кожи в 14 час по сравнению с утренними показателями и его падение к 20 — 21 час. У части же людей за 3 — 5 час до начала дождя или грозы отме­чалось значительное повышение СТЭП кожи. Динамика этих изменений по своей внешней характеристике аналогична динамике болевых ощущений, вызываемых, например, заболеванием сердца: резкий скачок вверх с последующим менее резким снижением. Когда фронт дождя или грозы проходил, величины СТЭП снижа­лись.
Все эти факты, а также ряд других позволяют пред­полагать, что наш организм обладает еще многими не­известными нам возможностями восприятия метеоро­логической информации.
Чрезвычайно восприимчивы к барометрическому дав­лению, инсоляции, температуре воздуха, влажности ат­мосферы и почвы растения. Поведение целого ряда растений даже позволяет людям строить правильные долговременные прогнозы погоды. Так, благодаря на­блюдательности человека установлено: если береза раньше ольхи листья выкинет, будет лето ведренное,

5 И. Б. Лнтппецкнй
129

а если ольха первая распустится, пиши пропало — хо­лод и дожди замучают. Замечено, что, когда на дубе много желудей, следует ожидать лютой зимы. Появле­ние среди снега на проталинах, на кручах и склонах, на железнодорожных откосах первых желтых цветов са­мого раннего весеннего растения, известного в народе под названием «мать-и-мачеха», — верный первоуказа-тель тепла в конце марта — в начале апреля. Если на лугах, на лесных полянах и среди кустов в первой по­ловине апреля распускаются золотисто-желтые цветки первоцвета, баранчики (у нас и у многих народов За­пада они называются ключиками), то нужно ждать пер­вых теплых дней. Белые шапки медоносных цветов песнопевной рябины — точный предвестник перелома к надежному теплу. На установление теплой погоды ука­зывает также весеннее сокодвижение у березы, клена и других деревьев. Появление на поверхности воды в прудах, реках, озерах широкого зеленого листа белой лилии, нашего северного лотоса, знаменует конец замо­розков. Обильное выделение капель клейкой жидкости на широких пластинках листьев конского каштана обыч­но предвещает наступление длительного дождливого периода.
Народная агрономия, опираясь на многовековой опыт, учит не пропускать сроков «когда сеять, когда жать, когда скирды метать». При этом она поль­зуется многими приметами, связывающими сроки сева или посадки тех или иных культур с фенологическими явлениями. За основу взят живой календарь природы: начало цветения черемухи, время, когда лопаются поч­ки дуба, и др. И выбор, надо сказать, сделан верно, так как эти индикаторы, как показала практика, весьма надежны. Появление подснежников, волосисто-мохна­той «травы-сон» (лиловые колокольчики) сигнализи­рует сельским механизаторам о начале весенней па­хоты. Осереживание цветущих кленов указывает по­севную пору свеклы. Цветение осины объявляет срок раннего сева моркови. Душистые цветы белой краса­вицы русского леса — черемухи — лучший указатель времени посадки картофеля. Некоторые земледельче­ские приметы даже стали аксиомами, твердыми пра­вилами. Овес сей, когда березовый лист станет рас­пускаться. Самый поздний сев овса — когда зацветут яблони. Земляника красна — не сей овса напрасно. Пшеницу сей, когда зацветет черемуха (примета яро­славская). Не сей пшеницу прежде дубового листа. Сей ячмень, когда ржаной цвет чуть покажется. Ря­бина зацветет — пора сеять лен. Гречиху сей, когда тра­ва хороша. Когда распускается дуб, надо сеять горох. В этих и других приметах, добытых практикой, немало полезного и для науки.
Десятки и сотни растений абсолютно точно ве­щают человеку о суточных изменениях погоды. Так, если обыкновенный папоротник с утра закручивает листья, будет теплый, солнечный день. Верный баро­метр — желтые цветки акации: перед дождем они рас­крываются и выделяют много нектара (его аромат слышен за сотни метров). Точно предсказывают по­году нарядные деревца ленкоранской акации, или, как их еще называют, мимозы. Эти красивые деревца ночью и перед наступлением ненастья сворачивают свои листочки, словно боятся их замочить. Чувстви­тельны к непогоде и их ярко-розовые, нежные цветы-пушинки.
Очень чувствительны к изменениям погоды цветки ноготков, мальвы, ипомеи. Это настоящие оракулы погоды. Небо еще чистое, голубое и бездонное, а эти цветы уже плотно сложили свои лепестки, словно увяли. Значит, быть скоро дождю. На приближение дождя указывают также закрытые с утра цветы не­большого сорного растения — мокричника. Перед пас­мурной и дождливой погодой складываются листья у лугового клевера и повисают соцветия лесной круп­ки. Поникают перед ненастьем белые и лиловые цветы лугового сердечника. Точно также ведут себя цветоч­ные венчики чистотела, растущего в тени среди сорня­ков. Исправно несет «службу погоды» с июня по сентябрь растущий в затененных ельниках цветок-си­ноптик, хорошо известный туристам под названием «заячья капуста». Если его цветки розового или крас­ного цвета не свертываются, как обычно, а распуска­ются ночью, утром надо ждать дождя. Но если цветки заячьей капусты нормально закрываются на ночь, это верный признак хорошей погоды. И не случайно мно­гие садоводы, огородники, цветоводы сажают заячью капусту в горшок и держат ее в квартире на тенистых окнах вместо барометра.
Таких растений-барометров в природе насчитыва­ется около 400! Добавьте к этому сотни своеобразных растений — гигрометров, индикаторов температуры, флюгеров, компасов, сотни чудесных синоптиков — птиц, рыб, насекомых, мысленно войдите в этот мир живой метеорологии, и перед вами предстанут тысячи оригинальных, мастерски сработанных природой ме­ханизмов, в устройстве которых таятся широчайшие возможности познания процессов, происходящих в ок­ружающей нас атмосфере. Проникнуть в сокровенные тайны синоптиков живой природы, смоделировать наи­более совершенные, испытанные и проверенные ты­сячелетиями живые метеорологические «приборы», поставить их на службу прогнозирования погоды — такова одна из важнейших задач, которую поставили перед собою специалисты по бионике.
В недалеком будущем бионики надеются также внести свой вклад в решение такой задачи, как прогно­зирование землетрясений.
«Каким образом?» — может спросить читатель. Об этом мы расскажем чуть позже. А пока кратко изло­жим современное состояние проблемы, ее актуаль­ность, значимость и остроту.
В 1966 г. в американском журнале «Сайенс» была помещена статья Ф. Пресса и В. Брейса, в которой го­ворится:
«Несколько лет назад предсказание землетрясений было вопросом, который относился к компетенции астрологов, заблуждающихся любителей, авантюристов, стремящихся получить известность, и членов религиоз­ных сект, проповедующих «день страшного суда». Не удивительно, что, если какой-нибудь ученый иног­да осмеливался высказать какое-либо мнение по данному вопросу, он делал это с трепетом и сдержан­ностью, боясь, как бы его коллеги не отмежевались от него».
За последние годы положение резко изменилось. Чтобы показать, почему проблема предсказания земле­трясений стала пользоваться уважением, почему над ее решением сейчас работают ученые многих стран, да­вайте рассмотрим некоторые сравнительно недавно происшедшие события, о которых вся мировая печать в свое время писала, как о самых страшных бедствиях.
В 1960 г. человечество постигли два катастрофиче­ских землетрясения, унесших тысячи жертв. В феврале был разрушен город Агадир в Марокко, в котором по­гибло около 15 000 человек. Едва успели сойти со стра­ниц газет сообщения об Агадире, как произошло силь­нейшее чилийское землетрясение или, точнее, ряд землетрясений в течение нескольких дней. Землетря­сение вызвало изменение рельефа поверхности Земли в Южном Чили. Огромные морские волны, возникшие в результате землетрясения, с быстротой самолета пробежали по океану и обрушились на берега Филип­пин, Японии, Курильских островов, Камчатки, от­стоящих от Чили более, чем на 15 000 км. Только бла­годаря сравнительно малой населенности тех обла­стей Чили, где произошло землетрясение, число жертв было относительно невелико — около 10 000; 2 000 000 людей осталось без крова. 28 марта 1965 г. Республику Чили постигла новая катастрофа, во время которой по­страдало 35 городов. В эпицентре землетрясения глу­бина трещин достигала 30 км. Сейсмические приборы фиксировали толчки каждые 1 '/г мин. Сила подземных ударов достигала 9 баллов.
Землетрясение для чилийца — явление обыденное. По крайней мере каждый третий день чилийцы пре­рывают разговор или работу, чтобы сказать: «Кажется, опять трясет — нужно закрыть форточку». Двенадцать раз в столетие Республика Чили, вытянувшаяся длин­ной и узкой лентой вдоль тихоокеанского побережья, переживает панику — дома исчезают в разверзнув­шихся пропастях, земля становится на дыбы, реки выхо­дят из берегов, превращая города в озера. За 65 лет XX века в Чили произошло 15 крупных землетрясений силой от 7,4 до 9 баллов. Ученые подсчитали, что в бли­жайшие 30 лет вероятность сильного землетрясения для столицы Чили достигает 90%. Причина этому одна: Чили, образно выражаясь, «пряжка на огненном поясе», охватывающем огромные пространства от Новой Зелан­дии до Финляндии, от Японии до Алеутских островов и все западное побережье Америки с севера на юг. В этой обширной зоне происходит 40% всех землетря­сений планеты, причем самых сильных!
Чрезвычайно богата событиями сейсмическая исто­рия районов Дальнего Востока, Средней Азии и Ближ­него Востока. Особое место занимает кебинское земле­трясение, происходившее 4 января 1911 г. Оно было исключительным не только по силе, но и по площади распространения подземных толчков. Отзвуки землетря­сения три раза обогнули весь земной шар. Была нару­шена вся система горных цепей южнее Алма-Аты. Упругая энергия, вызвавшая кебинское землетрясение, по-видимому, была в несколько миллионов раз больше, чем при взрыве атомных бомб, сброшенных в 1945 г. на Хиросиму и Нагасаки. В 1948 г. в ночь с 5 на б ок­тября, когда большинство жителей Ашхабада — столицы Туркменской республики — спало крепким сном, далеко на юге, там, где высятся голубые цепи гор, родился не­обычный гул. «Похоже было, — вспоминали потом те, кто бодрствовал в это время, — что из глубины Земли прямой наводкой ударили тяжелые орудия». Это был первый вертикальный толчок. После короткого перерыва один за другим стали сотрясать Землю горизонтальные толчки. Толчки силой 9 баллов, последовавшие за пер­вым ударом, за несколько секунд вывели из строя элек­тростанцию, радиоцентр, водопровод, уничтожили ог­ромное число общественных сооружений, жилых домов и нежилых строений. Не всем удалось выбраться из-под обломков, не всех удалось спасти... Спустя 18 лет, 26 апреля 1966 г., весь мир облетело сообщение ТАСС: «...в 5 часов 23 минуты по местному времени в Ташкен­те произошло землетрясение силой 7,5 балла...» В этот день тысячи семей ташкентцев остались без крова. По­следующие подземные толчки, а их в сентябре уже насчитывалось около 700, привели к новым разруше­ниям: город потерял более 2 000 000 м2 жилья, было раз­рушено 220 детских учреждений, 181 учебное заведе­ние, 36 крупных культурных учреждений. И, наконец, совсем недавно подземные силы природы повергли в траур нашего соседа — Турцию. В городах восточных провинций Эрзуруме, Муше, Бингеле и др. число по­гибших и раненых достигло 12 000. Больше всех постра­дал город Варто. Только здесь спасательные отряды турецкой армии извлекли из-под обломков зданий 2000 убитых и раненых. За два дня в Варто было зарегистри­ровано около 100 толчков силой до 8 баллов. Землетря­сение сравняло город с землей.
Грандиозные чилийские катастрофы и сходные с ними по своим разрушительным последствиям ашхабад­ское и турецкое землетрясения — явления редкие. Од­нако, по данным международной сети сейсмических станций, ежегодно на Земле происходит по меньшей мере несколько миллионов регистрируемых приборами землетрясений, 19 000 ощущаемых людьми и 20 ката­строфических (силой 11 — 12 баллов) землетрясений. Общая плотность упругой энергии при катастрофиче­ском землетрясении, по расчетам ученых, достигает в эпицентре 1024 — 1025 эрг. Эта величина эквивалентна по сейсмической энергии 100 ядерным взрывам бомб, каждая из которых эквивалентна 100 Мт. Чтобы произ­вести такое количество энергии, Днепрогэсу пришлось бы работать в течение 300 — 350 лет! А так как на зем­ном шаре каждые 2 час 37 мин происходит одно земле­трясение такой же силы, как ташкентское, и в год не менее 1—2 катастрофических землетрясений в населен­ных районах, то нет нужды далее доказывать, насколько важно научиться предсказывать время наступления ката­строфы в данном месте, чтобы можно было своевремен­но эвакуировать население или хотя бы вывести людей из домов на открытые места. Вероятно, приняв соответ­ствующие меры, можно было бы предотвратить и тя­желые катастрофы на промышленных предприятиях.
Задача прогнозирования землетрясений столь же стара, как и проблема точного предсказания погоды, но во много раз сложнее ее. На какие только ухищрения не пускались сейсмологи в течение многих лет, чтобы уловить закономерность в появлении землетрясений! Какие только периоды не отыскивали в хаосе сейсмиче­ских событий за многие, многие годы! Пытались уста­новить связи с фазами Луны, со сменой времен года, с одиннадцатилетним циклом солнечной активности, с дождями, с ветрами. Но все усилия ученых оказались тщетными. По-прежнему идут дожди и дуют ветры на нашей планете, дважды в день волны земных приливов вздымают на полметра земную кору, а последователь­ность подземных толчков упорно отказывается подчи­няться навязываемым ей законам. Известный русский геолог И. Мушкетов подсчитал, что за истекшие 4000 лет на нашей планете погибло при землетрясениях не менее 13 000 000 человек. Ученые так и не научились предугадывать, когда, где и с какой силой может взды­биться или разверзнуться Земля. Наука пока еще не может ни предупредить, ни предотвратить этого явле­ния, порождаемого слепыми силами природы, и поэтому на протяжении последних десятилетий ежегодно, как показывают данные ЮНЕСКО, от землетрясений на Земле погибает более 14 000 человек, причем убытки достигают десятков и сотен миллионов долларов!
Почему же ученым не удается решить задачу прог­ноза времени наступления землетрясений и их силы? Дело в том, что землетрясения рождаются в недрах Зем­ли, в очагах, находящихся на больших глубинах от ее поверхности, совершенно недоступных для прямого на­блюдения средствами современной сейсмологии. По­этому мы очень мало знаем пока о механизме возник­новения землетрясения. В основе теорий механизма землетрясений лежат главным образом косвенные наблюдения, а именно: 1) данные о смещениях поверх­ности пород над районом центра землетрясения; 2) данные о свойствах образцов породы, подвергаемой напряжениям в лаборатории при высоком давлении и высокой температуре, соответствующих фактическим условиям в земной коре, и 3) наблюдения за картиной распространения сейсмических волн. Однако получен­ные до сего времени результаты — капля в море по срав­нению с тем, что еще предстоит познать.
Если считать, что в программу исследований в об­ласти предсказания землетрясений должно входить изучение всех физических параметров, реагирующих на изменения напряжений, физико-химических свойств пород или на характер деформации, то потребуется еще целый ряд наблюдений.
Землетрясению всегда предшествует накопление энергии в веществе очага. Она может накапливаться, как указывает академик М. Садовский, за счет медлен­ных, длящихся десятки, сотни, а может быть, и тысячи лет, течений вещества недр, в результате которых в нем возникают напряжения, подобные напряжениям в пру­жине. Накопление энергии идет до тех пор, пока не будет превышен порог прочности вещества. Когда это случается, вещество, грубо говоря, лопается, и в окру­жающей очаг среде начинают распространяться сейсми­ческие волны — происходит землетрясение. Напряже­ния могут возникнуть и от неравномерного разогрева вещества внутренним теплом Земли (вспомним, как ло­пается стекло при неравномерном нагреве). Напряже­ния могут возникнуть также при переходе части веще­ства недр из одного состояния в другое (полиморфные переходы) и т. д. и т. п. В общем, каков бы ни был ме­ханизм возникновения землетрясения, его могут пред­вещать изменения наклона поверхности и напряжения в районе эпицентра, общее увеличение числа малых сейсмических явлений, изменения физических свойств пород близ сброса. Чувствительны к очень незначитель­ным напряжениям сжатия и растяжения (порядка 10 '— 10"8) уровни грунтовых вод. В частности, после большого землетрясения на Аляске в 1964 г. в юго-во­сточной части США наблюдалось изменение уровня воды в колодцах. Кроме того, в ответ на изменения маг­нитной восприимчивости или электропроводности мо­жет измениться геомагнитное поле; оно изменяется так­же в случае смещения точки Кюри. Еще более чувстви­тельными индикаторами могут служить почвенные токи (естественные или искусственные); поскольку они пря­мо реагируют на изменение удельного сопротивления, это изменение в свою очередь может свидетельствовать об увеличении напряжений.
Из сказанного, по-видимому, ясно, что для прогнози­рования землетрясений необходимо организовать с ма­ксимально возможной точностью регистрацию всех возможных признаков, предвещающих землетрясения. Однако землетрясения принадлежат к явлениям случай­ным. Поэтому для обеспечения максимальной вероят­ности того, что большинство землетрясений удастся «уловить», очевидно, необходимо установить в сейсми­чески опасных зонах сеть приборов, которые бы дейст­вовали непрерывно в течение длительных периодов времени, и вести за ними систематическое наблюдение. Но если вспомнить, что только в одной нашей стране 20% территории сейсмически опасны, то становится по­нятным, насколько это дорого и трудно. И хотя на пер­вый взгляд такой подход к решению проблемы прогно­зирования землетрясений может показаться эмпириче­ским и несколько расточительным (ввиду отсутствия проверенной теории механизма возникновения земле­трясений), все же он вполне себя оправдывает, если учесть тот колоссальный, ни с чем не сравнимый вред, который приносят землетрясения человечеству.
В Советском Союзе работы по прогнозированию землетрясений были начаты еще в 1950 г., вскоре после ашхабадской катастрофы. Тогда под руководством покойного академика Г. А. Гамбурцева была разрабо­тана программа широких геофизических поисков пред­вестников землетрясений. Однако нехватка знаний о природе землетрясений и несовершенство техническо­го оснащения воспрепятствовали должному развитию работ. Сейчас положение существенно изменилось. На территории Ташкента сейсмоприемники, опущенные в специально пробуренные скважины, достигли глубин в 500 м. Это позволяет следить за микроземлетрясения­ми, которые на поверхности фиксировать нельзя — ме­шает шум города. В некоторые скважины опущены микрофоны, с помощью которых ведется запись под­земных гулов. Высокочувствительные приборы регист­рируют медленные наклоны земной поверхности. Они позволяют отмечать даже влияние лунно-солнечного притяжения на поверхность Земли. Проводятся наблю­дения за электрическими явлениями в атмосфере и т. д. и т. п.
Большую работу по изучению проблемы прогнози­рования землетрясений ведут американские ученые. Вместе с японскими специалистами они разработали проект, предусматривающий установку в самых актив­ных в сейсмическом отношении зонах США (Сан-Андреас, Гарлок и Оуэнс-Вэлли в Калифорнии и Дик-си-Вэлли в Неваде, восточнее Рено) приблизительно 15 постоянно действующих групп приборов (чувствитель­ные сейсмографы, наклонометры, тензометрические дат­чики, магнитометры, записывающие гравиметры, мете­орологические приборы, приливометры и специальные съемочные устройства). Сейсмометры, наклонометры и тензометрические датчики собираются разместить в скважинах на глубине 3 — 5 км. Каждая группа прибо­ров будет размещена в районе площадью 100—1000 км2. Всего в районе Калифорния —Невада предполагается использовать приблизительно 1000—1500 датчиков. На­мечено создание специальной системы для автоматичес­кой передачи и анализа данных, сообщаемых прибора­ми. Отдельные элементы групп датчиков и сами группы датчиков будут связаны телефонной и микроволновой сетями, причем все сведения будут передаваться в цент­ральный вычислительный центр. Вычислительные ма­шины будут анализировать все поступающие данные. Датчики будут согласованы между собой; будут учиты­ваться такие явления, как атмосферное давление, изме­нение уровня моря, приливо-отливные силы, суточное повышение и понижение температуры, изменения в тектонических напряжениях и землетрясения. Методы численной корреляции и предсказания будут запрограм­мированы.
Необходимо подчеркнуть, что результаты такой об­ширной исследовательской программы невозможно сей­час предугадать. Можно лишь сказать одно: если эта программа будет в достаточно полной мере претворена в жизнь, то можно ожидать, что многие землетрясения произойдут в тех местах, где будут размещены приборы для регистрации признаков, предвещающих землетрясе­ние. И если в природе действительно происходят ка­кие-то явления, предвещающие землетрясения, то описанная выше программа имеет много шансов по­мочь их выявлению.
По-иному собираются решить проблему прогнози­рования землетрясений некоторые бионики. Так, на­пример, профессор Токийского университета Ясуо Суэхиро считает, что научиться предсказывать землетря­сения можно, тщательно изучив поведение ряда обита­телей океанских глубин и прежде всего глубоководных рыб, которые, согласно его гипотезе, заблаговременно чувствуют приближение бедствия. Свою гипотезу япон­ский ученый аргументирует большим числом собран­ных им на протяжении многих лет исторических запи­сей, свидетельств очевидцев, достоверных фактов. Вот два особенно интересных факта.
Летом 1923 г. бельгийский ихтиолог-любитель был поражен, увидев у самого пляжа в Хаяма, близ япон­ской столицы, раздувшуюся на мелководье «усатую треску», которая, по словам жителей, водится только на очень больших глубинах. Через два дня страшное зем­летрясение разрушило Токио и погубило 143 000 чело­век. В 1933 г. один рыбак принес биологу пойманного в районе Одавара угря, какие живут обычно на глубине нескольких тысяч метров. В тот же день сильный под­земный толчок встряхнул тихоокеанское побережье Япо­нии, в результате чего погибло 3000 человек.
Нужно сказать, что, несмотря на обилие собранных фактов такого рода, профессор Ясуо Суэхиро еще сов­сем недавно не был вполне уверен в правильности вы­двинутой им гипотезы о способности рыб «предсказы­вать» надвигающуюся катастрофу. По собственному признанию, он даже наедине с собой нередко посмеи­вался над реальностью такой возможности. Однако слу­чай, происшедший 11 ноября 1963 г., рассеял все его сомнения на сей счет. В то утро жители острова Ниид-зима, расположенного к югу от Токио, поймали «мор­ское чудовище» — неведомую глубоководную рыбу длиной 6 м. Руководители радио- и телецентра пред­ложили профессору отправиться туда на вертолете, чтобы сделать репортаж о необычайной находке. Но из-за лекций Ясуо Суэхиро вынужден был отказаться от поездки и на прощание шутя сказал, что, судя по всему случившемуся, вскоре надо ждать землетрясения. И оно действительно произошло в районе острова Ни-идзима два дня спустя!
Теперь уже японский профессор больше не шутит на эту тему. Он пришел к твердому убеждению, что всестороннее изучение поведения глубоководных рыб накануне землетрясений может оказать большую по­мощь ученым в решении проблемы прогнозирования страшного бедствия. Исходя из этого, Ясуо Суэхиро в 1964 г. обратился через печать к мировой обществен­ности с просьбой сообщать ему о всех наблюдениях над поведением обитателей океанских глубин нака­нуне крупных землетрясений по адресу: Токио, район Бунке, биологический факультет Токийского универ­ситета.
Просьба Ясуо Суэхиро нашла понимание и под­держку у ученых многих стран. В частности, один из крупнейших советских ихтиологов профессор Т. С. Расе, которого попросили прокомментировать призыв Ясуо Суэхиро, заявил следующее: «Гипотеза японского ученого заслуживает самого пристального внимания. По-моему, все ученые с удовольствием помогут профес­сору Ясуо Суэхиро своими наблюдениями».
Прошло три года, и в нашей печати появилось со­общение: «Недавно группа сотрудников ВНИИГеофи-зики, а также Института морфологии животных АН СССР — В. Протасов, Л. Рудаковский, В. Васильев и др. — открыла новое чувство — «сейсмический слух» (предчувствие землетрясений). Исследования, прове­денные в аквариумах и бассейнах Подмосковья, уже позволили приступить к разработке опытной установ­ки, которая будет управлять поведением рыб в естест­венных условиях. А впереди — создание нового типа сейсмоприемника» (вот она — бионика!).
Имеется у биоников и другой богатейший источник, из которого они могут черпать различные симптомы, связанные с приближением землетрясения, — это мир жи­вотных, обитающих на суше. По наблюдениям людей, переживших землетрясения, приближение катастрофы чувствуют заблаговременно и показывают это своим тревожным поведением собаки, кошки, гиены, тигры, слоны, львы и многие другие домашние и дикие звери. Проиллюстрируем это взятыми из жизни примерами.
В 1954 г. накануне землетрясения, разрушившего Орлеанвиль (Алжир), многие домашние животные по­кинули жилища. В том же году аналогичное поведение животных накануне землетрясения было отмечено в Греции. Жители, обратившие внимание на это предо­стережение, остались живы.
За много часов до землетрясения в Скопле (Юго­славия), подвергшего город жесточайшему разруше­нию, животные зоологического парка начали проявлять необычное беспокойство. Сторож парка Борче Троя­новский рассказывает, что никогда ранее ему не при­ходилось слышать такого ужасного «концерта», как в ту страшную ночь накануне землетрясения. Первым, приблизительно за 4 — 5 час до землетрясения, начал завывать испуганным и каким-то трагически глухим голосом одичавший потомок завезенной когда-то в Ав­стралию домашней собаки — динго. На его голос тут же откликнулся сенбернар. К их «дуэту» присоедини­лись грозные голоса десятков других зверей. Испуган­ный бегемот выскочил из воды и перепрыгнул через стену высотой в 170 см. Жалобно кричал слон, высоко подымая хобот. Громко завывала гиена, очень неспо­койно вели себя тигр, лев и леопард. К жуткому
«концерту» зверей присоединились птицы — обитатели парка. Взволнованные сторожа различными способами старались успокоить своих подопечных, но желаемого результата не достигли. Прошло еще немного времени, и как будто по чьей-то властной команде звери вне­запно умолкли, скрылись в глубине своих клеток и, притаившись в темноте, стали чего-то ожидать. Теперь панический страх охватил обслуживающий персонал. Хотелось бежать... Но было уже поздно: затряслась Земля, начал нарастать подземный гул. В 5 час 17 мин 26 июля 1963 г. произошел первый страшный толчок, за ним второй... и город Скопле превратился в бесфор­менную груду камня; при этом погибло около 1500 че­ловек.
А вот еще несколько интересных фактов, собранных в разное время журналистом В. Песковым и опублико­ванных им на страницах газеты «Комсомольская прав­да» 15 мая 1966 г. из района ташкентского землетря­сения.
«Дня за два до ашхабадской катастрофы к ответст­венному работнику пришли старики туркмены: «Будет землетрясение». — «Откуда вы знаете?» — «Змеи и яще­рицы ушли из нор...» Через два дня произошло земле­трясение».
Вот запись трехлетней давности: «В поезде сосед по купе достал семейные фотографии. Среди портретов я увидел снимок овчарки. «Почти как человек дорога эта собака... — сказал сосед. — Мы с женой работали в Ашхабаде. В ту ночь поздно вернулись домой. Спать не сразу легли. Я копался в бумагах. Жена читала. Дочка в коляске спала. Вдруг — чего не бывало ни разу — собака рванулась с места и, схватив девочку за рубашку, кинулась в дверь. Сбесилась! Я за ружье. Вы­скочили с женой. И тут же сзади все рухнуло. И весь город обрушился на глазах...»
А вот несколько фактов, записанных только что. Корреспондент газеты «Советская торговля» Олег Быч­ков рассказал: «26-го я проснулся от неприятного чув­ства: кто-то скребется в постели. Глянул — котята под одеялом. Кошка понатаскала. Я прогнал кошку, а котят перенес на кухню, где они и были всегда. Подошел к крану ополоснуть руки, и вдруг меня кинуло так, что ударился головою о стену...»
Аркадий Забровский рассказывает: «У меня десятка четыре разных пород голубей, За полминуты до первых толчков голуби вдруг с шумом покинули голубятню и, полетав в темноте, уселись на крышу. Никогда ночью такого не было. Я еще подумал: что это значит? И вдруг началось... И теперь перед каждым толчком стая взлетает...»
Таких примеров, убедительно свидетельствующих о том, что в окружающем нас мире животных имеется много своеобразных, весьма чутких провозвестников землетрясений, можно было бы привести еще уйму. Однако о них люди почему-то больше всего вспомина­ют после страшных катастроф, а не перед ними. И ни­кто из ученых, насколько нам известно, изучением «устройства» и «принципа действия» этих разнообраз­ных «живых сейсмографов» до последнего времени всерьез не занимался. Но надо надеяться, что за это дело энергично возьмутся бионики разных стран и вместе с биологами, инженерами и сейсмологами нач­нут изучать подмеченные корреляционные связи меж­ду поведением живых организмов и приближением землетрясения. Тогда найдут в конце концов какие-то однозначные связи между инстинктами животных и изменением их поведения накануне стихийного бед­ствия и выяснят природу переносчиков и каналов рас­пространения, а также устройство созданных природой механизмов восприятия сейсмической информации. А это уже могло бы служить началом научного пред­видения землетрясений.
Разумеется, при поисках решения столь сложной проблемы, как прогнозирование землетрясений, впере­ди могут и безусловно встретятся болотные огни суе­верий, но на этом же пути исследователей наверное ждут и ценнейшие для современной науки и техники находки и открытия. И вот тому доказательства. Не­давно серией экспериментов удалось установить, что водяной жук ощущает своими волосками водяные вол­ны высотой в 0,00000004 мм, а саранча чувствует меха­нические колебания с амплитудой, равной диаметру атома водорода! Исключительно чутко воспринимает движение и маленький кузнечик из семейства титиго-ния. Он чувствует самые незначительные движения почвы, передаваемые растениями, на которых сидит.
Кузнечик способен, как показали исследования, реаги­ровать на колебания, амплитуда которых равна полови­не диаметра атома водорода! Это значит, что землетря­сение в районе Дальнего Востока отмечают кузнечики Московской области. Разве не заманчиво познать «кон­струкции» всех этих сверхчувствительных «сейсмогра­фов», созданных природой, воспроизвести их в металле и передать на вооружение сейсмологам?
На повестке дня у биоников стоит решение еще одной волнующей человечество проблемы. Мы имеем в виду так называемую проблему «вулканного прогноза».
Трудно представить себе явление более грозное, чем разгул вулканов. Во время извержения вершину вулка­на окутывает клубящееся лиловое облако, похожее на гигантский кочан цветной капусты. Освещенное от­блесками лавы, оно разрастается, заслоняет Солнце, засыпает все вокруг горячим пеплом. Еще страшнее кар­тина ночного извержения: с вершины горы к цветущим садам, зеленым равнинам и притихшим селениям дви­жутся огненные потоки лавы, все сжигая на своем пути; обгоняя медлительную лаву, с ревом несутся горячие грязевые потоки, они увлекают с собой вырван­ные с корнем деревья, огромные каменные глыбы, несут смерть всему живому. Пепел Везувия похоронил на 16 веков древние города римлян Геркуланум и Помпею; в 1815 г. при извержении вулкана Тембо было выбро­шено в воздух около 150 км3 пепла. Взрыв индонезий­ского вулкана Кракатау 27 августа 1883 г. унес болес 40 ООО человеческих жизней. Вулкан и сам остров взле­тели на воздух. Гигантский столб вулканического пеп­ла поднялся на высоту 30 км. Грохот взрыва слышали на расстоянии 5400 км. Взрывная воздушная волна мча­лась со скоростью звука и трижды обогнула Землю. Другая волна — цунами — поднялась в океане на 35 м и совершила кругосветное путешествие со скоростью турбовинтового самолета — 566 км/час. Вулкан Катман на Алеутских островах в 1912 г. выбросил при извер­жении 8,5 км3 обломков весом в 29 000 000000 т. При последнем недавно происшедшем извержении вулкана Этны поток огненной лавы, вышедшей из кратера, до­стигал 50 м ширины и 4500 м длины.
Один из наиболее «бойких» вулканов полуострова Шевелуч извергался в течение 6 лет. Пусть не очень сильно, зато весьма систематично. Последний взрыв был короток. В геологическом аспекте и вовсе ничто: час-полтора. Но из кратера рванулся в небо 1 км3 огненной массы, и на десятки километров вокруг стал неузнаваем камчатский пейзаж. Новыми руслами по­текли реки, новые хребты закрыли Солнце, земля во­круг покрылась толстым панцирем лавы. Вот что на­творил один только вулкан, и только однажды! А таких богатырей на Камчатке добрых 2 — 3 десятка. И у каж­дого свой норов, и каждый время от времени стремится показать его. Был, например, вулкан Безымянный. Так долго дремал он, что люди и забыли, как его зовут. А потом вдруг проснулся. За год его бодрствования приборы зарегистрировали 30 ООО больших и малых из­вержений. Если бы мы умели использовать силу только одного этого вулкана, то даже мощность крупнейшей ГЭС нам показалась бы ничтожной.
R настоящее время на поверхности Земли известно более 500 действующих вулканов. Из них 2/3 сосредо­точены на берегах и островах Тихого океана. Только в одном Чили более 30 действующих вулканов, на ост­рове Ява — 35, а на Аляске и Алеутских островах — 50 огнедышащих гор. Много действующих вулканов есть и в Советском Союзе. Они находятся у самых рубежей нашей родины — на Камчатке и Курильских островах. Наряду с действующими вулканами в различных стра­нах мира имеется немало и бездействующих, потух­ших, уснувших. Предвестниками их извержения иногда служат подземный гул и толчки; источники на склонах и у подножия вулкана иссякают либо, наоборот, уси­ливают свою деятельность; на склонах и в кратере по­являются трещины, выделяющие удушливые газы или горячую воду. В большинстве же случаев извержение вулкана начинается неожиданно. И предсказанию это­го явления мало помогают даже самые высокочувстви­тельные современные приборы, которыми снабжены службы наблюдения за «временно отдыхающими» и «ворчащими во сне» вулканами.
Американские вулканологи не так давно начали исследование вулкана Килауэа на Гавайских островах с самолетов, на которых установлена сверхчувствитель­ная инфракрасная и обычная оптическая аппаратура. Запланировано снять термокарту, на которой должно обнаружиться коренное различие между излучением в глубине вулканов и в окружающих спокойных облас­тях. С ее помощью ученые собираются изучать зависи­мость между инфракрасным излучением и вулканичес­кой активностью. Эти исследования, как полагают вул­канологи, быть может, позволят создать систему преду­преждения извержений вулканов.
Между тем имеется немало данных, говорящих о том, что многие животные обладают способностью пред­видеть извержение вулкана. Известен, например, такой достоверный исторический факт. 8 мая 1902 г. раскален­ное газовое облако, вырвавшееся из кратера вулкана Мон-Пеле, за 30 сек сожгло город Сен-Пьер на острове Мартиника и всех его жителей. После катастрофы в гру­дах развалин и в дыме пожарищ нашли 30 ООО погибших людей и один-единственный труп кошки.
Куда же девались все домашние животные, принад­лежавшие некогда жителям Сен-Пьера, птицы и звери, обитавшие вокруг вулкана?
Оказывается, что с середины апреля жизотные на­чали по собственной инициативе «эвакуироваться». Первыми двинулись в путь птицы. С незапамятных вре­мен некоторые перелетные птицы делали привал на озере вблизи города, на этот же раз они, не задержи­ваясь, пролетели мимо и устремились на юг Африки. На следующий день многие местные пернатые с оглу­шительным щебетанием тоже покинули город. Заметно оживились в это время обитатели густых зарослей на Мон-Пеле — змеи, а те, которые находились вблизи кратера вулкана, по-видимому, решили, что им пора уже покинуть родные места, и 17 апреля они двинулись в путь-дорогу. По их «стопам» устремились и пресмы­кающиеся.
Несколько дней спустя угроза стала очезидной. Вулкан все больше и больше мрачнел. И вот 3 мая в 5 час 45 мин преподаватель лицея в Сен-Пьере наскоро делает такую запись: «Собаки лают. Корова стреми­тельно бежит по дороге, птички беспрестанно пере­летают с ветки на ветку, голуби сидят нахохлившись в голубятнях, куры и утки не выходят из клеток».
А через 5 дней, когда за 30 сек город Сен-Пьер был стерт с лица земли, на его пепелище, как было сказа­но выше, нашли труп только одной кошки. Все осталь-

ные животные, в отличие от людей, не были застигну­ты врасплох, они успели вовремя покинуть место, пре­вратившееся в ад.
В чем же секрет умения животных предчувствовать извержение вулкана? Что именно пробуждает в живот­ных тревогу за свою судьбу задолго до катастрофы, когда людям вокруг кажется все спокойным, — шум ли, не. слышимый человеческим ухом, неуловимое ли со­дрогание почвы или не ощутимое никакими современ­ными приборами инфракрасное излучение, идущее из глубин вулкана? Ученые пока не могут ответить на этот вопрос, но факт остается фактом — многие жи­вотные обладают замечательной способностью пред­видеть извержение вулкана. Именно это и заставляет специалистов по бионике заняться научным исследо­ванием загадочного феномена.
В свете рассматриваемой нами проблемы не может не привлечь к себе самого пристального внимания уче­ных и такое замечательное творение природы, как ко­ролевская примула. Она растет на острове Ява и на­зывается там «цветком землетрясения». Королевскую примулу можно найти лишь на склонах вулкана. Она отличается от всех своих сестер-примул тем, что рас­цветает только накануне извержения вулкана и слу­жит местным жителям своеобразным сигнализатором грозящего им бедствия. Завидев расцветшую королев­скую примулу, жители деревень, расположенных у под­ножья вулкана, всегда покидают свои дома и устрем­ляются в безопасные места. И заметьте — этот чудесный цветок ни разу не ошибся в своих предсказаниях.
Поистине нет границ изобретательности кудесни-цы-природы. Она еще не один раз заставит биоников удивляться гениальности своих творений, но вместе с тем она, несомненно, подскажет им не одну замеча­тельную идею для создания высокосовершенной тех­ники прогнозирования штормов, ураганов, цунами, землетрясений, извержений вулканов. И когда инже­неры воплотят эти идеи в электронные системы, а метеорологи, сейсмологи, геофизики и вулканологи начнут ими повседневно пользоваться, слепые силы природы уже не будут больше властны над человеком. Человек победит стихию!

Беседа пятая

Биологические часы



Альберт Эйнштейн, создав теорию относи­тельности, наверное, и не подозревал, какой благодат­ной почвой для нынешних писателей-фантастов ока­жутся некоторые ее положения, изменившие веками сложившиеся привычные взгляды на такие фундамен­тальные понятия нашей жизни, как пространство и время. В самом деле, такая, казалось бы, незыблемая категория, как время, «стала» вдруг относительной, за­висящей от того, в какой из движущихся инерциаль-ных систем отсчета оно рассматривается. То есть вре­мя «приобрело» скорость, а вместе с ней и поразитель­ную способность течь быстрее или медленнее...
Машина времени, захватывающие путешествия в прошлое и будущее...— кто из нас в детстве не следил за сказочно-увлекательными приключениями уэллсов­ских фантастических героев? Эйнштейн под машину времени подвел теоретическую базу, фантастика стала научной, но... занимательности в ней не убавилось. И до сих пор произведения писателей-фантастов по­ражают наше воображение и будоражат мысль мно­жеством загадок, так или иначе связанных со време­нем, в основе которых лежат реально существующие явления, еще ждущие своих исследователей.
Биологические часы... Так называют в естествозна­нии механизм (способность) измерения времени у чело­века, животных и растений. Но мало кто из широкого круга читателей знает, сколько неожиданного, порази­тельного, а порой даже и совершенно необъяснимого скрывается за этим лаконичным определением.
У современного польского писателя-фантаста С. Ле-ма есть печальный рассказ о том, как после странствия в безбрежных просторах космоса путешественники в конце концов возвратились на Землю. И что же? В то время, как они странствовали один год, на Земле про­шло... сто лет. Она стала для путешественников чужой и холодной — космонавты не застали в живых друзей, родных и близких, тех, кто провожал их в дальний путь. Все они состарились и умерли, в то время как сами космонавты стали старше всего на один год. Без­условно, С. Лема волновала техническая сторона кос­мического путешествия и психологические проблемы развития общества будущего; нас же в первую очередь интересует другое: возможно ли с биологической точ­ки зрения такое замедление внутренних процессов, биологических часов человека? Может ли так случить­ся, что один космический год будет соответствовать ста земным? Что при этом будет происходить с био­логическими часами не только человека, но и живот­ных, насекомых, растений?
Но вернемся из области фантастики в наш сегод­няшний день, 1967 г., третья Олимпийская неделя в Мехико. И здесь мы столкнемся с новой загадкой био­логических часов. Говорит заслуженный тренер СССР профессор Н. Г. Озолин: «Наиболее коварным сюрп­ризом для советских спортсменов оказалась разница во времени. В Мехико все мы стали... моложе на 9 ча­сов. А, как известно, биологические часы органов и систем очень устойчивы, и перестройка их на новый суточный режим для организма представляет большой труд, требующий в среднем две недели!»
И в этом нет ничего удивительного. Наш организм, насчитывающий приблизительно 100 триллионов (еди­ница с 14 нулями) клеток, можно сравнить с гигант­ским производственным комплексом. И каждая клетка организма — это своего рода огромный завод с множе­ством разнообразных цехов, собственной энергобазой, конструкторским бюро, транспортным хозяйством и, главное, удивительно четко поставленной службой времени.
Нетрудно привести множество самых разнообраз­ных примеров этой службы — биологических часов в животном и растительном мире. В самом деле, рабо­таете ли вы или спите, мчитесь на мотоцикле или си­дите в театре, плаваете ли в бассейне или гуляете по парку — вас никогда не покидает «чувство времени». Большинство людей в любое время дня и ночи до­вольно точно может ответить на вопрос «который час?», даже не взглянув на часы.
Американский исследователь О. Вудроу утвержда­ет, что человек способен без ошибки оценить интер­валы времени от 0,36 сек до 5 сек. Л. Дж. Милн и М. Милн в своей книге «Чувства животных и челове­ка» рассказывают любопытную историю о покойном швейцарском композиторе Эмиле Жаке Далькрозе, ко­торый обычно развлекался со своим сыном во время совместных вечерних прогулок следующим образа-:. «У отца в руках были часы. Он ждал, когда они нач­нут отсчитывать новую минуту, затем внезапно закры­вал циферблат и говорил «три» (или называл другое число по выбору — интервал времени, который нужно оценить). Какое-то время они шли молча, а затем отец и сын выкрикивали: «три» — обычно одновременно. Отец открывал циферблат часов и показывал, насколь­ко близкими к истине были их оценки. Далькроз уверял, что любой может играть в эту игру с та­ким же успехом, если только он будет спокоен и не станет обращать никакого внимания на внешние часы».
Хорошо «чувствуют время» также и животные. Из­вестно, например, что утренний крик петуха вполне может заменить звонок будильника. Помните, как у В. А. Жуковского: «Шумным бьет крылом петух, день встречая пеньем...»? Летучие мыши вылетают каждый вечер на охоту в один и тот же час. Пчелы точно со­блюдают почасовое расписание, посещая цветы. На поля гречихи они прилетают только в те часы, ко­гда цветки ее, следуя своему расписанию, выделяют нектар.
Интересные сведения приводит английский зоолог Вильям Бич о чувстве времени у ослов. Во время путе­шествия по Калифорнии Бич посетил одну небольшую ферму, владелец которой использовал для полевых ра­бот только ослов. Было их у него более ста, и все они прекращали работу в полдень, минута в минуту, без всякого сигнала. И уже в 12 час 01 мин никакая сила не могла заставить их продолжать работу. Ровно в 18 час они вновь принимались за дело.
Любопытные данные опубликовал Густав Экштейн о своих наблюдениях над чувством времени у кошек. Так, кошка по кличке Вилли являлась домой после очередной ночной прогулки ровно в 8 час 10 мин утра, ни на минуту позже. Каждый понедельник ровно в 19 час 45 мин она появлялась в соседней больнице, чтобы посмотреть, как медики играют в бинго. И она ни разу не ошиблась ни днем, ни часом!
Растения также способны измерять время. Многие виды цветков выделяют нектар или запах только в строго определенное время суток. Есть водоросли, ко­торые начинают люминесцировать перед заходом солн­ца, освещая море трепетно мерцающим светом. Неко­торые цветки закрывают свои лепестки на ночь, а иные — распускаются только вечером. Например, ров­но в 8 час вечера начинают раскрываться похожие на удлиненный стручок перца бутоны травянистого одно­летнего растения энотерны. Быстро, буквально на гла­зах у человека, одна за другой раскрываются зеленые створки-листочки, а затем и сложенные в трубку жел­тые лепестки. Через 5—10 мин бутоны превращаются в оригинальные крупные, яркие цветки. Эти цветки живут лишь одну ночь, а затем увядают. На следую­щий вечер, в 8 час, распускаются уже новые бутоны. Цветки шиповника, мака, цикория распускаются обыч­но в 4 — 5 час утра, в 7 час утра распускается салат, в 9—10 час — цветки мать-и-мачехи, в 8 час вечера — душистого табака, в 9 час — ночной фиалки и т. д. Таким образом, можно создать цветочные часы, кото­рые бы показывали время с утра и до вечера. И такие часы в некоторых ботанических садах уже созданы — на специальных клумбах посажены растения, которые цветут в различные, но строго определенные для каж­дого из них часы. В назначенное самой природой вре­мя, как по сигналу, раскрываются и закрываются вен­чики тех или иных цветков. Многокрасочный и аромат­ный «живой хронометр» поражает не только своей красотой, но и необыкновенной точностью.
Все эти факты, безусловно, удивляют и даже пора­жают, но все же, если разобраться в явлениях, связан­ных с наличием биологических часов в организмах, более детально, то оказывается, что все они меньше всего относятся к области чудес, а следовательно, имеют и вполне научное объяснение. Более того, было бы очень странно, если бы растения и животные, веками испытывая на себе периодические перемены — смену дня и ночи, времен года, приливов и отливов и т. д.,— не приспособились бы как-то к ним.
И вот как выражение поиска необходимых для жизни условий в результате естественного отбора в организме человека, у животных и у растений и по­явились внутренние биологические часы, установились самые разнообразные ритмы физиологических процес­сов. И ритмы эти, как показывает опыт, в точности соответствуют всевозможным природным ритмам: точным, сезонным, годовым, приливным и т. д. Поль­зуясь своими внутренними часами — сопоставляя их показания с местным временем, — птицы осуществляют сезонные перелеты, отправляясь за десятки тысяч ки­лометров от родных мест и всегда безошибочно воз­вращаясь домой, насекомые находят путь к местам рас­селения и источникам пищи, рыбы — к местам нереста. Когда день достигает определенной длины, начинают цвести растения, благоухать цветы, птицы покидают зимовья, обитатели леса пробуждаются от зимней спячки.
Почему же происходят все эти чудесные превраще­ния? По мнению многих специалистов, растения и жи­вотные как бы «наследуют» календарную память своих далеких предков, получают от них эстафетную палочку физиологического ритма. Этот древний, врожденный физиологический ритм, обусловленный свойствами са­мого организма и его наследственностью, называют эн­догенным («эндо» — производное от греческого слова «endon», что означает «внутри», «внутренний») в от­личие от экзогенного («экзо» — «ехо» — «внешний») ритма, определяемого чисто внешними условиями.
Эти фундаментальные понятия станут яснее, если обратиться, например, к следующему опыту, проделан­ному недавно американской исследовательницей П. де Курси. Белки летяги, ведущие ночной образ жизни, помещались в индивидуальные клетки с колесом и со­держались в полной темноте. При этом активность каж­дой летяги, проявляющаяся во вращении колеса, реги­стрировалась самопишущим прибором. Опыт прово­дился в течение довольно продолжительного времени.

Ежедневные записи для каждого животного в конеч­ном итоге сводились в общие графики (рис. 1), из которых можно было заключить, что ритмы активнос­ти з' белок существуют даже в отсутствие периодичес­ки изменяемых внешних раздражителей — света или температуры, т. е. эти ритмы являются эндогенными. Удалось также определить и период ритма активности белок. Он оказался немно­го меньше 24 час (благода­ря чему на графике не­сколько сдвигается начало активности).
15
го-
25 У-
i . i . i . i . i . ) i i , ] . i 12 15 13 2! 2<'i 3 В ¦? 12
Рис. 1. Диаграмма активности (жирные отрезки) летяги в отсутствие внешних раздра­жителей. По вертикали — дни месяца, по горизонтали — часы суток.
Следует отметить, что физиологические ритмы, периодичность которых не­много больше или меньше 24 час, т. е. ритмы околосу­точные, довольно широко распространены в природе, и для обозначения их в ?ia-учной литературе даже при­меняется специальный тер­мин «циркадные» — «цир-кадные ритмы».
Например, установлено, что у растений есть внут­ренние часы с периодом 23 — 28 час, у животных —
23 — 25 час, причем среди них есть и особи, циркадный ритм которых в точности равен 23 час 54 мин и 4,09 сек.
Исследования показали, что суточные ритмы актив­ности наблюдаются не только у многоклеточных рас­тений и животных, но и у простейших одноклеточных существ (суточные ритмы фотосинтеза, деления и рос­та клеток у водоросли Gonyaulax). Циркадные ритмы обнаруживаются даже у отдельных кусочков ткани, вырезанных из организма и помещенных в питатель­ный раствор. Все эти факты при их анализе невольно наводят на мысль, что ритмичность физиологических процессов, их периодичность — это неотъемлемое свой­ство каждого организма, вплоть до мельчайшей кле­точки., Но подробнее об этом потом.
А сейчас расскажем об удивительных фактах и за­кономерностях суточных, лунных, приливных и сезон­ных ритмов у растений, животных и человека.
Многие из нас замечали, как шляпка подсолнечника поворачивается за Солнцем. Даже если небо закрыто тучами и не видно Солнца, шляпка все равно повора­чивается с равномерностью часовой стрелки! А разве не удивительно, что москиты в Экваториальной Африке кусаются также «по расписанию» — часто всего пол­часа в сутки. В зависимости от вида они могут кусаться в поздние сумерки, в полночь или рано утром. А обыч­ные медоносные пчелы? Еще Белинг в 1929 г. устано­вил, что их можно приучить летать к кормушке в опре­деленное время. Причем опыт удавался даже тогда, когда улей и кормушка находились в закрытом помеще­нии, днем и ночью освещенном искусственным светом. Значит ли это, что у пчел есть собственные часы? Но, может быть, пчелы способны даже в изолированном по­мещении узнавать время по Солнцу, пользуясь каким-то неведомым человеку чувством? И вот, чтобы решить этот вопрос, Реннер провел такой опыт. В Париже в изолированной камере с искусственным освещением пчел приучили прилетать за пищей в определенные часы. Затем улей перевезли на самолете в Нью-Йорк и опять поместили в камеру. На следующий день пчелы собрались у кормушки в обычные часы по парижскому, а не по местному времени. Значит, пчелы все-таки узнают время по внутренним «часам», а не по Солнцу!
Теперь о циркадных ритмах человека. Оказывается, в организме человека одновременно протекает более 40 физиологических процессов, для которых характерна суточная ритмичность. И не случайно ученые и в шутку и всерьез говорят, что одного и того же человека можно встретить только в определенное время разных суток. Суточный режим обмена веществ, определяемый по интенсивности дыхания и температуре тела, впервые был обнаружен в XIX веке, вскоре после введения в клинике термометров. Тогда же было обнаружено, что этот ритм сохраняется даже у людей, длительное время находящихся на постельном режиме.
Суточные ритмы дыхания и температуры тела чело­века отражают изменения уровня обмена веществ и представляют яркий пример циклических колебаний.
Как показали опыты, мышечная работа и даже поло­жение тела могут изменить температуру тела. На протя­жении суток у человека также наблюдаются изменения температуры тела. Например, наиболее высокой она бывает в 18 час, а самой низкой — между 1—5 час. При этом амплитуда колебаний температуры составляет 0,6—1,3°. Изменение режимов сна и бодрствования вле­чет за собой и изменение температурного ритма. У лю­дей, постоянно работающих в ночную смену, часто на­блюдается повышение температуры ночью.
Суточная периодичность характерна и для сердеч­ной деятельности. Во время сна сердце бьется медлен­нее, а наибольшая частота сердечных сокращений обна­ружена около 18 час. В те же часы наблюдаются самые высокие показатели «верхнего» и «нижнего» уровня кровяного давления. Экспериментально установлено, что деятельность органов кровообращения в различное время суток неодинакова: около 13 и 21 час она резко снижается.
Состав крови ярко свидетельствует о наличии в орга­низме суточных колебаний физиологических процес­сов: так, костный мозг наиболее активен рано утром, а селезенка и лимфатические узлы — около 17—20 час. В утренние часы в кровоток поступает наибольшее число молодых эритроцитов. Максимум гемоглобина в крови отмечается с 11 до 13 час, минимум — с 16 до 18. Максимум сахара — утром, минимум — ночью. Ра­бота желез внутренней секреции также характеризуется периодичностью. Уровень адреналина в крови макси­мален с 7 до 9 час утра, т. е. до начала двигательной активности, что как бы подготавливает к ней организм (рис. 2).
Однако следует отметить, что в природе встречаются периодичности и гораздо большей длительности, чем суточная, например сезонная. Причем она тоже, как и суточная, достаточно устойчива. Так, газели, перевезен­ные из Экваториальной Африки в Каир, несколько лет сохраняют прежний сезонный ритм размножения.
До неправдоподобия сложная система циклов суще­ствует у массачусетских крабов. Благодаря сокращению и увеличению пигментных клеток окраска их меняется от цвета очень светлой слоновой кости ночью до тем­ного буровато-серого днем. Кроме солнечного ритма

у крабов проявляется еще и ритм прилива: ночью, во время прилива, они гораздо бледнее, чем во время от­лива, т. е. темнее при малой воде, чем при полной. А как известно, крабы во время прилива прячутся в норах, а при отливе выползают за пищей (рис. 3). Вероятно, темная окраска позволяет крабам лучше сли­ваться с цветом глины в солончаковых канавах, и они


становятся почти невидимыми для своих врагов. И свой­ство это настолько устойчиво, что крабы даже в лабо­раторных условиях продолжают менять свою окраску. И даже в полной темноте! Интересно, что при опре­деленном опыте можно даже читать «часы» краба, срав­нивая окраску его тела со справочной морской картой. Если каждый час связывать с определенным расположе­нием пигмента, нетрудно даже вычертить график, на котором отчетливо видно взаимодействие 24-часового



«солнечного» и 12,75-часового «приливного» циклов краба. При этом даже оторванная лапка краба будет в течение суток (или несколько дольше) менять цвет согласно солнечному и приливному циклам.
Как известно, приливы образуются под влиянием гравитационного притяжения Луны и Солнца. Движе­ние воды определяется к тому же очертаниями матери­ков и начинается обычно с некоторым запозданием — в зависимости от географического местоположения. Поэтому, очевидно, легче составить целый том соответ­ствующих таблиц, чем сконструировать часы, предска­зывающие расписание приливов и отливов. А маленький краб имеет эти удивительные солнечно-приливные часы!
Вообще, если внимательно приглядеться к живым организмам от простейшей одноклеточной водоросли до человека, то мы увидим, что измерение времени и «за­поминание» тех или иных важнейших периодов и ин­тервалов — также всеобщий закон живой природы.
А как обстоит дело у растений? Чем, например, определяется время их цветения? Каковы часы, по кото­рым они ведут отсчет времени, определяют времена года?
Осень 1967 г. была чрезвычайно теплой. На Кубани она даже напоминала весну. И вот кое-где расцвела уже сирень. Да, да, сирень — осенью. А-в одном под­московном городке прохожие с удивлением останавли­вались перед яблоней, на ветках которой рядом со зре­лыми яблоками распустились нежно-белые цветы. По­чему же растения «поверили» погоде? Вот и в 1948 г., когда в Крыму стоял удивительно теплый январь и тем­пература днем переваливала за 20° Ц, зацвел миндаль. Все 400 сортов и 2000 гибридов ботанического сада, по­лудикие деревья на склоне гор — все «обманулись», за­зеленели или начали цвести. А в феврале ударили мо­розы, и деревья, увы, почти все замерзли.
Советскому ученому Рихтеру удалось раскрыть тайну механизма внутренних биологических часов миндаля. Но сколько еще осталось невыясненного и удивитель­ного в мире физиологических ритмов! Возьмем, напри­мер, червя палоло, встречающегося в Тихом океане возле острова Самоа. Как он приспособил свои дейст­вия к лунному дню, к лунному месяцу?
Как известно, лунный день длится 24,8 час (от одного восхода Луны до другого), лунный же месяц состоит из 29,5 дня (от одного полнолуния до дру­гого). И вот в октябре и ноябре, когда три четверти Луны освещены Солнцем, во время ночного прилива из коралловых рифов выползают полчища червей палоло. Интересно, что местные жители даже устраивают в это время ночью особые празднества, на которых главным лакомством считается блюдо из червя палоло. Обла­дают внутренними часами также и устрицы, причем их часы идут по приливному времени. Как рассказывают Л. Дж. Милн и М. Милн, панцирные моллюски, вы­ловленные в бухтах Новой Англии и во влажной упа­ковке доставленные в лабораторию на Среднем За­паде, находясь даже за полторы тысячи миль от океан­ских приливов, продолжают по ним регулировать свою жизнь, изменяя ширину щели между створками рако­вины, а вместе с этим и потребление кислорода.
Большую роль играют биологические часы и в спо­собности пернатых ориентироваться в пространстве. Замечено, например, что жаворонки корректируют свой путь, отыскивая север. Ранним утром, сориентировав­шись на восходящее на востоке Солнце, они поворачи­вают влево на 90°. Любопытно, что если жаворонков подержать 12—18 дней в помещении, где ежедневно свет включается на б час позже, т. е. фактически в пол­день, то это оказывается достаточным, чтобы сбить ход их биологических часов. Выпущенные на волю под­опытные жаворонки ориентируются теперь на полу­денное Солнце и поворачивают от него на 90° влево, как они делали это утром. Но теперь Солнце, естест­венно, уже стоит не на востоке, а на юге, и вместо севера бедным, вконец запутанным человеком птицам приходится уже лететь на восток!
Итак, как мы убедились, самые разные ритмы — суточные, лунные, приливные и сезонные — присущи всему живому — от червя палоло и деревьев миндаля до газелей и человека.
Как же образуются эти ритмы у человека? Возьмем, к примеру, суточный ритм. Поскольку уже давно было известно, что 24-часовой ритм (температура тела, че­редование сна и бодрствования) устанавливается у новорожденных постепенно, логично было бы предпо­дожить, что этот ритм возникает в растущем организме только под влиянием окружающих условий. Но есть и другая гипотеза: некоторый внутренний ритм, суще­ствовавший в организме еще до рождения, постепенно устанавливается при помощи внешних датчиков вре­мени, синхронизируется с ними. На Международном симпозиуме по биологическим часам в i960 г. доктор Хельбрюгге сделал сообщение о развитии циркадных ритмов у детей. Оказалось, что их физиологические функции формируют свои суточные ритмы независимо друг от друга и в разное время (рис. 4).
Интересно, развивается ли 24-часовой ритм у лю­дей исключительно под влиянием внешних факторов? Оказывается, что если сравнивать ритмы сна и бодр­ствования, изменение частоты пульса у недоношенных детей и у детей, родившихся в срок, то у первых су­точный режим обеих функций развивается позже. Значит, экзогенные факторы имеют все-таки меньшее значение, в противном случае суточный ритм у родив­шихся одновременно детей должен был бы и развивать­ся одновременно.
Вообще исследование природы приспособления жи­вых организмов к окружающей среде обычно сводится к исследованиям трех типов:
Прежде всего выясняются все формы проявления интересующего нас феномена и все его закономерности.
Затем ищут, где же расположен сам «механизм», обусловливающий эти явления в организме.
И, наконец, исследуют природу, т. е. физическую и химическую сущность, изучаемого «механизма».
Мы с вами ознакомились с интереснейшими факта­ми проявления биологических часов у растений, жи­вотных и человека, и теперь, если придерживаться вы­шеизложенного плана, следует несколько подробнее остановиться на закономерностях функционирования биологических часов, на зависимости их хода от раз­личных факторов.
Можно ли остановить биологические часы и каким образом? Как пустить их в ход? Как заставить их спе­шить или отставать? Что влияет на ход этих часов: чередование темноты и света, изменение температуры, вращение Земли? Особенно много исследований посвя­щено проблеме влияния длительности светового дня.

У ученых даже сложилась здесь специальная терминоло­гия. Для краткости условия непрерывного освещения обозначают СС (свет, свет), непрерывной темноты —

I

г

ho-q
lv
А Г >
41

I \
г N





n—




o-
<!—
с
˜ -


о""

<< Предыдущая

стр. 3
(из 12 стр.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Следующая >>