<< Предыдущая

стр. 5
(из 12 стр.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Следующая >>


Рис. 4. Ультразвуковая «линза» и «рефлектор» в голове дельфина (по В. Бельковичу и А. Яблокову).

при этом звук был несколько сходен со звуком, кото­рый издают живые дельфины. Но измерения давления, создаваемого этими звуками на одинаковом расстоянии (38 см) от дыхала в разных секторах, не показали ярко выраженной направленности.
По-иному к выяснению роли головы дельфина в концентрировании звуковых колебаний подошли совет­ские ученые Е. В. Романенко, А. Г. Томилин и Б. А. Ар-теменко. В своих экспериментах, поставленных в 1963 г. в небольшой бухте на Черном море, исследователи изучали концентрирование звука очищенным от тканей черепом и целой головой обыкновенного дельфина. Опыты велись в морской воде на глубине 1 м. «В обоих случаях, — пишет профессор А. Г. Томилин,— излуча­тель звука (шарик из титаната бария) помещали в область расположения воздушных мешков — к перено­сице головы или черепа дельфина. Излучатель подклю­чали к звуковому генератору и получали колебания разной частоты. Колебания излучателя отражались от передней стенки черепа, проходили сквозь мягкие ткани и воду и воспринимались приемником, расположенным в 1,5 ж от излучателя (рис. 5). Направленность звука

Рис. 5. Схема опыта с головой и черепом обычного дельфина (по Е. В. Романенко, А. Г. Томилину и Б. А. Артеменко). 1 — излучатель звука; 2 — приемник звука; 3 — голова дель­фина, вращаемая вокруг вертикальной оси в горизонтальной плоскости.

исследовалась путем вращения черепа или головы дель­фина около вертикальной оси в горизонтальной плоско­сти. Приемник четко показывал направленность звука, так как интенсивность принимаемых им звуков при вра­щении черепа изменялась. Испытания показали, как из­меняется направленность звуков, формируемая черепом и целой головой дельфина, в зависимости от частоты излучаемых звуков. Оказалось, что с уменьшением ча­стоты от 180 до 10 кгц направленность звуков, обуслов­ливаемая вогнутой передней поверхностью мозговой части черепа и мягкими тканями головы, значительно уменьшалась, а звуковое поле расширялось (рис. 6).
Основную роль концентратора звуков выполняет че­реп, дополнительную — мягкие ткани головы. Таким об­разом, советские ученые доказали, что дельфины кон­центрируют и направляют свои акустические сигналы «ультразвуковым прожектором», роль которого выпол­няют череп и мягкие ткани головы. Чем выше частота импульсов, тем сильнее суживается звуковое ?юле по­сылаемого сигнала и тем выше точность локации. Имен­но в направленности сигналов таится секрет «улътра-звукового разглядывания» дельфинами предметов на раз­ных расстояниях» (курсив наш. — И. Л.).

Рис. б. Направленность, обусловленная костями черепа (сплошные линии) и всей головой (пунктирные линии) обычного дельфина (по Е. В. Романенко, А. Г. Томилину и Б. А. Артеменко).

Ученые установили, что высота тона (частота) ло­катора дельфина, как и локатора летучей мыши, быстро меняется от начала каждого импульса к его концу. О преимуществах такой частотной модуляции мы уже говорили. В конце второй мировой войны инженеры эффективно использовали частотно-модулированные ко­лебания для создания помехозащищенного ультразву­кового гидролокатора — сонара. А спустя некоторое время, когда было начато подробное изучение дельфи­нов, оказалось, что сонар работает примерно так же, как локатор дельфина. Значит, инженеры открыли и сумели применить тот же принцип, который с незапамятных времен использует природа в своих живых ультразвуко­вых локаторах.
Принцип этот таков. Быстро меняющемуся тону передатчика соответствует и меняющаяся частота отра­женного эха. Высота тона принимаемого сигнала отли­чается от тона звука, испускаемого в данный момент. Поэтому сонар не создает сам себе помех. Отражен­ный от цели импульс с характерным частотным спект­ром легко выделить из шума практически любой ин­тенсивности. А это очень важно.
В начале войны почти все военные суда располага­ли устройствами для прослушивания подводных шумов; применяемые для этой цели гидрофоны и гидролокато­ры представляли собой усовершенствованные варианты обычного эхолота. И те и другие исправно работали только тогда, когда корабль стоял на месте. При его движении в шуме воды, обтекавшей корпус, совершен­но терялись сигналы эхолокаторов и становилось не­возможным различить какие бы то ни было другие звуки (в том числе и шум винтов подкрадывающейся подводной лодки). Поэтому так губительны были ата­ки немецких «сумбарин», которые подходили вплотную к союзным конвоям без риска быть обнаруженными.
Теперь подводная лодка не сможет подойти к дви­жущемуся судну незамеченной: на движущемся кораб­ле сонар работает почти так же хорошо, как и на не­подвижном. Кроме того, его сигналы, отраженные от предметов разной формы и размеров, несколько отли­чаются друг от друга, и поэтому опытный гидроакустик может опознать различные предметы, находящиеся в зоне действия локатора.
Сонары непрерывно совершенствуются, но пока по тактико-техническим данным им далеко до дельфиньих. Прежде всего гидролокационный аппарат дельфинов лучше защищен от помех, нежели современные сонары, спектр излучаемых им колебаний более широк, богаче модуляцией по интенсивности и частоте повторения. Так, например, в опытах Келлога в случаях ближней ориентации при решении задачи о местонахождении препятствия и пищи афалин пытались сбивать записан­ными ранее на пленку громкими сигналами, но живот­ные без труда отличали свои истинные сигналы от этих искусственно воспроизводимых помех. Если наиболее совершенные локаторы, созданные инженерами, уверен­но выделяют сигнал лишь при отношении сигнала к шуму, равном 2 или 3, то дельфиний звуколокатор, как показывают эксперименты, способен распознавать по­лезные сигналы, которые в десятки раз (!) слабее ме­шающего шума.
Не менее поразительна точность эхолокации дель­финов. Опытами установлено, что дельфины способны определять направление на цель при расстояниях в де­сятки метров с точностью не менее 30В эксперимен­тах, проводившихся советскими учеными на Черном море, афалины безошибочно подплывали, например, к дробинке диаметром 4 мм, брошенной в море на рас­стоянии 20 — 30 м от животного, предварительно про­щупав ее звуковым пучком. В опытах Норриса знако­мая уже нам афалина Алиса с глазами, закрытыми ре­зиновыми наглазниками, и плотно заткнутым носом вслепую определяла с большой точностью размеры ша­риков, которые бросал в воду экспериментатор. Снача­ла Норрис и его коллега Тернер научили Алису разли­чать два стальных шара — маленький диаметром 3,75 см и большой диаметром 6,25 см. Если животное выби­рало -большой шар, то оно получало в награду рыбу. «Затем,— рассказывает Норрис,—мы закрыли глаза Али­се и постепенно увеличивали размер маленького шара. С закрытыми глазами, выбирая между шарами диамет­ром 5 и 6,25 см, Алиса не ошиблась ни разу на протя­жении сотни опытов. Даже когда диаметры шаров сос­тавляли 5,62 и 6,25 см, она в большинстве случаев не ошибалась, хотя и были случайные ошибки. Эта разни­ца в 0,6 см так мала, что вы с трудом можете ее обна­ружить невооруженным глазом». Далее эксперименты показали, что, пользуясь своей сонарной системой, дельфин способен обнаружить металлическую проволо­ку диаметром 0,2 мм в 77% случаев.
Изучая работу локационного аппарата дельфина, ученые обнаружили еще одну очень важную его осо­бенность: издаваемые животным ультразвуки, отражаясь от окружающих предметов, позволяют ему определять не только местоположение последних, но и их форму, природу, структуру. Так, например, в опытах Норриса с афалиной Алисой животное с плотно закрытыми гла­зами легко отличало при помощи своего сонара, из­дававшего скрипы, желатиновую капсулу, наполненную водой, от куска рыбы такой же величины. В экспери­ментах Келлога и его коллег подопытные дельфины Альберт и Бетти в кромешной тьме безошибочно от­личали форель длиной 15 см от кефали длиной 30 см — форель им нравилась явно больше. В другом опыте крупной кефали дельфины предпочли вдвое меньшего пятнистого горбыля. Когда обеих рыб погружали в бг сейн, афалины почти всегда устремлялись к горбы­лю: в первых 16 испытаниях Альберт ошибся только четыре раза, а в 140 последующих — ни одного раза! Когда горбыля подвешивали за стеклянным экраном (рыба была видна глазом, но недоступна для эхолока­ции), а кефаль — перед ним (она была доступна для ультразвукового распознавания), то дельфин никогда не пытался ловить горбыля и довольствовался кефалью. П. Т. Асташенков указывает, что дельфины могут об­наруживать стаю рыб и различать их породу на рас­стоянии 3 км]
Итак, все известные нам сегодня достоинства гидро­локатора дельфинов убедительно говорят о том, что эта биологическая система является непревзойденным об­разцом для каждого инженера, занимающегося разра­боткой гидролокационной техники. Вместе с тем при­ходится признать, что принципы устройства и функцио­нирования локатора у дельфина исследованы пока зна­чительно хуже, чем у летучих мышей. Многое остается еще неясным и для биоников и для инженеров. Неиз­вестно, например, каким образом удается китообразным по отраженным звукам предельно точно различать ве­личину и даже структуру предмета. Не ясно, применяют ли дельфины высокочастотные импульсы и «ультразву­ковой прожектор» для дальнего эхолоцирования. Не выяснено также, на каком максимальном расстоянии еще достаточна точность их гидролокатора и какие ча­стоты используются для дальней локации. Для ответа на все эти и множество других вопросов ученым при­дется поставить еще не одну серию опытов, произвести не одно исследование дельфиньего сонара.
Гидролокатор дельфинов совершенствовался тысяче­летиями. За это время природа «испытала» несчетное количество возможных технических решений и «выб­рала» самые лучшие. Все это лучшее бионика, надо по­лагать, в недалеком будущем познает и передаст твор­цам локационных систем для создания новых гидроло­каторов, достигающих по своему совершенству живых локаторов дельфина.
Значительный интерес проявляют ныне бионики и к акулам. Научные исследования показали, что акула подобна управляемой торпеде. По всей вероятности, нг. след жертвы ее «наводит» не сильно развитое обо­няние, как думали раньше, а настоящая локационная система, с помощью которой она воспринимает всевоз­можные звуки и колебания. В одном из университетов США сейчас тщательно изучается способность акул к самонаведению на жертву. Механизм самонаведения акул предполагается приспособить для создания управ­ляемого оружия.
Не обидела природа локационными способностями и многих других обитателей царства Нептуна. Недавно в зоологических садах Сан-Франциско, Сан-Диего и в Нью-Йоркском аквариуме были проведены исследова­ния звуков, издаваемых рядом ластоногих. Оказалось, что тюлени способны издавать сигналы с частотой до 30 кгц и длительностью 0,3—1,0 мсек. То обстоятель­ство, что эти звуки, как правило, регистрировались пос­ле попадания в бассейн незнакомых предметов, а также во время хватания пищи, дает основания полагать, что ластоногие пользуются активной звуколокацией. Таким образом, к зубатым китообразным и летучим мышам прибавился еще один отряд млекопитающих, способных издавать ультразвуки и применять их для эхолокации.
Однако локация с помощью ультразвука — не един­ственное средство обнаружения в арсенале природы. Существуют и другие виды локаций.
В Ниле живет рыбка, которую из-за вытянутых в длинный хобот челюстей называют «нильский длинно-рыл» или «водяной слоник» (рис. 7). Научное ее назва­ние — мормирус. Длиннорыл знаменит тем, что его почти невозможно поймать. Донные сети приносят что угодно, но мормирусов в улове, как правило, не бывает.
Долгое время оставалось непонятным, как же длин-норыл умудряется уходить из сетей. И лишь недавно ученым удалось установить, что мормирусу вовсе не приходится «уходить» из сетей по той простой причине, что он в них не попадает. Он их легко обнаруживает и ускользает.
Как же удается длиннорылу увидеть или почувство­вать рыбачьи сети на расстоянии?

Общеизвестно, что сверхвысокочастотные электро­магнитные волны очень быстро затухают в воде. По­этому радиолокация и другие радиослуЖЬы под водой невозмож­ны. Однако природа все же наделила ниль­ского длиннорыла чувствительным ра­диолокатором. Прав­да, радиус его дейст­вия — всего несколько Рис. 7. Нильский длиннорыл. метров. Но длинно­рылу этого вполне до­статочно. Он любит копаться в речном иле, где и нахо­дит себе пищу. Зарывшись головой в ил, длиннорыл, естественно, не имеет возможности следить за окружа­ющим пространством и может легко попасть в сети или стать добычей хищников. Вот тут-то ему и помогает его радиолокатор. Сверху, у основания хвоста длиннорыла, расположен излучатель электрических сигналов. Он по­сылает в окружающее пространство до 100 импульсов в минуту с амплитудой несколько вольт. Возникающее электрическое поле искажается, как только в нем появ­ляется новый предмет. Нервные окончания особого орга­на, расположенного у основания спинного плаЕника со стороны головы, улавливают малейшие изменения этого поля в окружающей среде. Чувствительность локационной системы мормируса чрезвычайно велика. Электрорецепторы способны реагировать на изменения разности потенциалов поля, равные 3-Ю"9 в на 1 мм длины, т. е. их чувствительность в 105 раз превышает пороговую чувствительность нейрона. Попутно сле­дует отметить, что водяной слоник — одно из немногих животных, чувствительных к магнитному полю. Он ре­агирует на поднесенный к аквариуму постоянный магнит.
Физическая природа локационной системы морми-руса еще не совсем ясна. С одной стороны, установ­лено, что он посылает электрические импульсы с частотой около 100 посылок в минуту. С другой сторо­ны, он создает в окружающем пространстве электро­статическое поле. Из этого вытекают две возможности: улавливание отраженных импульсов и улавливание из­менений конфигурации линий поля. Не исключено, что длиннорыл использует оба способа обнаружения. •* Некоторые исследователи предполагают, что дейст­вие локатора мормируса основано на принципе изме­нения электропроводности среды. Возможно также, что длиннорыл в результате длительной эволюции су­мел «подобрать» для своего радиолокатора какой-то неизвестный пока инженерам диапазон электромаг­нитных волн, с помощью которых ему удается осущест­влять радиолокацию под водой.
Загадку нильской рыбки предстоит решить совмест­ными усилиями ученых, занимающихся радиотехникой и бионикой, — ведь не исключено, что мормирус «изо­брел» принцип эффективного обнаружения, который неизвестен пока специалистам по локационной технике.
До сих пор мы говорили об активной локации, суть которой состоит в том, что обнаружение «целей» про­изводится за счет энергии, затрачиваемой передатчи­ком локатора на «прочесывание» окружающего прост­ранства. С помощью активных локаторов можно обна­ружить любой предмет, лишь бы он был достаточно большим и находился достаточно близко.
Но природа не обошла вниманием и другой способ локации — пассивное обнаружение объектов, которые сами излучают энергию. За примерами далеко ходить не нужно. Органы слуха позволяют устанавливать при­сутствие звучащего (т. е. излучающего энергию зву­ковых колебаний) предмета и определять направление на этот предмет. Органы зрения дают нам возмож­ность обнаружить тело, испускающее видимый свет. Глаза — весьма совершенные пассивные локаторы, одна­ко с их помощью человек не может увидеть предметов, испускающих, например, инфракрасные (тепловые) лучи. А некоторые животные могут.
Глубоководные кальмары, помимо обычных глаз, наделены еще так называемыми термоскопическими глазами, т. е. органами, способными улавливать инфра­красные лучи. Термоскопические глаза расположены по всей нижней поверхности хвоста. Они устроены так же, как обычный глаз, но снабжены свето­фильтрами, задерживающими все лучи, кроме инфра­красных.
Своеобразными термолокаторами обладают и змеи. У некоторых ядовитых змей между глазом и ноздрей

Рис. 8. Между ноздрей и глазом у ядовитых змей ши-
томордиков имеются большие ямки. Стрелкой показано углубление, напоминающее допол­нительную ноздрю.


с каждой стороны находится по довольно большому углублению, и поэтому кажется, что у них четыре нозд­ри (рис. 8). Такие змеи водятся в Америке (гремучие змеи) и в Азии (щитомордики). Исследования пред­ставителей этого семейства дали ученым основания утверждать, что «ямки» на голове змеи представляют собой какой-то орган чувств.
Было установлено, что каждое углубление разде­лено тонкой перегородкой на две части — наруж­ную и внутреннюю. Разделяющая их перегородка очень тонка и вся пронизана нервными волокнами. Безуслов­но, это орган чувств. Но каких? На сей счет было сде­лано очень много предположений, и только недавно выяснилось, что лишняя пара «ноздрей» и служит тер­молокатором.
Проделали такой эксперимент. Змею ослепили и лишили обоняния. Затем к ее голове поднесли невклю­ченную электрическую лампочку. Змея не обратила на нее никакого внимания. Но когда к голове змеи поднесли горящую лампочку (по соображениям «чи­стоты» эксперимента она была обернута черной бума­гой, не пропускавшей свет), змея сделала молниенос­ный бросок и укусила теплую «жертву». Змея не могла увидеть лампочку, но тем не менее она не промахнулась. Сразу же было предложено и объяснение устройства термолокаторов. Было решено, что во внутренней ка­мере сохраняется температура окружающего воздуха, а в наружной возникают изменения температуры, вызван­ные тепловым излучением «целей». Нервные волокна, пронизывающие всю перегородку, улавливают разницу температур и передают ее в мозг — змея узнает, где на­ходятся более теплые, чем окружающий воздух, пред­меты.
Термолокаторы змей приспособлены для ночной охоты. С их помощью змея обнаруживает мелких теп­локровных зверьков и птиц. У змеи слабые зрение и обоняние и неважный слух. На помощь змеям пришел еще один орган — термолоцирующий. Не звуки и не запах, а тепло тела выдают змее ее жертву. Уче­ные установили, что термолокатор змей реагирует на разность температур в 0,001° Ц. Такая чувствитель­ность сделала бы честь любому прибору для наведе­ния ракет на цель по испускаемому ею тепловому из­лучению.
Лучшие из современных технических термолокато­ров имеют чувствительность порядка 0,0005° Ц, так что здесь инженеры оказались сильнее природы. Чувстви­тельность таких устройств определяется в первую оче­редь качеством болометра (приемника инфракрасного излучения), зачерненная поверхность которого сильно меняет свое электрическое сопротивление в зависимо­сти от температуры. Роль такого болометра у змеи играет, очевидно, мембрана между обеими камерами. Есть все основания считать, что она более чувстви­тельна к инфракрасному излучению, чем пленка боло­метра. В самом деле, поверхности, которые собирают тепловые лучи и фокусируют их на болометр термоло­катора и на чувствительную перегородку змеи, очень сильно различаются по величине. Зеркало чувствитель­ного термолокатора, фокусирующее падающее на него излучение на болометр, может иметь в диаметре боль­ше метра, тогда как диаметры «ноздрей» — теплового локатора змеи — не превышают сантиметра. Таким об­разом, площади этих поверхностей различаются на че­тыре порядка. А чувствительность технических термоло­каторов больше термолокатора змеи только в два раза, а это значит, что перегородка змеи чувствительнее пле­нок современных болометров в несколько тысяч раз. Вот где следует искать путей повышения чувствитель­ности технических систем такого рода! Но, увы, прин­цип работы болометра змеи пока неясен.
В своей дистанционной сигнальной службе обнару­жения живая природа использует еще много других высокочувствительных «приборов», основанных на раз­ных принципах и представляющих большой интерес для техники. Особенно богат такими системами мир насекомых. «Приборы» обнаружения у насекомых чрез­вычайно просты по устройству, но по широте диапазона воспринимаемых сигналов, по разнообразию «конструк­ций», микроминиатюрности, надежности работы они занимают первое место не только по сравнению с ана­логичными техническими системами, но и по сравнению с такими же устройствами, имеющимися у других пред­ставителей живой природы. Возьмем к примеру му­равьев. В глубине муравейников они руководствуются не зрением, а особым «чувством», представляющим со­бой сложный комплекс осязания и обоняния. Обоняние у муравьев не похоже на наше — оно позволяет воспри­нимать даже форму предметов!
Необходимо признать, что органы обоняния у жи­вотных и человека, к большому сожалению, изучены пока меньше, чем все другие органы чувств. Между тем созданные природой системы обоняния обладают изумительной гибкостью, высокой чувствительностью и прекрасно приспособлены для пассивной локации. О механизме восприятия запахов сегодня еще мало что известно. У нас даже нет меры, которой можно было бы измерять силу запаха так, как мы измеряем силу звука, освещенность или температуру. Известный специалист по проблемам запаха и обоняния Р. Райт, автор недавно переведенной на русский язык книги «Наука о запахе», в главе «Сила запаха» пишет: «Од­нажды мне захотелось узнать, как пахнет вещество, на­зываемое фенилацетиленом. Я взял «Органическую хи­мию» Рихтера и на стр. 446 прочел, что это «...жидкость со слабым запахом». Потом заглянул в «Органическую химию» Бернтсена и на стр. 414 обнаружил, что это «...жидкость с приятным запахом». А на стр. 157 «Ру­ководства по органической химии» Дайсона было ука­зано, что фенилацетилен — это «бесцветная жидкость с неприятным запахом, напоминающим запах лука». Подобного рода оценки запаха в жизни довольно обычны. Люди по-разному воспринимают запах одного и того же вещества.
Не существует пока и общей теории, которая объ­ясняла бы, каким образом нос и мозг обнаруживают, сравнивают и опознают запахи. А ведь в разное время было выдвинуто около 30 предположений на этот счет. Но ни одно из них не выдержало экспериментальной проверки и не смогло опровергнуть уже давно устано­вившееся представление о том, что для обонятельных восприятий необходимо присутствие в воздухе паху­чих частиц.
А эта концепция существует уже более 2000 лет, со времен римского поэта Лукреция Кара, который счи­тал, что в носу есть маленькие поры, различные по раз­мерам и по форме, в которые входят «пахучие» ча­стички, испускаемые летучими веществами. Частички каждого вещества имеют только им одним присущую форму, а распознавание каждого запаха зависит от того, к каким порам подходят эти частички.
Теперь ученые считают, что догадка Лукреция Ка­ра была справедлива. За последние несколько лет были собраны данные, подтверждающие, что геометрия мо­лекул пахучих веществ действительно служит главным опознавательным признаком запаха.
В 1941 г. шотландский ученый Р. Монкриф выдвинул гипотезу, которая в настоящее время считается наи­более состоятельной. И она очень напоминает догадку римского поэта. Монкриф предположил, что обоня­тельная система содержит рецепторные клетки не­скольких различных типов, каждый из которых соот­ветствует определенному «первичному» запаху, и что молекулы пахучего вещества вызывают ощущение за­паха, плотно входя в рецепторные участки этих кле­ток. Согласно теории Монкрифа предполагается прежде всего механическое взаимодействие молекул с рецеп-торными клетками. Молекула соответствующей конфи­гурации входит в углубление рецептора примерно так же, как штепсельная вилка в розетку. Допускается так­же, что некоторые молекулы могут входить в две раз­ные розетки — одной стороной в более широкий рецеп­тор, а другой — в более узкий. В таком случае возникает ощущение «сложного» запаха. А каковы «первичные» запахи?
Американский ученый Дж. Эймур нашел ответ на этот вопрос, проведя обширные исследования по орга­нической химии. Он установил, что первичные запахи, смеси которых в определенной пропорции дают любой из известных запахов, суть следующие: камфорный, мускусный, цветочный, мятный, острый и гнилостный. Молекулы веществ с разными первичными запахами отличаются друг от друга по форме. Мускусный запах свойствен молекулам в форме диска, молекулы с кам­форным запахом имеют форму шара и т. п. Ученый весьма эффектно подтвердил свою теорию. Он спро­ектировал молекулу некоего, неизвестного до тех пор вещества и предсказал, как оно будет пахнуть. Химики по его просьбе синтезировали вещество с такими мо­лекулами, а опытные «дегустаторы» установили, что его запах именно таков, каким он должен был быть по прогнозу Эймура.
Таким образом, наши органы обоняния работают, вероятно, по принципу «ключа и замка». И этот в об­щем простой принцип позволяет производить сложней­шие химические анализы. Так, например, установлено, что обоняние человека способно опознать запах этил-меркаптана при концентрации 4-Ю"9 кг/м3, ванилина — при 2-Ю-13 кг/ж3. Сигнал о наличии пахучего вещества генерируется практически мгновенно, сразу вслед за соприкосновением этого вещества с периферической частью обонятельного аппарата. Чувствительность же газоанализатора, например ВТИ-2, достигает лишь 10˜6 кг/м3, а время, потребное на одно определение за­паха вещества, колеблется в пределах от нескольких минут до десятков минут.
Л. Милн и М. Милн, авторы недавно изданной у нас книгу «Чувства животных и человека», пишут: «Среди веществ, к которым наш нос наиболее чувствителен, нужно назвать мускус, выделяемый анальными пахучими железами самца мускусной кабарги*).
Химики подсчитали, что с любой небольшой поверх­ности мускусного раствора, с которого каждую секунду высвобождается 800 000 молекул, за две секунды выде­ляется столько молекул, что человек ощутит запах мус­куса.
Для Северной Америки более знакомый запах — это химическое оружие скунса. Активное начало в нем — этилмеркаптан, который ощущается человеком при вды­хании всего лишь 0,000 000 000 000 002 г. Такое незначи­тельное количество все же содержит 19 400 000 000 мо­лекул; значит, нашему носу требуется почти в 12 000 раз больше пахучего вещества скунса, чем соответствующе­го вещества мускусной кабарги, чтобы послать мозгу верную информацию».
И все же, имея немало оснований для того, чтобы гордиться данным нам природой органом обоняния, приходится признать, что он далеко еще не блещет тонкостью восприятия. В природе имеются сотни ты­сяч запахов. Из них человек в состоянии воспринять лишь очень небольшую часть, причем способность эта развита у людей неодинаково. У женщин обоняние тоньше, чем у мужчин. Большинство людей восприни­мает запахи левой ноздрей лучше, чем правой. А вот обыкновенная дворняжка, подумать только, может раз­личать до полумиллиона запахов, совершенно недо­ступных человек}'.
Бывалые моряки хорошо помнят то время, когда в списках экипажей подводных лодок числились... белые мыши. Дело в том, что в свое время даже «владычица морей» Англия строила лодки, которые освещались газолином — жидким углеводородом, пред­ставлявшим огромную опасность при малейшей не­брежности. Выяснилось, что белые мыши чрезвычайно чувствительны к запаху газа и моментально предупреж­дают о его утечке своим писком. На содержание мышей отпускались даже специальные деньги, включавшиеся в общую расходную ведомость команды.

*) Кабарга — небольшое горное животное, довольно часто встре­чающееся с горах Восточной Сибири.
Недавно ученые установили, что некоторые рыбы (главным образом ночные) способны реагировать даже на отдельные молекулы ароматического вещества*). В частности, при изучении обоняния угря было установ­лено, что он может обнаруживать по запаху спирт в разведении, равном б* 10˜20. Иными словами, достаточно в Ладожском озере (объем воды в нем равен 3500 км3) развести 1 г спирта, чтобы угорь мог отличить эту воду от другой!
Узнали об этом американские военные специали­сты — и всполошились. Еще бы. Ведь с помощью та­кого прибора подводная лодка могла бы «взять след», оставленный в открытом океане неприятельским суд­ном. И вот американские инженеры бьются над со­зданием прибора, который мог бы обнаруживать кораб­ли по запаху, т. е. по наличию в воде пахучих примесей, остающихся в кильватерной струе движу­щихся кораблей. Попутно отметим, что ученые Илли-нойского технологического института по контракту с Федеральным агентством авиации работают сейчас над созданием устройства, способного «вынюхивать» бом­бы, спрятанные в самолетах.
Обоняние, разумеется, можно использовать не толь­ко в военных целях. Горняки, например, — уже много лет — подобно английским подводникам в прошлом ис­пользуют «нюх» белых мышей для обнаружения руд­ничного газа. Наличие этого взрывоопасного яда

*) Органы обоняния рыб сильно отличаются от обычных «но-
сов» наземных животных. Запах растворенного в воде вещества
они могут обнаружить, только попробовав воду на вкус. Поэтому
органы обоняния рыб совмещены с органами вкуса и находятся
вокруг рта, на губах. У некоторых пород они размещены иногда
на плавниках и даже по всему телу. Несколько лет назад уче-
ные заметили, что в коже различных рыб содержатся веретенооб-
разные клетки, совершенно непохожие на клетки кожного по-
крова. Было высказано предположение, что странные веретенца
исполняют обязанности химических датчиков, воспринимающих
информацию из окружающей среды. Ргэьитие электронной мик-
роскопии позволило подтвердит! оригинальную гипотезу. Вере-
тенообразные клетки, найденные учеными в жаберных крышках
и в коже примыкающей к жабрам части тела гольяна, оказались
связанными с нервными волокнами. Кончики этих клеток чуть-
чуть выступают над поверхностью кожи. По своему строению
они похожи на известные клетки, которые у рыб воспринимают
вкусовые ощущения. ,
устанавливают по изменению поведения обычно спокой­ных мышей: чувствуя запах газа, они начинают метаться в клетке. Буйство, так несвойственное этим живот­ным,— вот сигнал опасности, и, значит, следует немед­ленно принимать меры.
Очень часто обнаружение запаха газа поручают со­бакам. Так, дирекция одной из газовых сетей в ГДР пользуется услугами некоей овчарки, которая обнару­живает течи в газовых магистралях. Она ежедневно проходит вдоль семикилометрового газопровода, тща­тельно принюхиваясь. Газовщики считают, что никакой прибор не может сравниться с «нюхом» этой собаки, когда дело касается запаха газа. Обнаружив утечку, пес ложится и громко лает, вызывая аварийную бри­гаду, которая должна привести магистраль в порядок.
Немало человеческих жизней спасли собаки в годы второй мировой войны. Миноискатели тех времен на­щупывали лишь металлические оболочки. Собаки же остро чувствуют запахи взрывчатки, фугасов и других «сюрпризов» в оболочках и без оболочек. Но для это­го они должны пройти специальную тренировку. По­сле такой тренировки четвероногие успешно «соперни­чают» со специальными приборами. В годы прошедшей войны саперы не раз выходили на выполнение зада­ний, держа на поводке собак...
Эту изумительную способность наших четвероно­гих друзей — очень точно улавливать и различать за­пахи — недавно решили использовать и... геологи. Инициатива обучения собак новой профессии в нашей стране принадлежит доктору биологических наук Г. А. Васильеву. В Петрозаводский научно-исследова­тельский институт геологии из питомника Министер­ства путей сообщения привезли несколько четвероно­гих. Тренировкой их занялся инструктор Орлов сов­местно с работниками института. Они учили собак отыскивать тщательно спрятанные камешки — серный колчедан. Этот поиск — «начальное образование» чет­вероногого разведчика. В ходе тренировки задания усложнялись. Ведь главное — это разведка рудных ме­сторождений, помощь человеку в составлении под­робнейшей геологической карты; поэтому собак учили запоминать запахи разных руд, ходить по маршруту, отличать одни полезные ископаемые от других.
Пройдя успешно «курс наук» рудоискателей, одна овчарка по кличке Мурат прошлым летом преподала весьма интересный урок работникам одной поисковой партии. Начали бурить скважину. Мурат подошел, по­крутился немного, а затем направился в сторону В пя­тидесяти метрах он остановился и залаял. Н. этом месте разведчики обнаружили залежи серного колче­дана!
В Финляндии овчарка Лари удостоилась даже госу­дарственной премии: она обнаружила большие место­рождения руды. Оказывается, хорошо натренирован­ная собака может найти, например, серный колчедан, лежащий на глубине семи и более метров. Этой уди­вительной способностью собак заинтересовались сей­час инженеры. Они думают над тем, как создать по об­разцу собачьего носа электронное устройство, которое обнаруживало бы по запаху не только серный колчедан, но и другие ценные руды.
Обоняние собак с незапамятных времен использу­ется для выслеживания дичи и поимки преступников. Специалисты утверждают, что каждый человек остав­ляет после себя присущий только ему одному запах. Следовательно, разные преступники пахнут по-разному. И даже если грабитель не оставляет на месте преступления своих вещей — носового платка или перчатки, по которым можно было бы установить его личность, — след все же остается. Этот след — запах. Преступников следует находить по их запаху. Такова конструктивная идея, реализацией которой сейчас за­нята полиция США, где рост преступности достиг ка­тастрофических размеров. Число нераскрытых преступ­лений, совершаемых гражданами «собственной страны господа бога», с каждым годом увеличивается. Традици­онные методы розыска преступников стали неэффек­тивными.
И вот появляется новый подход к проблеме — не преступности, а только розыска преступников: амери­канская полиция создает «обонятельный комплекс для обнаружения преступников». Она уже вооружилась новым прибором — анализатором запахов, который в 1000 раз чувствительнее собачьего нюха. Устройство безошибочно определяет всех лиц, находившихся в данном помещении в течение последних суток. Это,

так сказать, активная часть комплекса. Другая его часть пассивная — картотека «преступных запахов», которая должна помочь в опознании граждан, совершивших противозаконные действия. Опознание предполагается производить с помощью упомянутого выше анализато­ра за..ахов, принцип действия которого полиция дер­жит на всякий случай в строгом секрете. Картотека стремительно пополняется: теперь запахи фиксируют­ся с такой же тщательностью, как и отпечатки пальцев преступников, а застоя в этой области деятельности полиции еще никогда не было отмечено, такой работы у нее всегда невпроворот.
Интересно, что полицейский анализатор запаха яв­ляется первой по-настоящему эффективной техничес­кой обонятельной системой. Известно также несколь­ко других вариантов моделей искусственного носа, но их возможности, однако, весьма ограничены.
Читатели, на которых по каким-либо причинам об­ращали свое внимание сотрудники Государственной автомобильной инспекции, вероятно, знают о пробе Раппопорта. Водителю, задержанному, скажем, за пре­вышение скорости, предлагается подуть в стеклянную трубочку, в которой находится вата, смоченная специ­альным раствором. Если после этого вата синеет, ин­спектор может с уверенностью сказать, что налицо нарушение правил — шофер находится в состоянии опьянения. Сотрудники ГАИ утверждают, что проба положительна даже после стакана пива, выпитого на­рушителем за несколько часов до происшествия. Этот способ борьбы с пьянством на транспорте перадика-леп: многие остаются непойманными и в конце концов становятся виновниками дорожных происшествий.
Одна иностранная фирма, сдающая автомобили во временное пользование, приняла меры к тому, чтобы предупредить пьяное лихачество на принадлежащих ей машинах. Она снабдила свои автомобили устройства­ми, которые не позволяют лицам, находящимся в не­трезвом состоянии, завести двигатель. Чувствительный элемент — «нос» прибора — реагирует на наличие в кабине винных паров. Человек, выдыхающий такие пары, не может включить зажигания, сколько бы он ни вертел ключом. Электронный «нос» указывает испол­нительным элементам, что за рулем пьяница, и они

8 и. Б. Литпнецкий
225

надежно отключают систему зажигания от аккумуля­тора. «Нос» настолько чувствителен, что делает свое дело даже при сквозняке в кабине и при наличии «по­мех» от парфюмерии. По понятным причинам ни на какие запахи, кроме спиртного, устройство не реаги­рует.
Этот прибор, как и все существующие модели орга­нов обоняния, опознает запахи в конечном счете по­средством химического анализа. Чем тире диапазон воспринимаемых запахов, тем сложнее прибор, тем труднее с ним работать. Поэтому очень интересен подход к проблеме создания простого и эффективного запахолокатора, предложенный американским ученым Робертом Кеем. Кей предложил использовать в таких приборах в качестве чувствительных элементов «го­товую продукцию» природы — органы обоняния жи­вотных.
Он поставил перед собой задачу создать прибор, который обнаруживал бы ядовитый газ и поднимал тре­вогу, когда его концентрация достигнет опасного для человека уровня. Опасность отравления постоянно су­ществует, например, в шахтах, где о концентрации руд­ничного газа судят по поведению мышей. Но за мыша­ми нужно непрерывно наблюдать, чтобы не пропустить тот момент, когда они забеспокоятся. Можно отсылать пробы воздуха в лабораторию, но это требует времени. Концентрацию газа нужно анализировать непрерывно и быстро — такова должна быть рабочая установка.
В качестве чувствительного элемента — датчика за­паха рудничного газа — Кей использовал... муху. К нер­вным узлам, заменяющим мухе мозг, ученый присоеди­нил микроэлектроды, которые передавали ее биотоки на обработку. Сначала их подавали на усилитель, а за­тем — в анализатор, где «обонятельные» биотоки от­делялись от всех других. Почуяв ядовитый газ, муха начинала «генерировать» импульсы характерной фор­мы, и анализатор немедленно включал сигнал тревоги.
Для «детектора запахов» (так ученый назвал создан­ный им «полуживой» или, точнее, «наполовину живой» прибор) Кей выбрал муху по ряду соображений: такой «датчик запахов» легко найти, биотоки мухи просто расшифровать, и, наконец, у этих насекомых прег.ос-ходное обоняние. Да и в эксплуатации такой «прибор» очень удобен: если живой «блок» выйдет из строя, в обычной коробке из-под спичек всегда можно хранить несколько десятков запасных.
И все-таки идея американского ученого — не реше­ние проблемы. Во многих областях человеческой дея­тельности необходим надежный, быстродействующий, простой по устройству и удобный в эксплуатации уни­версальный прибор для анализа самых различных запа­хов. Парфюмер, например, имеет дело примерно с 350 запахами. Их нужно безошибочно различать, каждый в отдельности и в сочетании с другими, определять про­порции сочетаний, сортность аромата и т. п. А нельзя ли создать какое-нибудь обонятельное устройство, более объективное, чем орган обоняния человека (и к тому же более чувствительное), пользуясь достижениями со­временной науки и техники?
Над решением этой проблемы сейчас энергично ра­ботают бионики многих стран. Недавно был создан электронно-химический дегустатор, способный анализи­ровать запахи и определять по ним сорта цветов, вин, табака, кофе, бензинов, медикаментов, пищевых про­дуктов,, парфюмерных товаров. Искусственный нос представляет собой серию ионизационных детекторов, связанных с колонками для газовой хроматографии. Электронный «нос» совершеннее человеческого. Его можно применять для изучения запахов пищи, опреде­ления доброкачественности продуктов, а также в самых различных промышленных процессах. С его помощью можно даже попытаться выяснить, нет ли запахов в космосе.
Доктор Драникс из Чикаго разрабатывает метод диагностики различных заболеваний по запаху! Иссле­дуемого помещают в стеклянный ящик длиною 2 м и шириною 70 см, в который непрерывно вводят воздух определенного состава. Отработанная смесь паров и газов подвергается анализу, в ходе которого определя­ют химические вещества, выделенные больным. Пока их обнаружено 24. Сейчас доктор Драникс пытается установить, какие из этих веществ свойственны здоро­вому человеку, какие являются спутниками различных заболеваний и каковы их концентрации. Исследователь надеется, что такой метод позволит осуществлять ран­нюю диагностику многих заболеваний.

В том же направлении работает сейчас и группа других ученых. Они разработали оригинальную уста­новку — бутылку, позволяющую собирать и с помощью тончайшей аппаратуры анализировать запахи, выделя­емые здоровым и больным человеком, и даже запахи той среды, в которой человек находился некоторое время назад. Последнее может, например, иметь важное зна­чение в криминалистике. Более конкретная задача — исследование запахов, привлекающих и отпугивающих насекомых — комаров, гнуса и другой нечисти.
Недавно ученые установили, что по запах)' можно определить не только состояние здоровья человека, но и его возраст, пол, пищевой рацион и даже (прибли­зительно) район, в котором он постоянно проживает. И хотя работа в этом направлении находится лишь в стадии эксперимента, специалисты, занимающиеся раз­работкой ольфактроники — науки о запахах, вполне уверены, что благодаря совместным усилиям биоников и специалистов по электронной технике человек в бу­дущем получит возможность различать запахи так же хорошо, как и собака, и, в частности, сможет отличать одного человека от другого по его индивидуальной, вполне четкой ароматической «подписи».
Сейчас мы получаем чуть ли не 7'/в всей информации от окружающего нас мира через органы зрения. Поэто­му многие повседневные наши выражения восходят своими этимологическими корнями к зрительным ощущениям. Например, когда мы говорим «мироощуще­ние», то подразумеваем под этим чаще всего «миро­воззрение». Но когда бионика в содружестве с ольфа-ктроникой и электронной техникой научится модели­ровать созданные природой самые высокосовершенные живые системы обоняния и поставит их на службу че­ловеку, перед ним по-новому откроется изумительный мир запахов во всей его красоте. И тогда наряду с при­вычными понятиями «мироощущение», «мировоззре­ние» прочное место займет в нашем лексиконе термин «мирообоняние»,

Беседа седьмая

Искусные навигаторы



Это случилось весной 1961 г. Поздним вече­ром в одном из помещений Центра атомных исследо­ваний в Харуэлле (Англия) раздался телефонный зво­нок. Трубку взял дежурный отдела антирадиационной службы. Выслушав короткое сообщение, он немедленно связался с начальником аварийной команды. Через не­сколько минут, развивая бешеную скорость, по шоссе уже мчалась машина специального назначения. Она остановилась, завизжав тормозами, возле небольшой уютной виллы, принадлежащей известному английско­му энтомологу профессору Кеттлвеллу. Причиной под­нятой в Харуэлле тревоги оказалась... бабочка, по-ла-тыни называемая номофилла ноктуэлла, принесшая во владения ученого источник интенсивного бета- и гам­ма-излучения.
Такой случай, несмотря на всю свою беспрецедент-ность, мог остаться и незамеченным, если бы не одна весьма интересная гипотеза, относящаяся к «биогра­фии» номофиллы ноктуэллы. Дело в том, что эта ба­бочка встречается в двух разновидностях — темной и светлой. Поймать ее можно только в Англии и в Север­ной Африке. По мнению некоторых энтомологов, роди­ной светлой разновидности номофиллы ноктуэллы яв­ляется Северная Африка. Здесь она появляется на свет и уже через несколько дней отправляется в грандиоз­ное по дальности путешествие — к Британским остро­вам. Тут она откладывает яички, из которых к концу лета появляется поколение, на сей раз с крылышками темного цвета. Осенью эти уроженцы Англии пускают­ся в дальний вояж — возвращаются на родину своих родителей, в Северную Африку.
Так ли все на самом деле? Ответить на этот вопрос еще совсем недавно, когда охотники за бабочками были вооружены только сачками да лупой, было очень труд­но. Ведь номофилла ноктуэлла — бабочка довольно ред­кая; к тому же она ведет исключительно ночной образ жизни, а это затрудняет наблюдение за нею. Но сегодня энтомологи располагают многими весьма совершен­ными средствами для постановки своих экспериментов, в частности, например, такими, как радиоактивные изо­топы и счетчики Гейгера. Ими-то и решил воспользо­ваться профессор Кеттлвелл для проверки правильнос­ти гипотезы о происхождении обеих разновидностей номофиллы ноктуэллы. Летом он опрыскивал раство­ром, содержащим радиоактивный изотоп серы, листья растений, которыми питались гусеницы этой бабочки, а следующей весной проверял на радиоактивность ба­бочек, прилетавших из Африки. Для поимки бабочек энтомолог изготовил и установил на террасе в своем саду хитроумную ловушку. Это была ртутная лампа с фильтром, пропускавшим только ультрафиолетовые лучи. Ночные бабочки одна за другой летели на невиди­мый свет, а ученый, притаившись поблизости, ловил их сачками и к каждой пойманной номофилле ноктуэлле подносил прибор для измерения радиоактивности.
Но в весенний вечер, о котором идет речь, счетчик Гейгера долгое время упорно молчал. Ученому явно не везло, он даже начал терять надежду на удачу постав­ленного эксперимента. И вдруг в наушниках послыша­лись резкие щелчки. Обрадовавшийся Кеттлвелл бро­сил беглый взгляд на шкалу дозиметра и оцепенел: стрелка прибора переползла предупредительную крас­ную черту и указывала на величину радиоактивности, намного превышавшую дозу, опасную для человека! Опомнившись, ученый бросился к телефону и связался с дежурным в Харуэлле...
Ознакомившись с сложившейся обстановкой на мес­те происшествия, служащие аварийной команды с со­блюдением соответствующих мер предосторожности (при помощи дистанционных манипуляторов) помести­ли радиоактивную бабочку в массивный свинцовый контейнер и перевезли ее в одну из лабораторий атом­ного центра. Там ее подвергли тщательному исследова­нию и вот что обнаружили: в голове номофиллы нок­тузллы застрял крохотный кусочек радиоактивного кварца. Он-то и являлся таинственным источником ин­тенсивного бета- и гамма-излучения.
Где же бабочка приобрела это страшное «украше­ние»? Оказывается, как установили в Харуэлле, это была «память» о песчаной буре, в которую помофилла попала, пролетая над Сахарой, память о буре, вызван­ной взрывом французской атомной бомбы.

Рис. 1. Маршруты полетов бабочки монарх.

Так чистая случайность позволила профессору Кеттл-веллу, посвятившему всю свою жизнь изучению бабо­чек, проверить правильность гипотезы относительно маршрута дальних перелетов номофиллы ноктуэллы.
Но номофилла не единственная бабочка, которую привлекают дальние дороги. Оранжево-коричневая ба­бочка монарх, обитатель Северной Америки, ежегодно совершает перелеты из холодных краев в более теплые. Из Канады, например, монархи направляются в Юж­ную Калифорнию, Флориду и даже в Новую Зелан­дию, покрывая расстояния, превышающие 3600 км (рис. 1). При этом бабочки поднимаются высоко в воз­дух (до 120 м) и летят днем и ночью со скоростью 12 км час. Иногда они отдыхают, опускаясь, расплас­тав крылья, прямо на воду, а затем снова продолжают свой дальний и нелегкий путь.
Однако примеры с бабочками далеко не исчерпы­вают всех удивительных случаев искусной навигации, наблюдаемых в живой природе. Например, олени кари-бо все лето пасутся под неярким солнцем Северной Ка­нады, но, когда в тундре наступает суровая зима, они уходят за тысячи километров на чужбину — к югу, в приполярную тайгу, чтобы с первыми лучами весеннего солнца снова вернуться на родину — на милый север. Сложные и длительные путешествия по безбрежным просторам Тихого и Атлантического океанов соверша­ют гигантские морские черепахи: они проплывают для кладки яиц более 5500 км и с завидной для самого за­правского штурмана точностью находят обратную до­рогу домой. В науке известны факты кругосветных пла­ваний китообразных, когда они уверенно бороздят вол­ны Мирового океана, путешествуя по земному шару из одного моря в другое.
Оказалось, что неплохими навигаторами являются и пингвины, те самые смешные и добродушные, на пер­вый взгляд неловкие и малоподвижные птицы, предмет наших беззлобных подтруниваний. В конце 1964 г. со­трудники советской южнополярной обсерватории Мир­ный перевезли самолетом на противоположный берег Антарктического материка сорок пингвинов. Ученые решили проверить способность этих удивительных жи­вотных ориентироваться на местности. И что же ока­залось? Спустя год один из «переселенцев» вернулся «домой», в Мирный. Сквозь пургу и заносы, ледяные поля и моря снега, в полярную ночь и семидесятигра­дусный мороз, потеряв по дороге всех своих товари­щей, прошагал он вдоль восточного побережья Антарк­тиды более 4500 л'л!
Даже такие крохотные существа, как муравьи, и те отлично ориентируются в пространстве. Так, они без­ошибочно находят среди густой травы на расстоянии сотни-другой метров свой муравейник, а ведь задача эта для них не менее сложна, чем, например, для кари-бо пробираться по пути к дому сквозь дремучий лес.
Поразительными штурманскими способностями об­ладают и многие домашние животные. Известен, напри­мер, такой случай. На окраине Тбилиси жила кавказ­ская овчарка по кличке Цабла. Ее воспитателем и самым большим другом был ученик 2-го класса Сандро. Однажды отца Сандро, уполномоченного колхоза, попросили отдать Цаблу в хозяйство, расположенное далеко в горах: ведь кавказские овчарки умеют почти са­мостоятельно пасти овец. За собакой приехал чабан. С большим трудом оторвали Цаблу от Сандро, погру­зили в автомашину и увезли в горы. Однако в самом конце пути Цабла вырвала веревку из рук замешкавше­гося чабана и бросилась бежать. Между ней и Сандро лежали горы и долины, реки, особенно бурные в ту весну, селенья с чужими людьми и собаками, неприяз­ненно встречавшими чужаков. Тысячи направлений от­крывались перед нею. Дороги Цабла, сидевшая в за­крытой машине, разумеется, не видела. Ни слух, ни обоняние, ни тем более вкус подсказать ей ничего не могли. Осязание и мышечно-двигательное чувство — тоже: ведь собака не проходила этим путем, ее везли! И тем не менее через два дня ободранная и вконец отощавшая Цабла из последних сил перепрыгнула зна­комую ограду. Как свидетельствует затраченное время, направление было выбрано ею безошибочно и пройде­но почти по прямой — кратчайшим путем!
А птицы? В мире животных, пожалуй, нет более искусных навигаторов, чем пернатые. Есть у орнитоло­гов такой специальный термин — «хоминг» (он проис­ходит от слова «home» — дом). Означает он чувство дома, которое поразительно развито у птиц и тесней­шим образом связано с их чудесными навигационными способностями. Известны, например, факты, когда мор­ских птиц увозили в открытое море за несколько сот километров и они возвращались к своим гнездам. Аме­риканских крачек снимали с гнезд, расположенных в районе Мексиканского залива, и выпускали на волю на расстоянии более тысячи километров. Через несколь­ко дней их снова находили у своих гнезд. Возвраща­лись к гнездам горихвостки и ласточки. Во время вто­рой мировой войны стрижи, перевезенные из Швейца­рии в Португалию, вернулись через три дня, покрыв расстояние в 1620 км. Скворцы, взятые из своих гнезд под Берлином и увезенные в самых различных направ­лениях, находили обратную дорогу домой с расстоя­ния более 2300 км. Буревестник, пойманный в Англии и выпущенный в США, вернулся в свое гнездо через 12 дней, пролетев над неизвестным ему Атлантическим океаном более 5600 км\ На самолете увозили аистов из Львова. Их выпускали в Палестине, куда они вскоре должны были лететь по своей воле. Но и они меньше чем за две педели возвращались домой. Проведенные не так давно опыты с альбатросами показали, что эти птицы, пойманные на атолле Мэдуэй и отвезенные за­тем в разные страны мира на расстояние 5000 — 6000 км, все-таки возвращались домой. Скорость их полета при этом составляла в среднем около 500 км в сутки. В при­веденных примерах хоминга заслуживает внимания сле­дующая любопытная деталь. Чтобы полностью исклю­чить возможность «запоминания» птицами дороги в описанных опытах, их транспортировали в закрытых клетках, подвергали продолжительному вращению, даже наркотизировали, но, несмотря на это, «навигационный механизм» у подопытных птиц все же действовал с та­кой же точностью, как и у контрольных.
И, наконец, вершина навигационных способностей птиц, вечная загадка природы — сезонные перелеты (миграция) пернатых. Сотни деревенских ласточек, ря­дами сидящих на электрических и телеграфных прово­дах,— обычное явление для позднего лета. Птицам со­вершенно безразлично, что «бежит» под их лапками: электроэнергия или всевозможная информация. Но вот ласточки с громким щебетанием срываются с места, не­которое время кружат плотной стаей над соседними полями, а потом снова опускаются на провода, только несколько дальше. Отчего ласточки всей стаей так воз­бужденно перелетают с места на место? И почему они не собирались на проводах такими большими группами в начале лета? Если, не успев как-нибудь осмыслить эти факты, вечером наблюдатель вновь придет в эти места, то на проводах уже никого не будет. И можно проехать многие километры по сельским дорогам, вни­мательно осматривая такие же провода, чтобы убедить­ся — ласточки исчезли. Они улетели, улетели за тысячи километров, к югу, в тропики, чтобы, пережив суровую зиму на чужбине, в конце апреля все-таки вернуться домой.
Можно привести много примеров сезонных переле­тов птиц и замечательного навигационного искусства, проявляемого ими при этом. Птицы летят над океана­ми и пустынями. И даже горы не могут заставить пер­натых свернуть с выбранного ими пути. Однажды пере­летную стаю гусей случайно удалось сфотографировать над высочайшей вершиной мира — Эверестом, или Джо­молунгмой, как ее теперь чаще называют. Вот куда за­брались птицы — на высоту почти 9 км. Забрались, но не свернули с пути. Тысячи опасностей встречаются им в дороге. Сверху набрасываются ястребы и орлы. Снизу гремят выстрелы охотников. Даже в минуты ко­роткого отдыха нет покоя: может подкрасться какой-нибудь зверь. Горизонт затягивает туман. Крылья тя­желеют под дождем. Налетают бури и уносят птиц далеко в сторону. Но они упорно прокладывают путь по своему курсу. Бекасы, гнездящиеся в Японии и зи­мующие в Восточной Австралии, пролетают над океа­ном 5000 км. При этом значительную часть пути они преодолевают ночью, почти в полной темноте, и тем не менее не сбиваются со взятого направления. Северо­американская золотистая ржанка каждую осень совер­шает перелет из места гнездования в Северной Канаде па зимовку к Гавайским островам. Эта птица не имеет перепонок на лапах, поэтому она даже не может от­дыхать на воде, как водяные птицы. Чтобы достичь своей цели, она вынуждена лететь непрерывно в тече­ние нескольких недель над океаном. Малейшее откло­нение от курса грозит ей тем, что она «проскочит» мимо цели, затеряется в океанских просторах и погиб­нет от истощения. Но этого не происходит. Меняется ветер, сбивая ржанку с пути, ночь опускается над мо­рем, утром встает над водой туман. Но крошечная птичка уверенно выходит к цели, словно ее привел са­мый точный и верный компас, о котором мы, люди, можем только мечтать. Но, пожалуй, самой удивитель­ной и дальней является дорога полярной крачки, не­большой птички с длиной тела всего около 35 см (рис. 2). Когда в Арктике наступает зима, крачки отправляются на юг. Они летят вдоль берегов Европы, потом вдоль берегов Африки. Тут раздолье для птиц. Но крачки летят все дальше и дальше. Они не успокаи­ваются, пока не забелеют впереди вечные снега Ан­тарктиды. Тут как раз к этому времени наступает лето, конечно, весьма относительное. Но крачкам это и надо. Они зимуют у подножья ледников. Каждый год им при­ходится пролетать до 60 ООО км. Дорога от арктических островов до скал Антарктиды только в один конец за­нимает около трех месяцев. Половину жизни крачки проводят в пути, половину — среди снегов: то е Арк­тике, то на другом конце Земли, в Антарктике.
Таковы факты, свидетельствующие об ориентации различных животных. Эти факты подчас весьма любо­пытны, иногда неожиданны, но они вроде бы и не со­держат ничего необычного: ориентируется в простран­стве человек, ориентируются и животные — что же

Рис. 2. Перелеты окольцованных полярных крачек (по Д. Гриффину). Пункты кольцевания молодых крачек на побережье Северной Америки отмечены булавками с белыми головками, а места где они были обнаружены черен несколько месяцев,— булавками с чер­ными головками.

здесь особенного? А если вдуматься? Человек — с его разумом, волей, талантом, человек — создатель Сикстин­ской мадонны и космического корабля и... маленькая пичужка или крошка муравей. Ну что же тут общего? И тем не менее человек — это, как мы привыкли счи­тать, чудо природы — может ориентироваться в про­странстве только с помощью секстанта, хронометра, навигационных таблиц и, конечно, знаний, которые приобретаются в течение многих месяцев упорного тру­да. И при этом он часто путается и ошибается. Не так давно, в конце XIX века, ошибки людей при ориента­ции достигали нескольких десятков километров. Да и сейчас, после усовершенствования секстанта и хроно­метра и появления средств радионавигации, когда точ­ность ориентации возросла до 100 — 400 м, корабли и самолеты нет-нет, да и сбиваются с намеченных курсов (особенно во время магнитных бурь). А если лишить современного человека привычных ему приборов? Ведь он тогда может заблудиться, как говорится, и в трех соснах.
Другое дело — животные. И поэтому их навигаци­онные способности не просто любопытны и неожидан­ны, но и, скажем прямо, феноменальны, а следователь­но, достойны самого пристального внимания, изучения и, может быть, подражания. Да, да, именно подражания. И не случайно об устройстве «механизмов навигации» животных ныне спорят сотни крупнейших ученых мира, их изучением занимаются многие кафедры учебных ин­ститутов и университетов, десятки широко известных научно-исследовательских организаций, вплоть до Мор­ского и Авиационного ведомств США и даже Нацио­нального управления США по аэронавтике и исследова­ниям космического пространства.
Так как же работает «система» ориентации у живот­ных, когда не видна ни сама цель, ни прилежащие к ней ориентиры? Где они прячут свой загадочный «компас»? И в чем все же секрет идеальной точности действия «механизма навигации» животных?
Однако ответить на все эти вопросы оказывается не так-то просто. Начнем с того, что систематические на­блюдения за ориентацией морских животных, рыб и чле­нистоногих (муравьев, пчел, паукообразных) сопряжены со значительными трудностями. Попробуйте, скажем, проследить за путешествиями, совершаемыми осетро­выми от американских рек до берегов Гренландии. Еще сложнее изучить подводные «одиссеи» европейских угрей: они выходят из рек в Балтийское море, пере­секают Северное море и Атлантический океан и нере­стятся у Бермудских островов. Не менее трудно про­следить и «марафонские» заплывы морских черепах. Они «стартуют», например, в Китайском море, а «финиши­руют» у берегов Малайи, откладывая там яйца. Вообще говоря, для систематических наблюдений птицы пред­ставляют собой более благодарные объекты, хотя и здесь не все обстоит так уж благополучно, как хотелось бы, ведь не случайно же миграция и хоминг птиц считаются од?1ими из сложнейших проблем биофизики. Дело в том, что изучать привычки птиц тоже нелегко. Ясно, что для этой цели птиц надо наблюдать в основном в природе. А как это сделать, если они порхают с места на место? Одни осенью далеко улетают, другие, наоборот, приле­тают к нам зимовать. Одни летают днем, другие — толь­ко по ночам. Есть птицы кочующие, например серые ку­ропатки. Они перебираются на зимовку неподалеку, в» соседние районы. Но в других местах те же куропатки никуда не улетают, ведут «оседлый» образ жизни. А в Юго-Западной Сибири это перелетные птицы. Попро­буй тут разберись. Но ученые понемногу разбираются в этом хитросплетении птичьих загадок. «Господь бог хитер, но не злонамерен!» — пошутил как-то А. Эйн­штейн. Природа хотя и неохотно, но все же расстается со своими тайнами, в том числе и с тайнами «птичьей навигации». Как же исследуют ученые маршруты перна­тых, скорость, дальность и продолжительность их пере­летов? Прежде всего, конечно, методом кольцевания — самым старым методом, известным орнитологам еще в древности и тем не менее широко применяемым и в на­ши дни. Пойманной птице надевают на лапку кольцо, обычно алюминиевое, легкое и нержавеющее. На нем есть номер и условный краткий адрес научной органи­зации, занимающейся кольцеванием. Потом, сделав от­метку в журнале наблюдений, птицу выпускают. Когда ее снова поймают, быть может, через несколько лет и где-нибудь в далеких краях, кольцо вернут по указан­ному на нем адресу. Оно о многом может рассказать ученым.
Значительно позже кольцевания, в начале XX века, австрийский ученый Экснер ввел в практику метод измерения времени нахождения птицы в полете, осно­ванный на испарении камфоры из трубки, прикреплен­ной к птице. В 1950 г. англичанин Уилкинсон для той же цели использовал закрытый цилиндр, на одном конце которого был расположен источник радиоактивных ча­стиц, а на другом — фотоэмульсия. Между ними разме­щался шарик, закрывающий поток излучения, когда трубка находилась в вертикальном положении. Эта трубка привязывалась к крылу, и все взмахи крыла, а следовательно, и время полета отмечались на фото­эмульсии.
Начиная с 1943 г. по инициативе известного амери­канского биофизика Дональда Р. Гриффина для наблю­дения за летящими птицами с воздуха стали системати­чески использоваться легкие самолеты, следующие за стаями на достаточно большом расстоянии. Наконец, примерно в то же время — в конце второй мировой войны — повышение мощности и разрешающей способ­ности радаров позволило использовать их для наблю­дения за птицами. Следует еще заметить, что, наряду с наблюдениями птиц на воле, для выяснения механизма их ориентации огромное значение имеют еще и специ­альные лабораторные эксперименты, подчас весьма слож­ные и тонкие. А все эти исследования, вместе взятые, помогают ученым установить множество интересных и важных фактов, так или иначе связанных с природой навигации у птиц и в конечном итоге высказать ряд научных гипотез и даже разработать теории, объясняю­щие физиологические механизмы навигации. Но лучше все-таки по порядку. И сначала, пожалуй, о гипотезах. Потому что нередко для решения какой-нибудь научной проблемы, и особенно такой сложной, как навигация птиц, полезно немного отвлечься и посмотреть на проб­лему несколько шире, начиная с самых азов, а быть может, даже с повторения первоначального пути проб и оши­бок. Ведь бывает же и так: некоторые, вроде бы явные па ранних стадиях исследования нелепости впоследст­вии звучат чуть ли не как гениальные пророчества. По­жалуй, здесь будет уместно вспомнить, что писал Даниил Гранин об эволюции открытия: на первой стадии «Это невероятно!», на второй «В этом что-то есть...», и в кон­це «А кто в этом сомневался?!» И в шутке этой, безу­словно, заложен здравый смысл. Итак, о различных ги­потезах ориентации птиц при миграции и хоминге, в том числе и о самых древних из них.
В середине прошлого века известный русский уче­ный, академик А. Ф. Миддендорф выдвинул так назы­ваемую магнитную гипотезу ориентации птиц. Птицы чувствуют, в каком направлении находится магнитный полюс, считал он. Это помогает им найти путь осенью на юг, весной — на север. И эта гипотеза нашла своих приверженцев даже в наши дни. Французский физик Вигье высказал предположение, будто бы «магнитное чувство» у перелетных птиц развито так сильно, что они могут ощущать не только общее направление на полюс, но даже учитывать магнитное склонение. Поэтому они способны прямым путем вернуться к цели из любого места. Однако все это надо было еще доказать. Нача­лись хитроумные опыты. Птиц помещали в особые ка­меры и создавали вокруг них сильные магнитные поля. Пернатые пленники чирикали, клевали зерно, но ника­кого особенного беспокойства не проявляли. Чувствуют ли они магнитные поля, понять было трудно. Польский орнитолог Водзицкий прикреплял к головам аистов, улетавших на зимовку, небольшие намагниченные же­лезные палочки. По мысли ученого, они должны были нейтрализовать влияние магнитного поля Земли. Аисты относились к этому весьма неодобрительно и всеми си­лами старались поскорее избавиться от «нагрузки». Но почему они это делали, так и осталось неясным: то ли действительно привязанные магнитики не давали им ориентироваться, то ли просто мешали.
В 1947—1951 гг. сходные эксперименты были постав­лены американским физиком Егли. Наблюдения за почтовыми голубями с магнитными и немагнитными (медными) пластинками на крыльях производились с самолета. В результате проведенных опытов Егли уста­новил: птицы с магнитными пластинками на крыльях отклонялись от правильного пути в среднем на 103°, с медными — всего на 84°. Разница, как мы видим, не столь значительна, чтобы делать заключение в пользу магнитной ориентации голубей, хотя Егли и держался противоположного мнения. Большинство же ученых от­неслось ко всем этим опытам явно скептически. — Маг­ниты на крыльях еще ничего не доказывают,— говорили они. — Водзицкий привязывал железные палочки к го­ловам аистов, и то птицам было неудобно летать. А тут маленький голубь... Ведь известно, что перед соревно­ваниями на дальние дистанции голубям не следует да­вать больше чем 20 — 25 г зерна во избежание сильного снижения их скорости. Так что какая уж тут ориента­ция с пластинками на крыльях! Что же касается пря­мых доказательств магнитной и электромагнитной чув­ствительности пернатых, то мнения об этом еще более противоречивы. По сведениям, исходящим в основном от голубеводов-любителей, считалось, что голуби теряют способность ориентироваться в зоне действия мощных электро- и радиостанций. Подобные сообщения особен­но участились после появления мощных радиолокаци­онных установок. Было представлено много на первый взгляд вполне убедительных доказательств того, что радиолокационные станции нарушают работу неизвест­ного нам «компаса», управляющего перелетами птиц.
Но есть и другое, скажем прямо, противоположное, мнение. Так, советский ученый, кандидат биологических наук В. Э. Якоби утверждает, что сообщения об «элект­ромагнитной чувствительности» пернатых все-таки прак­тикой не подтверждаются. При этом он ссылается на наблюдения, проводившиеся над птицами в Туркмении, Прибалтике и на юге Украины. В Туркмении непода­леку от работавшей радиолокационной установки стоял домик, на чердаке которого жили домашние голуби. Они часто летали мимо радара в непосредственной бли­зости от пего, но строй стаи при этом не нарушался. Есть факты, свидетельствующие о полном пренебреже­нии излучением радара мелкими птицами. Воробьи и скворцы, например, садились на вращающуюся антенну и совершали на ней 8—10 оборотов, а ведь они находи­лись при этом в опасной даже для человека близости к излучателю! Более того, известно, что скворцы даже устраивают гнезда в пустотелой металлической балке антенны локатора. К сказанном)' можно еще добавить, что в опытах по использованию радарного излучения для отпугивания птиц, от аэродромов, проводившихся за рубежом, эффекта рассеивания птиц не отмечалось.
Отрицают «электромагнитную чувствительность» пернатых и многие зарубежные ученые: выдающийся немецкий орнитолог Крамер, американский исследова­тель Друри, англичане Иствуд и Райдер и итальянец Маргариа... Казалось бы, все ясно: гипотеза магнитной ориентации птиц Миддендорфа полностью несостоя­тельна, поскольку не удалось убедительно обосновать даже примеры предполагаемой магнитной чувствитель­ности пернатых. Но... Ах, уж это «но»!
Интересные данные были получены в последние годы отдельными учеными при экспериментальной проверке «магнитного чувства» у ряда насекомых. Так, западно­германский ученый д-р Гюнтер установил, что мухи ориентируются в магнитном поле Земли: в 90 случаях из 100 они садятся на горизонтальную поверхность либо в направлении восток — запад, либо в направ­лении север — юг. То же наблюдается и у майских жуков. В научной литературе неоднократно упомина­лось, что во время «отдыха» в гнезде термиты всегда располагаются головами в одном и том же направлении. Достоверность этих данных недавно решил проверить немецкий ученый Г. Беккер. Он начал наблюдать за поведением термитов в темноте и обнаружил, что не­которые их разновидности действительно занимают в гнезде совершенно определенное положение. Одни ви­ды термитов располагаются параллельно силовым ли­ниям магнитного поля Земли, другие — перпендикуляр­но. Когда же термитов поселили в металлический ящик, чтобы устранить влияние магнитного поля, термиты стали располагаться как попало, определенность ориен­тации исчезла. Но когда термитов поместили в поле мощного магнита, они изменили ориентацию в соответ­ствии с направлением силовых линий нового магнитного поля. Аналогичные опыты по исследованию магнитной чувствительности проводились с улитками (американ­ский ученый Ф. Браун) и червями. Все эти опыты ока­зывались неизменно удачными. И то, что эксперимен­тами и наблюдениями удалось установить способность мух, термитов, улиток, червей и других организмов воспринимать незначительные изменения в направле­нии и силе магнитного поля, безусловно является знаменательным. С одной стороны, это показывает (в который раз!) изумительное мастерство природы, сумевшей наделить насекомых сверхминиатюрными, на­дежными и удивительно тонко действующими «механиз­мами» ориентации; с другой стороны, говорит о том, что сегодня все-таки нельзя начисто, со всей катего­ричностью, как это делают некоторые исследователи, отвергать гипотезу о способности ряда организмов ориентироваться по силовым линиям магнитного поля Земли.
Ну, а как же быть с гипотезой магнитной ориента­ции птиц? Может быть, в ней все-таки содержится что-то позитивное? Но что? К сожалению, современ­ная наука пока не может дать убедительного ответа на этот вопрос. Но гипотеза Миддендорфа в настоя­щее время существует, существует и даже имеет своих убежденных сторонников. Но наряду с ней есть еще и ряд других гипотез, тоже пытающихся объяснить природу ориентации птиц уже с иных, порой доволь­но неожиданных, но неизменно любопытных позиций. И от каждой из этих гипотез, как и от магнитной, нельзя вот так, запросто, отмахиваться, если какие-то данные в чем-то и не подтверждают ее. Как правило, все они, эти гипотезы, одни в большей степени, дру­гие в меньшей, все же несут те крупицы истины, кото­рые когда-нибудь, сложившись, расскажут нам о со­кровенных тайнах навигации птиц, а может быть, и не только птиц...
Вот, к примеру, так называемая «тепловая» гипоте­за миграции пернатых. Как известно, места летнего пребывания птиц находятся, как правило, в районах, более прохладных, чем места зимовок. Теперь физики хорошо знают, что любой предмет испускает электро­магнитные волны, интенсивность и длина которых за­висят от температуры источника. При этом холодные объекты испускают более длинные волны меньшей ин­тенсивности. Таким образом, арктические области, куда птицы летят весной, излучают меньше энергии, чем тропики. Допустим, что у птиц есть рецептор, по­зволяющий им воспринимать более «теплые» лучи с юга. До чего же просто было бы объяснить в этом случае миграцию птиц! Но если попробовать деталь­нее разобраться в этом вопросе, то обнаружатся серь­езные трудности. Прежде всего, Земля имеет почти круглую форму, а всякое излучение распространяется прямолинейно. Поэтому трудно предположить, чтобы птицы могли улавливать излучение на расстояниях от его источника, больших нескольких десятков километ­ров. Кроме того, температура воздуха, суши и моря до­статочно низка и их инфракрасное, или тепловое, излу­чение имеет длину волны порядка 10 мк, тогда как дли­ны волн видимого света лежат в области от 0,4 до 0,75 мк. Как показало изучение зрительного анализа­тора птиц, граница его спектральной чувствительности очень близка к нашей собственной. Отсюда следует, что, вероятней всего, птицы не могут чувствовать излуче­ние, на восприятии которого основана данная гипотеза. Ну и что же? По-видимому, «тепловая» гипотеза просто не может объяснить основной механизм ориентации пернатых. Но выявление побочных факторов ориента­ции — ведь это тоже так важно и интересно!
Другая очень остроумная гипотеза так называемой инерциальной навигации птиц была выдвинута после второй мировой войны шведским физиком Густавом Изингом. Он предположил, что птицы могут обладать чувствительностью к чисто механическим (инерциаль-ным) эффектам вращения Земли, причем не просто реагировать на них, но и улавливать их разницу в са­мых разных точках земного шара. Эта теория приняла внешне несколько различных форм, но при их сравне­нии оказывается, что все они сводятся, по сути дела, к одной. При движении птицы по тому или иному курсу на нее обязательно должны действовать две силы, обусловленные вращением земного шара: сила центробежная, уменьшающая собственный вес птицы, и так называемая кориолисова сила, направленная пер­пендикулярно движению птицы вдоль земной поверх­ности. Интересно, что в разных точках земного шара величина центробежной и кориолисовой сил, а также их соотношения различны, что и может быть использо­вано птицами для ориентировки. При этом предпола­гается, что центробежную силу птица может почувст­вовать по изменению собственного веса. Датчиком же изменения кориолисовой силы у птиц, по мнению аме­риканского исследователя Егли (сторонника магнит­ной гипотезы), может служить лабиринт вестибуляр­ного аппарата. К сожалению, инерциальную гипотезу навигации птиц очень трудно проверить на опыте. По­этому единственное возражение противников этой ги­потезы (а они, конечно, есть!) сводится к тому, что центробежная и кориолисова силы, возникающие при движении птицы, настолько малы, что последнюю силу трудно отличить даже от воздействия броуновского движения молекул в ее вестибулярном аппарате. Но скептикам при желании можно и возразить. Как гово­рится, ни одна музыкальная нота не исключает дру­гую — слышны обе. В отличие от броуновского движе­ния, центробежная сила и сила Кориолиса постоянно и определенным образом направлены. Может быть, именно это и помогает птице при ее направленных полетах? Но кто может однозначно ответить на этот вопрос!
А вот еще одна гипотеза, пожалуй, самая простая из приведенных, но тем не менее ни в коей мере не ли­шенная смысла, — гипотеза наследуемости навигацион­ных способностей. И подтверждается она в какой-то мере некоторыми парадоксальными направлениями, ко­торые избирают птицы при перелетах. Почему, напри­мер, водоплавающие птицы летят через безводные пе­ски Сахары? Вероятно, когда-то, может быть, в четвер­тичный период, проходила через эти места цепь водо­емов, которые постепенно высыхали. И когда водоемы исчезли совсем, птицы по традиции продолжали — и по се л день продолжают — летать в том же направлении. Может быть, это инстинкт заставляет их летать «неудоб­ными» безводными путями? Но, как установили уче­ные, надеяться на постоянство птичьих привычек осо­бенно не приходится. Был проведен такой оригиналь­ный опыт. Дикие утки, обитающие в Англии, ведут оседлый образ жизни. Утки же, обитающие в Финлян­дии, перелетают зимой на запад Средиземного моря. Орнитолог взял яйца английских оседлых птиц и под­ложил их к сестрам на Карельском перешейке, в Фин­ляндии. Там из них вылупились утята, ставшие почти домашними. Однажды, спустя месяц после отлета «фин­ских» уток на юг, в небо поднялись утки, вылупив­шиеся из «английских» яиц. Эти окольцованные птицы летели над теми же краями, которые обычно пересе­кают утки из Финляндии, и добрались до места зимов­ки своих приемных родителей. Весной следующего года большинство «англичан» вернулось в Финляндию, где они родились, причем ни одна из 86 окольцованных уток в Англии не появилась. Так «инстинкт» оказался сломанным в течение одного поколения — птицы стали жить по законам новой для них родины. Но почему же все-таки птицы летят именно над Сахарой? Может быть, в природе и не существует других путей для миграции? Или по советам дедушек или бабушек? Или потому, что нет вблизи водоемов, которые заставляли бы птиц изменить свой путь? Подлинная головоломка! Играет ли все же свою роль наследственность в механизме биоло­гической навигации? «И да, и нет!» — отвечает, напри­мер, на это известный немецкий исследователь пчел профессор Карл фон Фриш. «Нет» — это, по всей ве­роятности, относится к выбор)' конкретного маршрута перелета. Но сама способность выбирать... Выбирать тот или иной маршрут, а затем неуклонно его придер­живаться... Безусловно, к этому пернатые предрасполо­жены. Иначе и не может быть. Это дается им от рож­дения, заложено самой природой... Но что же все-таки «это» и где оно скрыто? Как много различных гипо­тез относительно навигационного механизма у птиц: «магнитная» «тепловая», «инерциальная», «наследствен­ная»... И ни одна из них еще не опровергнута, да, по­жалуй, и не может быть полностью опровергнута: ведь все они, хотя бы в чем-нибудь, да верны. Но беда всех гипотез в том, что они объясняют или могут объ­яснить некоторые второстепенные факторы механизма ориентации. А где же главные пружины этого таинст­венного механизма? Пока они скрыты от нас, хотя и чувствуется, что разгадка великой тайны ориентации где-то совсем рядом... Ведь, безусловно, какие-то эле­менты внешней среды должны помогать птицам при выборе определенного направления во время перелетов. Что-то во внешнем мире обязательно должно быть свя­зано с этим направлением, как правило, северным — весной и южным — осенью. И если поставить себя на место птицы, то трудно представить, как можно найти дорогу без специальных приборов. И, пожалуй, мало при этом иметь какой-нибудь внешний ориентир. Он был бы бесполезен, если бы у птиц не было соответст­вующих рецепторов.
И вот здесь и возникает счастливая идея обратиться к изучению сенсорных аппаратов пернатых — их орга­нов чувств, о которых мы пока знаем, оказывается, слишком мало, чтобы делать какие-либо категориче­ские выводы. Начинается тщательное изучение органов чувств и нервной системы птиц в поисках той специа­лизации, которая могла бы быть связана со способ­ностью птиц совершать дальние перелеты. Осязание было исключено из рассмотрения сразу же. Затем было показано, что обоняние у птиц развито чрезвычайно слабо, примером чему может служить, например, вир­гинский филин, который охотно поедает скунсов, не­смотря на отвратительный запах, издаваемый ими. Многие птицы превосходно слышат, а также способны воспринимать даже очень слабые колебания почвы или предмета, на котором они сидят. Ну и, наконец, зрениептиц. Сразу же привлекает внимание то, что глаза у птиц очень велики относительно общих размеров го­ловы (рис. 3). Поле зрения глаза у птиц втрое боль­ше, чем у человека. К тому же, в отличие от человека, оба зрительных анализатора действуют у птиц неза­висимо. Благодаря боковому расположению глаз общее поле зрения у них достигает 300°! Это уже в шесть раз больше, чем у человека, неспособного независимо воспринимать объекты каждым глазом в отдельности; напомним, что участком наиболее острого зрения явля­ется так называемое желтое пятно. В глазу человека имеется только одно такое пятно, в глазу птиц их по два, а у некоторых видов, даже по три. Напомним еще, что длинноволновые желтые и красные лучи дальше про­никают сквозь туманную дымку, чем более коротко­волновые зеленые и синие. Как известно, в инфракрас­ных лучах можно делать фо­тографические снимки и в темноте с расстояния в не­сколько километров. Воз­можно, что, обладая особой
чувствительностью к такому излучению, птицы, летя над Средиземным морем, даже в туман или ночью мо­гут с большой высоты видеть берег Африки. Один из исследователей попытался вычислить, как далеко спо­собны видеть птицы в хорошую погоду при разной вы­соте полета. Оказалось, что уже с 200 м видимость пре­вышает 50 км. А поднявшись под облака на 2000 ж, птицы смогут увидеть все вокруг в радиусе 160 км. С такой высоты перепела, летящие из наших степей на зимовку, миновав Крым, уже вскоре могли бы разглядеть берега Турции.
Исходя из сказанного выше, можно предположить, как это сделал Гриффин в 1944 г., что ориентация птиц (а может быть, и не только птиц!) — процесс комплексный, в котором участвуют почти все органы чувств, а также какие-то другие, пока не до конца яс­ные нам механизмы (пожалуй, здесь будет уместно вспомнить и о гипотезах, изложенных выше). Владея таким совершенным способом передвижения, как по­лет, птицы, несомненно, «знают» гораздо больше на­шего о свойствах воздушного океана и поверхности на­шей планеты. Воздушные течения, изменения темпера­туры и влажности, конфигурация материковых масс воды, различный характер облаков над различными по­верхностями — все это, несомненно, снабжает летящую птицу многочисленными «ключами», помогающими ей ориентироваться. Например, одним из косвенных до­казательств ориентации голубей по топографическим признакам может служить опыт Гриффина, который предсказал направление отлета голубей вдоль берега озера, похожего на озеро около их голубятни, хотя такой полет вел их в сторону, противоположную от дома. Интересно еще в том же плане отметить, что го­луби из голубятен, расположенных в небольших насе­ленных пунктах, при выпуске в незнакомом месте устремлялись вскоре после выпуска к окраине другого города, сходной с их родным домом.
Но достаточно ли всего этого для полного понима­ния природы навигационного механизма у птиц? А как же тогда можно объяснить ряд приведенных выше примеров замечательных перелетов, совершаемых крач­ками и аистами, ржанками и альбатросами?
Вот тут-то и вспомнили ученые об особенностях зрения птиц, дающих им вполне реальную возмож­ность определять направление в полете не только по наземным ориентирам, но и по небесным светилам.
Самые первые упоминания о возможном использо­вании Солнца для навигации птиц относятся к 1906 г. (Шнайдер) и 1926 г. (Вахс). Однако только в начале 50-х годов были разработаны две довольно убедитель­ные теории солнечной навигации пернатых. Автором одной из них был Густав Крамер из Вильгельмсгафена в Германии, тот самый Крамер, который в свое время так скептически отнесся к выдвинутой некоторыми ис­следователями гипотезе «электромагнитной чувстви­тельности» птиц; другая теория была предложена Джоффри Мэтьюзом из Кембриджского университета в Англии,
Как известно, суть любой ориентации по Солнцу заключается в определении необходимого направления по положению Солнца в любое время дня. Чтобы до­биться этого, люди после долгих поисков изобрели секстант и хронометр. Потом, пользуясь результатами наблюдений Солнца, человек должен выполнять слож­ные вычисления с помощью специальных таблиц, где учтены поправки к видимому положению небесного светила, которое меняется в зависимости от времени суток и года. А птицы, оказывается, проделывают это моментально, не имея даже низшего образования и не располагая никакими инструментами! Как же это им удается? Оказывается, у птиц есть свой хронометр, удивительные «внутренние часы», как назвал их Крамер.
Чтобы ориентироваться по Солнцу, нужно точно знать время дня. Естественной мерой времени явля­ются сутки. Мы умеем делить их и на более мелкие отрезки времени, применяя часы. И птицы, оказывается, тоже могут каким-то образом вести счет времени. Экс­периментируя, Крамер создавал для голубей и сквор­цов искусственные сутки. Молодых, только что вылу­пившихся из яиц птенцов помещали в большую клетку, закрытую от солнечного света. Пленники росли под искусственным солнцем — сильной электрической лам­пой, которая перемещалась так же, как и настоящее светило. Пока искусственное солнце двигалось строго синхронно с подлинным, «внутренние часы» птиц работали нормально. Выпущенные на волю пленники, никогда не видевшие настоящего Солнца, легко ориен­тировались по его положению на небе и находили до­рогу к родному гнезду. Но часть птиц исследователь «обманул». Слегка ускорив движение лампы, озарявшей клетку, ученый как бы «укоротил» сутки. За стенками клетки Солнце совершало свой полный круговой путь за 24 час. А искусственное солнце — за 22 час. И размеренный ход «внутренних часов» у птиц оказал­ся нарушенным. Они привыкли к новому ритму време­ни и, когда их освободили, стали ошибаться в выборе направления. Спешащие «внутренние часы» не давали им правильно определять поправку на смещение сол­нечного азимута. Ученый повторял свои опыты снова и снова, видоизменяя и варьируя их в деталях. Выводы были такими: птицы действительно ориентировались по положению Солнца, внося необходимые поправки по своим «внутренним часам». Крамеру даже удавалось заранее предсказать, насколько отклонится от правиль­ного курса птица, выросшая под таким искусственным солнцем. Это зависело от величины сдвига искусствен­ного суточного цикла по сравнению с природным. Сдвиг времени на б час заставлял птиц отклоняться от правильного направления на целых 90°, т. е. точно на 'Л окружности! Чтобы добиться такой сильной пере­стройки «внутренних часов», оказалось достаточным продержать птиц под искусственным солнцем от четы­рех до двенадцати дней.
Исследования последнего времени показали, что «внутренние биологические часы» есть, видимо, вооб­ще у всех живых организмов. Они мерно «отсчитыва­ют время» в растениях, подсказывают тропическим червям палоло, когда подниматься из вечной тьмы оке­анских глубин навстречу восходящей полной Луне, подают команду крабам бесчисленными полчищами выходить на берег...
В свете накопленных фактов становится, наконец, понятным, почему птицы часто сбиваются с пути, когда небо закрыто тучами. Хотя, спустившись ниже облаков, пернатые странники могут видеть Землю, но пользо­ваться солнечным компасом им становится уже трудно. Значит, определение направления по Солнцу важнее простой зрительной ориентации по знакомому ланд­шафту. Такова в основных чертах суть теории Крамера, который считал, что при ориентации птиц направление определяется ими по углу между проекцией на гори­зонтальную плоскость наблюдаемого положения Солн­ца и направлением полета.
Его теория удивительно смела, оригинальна и, глав­ное, правдоподобна. Но чего-то в этой стройной и красивой теории все же не хватало... «Есть два типа ори­ентации птиц, — писал американский ученый Д. Гриф-фин,— направленная и целенаправленная». При направ­ленной ориентации птица придерживается какого-то одного направления. Проявлялась эта ориентация в ос­новном при перелетах и была так блестяще объяснена Крамером, Гофманом и другими исследователями. Целе­направленная же ориентация — это способность птиц не только придерживаться какого-то направления, но и чудесным образом выбирать его, как это бывает при хоминге... Целенаправленную ориентацию значительно труднее объяснить, чем направленную. И Крамер это отлично понимал. Он совершенно справедливо указы­вал, что птицы пользуются для ориентации Солнцем точно так же, как люди компасом. Но компас, как мы знаем, совершенно бесполезен, если неизвестно направ­ление, в котором надо двигаться. И поэтому обычно мы пользуемся компасом вместе с картой или опираясь на наше знание местности, что, в сущности, одно и то же.
А птицы? До своей трагической гибели в горах Кра­мер неоднократно подчеркивал, что биологи могут объ­яснить, лишь каким компасом пользуются птицы, но не какой картой. Другими словами, он уже чувствовал ограниченность своей теории солнце-компасной ориен­тации и думал об ее усовершенствовании. Но об этом думал не он один. Столкнувшись с этими же фактами, Мэтьюз полагал, что Крамер был все-таки прав в основ­ной части своей теории солнце-компасной ориентации. Вот только сам механизм использования птицами днев­ного светила у Крамера был, с точки зрения Мэтьюза, недостаточно совершенен, И Мэтьюз заключил, что птицы, по всей вероятности, могут не только находить угол между направлением полета и проекцией наблю­даемого положения Солнца, но и сравнивать высоту Солнца над горизонтом в данном месте с высотой, на которой оно должно находиться у них дома. Птица, ориентируясь, пожалуй, должна рассуждать примерно так: «Судя по моим биологическим часам, сейчас ран­нее утро, но Солнце стоит что-то слишком высоко — значит, я нахожусь либо на юге, где Солнце в это время стоит выше, либо на востоке, где оно раньше всходит». Вероятно, нет смысла дальше решать эту задачу по гео­метрии. Можно лишь допустить, что птица, догадавшись о столь многом, решила действовать наилучшим обра­зом в ситуации, когда известно только то, что она нахо­дится где-то между востоком и югом. Это можно сде­лать, только определив отклонение в положении Солн­ца и направившись прямо на северо-запад.
Таким образом, благодаря работам Крамера, Мэтью­за и других исследователей появилась какая-то ясность в способе ориентации птиц в дневное время. Однако способность пернатых ориентироваться ночью после захода Солнца по-прежнему оставалась загадкой.
И вот тогда-то, по аналогии с солнце-компасной теорией, и возникло предположение о ночной ориента­ции птиц по звездам — так называемая звездно-компас­ная гипотеза. В самом деле, не указывают ли звезды пернатым правильный путь точно так же, как это делает Солнце днем? На этот сложный вопрос достаточно убе­дительно и просто ответили немецкие орнитологи су­пруги Зауэр, ответили своими выдающимися опытами с певчими птичками семейства славковых. Славки оби­тают в странах Северной Европы. Отсюда осенью они мигрируют в разные районы африканского континента. Весной птички возвращаются в те же места, которые они покинули осенью. Летят они обычно ночью и, как правило, в одиночку. При этом даже молодые птички, совершающие свое первое путешествие, достигают цели так же успешно, как и старые, опытные мигранты. Как же славкам удается держать правильный курс без стаи, без вожаков во время ночных перелетов вокруг почти половины земного шара? Изучением этой сложнейшей и интереснейшей загадки природы Зауэры начали зани­маться еще в 1956 г. Для проведения опытов ученые вырастили славок в совершенно закрытом, звуконепро­ницаемом помещении, где они жили в иллюзии вечного лета. Однако, когда наступила осень, птички начали беспокойно порхать с ветки на ветку и беспрерывно прыгать по своим насестам. Так вели себя пернатые в течение нескольких недель, т. е. в течение того вре­мени, которое требовалось им для перелета в Африку. Затем они снова начинали спать по ночам. А весной, когда приходила пора славкам возвращаться из Африки к своим европейским гнездовьям, лабораторные птички опять надолго теряли сон. Глядя со стороны на под­опытных птичек, можно было подумать, что внутри у них находятся часы, говорящие, когда нужно улетать в далекие края и когда возвращаться на родину. Далее ученые поставили новую серию опытов. Славок поме­стили в клетку с застекленным верхом и вынесли ночью в сезон перелета на улицу под открытое небо. Увидев ночное звездное небо, каждая из птичек, находившихся в клетке, словно стрелка компаса, заняла определенное положение, в точности соответствующее курсу, кото-

рым тот или иной вид славковых начинает свой перелет из Центральной Европы в Африку: садовые славки, се­рые славки, славки-черноголовки «указывали» на юго-запад, славки-завирушки — на юго-восток. Даже когда пробовали сбивать птичек с избранного направления, вращая насест, они упорно возвращались к нему.
Чтобы еще раз проверить умение славок ориентиро­ваться по звездам, их поместили в планетарий, т. е. в помещение с куполом, воспроизводящим звездное небо. Искусственный небосвод позволял смещать поло­жения звезд и созвездий. Изменяя их высоту, можно было «менять» географическую широту, заставляя пти­чек верить, что они находятся дальше к югу или к северу, чем на самом деле. Подобным же образом, сме­щая небо по оси восток — запад, удавалось вводить сла­вок в заблуждение относительно долготы места. Резуль­таты опытов оказались поразительными — другое слово трудно подобрать. Пока небо планетария было уста­новлено на приблизительную широту Германии, Джон­ни (так прозвали одну из славок) принимал ожидаемое положение для полета на юго-восток. Но когда небо смещали, изображая более южные широты, птичка на­чинала все более и более поворачиваться на юг. И, на­конец, она выбирала курс прямо на юг! Другими сло­вами, птичка, которая провела всю свою жизнь в клетке и не только не участвовала в перелете в Африку, но и вообще никогда не летала под настоящим небом, тем не менее показала врожденную способность использо­вать звезды, чтобы лететь обычным маршрутом, точно устанавливая курс на данной широте.
А вот еще один любопытный опыт, характеризую­щий ориентационную способность славок. Однажды ночью, когда Джонни, взмахивая крыльями, вытянулся в юго-восточном направлении, исследователи внезапно «сдвинули небо». Теперь оно соответствовало точке, находящейся примерно на 77° к востоку, т. е. местности где-то около озера Балхаш в Сибири. Птичка сразу же забеспокоилась. Она возбужденно смотрела на незнако­мое небо и почти целую минуту пребывала в неподвиж­ности. Затем она внезапно повернулась и взлетела в западном направлении. Чтобы исправить смещение, Джонни «направился» прямо к обычному месту отлета в Германии! Но по мере уменьшения смещения птичка изменяла курс с западного на все более южный. Когда Джонни «находился» неподалеку от Вены, он взял па-правление на юг. Когда же звезды небосвода были воз­вращены к положению, соответствовавшему действи­тельной местности, времени года и часу ночи, птичка вновь приняла нормальное направление на юго-восток.
Поведение Джонни, подтвержденное опытами с дру­гими птицами, не оставляет сомнения, что природа на­делила пернатых замечательным механизмом для ориен­тации не только по Солнцу, но и по звездам в их даль­них путешествиях. Не проходя курса астрономии, не штудируя курса географии, они имеют, это можно ска­зать без всякого преувеличения, отличное, самое деталь­ное представление о расположении светил на небе, со­единенное с точным чувством времени, которое привя­зывает небосвод к географии Земли в любой час любого времени года. При первом же взгляде на небо птицы, оказывается, автоматически узнают нужное им направ­ление и точно выдерживают его на всем многотысяче­километровом миграционном пути.
Но только ли птицы обладают феноменальным ме­ханизмом звездно-солнечной ориентации? Безусловно, нет. Не так давно в защиту теории Крамера — Мэтьюза «выступили» даже обитатели царства Нептуна. Так, например, было установлено, что окунь роккус возвра­щается на свое нерестилище в озеро, ориентируясь по Солнцу в направлении на север. В пасмурные же дни или когда окуней лишали возможности видеть, закры­вая им глаза непрозрачными колпачками, рыбы теряли ориентировку и двигались беспорядочно. Были прове­дены и такие эксперименты в лабораторных условиях: свет Солнца заменяли светом лампы. В этом случае рыбы выбирали направление в зависимости от места расположения лампы. Свое умение ориентироваться по Солнцу доказали ученым также рыбы из семейства Centrarchidae и Cicklidae. Их содержали в специальных аквариумах, освещавшихся то Солнцем, то лампой. Вы­дача корма производилась в строго определенное время суток, причем среди множества кормушек лишь одна наполнялась едой. Подопытных рыб приучали ориенти­роваться в условиях Северной Америки. По окончании «курса обучения» их привезли на самолете в Бразилию, т. е. в другое полушарие. Но и здесь, в новой обстановке, при изменившейся высоте дневного свети­ла, в момент кормления солнечный «компас» продолжал работать. Однако попытки объяснить миграцию рыб с помощью астронавигации могут быть приемлемы толь­ко для видов, перемещающихся в верхних слоях воды. Для глубоководных же рыб этот фактор не может яв­ляться определяющим: они не видят Солнца. Вероятно, здесь главную роль играет обоняние (вспомним утвер­ждение Гриффина о комплексном характере ориента­ции птиц!).
За последнее время ученые накопили немало экспе­риментальных данных, позволяющих утверждать, что по Солнцу ориентируются не только рыбы и птицы, но и многие насекомые. Возьмем, к примеру, пчел. В от­личие от птиц, у них нет раз и навсегда установленных трасс полета. Нет у них и врожденного предпочтения к какому-то одному полюбившемуся им направлению, как у некоторых жуков. Направление полета у них ме­няется каждую неделю, а то и день ото дня. И все же, отправляясь за взятком в разные стороны от улья, они неукоснительно возвращаются в свой родной дом, по­рою пролетая до него расстояние в несколько километ­ров. Интересно, что, зная об этой изумительной способ­ности пчел, в Америке перед первой мировой войной пытались создать даже военно-пчелиную почту. Спе­циальным составом шифрованная микротелеграмма на­носилась на крылья пчел. А адресат читал ее уже с помощью лупы.
В чем же секрет поразительных навигационных спо­собностей пчел? Этого никто не знал до тех пор, пока в 1952 г. Карл фон Фриш рядом поставленных опытов не доказал, что пчелы также широко используют в ка­честве ориентира наше дневное светило. При этом пче­лы обладают еще и изумительной ориентационной па­мятью. По-видимому, этим они обязаны своим «внут­ренним биологическим часам». Опытами установлено, что, не видя по нескольку недель дневное светило, пчелы не перестают «помнить» солнечный азимут. На первый взгляд это может быть воспринято как пара­докс: откуда пчелам знать положение Солнца, когда его уже не видно? И тем не менее это совершенно ре­альный факт. Экспериментальным путем бесспорно доказано, что пчелы умеют точно «рассчитывать» ноч­ной путь Солнца но знакомому им дневному пути.
Многие в прошлом считали, будто муравьи остав­ляют на дороге душистые отпечатки, в которых левый и правый следы пахнут различно, так что запах тро­пинки говорит насекомому, куда ведет дорога — от му­равейника или к муравейнику. Но это все-таки оста­лось недоказанным, зато недавно удалось установить, что некоторым видам муравьев ориентироваться в их путешествиях помогает тот же солнечный луч. Проде­лали, например, такой опыт. Муравей полз по освещен­ной Солнцем дорожке в определенном направлении. Его накрыли темной коробкой и через некоторое время выпустили. Он пополз дальше, но уже под некоторым углом к прежнему курсу. Угол измерили, и он оказался равным тому углу, который прошло Солнце, пока му­равей сидел под коробкой.
Аналогично пчелам и муравьям ориентируются по Солнцу и представители одного из видов пауков — во­домерки, обитающие у берегов Средиземного моря. Их увозили и выпускали далеко в открытом море, и они, безошибочно пользуясь космическим «маяком», устремлялись к берегу. Эксперименты показали, что паук меняет угол направления движения соответственно времени дня и положению Солнца над горизонтом. А ко­гда небо закрыто облаками, насекомое избирает направ­ление движения по поляризации света. В процессе опытов у паука была обнаружена способность очень точно отсчитывать время, причем эта способность суще­ственно зависела от его физиологического состояния.
Итак, следует считать установленным, что, наряду с птицами, рыбы и насекомые тоже умеют ориентиро­ваться по Солнцу. А могут ли они так же, как и птицы, ориентироваться по ночным космическим «маякам», ска­жем по Луне? Способны ли они «читать» карту звезд­ного неба и осуществлять по ней свои близкие и даль­ние путешествия с высокой точностью?
Оказывается, могут. Так, например, песчаная блоха выбирает направление к морю, основываясь на положе­нии Луны на небосводе. Она, как полагают ученые, производит сложные «навигационные расчеты».
Известный тунисский мирмеколог Санчи считает доказанным, что некоторые пустынные муравьи способ-

ны днем видеть звезды. Длинные узкие фасетки слож­ного глаза этих насекомых с одной-единственной све­точувствительной клеткой на дне Санчи образно срав­нивает с глубоким колодцем, со дна которого и чело­век днем, при свете Солнца, может увидеть звезды. Он даже написал философский трактат в стихах о малень­ком муравье, заставляющем человека поднять глаза от Земли к великим мирам, проплывающим в небе; о нич­тожном муравье, который в яркий солнечный день на­ходит для себя в синеве небосвода дальнюю звезду, служащую ему надежным проводником; о слабом му­равье, который, подобно мудрецам Земли, путешествует с верным компасом; о скромном муравье, привязанном невидимой человеку ниткой света к золотой звезде, упорно идущем по ней к своей заветной цели.
Разумеется, к теме, которой посвящены стихи Сан­чи, можно относиться по-разному, сами стихи могут нравиться или не нравиться, но ученые, и прежде всего бионики, не могут сегодня пройти мимо опытов, дока­зывающих, что для муравьев, обитающих в пустынных местностях, где почти нет наземных примет, звезды не только ночью, но и днем служат надежным световым компасом.
Итак, сегодня мы уже немало знаем о замечательных навигационных способностях птиц, рыб, насекомых... Знаем и не перестаем удивляться их поистине чудесным возможностям. Удивляемся и неизменно сравниваем эти способности с человеческими и видим, что под­час это сравнение оказывается совсем не в пользу лю­дей, вооруженных, как уже говорилось, точнейшими приборами и сложнейшими таблицами. И появляется даже желание несколько поиронизировать над навига­ционными способностями человека, напомнив читате­лю о злоключениях неопытных мореходов в открытом море, так красочно описанных Джеком Лондоном в его «Путешествии на «Снарке».
«Роско решил ловить Солнце на востоке и настаи­вал на этом, несмотря на то, что Солнце должно было пройти меридиан на юг. Со своей стороны я решил ловить его на юго-востоке и все уклонялся на юго-запад. Как видите, мы еще продолжали учиться. Нако­нец, когда судовые часы показывали двадцать пять ми­нут первого, я провозгласил полдень по Солнцу. Это

9 И. Б. ЛитиыецкнВ
257

значило, что наше местоположение на поверхности Земли изменилось на двадцать пять минут, что равня­ется приблизительно шести градусам долготы, или трем­стам пятидесяти милям. А это доказывало, что «Снарк» шел со скоростью пятнадцати узлов в течение двадца­ти часов, чего в действительности не было. Вышло смешно и нелепо... Но Роско, продолжая смотреть на восток, утверждал, что полдень еще не наступил. Он намерен был уверить нас, что мы идем со скоростью двадцати узлов. Тут мы начали быстро поворачивать наши секстанты по горизонту и, куда бы мы ни гляде­ли, всюду мы видели Солнце до странности низко над горизонтом, а иногда и ниже его. В одном направлении Солнце говорило нам, что еще раннее утро, а в дру­гом — что полдень давно миновал. Но Солнце показы­вало время правильно — значит, ошиблись мы. И все послеобеденное время мы провели в каюте, стараясь разобрать этот вопрос с помощью книг и найти, в чем же состояла наша ошибка».
Не легче оказалось проделать необходимые расчеты и по готовым таблицам.
«Я взглянул в «Альманах мореплавателя» и нашел, что в этот самый день, 7 июня, Солнце запаздывает на 1 минуту и 26 секунд и что оно наверстывает упущен­ное со скоростью 14,67 секунды в час. Хронометр ска­зал мне, что в то мгновение, когда я определял высоту Солнца, в Гринвиче было 8 часов 25 минут утра. Ка­залось, что, имея все эти данные, любой школьник мог бы вычислить уравнение времени. К несчастью, я не школьник. Ясно, что в полдень в Гринвиче Солнце отстает на 1 минуту и 26 секунд. Столь же ясно, что, если бы теперь было 11 часов утра, Солнце отставало бы на 1 минуту 26 секунд и еще на 14,67 секунды. Если бы было 10 часов утра, следовало бы прибавить дважды 14,67 секунды. А если бы было 8 часов 25 минут утра, следовало бы прибавить 14,67 секунды, помноженные на 3,5. Далее, совершенно ясно, что если бы было не 8 часов 25 минут утра, а 8 часов 25 минут пополудни, то следовало бы не прибавить 14,67 секунды, а вычесть их, потому что, если в полдень Солнце отставало на 1 минуту и 26 секунд и нагоняло это опоздание со скоростью 14,67 секунды в час, в 8 часов 25 минут пополудни оно должно было находиться много ближе

к тому месту, где ему надлежит быть, чем в пол­день.
До сих пор все шло хорошо. Но что же именно по­казывал хронометр — 8 часов 25 минут утра или вечера? Я взглянул на часы. Они показывали 8 часов 9 минут, конечно, утра, так как я только что окончил завтрак. Но раз на борту «Снарка» было 8 часов утра, те 8 ча­сов, которые показывал хронометр (а он показывал гринвичское время), должны были быть иными, чем 8 часов на «Снарке». Но какие же это были 8 часов? Это не могли быть 8 часов этого утра, решил я, значит, это 8 часов либо этого, либо предыдущего вечера. Здесь я сваливаюсь в бездонную пропасть интеллектуального хаоса».
А птицы, рыбы, насекомые — эти представители фау­ны, к которым порой мы относимся так снисходитель­но,— не имея ни человеческого интеллекта, ни слож­ных карт, ни мудреных таблиц, в то же время ухитря­ются и определять свое положение в пространстве, и перемещаться на громадные расстояния, и находить путь к дому.
Конечно, мы уже довольно много знаем о навига­ционных способностях животных. Но, как это обычно бывает, еще большего мы не знаем. В самом деле, ну кто может сейчас объяснить механизм и причины изме­нения птицами направлений полета в определенных точках миграции? Почему пернатые иногда все-таки находят дорогу без помощи небесных светил, в усло­виях сплошной облачности и тумана? А загадочная форма направленной ориентации, обнаруженная Гриф-фином и названная им «бессмысленной»? В этом слу­чае птицы, несмотря на возможность солнце-компасной ориентации, в любых случаях выбирают одно и то же, им одним понятное направление. ПроЬго все эти новые факты уже как-то не вмещаются в рамки существующей теории ориентации животных. Значит, эту теорию уже пора расширять, дорабатывать, а может быть, и корен­ным образом перерабатывать. На базе чего? А те ги­потезы навигации, которые были изложены выше? Мо­жет быть, они в чем-то способны обогатить нынешнюю теорию? Ведь не случайно же сейчас вновь поднимает­ся вопрос о наличии инерциального механизма навига­ции птиц (американский исследователь Барлоу, 1964 г.).

9*
259

А «магнитная чувствительность» пернатых? Об этом пока новых сведений нет. Зато стало известно, что маг­нитное поле способно действовать на головной мозг млекопитающих и, в частности, на такой его важный отдел, как гипоталамус (советский ученый Ю. А. Хо­лодов). И, быть может, в ближайшее время мы услы­шим что-нибудь новое и о «магнитной чувствительно­сти» птиц? Ведь техника экспериментов в биологии и бионике совершенствуется с каждым днем.
Говоря об ограниченности наших нынешних знаний в области ориентации животных, необходимо подчерк­нуть следующее: если мы сейчас уже что-то знаем о наличии такой ориентации, имеем весьма приближен­ные и, как уже отмечалось, явно неполные сведения о ее способах, то о механизме ориентации — устрой­стве и принципе работы систем ориентации животных — мы почти ничего не знаем. И объясняется это все тем, что нам пока еще далеко не ясно, как исследовать физиологические изменения, происходящие в организ­ме животных во время их ближней и дальней миграции, как определять влияние факторов среды, которые при­водят в действие навигационный механизм животных, как получить возможность наблюдать на больших рас­стояниях за жизнью животных, их поведением непре­рывно, в течение дня и ночи, на протяжении несколь­ких дней, недель и даже месяцев.
В решении этой проблемы на помощь ученым не­давно пришла микроэлектроника. Представьте себе та­кую картину. В большом автомобиле, снабженном спе­циальным радиоприемником, сидит орнитолог. На го­лове у него надеты наушники. Сосредоточившись, он медленно вращает антенну, установленную сверху на машине. Четкий конус диких гусей летит в мрачном грозовом небе. Их громадные крылья выглядят темны­ми на фоне серых туч. Низкий характерный крик гусей то и дело долетает до земли. Но орнитолог не слышит голосов птиц. В наушниках слышны лишь четкие, не­прерывные и пронзительные сигналы пищика радиопри­емника. Это радиосигналы, посылаемые гусями-путе­шественниками!
Каким же образом дикие гуси превратились в радио­вещательные станции? А дело в том, что птицы несут на себе крошечные, очень легкие радиопередатчики,
г so
получающие питание ст ртутных батарей (подобных тем, которыми пользуются в усилителях для глухих) и по­дающие сигналы мощностью 0,1 мет. Антеннами слу­жат петли сбруи. Каждая миниатюрная станция весит менее 56 г, и гуси быстро привыкают к ней. Скрытая в оперении сбруя не нарушает аэродинамических свойств птицы. Когда гуси находятся в полете, сигналы, посы­лаемые радиопере­датчиком, можно при­нимать в радиусе 16 км.
Аналогичным обра­зом, используя теле­метрию, Управление научных исследова­ний военно-морского флота США проводит опыты по изучению методов навигации, применяемых голубя­ми. На спине голубя укрепляется собран­ный на полупроводни­ках микроминиатюр­ный радиомаяк мощностью 1 мет, работающий на ча­стоте 140 гц и весящий вместе с источником питания около 28 г (рис. 4). Источником энергии служат три крошечных ртутных элемента, генерирующих ток в те­чение 20 час. (В дальнейшем инженеры предполагают решить проблему питания передатчиков путем примене­ния термоэлементов, использующих тепло тела птицы.) За голубем в полете тянется очень легкая антенна дли­ной 101,6 см. Сигналы маленького крылатого радиста четко принимаются высокочувствительными приемни­ками с узконаправленной антенной на расстоянии до 40 км. Пеленгация голубя осуществляется в строго оп­ределенное время, и точки его нахождения наносятся на карту. Если радиопередатчик «вживить» в организм и соединить его с другими приборами, можно получать информацию о зависимости маршрута от внешних ус­ловий и состояния разных органов чувств пернатых. Применение магнитометра позволит учитывать реак­цию подопытного крылатого штурмана на изменение магнитного поля. Американские ученые и инженеры надеются, что результаты проводимых опытов позволят им раскрыть тайну «биологической навигационной си­стемы голубей» и на этой основе создать новую мало­габаритную и высоконадежную аппаратуру.
В недалеком будущем для ретрансляции сигналов ра­диопередатчиков с перелетных птиц американские уче­ные и военные специалисты собираются спроектировать установку приемно-передаточного устройства на ис­кусственном спутнике, запущенном по полярной орбите и совершающем полный оборот за 103 мин. Предпола­гается, что при наличии 24 приемных станций, распре­деленных по земному шару, спутник позволит собрать сигналы с площади более 4000 км2 за каждый оборот и даст возможность сопоставить перелеты птиц с данными о погоде, принятыми с того же спутника или взятыми из наземных сводок.
Не так давно Управление научных исследований во­енно-морского флота США объявило о своем намере­нии осуществить широкую программу исследований пе­редвижения крупных рыб, бурых дельфинов, черепах (предполагают, что они ориентируются по звездам), китов, акул, т. е. морских животных, которые почти все время плавают вблизи поверхности (рис. 5). Такие ис­следования проектируется проводить на специальном автоматическом судне длиной 4,5 м, идущем со скоро­стью 30 — 60 км/час и способном в течение 12 час под­держивать контакт с основным судном на расстоянии до 10 км. На автоматическом судне будут установлены специально разработанные (в соответствии с требова­ниями намеченных экспериментов) системы слежения, надводная и подводная телевизионные камеры, система гидрофонов и другая аппаратура.
Что же в конце концов практически дадут науке и технике все ведущиеся ныне и запланированные на бу­дущее в разных странах обширные программы иссле­дований навигационных механизмов многочисленных животных?
Это совсем не простой вопрос. Но мы знаем уже, что, позавидовав птицам, люди научились летать. Ну, а почему бы нам не перенять у пернатых и их замеча­тельное чувство географического положения? Оно, как мы видели, иногда даже более совершенно, чем наш



магнитный компас. Мы знаем уже, как часто путает человека этот древний прибор. Его выводят из строя магнитные бури, особенно в Арктике и Антарктиде, вблизи от полюсов. Там летчикам чаще приходится во­дить самолеты по звездам, чем по компасу. Вот если бы выведать у крылатых странников тайну их замеча­тельного навигационного механизма! Летчики повели бы самолеты буквально с закрытыми глазами. Отпала бы необходимость в радиомаяках и пеленгаторах. Штурманы прокладывали бы курс, даже не взглянув на компас. А может, и сами штурманы оказались бы тогда ненужными? Их заменили бы электронные вычисли­тельные машины... Правда, это еще только мечты, но мечты уже вполне реальные. Ведь еще совсем недавно известный французский исследователь Реми Шовен пи­сал: «Для того чтобы вместить кибернетический меха­низм, имитирующий хотя бы то, что делает муравей, при нынешнем развитии техники, было бы мало даже такого внушительного здания, как Эмпайр стейтс бил-динг». Но так было совсем недавно... Прошло немного времени, и успехи современной микроэлектроники в какой-то степени перечеркнули высказывание француз­ского специалиста.
Развитие исследований в области методов и средств навигации в живой природе позволило биологам, био­физикам и инженерам разработать теорию так называ­емой параллельной фильтрации комплекса навигацион­ных средств. И к чести биологов надо сказать, что не­обходимость в такой теории впервые была понята именно ими — применительно к объяснению навигаци­онных способностей животных. Вот что, в частности, пишет американский ученый Дж. Лилли, изучающий дельфинов: «Я думаю, что их метод навигации мно­жественный *); они ориентируются по температуре, ско­рости течения, вкусу воды, положению звезд, Солнца и т. п., причем все эти данные поступают в их огром­ный мозг одновременно и мгновенно. У китообразных, возможно, есть своего рода карты, построенные во многих измерениях; эти карты создавались в течение многих лет, и с их помощью животные путешествуют

*) Как отмечалось выше, аналогичной точки зрения на на­вигацию птиц придерживается и Д. Гриффин.

по всему земному шару, переплывая из одного моря в другое и т. д.». Оказалось, что такая точка зрения на проблемы навигации сулит большие перспективы не только при объяснении удивительных способностей жи­вотных, но и, что особенно важно, для техники. Об этом говорят уже первые шаги, проделанные в данном направлении.
Таким образом, на вопрос о том, что же реально да­дут нам интенсивно ведущиеся исследования навига­ционных механизмов животных, можно, не боясь пре­увеличений, ответить так: раскрытие тайн живых систем ориентации приведет к полному перевороту в совре­менном навигационном приборостроении.
Используя биологические закономерности, ученые создадут множество принципиально новых навигацион­ных систем. Появятся даже приборы, с помощью кото­рых будут весьма точно определять свое местополо­жение будущие исследователи земных недр во время спуска к центру Земли. Новые навигационные системы позволят полностью решить все современные пробле­мы ориентации под водой и в звездном пространстве, откроют людям путь в мир далеких неведомых галак­тик. Штурманы звездолетов грядущего будут так же уверенно чувствовать себя в бескрайних просторах все­ленной, как наши сегодняшние космонавты на около­земных орбитах.

Беседа восьмая

Бионика
и архитектура



Приближалась сотая годовщина Великой фран­цузской революции. К этой дате решили организовать в Париже всемирную выставку, а на территории вы­ставки — воздвигнуть башню, она должна была симво­лизировать собой и величие французской революции и новейшие достижения техники. На конкурс поступило 700 проектов. Лучшим был признан проект инженера-мостовика Александра Гюстава Эйфеля.
По окончании строительства башни (она была соб­рана из 15, ООО отдельных металлических частей, скреп­ленных 2 500 ООО заклепок) известный в то время поэт Максимилиан Волошин, большой любитель всяких шу­ток и «розыгрышей», распустил слух, будто в Эйфе-левой башне, поразизшей в конце XIX столетия весь мир своей высотой и ажурностью конструкции, нет ни­чего нового, она якобы построена по чертежам одного арабского ученого.
Это была, конечно, шутка. Но, внимательно изучив устройство знаменитой трехсотметровой башни, кото­рая давно уже стала таким же своеобразным символом Парижа, как у нас в Москве Кремль, архитекторы и биологи сделали неожиданное открытие: изящная кон­струкция Эйфелевой башни в точности повторяет (сов­падают даже углы несущих поверхностей) строение... большой берцовой кости, легко выдерживающей тя­жесть человеческого тела! Оказывается, то, что созна­тельно искала пытливая мысль талантливого инженера, «целесообразно» создала природа в отшлифованном тысячелетиями живом организме.
Не так давно ученые установили, что скелет лебедя устроен точно так же, как арматура современных же­лезобетонных конструкций. Аналогично тому, как стек­лянное волокно повышает прочность ламинатов, каркас из неправильных волокон какого-то «цемента» придает прочность мягкому телу лебедя. Этот каркас состоит главным образом из спонгина — белкового вещества, богатого связанным йодом. Стекловидные, заостренные на конце иглы — так называемые склеры — выполняют ту же функцию, что и стальная арматура в бетоне. Поэ­тому скелет лебедя, состоящий из продольных и попе­речных «балок», может выдерживать значительные наг­рузки.
И еще один любопытный факт. Все началось, как любит рассказывать французский профессор Роберт Ле-Риколе, с анекдотического случая. Однажды Ле-Ри-коле нашел в крупном макете здания... человеческий скелет, напоминающий по своей позе профессора. Кто-то из студентов хотел таким путем выразить свое отно­шение к методам преподавания Ле-Риколе*). Профес­сор заинтересовался конструкцией скелета и велел пере­нести его в свой кабинет. Произвели ряд обследований и обмеров. Когда скелет взвесили, то оказалось, что он весит только 6 кг, т. е. в 10 раз меньше, чем средний человек. Исследования установили, что кость, хотя она и является чрезвычайно хрупким материалом, способ­на, благодаря присущему ей особому строению, вы­держивать большие нагрузки, порядка 1200—1700 кг/см2. Отсюда последовал логический вывод — прочность дан­ного материала зависит от того, как построена его ткань.
Всестороннее, тщательное изучение человеческого скелета показало, что он представляет собой необык­новенно сложный комплекс пространственных систем. Поскольку невозможно статически определить наимень­шее число соединенных стержней в узлах, Ле-Риколе пришел к заключению, что «следует рассматривать не узлы, а распределение отверстий. Порядок повторения

*) Профессор Ле-Риколе считает, что, если студент что-ни­будь сделал собственноручно, построил какую-нибудь форму, она надолго закрепляется в его памяти, в то время как вещь, которую он только осматривает, легко забывается. Поэтому студенты Ле-Риколе один учебный год посвящают поискам формы, выполне­нию макетов.
этих отверстий может дать ключ к истинному смыслу всего построения» (рис. 1).
И тогда, рассказывает Ле-Риколе, в его творчестве открылась новая глава: дырчатые конструкции. Профес­сор пришел к заключению, что главное — это соот­ветствующее расположение в материале пустых про­странств. Вопрос заключается не в расположении пло­скостей, а в обрамлении отверстий, соединяемых разным образом. Различные способы соединения обрамлений отверстий, по твердому убеждению Ле-Риколе, позво­ляют решить ряд сложных проблем в сопротивлении материалов. Ученый надеется, что разработанные им пространственные системы найдут в ближайшем буду­щем широкое применение, и, в частности, в космонав-тических конструкциях, где принимается в расчет не только сопротивление материалов, но прежде всего количество употребленного материала (снижение веса конструкций). По мнению ряда крупных архитекто­ров, макеты, выполняемые ныне под руководством Ле-Риколе, могут сегодня казаться утопическими, но воз­можно, что через несколько лет они будут основой для новых концепций овладения межпланетным про­странством.
Итак, обычная кость человека предстает перед нами настоящим кладезем технических идей — стоит только всмотреться, взглянуть на нее другими глазами.
Какими же это другими?
Глаза человеческие устроены очень сложно, но у всех одинаково, и, вообще говоря, люди видят вещи такими, какие они есть. А бывает особый взгляд — взгляд через невидимую призму творческого мышле­ния, который способен рассмотреть сущность вещи, увидеть ее метаморфозы, ее новые грани, особенности предназначения. Ведь вот же не раз, надо полагать, доводилось Александру Эйфелю видеть человеческий скелет, слышать о прочности его костей, но, когда он приступил к проектированию своей чудесной башни, ему и невдомек было искать прообраз ее конструкции в строении большой берцовой кости. Но стоило волей случая увидеть скелет человека профессору Ле-Риколе, занятому поиском новых архитектурных форм, и в его мастерской появились макеты оригинальных зданий бу­дущего.
И еще пример. В одной из своих статей француз­ский архитектор Огюст Перре, автор известного проек­та здания театра на Елисейских полях в Париже, пишет:
«...Что касается меня, то я никогда не пытался нап­равлять звук, считая, что лучше, как это делалось в ан­тичных театрах, дать ему свободу.
Я присутствовал однажды при убедительном под­тверждении этого принципа, когда услышал в Лурде пе­ние странников под деревьями. Никогда я не слышал более прекрасного звучания, чем здесь, в пространстве, ограниченном землей и покровом из листьев. Я решил тогда, что такого рода звучание может быть достигнуто, если построить зал «просверленный» в той же пропор­ции, как покрытие у листьев. По этому принципу и построен большой музыкальный зал театра на Елисей­ских полях. Я построил сперва закрытый зал, а внутри него — другой зал, «просверленный», как корзина. Эта система оказалась настолько удачной, что один из наи­более требовательных руководителей оркестра говорил об акустике зала, что она является «чудом». Акусти­ческие качества этого зала я объясняю тем, что «реше­то» зала беспрепятственно пропускает звуки, устраняя лишние звучания и эхо...»
Подлинно любознательные, подлинно преданные науке глаза ученых не раз пытались заглянуть в архитектурную мастерскую природы. Изучением струк­туры природного материала и особых принципов само­конструирования живых организмов занимались такие выдающиеся ученые, как Демокрит, Галилео Галилей, Роберт Гук, Герберт Спенсер, Марчелло Мальпиги и др. Известный немецкий ботаник Симон Швенденер посвятил свои исследования выяснению связи между анатомическим строением и физиологической функцией органов и тканей растений. В результате проведенных исследований ученый установил, в частности, что рас­положение опорных тканей в растениях обеспечивает их наибольшую устойчивость и соответствует законам механики; он разработал так называемую механическую теорию листорасположения. Так, трудами С. Швенде-нера было положено начало науке об архитектонике растений. Многое в ней объяснил выдающийся русский естествоиспытатель-дарвинист К. А. Тимирязев. «Роль стебля, — писал ученый, — как известно, главным обра­зом архитектурная: это — твердый остов всей построй­ки, несущий шатер листьев, и в толще остова, подобно водопроводным трубам, заложены сосуды, проводящие соки... Именно на стеблях узнали мы целый ряд пора­зительных фактов, доказывающих, что они построены по всем правилам строительного искусства». Значитель­ный вклад в развитие науки об архитектонике расте­ний внесли советские ботаники В. Раздорский, В. Та-лиев и др.
Однако подавляющее большинство проводившихся в прошлом исследований удивительных механических свойств, чудесных архитектурных форм живых орга­низмов носило чисто академический характер, и созна­тельное использование в строительной технике накоп­ленных знаний о природных конструкциях до сравни­тельно недавнего времени было весьма ограниченным. Скорее, имело место интуитивное заимствование у при­роды ее архитектурного мастерства.
Но это — в прошлом. Теперь изучение природных конструкций ведется планомерно, с использованием но­вых, небывало мощных и бесконечно тонких физико-математических и химических методов. Глубокие и все­сторонние исследования принципов самоконструиро­вания живых организмов за сравнительно короткий срок принесли богатый урожай открытий. Познакомимся же с тем новым, что внесено изучением природных кон­струкций в строительную технику и архитектуру.
В Дакаре проектировали здание театра, внутри ко­торого не должно было быть ни одной колонны, ни од­ной даже декоративной опоры — все здание должно было представлять собой огромную, пустую, тонкую же­лезобетонную «скорлупу», покоящуюся на специаль­ном фундаменте.
Когда все расчеты были закончены, оказалось, что запроектированной конструкции здания явно не хвата­ет прочности. Между тем естественная яичная скорлупа легко выдерживает соответствующие нагрузки. В чем же дело? Пришлось обычное «выеденное яйцо» подверг­нуть тщательному изучению. Установили, что его проч­ность объясняется тонкой и эластичной пленкой-мем­браной, благодаря которой скорлупа оказывается кон­струкцией с предварительным напряжением. Этим от­крытием строители не преминули воспользоваться при сооружении театрального здания, только мембрана была, конечно, изготовлена не из «куриного» материала, а из армоцемента.
Помимо яичной скорлупы в природе имеется мно­жество других форм оболочек, заслуживающих подра­жания. Это скорлупа ореха, панцири животных, рако­вины и т. п. Все эти природные структуры характери­зуются изогнутой поверхностью, высокой жесткостью и твердостью материала. Тонкие и легкие, они вместе с тем весьма прочны, требуют незначительного расхода «строительного материала». Эти же качества характер­ны и для современных строительных конструкций, на­зываемых оболочками. И не случайно во всех странах инженеры, занявшиеся проектированием и сооружением зданий такого рода, каждый на своем языке назвали эти конструкции скорлупами. Тонкие армоцементные скорлупы толщиной 15 — 30 мм покрывают ныне без опор пространства высотой до 120 и более метров. При этом, чем больше пролет, тем тоньше и легче (до оп­ределенных пределов) должна быть скорлупа!
Заговорив о форме, рождающей прочность, нельзя не рассказать об удивительном устройстве некоторых листьев, подсказавшем архитекторам так называемые «складчатые конструкции». Речь пойдет о существую­щих в растительном мире листьях, имеющих ребристую форму и форму веера. В этих структурах, пожалуй, нашла свое наиболее яркое воплощение одна из самых интересных закономерностей природы — «сопротивля­емость конструкции по форме».
Что же скрывается за этим сухим инженерным тер­мином, каков его смысл? Поясним простым примером. Возьмем лист обычной писчей бумаги и положим его противоположные края на подставки (рис. 2). Лист не

3 4
Рис. 2. Бумажная модель складчатой конструкции (по К. Зигелю). / — ровный лист бумаги прогибается; 2 — придав листу складча­тую форму, мы повышаем его несущую способность; 3 — при пе­регрузке складки распрямляются; 4 — торцевые стенки (диафраг­мы) придают складкам жесткость и повышают их несущую спо­собность.

выдержит собственного веса и прогнется. А теперь сло­жим тот же лист «гармошкой» и положим его опять на две опоры так, чтобы параллельные складки шли поперек пролета. Нетрудно убедиться, что такой гоф­рированный лист ведет себя иначе, чем гладкий. Он ус­тойчив и может легко, не деформируясь, выдержать нагрузку, равную стократной величине его собственного веса; если же к торцам складок приклеить усиливаю­щие полоски, то гофрированный лист сможет выдер­жать еще большую нагрузку. Что же произошло, ведь в нашем опыте ни размеры листа, ни его вес, ни ка­чество не изменились? Все дело в новой форме листа — она придала ему новые механические качества. Исполь­зуя принцип «сопротивляемости по форме», в США построили складчатые купола пролетом 100 — 200 м, во Франции произвели перекрытие павильона пролетом 218 м. Широкое применение получили тонкостенные пространственные складчатые конструкции и в СССР. Это стало возможным благодаря глубоким исследовани­ям советских ученых и инженеров, посвященным тео­рии складок, методам возведения большепролетных со­оружений.
Не так давно известный польский инженер и архи­тектор Адам Карвовский применил в строительстве жи­лых домов опыт пчел в сооружении восковых сот. Они представляют собой десятки тысяч шестигранных призм, расположенных параллельными рядами. Основание каж­дой призмы состоит из трех ромбов, образующих вме­сте пирамиду. Пчели-

ные соты ооладают многими достоинства­ми. Унификация эле­ментов здесь доведена до предела: главным и единственным конст­руктивным элементом всей пчелиной по­стройки служит шести­гранная ячейка, сде­ланная из воска. Дру­гое достоинство сот — их прочность. Каждый ряд ячеек пчелы кладут с «перевязкой», как каменщики кирпичную стену. Но прочность здесь — относительная, конечно,—выше, чему
кирпичной стены. Соты изотропны; это значит, что их прочность одинакова во всех направлениях. Именно этими достоинствами пчелиных сооружений и решил воспользоваться Адам Карвовский при изготовлении по сотовому методу крупных панелей (рис. 3). Из шести видов панелей, изображенных на рис. 4, собираются ныне в Польской Народной Республике дома любой формы и с разным числом этажей.
Сотовые панели можно делать из самых разных ма­териалов: из обычного железобетона, древесно-волок-нистых плит, синтетических смол, шлаковой ваты, раз­личных отходов. Вместо стали для армирования приме­няют пластмассы. Дома, собранные из панелей Гдань-ского конструкторского бюро, в 5 раз легче обычных, а затраты труда на их постройку в 20 раз меньше!
У пчелиных сот имеется еще одно чрезвычайно важное достоинство, весь секрет которого заключается
в рационально выбранной форме, в геометрическом построении восковой ячей­ки. Ученые не раз произво­дили самые точные вычисле­ния размеров главного кон­структивного элемента пче­линых сот и неизменно при­ходили к одному и тому же результату: все острые углы трех ромбов, образующих основание каждого шести­гранника, равны 70"32'. Ма­тематики доказали, что при

<< Предыдущая

стр. 5
(из 12 стр.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Следующая >>