Текст книги "Соседи по планете. Насекомые"

Автор книги: Юрий Дмитриев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 15 (всего у книги 23 страниц)

4. Науке пока неизвестно…

Мы обсудили с тобой лишь три вопроса из огромного числа не познанных людьми свойств, способностей и умения насекомых. На самом деле таинственного и непознанного гораздо больше – несмотря на огромное количество фактов, множество теорий, колоссальную работу, которую ведут энтомологи, насекомые еще продолжают оставаться для нас таинственными существами. Мы уже знаем об их удивительном слухе и необыкновенной способности улавливать запахи, об их зрении, о непознанных тайнах ориентации и полете. Но, приоткрыв чуть-чуть завесу над тайной, мы за этой завесой видим множество других тайн; открыв какое-то явление, мы сталкиваемся с проблемой объяснения его. А эта проблема часто еще неразрешима. Конечно, на любой вопрос рано или поздно будет найден ответ, любая тайна рано или поздно перестанет ею быть. Но очень важно, когда это произойдет. Да, очень важно. И не только потому, что знание жизни насекомого во всех подробностях имеет громадное значение в стратегии отношений людей и насекомых. Но еще и потому, что человечество в своем развитии уже не может обойтись без секретов, которыми владеют животные и, в частности, насекомые.

Насекомые «старше» людей на много миллионов лет. Если существование разумного человека на Земле мы примем за одну минуту, то насекомые на нашей планете существуют уже 20 суток. Однако человечество, окрепнув и занявшись вплотную делами на нашей планете, с самоуверенностью, свойственной молодости, пренебрежительно относилось к своим шестиногим соседям по планете. Мы знаем, как дорого стоило это.

Человечество должно было очень «помудреть», чтобы изменить свою точку зрения. Но, даже изменив стратегию отношений к шестиногим, люди по-прежнему не обращали внимания на них самих. Прогресс шел своим путем, и животные на этом пути не были помощниками. Даже иногда мешали людям осуществлять их грандиозные замыслы, покорять планету. И вдруг произошло то, что рано или поздно должно было произойти: люди поняли – дальше идти самостоятельно они не могут. Не могут не только потому, что оскудел животный мир и, если так будет продолжаться, произойдет серьезная катастрофа, но и потому, что без животных невозможен прогресс, невозможно развитие науки и техники, невозможно дальнейшее совершенствование.

Уже мчались автомобили и поезда, обгоняли звук самолеты, волны пронизывали эфир, неся людям слова и изображение, когда ученые и конструкторы, объединившись, обратились к мудрой старушке-природе с вопросом: как быть, что делать дальше? Природа простила людям многое – и пренебрежительное отношение, и грубое насилие. Она открыла (вернее, пока приоткрыла) людям многие свои тайны, а главное, указала им путь к дальнейшему совершенствованию человеческих творений. Путь этот – внимательное отношение к тому, что создано эволюцией в живой природе за много миллионов лет.

Не все ученые и конструкторы согласились с этим сразу. Как это так – советоваться со слепой и неразумной природой, когда человеческая мысль способна на гораздо большее? И потом, подражать творениям природы просто невозможно – тут все иное: и другие требования, и другие задачи, и другой материал, наконец. Нет, человечество по-прежнему должно идти своим путем, не обращая внимания на природу.

Конечно, нельзя слепо подражать природе, потому что, как очень верно заметил М. М. Пришвин, «творчество природы и творчество человека различаются отношением во времени: природа создает настоящее, человек создает будущее», но и отмахиваться от нее нельзя именно во имя будущего. В конце концов подавляющее большинство ученых поняли это. И вот по моделям природы уже созданы и создаются удивительные аппараты и приборы, тончайшие механизмы и машины.

Пожалуй, позже, чем на других животных, ученые обратили внимание на насекомых. Может быть, люди были слишком заняты борьбой с шестиногими, может быть, считали, что эти небольшие и примитивные существа не способны подсказать людям что-либо толковое. Во всяком случае, насекомым, по сравнению с другими животными, уделялось гораздо меньше внимания. Но когда все-таки занялись шестиногими – поняли, сколько потеряли из-за своего зазнайства.

Вот лишь несколько примеров.

Не так давно люди изобрели удивительный инструмент, который назвали отбойным молотком. Сколько сил и времени потратили инженеры и конструкторы на создание этого инструмента, трудно подсчитать. Однако дело стоило того: отбойный молоток очень облегчил труд. Но возможно, гораздо быстрее и проще был бы создан этот инструмент, обрати ученые и конструкторы своевременно внимание на работу роющей осы.

Биологи знали: роющая оса довольно быстро может выдолбить глубокую норку даже в твердой почве. Но каким образом ей это удается? Да, челюсти у осы сильные, однако не такие уж могучие. Тут должен быть какой-то секрет. Верно, секрет есть, и недавно его удалось разгадать. Это особое приспособление, своего рода отбойный молоток.

Наблюдатели замечали, что, роя норку, оса усиленно машет крылышками. Казалось бы, какой непроизводительный расход энергии: ведь крылья не участвуют в землеройных работах. Но, оказывается, очень даже участвуют! На груди у осы, между мышцами, управляющими работой крыльев, имеются специальные воздушные мешки. Крылья работают, мышцы то и дело с огромной скоростью сокращаются и сжимают эти мешочки. Воздух из мешочков быстрыми сериями импульсов по специальным каналам идет к челюстям осы, заставляя их вибрировать. Вибрируют челюсти у осы с огромной скоростью, и одного их прикосновения достаточно, чтобы даже в твердой почве образовалось углубление. Не удивительно поэтому, что в короткий срок с помощью такого «отбойного молотка» она сооружает глубокую норку.

Биологам было известно об этом приспособлении, но они не представляли, что его можно «позаимствовать» у насекомого. Конструкторы, работая над отбойным молотком, понятия не имели о том, что он уже существует в природе и что природа могла бы подсказать им более короткий и точный путь к изобретению инструмента.

Конечно, ракета, созданная людьми, очень мало похожа на «ракету», которая имеется у живущей в воде личинки стрекозы. И сравнение этих двух ракет могло бы очень помочь тем, кто был противником сотрудничества техники с живой природой. В самом деле, что между ними общего? Ведь ракета работает на топливе, а личинка стрекозы движется, выбрасывая из особого мускульного мешка струю воды. Но ведь все дело в принципе действия. А принцип как раз у них общий.

Глупо говорить о слепом копировании живой природы, но также глупо и нелепо полностью отрицать эту необходимость. Истина в середине? Но еще Гёте сказал, что мнение, лежащее посреди двух крайних мнений, не истина, а проблема. Что ж, прекрасно! Именно проблема, которую и решают конструкторы, опираясь на принципы, подсказанные природой. Если бы люди не пренебрегали этими принципами, возможно, не было бы стольких трагедий и неприятностей, когда авиаконструкторы стали создавать скоростные самолеты.

Пока самолеты развивали не очень большую скорость, с крыльями все обстояло благополучно. Но когда скорость увеличилась, крылья начали сильно вибрировать, колебаться. Колебания эти, называемые флаттером, приводили к разрушению крыльев и, естественно, к аварии самолетов, а часто и к гибели лётчиков-испытателей.

В конце концов люди нашли способ бороться с флаттером. Но чего это стоило!

А если бы они в свое время обратили внимание на крылья насекомых, в частности на крылья стрекозы? Впрочем, наверное, многие конструкторы и изобретатели видели стрекоз, обращали внимание на черные точки – темные хитиновые утолщения, которые имеются на концах их крыльев, так называемую петростигму, или крыловый глазок, но не представляли себе, что именно в этих пятнышках все дело!

У стрекоз тоже появляется флаттер, однако стрекозы, как мы знаем, прекрасные летуны. Во всяком случае, крылья у них не ломаются. Не ломаются благодаря крыловым глазкам, «утяжелению», давно созданному природой. А люди так долго и мучительно шли к этому открытию.

А если бы у конструкторов и изобретателей была возможность в свое время подробно рассмотреть и изучить ротовой аппарат клопа? Ведь в ротовом аппарате клопа, как в крошечной камере, мышцы оттягивают маленький хитиновый поршень, в ней образуется пониженное давление, и слюна, скопившаяся около камеры, открывает клапан. Этот клапан открывается только внутрь и, пропустив слюну, захлопывается. А поршень под давлением упругой, пружинистой перепонки идет вниз, сжимает слюну и создает повышенное давление. В это время открывается другой клапан. Он открывается только наружу, и слюна поступает к нижней челюсти клопа.

Да, если бы у конструкторов и изобретателей в свое время имелась возможность все это увидеть, очень вероятно, что двигатель внутреннего сгорания был бы создан гораздо раньше и произошло бы это намного проще.

Примеров того, что могло бы произойти, будь люди более внимательны к насекомым, можно привести много. Но дело, конечно, еще и во времени. Очень может быть, что и изобретатели и конструкторы, даже что-то увидев и поняв, не смогли бы это увиденное позаимствовать и применить на практике.

Должно было наступить определенное время, должна была произойти встреча ученых. И такое время наступило, и встреча произошла: встретились биологи, математики и конструкторы, чтоб заключить союз, чтоб дальше, дополняя друг друга и помогая один другому, постигать тайны природы и обращать их на пользу человеку.

Такая встреча состоялась, и такой союз был заключен совсем недавно. По нашей с тобой схеме если человеку разумному от роду 1 минута, а насекомым – 20 суток, то союзу инженеров, математиков и биологов – 0,001 секунды. Конечно, это очень и очень мало не только для серьезных открытий, но и даже для правильной постановки вопроса. Однако не надо забывать, что союз заключен не на голом месте, к встрече ученые и конструкторы готовились давно, пришли на нее со множеством фактов и множеством теорий. И именно благодаря этому в очень короткий срок людям удалось уже многое узнать и многое сделать.

Мы здесь с тобой не будем говорить об открытиях, которые сделали люди, изучая всех животных, и о приборах, которые они создали благодаря этим открытиям.

Нас пока интересуют лишь насекомые…

Начнем со зрения. Мы знаем, что глаза у насекомых необычные, состоящие из многих отдельных глазков, каждый из которых фиксирует определенную часть изображения, а все вместе дают полностью это изображение, но мозаично. Таким способом можно было репродуцировать очень точные микросхемы электронно-вычислительных машин. И сейчас такие репродукции делаются – многократное изображение дает фотоаппарат, снабженный почти полутора тысячами линз. Он сделан по типу глаза насекомого и даже называется «мушиный глаз».

Это самый простой пример. Есть и посложнее. Летчики, летающие через Северный полюс или вблизи него, вынуждены отказываться от магнитного компаса: он на полюсе и вблизи него бесполезен. Но ведь как-то ориентироваться надо. Пчела бы, конечно, нашла выход, она же способна видеть поляризованный свет и по нему определять направление. В разное время солнце, естественно, находится в разных местах неба, и, стало быть, освещенность неба в поляризованном свете тоже разная. Это и дало возможность конструкторам, ориентируясь на строение глаза пчелы, создать прибор – «кисточку Гейдингера», указывающий направление по освещенности неба в поляризованном свете.

Не менее интересен для изучения и слух насекомых. Американский профессор Пирс занимался звуковыми и слуховыми аппаратами насекомых, живущих в воде. Ему удалось выяснить очень важную вещь: до сих пор люди считали, что установить связь между судами под водой, не выводя звуковые сигналы в атмосферу, нельзя. А вот водные насекомые могут общаться между собой, не выводя свои звуковые сигналы из водной среды.

Открытие Пирса помогло создать аппарат для связи подводных лодок между собой.

Еще большие перспективы может открыть изучение уха кузнечика, то самое ухо, которое расположено на ноге и которое способно воспринимать мельчайшие колебания.

Землетрясения – страшный бич человечества. По данным ЮНЕСКО, на Земле ежегодно от землетрясений гибнет не менее 14 тысяч человек. Предотвратить землетрясения люди пока не могут. Но когда стало известно, что накопление разрушительной энергии происходит постепенно в глубине земной коры, появилась, кажется, возможность узнать о землетрясении заранее. Ведь можно узнать о начале этого накопления, о скорости нарастания энергии. Во всяком случае, этими вопросами уже занимаются во многих странах физики и инженеры. А недавно к ним присоединились и биологи.

Давно замечено, что многие животные накануне землетрясения покидают опасную зону. Многократные проверки подтвердили: в местах землетрясений почти не остается животных. Еще неизвестны причины, заставляющие их уходить: может быть, они слышат какие-то звуки, может быть, чувствуют малейшие колебания почвы? Но еще не открыты «аппараты», регистрирующие эти колебания. Правда, в 1967 году советские ученые открыли «сейсмический слух» у рыб, и это дает надежду нечто подобное открыть и у других животных. Пока же люди обратили серьезное внимание на кузнечика. Его «ухо», находящееся на ноге, – примитивный орган. Но он способен зарегистрировать землетрясение за многие тысячи километров. Если же кузнечик находится вблизи будущей катастрофы, то, безусловно, ее приближение он услышит задолго.

И вот кузнечик уже на лабораторном столе. И вот уже склонились над ним не только биологи, но и конструкторы, инженеры, математики. И вот уже делаются первые попытки создания сверхчувствительного аппарата по типу «уха» кузнечика. И если это удастся – сколько человеческих жизней будет спасено!

Аппараты, предсказывающие землетрясение, только еще начали свой путь по конструкторским бюро, а многие «сверхчувствительные носы» уже покинули их. Уже создано немало электронных и всяких прочих «носов», которые, по замыслу, должны соперничать с «носами» насекомых, но которые практически еще очень далеки от них.

Обыкновенная муха – бич человечества, разносчик заразы. И медики совершенно справедливо объявили мухам беспощадную войну. Конструкторов она интересует с другой точки зрения: узнав от биологов об удивительном чутье мухи, они мечтают создать индикатор, который улавливал бы запахи так, как муха. Такие приборы очень нужны. И пока одни конструкторы ломают голову над тем, как бы вырвать у мухи ее секрет, другие используют саму муху. Американский ученый Роберт Кей создал аппарат, способный по запаху обнаруживать присутствие ядовитых газов и поднимать тревогу. Аппарат очень важен и на шахтах, и в подводных лодках; и ученый не жалел усилий, чтобы создать его. Все было сделано на высшем уровне современной науки и техники, не удалось сделать только одного – чувствительного элемента, то есть датчика газов. И тогда Кей использовал живую муху. В мозг мухи, находящейся в одном из узлов аппарата, ввели микроэлектроды, улавливающие биотоки. Как только муха начинала чувствовать газ, биотоки менялись, а записывающие устройства тут же сообщали об этих изменениях, и автоматически включался сигнал тревоги.

Мухи – не единственные живые анализаторы, используемые людьми. Уже несколько лет на некоторых шахтах в США используются аппараты, где датчиками являются тараканы. Они улавливают такую концентрацию ядовитых газов, какую не способен уловить самый чувствительный прибор. Таракан реагирует на опасность немедленно, и автоматически включается сигнал тревоги. Не только органы чувств насекомых все больше интересуют ученых, интересует людей и полет шестиногих соседей по планете.

О крыльях уже говорилось достаточно. Но у насекомых есть и другие приспособления, помогающие им в полете. Кое-что из этих приспособлений уже использовано. Например, прибор, помогающий ориентировать положение самолета в воздухе, – гироскоп. Построен он на том же принципе, что и волчок: если волчок крутится, то плоскость, на которой он находится в это время, можно наклонить в любую сторону (если волчок, конечно, не соскользнет), и ось волчка при этом будет сохраняться в пространстве неподвижной. Но гироскоп по многим показателям перестал удовлетворять авиацию. Нужен был новый прибор. И муха подсказала, как его сделать.

Как муха ориентируется в пространстве, что помогает ей ровно лететь или после головокружительных фигур высшего пилотажа молниеносно выравнивать полет?

Оказывается – жужжальца. Те самые остатки второй пары крыльев, которые помогают мухе «заводить мотор» и о которых мы уже говорили с тобой.

Поначалу люди считали, что эти жужжальца просто придают мухе устойчивость в воздухе, как придает устойчивость человеку, идущему по канату, шест, который он держит в руках. Жужжальца даже назвали балансирами. Но, оказывается, эти жужжальца – прибор более совершенный, чем гироскоп. Жужжальца в полете все время вибрируют, будто крутятся волчком. И если муха изменяет свое положение в пространстве, он еще какое-то время продолжают по инерции сохранять прежнее положение. При этом касаются крошечных волосков, имеющих нервные окончания, а те немедленно сигнализируют в мозг. И муха сразу же выправляет свое положение. О быстроте ее реакции можно судить хотя бы потому, что сигнал проходит по рефлекторной дуге (от места раздражения – в мозг и обратно, к органу, получающему «команду») со скоростью 5 метров в секунду!

И вот люди, по принципу жужжалец, создали прибор – гиротрон: две тонкие, постоянно вибрирующие пластинки, находящиеся в переменном магнитном поле. Этот прибор не только реагирует на малейший крен, но и, соединенный с соответствующими приборами, автоматически выравнивает самолет, если тот начинает крениться или входить в штопор.

Ну хорошо, у мухи есть жужжальца, и они помогают ей сохранять в воздухе определенное положение. А как же обходятся без жужжалец другие насекомые? Ведь они тоже не кувыркаются, а летают как следует. Видимо, и у них есть какие-то приспособления, какие-то «аппараты», помогающие летать. Только люди их еще не нашли. А когда найдут, попытаются сделать что-то подобное. И если удастся сделать, то даже трудно сказать, как много дадут такие приборы авиаторам. А может быть, и не только им!

Муха во многом остается загадкой для физиков и химиков.

Ведь та же муха не только прекрасно летает, но и удивительно ходит! Мы тысячу раз видим мух на стене и на потолке, видим, как они ходят и вверх и вниз головой, но совершенно не задумываемся о том, что при этом они нарушают элементарные законы физики, двигаются вопреки земному тяготению!

Впрочем, поначалу даже специалисты-энтомологи не обращали внимания на акробатические упражнения мух, они знали, что на конце лапок многих насекомых, и мух в частности, имеются крохотные коготки и очень мягкие подушечки. Ползая по стене, муха цепляется коготками за малейшие неровности, шероховатости и не падает. Если же она ползет, допустим, по стеклу, где коготкам не за что уцепиться, или по потолку, на котором одни коготки ее не удержат, в дело вступают подушечки. Мягкие, они плотно прижимаются к поверхности, между ними и поверхностью образуется безвоздушное пространство – вакуум, и нога насекомого присасывается.

Все, казалось бы, просто и ясно. По крайней мере, было до тех пор, пока люди не решили всерьез проверить способ хождения мух и им подобных насекомых. И тут выяснилось, что воздух ни при чем. Так же спокойно муха ходит по стеклу и в разреженной атмосфере. Тогда что? Какой-нибудь клей или липкое вещество? Это было бы объяснением, но, увы, даже самые тщательные исследования не обнаружили у мух никаких клейких выделений. А муха продолжает ходить по потолку, не обращая внимания на то, что нарушает закон земного тяготения, и вызывая недоумение у физиков и биологов.

Впрочем, муха интересует и химиков: надо же все-таки узнать, что за «химическая лаборатория» у этого насекомого. Ведь муха может различать более 30 тысяч разных веществ: достаточно ей дотронуться до какого-нибудь вещества или предмета, и она немедленно получает полную информацию о его составе, о свойствах, которыми он обладает. На лапках мухи – крошечные волоски. Это одновременно и приборы и химические реактивы, которые немедленно произведут анализ!

Химиков интересует и жук-бомбардир.

Перекись водорода обычно быстро разлагается, и химики еще не решили проблему длительного хранения этого препарата. А жук-бомбардир уже давно решил ее. Жук стреляет, за это и прозван так. Стреляет он потому, что в его теле имеется три камеры. В одной из них находится гидрохинон, в другой – перекись водорода. При опасности оба вещества поступают в третью камеру, смешиваются, и в результате бурной химической реакции происходит выделение кислорода. Кислород вспенивает жидкость и с силой выталкивает ее наружу. Происходит «выстрел». Все это уже известно, неизвестно только, как жук хранит у себя перекись водорода высокой концентрации, соединение очень неустойчивое, которое по всем химическим законам должно быстро разлагаться.

Есть предположение, что организм жука вырабатывает какие-то вещества, препятствующие разложению перекиси водорода. Но какие? Необходимо узнать. И может быть, проблема хранения перекиси водорода будет решена.

Есть еще один секрет у этих жуков. В Южной Америке живет бомбардир, который при «выстреле» «накаляется» до 100 градусов. Как он не сварит себя сам и что за жароустойчивые ткани в его организме?

Несколько лет назад насекомые преподнесли химикам и биологам еще один сюрприз, дающий пищу для размышлений.

Известно, что многие насекомые ядовиты. У одних насекомых ядовита кровь, и птица, попробовав однажды такое насекомое, больше не будет трогать ему подобных. Других насекомых защищает запах – он отпугивает от насекомого его врагов или заранее предупреждает, что насекомое несъедобно. Третьи кусают или жалят. Правда, сам по себе укус, допустим, не остановил бы врага, но насекомое вводит в ранку яд, который часто делает укус очень болезненным. Наконец, есть насекомые, которые «стреляют» в противника зловонной или ядовитой жидкостью.

Сейчас установлено, что у многих насекомых имеются специальные железы, вырабатывающие «химическое оружие»: в нужный момент железы молниеносно выдают необходимое количество ядовитой жидкости.

Но есть ядовитые насекомые, у которых отсутствуют такие железы. Яд не вырабатывается, а находится в организме насекомого постоянно, он как бы пропитывает все его тело. Например, гусеница капустницы при опасности выпускает зеленую кашицу – полупереваренную пищу, смешанную с ядом, находящимся в организме. Некоторые насекомые «запасаются» ядом, поедая ядовитые растения. Причем делают это они чаще всего на стадии гусениц или личинок.

Как будто бы ясно теперь и откуда яд и что он из себя представляет: у одних – выделение желез, у других – яд, извлеченный из растений. И тот и другой – органические вещества, существующие в природе. Кажется, иначе и быть не может. Но вот недавно группа американских исследователей под руководством Т. Эйснера обнаружила в организме кузнечика химические; соединения, которых нет у животных (во всяком случае, пока они не обнаружены). Не было их раньше и у кузнечиков. И вдруг стали вырабатываться. Оказалось, образцы этих ядов насекомые получили у людей! Кузнечики быстро усвоили яды, которые люди применяют для борьбы с вредными насекомыми, и через какое-то время стали вырабатывать подобные. И благо бы кузнечики вырабатывали эти яды и держали их при себе, так нет, они успешно пользуются ядами в борьбе с собственными врагами – отпугивают муравьев. Ну хорошо, кузнечики. А если таким же способом начнут защищаться от своих природных врагов другие насекомые? Причем как раз те, кого человек хочет уничтожить или свести их число до минимума. Получается, человек не только не уничтожает насекомых-вредителей, но еще и вооружает их естественных врагов?!

Да, есть над чем задуматься. Впрочем, люди слишком долго не обращали внимания на насекомых, на их способности и возможности. А обратив внимание, на первых порах наделали немало ошибок, стараясь все – и строение, и поведение, и деятельность шестиногих – втиснуть в свои логические и объяснимые рамки.

Сейчас люди многое поняли, узнали, открыли. И усвоили главное – то, что «живые тела не подчиняются одним только законам физики», как заметил знаменитый физик Резерфорд.

Сейчас люди уже не стесняются признать свое неумение объяснить многое в природе, не стесняются сказать: «Науке пока неизвестно». И это залог того, что наука не будет стоять на месте и с каждым днем ей будет известно все больше и больше.