Текст книги "Животные анализируют мир"

Автор книги: Юрий Симаков

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 16 страниц)

Наконец, хотелось бы рассказать, какой необычайный дистанционный химический анализ проводят крысы. Если химические соединения растворены в воде, крысы распознают их с расстояния нескольких метров. Те же вещества в сухом виде они дистанционно не определяют, поэтому сухим ядом крысу можно отравить, растворенным в воде – почти невозможно. Проводили такой эксперимент. В камере для испытаний ставили две чашки. В одной каша с витаминами, в другой – без витаминов. Пускали крысу с расстояния пяти метров. Она сразу без предварительных проб выбирает путь к витаминизированной каше. Значит, крысиный «прибор» можно использовать для анализа содержания витаминов в продуктах питания, но и не только витаминов. Токсикологи определяют с его помощью безвредные концентрации веществ. Подобный анализ занимает не более минуты, а иногда несколько секунд, время, за которое крыса пробегает несколько метров.

Предположим, надо установить, при каких концентрациях безвредны растворы вещества, не имеющие ни цвета, ни запаха, скажем хлористого свинца. Крыса, которой долго не дают пить, стоит на «старте» в испытательном стенде. Выставляем ей раствор с концентрацией один миллиграмм на литр воды, крыса не идет. Уменьшаем концентрацию в два, три… десять раз – крыса к поилке не подходит. Когда концентрацию уменьшили в сто раз, крыса побежала к сосуду и начала пить. Анализы на других организмах показывают, что крыса не ошибается. Питьевая реакция крыс – удобный «живой прибор», с помощью которого найдены предельные концентрации для десятков вредных соединений, попадающих в водоемы с промышленными стоками и ухудшающих качество воды. Следовательно, ограничительные нормы для промышленности и для работы очистных сооружений могут быть определены «крысиным анализатором».

Проверить биологическое действие химического вещества можно и другим способом – понаблюдать за теми сооружениями, которые создает животное.

Каждому в лесу встречалась красиво сплетенная паутина, прикрепленная между ветками растений. Особенно отчетливо она видна, если на ней осели бусинки-росинки, сверкающие на солнце всеми цветами радуги. Оказывается, тенеты паука – паутину – можно использовать для анализа действия стимуляторов – веществ, повышающих внимание или же, наоборот, рассеивающих его. Достаточно дать каплю исследуемого вещества пауку, и он начинает плести паутину и всю свою ловчую сеть с повышенным вниманием. Сеть получается гораздо красивее и более тщательно выполненной, чем сеть паука, которому не давали тонизатора.

Получается совершенно другой эффект, если пауку дают каплю жидкости, содержащую наркотик. Внимание паука рассеивается, он несколько раз принимается за работу, снова разбирает свое творение и наконец плетет что-то отдаленно напоминающее обычную ловчую сеть. При воздействии сильных наркотиков паук вообще не способен сплести сеть, хотя и принимается за работу. Остается только удивляться сходству механизмов, которые использует природа в деятельности мозга у таких разных существ, как паук и человек. Исследователям это на руку: на «живых приборах» можно испытывать ряд лекарственных веществ, синтезируемых в фармацевтических лабораториях. А самое главное – паучий прибор быстро отбирает те изомеры в сложных молекулах психогенных веществ, которые не оказывают действия на нервную высшую деятельность. Как это было бы трудно делать с помощью химического анализа! Остается только пожелать, чтобы крысы, рыбы, паучки и другие «живые приборы» как можно скорее появились в лабораториях химиков-аналитиков и «работали» как самостоятельно, так и в сочетании с электронными установками.

Глава вторая
СЕЙСМОГРАФЫ ПЛАВАЮЩИХ, БЕГАЮЩИХ, ПОЛЗАЮЩИХ

Рыбы предупреждают о землетрясении

Землетрясения происходят чаще всего в Средней Азии, и местные жители, старики – туркмены или узбеки – давно замечали, что перед катастрофой змеи и ящерицы покидают свои норы. Да и не только пресмыкающиеся чувствуют приближающееся несчастье. Птицы и млекопитающие не уступают в этом пресмыкающимся. Птицы становятся беспокойными, теряют ориентацию, залетают в открытые окна домов. Домашние животные – козы, овцы, свиньи, коровы и лошади – предчувствуют приближение землетрясения за два дня. К сожалению, человек в процессе эволюции утратил эту полезную способность. В то время как муравьи тащат свои белые куколки из подземелий, пещерные кузнечики выбегают из норок. и подальше отбегают от обрывистых откосов, змеи выползают на открытые поляны, собаки скулят и жмутся к хозяевам, закрытые в стойле лошади лягают перегородки, люди спокойно работают, читают, спят или смотрят телевизоры – живут повседневной жизнью. Современные физические приборы фиксируют малейшие сейсмические толчки, но прогнозировать их так, как живые существа, они не могут.

Не только наземные животные могут прогнозировать землетрясения, такой способностью наделены и рыбы. Подобных наблюдений много сделано в Японии. Профессор Токийского университета Ясуо Суэхиро в основу своих предсказаний положил появление глубоководных рыб, обитающих в океане, в поверхностных слоях воды или в прибрежной зоне. Его прогноз подтвержден фактами.

Первый такой факт зафиксирован в 1923 году на японском пляже Хаяма. Пляж был расположен недалеко от Токио и поэтому очень многолюден. Бельгийский ихтиолог-любитель увидел, как люди собрались у раздувшейся рыбы. Это была усатая треска, которая водится только на очень больших глубинах. Появление глубоководной гостьи не было случайным – через два дня произошло сильнейшее землетрясение, которое унесло 143 000 человеческих жизней и вызвало разрушения в Токио. Спустя десять лет в районе Одавара рыбак поймал необычного угря и показал его ихтиологу, так как в своей жизни никогда не встречал «подобное чудовище». Да он и не мог его встретить – пойманный вид угря водится на глубине четырех-пяти тысяч метров. И опять совпадение: в тот же день на Тихоокеанском побережье Японии произошло землетрясение, в результате которого погибли три тысячи человек.

Даже после собранных фактов Ясуо Суэхиро сомневался в способности глубоководных рыб предсказывать землетрясение. Однажды, когда ему предложили осмотреть глубоководную рыбу длиной шесть метров, выловленную на одном из островов к югу от Токио, он сказал в шутку, что скоро будет землетрясение. А землетрясение действительно произошло через два дня, что окончательно убедило Суэхиро в способности глубоководных рыб предсказывать надвигающуюся катастрофу.

Не только морские глубоководные рыбы, но и рыбы, разводимые в прудах, чувствуют приближение землетрясения. За два дня до подземных толчков рыбы начинают проявлять беспокойство, собираются на поверхности пруда, сильно плещутся. Опять же в Японии отмечены случаи, когда рыбы перед землетрясением выбрасывались на берег пруда. До настоящего времени у рыб не найдено «прибора», которым они воспринимают сигналы о приближающихся колебаниях земной тверди или же подводных толчках. Однако можно предположительно попытаться определить в организме рыб сейсмоанализаторы, прогнозирующие землетрясение. Какими же органами рыбы могли бы воспринимать даже незначительные колебания, предшествующие сильным толчкам?

Во-первых, это плавательный пузырь, который может играть роль резонатора колебаний. Изучение поверхности плавательного пузыря рыб показывает, что стенки его имеют кривизну, способствующую наибольшему резонированию инфразвуковых волн, которые человек не слышит. Физики отмечают, что перед грядущим бедствием появляются инфразвуковые волны, действующие на нервную систему животных и даже человека. Вот почему непосредственно перед землетрясением воцаряется странная тишина, когда бурная реакция насекомых, птиц и зверей сменяется общей подавленностью: крика животных и пения птиц уже не слышно. Может быть, эти инфразвуки рыбы воспринимают в глубинах и стремятся как можно быстрее их покинуть.

Во-вторых, боковая линия рыб буквально усеяна электрорецепторами, способными принимать окружающее их внешнее или же генерируемое ими самими электрическое поле. Помимо этого, боковая линия настроена на прием низкочастотных колебаний воды. Благодаря боковой линии рыбы обходят подводные препятствия, воспринимая отраженную волну от камней и берега. Возможно, эта линия способствует восприятию низкочастотных колебаний дна и инфразвуков как предвестников землетрясения.

Однако инфразвуки и низкочастотные колебания дна и берегов наблюдаются непосредственно перед землетрясением, а рыбы, как мы уже говорили, способны прогнозировать толчки за несколько дней до их появления. Да что там рыбы, звери и птицы! Даже некоторые растения могут прогнозировать приближение этого опаснейшего природного явления. О возможных механизмах этого прогноза мы поговорим позднее. Во всяком случае, группа ученых еще десять лет назад открыла новое «чувство» у рыб, названное сейсмическим слухом. Эти работы продолжаются и в настоящее время. В то время как бионики еще только думают над созданием нового типа прибора – сейсмоприемника, в основу которого будет положен тот же принцип прогнозирования землетрясений, которым пользуются животные, «живые приборы» уже действуют и в любой момент могут быть использованы для прогнозирования надвигающихся катастроф.

Прыгающие сейсмографы

Многие, наверное, смотрели кинофильмы, в которых передающую радиостанцию пеленгуют с помощью вращающейся антенны. Сходный поиск источника волн, только не по радиоволнам, а по звуку, выполняет кузнечик, когда определяет, откуда исходит звук. Уши у него расположены в голенях передних ног. При движении по направлению к источнику звука ноги кузнечика совершают дугообразные движения. Сами же слуховые органы, называемые тимпанальными, как бы сканируют пространство по обе стороны от насекомого, нервная система анализирует получаемую информацию и направляет кузнечика точно в сторону звука, или от него, посылая импульсы-команды в мышцы ног.

По своему строению орган слуха у кузнечика отличается от нашего уха. У нас это закрытая камера с мембраной, где звуковые волны воспринимаются барабанной перепонкой, передаются в среднее ухо, затем во внутреннее и там анализируются. У кузнечика, наоборот, мембрана колеблется, и клетки у ее основания сразу переводят улавливаемые мембраной звуковые колебания в электрические импульсы. По строению ухо насекомого больше напоминает чувствительный волосок, вибриссу, где сам волосок заменен мембраной, есть еще дополнительные структуры, усиливающие прием звуковых волн и предохраняющие тонкую мембрану от механических воздействий. Поперечный срез слухового органа кузнечика, расположенного в ноге, представлен на рисунке 3. В воздушной трубке, имеющей щели, натянуты две мембраны, контактирующие в основании непосредственно со слуховыми клетками.

Рис. 3.Упрощенное и увеличенное изображение уха кузнечика, расположенного в передней ноге:

1 – рецепторы; 2 – мембрана; 3 – воздушная трубочка

Чувствительность уха кузнечика и его родственников очень высока. Используя точную акустическую аппаратуру, энтомологи установили, что саранча воспринимает колебания звуковых волн с амплитудой, равной диаметру атома водорода. Но и это не рекорд. Кузнечик из семейства титигония воспринимает механические колебания с амплитудой, равной половине диаметра атома водорода! Необычайная чувствительность!

Как уже отмечалось, не всегда целесообразно моделировать живые системы к создавать «железные» приборы по тому принципу, как они действуют в природе. Тем более что воспроизвести работу тончайших «живых приборов», которыми наделила природа наших земных собратьев, подчас просто невозможно. Ведь модель мозга муравья, например, даже на самых современных транзисторах и печатных микросхемах получилась величиной с тумбочку под телевизор, а выполнял этот мозг только часть функций нервной деятельности, свойственной муравью. Какой же величины должны быть сейсмические анализаторы, если учесть, что помимо биодатчиков в их работе принимает участие и мозг насекомого? По этой причине, возможно, имеет смысл не «воспроизводить» в металле «конструкции» животных, анализирующие механические колебания, а непосредственно подключать их к физическим приборам или же заставлять работать параллельно с «железными» датчиками.

Вот один из примеров использования «прыгающих сейсмографов» для предсказания землетрясения. Пещерные кузнечики, живущие в норках обрывов, очень чувствительны к колебаниям почвы, а может быть, и к изменениям других физических параметров перед землетрясением. Двигательная активность кузнечиков перед землетрясением увеличивается, они покидают свои домики. Американские исследователи поставили перед норками приборы – актографы, которые отмечают двигательную активность пещерных кузнечиков. Как только кузнечик прыгнет на площадку, приборы переводят создаваемое им давление в электрические импульсы, которые подаются на записывающие и регистрирующие устройства. В простейшем случае это может быть осциллограф, дающий всплеск кривой на экране. При обычной жизни движение кузнечиков равномерное, число особей, выходящих из норки и возвращающихся домой, примерно одинаковое. Другое дело перед землетрясением, когда почти все кузнечики выпрыгивают из норок, резко повышается количество импульсов, идущих от актографов. Следовательно, в ближайшие часы можно ждать землетрясения.

Преимущество «живых приборов» в том, что они всегда имеются в природе и на их изготовление не затрачиваются средства. В качестве «живых приборов» можно использовать и лабораторных животных, получая саморазмножающиеся датчики. Об их функционировании будет заботиться не человек, а генетические механизмы самого организма. Однако на долю бионики остаются не менее важные проблемы: моделирование шагающих устройств и создание хорошо обтекаемых подводных кораблей по типу рыб и дельфинов, архитектурная бионика, моделирование локационных установок и, наконец, проблема создания искусственного разума.

Что еще непонятно

Существуют страны, где землетрясения происходят очень часто. Подсчитано, что сорок процентов всех землетрясений на нашей планете приходится на западное побережье Америки. В Чили или Перу землетрясения наблюдаются почти каждый третий день, чаще всего они слабые, и дома не рушатся. Однако с начала нашего века в Южной Америке в указанной зоне было, по крайней мере, семнадцать значительных катастроф силой до девяти баллов, когда целые дома вдруг исчезали в глубоких трещинах земли. Глубина таких трещин, поглотивших людей и строения, иногда достигала нескольких километров. И на всей территории бывшего Советского Союза встречается достаточное количество зон, где возможны землетрясения. Площадь таких зон составляет примерно двадцать процентов всей территории.

Ущерб, причиняемый этим грозным явлением природы, огромен. Вот почему важно прогнозировать землетрясение не только за несколько часов до толчков, хорошо знать о его приближении за несколько дней, лучше даже – за неделю или месяц.

Каков же механизм воздействия предвестников землетрясений на сейсмические анализаторы живых существ?

В начале главы речь уже шла о странном поведении зверей, птиц и насекомых, чувствующих приближение катастрофы. Однако более детальное изучение поведения животных показывает, что они не только предчувствуют катастрофу, но и точно знают, когда начнется землетрясение. Вот один из случаев, рассказанный очевидцем известному журналисту В. Пескову: «Мы с женой работали в Ашхабаде. В ту ночь поздно вернулись домой. Спать легли не сразу. Я копался в бумагах. Жена читала. Дочка в коляске спала. Вдруг – чего не бывало ни разу – собака рванулась с места и, схватив девочку за рубашку, кинулась в дверь. Взбесилась! Я – за ружье. Выскочили с женой. И тут же сзади все рухнуло». Это произошло в 1948 году в ночь с 5 на 6 октября, как раз в то время, когда большинство жителей спали крепким сном или готовились ко сну, никакой тревоги не проявляли, хотя животные предчувствовали начало землетрясения. Поражает удивительное поведение собаки, точно определившей тот момент, когда нужно схватить ребенка, чтобы люди успели выбежать из дома до его разрушения.

Другой случай, описанный И. Литинецким в книге «Беседы о бионике», тоже показывает, что животные точно предчувствуют время начала землетрясения. Рассказывается о необычайном беспокойстве животных зоопарка в городе Скопле (бывшей Югославии) приблизительно за пять часов до землетрясения. «Первым начал завывать испуганным и каким-то трагическим глухим голосом одичавший, завезенный когда-то в Австралию потомок домашней собаки – динго. На его голос тут же откликнулся сенбернар. К их дуэту присоединились грозные голоса десятков других зверей. Испуганный бегемот выскочил из воды и перепрыгнул через стену высотой 170 сантиметров. Жалобно кричал слон, высоко поднимая хобот. Громко завыла гиена, очень неспокойно вели себя тигр, лев и леопард. К жуткому „концерту“ зверей присоединились птицы. Взволнованные сторожа различными способами старались успокоить своих подопечных, но желаемого результата не достигли. Прошло еще немного времени, и как будто по чьей-то властной команде звери внезапно умолкли, скрылись в глубине своих клеток и, притаившись в темноте, стали чего-то ожидать. Теперь панический страх охватил обслуживающий персонал. Хотелось бежать…»

Это землетрясение произошло в городе Скопле 26 июля 1963 года, в результате которого погибли полторы тысячи жителей, а город превратился в груды камней.

Какой же механизм позволяет животным прогнозировать землетрясение?

Рассказывая о «сейсмических приборах» рыб, ученые предположили, что ими воспринимаются самые незначительные колебания дна как предвестники землетрясения, скорее всего, в инфразвуковом диапазоне. Однако за несколько дней до землетрясения никаких колебаний не происходит, а животные все-таки предчувствуют приближение катастрофы. Что же меняется в окружающей среде?

Геофизики считают, что выделяется газ радон. Его концентрация перед землетрясением будто бы возрастает в десятки раз, так как он устремляется с больших глубин к поверхностным слоям земли. Возможно, животные способны улавливать повышение концентрации радона в атмосфере и в воде. Вспомним собак и рыб с необычайной чувствительностью их «газовых анализаторов» – они ведь первые возвещают о возможном несчастье.

Физики думают, что важнее другое: живые существа улавливают флуктуации в электромагнитном поле, вызванные напряжением земной коры перед землетрясением. Не исключено, что подземные, наземные и плавающие «жители» ощущают изменения электропроводности в горных породах и в верхних слоях грунта. Перед землетрясением появляются блуждающие токи. Возможно, их нарастание и воспринимается животными, особенно рыбами, обладающими электрочувствительностью.

Не только электромагнитные поля и изменение электропроводности горных пород подсказывают живым существам приближающееся землетрясение, уверяют биологи. Живые организмы способны каким-то еще не изученным до конца способом определять на расстоянии механическое напряжение в том или ином материале. Возможно, воздействие на межатомные и межмолекулярные силы сцепления в материале создает вокруг напряженной структуры особое поле, назовем его полем напряжения. Пока это только предположение. Но как иначе можно объяснить действия термитов, которые могут съесть целый деревянный дом, но так съесть, что конструкция дома не рушится? Значит, у них есть датчики, которые позволяют определять несущие конструкции. С их помощью выявляется напряжение в древесине и находятся те части, которые можно выедать. Самое примечательное то, что они каким-то образом умеют оценить дом как целую конструкцию. Происходит пространственная передача информации о наиболее «горячих точках», где может произойти разрушение, и термиты не только не выедают эти места, а, наоборот, укрепляют их своим «картоном», из которого они создают термитники (смесь древесных опилок, слюны и экскрементов).

В этом отношении термитам не уступают муравьи, они тоже при сооружении своих «домов» четко определяют напряжение в строительном материале. Можно представить, каким грандиозным им кажется напряжение земной коры перед землетрясением, если они чувствуют напряжение в отдельных древесных волокнах. Скорее всего поэтому перед землетрясением и термиты, и муравьи покидают свои жилища.

Есть и другие способы предсказания землетрясений или извержения вулканов, которые пока не нашли никакого объяснения. Здесь имеется в виду растение – примула королевская. На острове Ява, где она растет на склонах вулканов, ее называют цветком землетрясений. Расцветает примула королевская только перед извержением вулкана. Местные жители знают об этом и стараются уйти из домов, расположенных близко к подножию вулкана. Прогноз в этом случае цветок дает намного раньше, чем раскроется его бутон – ведь его тоже надо заранее подготовить.

Сейчас еще нельзя сказать, какая точка зрения из перечисленных выше истинна. Однако можно предположить, что механизм восприятия сейсмической опасности животными и растениями – комплексный.