На пути к бионике

Что же это за "шестое чувство"? Какова связь между физическими процессами, происходящими в атмосфере и в толще морских глубин, и физиологическим восприятием их живыми организмами? Ведь человеку, чтобы предсказать приближение шторма, надо получить сведения о метеорологических условиях на обширной территории и по этой информации составить синоптическую карту. И только анализ этой карты дает возможность метеорологу предсказать изменение погоды. Что же служит "синоптической картой" для морских птиц, рыб и других морских организмов? Какие "приборы" и "приспособления" заблаговременно и абсолютно точно предупреждают их о приближении шторма или бури? Какие огромные перспективы повышения точности прогнозирования погоды открылись бы перед метеорологами, если бы бионикам удалось проникнуть в эту тайну!

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

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

Рис. 7. Блок-схема прибора для предсказания штормов (искусственное ухо медузы)

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

Описанный сигнализатор бурь позволяет определять наступление шторма за 15 часов и указывает даже его мощность.

Много обещает проводимое биониками изучение "барометрических устройств", которыми обладают некоторые рыбы. Так, например, сом перед грозой и ненастьем обязательно всплывает, пугая верховодок. Голец в ясную погоду лежит на дне аквариума без движения, напоминая экспонат зоологического музея. Но вот голец начинает подавать признаки жизни. Виляя длинным телом, он снует вдоль стенок аквариума... а через некоторое время небо затягивается облаками. А когда голец мечется по аквариуму вверх - вниз, вправо - влево и кажется, что целый клубок темных длинных тел заполнил банку, это значит, что скоро в окно забарабанят капли дождя. Такими "живыми барометрами" пользуются крестьяне в некоторых района Китая. Большой восприимчивостью к изменениям барометрического давления отличается и вьюн. Перед ненастьем эта рыба поднимается к поверхности воды. Она предугадывает изменение погоды за сутки. Наконец, "идеальными барометрами" служат красивые мелкие рыбки, обитающие в глубинах подводного царства у берегов Японии. Они заранее и совершенно безошибочно реагируют на малейшие изменения погоды, и за их поведением в аквариуме пристально следят капитаны белоснежных океанских лайнеров, отправляющихся в дальние рейсы, рыбаки и сельские жители прибрежных районов Страны восходящего солнца, чьи сады и посевы нередко страдают от штормов.

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