Изобретатель - природа - Изот Литинецкий

Несколько лет назад бионики и инженеры одной из французских лабораторий провели такой эксперимент. В одном водоочистительном сооружении построили три простых аквариума. В каждый из них поместили по форели. Вода через аквариумы прокачивалась со скоростью, близкой к скорости течения реки Луары, из которой жители города Нанта получают воду, не всегда достаточно чистую.

По своей природе форель любит плыть против течения. Если же в опытах она останавливалась, ее движения стимулировали легким электрическим разрядом. Оказалось, что 8 дней непрерывного движения не приносят рыбе никакого вреда. Если же вода оказывалась загрязненной, рыба мгновенно меняла курс. На каждой форели были установлены специальные датчики, которые поднимали тревогу, как только рыба поворачивалась в обратном направлении. Когда все три рыбы двигались одновременно по течению, можно было утверждать, что вода загрязнена. Опыты успешно проводились несколько месяцев. По их окончании экспериментаторы опубликовали сообщение о том, что им удалось поставить на службу человеку форель и что "современная электроника ничто по сравнению с форелью, когда дело касается определения загрязнения воды".

В настоящее время в верхнем течении водозаборной системы городского водопровода в Нанте в специальных длинных садках содержится целая стайка форелей, окольцованных специальными устройствами, которые взаимодействуют с фотоэлементами. Когда вода чистая, форели идут вверх по течению. При этом устройства передают по радио на контрольный пункт сигналы определенного типа. Если же в воде, поступающей из Луары, появляются даже ничтожные количества вредных веществ, то необычайно чутко реагирующие на них форели начинают немедленно скатываться вниз по течению, а приборы соответственно передают другой сигнал, предупреждающий о приближении грязной воды.

Форельное "инспектирование" водоемов применяется и в нашей стране. В частности, радужные форели следят за качеством работы нового биоактивного сооружения для очистных сточных вод объединения "Эстсельхозтехника" Раплаского района Эстонской ССР. Запущенные в отводной канал рыбы моментально реагируют на малейшие изменения среды: если в воду, например, попадет только несколько капель бензина или масла, это тотчас же станет известно по их поведению. Так как в последней очереди мощного сооружения течет только чистая, прозрачная вода, "нештатные инспекторы" водоема чувствуют себя здесь превосходно, быстро набирают вес.

В ФРГ применяют другой метод мониторинга: вместо форелей в садках держат нильских щук. По мнению ряда специалистов, такой метод контроля чистоты воды в реках, озерах, различных водоемах более совершенен, более эффективен. Пока все хорошо, щука постоянно испускает слабые электрические импульсы, от 400 до 800 в минуту. Но стоит ей почувствовать себя не в своей тарелке, как частота импульсов падает. Следить за состоянием такого живого индикатора куда проще: регистрировать электрические импульсы можно автоматически. К тому же новый способ гораздо чувствительнее, потому что частота импульсов изменяется задолго до того, как рыбкам становится совсем плохо.

Блестяще зарекомендовал себя в мониторинге еще один детектор. В США для определения степени загрязнения рек и водоемов радиоактивными веществами, инсектицидами и другими вредными веществами используется двустворчатый пресноводный моллюск-жемчужница - один из представителей древнейших форм жизни на Земле. По свидетельству ученого-зоолога доктора Стэнсбери (университет штата Огайо, США), этот моллюск находится неподвижно на одном месте на дне реки в течение 30-40 лет. Он очень чувствителен к изменениям окружающей среды и обладает способностью год за годом откладывать на внешней поверхности раковин-створок слои, характеризующие постепенно изменяющееся состояние воды. По форме, толщине и химическому составу каждого слоя в лаборатории определяют степень загрязнения водоема.

Жители больших промышленных городов знают, что весна в городе наступает на одну-две недели раньше, а зима на такой же срок позже, чем за городом. В пригородах еще лежит снег и катаются на лыжах, а в городе появляются первые велосипедисты. Горожане не удивляются сообщениям по радио, что температура воздуха в центре города на 1-2° выше, чем на его окраинах. Привыкли горожане и к дымовым "шапкам" на фоне ясного неба, и к талому грязному снегу на улицах весной, и к налету пыли на окнах домов. Все это - результат загрязнения атмосферы газовыми и аэрозольными примесями. Многообразие химических элементов промышленного аэрозоля (углерод, алюминий, магний, свинец, мельчайшие частицы окислов железа и сажи, сульфатные азотно-водородные и другие соединения) оказывает существенное влияние на климат крупных городов, обусловливает неустойчивость "оптической" погоды над городом, ее отличие от погоды за городом.

В свете сказанного большой интерес в бионическом аспекте представляют ведущиеся немецкими учеными вот уже несколько лет эксперименты в лесопарках ФРГ. Они определяют степень загрязнения воздуха с помощью живых четвероногих "приборов". Несколько десятков оленей, диких кабанов и ланей снабжены миниатюрными радиопередатчиками. Это дает возможность круглые сутки следить за поведением животных, чутко реагирующих на любые изменения в окружающей среде. Повысилась, например, концентрация сернистых газов - и животные стремительно покидают этот район. На основе поведения животных ученые составляют специальные карты, определяют источники загрязнения атмосферы, выявляют области с благоприятным микроклиматом.

Можно было бы привести еще немало примеров успешного применения бионических систем в мониторинге, в ряде отраслей промышленности. Но и приведенные примеры, нам думается, убедительно говорят о перспективности применения уникальных композиционных автоматических систем "жизнь-техника" во многих областях науки и практики. И конечно же, большую помощь они могут оказать метеорологам. В ряде случаев только живой организм может наиболее полно, комплексно воспринять, переработать поступающую извне многообразную метеоинформацию и мгновенно передать ее сочлененному регистрирующему, сигнализирующему электронному, электромеханическому или другому техническому устройству.

Однако создание чисто бионических метеосистем путем прямого моделирования конструкций и принципов работы таких органов, как, например, "инфраухо" медузы, или построения композиционных (биотехнических) метеосистем путем непосредственного включения в инженерные устройства органов чувств различных живых организмов в качестве датчиков для сбора и обработки метеорологической информации, не должно, по мнению многих биоников, исключать и умалять значимость, так сказать, традиционных, сложившихся веками методов прогнозирования погоды по поведению отдельных видов диких и домашних животных.

Так, например, издревле и по сей день африканские племена пользуются умением лягушек определять изменения погоды. Для них особенно важно иметь точные сведения о том, когда начнется сезон дождей, чтобы вовремя подготовить к нему жилища и посевы. Местные жители заметили, что перед началом сезона дождей древесные лягушки выходят из воды и взбираются на деревья для метания икры. Если бы "прогноз" лягушек оказался только близким к расчетному, икра высохла бы, а потомство погибло. Но этого не случается, так как ошибки в лягушачьем предвидении бывают чрезвычайно редко.

Лягушачьим "барометром", подобно жителям Африки, пользуются и у нас в стране многие натуралисты, чабаны. Только имя этому живому "барометру" - древесная лягушка-квакша. На Земле существует свыше 250 видов квакш, но в СССР из них обитает только два вида: обыкновенная, или древесная, и японская. Первая живет в Крыму, на Кавказе и на юге Украины, вторая - на Дальнем Востоке. Величина квакш небольшая - 4-5 сантиметров в длину. Как правило, они окрашены в ярко-зеленый цвет. Ведут дневной и сумеречный образ жизни. Прекрасно лазают и прыгают. Большую часть времени проводят на деревьях. Так, они охотятся на различных насекомых, принося немалую пользу истреблением вредителей. В хорошую, установившуюся погоду квакши поднимаются на ветки деревьев повыше и громко перекликаются, издавая серию хриплых звуков, а перед ненастьем они остаются внизу.

Казалось бы, должно быть наоборот: в хорошую погоду нужно сидеть внизу, ближе к различным укрытиям на влажной земле. Оказывается, тут все дело связано с поведением насекомых, которыми питаются лягушки. В ясную погоду насекомые летают на различной высоте и квакши забираются повыше, чтобы ловить их там. А перед ненастьем насекомые опускаются вниз, забираются в разные щели и укрытия. И лягушкам, естественно, незачем лезть на ветки - ведь добыча находится внизу, а наверху ничего не поймать. В общем, те, кто прогнозирует погоду по поведению квакш, хорошо знают, что, если лягушки сидят на ветках повыше - это значит, что они вещают ясные, погожие дни.