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, получающие питание от ртутных батарей (подобных тем, которыми пользуются в усилителях для глухих) и подающие сигналы мощностью 0,1 мвт. 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.
Рис. 4. Голубь с укрепленным на спине мощным миниатюрным передатчиком — маяком. Антенна во время полета остается в горизонтальном положении
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 мвт, 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?
Рис. 5. Черепаха пускается в дальний путь. По шару проследят ее курс к островку, где она отложит яйца
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 повел и 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 билдинг". 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[9]; 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 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 15 000 отдельных металлических частей, скрепленных 2 500 000 заклепок) известный в то время поэт Максимилиан Волошин, большой любитель всяких шуток и "розыгрышей", распустил слух, будто в Эйфелевой башне, поразившей в конце XIX столетия весь мир своей высотой и ажурностью конструкции, нет ничего нового, она якобы построена по чертежам одного арабского ученого.