Книга: Животные анализируют мир

Прыгающие сейсмографы

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.

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.