Иосиф Халифман - Пароль скрещенных антенн
Опыт с увеличенными в десять — пятнадцать раз по сравнению с естественными и изготовленными из бумаги и целлофана моделями машущих крыльев насекомых, испытания в жидкой среде помогли разобраться, что может создавать у них силу тяги и подъемную силу.
Произведенная Ю.М.Залесским сверхскоростная киносъемка показала, что крыло бабочек, например, совершает 131 в полете не простое машущее движение, но еще волнообразно изгибается при этом.
Другие насекомые летают иначе. Крылья двукрылых (мух, комаров) или перепончатокрылых (пчел, ос, муравьев) в полете все время меняют угол атаки и заносятся то вперед, то назад, так что вершина крыла непрерывно описывает восьмеркообразную кривую.
Когда группа советских инженеров пристроила к лопастям ветряного двигателя дополнительные подвижные крыловидные лопасти, которые также производили восьмеркообразные движения, то ветряк заметно выиграл в мощности и стал исправно и производительно работать даже при самом слабом ветре.
Изучение крыла и летных способностей насекомых открывает бесконечное разнообразие оригинальных устройств для стоячего полета, парения, планирования, подъема, приземления.
В мире насекомых обнаружено в то же время множество удивительно точно решенных задач не только из области аэродинамики, но и из многих других областей прикладной физики.
Те, кто занимается оптикой, находят у насекомых неожиданные приспособления для различения частей спектра, разных состояний света, цвета, яркости, формы, позиций, расстояний...
Звучащие и воспринимающие звук устройства насекомых давно привлекают внимание конструкторов, работающих над совершенствованием разных средств беспроволочной воздушной и подводной связи...
Стилеты жалоносных, буравы древоточцев, особенно яйцеклады рогохвостов — все эти гибкие и тонкие самозаглубляющиеся иглы, которыми многие наездники с загадочной быстротой пронзают древесину, давно привлекают внимание бурильщиков.
Точно так же и химический состав и физические свойства паутины пауков и шелковой нити завивающихся в кокон личинок сотен видов насекомых ждут анализа, обещающего сказать много интересного и поучительного текстильщикам, специалистам по органической химии, изобретателям новых пластмасс.
Особого внимания заслуживают антенны — усики насекомых. Обонятельная чувствительность этих органов превосходит всякое воображение.
Знаменитый исследователь насекохмых Фабр показал, что самцы грушевой сатурнии могут находить самок за несколько километров. В опытах, проводившихся уже после Фабра, самцы безошибочно отличали ящички, в которых год назад содержались самки. А ведь стоит отрезать у бабочки обе антенны, как она совершенно теряет способность ориентироваться по запаху.
Пеленги, определяемые с помощью усиков, могут быть, видимо, не только ароматными, звуковыми или ультразвуковыми. Многие насекомые, даже если их ослепить, безошибочно находят воду: усики действуют в этом случае как влагоискатель. Паразитическое насекомое — наездник Эфиальтес — с помощью своих антенн отыскивает на коре дерева место, под которым в толще древесины, на глубине нескольких сантиметров, находится личинка нужного ему вида усачей или рогохвостов. Почуяв личинку, наездник сгибает антенны почти пополам и прикладывает их к коре, находит точку сверления и пронзает яйцекладом древесину, без промаха поражая спрятанную в глубине личинку.
Не менее удивительными свойствами обладают антенны муравьев. Присмотримся хотя бы к двум встретившимся муравьям. Какое-то время они стоят, поглаживая друг друга антеннами, и вдруг убегают в одном направлении. Как позвал муравей муравья? Почему пошел второй за первым? В чем состоял сигнал, переданный и воспринятый насекомыми, которые скрестили усики? Не могут ли быть разработаны, если получить ответ на эти вопросы, какие-то средства, зовущие и ведущие насекомых, и не могут ли быть созданы на сходной основе какие-то новые технические устройства, передающие и принимающие сигналы-информацию?
Вспоминая историю птеростигмы, стоило бы присмотреться и к тому, как движутся в колонне переселяющиеся муравьи. Они бегут, почти сплошной массой разлившись по земле, и бегут не в беспорядке, а сохраняя довольно отчетливый строй, бегут, поводя усиками, касаясь ими то соседей справа и слева, то иногда того, кто впереди.
Это обычные муравьи, знакомые и примелькавшиеся. И все же описанная здесь встреча дает повод еще раз спросить: почему? Почему движутся они единой массой? Какие силы собрали, сплотили и ведут их? Какую роль играют здесь прикосновения антенн, которыми обмениваются бегущие?
Давно ищет человек ответы на такие вопросы, но наука, исследующая живую природу, вопреки общепринятому, мнению, еще совсем молода и многое лишь начинает. Присмотримся же к тому, что открыла эта молодая наука в мире муравьев, которых мы пока еще только мельком видели в ящиках шкафов № 84 и № 85 в доме у Дворцового моста.
Герой этой повести
Начнем знакомиться с героем этой повести по опытам, проведенным в Китае, в Пекинском университете, профессором Чи За-ченом, который взялся выявить, все ли одинаковые на вид муравьи действительно одинаковы и отличается ли чем-нибудь муравей, когда он в одиночестве, от самого себя, когда он вдвоем с другим таким же или в группе с такими же, как сам.
Подобная мысль может поначалу показаться если не сумасбродной, то странной, но вот что получилось в опытах. На дно одинаковых семидесяти бутылей насыпали одинаковое количество одинаково сырого песка. После этого в каждую бутыль поместили по одному рабочему муравью, взятому из гнезда.
Муравьи повели себя по-разному. Одни без промедления принялись рыть песок, другие не торопились. Через четыре часа песок рыли еще только сорок семь муравьев; и лишь к концу третьих суток все семьдесят копались в песке. И действовали они при этом неодинаково.
Большинство рыло песок на освещенной стороне, вблизи от стеклянной стенки, некоторые же выбрали теневые места. Многие рыли в одной точке. Однако были и такие, что, бросив начатое, принимались за работу в другом, а то и в третьем месте. Одни трудились систематически и непрерывно, другие — весьма беспорядочно.
Все говорило о том, что мурашка мурашке рознь, что у каждой свой — как иначе сказать? — характер.
Закончив описанный опыт, профессор Чи За-чен приступил ко второму. Он поселил тридцать шесть пронумерованных муравьев в тридцать шесть одинаковых стеклянных гнезд. Наблюдатели по секундомерам учитывали, через какое время насекомые приступают к рытью. Впоследствии песчинки, выброшенные муравьями на поверхность, взвешивались. И что же?
Оказалось, что все муравьи, пока их содержали по одному, выбрасывали за шесть часов на поверхность, в общем, две десятых грамма песка, а когда их поселяли по два, по три вместе, они за такое же время успевали выбросить каждый в сотни раз больше песчинок. В «компании» все начинали рыть песок в бутылях в среднем уже через тридцать минут, тогда как в одиночку они принимались за дело часа через три. В группе почти все работали без отдыха и споро, а врозь — нередко с перебоями и чрезвычайно вяло.
Пекинские опыты поразили ученый мир. Совершенно невероятными выглядели полученные профессором Чи За-ченом показания хронометра и итоги подсчета песчинок в бутылях: муравей в присутствии другого такого же проявлял свойства и способности, которыми не обладал в одиночестве. Здесь было над чем задуматься.
Но хотя опыт казался не очень сложным, требовалось неисчерпаемое терпение, чтобы провести его. Французские энтомологи академик Пьер Грассе и профессор Реми Шовен повторили открытие своего пекинского коллеги и даже продвинулись далее, идя более простым путем. Они показали, что если муравьев любого вида рассадить по одному и группами по нескольку штук в клеточки, то — независимо от того, кормить ли насекомых или не кормить, поить их или не давать им ни капли воды,— те, которые содержатся по одному, погибают во много раз скорее, чем их собратья в группах. Муравей в щепотке таких же муравьев обладает новыми свойствами: он способен жить вдвое и втрое дольше.
То же самое наблюдается и в опытах с осами, пчелами и термитами.
Так был открыл «эффект группы», так объяснили ученые подлинный смысл старинной польской поговорки о том, что мурашка мурашке рада.
Но одна мурашка — это лишь живая крупица муравьиной семьи, которая в самом простом случае состоит из какого-то числа внешне одинаковых рабочих муравьев разного возраста, так или иначе собранных вокруг одной или нескольких самок. Рабочие муравьи, как и самки,— женского пола, но в обычных условиях не производят никакого потомства, а только кормят его. Те, что постарше, строят новые отсеки гнезда, собирают пропитание или кормовое сырье и сносят его в муравейник. Те, что помоложе, выкармливают вылупившихся из яиц личинок, кормят взрослых самок, откладывающих яйца, молодых самок и самцов. Все, когда надо, обороняют гнездо.
