Штормы, медузы и бионика.

Филипп II, король испанский, хотел во что бы то ни стало покорить Англию. По его повелению снарядили огромнейший флот и в мае 1588 года отправили на северных врагов. «Непобедимой армаде», состоявшей из 130 боевых и 30 транспортных судов, не повезло. В самом начале буря задержала корабли в пути. В водах противника испанцы не добились перевеса над английскими и голландскими кораблями, и вынуждены были отойти в открытое море. Там армада была разметана страшной бурей, рассеявшей, разбившей и потопившей много кораблей. Всего испанцы потеряли в этом походе 74 больших судна, не считая малых. Могуществу Испании был нанесен непоправимый удар.

Штормы и ураганы губили корабли не только в далекие времена, в эпоху парусного флота. Они и сейчас приносят много бед мореплавателям. И это неудивительно, если учесть, что высота штормовых волн в океанах нередко достигает 5—11, а иногда и 18 метров, а скорость распространения их до 60 км и более в час. При этом развивается чудовищная энергия, против которой не могут устоять даже огромные океанские суда. В 1929 году во время сильного шторма, бушевавшего в Северной Атлантике и Северном море, одновременно потерпело аварию 600 судов. Много кораблей, грузоподъемностью от 6 до 11 тысяч тонн, затонуло. В 1964 году только в Атлантическом и Тихом океанах из-за штормов в аварию попали тысячи кораблей, из них более 200 судов общим водоизмещением 460 тысяч тонн погибло.

Существует такая международная организация — «Ассоциация ливерпульских страховщиков», которая ежегодно публикует сведения о погибших судах. По ее данным, в 1967 году только по категории судов вместимостью более 500 регистровых тонн из-за штормов восемь судов утонуло и 985 получило повреждения. Еще более значительны были потери мелких судов. Не лучше было и в последующие годы. По данным этой же ливерпульской ассоциации, в 1970 году из-за штормов в морях и океанах погибло 151 судно, в 1971 — 155, в 1972 — 188 и в 1973 —179. Как видим, цифры растут. А если взять общий тоннаж погибших судов, то оказывается, что за последние четыре года он вырос почти вдвое. Это определяет экономический ущерб, который превышает 150 миллионов долларов в год. А ведь на судах всегда терпят бедствие и люди, гибель которых нельзя измерить никакими экономическими расчетами.

Заметим, что развитие шторма всегда связано с появлением сильного ветра.

На море ветер издавна был и другом и врагом мореплавателей. Он тысячелетия гонял по морям и океанам парусные суда, и он же губил их во время штормов. Губит он, как мы уже рассказывали, и паровые суда. Поэтому своевременное определение появления ветра, его силы и направления всегда имело и сейчас имеет огромное значение для безопасности судоходства.

Так как исключить шторм невозможно, морякам важно заранее знать о его приближении, чтобы обойти его стороной или укрыться в ближайшем порту. Но обычные барометры предсказывают шторм лишь за два часа. И если корабль в море, то трудно ему что-либо предпринять для спасения.

Барометр предсказывает погоду, улавливая изменение атмосферного давления. А нет ли у штормов каких-либо других предвестников, кроме изменения атмосферного давления? Оказалось, есть. Это — возникающие во время шторма инфразвуки.

Здесь, однако, нам придется сделать небольшое отступление и немного рассказать о звуках и слухе животных.

Звук — это волнообразно распространяющиеся колебательные движения частиц воздуха, воды или другой упругой среды. Его производят ветер, вода, растения и сами животные. Для улавливания звуков у животных имеются специальные органы слуха. Млекопитающие воспринимают звуки при помощи сложно устроенного слухового анализатора — уха. Оно делится у них на три части: наружное ухо, среднее и внутреннее. У насекомых органы слуха представлены особыми тимпанальными органами, расположенными в самых различных местах тела. У кобылок и других саранчовых тимпанальные органы располагаются на передней части брюшка по обеим сторонам переднего сегмента. Вот и выходит, что они слушают «брюхом». У дневных бабочек тимпанальные органы находятся на вздутом основании передних крыльев, у совок — между грудью и брюшком. Кузнечики и сверчки приспособились слушать «ногами»; у них тимпанальные органы расположены на голенях первой пары ножек.

В природе существуют звуки различной частоты, которую выражают в условных единицах — герцах. Один герц равен одному колебанию в секунду, один килогерц — тысяче колебаний в секунду. Колебания с частотой ниже 16 герц называют инфразвуками, а выше 20 000 — ультразвуками. Возможности улавливать звуковые колебания разной частоты у различных зверей, птиц и у человека неодинаковы. Ухо взрослого человека способно воспринимать звуки в пределах от 16 до 20 000 колебаний в секунду: в этих пределах люди воспринимают звук как непрерывный. Лучше всего человеческое ухо улавливает звуки частотой от 1000 до 3000 колебаний в секунду. Разговор у людей осуществляется в пределах от 500 до 2000 колебаний в секунду. Инфразвуки ниже 16—18 колебаний и ультразвуки свыше 20 000 колебаний люди не воспринимают.

Если бы люди могли улавливать инфразвуки частотой 8—13 герц, это имело бы огромное значение для предсказания ими надвигающихся штормов на море. К сожалению, такой способностью исключительно редко обладают лишь отдельные жители побережий, которые способны слышать инфразвуки, издаваемые разгулявшимся вдали океаном. Большинство людей не слышит инфразвуков, но может ощутить их воздействие.

О способности некоторых животных прогнозировать штормы и ураганы мы уже рассказывали в разделе «Предсказывают подданные Нептуна». Довольно чувствительными в этом отношении оказались медузы. За несколько часов до шторма медузы узнают о его приближении и уплывают в глубь моря или укрываются за скалами. Если бы они остались у берега, то волнами их выбросила бы на берег, как это нередко и бывает с зазевавшимися. Ученые стали трудиться над разгадкой такого поведения медуз и их удивительной способности предсказывать шторм. Ведь это помогло бы создать нужный морякам прибор и предотвращать массу неизбежных бедствий на море и на суше.

Все, кто бывал на берегах Черного или Азовского морей, видели и знают медуз. Почти прозрачный зонтик-колокол, снизу в центре — всякие отростки, которые зоологи называют хоботком. Возьмешь в руки — масса бесформенного студня. Опустишь в воду — опять красивое существо. При внимательном осмотре медузы можно заметить, что на конце хоботка у нее расположено ротовое отверстие, ведущее в полость — желудок. От желудка отходят простые и ветвящиеся радиальные пищеварительные каналы, впадающие в кольцевой канал, проходящий по краю зонтика. По краю зонтика-колокола у медуз расположены различной длины отростки-щупальца.

В эктодерме и энтодерме щупалец и зонтика-колокола медузы находятся особые эпителиально-мускульные клетки с длинными отростками—мускульными волокнами. Благодар им происходит вытягивание и сокращение щупалец, а также передвижение всего животного. Свободноплавающие медузы передвигаются реактивным способом: при сокращении мускульных волокон зонтика-колокола происходит выталкивание воды из его полости и медуза передвигается толчками, выпуклой стороной зонтика вперед.

Многие из купающихся в море боятся медуз. Говорят, что если их взять в руки, то будет «ожог». Я не раз вылавливал медуз сложенными ладонями, вынимал из воды, давал другим и ничего страшного не произошло. Дело в том, что не все медузы опасны для человека.

У кишечнополостных животных для защиты и нападения имеется специальное химическое оружие. У гидры, например, на щупальцах есть множество так называемых стрекательных или крапивных клеток. При раздражении особого чувствительного волоска свернутая спиралью внутри стрекательной капсулы нить распрямляется, выбрасывается наружу и вонзается в жертву — водяную блоху, маленького рачка или малька. По каналу, проходящему внутри нити, в тело жертвы попадает яд, напоминающий по действию яд крапивы. Стрекательными клетками обладают и медузы.

В Черном море чаще всего встречаются два вида медуз: плоская, розоватая аурелия и корнерот. Аурелия обычно безвредна для людей и ее-то и берут в руки. Контакты с корнеротом иногда приводят к довольно чувствительным ожогам. Узнать эту медузу можно по таким признакам: полупрозрачный беловатый зонтик, диаметром с футбольный мяч, имеет ярко-фиолетовые или синие края.

Есть среди медуз и довольно опасные для людей. Такова сифонофора физалия из тропических морей. У нее большой, отливающий голубым, фиолетовым и пурпурным цветами пузырь, от которого вниз спускаются длинные — до 30 м, щупальца, снабженные стрекательными клетками. За яркие цвета физалию называют еще португальским корабликом — в давние времена португальцы любили раскрашивать свои военные корабли. Пловец, столкнувшийся с щупальцами физалии, получает настолько сильные «ожоги», что долго и тяжело болеет. Такие случаи бывали с нашими моряками в водах Карибского моря. На Кубе на время массового появления этих медуз в прибрежных водах закрывают курортные пляжи.

Сродни кишечнополостным морские животные — гребневики. Раньше зоологи относили их к кишечнополостным, а теперь они выделены в самостоятельный тип. Тело у гребневиков студенистое, прозрачное, у большинства видов имеет форму мешка. Движение их осуществляется при помощи расположенных рядами гребных пластинок. Есть среди гребневиков и резко отличающиеся своей формой. Таков, в частности, венерин пояс. Пояс Венеры — это живое существо, представляющее собой студенистую ленту, достигающую 1,5 м в длину. Передвигается в воде медленно, змееобразно извиваясь при помощи расположенных рядами гребных пластинок. Венерин пояс бесцветен и прозрачен, но при движении в солнечный день в воде на ленте появляются участки зеленого, синего, фиолетового цветов. Вынутый из воды венерин пояс перестает светиться и превращается в непривлекательную тускло-серую студенистую массу. Венерин пояс, обитающий обычно в теплых водах Средиземного моря, встречается иногда и в тропических районах Атлантического океана.

Подобно медузам этот гребневик способен улавливать самые ничтожные колебания воды. В хорошую тихую погоду он обычно плавает в верхних слоях воды. В тех случаях, когда на море начинается даже самое небольшое волнение, венерин пояс уходит в глубину. Там, в зоне мрака и вечного спокойствия, штормовые волны не угрожают его нежному и студенистому телу.

Как же медузы улавливают приближение шторма? Ученые установили, что у медуз имеется особый орган — «инфраухо», помогающее им улавливать недоступные человеку инфразвуковые колебания частотой 8—12 герц, возникающие далеко в море во время шторма. Иначе говоря, своим «инфраухом» медузы улавливают «голос моря», о котором мы уже писали.

«Инфраухо» медуз — это их органы равновесия. Они располагаются на краю зонтика-колокола и представляют собой маленькие, величиной с булавочную головку, пузырьки-колбочки с содержащейся в них жидкостью. Такие пузырьки — статоцисты, или, как их еще называют, «слуховые колбочки», обычно висят на стебельке. Считают, что это видоизмененные щупальца зонтика медузы. Находящиеся внутри слуховых колбочек крохотные известковые шарики-статолиты могут передвигаться в жидкой студенистой массе. Обычно они располагаются в центре пузырька. При изменении положения медузы при колебаниях воды шарики соприкасаются со стенкой пузырька и раздражают находящиеся там нервные окончания. Это побуждает медузу совершать движения, обеспечивающие восстановление соответствующего положения. У некоторых медуз слуховые колбочки-статоцисты окружены длинными и тонкими чувствительными волосками. При волнении воды тело медузы наклоняется, но колбочки остаются висеть отвесно. При этом они касаются чувствительных волосков и те передают раздражение через нервную систему к эпителиально-мышечным клеткам. Мускульные волокна сокращаются, и медуза вновь занимает нормальное положение.

Инфразвуковые колебания, возникающие во время далекого шторма, чутко улавливаются органами равновесия медузы. Предупрежденные о приближении шторма медузы заблаговременно уходят в более спокойные места.

Изучение принципа действия «инфрауха» медузы помогло ученым создать по его подобию прибор для предсказания приближающихся штормов. Решение этой проблемы подсказало развитие новой науки — бионики.

Бионика, это раздел кибернетики, который занимается проблемой использования закономерностей строения и функций животных организмов для решения инженерно-технических задач. Специалисты по бионике, инженеры и биологи изучают опыт живой природы и по «подсказке» животных, служащих им как бы живыми моделями, конструируют сложные приборы, которые находят применение в самых различных сферах и областях деятельности людей — в науке, технике и народном хозяйстве.

Используя принцип действия «инфрауха» медузы, советские ученые, сотрудники кафедры биофизики Московского государственного университета инженеры Б. Иванов, Л. Воробьев и врач Г. Новинский, сконструировали электронный аппарат для предсказания штормов. Уловителем колебаний воздуха — штормовых инфразвуков частотой около 10 герц в этом аппарате является специальный рупор. Различные другие колебания воздуха отсеиваются в шаре-резонаторе. Улавливаемые штормовые инфразвуки передаются на кварцевый элемент — пьезокристалл, превращающий их в импульсы электрического тока. В приборе имеются электронный усилитель и чувствительные измерители. Аппарат устанавливают на палубе корабля, включают. Рупор его, медленно вращаясь, выискивает штормовые инфразвуки. Когда рупор уловит «голос моря», особое устройство, действующее по принципу обратной связи, останавливает его движение и устанавливает так, что он показывает, откуда движется шторм. От аппарата к специальному измерительному прибору, установленному на капитанском мостике, передается световой или звуковой сигнал, предупреждающий о наступлении шторма. Сравнивая показатели прибора во время движения корабля, можно даже установить силу надвигающегося шторма. Прибор довольно чувствительный: он дает возможность узнать о приближении шторма и его направлении за 12—15 часов.

Этот аппарат можно использовать не только на море, но и на суше, в частности в сельском хозяйстве. С его помощью можно предсказывать губительные для посевов грозы и бури задолго до их появления.

Создание искусственного «инфрауха» по подобию устройства его у медузы — далеко не единственный пример применения бионики для потребностей человеческой практики. Сейчас в науке, технике и в народном хозяйстве уже действуют десятки различных устройств, созданных по подсказке природы и ее творений — животных.

Животные всегда, во все века и тысячелетия, были друзьями и помощниками людей, ученых и практиков. С их помощью человек открывал, открывает и будет открывать все новые и новые завесы над многочисленными тайнами природы, увеличивая тем самым свою власть над ней.

Сайт источник: www.fozet.com



'>
Штормы, медузы и бионика.

Филипп II, король испанский, хотел во что бы то ни стало покорить Англию. По его повелению снарядили огромнейший флот и в мае 1588 года отправили на северных врагов. «Непобедимой армаде», состоявшей из 130 боевых и 30 транспортных судов, не повезло. В самом начале буря задержала корабли в пути. В водах противника испанцы не добились перевеса над английскими и голландскими кораблями, и вынуждены были отойти в открытое море. Там армада была разметана страшной бурей, рассеявшей, разбившей и потопившей много кораблей. Всего испанцы потеряли в этом походе 74 больших судна, не считая малых. Могуществу Испании был нанесен непоправимый удар.

Штормы и ураганы губили корабли не только в далекие времена, в эпоху парусного флота. Они и сейчас приносят много бед мореплавателям. И это неудивительно, если учесть, что высота штормовых волн в океанах нередко достигает 5—11, а иногда и 18 метров, а скорость распространения их до 60 км и более в час. При этом развивается чудовищная энергия, против которой не могут устоять даже огромные океанские суда. В 1929 году во время сильного шторма, бушевавшего в Северной Атлантике и Северном море, одновременно потерпело аварию 600 судов. Много кораблей, грузоподъемностью от 6 до 11 тысяч тонн, затонуло. В 1964 году только в Атлантическом и Тихом океанах из-за штормов в аварию попали тысячи кораблей, из них более 200 судов общим водоизмещением 460 тысяч тонн погибло.

Существует такая международная организация — «Ассоциация ливерпульских страховщиков», которая ежегодно публикует сведения о погибших судах. По ее данным, в 1967 году только по категории судов вместимостью более 500 регистровых тонн из-за штормов восемь судов утонуло и 985 получило повреждения. Еще более значительны были потери мелких судов. Не лучше было и в последующие годы. По данным этой же ливерпульской ассоциации, в 1970 году из-за штормов в морях и океанах погибло 151 судно, в 1971 — 155, в 1972 — 188 и в 1973 —179. Как видим, цифры растут. А если взять общий тоннаж погибших судов, то оказывается, что за последние четыре года он вырос почти вдвое. Это определяет экономический ущерб, который превышает 150 миллионов долларов в год. А ведь на судах всегда терпят бедствие и люди, гибель которых нельзя измерить никакими экономическими расчетами.

Заметим, что развитие шторма всегда связано с появлением сильного ветра.

На море ветер издавна был и другом и врагом мореплавателей. Он тысячелетия гонял по морям и океанам парусные суда, и он же губил их во время штормов. Губит он, как мы уже рассказывали, и паровые суда. Поэтому своевременное определение появления ветра, его силы и направления всегда имело и сейчас имеет огромное значение для безопасности судоходства.

Так как исключить шторм невозможно, морякам важно заранее знать о его приближении, чтобы обойти его стороной или укрыться в ближайшем порту. Но обычные барометры предсказывают шторм лишь за два часа. И если корабль в море, то трудно ему что-либо предпринять для спасения.

Барометр предсказывает погоду, улавливая изменение атмосферного давления. А нет ли у штормов каких-либо других предвестников, кроме изменения атмосферного давления? Оказалось, есть. Это — возникающие во время шторма инфразвуки.

Здесь, однако, нам придется сделать небольшое отступление и немного рассказать о звуках и слухе животных.

Звук — это волнообразно распространяющиеся колебательные движения частиц воздуха, воды или другой упругой среды. Его производят ветер, вода, растения и сами животные. Для улавливания звуков у животных имеются специальные органы слуха. Млекопитающие воспринимают звуки при помощи сложно устроенного слухового анализатора — уха. Оно делится у них на три части: наружное ухо, среднее и внутреннее. У насекомых органы слуха представлены особыми тимпанальными органами, расположенными в самых различных местах тела. У кобылок и других саранчовых тимпанальные органы располагаются на передней части брюшка по обеим сторонам переднего сегмента. Вот и выходит, что они слушают «брюхом». У дневных бабочек тимпанальные органы находятся на вздутом основании передних крыльев, у совок — между грудью и брюшком. Кузнечики и сверчки приспособились слушать «ногами»; у них тимпанальные органы расположены на голенях первой пары ножек.

В природе существуют звуки различной частоты, которую выражают в условных единицах — герцах. Один герц равен одному колебанию в секунду, один килогерц — тысяче колебаний в секунду. Колебания с частотой ниже 16 герц называют инфразвуками, а выше 20 000 — ультразвуками. Возможности улавливать звуковые колебания разной частоты у различных зверей, птиц и у человека неодинаковы. Ухо взрослого человека способно воспринимать звуки в пределах от 16 до 20 000 колебаний в секунду: в этих пределах люди воспринимают звук как непрерывный. Лучше всего человеческое ухо улавливает звуки частотой от 1000 до 3000 колебаний в секунду. Разговор у людей осуществляется в пределах от 500 до 2000 колебаний в секунду. Инфразвуки ниже 16—18 колебаний и ультразвуки свыше 20 000 колебаний люди не воспринимают.

Если бы люди могли улавливать инфразвуки частотой 8—13 герц, это имело бы огромное значение для предсказания ими надвигающихся штормов на море. К сожалению, такой способностью исключительно редко обладают лишь отдельные жители побережий, которые способны слышать инфразвуки, издаваемые разгулявшимся вдали океаном. Большинство людей не слышит инфразвуков, но может ощутить их воздействие.

О способности некоторых животных прогнозировать штормы и ураганы мы уже рассказывали в разделе «Предсказывают подданные Нептуна». Довольно чувствительными в этом отношении оказались медузы. За несколько часов до шторма медузы узнают о его приближении и уплывают в глубь моря или укрываются за скалами. Если бы они остались у берега, то волнами их выбросила бы на берег, как это нередко и бывает с зазевавшимися. Ученые стали трудиться над разгадкой такого поведения медуз и их удивительной способности предсказывать шторм. Ведь это помогло бы создать нужный морякам прибор и предотвращать массу неизбежных бедствий на море и на суше.

Все, кто бывал на берегах Черного или Азовского морей, видели и знают медуз. Почти прозрачный зонтик-колокол, снизу в центре — всякие отростки, которые зоологи называют хоботком. Возьмешь в руки — масса бесформенного студня. Опустишь в воду — опять красивое существо. При внимательном осмотре медузы можно заметить, что на конце хоботка у нее расположено ротовое отверстие, ведущее в полость — желудок. От желудка отходят простые и ветвящиеся радиальные пищеварительные каналы, впадающие в кольцевой канал, проходящий по краю зонтика. По краю зонтика-колокола у медуз расположены различной длины отростки-щупальца.

В эктодерме и энтодерме щупалец и зонтика-колокола медузы находятся особые эпителиально-мускульные клетки с длинными отростками—мускульными волокнами. Благодар им происходит вытягивание и сокращение щупалец, а также передвижение всего животного. Свободноплавающие медузы передвигаются реактивным способом: при сокращении мускульных волокон зонтика-колокола происходит выталкивание воды из его полости и медуза передвигается толчками, выпуклой стороной зонтика вперед.

Многие из купающихся в море боятся медуз. Говорят, что если их взять в руки, то будет «ожог». Я не раз вылавливал медуз сложенными ладонями, вынимал из воды, давал другим и ничего страшного не произошло. Дело в том, что не все медузы опасны для человека.

У кишечнополостных животных для защиты и нападения имеется специальное химическое оружие. У гидры, например, на щупальцах есть множество так называемых стрекательных или крапивных клеток. При раздражении особого чувствительного волоска свернутая спиралью внутри стрекательной капсулы нить распрямляется, выбрасывается наружу и вонзается в жертву — водяную блоху, маленького рачка или малька. По каналу, проходящему внутри нити, в тело жертвы попадает яд, напоминающий по действию яд крапивы. Стрекательными клетками обладают и медузы.

В Черном море чаще всего встречаются два вида медуз: плоская, розоватая аурелия и корнерот. Аурелия обычно безвредна для людей и ее-то и берут в руки. Контакты с корнеротом иногда приводят к довольно чувствительным ожогам. Узнать эту медузу можно по таким признакам: полупрозрачный беловатый зонтик, диаметром с футбольный мяч, имеет ярко-фиолетовые или синие края.

Есть среди медуз и довольно опасные для людей. Такова сифонофора физалия из тропических морей. У нее большой, отливающий голубым, фиолетовым и пурпурным цветами пузырь, от которого вниз спускаются длинные — до 30 м, щупальца, снабженные стрекательными клетками. За яркие цвета физалию называют еще португальским корабликом — в давние времена португальцы любили раскрашивать свои военные корабли. Пловец, столкнувшийся с щупальцами физалии, получает настолько сильные «ожоги», что долго и тяжело болеет. Такие случаи бывали с нашими моряками в водах Карибского моря. На Кубе на время массового появления этих медуз в прибрежных водах закрывают курортные пляжи.

Сродни кишечнополостным морские животные — гребневики. Раньше зоологи относили их к кишечнополостным, а теперь они выделены в самостоятельный тип. Тело у гребневиков студенистое, прозрачное, у большинства видов имеет форму мешка. Движение их осуществляется при помощи расположенных рядами гребных пластинок. Есть среди гребневиков и резко отличающиеся своей формой. Таков, в частности, венерин пояс. Пояс Венеры — это живое существо, представляющее собой студенистую ленту, достигающую 1,5 м в длину. Передвигается в воде медленно, змееобразно извиваясь при помощи расположенных рядами гребных пластинок. Венерин пояс бесцветен и прозрачен, но при движении в солнечный день в воде на ленте появляются участки зеленого, синего, фиолетового цветов. Вынутый из воды венерин пояс перестает светиться и превращается в непривлекательную тускло-серую студенистую массу. Венерин пояс, обитающий обычно в теплых водах Средиземного моря, встречается иногда и в тропических районах Атлантического океана.

Подобно медузам этот гребневик способен улавливать самые ничтожные колебания воды. В хорошую тихую погоду он обычно плавает в верхних слоях воды. В тех случаях, когда на море начинается даже самое небольшое волнение, венерин пояс уходит в глубину. Там, в зоне мрака и вечного спокойствия, штормовые волны не угрожают его нежному и студенистому телу.

Как же медузы улавливают приближение шторма? Ученые установили, что у медуз имеется особый орган — «инфраухо», помогающее им улавливать недоступные человеку инфразвуковые колебания частотой 8—12 герц, возникающие далеко в море во время шторма. Иначе говоря, своим «инфраухом» медузы улавливают «голос моря», о котором мы уже писали.

«Инфраухо» медуз — это их органы равновесия. Они располагаются на краю зонтика-колокола и представляют собой маленькие, величиной с булавочную головку, пузырьки-колбочки с содержащейся в них жидкостью. Такие пузырьки — статоцисты, или, как их еще называют, «слуховые колбочки», обычно висят на стебельке. Считают, что это видоизмененные щупальца зонтика медузы. Находящиеся внутри слуховых колбочек крохотные известковые шарики-статолиты могут передвигаться в жидкой студенистой массе. Обычно они располагаются в центре пузырька. При изменении положения медузы при колебаниях воды шарики соприкасаются со стенкой пузырька и раздражают находящиеся там нервные окончания. Это побуждает медузу совершать движения, обеспечивающие восстановление соответствующего положения. У некоторых медуз слуховые колбочки-статоцисты окружены длинными и тонкими чувствительными волосками. При волнении воды тело медузы наклоняется, но колбочки остаются висеть отвесно. При этом они касаются чувствительных волосков и те передают раздражение через нервную систему к эпителиально-мышечным клеткам. Мускульные волокна сокращаются, и медуза вновь занимает нормальное положение.

Инфразвуковые колебания, возникающие во время далекого шторма, чутко улавливаются органами равновесия медузы. Предупрежденные о приближении шторма медузы заблаговременно уходят в более спокойные места.

Изучение принципа действия «инфрауха» медузы помогло ученым создать по его подобию прибор для предсказания приближающихся штормов. Решение этой проблемы подсказало развитие новой науки — бионики.

Бионика, это раздел кибернетики, который занимается проблемой использования закономерностей строения и функций животных организмов для решения инженерно-технических задач. Специалисты по бионике, инженеры и биологи изучают опыт живой природы и по «подсказке» животных, служащих им как бы живыми моделями, конструируют сложные приборы, которые находят применение в самых различных сферах и областях деятельности людей — в науке, технике и народном хозяйстве.

Используя принцип действия «инфрауха» медузы, советские ученые, сотрудники кафедры биофизики Московского государственного университета инженеры Б. Иванов, Л. Воробьев и врач Г. Новинский, сконструировали электронный аппарат для предсказания штормов. Уловителем колебаний воздуха — штормовых инфразвуков частотой около 10 герц в этом аппарате является специальный рупор. Различные другие колебания воздуха отсеиваются в шаре-резонаторе. Улавливаемые штормовые инфразвуки передаются на кварцевый элемент — пьезокристалл, превращающий их в импульсы электрического тока. В приборе имеются электронный усилитель и чувствительные измерители. Аппарат устанавливают на палубе корабля, включают. Рупор его, медленно вращаясь, выискивает штормовые инфразвуки. Когда рупор уловит «голос моря», особое устройство, действующее по принципу обратной связи, останавливает его движение и устанавливает так, что он показывает, откуда движется шторм. От аппарата к специальному измерительному прибору, установленному на капитанском мостике, передается световой или звуковой сигнал, предупреждающий о наступлении шторма. Сравнивая показатели прибора во время движения корабля, можно даже установить силу надвигающегося шторма. Прибор довольно чувствительный: он дает возможность узнать о приближении шторма и его направлении за 12—15 часов.

Этот аппарат можно использовать не только на море, но и на суше, в частности в сельском хозяйстве. С его помощью можно предсказывать губительные для посевов грозы и бури задолго до их появления.

Создание искусственного «инфрауха» по подобию устройства его у медузы — далеко не единственный пример применения бионики для потребностей человеческой практики. Сейчас в науке, технике и в народном хозяйстве уже действуют десятки различных устройств, созданных по подсказке природы и ее творений — животных.

Животные всегда, во все века и тысячелетия, были друзьями и помощниками людей, ученых и практиков. С их помощью человек открывал, открывает и будет открывать все новые и новые завесы над многочисленными тайнами природы, увеличивая тем самым свою власть над ней.

Сайт источник: www.fozet.com



. Штормы, медузы и бионика'>

Штормы, медузы и бионика

Прислано admin на 27 ноября 2008 17:19:55
http://www.fozet.com/readarticle.php?article_id=126

Штормы, медузы и бионика.

Филипп II, король испанский, хотел во что бы то ни стало покорить Англию. По его повелению снарядили огромнейший флот и в мае 1588 года отправили на северных врагов. «Непобедимой армаде», состоявшей из 130 боевых и 30 транспортных судов, не повезло. В самом начале буря задержала корабли в пути. В водах противника испанцы не добились перевеса над английскими и голландскими кораблями, и вынуждены были отойти в открытое море. Там армада была разметана страшной бурей, рассеявшей, разбившей и потопившей много кораблей. Всего испанцы потеряли в этом походе 74 больших судна, не считая малых. Могуществу Испании был нанесен непоправимый удар.

Штормы и ураганы губили корабли не только в далекие времена, в эпоху парусного флота. Они и сейчас приносят много бед мореплавателям. И это неудивительно, если учесть, что высота штормовых волн в океанах нередко достигает 5—11, а иногда и 18 метров, а скорость распространения их до 60 км и более в час. При этом развивается чудовищная энергия, против которой не могут устоять даже огромные океанские суда. В 1929 году во время сильного шторма, бушевавшего в Северной Атлантике и Северном море, одновременно потерпело аварию 600 судов. Много кораблей, грузоподъемностью от 6 до 11 тысяч тонн, затонуло. В 1964 году только в Атлантическом и Тихом океанах из-за штормов в аварию попали тысячи кораблей, из них более 200 судов общим водоизмещением 460 тысяч тонн погибло.

Существует такая международная организация — «Ассоциация ливерпульских страховщиков», которая ежегодно публикует сведения о погибших судах. По ее данным, в 1967 году только по категории судов вместимостью более 500 регистровых тонн из-за штормов восемь судов утонуло и 985 получило повреждения. Еще более значительны были потери мелких судов. Не лучше было и в последующие годы. По данным этой же ливерпульской ассоциации, в 1970 году из-за штормов в морях и океанах погибло 151 судно, в 1971 — 155, в 1972 — 188 и в 1973 —179. Как видим, цифры растут. А если взять общий тоннаж погибших судов, то оказывается, что за последние четыре года он вырос почти вдвое. Это определяет экономический ущерб, который превышает 150 миллионов долларов в год. А ведь на судах всегда терпят бедствие и люди, гибель которых нельзя измерить никакими экономическими расчетами.

Заметим, что развитие шторма всегда связано с появлением сильного ветра.

На море ветер издавна был и другом и врагом мореплавателей. Он тысячелетия гонял по морям и океанам парусные суда, и он же губил их во время штормов. Губит он, как мы уже рассказывали, и паровые суда. Поэтому своевременное определение появления ветра, его силы и направления всегда имело и сейчас имеет огромное значение для безопасности судоходства.

Так как исключить шторм невозможно, морякам важно заранее знать о его приближении, чтобы обойти его стороной или укрыться в ближайшем порту. Но обычные барометры предсказывают шторм лишь за два часа. И если корабль в море, то трудно ему что-либо предпринять для спасения.

Барометр предсказывает погоду, улавливая изменение атмосферного давления. А нет ли у штормов каких-либо других предвестников, кроме изменения атмосферного давления? Оказалось, есть. Это — возникающие во время шторма инфразвуки.

Здесь, однако, нам придется сделать небольшое отступление и немного рассказать о звуках и слухе животных.

Звук — это волнообразно распространяющиеся колебательные движения частиц воздуха, воды или другой упругой среды. Его производят ветер, вода, растения и сами животные. Для улавливания звуков у животных имеются специальные органы слуха. Млекопитающие воспринимают звуки при помощи сложно устроенного слухового анализатора — уха. Оно делится у них на три части: наружное ухо, среднее и внутреннее. У насекомых органы слуха представлены особыми тимпанальными органами, расположенными в самых различных местах тела. У кобылок и других саранчовых тимпанальные органы располагаются на передней части брюшка по обеим сторонам переднего сегмента. Вот и выходит, что они слушают «брюхом». У дневных бабочек тимпанальные органы находятся на вздутом основании передних крыльев, у совок — между грудью и брюшком. Кузнечики и сверчки приспособились слушать «ногами»; у них тимпанальные органы расположены на голенях первой пары ножек.

В природе существуют звуки различной частоты, которую выражают в условных единицах — герцах. Один герц равен одному колебанию в секунду, один килогерц — тысяче колебаний в секунду. Колебания с частотой ниже 16 герц называют инфразвуками, а выше 20 000 — ультразвуками. Возможности улавливать звуковые колебания разной частоты у различных зверей, птиц и у человека неодинаковы. Ухо взрослого человека способно воспринимать звуки в пределах от 16 до 20 000 колебаний в секунду: в этих пределах люди воспринимают звук как непрерывный. Лучше всего человеческое ухо улавливает звуки частотой от 1000 до 3000 колебаний в секунду. Разговор у людей осуществляется в пределах от 500 до 2000 колебаний в секунду. Инфразвуки ниже 16—18 колебаний и ультразвуки свыше 20 000 колебаний люди не воспринимают.

Если бы люди могли улавливать инфразвуки частотой 8—13 герц, это имело бы огромное значение для предсказания ими надвигающихся штормов на море. К сожалению, такой способностью исключительно редко обладают лишь отдельные жители побережий, которые способны слышать инфразвуки, издаваемые разгулявшимся вдали океаном. Большинство людей не слышит инфразвуков, но может ощутить их воздействие.

О способности некоторых животных прогнозировать штормы и ураганы мы уже рассказывали в разделе «Предсказывают подданные Нептуна». Довольно чувствительными в этом отношении оказались медузы. За несколько часов до шторма медузы узнают о его приближении и уплывают в глубь моря или укрываются за скалами. Если бы они остались у берега, то волнами их выбросила бы на берег, как это нередко и бывает с зазевавшимися. Ученые стали трудиться над разгадкой такого поведения медуз и их удивительной способности предсказывать шторм. Ведь это помогло бы создать нужный морякам прибор и предотвращать массу неизбежных бедствий на море и на суше.

Все, кто бывал на берегах Черного или Азовского морей, видели и знают медуз. Почти прозрачный зонтик-колокол, снизу в центре — всякие отростки, которые зоологи называют хоботком. Возьмешь в руки — масса бесформенного студня. Опустишь в воду — опять красивое существо. При внимательном осмотре медузы можно заметить, что на конце хоботка у нее расположено ротовое отверстие, ведущее в полость — желудок. От желудка отходят простые и ветвящиеся радиальные пищеварительные каналы, впадающие в кольцевой канал, проходящий по краю зонтика. По краю зонтика-колокола у медуз расположены различной длины отростки-щупальца.

В эктодерме и энтодерме щупалец и зонтика-колокола медузы находятся особые эпителиально-мускульные клетки с длинными отростками—мускульными волокнами. Благодар им происходит вытягивание и сокращение щупалец, а также передвижение всего животного. Свободноплавающие медузы передвигаются реактивным способом: при сокращении мускульных волокон зонтика-колокола происходит выталкивание воды из его полости и медуза передвигается толчками, выпуклой стороной зонтика вперед.

Многие из купающихся в море боятся медуз. Говорят, что если их взять в руки, то будет «ожог». Я не раз вылавливал медуз сложенными ладонями, вынимал из воды, давал другим и ничего страшного не произошло. Дело в том, что не все медузы опасны для человека.

У кишечнополостных животных для защиты и нападения имеется специальное химическое оружие. У гидры, например, на щупальцах есть множество так называемых стрекательных или крапивных клеток. При раздражении особого чувствительного волоска свернутая спиралью внутри стрекательной капсулы нить распрямляется, выбрасывается наружу и вонзается в жертву — водяную блоху, маленького рачка или малька. По каналу, проходящему внутри нити, в тело жертвы попадает яд, напоминающий по действию яд крапивы. Стрекательными клетками обладают и медузы.

В Черном море чаще всего встречаются два вида медуз: плоская, розоватая аурелия и корнерот. Аурелия обычно безвредна для людей и ее-то и берут в руки. Контакты с корнеротом иногда приводят к довольно чувствительным ожогам. Узнать эту медузу можно по таким признакам: полупрозрачный беловатый зонтик, диаметром с футбольный мяч, имеет ярко-фиолетовые или синие края.

Есть среди медуз и довольно опасные для людей. Такова сифонофора физалия из тропических морей. У нее большой, отливающий голубым, фиолетовым и пурпурным цветами пузырь, от которого вниз спускаются длинные — до 30 м, щупальца, снабженные стрекательными клетками. За яркие цвета физалию называют еще португальским корабликом — в давние времена португальцы любили раскрашивать свои военные корабли. Пловец, столкнувшийся с щупальцами физалии, получает настолько сильные «ожоги», что долго и тяжело болеет. Такие случаи бывали с нашими моряками в водах Карибского моря. На Кубе на время массового появления этих медуз в прибрежных водах закрывают курортные пляжи.

Сродни кишечнополостным морские животные — гребневики. Раньше зоологи относили их к кишечнополостным, а теперь они выделены в самостоятельный тип. Тело у гребневиков студенистое, прозрачное, у большинства видов имеет форму мешка. Движение их осуществляется при помощи расположенных рядами гребных пластинок. Есть среди гребневиков и резко отличающиеся своей формой. Таков, в частности, венерин пояс. Пояс Венеры — это живое существо, представляющее собой студенистую ленту, достигающую 1,5 м в длину. Передвигается в воде медленно, змееобразно извиваясь при помощи расположенных рядами гребных пластинок. Венерин пояс бесцветен и прозрачен, но при движении в солнечный день в воде на ленте появляются участки зеленого, синего, фиолетового цветов. Вынутый из воды венерин пояс перестает светиться и превращается в непривлекательную тускло-серую студенистую массу. Венерин пояс, обитающий обычно в теплых водах Средиземного моря, встречается иногда и в тропических районах Атлантического океана.

Подобно медузам этот гребневик способен улавливать самые ничтожные колебания воды. В хорошую тихую погоду он обычно плавает в верхних слоях воды. В тех случаях, когда на море начинается даже самое небольшое волнение, венерин пояс уходит в глубину. Там, в зоне мрака и вечного спокойствия, штормовые волны не угрожают его нежному и студенистому телу.

Как же медузы улавливают приближение шторма? Ученые установили, что у медуз имеется особый орган — «инфраухо», помогающее им улавливать недоступные человеку инфразвуковые колебания частотой 8—12 герц, возникающие далеко в море во время шторма. Иначе говоря, своим «инфраухом» медузы улавливают «голос моря», о котором мы уже писали.

«Инфраухо» медуз — это их органы равновесия. Они располагаются на краю зонтика-колокола и представляют собой маленькие, величиной с булавочную головку, пузырьки-колбочки с содержащейся в них жидкостью. Такие пузырьки — статоцисты, или, как их еще называют, «слуховые колбочки», обычно висят на стебельке. Считают, что это видоизмененные щупальца зонтика медузы. Находящиеся внутри слуховых колбочек крохотные известковые шарики-статолиты могут передвигаться в жидкой студенистой массе. Обычно они располагаются в центре пузырька. При изменении положения медузы при колебаниях воды шарики соприкасаются со стенкой пузырька и раздражают находящиеся там нервные окончания. Это побуждает медузу совершать движения, обеспечивающие восстановление соответствующего положения. У некоторых медуз слуховые колбочки-статоцисты окружены длинными и тонкими чувствительными волосками. При волнении воды тело медузы наклоняется, но колбочки остаются висеть отвесно. При этом они касаются чувствительных волосков и те передают раздражение через нервную систему к эпителиально-мышечным клеткам. Мускульные волокна сокращаются, и медуза вновь занимает нормальное положение.

Инфразвуковые колебания, возникающие во время далекого шторма, чутко улавливаются органами равновесия медузы. Предупрежденные о приближении шторма медузы заблаговременно уходят в более спокойные места.

Изучение принципа действия «инфрауха» медузы помогло ученым создать по его подобию прибор для предсказания приближающихся штормов. Решение этой проблемы подсказало развитие новой науки — бионики.

Бионика, это раздел кибернетики, который занимается проблемой использования закономерностей строения и функций животных организмов для решения инженерно-технических задач. Специалисты по бионике, инженеры и биологи изучают опыт живой природы и по «подсказке» животных, служащих им как бы живыми моделями, конструируют сложные приборы, которые находят применение в самых различных сферах и областях деятельности людей — в науке, технике и народном хозяйстве.

Используя принцип действия «инфрауха» медузы, советские ученые, сотрудники кафедры биофизики Московского государственного университета инженеры Б. Иванов, Л. Воробьев и врач Г. Новинский, сконструировали электронный аппарат для предсказания штормов. Уловителем колебаний воздуха — штормовых инфразвуков частотой около 10 герц в этом аппарате является специальный рупор. Различные другие колебания воздуха отсеиваются в шаре-резонаторе. Улавливаемые штормовые инфразвуки передаются на кварцевый элемент — пьезокристалл, превращающий их в импульсы электрического тока. В приборе имеются электронный усилитель и чувствительные измерители. Аппарат устанавливают на палубе корабля, включают. Рупор его, медленно вращаясь, выискивает штормовые инфразвуки. Когда рупор уловит «голос моря», особое устройство, действующее по принципу обратной связи, останавливает его движение и устанавливает так, что он показывает, откуда движется шторм. От аппарата к специальному измерительному прибору, установленному на капитанском мостике, передается световой или звуковой сигнал, предупреждающий о наступлении шторма. Сравнивая показатели прибора во время движения корабля, можно даже установить силу надвигающегося шторма. Прибор довольно чувствительный: он дает возможность узнать о приближении шторма и его направлении за 12—15 часов.

Этот аппарат можно использовать не только на море, но и на суше, в частности в сельском хозяйстве. С его помощью можно предсказывать губительные для посевов грозы и бури задолго до их появления.

Создание искусственного «инфрауха» по подобию устройства его у медузы — далеко не единственный пример применения бионики для потребностей человеческой практики. Сейчас в науке, технике и в народном хозяйстве уже действуют десятки различных устройств, созданных по подсказке природы и ее творений — животных.

Животные всегда, во все века и тысячелетия, были друзьями и помощниками людей, ученых и практиков. С их помощью человек открывал, открывает и будет открывать все новые и новые завесы над многочисленными тайнами природы, увеличивая тем самым свою власть над ней.

Сайт источник: www.fozet.com




Copyright Библиотека электронных книг, журналов и java книг © 2005. E-mail - kontakt@fozet.com




fozet.com - Библиотека электронных и java книг, доска бесплатных объявлений, магазин цифровых товаров и электронных книг, интересные статьи, религиоведение, хрестоматия по религиоведению Красникова, DjVu книги,