Розділ 12

Хто це зробив першим?

1. Що сказав один біолог про винахідників?

«Я МАЮ підозру,— сказав один біолог,— що ми зовсім не новатори, як це нам здається, а просто наслідувачі»¹. Часто винахідники лиш повторюють те, що рослини й тварини роблять уже тисячі років. Це наслідування живих істот набуло такого значного поширення, що дістало власну назву — біоніка.

2. Як інший науковець порівнює людську технологію з природною?

² Інший науковець каже, що практично всі закони фундаментальних галузей фізики «були освоєні й доцільно використовувані живими істотами... перш ніж людський розум зміг зрозуміти й опанувати їх». Цікаво, що він додає: «У багатьох сферах людська технологія все ще дуже відстає від природи»².

3. Які запитання слід пам’ятати при розгляді прикладів зі сфери біоніки?

 ³ Якщо задуматися над усіма тими різнобічними здібностями живих створінь, котрі винахідники намагаються наслідувати, то чи розумно вважати, що вони постали чисто випадково? Причому постали не тільки один раз, а багато разів у зовсім неспоріднених між собою створінь? Чи ж не вчить нас досвід, що такі складні конструкції мусять бути витвором геніального конструктора? Чи ви справді вважаєте, що сам по собі випадок міг створити те, для наслідування чого пізніше були затрачені неабиякі зусилля талановитих людей? Не випускайте з уваги ці запитання, розглядаючи наступні приклади.

4. а) Як терміти охолоджують свої домівки? б) На яке питання вчені не в стані відповісти?

⁴ КОНДИЦІЮВАННЯ ПОВІТРЯ. Завдяки сучасній технології у багатьох будинках панує приємна прохолода. Але терміти охолоджують повітря у своїх домівках з давніх-давен. Їхнє гніздо-термітник розташоване всередині великого пагорка. Тепле повітря у ньому підіймається і потрапляє в мережу повітряних каналів поблизу поверхні. Там через шпари у стінах затхле повітря виходить назовні, а свіже й прохолодне проникає всередину й опускається в повітряну камеру, що на дні пагорка. Звідти воно розходиться по термітнику. Декотрі пагорки біля підніжжя мають отвори, через які всередину надходить свіже повітря, і коли надворі гаряче, завдяки випаровуванню підґрунтової води повітря охолоджується. Яким чином мільйони сліпих робітників координують свої зусилля для будівництва таких майстерно спроектованих споруд? Біолог Луїс Томас відповідає: «Той очевидний факт, що вони виявляють щось на зразок колективного інтелекту, є загадкою»³.

5—8. Чого авіаконструктори навчилися, розглядаючи будову пташиних крил?

⁵ ЛІТАКИ. З багаторічного вивчення спеціалістами пташиних крил авіаконструктори почерпнули для себе багато цінного. Вигин пташиного крила забезпечує піднімальну силу, необхідну для подолання сили тяжіння. Але при надмірному нахилі крила існує небезпека спаду. Щоби птах міг уникнути цього, у нього на передньому краю крил є ряди, або щитки, пір’їн, які  піднімаються, коли збільшується нахил крила (1, 2). Ці щитки зберігають піднімальну силу, не даючи головному повітряному потоку відірватися від поверхні крила.

⁶ Ще одним елементом крила, який регулює турбулентність і запобігає падінню, є придаткове крило (3) — невеличкий жмуток пір’їн, котрий птах може піднести, як великий палець руки.

⁷ На кінці крила — як пташиного, так і літакового — виникають завихрення, які спричиняють аеродинамічний опір. Птахи зводять ці завихрення до мінімуму двома способами. Декотрі з них, скажімо, стрижі та альбатроси, мають довгі й вузькі крила з загостреними кінцями. Така форма крил дозволяє цим птахам майже цілком уникати завихрень. Інші, як, наприклад, великі яструби та грифи, мають широкі крила, що зумовлювало б значні завихрення, якби птах не запобігав їм, розчепірюючи махові пір’їни на кінцях своїх крил, наче пальці. При цьому тупі краї крил перетворюються в декілька вузьких кінчиків, що зменшує завихрення та опір (4).

⁸ Авіаконструктори запозичили багато з цих особливостей. Кривина профілю крила літака забезпечує піднімальну силу. Різноманітні щитки та ґратки слугують засобами регулювання повітряного потоку або гальмування. У деяких невеликих літаків лобовий опір крила зменшують, встановлюючи плоскі пластинки під прямим кутом до площі крила. І все ж крила літаків поступаються перед шедеврами інженерного мистецтва, якими є пташині крила.

9. Які тварини та рослини випередили людину в застосуванні антифризу і наскільки воно ефективне?

⁹ АНТИФРИЗ. Для охолодження двигуна автомобіля люди застосовують як антифриз розчин етиленгліколю. Але певні мікроскопічні рослини, що живуть в антарктичних озерах, захищаються від холоду за допомогою подібного за хімічним складом гліцерину. Його знайшли також у комах, які витримують температуру 20 градусів нижче нуля. Існують і риби, котрі виробляють власний антифриз, що дає їм змогу жити у холодних водах Антарктики. Деякі дерева переносять 40-градусні морози, бо містять «дуже чисту воду без домішок пилу чи бруду, на яких могли б утворитися кристалики льоду»⁴.

10. Як певні водяні жуки виготовляють і застосовують апарати для дихання під водою?

 ¹⁰ ДИХАННЯ ПІД ВОДОЮ. Закріпивши у себе на спині акваланг, людина може пробути під водою майже цілу годину. Деякі водяні жуки роблять це простіше й перебувають під водою довше. Вони захоплюють бульбашку повітря і занурюються з нею у воду. Бульбашка слугує їм легенею. Вона приймає вуглекислий газ, що виділяється жуком, і видаляє його у воду, а з води забирає розчинений у ній кисень, щоб жук міг дихати.

11. Наскільки поширені біологічні годинники в природі та які приклади можна навести?

¹¹ ГОДИННИКИ. Ще задовго до того, як люди почали користуватися сонячним годинником, точний відлік часу вівся внутрішніми годинниками живих організмів. Під час відпливу на поверхню вологого піщаного узмор’я виходять мікроскопічні рослини — діатомеї. Коли починається приплив, діатомеї знову занурюються в пісок. Однак їхні внутрішні годинники наказують їм виходити на поверхню і занурюватися в пісок навіть у лабораторіях, де немає припливів та відпливів. Невеликі краби під час відпливу темнішають і вилазять зі свого сховку, а коли починається приплив, світлішають і знову ховаються. У лабораторії — далеко від океану — вони, як і раніше, змінюють своє забарвлення за припливно-відпливним годинником. Птахи можуть орієнтуватися за сонцем та зірками, розташування яких з часом змінюється. Для врахування цих змін їм необхідний внутрішній годинник (Єремії 8:7). Починаючи від мікроскопічних рослин до людини — скрізь цокають мільйони внутрішніх годинників.

12. Коли люди почали користуватися примітивним компасом, але як він використовувався ще задовго до того?

¹² КОМПАСИ. Десь у XIII столітті н. е. люди почали користуватися примітивним компасом, що складався з намагніченої стрілки та посудини з водою, де вона плавала. Але то не було чимось новим. Бактерії містять низки часточок магнетиту саме такої величини, яка потрібна для виготовлення компаса. Завдяки цьому бактерії можуть знайти місця, найсприятливіші для їхнього життя. Магнетит було знайдено у багатьох інших істот: птахів, бджіл, метеликів, дельфінів, молюсків тощо. Експерименти засвідчили, що голуби, повертаючись додому, орієнтуються за магнітним полем  Землі. Нині загальноприйнято вважати, що одним з пристосувань, які допомагають перелітним птахам знаходити правильний шлях, є магнітний компас в їхній голові.

13. а) Як мангрові дерева можуть жити у солоній воді? б) Які тварини можуть пити морську воду і завдяки чому?

¹³ ОПРІСНЕННЯ. Людина будує величезні установки для очищення морської води від солі. Коріння мангрових дерев вбирає морську воду, але фільтрує її через мембрани, які відділяють сіль. Один з видів мангрового дерева — Avicennia — позбувається надлишку солі за допомогою спеціальних залозок, розташованих на нижньому боці листків. Такі морські птахи, як мартини, пелікани, баклани, альбатроси й буревісники, п’ють морську воду, а надлишок солі, що надходить в їхню кров, виводять за допомогою залоз, розміщених у них в голові. П’ють морську воду, видаляючи надлишок солі, також пінгвіни, морські черепахи та морські ігуани.

14. Які можна навести приклади створінь, що генерують електрику?

¹⁴ ЕЛЕКТРИКА. Близько 500 різновидів електричних риб мають батареї. Африканський електричний сом може виробляти струм напругою 350 вольтів. Північноатлантичний велетенський електричний скат виробляє електричні імпульси силою струму 50 амперів і напругою 60 вольтів. Було заміряно силу електричних ударів південноамериканського електричного вугра — 886 вольтів. «Відомо одинадцять різних родин риб, що мають у своєму складі види з електричними органами»,— каже один хімік⁵.

15. Які сільськогосподарські роботи здійснюються декотрими тваринами?

¹⁵ СІЛЬСЬКЕ ГОСПОДАРСТВО. Люди сторіччями обробляють землю і розводять худобу. Та ще задовго до цього городництвом почали займатися мурашки-листорізи. На компості, який мурашки виготовляють з листя та свого посліду, вони вирощують гриби і ними харчуються. Декотрі мурашки тримають попелиць як худобу, видоюють з них медяну росу й навіть будують для них спеціальні «хліви», рятуючи їх від негоди. Мурашки-женці заготовляють насіння у підземних коморах (Приповістей 6:6—8). Є жуки, які підрізують дерева мімози. Сіноставці й бабаки косять, сушать і заготовляють сіно.

16. а) Як морські черепахи, декотрі птахи та алігатори дбають про інкубацію своїх яєць? б) Чому завдання самця очкатих курей не з легких і як він виконує його?

 ¹⁶ ІНКУБАТОРИ. Людина створює інкубатори для виведення молодняка з яєць, але в цьому вона далеко не першовідкривач. Морські черепахи й деякі птахи відкладають яйця для інкубації у теплий пісок. Інші птахи відкладають свої яйця у теплому попелі вулканів. Алігатори іноді вкривають свої яйця рослинними рештками, що гниють і виділяють тепло. Та майстром у цій галузі є самець очкатих курей. Він викопує яму, згрібає туди всіляке рослинне сміття й присипає купу піском. Внаслідок гниття рослинних решток купа нагрівається, і самка до шести місяців щотижня відкладає туди по одному яйцю, самець же весь той час перевіряє температуру в купі, засовуючи в неї свій дзьоб. Скидаючи з купи верхній шар піску або знову нагрібаючи його, він підтримує у своєму інкубаторі температуру 33 градуси за Цельсієм навіть у морозну чи дуже жарку погоду.

17. Як восьминоги та кальмари застосовують реактивний рух і які неспоріднені між собою тварини також рухаються реактивним способом?

¹⁷ РЕАКТИВНИЙ РУХ. У наш час, якщо ви летите літаком, дуже ймовірно, що він має реактивний двигун. Багато тварин також рухаються за допомогою «реактивних двигунів», причому вже тисячоліттями. Найяскравішим прикладом у цьому є восьминоги та кальмари. Вони всмоктують воду в спеціальну порожнину, а потім за допомогою сильних м’язів виштовхують її і завдяки цьому стрімко просуваються вперед. Реактивний рух застосовують також наутилуси, гребінці, медузи, личинки бабок і навіть декотрі види організмів океанічного планктону.

18. Чи ви можете назвати декотрі з багатьох рослин і тварин, які випромінюють світло, і з чого видно, що їхні ліхтарики працюють ефективніше, ніж створені людиною?

¹⁸ ОСВІТЛЕННЯ. Заслугу винайдення лампи розжарення приписують Томасу Едісону. Але у неї не дуже високий коефіцієнт корисної дії, оскільки вона втрачає енергію у вигляді тепла. Світлячки, які запалюють і гасять власні ліхтарики, досягли тут більшої ефективності. Вони випромінюють холодне світло без втрат енергії. Яскраво світиться багато видів губок, грибів, бактерій та черв’яків. Певна личинка (Rhagoletis  pomonella), яку називають залізничним черв’яком, скидається на мініатюрний поїзд, що має червоний «передній ліхтар» та 11 пар білих або блідо-зелених «віконець». Світло випромінює чимало риб: мішкотіл, морський чорт, риба-ліхтарик, вудильник, риба-сузір’я та інші. Мільйонами мікроорганізмів світиться й іскриться океанський прибій.

19. Хто виготовляв папір задовго до людини і як дбає про теплоізоляцію свого дому один з таких виробників паперу?

¹⁹ ПАПІР. Єгиптяни почали виготовляти його тисячі років тому. І все ж вони безнадійно відстали від ос та шершнів. Ці крилаті робітники пережовують спорохнявілу деревину, продукуючи сірий папір для будівництва гнізд. Шершні підвішують свої великі округлі гнізда на деревах. Зовні таке гніздо вкрите багатьма шарами цупкого паперу, між якими є повітряні прошарки. Це забезпечує таку ж ізоляцію гнізда від спеки та холоду, яку забезпечує цегляна стіна завтовшки 40 сантиметрів.

20. Як пересувається певний вид бактерій і які міркування щодо цього висловили науковці?

²⁰ РОТАЦІЙНИЙ ДВИГУН. У створенні ротаційного двигуна мікроскопічна бактерія випередила людину на тисячі років. Певний вид бактерій має ниткоподібні вирости, скручені в тугу спіраль, наче штопор. Бактерія обертає цей штопор, як гребний гвинт, і так просувається вперед. Вона навіть може «дати задній хід»! Але як вона це робить — ще не до кінця зрозуміло. Згідно з одним повідомленням, та бактерія може розвинути швидкість, рівнозначну 50 кілометрам за годину, і це ж саме джерело повідомляє, що «природа по суті винайшла колесо»⁶. Один дослідник робить такий висновок: «Підтвердилася слушність однієї з найсміливіших ідей біології: природа справді-таки створила ротаційний двигун разом зі зчіпною муфтою, віссю, що обертається, підшипниками та силовою передачею»⁷.

21. Як декотрі зовсім неспоріднені між собою тварини користуються ехолокацією?

²¹ ЕХОЛОКАЦІЯ. Ехолокатори кажанів та дельфінів перевершують усі людські імітації. Кажани можуть літати у темному приміщенні, густо обснованому нитками, і при цьому жодного разу за них не зачепитись. Їхні ультразвукові сигнали, натрапляючи на перешкоди, відбиваються від них і повертаються назад, що дає кажанам змогу обминати ті перешкоди. Морські свині та  кити послуговуються такою ж системою у воді. Користуються ехолокацією і гуахаро: залітаючи у темні печери — місця свого гніздування — та вилітаючи з них, вони видають різкі, ляскотливі звуки, які й правлять їм за «проводиря».

22. В якому вигляді баластна система, застосовувана в підводних човнах, зустрічається у декількох різних, неспоріднених між собою тварин?

²² ПІДВОДНІ ЧОВНИ. Чимало підводних човнів існувало ще до того, як їх винайшла людина. Мікроскопічні радіолярії у складі своєї протоплазми мають крапельки жиру, за допомогою якого регулюють свою вагу й переміщаються в океані то вниз, то вгору. Риби, змінюючи свою плавучість, то набирають у свій плавальний міхур газ, то виштовхують його. Черепашка наутилуса поділена на камери, або баластні цистерни. Змінюючи пропорції води та газу в цих камерах, він регулює глибину занурення. Вапниста внутрішня черепашка каракатиці містить численні порожнини. Щоб управляти своєю плавучістю, це спрутоподібне створіння виштовхує воду зі свого скелета, і спустілі порожнини заповнюються газом. Отже, порожнини внутрішньої черепашки функціонують так само, як баластні цистерни підводного човна.

23. В яких тварин є органи для вимірювання температури і наскільки вони точні?

²³ ТЕРМОМЕТРИ. Людина вдосконалює термометри, починаючи з XVII сторіччя, але вони примітивні порівняно з тими, які зустрічаємо в природі. Антени комара відчувають зміну температури на 1/500 градуса. У гримучої змії на голові з обох боків є ямки, завдяки яким вона може відчувати зміну температури на 1/1000 градуса. Удав за 35 мілісекунд реагує на зміну температури, яка становить частку градуса. Очкаті, а також австралійські смітні кури своїм дзьобом вимірюють температуру з точністю до півградуса.

24. Яке висловлювання ми згадуємо, розглядаючи ці приклади?

²⁴ Якщо подивитись, як у всьому цьому люди наслідують тварин, то пригадується, що в Біблії є подібна порада: «Спитай лиш у тварин, вони тебе навчать; у птиць небесних, і тобі сповістять; або повзунів, вони тебе повчать, і риби в морі тобі повідають!» (Йова 12:7, 8, Хоменко).

[Запитання для вивчення]

[Вставка на сторінці 152]

Наслідування живих істот набуло такого значного поширення, що дістало власну назву.

[Схема на сторінці 153]

(Повністю форматований текст дивіться в публікації)

Гніздо охолоджується за рахунок випаровування

Використане повітря

Свіже повітря

Підґрунтова вода

[Схема на сторінці 154]

(Повністю форматований текст дивіться в публікації)

1 2 3 4

1 2 3

[Ілюстрація на сторінці 155]

Повітряна бульбашка

[Ілюстрація на сторінці 159]

Поздовжній розріз багатокамерної черепашки наутилуса