«На пути к бионике»

На пути к бионике (fb2) - На пути к бионике 3076K скачать: (fb2) - (epub) - (mobi) - Изот Борисович Литинецкий

Литинецкий Изот Борисович - На пути к бионике

МИР ЗНАНИЙ

МОСКВА "ПРОСВЕЩЕНИЕ" 1972

6 Ф0. I.

Л 64

Литинецкий Изот Борисович - На пути к бионике. М., "Просвещение", 1972. 223 с. с ил. (Мир знаний).

Книга состоит из коротких рассказов о том, как человек пытался и пытается использовать живые организмы в самых различных областях своей деятельности. Из нее можно узнать о бактериях, помогающих добывать полезные ископаемые и очищать их от вредных примесей, о собаках, обнаруживающих неисправности в газовых магистралях, о голубях - технических контролерах, о муравьях - открывателях новых звезд, о живых барометрах и сейсмографах, о языке животных и многих других замечательных особенностях живых организмов.

7 - 6 - 3

247 - 72

Редактор И. А. Михайловская

Обложка художника А. Е, Григорьева

Художественный редактор В. Г. Ежков

Технический редактор Е. В. Богданова

Корректор М. И. Миримская

Сдано в набор 29/IV-1972 г.

Подписано к печати 3/XI -1972 г. 84х1081/32. Бумага типографская № 2. Печ. л. 7. Усл. печ. л. 11,76. Уч.-изд. л. 12,25. Тираж 100 тыс. экз. Заказ 1822, А11264.

Государственного комитета Совета Министров РСФСР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. Москва. 3-й проезд Марьиной рощи, 41. Типография № 2 Росглавполиграфпрома, г. Рыбинск, ул. Чкалова, 8.

Предисловие

В наше время человек достиг необыкновенных успехов в развитии техники, создал много мощных и умных машин, необходимых для получения энергии и материалов из природных источников, научился с помощью приборов и устройств получать, передавать, обрабатывать и использовать информацию (сведения) о различных величинах при научных исследованиях или о технических параметрах в процессе управления производством.

Человек начал освоение космоса и создал много различных видов автоматических космических кораблей и спутников, космических орбитальных и спускаемых на поверхность планет неподвижных и подвижных станций, начал освоение глубин морей и океанов, начинает наступление на глубины Земли.

Решая в процессе создания современных технических систем различные задачи, человек понял, что многие из них уже решены природой, и часто проще, лучше и надежнее, чем это сделано человеком. Поэтому необходимо и полезно продолжать учиться у природы, как это делал человек всегда - и когда изобретал свои первые простейшие машины, и когда строил висячие мосты, и когда находил способы обработки продуктов и материалов.

В последние 10 - 12 лет сложилось в науке новое направление - бионика, задачей которой является использование результатов изучения конструкций и процессов в биологических объектах для совершенствования существующих и создания новых, более совершенных приборов, устройств и машин.

Однако это использование оказалось довольно сложной задачей, потребовалось повторить многие биологические исследования, чтобы получить достаточно точные и достоверные количественные зависимости для описания конструкций и процессов в биологических объектах, без чего невозможна оценка целесообразности и возможности их использовать для технических целей. Такие дополнительные исследования необходимы, так как многие биологические исследования до последнего времени носили лишь качественный характер вследствие отсутствия методов и средств для количественных измерений. Только успехи в области создания новейших методов и средств измерительной техники с широким использованием радиоэлектроники, автоматики и вычислительной техники положили начало новой эпохе в биологических исследованиях.

Наряду с развитием этих исследований, необходимых как основа для бионики, человек, наблюдая за живой природой, находит среди ее представителей много полезных для себя помощников, которые несут часто весьма ответственную службу на пользу человеку.

Человек благодарен своим помощникам и ряду из них в знак своей признательности поставил памятники и создал много прекрасных легенд и правдивых рассказов.

В данной книге автор, который известен рядом своих интересных и полезных книг по бионике, постарался рассказать как о живых помощниках человека, так и о путях, ведущих к бионике. Нет сомнений, что эти сведения помогут читателю посмотреть на природу новым взглядом и найти еще много интересного и полезного.

Член-корреспондент АН СССР Б. С. Сотсков

Светлой памяти

Бориса Степановича Сотскова-

старейшине советских биоников посвящаю.

Автор.

Введение

XX век! Обыденными стали атомные электростанции, синхрофазотроны, оптические квантовые генераторы, искусственные почки, заводы-автоматы, электронные вычислительные машины, производящие десятки миллионов операций в секунду, сверхзвуковые самолеты, батискафы, опускающиеся на тысячеметровые глубины морей и океанов, радиоприемники величиной с почтовую марку, цветное телевидение, звездные корабли, бороздящие космос, научно-исследовательские лаборатории на Венере и Марсе...

И все же привыкнув сегодня принимать как должное все эти свершения человеческого гения и ничему не удивляться, мы тем не менее не перестаем и никогда, по-видимому, не перестанем поражаться и восхищаться творениями живой природы. Чего только нет в ее "патентном бюро"! Гидравлический привод? Пожалуйста, у паука. Пневматический отбойный молоток? Вот он у земляной осы. Ультразвуковой локатор? У летучей мыши. Сонар? У дельфина, тюленя, кита. Реактивный двигатель? У кальмара. Точный барометр? У лягушки, вьюна, пиявки. Предсказатель штормов? У медузы. Запахоанализатор, способный различать 500 тысяч запахов? У обыкновенной дворняжки. Счетчик Гейгера? У улитки. Гиротрон? У мухи. Поляризационный солнечный компас? У пчелы. Указатель скорости движения? У жука. Опреснитель морской воды? В клюве альбатроса. Высокочувствительный сейсмограф? У водяного жука и кузнечика. Поистине "на выдумки природа таровата"!

Живая природа - гениальный конструктор, инженер, технолог, великий зодчий и строитель. Миллионы лет она отрабатывала и совершенствовала свои творения. В течение всего этого времени животные и растения развивались, разнообразились и приспосабливались к всевозможным изменениям окружающей среды. На каждом этапе, при каждом значительном изменении климата природа делала шаг вперед, подвергая пересмотру прежние решения.

Естественный отбор безжалостно отбрасывал все, что не могло приспособиться к условиям существования. В ходе эволюционного развития в живых организмах выработались весьма тонкие и совершенные механизмы процессов обмена веществ, преобразования энергии и информации. Эти "биоинженерные системы" природы функционируют очень точно, надежно и экономично, отличаются поразительной целесообразностью и гармоничностью действий, способностью реагировать на мельчайшие изменения многочисленных факторов внешней среды, запоминать и учитывать эти изменения, отвечать на них многообразными приспособительными реакциями.

Примером могут служить "навигационные системы" ряда животных. Так, гигантские морские черепахи для кладки яиц ежегодно совершают по безбрежным просторам Тихого и Атлантического океанов длительные путешествия протяженностью до 6000 километров и с завидной для самого заправского штурмана точностью находят обратную дорогу домой. Североамериканская золотистая ржанка каждую осень совершает перелет из мест гнездования в Северной Канаде на зимовку к Гавайским островам. Эта птица не может отдыхать на воде, как водяные птицы. Чтобы достичь своей цели, она вынуждена лететь непрерывно в течение нескольких недель над океаном. Малейшее отклонение от курса грозит ей тем, что она "проскочит" мимо цели, затеряется в океанских просторах и погибнет от истощения. Меняется ветер, сбивая ржанку с пути, ночь опускается над морем, утром встает над водой туман. Но крошечная птичка уверенно достигает цели, словно ее привел самый точный и верный компас, о котором мы, люди, можем только мечтать.

Даже пустынные муравьи, и те, оказывается, могут ориентироваться по космическим "маякам", "читать" карту звездного неба и осуществлять по ней свои близкие и далекие странствия. Они способны, как установил известный тунисский мирмеколог Санчи, днем видеть звезды! Длинные узкие фасетки сложного глаза этих насекомых с одной-единственной светочувствительной клеткой на дне ученый образно сравнивает с глубоким колодцем, со дна которого человек днем, при свете Солнца, может увидеть звезды. Санчи даже написал философский трактат в стихах о маленьком муравье, заставляющем человека поднять глаза от Земли к великим мирам, проплывающим в небе...

Мы взяли в качестве примера лишь одну узкую область творчества природы - ориентацию и навигацию. Но на какое бы современное живое существо ни посмотрел сегодня пытливый глаз ученого или инженера, он обязательно найдет у него ту или иную оригинальную систему, устройство или механизм, которые представляют собой последние модели, сходящие со сборочного конвейера универсальной мастерской природы. И в подавляющем большинстве своем они далеко превосходят все то, что создано до последнего времени человеком. И в этом нет ничего удивительного: ведь у природы было несоизмеримо больше времени для творчества, нежели у человека. Фабрика жизни без устали работает по крайней мере 2,7 миллиарда лет, системы же технические создавались и улучшались только на протяжении нескольких тысячелетий существования развитой материальной культуры.

Живая природа с незапамятных времен служила человеку источником вдохновения в его стремлении к научному и техническому прогрессу. В течение всей своей истории человек учился у природы, копировал ее "изобретения", был самым прилежным ее учеником. Еще древнегреческий философ Демокрит (ок. 460-370 годов до н. э.) отмечал, что люди в своей изобретательской деятельности подражали природе. "От животных,- писал он, - мы путем подражания научились важнейшим делам, [а именно, мы - ученики паука] [подражая ему] в ткацком и портняжном ремеслах, мы ученики ласточек - в построении жилищ и певчих птиц, лебедя и соловья - в пении... Природа сама научает нас сельскому хозяйству..."*.

* ("Демокрит в его фрагментах и свидетельствах древности". М.- Л., Соцэкгиз, 1935, стр. 139.)

Это стремление подражать творчеству живой природы, созданным ею биологическим системам, нашло свое яркое выражение уже в первых орудиях труда, созданных человеком на заре его трудовой деятельности. Так, археологические данные о первых топорах показывают, что режущим элементом в них был острый камень, напоминающий естественный зуб медведя, то есть являлся прямым подражанием естественному образцу. Другой пример. Изучение хрусталика глаза в процессе хирургических операций натолкнуло врачей древности на мысль об использовании линз, изготовленных из хрусталя или стекла, для увеличения изображения. "Создание линзы,- отмечает Джон Бернал,- является первой попыткой расширить сенсорный аппарат человека... Линза стала прототипом телескопа, микроскопа... и других оптических приборов позднейшего времени. Если бы арабские врачи создали только оптику и ничего больше, то и в этом случае они внесли бы важнейший вклад в науку"*.

* (Дж. Бернал. Наука в истории общества. М., Изд-во иностр. лит., 1956, стр. 165.)

Начав с изучения внешней, наблюдаемой стороны творений природы, с копирования того, что было доступно непосредственно созерцанию, человек в дальнейшем стал вникать в сущность вещей и процессов окружающего мира, научился вскрывать их глубокие взаимосвязи, познавать законы природы и, опираясь на добытые знания, перешел к преобразованию познанных вещей и процессов в соответствии с запросами практики. Так, в области физики изучение многих основных принципов учения об электричестве было начато с исследования, так называемого животного электричества. В частности, знаменитые опыты итальянского физиолога XVIII века Луиджи Гальвани (1737-1798) с лапкой лягушки привели в конечном итоге к созданию гальванических элементов - химических источников электрической энергии. Французский физиолог и физик XIX столетия Жан Луи Мари Пуазейль (1799-1869) на основе экспериментальных исследований тока крови в кровеносных сосудах установил (в 1840-1841 годах) закон течения жидкости в тонких трубках.

И еще пример. Тысячи лет человек мечтал летать, как птица, и это вдохновляло его на создание бесчисленных проектов летательных аппаратов. В дошедших до нас трудах алхимика Иакова IV Шотландского, Джоана Домиана (ок. 1500 года), в тетрадях гениального художника, замечательного инженера, гидравлика и механика Леонардо да Винчи (1452-1519) можно найти множество схем, набросков, рисунков летательных аппаратов с машущими крыльями. Но все попытки построить летательный аппарат на принципе машущих крыльев птицы неизменно терпели неудачи. Изобретателям не хватало одной существенной детали - двигателя, достаточно легкого и мощного, чтобы приводить в движение крылья; в их распоряжении была только мышечная сила человека, заведомо непригодная для этой цели. Великий русский ученый Н. Е. Жуковский (1847-1921), анализируя полет птиц, открыл "тайну крыла", разработал методику расчета подъемной силы крыла, той силы, которая держит самолет в воздухе. Результаты изучения особенностей полета птиц ученый не замедлил использовать в начавшем развиваться отечественном самолетостроении. Его работа "О парении птиц" (1881 год) лежит в основе современной аэродинамики. Таких примеров успешно заимствованных человеком у живой природы замечательных идей, конструкторских, технологических и других решений, сыгравших выдающуюся роль в развитии ряда областей науки и техники, можно было бы привести еще десятки и сотни.

Однако было бы ошибочно думать, что во всей своей многогранной инженерной деятельности человек только и делал, что подражал природе. Множество различных технических систем, технологических процессов, которых никогда не знала природа, он создал совершенно самостоятельно. Более того, на каком-то этапе своей изобретательской деятельности человек переключил большую часть своей энергии, знаний, весь свой творческий гений на создание новой, "искусственной" природы. А потом обнаружилось, что многие технические конструкции, которые человек изобрел сам, считал их пределом совершенства, гордился их оригинальностью, давным-давно запатентованы живой природой. За примерами далеко ходить не надо.

Приближалась сотая годовщина Великой французской революции. К этой дате решили организовать в Париже всемирную выставку, а на территории выставки воздвигнуть башню, которая должна была символизировать 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 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, нет ничего нового - она якобы построена по чертежам одного арабского ученого. Это была, конечно, шутка. Но позднее, внимательно изучив строение живой ткани и конструкцию трехсотметровой башни, ставшей своеобразным символом Парижа, биологи и инженеры сделали неожиданное открытие: изящная конструкция Эйфелевой башни в точности повторяет (совпадают даже углы между несущими поверхностями) строение... большой берцовой кости, легко выдерживающей тяжесть человеческого тела!

Рис. 1. Строение пухоноса и устройство фабричной трубы

Аналогичный факт зарегистрирован в истории авиации. Длительное время страшным бичом скоростной авиации был флаттер - внезапно и бурно возникающие на определенной скорости вибрации крыльев, которые приводили к тому, что самые прочные конструкции самолетов разваливались в воздухе за несколько секунд. После многочисленных аварий конструкторы в конце концов научились бороться с этим бедствием: крылья стали делать с утолщением на конце. И уже потом, задним числом, нашли точно такие же утолщения - птеростигмы - на концах крыльев стрекозы!

Не менее интересный сюрприз преподнес инженерам и пухонос-растение из семейства осоковых. Оказывается, одно из самых последних достижений инженерной мысли-высотная фабричная дымовая труба удивительно сходна по конструкции со стеблем пухоноса: обе конструкции полые, склеренхимные тяжи* стебля пухоноса, так же как и продольная арматура, располагаются по его периферии. Вдоль стенок обеих конструкций находятся овальные вертикальные пустоты. Роль спиральной арматуры, размещенной у внешней стороны трубы, в стебле пухоноса играет тонкая кожица.

* (Склеренхима - основная механическая ткань растения (от слова "склероз" - твердый, застывший).)

Такое удивительное сходство конструктивных решений инженеров и природы в случае с Эйфелевой башней, флаттером и фабричной дымовой трубой на первый взгляд может показаться чистой случайностью. Однако это не случайность. В этом можно легко убедиться, рассмотрев более детально, как складывались конструктивные особенности, скажем, фабричной дымовой трубы и стебля пухоноса. Основная функция фабричной трубы, как известно, состоит в создании тяги, необходимой для нормального протекания процессов горения и в отведении вредных газов (дыма) в высокие слои атмосферы. Это обусловило значительные вертикальные размеры ствола трубы. Высота же стебля пухоноса определяется постоянной потребностью растения в энергии солнца. Труба и пухонос находятся под воздействием однотипных статических и динамических нагрузок: собственного веса, ветра, бури и т. д. Однотипность внешних механических воздействий и потребность в вертикальности и обусловили их конструктивное сходство. Решения человека и природы оказались едиными.

Прослеживая процесс эволюционного развития технических и живых конструкций, ученые все больше и больше убеждаются, что здесь имеется много общего. Природа и техника строят по одним и тем же законам, соблюдают принцип экономии материала, ищут для создаваемых систем оптимальные конструктивные решения. Именно поэтому во всех приведенных нами случаях инженеры и природа пришли к единому решению независимо друг от друга.

Ныне довольно часто можно услышать такую остроумную шутку: "Инженеры сначала создают конструкции, а уже потом обнаруживают их подобие в живой природе". А когда находят, говорят: "Смотрите, даже в природе..."

Невольно возникает вопрос: почему такой дорогой ценой в прошлом и еще довольно часто сегодня человечество продолжает платить за "изобретение велосипеда"?

Причин много.

Первая. Биологии было давно известно о многочисленных полезных механизмах живой природы. Однако накопленные биологией знания не могли быть материализованы, претворены в реальные технические системы, поскольку в биологии преобладали анализ и словесное описание, отсутствовала теория и практика биологического моделирования.

Вторая. Биология столетиями развивалась вне связей с техникой. Она не составила для инженеров путеводителя по "патентной библиотеке" природы - где и у кого искать нужный аналог для создания той или иной технической системы. Эйфелю, например, и невдомек было (хотя он, вероятно, не раз видел человеческий скелет и слышал о прочности его костей) искать прообраз своей чудо-башни в берцовой кости человека. Он рассчитал ее сугубо математическими методами. Точно так же и авиаконструкторам не приходила на ум мысль, что у стрекоз нужно искать птеростигмы - единственное эффективное средство борьбы с флаттером.

Третья. Анализ творчества инженеров, зодчих, строителей, пытавшихся в прошлом копировать природу, показывает, что мало кто из них задумывался над тем, что природа не только красиво "построена", но и едва ли не идеально "рассчитана", что, создавая в процессе эволюции любое из своих творений, природа связывала в нем воедино гармонию красоты с гармонией целесообразности - придавала ему ту единственно верную форму, которая с точки зрения инженера является оптимальной. Но и при самом горячем желании порой не так-то легко разобраться в принципах формообразования биосистем. Биологические формы зачастую не могут быть ни рассчитаны современными методами инженерной и математической науки, ни даже вычерчены из-за своей сложности. Это, разумеется, не означает, что они незакономерны. Просто мы еще не знаем законов их формирования.

Четвертая. Природа нелегко раскрывает секреты своего творчества. Расспрашивать ее о тайнах структурообразования живых организмов, о происходящих в них жизненных процессах, об устройстве и принципах функционирования многочисленных тончайших механизмов можно лишь путем кропотливых исследований с помощью специально разработанных методов, с помощью новейшей экспериментальной техники - электронной, киносъемочной, химической и другой аппаратуры. Весь этот арсенал методов и средств научных исследований начал создаваться лишь недавно.

Пятая. Живые системы значительно многообразнее и сложнее технических конструкций. Чтобы познать "конструкцию" и принцип действия биологической системы, промоделировать ее и претворить в металле, исследователю необходимы универсальные знания. Между тем до сравнительно недавнего времени шел интенсивный процесс дробления научных дисциплин. На определенном этапе такая дифференциация знаний способствовала успешному развитию всех или почти всех отраслей науки и техники. Но в дальнейшем узкая специализация ученых стала тормозить прогресс: усложнилось общение специалистов, работающих даже в смежных областях. Ученые начали говорить на разных "языках" и подчас плохо понимать друг друга. Изобретать, творить - это значит сопоставлять явления. Но для этого необходимо объединить специалистов разных профилей, нужно, чтобы они научились понимать друг друга, нашли общий язык. Тогда вместо одного индивидуального мозга возникнет как бы коллективный мозг, обладающий универсальными знаниями. Иными словами, появилась настоятельная потребность такой организации знаний, которая позволила бы охватить их целиком, интегрировать на основе единых всеобъемлющих принципов.

Устранимы ли все перечисленные причины, мешающие человеку широко использовать богатейший опыт инженерного творчества живой природы? Вполне! Начало этому положила родившаяся в середине нашего века кибернетика - наука, изучающая процессы передачи и преобразования информации в технических устройствах, в живой природе, в обществе; наука о процессах управления.

В кибернетике нашла наиболее яркое отражение одна из главных особенностей современной научно-технической революции - взаимопроникновение самых различных и даже противоположных по своим предметам и методам наук. Она первая перебросила мост от биологии к технике, способствовала синтезу биологических и технических знаний. Кибернетика не только установила принципиальную аналогию в построении и функционировании живых и технических систем, но и выработала единый подход к изучению процессов управления и организации в мире животных и машин.

Развитие кибернетики привело к бурному развитию автоматики и телемеханики, радиоэлектроники, связи, вычислительной техники. Возникло множество новых научных и инженерных проблем. Появилась необходимость в повышении надежности радиоэлектронных систем, в создании электронно-вычислительных машин, решающих задачи без предварительного программирования, в разработке методов сбора, кодирования, обработки и накопления информации для самоорганизующихся систем и машин, в создании систем, обладающих свойством автоматически менять свои параметры в соответствии с изменением внешних условий и т. п.*.

* (См: Б С. Сотсков. Ускоритель научно-технической революции. "Наука и жизнь", 1969, № 9, стр. 22-23.)

Весь этот обширный круг задач заставил ученых вновь обратиться к живой природе, пойти к ней на выучку. Это целенаправленное стремление ученых и инженеров понять, в чем природа совершеннее, умнее, экономичнее современной техники, попытка найти в ее богатейшей "патентной библиотеке" новые идеи, методы и средства для решения многочисленных инженерных проблем породили новое научное направление, получившее название бионика (от древнегреческого слова bion - элемент жизни, ячейка жизни, или, точнее, элемент биологической системы).

В отличие от многих других научных дисциплин, время зарождения которых установить трудно, а порой и невозможно, датой появления на свет бионики официально принято считать 13 сентября 1960 года - день открытия в Дайтоне (штат Огайо) американского национального симпозиума на тему "Живые прототипы - ключ к новой технике". Бионика - наука междисциплинарная, или, как принято сейчас говорить, наука-перекресток. Она сформировалась на базе естественных и многочисленных инженерно-технических наук. По существу она синтезирует накопленные знания в биологии и радиотехнике, химии и кибернетике, физике и психологии, биофизике и приборостроении, зоопсихологии и строительном деле и т. д. Бионика соединяет разнородные знания в соответствии с единством живой природы. Не случайно бионики избрали своей эмблемой скальпель и паяльник, соединенные знаком интеграла. Скальпель - символ творчества биолога, паяльник - инженера, интеграл - математика. Соединение этих специальностей как нельзя лучше отражает основу, на которой оформилась и бурно развивается бионика.

Каковы же особенности повой науки? В чем ее суть? Каковы предмет и метод бионики?

Предметом бионики является изучение принципов построения и функционирования живых организмов с целью применения этих принципов в технике, для коренного усовершенствования существующих и создания принципиально новых машин, приборов, механизмов, строительных конструкций и технологических процессов. Ее можно также назвать наукой о системах, которым присущи специфические характеристики природных систем или систем, которые являются их аналогами.

Основным методом бионических исследований, построения бионических систем является моделирование. В бионике используется математическое и физическое моделирование. Для изучения моделей живого бионика проводит также специальное моделирование среды, то есть воссоздает условия, в которых функционирует живая система, и в которых будет практически работать ее искусственный аналог. Изучая биологические объекты и процессы, бионика не идет по пути слепого копирования "изобретений" природы. Она стремится позаимствовать у нее лишь самые совершенные конструктивные и технологические решения, которые обеспечивают биологическим системам исключительно высокую гибкость и живучесть в сложных условиях их существования. Другими словами, бионика стремится перенести в технику лучшие создания природы, самые рациональные и экономичные структуры и процессы, которые выработались в биологических системах за миллионы лет эволюционного развития.

В многообразной тематике ведущихся ныне бионических исследований наиболее четко вырисовались пять направлений: нейробионика, моделирование анализаторных систем, ориентация и навигация, биомеханика, биоэнергетика. Что же достигнуто бионикой в каждом из этих направлений и чего можно ожидать от новой науки в обозримом будущем?

Переработка информации у высших животных и у человека, как известно, происходит в нервной системе. Основная единица этой сложной системы - нервная клетка (нейрон). Поэтому естественно, что исследование способов преобразования информации в биологических системах началось с изучения нейронов и разработки их различных математических и технических аналогов. Но это лишь первая ступень исследования. Широкие возможности в моделировании нервных процессов появляются лишь тогда, когда от построения аналогов отдельных нейронов переходят к созданию их комплексов - моделированию нервных сетей. Моделирование нейронов и нервных сетей привело к построению ряда специальных бионических устройств, позволяющих успешно решать множество задач, связанных с передачей и обработкой информации. Примером таких устройств являются перцептроны - обучающиеся самоорганизующиеся системы, выполняющие логические функции опознавания и классификации образов.

Предпринимаются попытки по аналогии с живой природой выращивать искусственные нейроны и целые системы искусственных нейронов. Это позволит резко повысить надежность, быстродействие, снизить массу, габариты и потребляемую мощность электронных систем. Бионики надеются, что в будущем дело дойдет до построения белковых машин, как предсказывал Н. Винер.

В широком масштабе ведутся работы по моделированию органов восприятия (анализаторных систем). Из известных пяти органов чувств основное внимание уделяется исследованию органов зрения, поскольку около 90% информации о внешнем мире поступает в биологическую систему через зрительный аппарат. Тщательное изучение глаз некоторых животных позволило обнаружить многие ранее неизвестные свойства зрительных органов и разработать по их образцу ряд оригинальных, весьма важных для различных областей практики устройств. Например, электронная модель глаза мечехвоста позволяет улучшить работу телевизионных трактов ряда систем. Бионическое устройство - "визилог", разработанное американскими учеными, может выполнять некоторые функции человеческого глаза: воспринимать изображение, проводить измерения и передавать информацию. Предполагают, что такие устройства будут устанавливаться на непилотируемых космических кораблях, посылаемых на Луну, Марс, Венеру.

Во многих лабораториях, научно-исследовательских институтах ряда стран изучаются конструктивные особенности созданных природой звуковых анализаторов. Результаты проведенных исследований пока еще скромны, но многообещающи. Разработана электронная модель, воспроизводящая частотные характеристики человеческого уха. Создана электронная модель слухового органа, обеспечивающая различение слабых сигналов на фоне шумов. Сотрудники Ленинградского электротехнического института связи имени проф. Бонч-Бруевича построили электронное ухо для оценки качества звучания музыкальных инструментов. Успешно ведутся работы по созданию устройств для автоматического распознавания устной речи, голосовых командных систем. Уже создано несколько моделей пишущих машинок-автоматов, печатающих под диктовку. Ведутся работы по вводу данных в ЭВМ без перфокарт, без перфолент, посредством голоса.

Бионика ведет широкие исследования морфологических особенностей живых организмов. Важная и значительная часть этих исследований относится к биомеханике. Изучаются структурные и функциональные особенности рук и ног человека, механика бега, прыжков, ползания ряда животных, форма тела и локомоторный аппарат рыб, моллюсков, дельфинов, акул, китов, полет птиц и насекомых. Так, анализ способа передвижения пингвинов привел конструктора А. Ф. Николаева к созданию оригинальной снегоходной машины "Пингвин", развивающей скорость до 30 километров в час; бег кенгуру подсказал идею "прыгающей" машины. Построены также шагающие и ползающие системы, обладающие высокой проходимостью в условиях пересеченной местности и мягких грунтов. Разработано большое число манипуляторов, в той или иной степени повторяющих элементы конструкции человеческой руки. Широко известны созданные в СССР биоманипуляторные протезы для инвалидов, управляемые биотоками. Значительные успехи достигнуты и гидробионикой. По форме обводов тела кита построено океанское судно "Куренаи Мару"; его необычный контур корпуса дает выигрыш в потребной мощности силовых установок около 15%. Моделирование некоторых гидродинамических параметров рыб-хищников позволило повысить скорость и улучшить маневренность подводных лодок. Изготовлены опытные образцы искусственной "быстроходной" дельфиньей кожи - "ламинфло". Обшитые ею торпеды и катера при тех же мощностях силовых установок движутся почти в два раза быстрее. Многообещающими для будущего авиастроения являются проводимые бионические исследования полета птиц и насекомых. Бионика интенсивно и целенаправленно ищет разгадки феноменальной подъемной силы живого крыла, пытается постигнуть закономерность машущего полета, познать секрет его высокой экономичности.

Большое внимание уделяется бионическим исследованиям органов стабилизации, локации, ориентации и навигации у животных. Первые же исследования в этой области привели к созданию ряда оригинальных технических систем. Прежде всего, следует упомянуть гиротрон - прибор, применяемый вместо гироскопа в скоростных самолетах и ракетах. Он работает по принципу жужжалец двукрылых насекомых. Самолет, оборудованный гиротроном, может быть автоматически выведен из штопора. Фасеточные глаза насекомых (пчел, муравьев) подсказали бионикам идею создания поляризационного солнечного компаса. Широко известны работы по изучению высокосовершенных локационных аппаратов летучих мышей и дельфинов, помогающих им ориентироваться в пространстве, безошибочно и быстро отыскивать дорогу, добывать пищу, обнаруживать и опознавать препятствия. Результаты этих исследований, несомненно, будут полезными в усовершенствовании современной радарной техники, они могут быть применены при создании сложных кибернетических систем. Что касается механизмов навигации, помогающих птицам, рыбам и другим животным совершать периодические передвижения на огромные расстояния к местам зимовок, нереста, то они пока еще остаются секретом живой природы.

В комплексе навигационных задач, решаемых бионикой, большое внимание уделяется изучению "биологических часов", которые, как установлено, являются важнейшим звеном сложной системы навигации и ориентации животных. Предпринимаются попытки создать электрический аналог "биологических часов". В состав одного из таких аналогов введен генератор, характер колебаний которого зависит от воздействия окружающей среды - чередования света и темноты, фаз Луны и т. п. Такой прибор, по замыслу его создателей, должен пролить дополнительный свет на процесс функционирования биологических систем.

Бионика проводит фундаментальные исследования биоэнергетики живых организмов. В частности, большое внимание уделяется изучению и моделированию работы мышцы, основанной на непосредственном превращении химической энергии в механическую. Мышца почти такое же удивительное творение природы, как и нейрон. Она очень сложна и в то же время удивительно проста. Это самый экономичный двигатель. Если коэффициент полезного действия паровой машины всего лишь 20%, а самых лучших двигателей внутреннего сгорания - 35%, то мышца по сравнению с ними имеет к.п.д. порядка 90-94%. Задача преобразования химической энергии в механическую, легко решаемая в биологических системах, пока малодоступна для техники. Но первый шаг в этом направлении уже сделан. Известный физико-химик А. Качальский построил интересную модель мышцы, так называемый мышечный мотор. Активный элемент этой модели - протеин, точнее, коллаген - вещество, входящее в состав кожи и связок. Если волокна коллагена поместить в раствор бромистого лития, они быстро сокращаются, поднимая при этом вес в тысячу с лишним раз больше собственного. Если затем удалить бромистый литий - промыть волокна в чистой воде, их длина становится прежней. На этом принципе и основан мотор Качальского.

Рис. 2. Схема мотора Качальского

Другой важнейшей проблемой является разработка принципиально новых экономичных и дешевых источников питания энергией. Речь идет о создании биохимических источников энергии. В решении этой задачи бионика идет по двум направлениям. Первое связано с получением горючих газов из органических отходов с помощью бактерий. Другое направление связано с созданием электрических элементов, электроды которых находятся в сосуде, содержащем бактерии и запас корма. Создаются и солнечные "биобатареи" на основе фотосинтезирующих организмов. Параллельно с созданием биохимических источников энергии ведутся работы по изучению генерирования электричества живыми организмами. Известно около 500 различных видов рыб, генерирующих электроэнергию. Самая мощная "электростанция" у речных угрей-она способна вырабатывать электрический разряд, напряжение которого достигает 650 вольт. Недавно были проведены опыты по использованию электроэнергии крысы. С этой целью животному было введено два электрода - один под кожу и другой в брюшную полость. Подключенный к такому источнику энергии радиопередатчик с частотой 500 килогерц работал в течение 8 часов.

Помимо пяти перечисленных направлений бионики, в последние годы сложилось еще одно научное направление, в котором бионика сотрудничает с архитектурой и строительной техникой. Речь идет о биоархитектуре. В том, что зодчие занялись изучением "строительного искусства" природы, начали вести целенаправленный и осознанный поиск архитектурных форм, идеально рассчитанных самой природой, нет ничего случайного. Рождению биоархитектуры в большой степени способствовало создание новых строительных материалов.

Природа в каждом своем проявлении дает пример успешного решения сложнейших архитектурных и конструктивных задач. Часто органические конструктивные системы по легкости и прочности, по красоте и изяществу могут служить идеалом для творчества зодчих и строителей. Один только мир радиолярий (одноклеточных морских организмов) являет собой такое сказочное разнообразие форм, что их с избытком может хватить на создание десятков тысяч новых архитектурных шедевров. В мире диатомей можно увидеть и замысловатые пространственные решетчатые конструкции, и "микроблочные" купола, и фантастически сложные фигуры, и множество других "инженерных систем", гармонически сочетающих красоту и целесообразность, легкость и прочность, надежность и экономичность. Не так давно инженеры построили опору большого экрана для Берлинского зеленого театра, использовав схему строения скорлупы диатомовой водоросли. Архитектор П. Солери спроектировал мост через реку длиной более километра по аналогии с полусвернутым живым листом.

До сих пор мы говорили в основном лишь об аналоговом методе построения различных технических систем, то есть о построении искусственных систем, в основе которых лежит тот или иной биологический принцип. Однако в бионике совсем недавно начал развиваться многообещающий, так называемый композиционный метод построения бионических систем. В таких системах живой организм может служить дополнением либо одним из основных элементов технической системы, использоваться в качестве входного или выходного устройства сложной инженерной системы. Примером композиционной бионической системы может служить не так давно созданный прибор для оповещения шахтеров о появлении в штреках рудничного газа. Роль чувствительного элемента, реагирующего на незначительную концентрацию ядовитого газа, в этом приборе выполняет... живая муха, обладающая исключительно тонким обонянием.

Возможно, что у бионики появятся и новые задачи, новые направления, но уже сейчас ясно, что это наука динамическая. Она блестяще доказала свою жизнеспособность, и ей, несомненно, предстоит сыграть одну из важнейших ролей в нашем стремительно развивающемся мире.

Первые свои победы бионика одержала в области копирования биологических систем в технике. Несколько позже она приумножила их созданием ряда композиционных бионических систем. Теперь многие бионики считают, что в природе надо искать скорее руководящие идеи, чем модели для подражательного копирования. Бионика с каждым годом все больше и больше проникает в различные отрасли производства, в сферу научных исследований, революционизируя их. Но, пожалуй, самая главная заслуга бионики заключается в том, что она заставила нас взглянуть на многоликий мир животных другими глазами.

Какими же другими?

Глаза человеческие устроены очень сложно, но у всех одинаково, и, вообще говоря, люди видят вещи такими, какие они есть. А бывает особый взгляд - взгляд через невидимую призму творческого мышления. Тысячи лет животные, как и звезды, находились в поле зрения человека. Но звезды до недавнего времени были для нас просто светлыми точками, а животные... они были просто животными. Давайте вспомним, сколько и каких животных мы поставили себе на службу. Корову, овцу, лошадь, оленя, собаку, верблюда, слона, осла, ламу, домашних птиц. Из насекомых - пчел.

В общей сложности человеку удалось приручить из великого множества животных лишь около 60 видов.

Почему же так мало? Да потому, что до сравнительно недавнего времени мы очень мало знали о повадках, способностях, языке и разуме животных. И очень может быть, что процесс приручения животных остановился бы на давно известных нам видах, если бы биология не стала пользоваться современными точными методами исследования, если бы бурно развивающимся науке, технике, сельскому хозяйству не потребовались новые помощники. Разве могли бы мы использовать, скажем, голубей в качестве контролеров точных деталей электроники или приборостроения, если бы не существовало науки о поведении животных - этологии и бионики, исследующей органы зрения с позиций, так сказать, инженерии? Вряд ли. А теперь специально обученные голуби на ряде промышленных предприятий сортируют шарики для подшипников, бракуют электронные детали с едва различимыми дефектами.

Многие современные виды производства, проводимые научные исследования, разведка полезных ископаемых сегодня остро нуждаются в высокочувствительных датчиках, анализаторах и других приборах. Человек пока не может самостоятельно создать либо построить приборы по образцам, имеющимся в живой природе. И он ищет в животном мире более совершенные продолжения своим органам чувств. И не безуспешно. Так, попугаи недавно начали "работать" на фармацевтических фабриках, выполняя функции высокочувствительных "запахоанализаторов". Восточноевропейских овчарок, обладающих исключительно тонким обонянием, обучили поиску различных руд. Четвероногие "рудознатцы" отыскивают сейчас по запаху залежи минералов, содержащих литий, бериллий, бор, титан, хром, таптал, вольфрам, висмут и даже золото.

За последние годы человеку удалось найти в мире животных много новых помощников самых разных "специальностей" для производства ряда пищевых, технических и лекарственных веществ, для борьбы с вредителями полей, лесов и садов, для очистки морей и океанов от нефтепродуктов, для обогащения руд, для добычи ценных металлов и даже для будущего преобразования атмосферы на таких планетах, как Марс и Венера.

Благодаря добытым бионикой, этологией и зоопсихологией знаниям сегодня в определенной степени облегчается розыск в живой природе нужных человеку животных-помощников, обладающих теми или иными способностями, а также в значительной мере расширяются возможности приручения диких животных, об одомашнивании которых мы еще недавно и не думали. Так, например, несколько лет назад на острове Флорес (Зондские острова) поймали маленького питона и стали его приручать. Вскармливали молоком и фруктами. Питон вырос, превратился в огромную змею. Несмотря на шестиметровую длину и массу 140 килограммов, он остался вполне домашним животным, стал ревностным помощником своего воспитателя в... сельскохозяйственных работах. Лазая по деревьям, он стряхивает с веток спелые плоды, оставляя на дереве еще не созревшие. На одной из сингапурских плантаций кокосовых орехов работают обезьяны. Они взбираются по голому стволу пальмы на огромную высоту и очень ловко собирают созревшие плоды.

Из морских животных первым кандидатом па одомашнивание ученые сейчас называют дельфина афалину.

Какова цель приручения и что практически полезного даст "домашняя" афалина? Прежде всего, помощь в рыболовстве. Дельфины - непревзойденные загонщики рыбных стай. При обмете сетями лучших загонщиков, чем дельфины, найти невозможно: здесь в полной мере можно использовать их прирожденные способности.

Ученые также надеются, что, приручив дельфинов, можно будет проникнуть с исследовательской аппаратурой в глубины морей и океанов, до сего времени недоступные человеку.

Чем же подкрепляется уверенность, что одомашнивание афалины возможно? У афалины есть важные особенности, благоприятствующие ее приручению: легко приобретаемые навыки при обучении, быстрая выработка условных рефлексов и стойкое их сохранение, оседлость, "чувство дома" - возвращение в определенные районы, положительная реакция на зов человека. Афалины положительно относятся к ласке, к поглаживанию и почесыванию тела, что можно использовать при дрессировке для поощрения и закрепления рефлексов.

В природе причудливо сочетается простое и сложное, очевидное и недоступное первому взгляду, привычное и оригинальное. И все же, как ни сложна и загадочна кудесница-природа, мы все больше и больше проникаем в ее тайны, и извечно интересующий нас мир животных постепенно превращается, говоря современным языком, в своеобразное универсальное "бюро добрах услуг". В нем человек может найти себе отличных помощников буквально на все случаи жизни. Шахтеры, металлурги, химики, рудоискатели, производители сложнейших полимеров, очистители сточных вод... - вот далеко не полный перечень "специалистов", найденных человеком в мире животных и используемых им сейчас в различных областях его практической и научной деятельности. Этот список "профессий" животных с каждым годом будет, несомненно, пополняться. Жизнь, разумеется, будет вносить в него свои коррективы. В ряде "профессий" по мере развития науки и техники отпадет нужда, и, наоборот, появится необходимость в других "специальностях" животных. Возможно, в будущем человек перейдет к планомерному выведению новых видов животных с необходимыми человеку способностями и качествами путем активного, направленного воздействия на их генетический код.

Пока человек подражает биологическим системам большей частью, так сказать, внешне: вместо жужжалец - металлические пластинки, вместо глаз - фотоэлементы, вместо нервных клеток - полупроводниковые, микроэлектронные схемы... Но когда биологи доберутся до сокровенных тайн живого, подчинят себе механизм наследственности, научатся управлять процессами жизни, тогда, возможно, бионики начнут создавать невиданные машины - бионические. Изделия в таких машинах будут выращиваться, как плоды, по законам "ростковой технологии" живой природы, только неизмеримо быстрее.

Бионика - одна из самых быстроразвивающихся наук нашего времени, мощный ускоритель научно-технической революции. Она обещает неслыханный расцвет производительных сил человечества, новый взлет науки и техники.

Глава первая. Труженики микромира

Обычно, когда мы слышим слово "микроб", в нашем сознании ассоциируется враг, мы думаем прежде всего о болезнях. Вероятно, людям трудно забыть тот гнетущий страх за здоровье и жизнь, который терзал их много веков подряд. Но давно уже канули в вечность времена, когда зловещие эпидемии чумы и холеры уносили миллионы человеческих жизней. Люди научились бороться и побеждать болезнетворные организмы. Пропал страх перед невидимыми и неведомыми врагами. Человек изучил мир микробов и нашел в нем не только врагов, но и друзей.

За миллионы лет эволюции природа создала множество микроорганизмов. Микробы существуют всюду, практически нет такого места, где бы их не находили. Отлично приспосабливаясь к различным условиям существования, они обитают на земле и в воздухе, во льдах Арктики и в горячих озерах, на горных хребтах и в морских глубинах. Больше всего микробов в земле.

Микроорганизмы - исключительно творческие многопрофильные "химкомбинаты". Так, например, один и тот же плесневый гриб может синтезировать то антибиотики, то ферменты, образовывать лимонную, глюконовую^ или иные кислоты. Микробы могут производить широкий ассортимент сложнейших полимеров с самыми разнообразными свойствами: различной окраски, эластичности, прочности, теплоустойчивости. Во время синтеза тех или иных веществ на "микрохимзаводе" царит идеальный порядок, биохимический аппарат клетки работает с удивительным постоянством, "технологический процесс" протекает с минимальным расходом энергии, в оптимальном для данных условий режиме. Меняя эти условия, можно "задавать" качество, вид и количество нужного нам продукта. Воздействуя на микробную клетку пучком сверхжестких рентгеновских лучей, можно изменять в ней некоторые биохимические процессы, а меченые атомы позволяют проследить путь этих превращений.

У микробов нет специальных органов для приема и переваривания пищи. Поэтому они обязательно должны находиться в среде, которая содержит питательные для них вещества в готовом виде. Такие вещества проникают в микроорганизмы сквозь их оболочку. Продукты питания микроорганизмов черезвычайно разнообразны: одним требуются сложные растительные или животные белки, другим - древесные отходы, третьим - атмосферный азот и углекислый газ. Учитывая это, в лабораториях и производственных условиях создают специальные искусственные среды, в которых растворены жизненно важные для микроорганизмов вещества, содержащие азот, углерод, фосфор, серу и другие элементы. Здесь микроорганизмы быстро размножаются и в процессе жизнедеятельности синтезируют нужные человеку лекарственные, пищевые, технические вещества. Микробы как бы специализируются на выработке определенных веществ, становятся микрогенераторами, лабораториями, "живыми фабриками" фантастической производительности. Ведь они очень многочисленны: в одном кубическом сантиметре жидкости может поселиться микробов во много раз больше, чем сейчас живет людей на Земле. А каждый микроорганизм способен переработать питательной среды в 30-40 раз больше, чем весит сам.

Исключительная скорость размножения, способность синтезировать самые различные органические вещества независимо от погодных и географических условий дают большое преимущество микробам по сравнению с сельскохозяйственными растениями и животными. Далеко не всегда способна состязаться с тружениками микромира и современная химическая промышленность. Возьмем, к примеру, одну из сравнительно последних установок для получения уксусной кислоты и других ценных продуктов прямым окислением сжиженного бутана по методу, предложенному академиком Н. М. Эмануэлем. Процесс протекает под давлением 50-60 атмосфер при температуре 150-170°С в колоннах из специальной кислотоупорной стали. А в природе аналогичный процесс окисления углеводов до кислот с помощью микроорганизмов, питающихся парафином, идет при комнатной температуре и нормальном давлении.

Природа потратила многие тысячелетия, чтобы в процессе эволюции отработать различные реакции, происходящие в живой клетке. По сути дела микробы - это богатейший склад химических реактивов. Только в теле микробов они находятся в наиболее благоприятной среде и имеют наилучшие условия для сохранности и возобновления. Задача людей - познать "технологические процессы" невидимок и научиться их использовать для решения самых разнообразных проблем.

Изучение и практическое использование уникальных физиологических способностей микробов в настоящее время идет в основном по трем направлениям. Первое и самое главное - организация крупнотоннажного промышленного производства различных продуктов и веществ непосредственно силами микроорганизмов. За последние 15-20 лет ученые перенесли из лабораторных колб и пробирок в заводские аппараты и установки множество различных микробов, которые выполняют около 1000 химических реакций. С их помощью ныне синтезируют многие антибиотики, витамины (B12, А и D2), которые небиологическим путем получить пока не удается. Во многих случаях применение микроорганизмов удешевило и упростило процесс производства. Например, использование микробов для получения гормона кортизона настолько упростило технологию его производства, что стоимость этого медикамента снизилась в 100 раз! С помощью микробов ученые научились получать никотиновую кислоту - витамин РР, производство которого химическим путем стоило очень дорого. А в 1970 году к микробиологам, работающим в Институте биохимии и физиологии микроорганизмов АН СССР, обратились химики. Они создали новый полимер - упругий, жаростойкий материал, необходимый нашей промышленности. Но разработать технологию получения промежуточных веществ, из которых, собственно, и строится полимер, химикам долгое время не удавалось. Задачу решили микробиологи. Они отыскали в своих "запасниках" микробы, которые умеют выполнять необходимые химикам превращения.

Второе направление, по которому идут ученые в использовании микроорганизмов, - построение комбинированных химико-биологических технологических систем. Они создаются в тех случаях, когда при получении какого-либо продукта химический метод по ряду технико-экономических соображений целесообразно объединить с биологическими. Так, аминопеницилановая кислота синтезируется чисто химическим путем, а затем с помощью микроорганизмов из нее получают различные пенициллины. Другой пример - получение стероидных гормонов. При этом микробы наиболее точно и просто осуществляют отдельные химические превращения, например связанные с окислением.

Третье направление - бионическое. Убедившись в том, что ряд химических процессов, осуществляемых микробами, по сравнению с известными методами химической технологии значительно совершеннее и экономичнее, ученые стремятся перенести в производство принципы, используемые живыми организмами. Изучение и практическое использование секретов "химической технологии" живой природы является одним из важнейших и успешно развивающихся в настоящее время направлений бионики. Часть этих секретов ученые уже раскрыли. Выяснена полная пространственная структура более двух десятков белков, в основном ферментов. Изучение этих веществ ведется с использованием новейших методов и средств научных исследований (спектроскопия, рентгеноструктурный анализ, электронная микроскопия, электронно-вычислительные машины, меченые атомы и многое другое). Успешное развитие этих исследований послужит основой для создания аналогов ферментов, обладающих их замечательными свойствами. Все четче и четче начинает вырисовываться сложная и вместе с тем удивительно простая по идее система регулирования клеточных процессов, основанная на использовании принципов обратной связи. Дальнейшая программа работ по изучению и моделированию микробиологических процессов позволяет надеяться на то, что многие химико-технологические процессы будут в недалеком будущем коренным образом перестроены. На наших глазах рождается новая, многообещающая ветвь бионики - химическая бионика.

Взаимная связь между бионикой, микробиологией и химией с каждым годом становится все более тесной. Этому способствует, прежде всего общность цели: как можно глубже изучить химические процессы, протекающие в микроорганизмах, и на основе полученных знаний ускорить развитие химического синтеза, создать новые высокопроизводительные, полностью управляемые системы для массового и непрерывного производства разнообразных продуктов. Объединяя и взаимно обогащая изолированные ранее друг от друга биологические и технические науки, бионика стремится на основе современных математических, физических, физико-химических методов исследований микробиологических систем найти оптимальные решения технологических задач, стоящих перед синтетической химией.

Над чем же работают сейчас ученые триумвирата наук - микробиологии, бионики и химии? Как практически они используют добываемые знания о "химической технологии" живой природы? Что обещают и чего может ожидать человечество от исследователей микромира?

Первая проблема - обеспечение людей пищей. Основной компонент пищи человека и корма животных - белок. Он служит организму основным поставщиком азота. В среднем взрослый человек должен получать в сутки около 100 граммов белка или 15 граммов азота. При этом главную часть поступившего белка организм расходует на постройку белков тела, а малую часть в дополнение к углеводам и жирам - на получение необходимой ему энергии. Откуда же человечество должно получить в необходимом количестве белок? Для этого есть ряд путей. Можно повысить продуктивность растениеводства и животноводства, расширить посевные площади, более энергично заняться освоением не используемых ныне морских богатств - все это, по подсчетам специалистов, позволит обеспечить существование 90 миллиардов человек. Но не будем фантазировать, что произойдет через сотни лет, когда численность человечества перевалит за упомянутый предел. Рассмотрим, возможно более короткие пути интенсификации производства пищевых средств - пути, которые пока еще мало учитываются в социологических исследованиях. Речь пойдет об организации в больших масштабах производства белков, углеводов, жиров и других питательных веществ не в природных условиях, а на заводах, на комбинатах биологического синтеза.

Из числа живых существ, способных к наиболее интенсивному синтезу белка, пальма первенства принадлежит микроорганизмам. Скорость их размножения и роста поразительна. При благоприятных условиях число клеток (биомасса) некоторых, например дрожжевых, организмов может удваиваться менее чем за час. Таким образом, микроорганизмы могут стать мощным источником белка.

Использование микроорганизмов в качестве кормовых и пищевых продуктов не должно казаться чем-то совсем неожиданным. В естественном круговороте веществ на нашей планете микробы всегда выполняли роль посредников в питании животных и растений. Используя солнечную энергию, зеленые растения синтезируют органическое вещество из углекислого газа и минеральных солей. Органические вещества растений служат пищей для животного мира в прямой или же опосредствованной форме (последнее относится к хищным животным). Тела погибших животных и растений, равно как их прижизненные отбросы, разлагаются микроорганизмами снова до углекислого газа и минеральных солей, усваиваемых растениями. Таким образом, круговорот веществ замыкается. Кроме того, микроорганизмы принимают и более прямое участие в питании человека и животных. Кишечный тракт населен определенной микрофлорой, снабжающей организм некоторыми важными витаминами. Особенно большое значение имеет микрофлора рубца жвачных животных: разлагая клетчатку и другие неудобоваримые вещества, она способствует их усвоению организмом и тем самым повышает питательность грубых кормов. В настоящее время в корма жвачных животных добавляют мочевину (карбамид), которая перерабатывается микробами рубца в белковые вещества. Хотя микрофлора кишечного тракта и поставляет белки и витамины для организма животного, но покрыть полностью его потребности не может. Основная масса белков поступает в организм в виде кормов. Вот ученые и решили привлечь микроорганизмы для выработки белков в достаточном количестве.

Несмотря на некоторый опыт, накопленный биологами, до самого последнего времени проблема получения такого белка оставалась нерешенной. Дело в том, что вначале микробов разводили на ценных пищевых и кормовых продуктах (пивное сусло, меласса, сахар и т. д.) либо на сырье, получение которого было сопряжено со многими технологическими трудностями. Затем ученые занялись поиском дешевого сырья, источники которого были бы неограниченными, методы получения простыми. В процессе поисков возникла мысль использовать для выращивания микроорганизмов углеводороды нефти. Идея представлялась крайне привлекательной: если бы удалось подобрать микроорганизмы, способные расти на нефти или каких-то ее фракциях так же интенсивно, как они растут на углеводах, то можно было бы организовать многотоннажное производство "искусственного" белка для кормовых целей в заводских условиях, то есть в условиях, не зависящих от природных, климатических и метеорологических факторов.

Заманчивая идея увлекла многих ученых. Исследования начали развертываться как у нас в стране, так и за рубежом. Объем работ был очень велик: необходимо было найти соответствующие микроорганизмы, подобрать легко используемые этими организмами дешевые и доступные фракции нефти, при помощи селекции вывести культуры микроорганизмов, обеспечивающие достаточно высокий выход белка из сырья, изучить биохимические и физиологические особенности обмена веществ этих микроорганизмов при их росте на углеводородах нефти и на этой основе разработать методы выращивания отобранных микроорганизмов. Затем надо было всесторонне исследовать получаемый продукт: изучить методику его использования в кормовом рационе различных сельскохозяйственных животных, его безвредность и полноценность как источника питания, провести медико-биологические исследования продуктов животноводства, полученных от скота и птиц, в рационы которых входит дрожжевой белок, разработать методы контроля процессов производства биомассы и ее качества.

И вся эта грандиозная работа была проведена. Каковы же результаты?

Прежде всего, ученые установили, что способностью к росту иа углеводородах обладают не отдельные уникальные формы, а многие представители самых различных групп микроорганизмов и что их можно найти в почвах (особенно нефтеносных районов), илах, воде и т. д. Селекционно-генетическими методами удалось получить такие штаммы дрожжей, которые хорошо растут на углеводородах нефти и пригодны для производства кормового белка. Их стали выращивать на парафинах. Ученые разработали методы использования получаемого белка в кормовом рационе, исследовали сельскохозяйственные продукты, получаемые от животных и птиц, в рацион которых включаются дрожжи, выращенные на парафинах, и установили их высокое качество. В итоге уже работают первые в мире заводы, выпускающие ценный кормовой продукт, получаемый из парафиновой фракции нефти.

Он нашел широкое применение на многочисленных птицефабриках страны. Многие животноводческие совхозы используют для скота корм, содержащий 15 и более процентов микробного белка (от общего количества белка в корме). Это оказалось настолько выгодным, что в ближайшее время в нашей стране будет построен ряд новых специализированных заводов мощностью до 240 тысяч тонн кормовых дрожжей в год.

Но мысль ученых уже стремится дальше. Хотя нефть сравнительно дешевый корм для микробов, все же ее надо добыть, получить определенные фракции. А что если попробовать кормить микробов газами? Ведь во многих случаях газы сжигаются в виде факелов или выбрасываются в атмосферу. А белок на 50% состоит из углерода, который микробы могли бы брать, например, из метана.

Попытки использовать метан для выращивания микробов многие годы терпели неудачу. Дело в том, что долго не удавалось выделить в чистом виде любителей этой пищи и создать для них соответствующие условия роста. Несколько лет микробиологи бились над решением этой проблемы и, наконец, научились получать чистую культуру микробов, окисляющих метан. И хотя сегодня биомасса лучше накапливается на нефти, ученые считают, что выращивание микробов на газообразных углеводородах будет рентабельнее.

По мнению известного советского биолога, академика И. Имшенецкого, самый оригинальный и наиболее перспективный микробиологический метод получения белка - культивирование водородных бактерий. Эти микроорганизмы окисляют водород и образующуюся при реакции окисления энергию используют на усвоение углекислоты атмосферы. Источником азота может быть дешевая мочевина или сульфат аммония. Бактерии могут выращиваться и там, где водород образуется как отход химического производства. Правда, в этом случае он часто содержит примесь ядовитой окиси углерода. Но в Институте микробиологии АН СССР выделена культура бактерий, способных окислять окись углерода до углекислоты. Если выращивать их вместе с водородными, то последние получат дополнительное количество потребной им для жизнедеятельности углекислоты.

Таким образом, для получения кормового белка в необходимых количествах современная микробиологическая наука располагает рядом уже апробированных методов. Теперь дело за микробиологической промышленностью. Рациональное кормление животных, основанное на использовании продуктов микробиологического синтеза, открывает широкие перспективы к быстрому повышению продуктивности и рентабельности животноводства.

Следует, однако, не забывать, что значительное количество съеденных питательных веществ только разлагается в организме животного и выбрасывается, а не усваивается им, превращаясь в мясо, яйца, молоко. Выход животноводческой продукции по отношению к затраченным кормам не превышает 20-30% у молодых, быстро растущих животных и всего 5-10% у взрослых. Возникает вопрос! так ли уж необходимо посредничество животных? Нельзя ли затрачиваемые на них питательные вещества сразу передавать человеку? Разумеется, речь идет не о том, чтобы кормить людей тем же самым, чем кормят скот. Вопрос стоит о более разумном использовании белков, углеводов, витаминов и других ценных питательных веществ, содержащихся в кормовом сырье. При этом они, конечно, должны поступать в организм человека в надлежащей, хорошо усвояемой форме, отвечающей его привычным вкусам и потребностям. Иными словами, вопрос стоит о соответствующей переработке кормового сырья в полноценные, привычные для человека пищевые продукты, об организации промышленного производства синтетической пищи.

Как же дрожжевой белок, предназначенный для животноводства, может быть использован непосредственно для приготовления пищи человека, не только полноценной, но и вполне вкусной? Для этого, как указывает академик А. Н. Несмеянов, пока разведаны два пути. Первый - ферментативный гидролиз дрожжей, который дает необходимую сумму аминокислот, содержащихся в дрожжевом белке. Этот гидролизат легко очищается на ионообменнике от всего постороннего, чист и может служить основой для кулинарии. Другой путь использования белка дрожжей - механическое или химическое разрушение оболочки клетки и отделение всего белка. Получается белый безвкусный порошок, который можно хранить неограниченное время.

Эти два вида белкового продукта можно перерабатывать в привычные, вкусные, ароматные блюда. Для этого нужно к белковому препарату добавить соответствующие вкусовые и ароматические вещества и, придав ему надлежащую консистенцию и форму, получить соответствующий пищевой продукт, весьма схожий с натуральным и по внешнему виду, и по химическому составу. В мире уже есть патенты на препараты, имитирующие специфический запах вареного мяса или рыбы, создающие цвет и вкус тех или иных продуктов. Такого рода вещества вызывают аппетит, воздействуя на секреторную деятельность желудочных желез, а кроме того, повышают пищевую ценность продуктов.

Прежде чем организовать массовое производство концентрированных белковых продуктов с синтетическими добавками, ученым предстоит провести еще немало исследований, экспериментов, решить ряд сложных технологических задач. Но успешное начало изготовлению искусственной синтетической пищи уже положено. Так, например, за несколько лет напряженного труда академику А. Н. Несмеянову, его сотрудникам и другим ученым, привлеченным к решению этой проблемы, удалось заложить теоретические и практические основы получения богатых белком искусственных продуктов, по вкусу и виду подобных мясу, черной икре и т. д. Полученные белки оказались вполне пригодными для создания гранулированных пищевых продуктов типа зернистой икры. Последняя была получена синтетическим путем в 1964 году. В США с помощью микробов изготовляют искусственную "курятину" из соевого белка. В последние годы жителей Центральной Америки, особенно детей, приучают к потреблению "инкапарины" - продукта, обогащенного белками из смеси кукурузы, семян хлопчатника, сухих дрожжей, синтетических витаминов и других добавок. К этому продукту приходится именно приучать: что поделаешь, долголетние привычки делают людей консервативными в выборе пищи. Дети же едят "инкапарину" (она приготовлена в виде вкусной каши) с большим удовольствием...

Организация производств, основанных на микробиологическом синтезе, необычайно расширяет сырьевые ресурсы для получения пищевых продуктов. Производство белка сразу же увеличивается в пять раз. Весьма ценным преимуществом микробного синтеза является то, что он осуществляется в заводских условиях. Такие стихийные бедствия, как нехватка кормов в неурожайные годы, распространение заразных заболеваний и пр., которые всегда могут обрушиться на животноводство, не страшны для микробиологического синтеза. Он протекает в специальной аппаратуре и поддается точному автоматическому управлению. Специальные электронные устройства следят за микробиологическим синтезом и в случае каких-либо отклонений от нормы подают сигналы исполнительным механизмам.

Наука и техника достигли сейчас такого уровня, что уже не за горами то время, когда реальностью станет великое пророчество Д. И. Менделеева: "Как химик, я убежден в возможности получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха, воды и земли, помимо обычной культуры, то есть на особых фабриках и заводах..."*

* (Цит. по: А. Н. Несмеянов. Искусственная и синтетическая пища. "Наука и жизнь", 1970, № 6, стр. 32.)

Многие обитатели страны невидимок могут оказать и оказывают большую помощь в повышении урожайности наших полей. Известно, что растениеводство нуждается в огромном количестве азотных удобрений. Наша химическая промышленность из года в год увеличивает их производство. И все же их не хватает. Помочь могут бактерии, способные усваивать азот атмосферы, накапливать его в своем теле и обогащать тем самым почву. Большое значение для обогащения почвы азотом имеют клубеньковые бактерии, которые усваивают азот атмосферы. Из них готовят препарат нитрогин. Им обрабатывают семена бобовых растений перед посевом, что резко повышает урожай этих культур, а также устойчивость растений к различным заболеваниям и неблагоприятным погодным условиям.

В последние годы нашим ученым удалось найти в почве большое число ранее неизвестных, свободно живущих азотфиксирующих бактерий и грибов. Теперь дело за микробиологической промышленностью.

И еще в одном чрезвычайно важном деле могут помочь бактерии сельскому хозяйству. Речь идет о создании новых водоемов. Пруды и озера становятся неотъемлемой частью современного сельского пейзажа. Но не везде можно создавать водоемы. В некоторых местах подстилающий грунт не удерживает воду, она уходит и заболачивает местность. И вот работники Грузинского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации решили создать плотный грунт искусственным путем, воспользовавшись помощью анаэробных бактерий - микробов, способных жить и размножаться без свободного кислорода. Эти бактерии в процессе своей жизнедеятельности способствуют образованию водонепроницаемого слоя на дне болот. Воспроизведение процесса оказалось весьма эффективным и доступным способом удержания воды в прудах и водоемах. Для этого нужно на месте будущего водоема бульдозером снять слой земли, положить на дно солому, сено, стебли кукурузы или другие отходы растениеводства, богатые клетчаткой, и засыпать их землей. Ложе будущего водоема готово. Влага, проникая через земляной покров в слой клетчатки, способствует интенсивному размножению в нем анаэробных бактерий. Они изменяют структуру почвы, образуя грунт, практически не пропускающий воду...

Микроорганизмы совершают громадную работу по созданию одних горных пород и минералов и разрушению других. Первостепенную роль играют микробы в круговороте железа на Земле. Легкорастворимая закись железа выносится с водой на поверхность. Здесь под действием железобактерий она окисляется, превращается в нерастворимую гидроокись и выпадает в осадок. В результате железо перекочевывает из глубин Земли на поверхность и откладывается в виде железной руды. На это еще в 1888 году указывал известный русский микробиолог С. Н. Виноградский.

Все важнейшие мировые месторождения железа, по мнению ряда ученых, имеют бактериальную основу. Член-корреспондент АН СССР А. Г. Вологдин отмечает, что ему приходилось наблюдать под микроскопом остатки древних железобактерий во многих рудах - из Кривого Рога, с Кольского полуострова, из Казахстана, из Сибири, с Дальнего Востока. И на дне Мирового океана океанологи обнаруживают колоссальное количество скоплений железомарганцевых конкреций микробиологического происхождения.

Микробам принадлежит также важная роль в образовании нефтяных залежей, месторождений газа.

А коль эти бесконечно малые организмы ведут такую титаническую геологическую деятельность в масштабах нашей планеты, коль они так могущественны и всесильны, то их, естественно, нужно заставить работать на человека не только в микробиологической, химической, пищевой, фармацевтической промышленности, в сельском хозяйстве, но и в горнорудной и металлургической промышленности. Здесь для них необъятное поле деятельности.

Хорошо известно, например, что Советский Союз по запасам серы занимает одно из ведущих мест в мире. Однако рост производства, новые отрасли химической промышленности требуют все больше и больше сырья. Крупнейшие же месторождения серы постепенно иссякают, а новые обнаружить все труднее. Выход нашелся совершенно неожиданно. Ученым было известно, что арабы, живущие у озера Айнез-Зауя в Северной Африке, в течение многих лет добывали на его берегах серу. Но и сейчас в водах этого озера совершается таинство сероосаждения; 20-сантиметровый слой серы устилает все дно. Аналогичная картина наблюдается и на озере Серном Куйбышевской области, в котором еще при Петре I добывали серу для производства пороха. Чтобы проникнуть в тайну этого процесса, ученые построили миниатюрную модель африканского озера и поставили ряд опытов: в обычную колбу с водой поместили гипс и сульфат натрия, затем в этот же сосуд поселили сульфатредуцирующие и так называемые пурпурные бактерии. Первые создавали из исходных веществ сероводород, а вторые переводили его в серу. На стенках и дне колбы выпадал осадок серы!

Позвольте, может сказать читатель, одно дело - осаждение серы в естественных водоемах, другое - получение ее в стеклянной колбе. Хватит ли сил у микробов, чтобы поставить такое дело на индустриальную ногу? Это ведь не производство пенициллина, а большая химия. Ведь речь идет о сотнях тысяч и миллионах тонн. Но не будем спешить с выводами. Обратимся к расчетам ученых. А они показывают, что при воспроизведении условий лабораторных экспериментов в водоеме глубиной 5 метров и площадью 1 квадратный километр за сто дней серобактерии выработали бы от 100 до 500 тысяч тонн серы! Как видите, эти цифры довольно убедительно говорят о высокой "производительности труда" рабочих-невидимок. Реальность произведенных расчетов можно подтвердить также примером, приведенным академиком В. И. Вернадским в "Очерках геохимии": микробы так быстро размножаются в подходящих условиях, что одна бактерия за 4-5 дней может образовать 1036 особей - объем, равный океану. Значит, все дело в том, чтобы создать микробам подходящие условия, и тогда они будут работать "не за страх, а за совесть". Такие условия не так уж трудно найти или создать. Английские ученью Батлин и Посгейт предложили, например, "заразить" серобактериями некоторые озера Африки и Австралии, располагающие исходными материалами, чтобы превратить их в подобие озера Айнез-Зауя. Не менее подходящей, а главное, дешевой средой для деятельности серобактерий могут стать сточные, канализационные воды. Здесь можно получить двойной выигрыш: микробы будут вырабатывать серу и одновременно очищать городские отбросы.

Более тридцати лет назад ученые провели исследования ржавого осадка в шахтных и рудничных водах. Предполагалось, что он образуется только в результате окисления. Опыты же показали, что в стерилизованной воде железо практически не окисляется, зато в шахтной... Трое суток - и оно покрылось красноватым налетом. Виновники этой "химической диверсии" были обнаружены с помощью микроскопа. То, что раньше принимали за обычную реакцию, оказалось биологическим процессом, в котором главную роль играют серо- и железобактерии. Те же самые серобактерии по собственному почину освобождают уголь от соединений серы: за месяц они окисляют до 30% серы и удаляют ее в виде серной кислоты. Процесс этот протекает очень медленно, чтобы применять его в промышленности. Но зато он не требует никакого специального оборудования.

В своей жизнедеятельности серобактерии выступают, подобно двуликому Янусу, сразу в двух амплуа: в роли создателей месторождений серы и в роли рудных браконьеров. Они разрушают вскрытые месторождения сульфидных руд, окисляя нерастворимые в воде сульфиды металлов и превращая их в легкорастворимые соединения. Разумеется, сульфоредуцирующие микробы об этом даже не подозревают. Добывая себе энергию за счет реакции окисления, они, как отмечалось выше, хищнически разоряют залежи сернистых руд. Переведенные в растворимую форму соединения металла вымываются дренажными и почвенными водами. Ценный продукт беспрепятственно уходит из руды и теряется безвозвратно.

А можно ли рудных браконьеров перевоспитать, превратить из хищников в обогатителей бедных руд, в деятельных металлургов? Можно! Продукты собственного химического производства не интересуют железо- и серобактерии. Неорганические молекулы для них лишь своеобразные "дрова". Сжигая их в "пламени химического костра", они получают необходимую для себя энергию. Следовательно, не ущемляя интересов бактерий, с ними можно заключить взаимовыгодный договор: вам - вершки, а нам - корешки, вам - тепло "химического костра", а нам - его золу. Именно с этой целью и вступили уральские ученые в союз с серобактериями. Они разработали схему первой опытно-промышленной установки по бактериальному (подземному) выщелачиванию металла из медных и цинковых руд. Она оказалась предельно простой. По трубопроводу в скважины подается бактериальный раствор. Он увлажняет руду. Бактерии окисляют металл, и он переходит в раствор (концентрат), который выкачивается на поверхность в специальные желоба. На этом производство концентрата заканчивается. Содержание металла в нем достигает 80%. Только за время опытов на Дегтярском месторождении с помощью бактериального выщелачивания были добыты десятки тонн меди, причем руда бралась с отработанных участков месторождения. Полученная этим способом медь почти втрое дешевле, чем при использовании других методов.

Рис. 3. Схема бактериального выщелачивания металла из сернистых руд (по А. Шибанову)

Технико-экономическая эффективность бактериального выщелачивания всецело зависит от условий, в которых проходит процесс. В суровом Заполярье бактерии проявляют себя очень слабо, зато они весьма активны в тропическом и умеренном климате. Кроме того, в темноте процесс идет иногда лучше, чем на свету. В целом же эксперименты показали, что бактерии могут ускорить окисление минералов в 5, 20 и 100 раз! Примером может служить выщелачивание халькопирита*, одного из самых "неподдающихся". За 400 суток обычного химического окисления из халькопирита удавалось извлечь только 18% меди. За такое же время, но с участием бактерий в первых опытах из руды извлекалось 58% металла. Позднее, при более благоприятных условиях, темпы работы бактерий значительно возросли: за 75 суток они извлекали из халькопирита 30-40% меди. Сейчас, в новых "творческих условиях", они за 35 часов переводят из этого минерала в раствор 90% металла. И это не предел. При таких показателях процесса бактериального выщелачивания нет нужды доказывать необходимость быстрейшей организации в каждом руднике микробиологической обогатительной фабрики, а может быть, и металлургического цеха.

* (Халькопирит (медный колчедан) - минерал латунно-желтого цвета, химическое соединение меди с железом и серой (главная руда для получения меди).)

Не секрет, что металлургам все чаще и чаще приходится иметь дело с бедными рудами, волей-неволей приходится затрачивать огромные средства на сооружение больших комбинатов, единственное назначение которых - увеличить содержание металла в руде. От всего этого нас освободит будущая высокоскоростная биометаллургия, фундамент которой закладывается сегодня. При широком использовании в горнорудной промышленности живых обогатительных фабрик не нужно будет держать под землей шахтеров, отпадет необходимость в строительстве заводов по обжигу медной руды и ее обогащению.

Опыт подземного выщелачивания показал, что использование бактерий особенно эффективно на последней, завершающей стадии эксплуатации рудников. На этом этапе они вообще незаменимы. Обычно в выработанных месторождениях, как правило, еще остается от 5 до 20 % руды. Извлечь ее современными техническими средствами почти невозможно. Добраться до этого подземного кладбища меди можно лишь одним-единственным путем - мобилизовав многомиллиардную армию бактерий. Подобно трудолюбивым муравьям или сказочным гномам, они будут без устали работать, переводя металл из невыработанных остатков руды в раствор. Так можно вернуть по меньшей мере три четверти оставшихся запасов медной руды. Двадцать пять лет назад закрылось месторождение Южная Выклинка. Маркшейдеры* сказали - меди нет. Призвали на помощь бактерии - начали получать десятки тонн металла. Таким же путем на мексиканском руднике из старых, заброшенных забоев за один только год было "вычерпано" 10 тысяч тонн меди.

* (Маркшейдер - горный инженер, специалист по геодезиче^ ской съемке рудников и подземных выработок.)

По мере выработки природных месторождений ценных ископаемых взоры специалистов все чаще и чаще обращаются к накопившимся у шахт и рудников отвалам пород. Уже в первых опытах бактерии и здесь зарекомендовали себя самыми экономными и непривередливыми металлургами. За многие годы в Мексике на месторождении Кананеа возле шахт скопилось около 40 миллионов тонн отвалов породы. Содержание меди в них мизерное - всего 0,2%. Отвалы начали орошать шахтной водой, которая стекала затем в подземные резервуары. Из каждого литра собранной воды бактерии извлекли по три грамма меди. В итоге - 650 тонн дорогого металла в месяц!

В природе сравнительно редко встречаются руды, содержащие только какой-либо один металл. Чаще всего в них имеется целый комплекс различных сопутствующих компонентов. Это относится почти ко всем полиметаллическим рудам цветных металлов и ко многим другим полезным ископаемым. Так, например, титаномагнетиты содержат, кроме железа, титан и ванадий. В каменных углях, железных рудах находятся германий и другие рассеянные элементы и т. д. Народное хозяйство, разумеется, заинтересовано в максимально полном извлечении всех ценных компонентов, содержащихся в рудах, иными словами, в организации комплексной переработки руд. Успешно решить эту большой народохозяйственной важности задачу можно опять-таки с помощью бактерий. И ученые ведут целенаправленный поиск в мире микробов все новых и новых тружеников для биометаллургии. Цинк, молибден, железо, хром - таков сейчас далеко не полный ассортимент металлов, добываемых микроорганизмами у нас и за рубежом.

Алхимики средневековья мечтали о философском камне, способном превращать любые металлы в золото. В наши дни ученые собираются добывать золото при помощи... бактерии. На первый взгляд такая идея и сейчас может показаться фантастической. И многие специалисты так и расценивали ее до самого последнего времени. Аргументы были веские. Золото - металл инертный, на него не действуют даже концентрированные кислоты. Только "царская водка" (смесь соляной и азотной кислот) одолеет чистое золото. Поскольку микроорганизмам не под силу конкурировать с такой "адской смесью", их поприще деятельности, говорили скептики, медные и железные рудники. Но живая природа показала иное. И вот каким образом.

В Сенегале на берегу реки Иввары есть золотоносный холм Ити. Месторождение это промышленного значения не имеет, так как размер частиц самородного золота не превышает микрона и плотность залежи чрезвычайно мала. Лишь местные золотоискатели, затрачивая массу времени и сил, стоически продолжают копать и промывать землю, получая в награду за свой поистине сизифов труд мизерное количество пыли желтого металла. Казалось бы, за многие десятилетия хотя и кустарной разработки золотоносной жилы ее тощие запасы должны были бы иссякнуть. Но вот чудо! Золотая жила Ити остается неисчерпаемой. Впечатление такое, будто кто-то все время пополняет месторождение запасами драгоценного металла. Р. Мартинэ - директор Бюро геологических изысканий и шахт в Дакаре, узнав о таинственной неиссякаемости золотоносной жилы холма Ити, высказал предположение, что это результат деятельности микробов.

Гипотезу Мартинэ поддержала Ивьет Парэ и принялась за ее доказательство. Она проделала огромную исследовательскую работу по изучению деятельности "обитателей" холма Ити.

Процесс бактериального растворения золота подтвердился, но оказался более сложным, чем предполагали исследователи.

Сейчас в лабораторных условиях при помощи микроорганизмов извлекают из почвы до 82% содержащегося в ней золота! Пришла пора промышленных испытаний. Патент па открытие уже получен. Если эксперименты в заводских масштабах не будут уступать по результативности лабораторным опытам, то бактерии пополнят свой табель "специальностей" еще одной чрезвычайно важной и нужной в наш век "профессией" - микродобытчиков золота.

Все больше и больше микроорганизмов привлекают к себе в помощники нефтяники. Ученые установили, что газы, которые образуются в некоторых месторождениях нефти, обязаны своим происхождением деятельности микробов. Возникла идея: а нельзя ли использовать это явление для добычи нефти, которую не удается извлечь обычными способами? От дерзкого замысла перешли к опытам. И вот специальные бактерии - газообразователи, "командированные" в нефтяной пласт, образуют из нефти метан, водород, азот, углекислоту. По мере накопления газов их давление возрастает. К тому же, растворяясь в нефти, газы снижают ее вязкость. В итоге продуктивность скважин значительно возрастает. Микроорганизмы помогают также и при поисках месторождений нефти и газа. Дело в том, что над месторождениями нефти и газа в водах и породах обитают вполне определенные микроорганизмы. И если анализ проб воды, взятых из различных источников, обнаруживает микробы-указатели, то нетрудно отметить район, где имеет смысл вести поиск нефти глубинным бурением.

На очереди привлечение морских микроорганизмов к освоению несметных минеральных богатств Мирового океана.

Под водой находится около двух третей всех минеральных ресурсов нашей планеты. Одних только железомарганцевых конкреций в донных осадках Мирового океана хранится около 1000 миллиардов тонн, 100 миллиардов тонн фосфатных конкреций (с содержанием пятиокиси фосфора 30%), а глобигеринового ила, отвечающего по своему составу хорошему цементному сырью, - 1 000 000 миллиардов тонн.

Не менее фантастичны минеральные богатства, заключенные в водах морей и океанов. Чаша Мирового океана наполнена 1 370 000 000 кубических километра воды. В этом объеме растворено около 50 000 000 миллиардов тонн солей. Если бы удалось собрать всю массу находящихся в морской воде веществ и распределить ее ровным слоем по поверхности суши, получился бы "бутерброд" толщиной 200 метров, в котором присутствовали бы почти все элементы таблицы Менделеева: магний и сера - 1015, кальций и калий - 1014, алюминий, рубидий, литий - 1011, цинк, свинец, селен, цезий, молибден и торий - 109 тонн. В каждом литре морской воды содержится, к примеру, 3,34 микрограмма урана. Несмотря на ничтожность концентрации, морские запасы этого важнейшего для атомной энергетики элемента составляют 4000000000 тонн. В водах Мирового океана рассеяно 10 миллиардов тонн золота!

Таковы далеко еще не все известные ныне, поистине сказочные сокровища царства Посейдона. Моря и океаны - это своего рода гигантский природный склад несметного количества минеральных веществ. Между тем из этих богатств "голубого континента" человечество использует самую мизерную долю. Да и то нефть, уголь, железные и другие руды, редкие элементы добываются лишь в зоне материковых шельфов (в прибрежных районах) и с небольших глубин. Что же касается больших, океанических глубин, то способы добычи минерального сырья здесь разработаны пока совершенно недостаточно. Это заставляет ученых избрать другой путь организации подводного горного дела. Его подсказывают сами обитатели Мирового океана.

Многие морские микроорганизмы поглощают и, следовательно, могут концентрировать отдельные химические элементы, растворенные в океанической воде. Известно, например, что некоторые виды бактерий воздвигают в океане целые острова, осаждая из морской воды соли магния и кальция. Имеются организмы, приспособленные к накоплению цезия, некоторых радиоактивных элементов, а также ряда других веществ. В чем секрет столь удивительной способности некоторых организмов, мы пока не знаем. Впереди еще большая работа по детальному изучению всех особенностей бактериальных процессов. Но уже сегодня, говоря словами известного океанолога академика Л. А. Зенкевича, нет никакого сомнения в том, что методу биологической концентрации нужных человеку веществ из морской воды принадлежит будущее. Не за горами время, когда в морях и океанах появятся подводные плантации "бактерий-металлургов" и мириады микроорганизмов будут добывать людям медь, никель, магний, кобальт, серебро, золото, платину и другие ценнейшие металлы.

Теперь заглянем в область энергетики. Не сможем ли мы и там воспользоваться помощью микроорганизмов? Иному читателю, живущему в век атомных электростанций, знающему о существовании ядерных или атомных батарей, такая идея может показаться нелепой, надуманной и даже смехотворной. Однако такое представление так же ошибочно, как и мнение о бесполезности изучения живых локаторов на фоне существующей, хорошо развитой современной радиолокации, гидролокации. Возьмем к примеру упомянутые ядерные или атомные батареи. В этих батареях энергия радиоактивного распада непосредственно превращается в электричество. Безусловно, это удобно, но подобная батарея имеет ряд серьезных недостатков. Основной из них - сверхвысокое напряжение: оно достигает сотен тысяч вольт, и потому приходится вводить дополнительные устройства для его понижения. Энергетика же живых микроорганизмов удивительно гармонично сочетает оптимальные режимы, предельную экономичность и надежность. Но это вовсе не означает, что принципы, на которых она построена, применимы лишь в живых организмах. Мы должны их использовать для создания новой энергетики путем перенесения этих принципов в неживую природу, в инженерные энергетические системы. При этом вовсе не надо стремиться точно копировать отдельные элементы живого организма. Для создания новых энергетических систем достаточно воспользоваться лишь принципами, отработанными в процессе эволюции природой. Это чисто бионический путь. Но есть и другой путь - путь непосредственного использования энергии, образуемой в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, путь создания биохимических источников питания.

Идея создания биохимических источников питания вообще-то не нова. У нее довольно длинная и трудная история. На протяжении последних ста лет она не раз возникала, затем о ней забывали и неоднократно опять вспоминали. Так, например, в журнале "Природа и люди", № 20 за 1899 года, была опубликована заметка следующего содержания:

"Во многих заграничных журналах помещено описание прибора, предложенного русским инженером Н. Мельниковым и приводимого в движение бактериями. Так как ныне существуют машины паровые, керосиновые и т. п., можно сказать; существуют "машины бактерийные". Н. Мельников берет резервуар и затем крахмалистую жидкость (самые дешевые отбросы крахмального производства или мучную грязную пыль и т. п.), прибавляет к ней азотнокислые и фосфорные соли и желатину (в виде столярного клея) и производит при помощи грибков и специальных бактерий сильное и бурное спиртовое и гнилостное брожение - продукты брожения двигают маленькую машину. При соответственных размерах резервуара и машины достигнуто движение машины в продолжение двадцати часов безостановочно. В настоящее время в лаборатории инженера Н. Мельникова производятся опыты утилизации продуктов жизни бактерий для движения машин. В ближайшем будущем эти опыты указывают, например, на возможность в винокуренных заводах утилизировать процессы брожения для работы насосов, подъема воды, дробления солода и других работ"*

* (Цит. по журналу "Техника молодежи", 1971, № 6, стр. 61.)

Прошло шестьдесят лет. Бурное развитие микроэлектроники и космической техники заставило ученых ряда стран вновь заняться разработкой новых биохимических источников энергии. Уже строятся дешевые, экономичные, малогабаритные биохимические элементы.

Не так давно в США был сконструирован радиопередатчик, работающий от бактериального источника электрического тока. Дальность действия передатчика 24 километра. Электроэнергию для него вырабатывают бактерии, питающиеся сахаром, растворенным в морской воде. "Живые электрические батареи" можно использовать для экономичных систем космических кораблей: для снабжения водородом и кислородом, питьевой водой, воздухом и т. д. При желании или необходимости "живую электрическую батарейку" можно заряжать... соком кокосового ореха. Оказывается, микроорганизмы, живущие в соке кокосового ореха, могут вырабатывать электрическую энергию. Один орех способен "прокормить" батарейку в течение 50 часов. Такая батарейка вполне подходит для работы в транзисторном приемнике.

Гигантским биоэлементом является Мировой океан. В океанических и морских глубинах, как известно, обитают серобактерии. Для их существования, как и для любого живого организма, нужна энергия. Они получают ее несколько необычным способом, как бы в качестве вознаграждения за то, что они служат переносчиками кислорода от сульфатов морской воды к органическим соединениям - растительным и животным остаткам, опускающимся на дно. Кроме кислорода сульфатов, серобактерии доставляют для окисления органических соединений также кислород воды. Избыток энергии от этого процесса серобактерии и поглощают. Это их честно заработанная доля. В результате отщепления кислорода от иона сульфата в нижних слоях океана образуется "кислый" раствор сероводорода в воде, появляется много положительных ионов водорода (Н), а в верхних слоях образуется много отрицательных ионов гидроксила (ОН) (водород из расщепленных молекул воды уходит в ткани водорослей, образуя там углеводы). Так в океане возникают слои с разной электрической заряженностью. Ясно, что при этом должна появиться разность потенциалов, должен начать циркулировать электрический ток.

Для воспроизведения описанных бактериологических и электрохимических процессов ученые построили модель биохимического элемента, подобного океану. Две пробирки с платиновыми электродами и морской водой разного состава как бы имитировали природные условия в двух слоях океана - верхнем и нижнем. На электролитическом мостике между пробирками размножалась бактериальная культура; серобактерии осуществляли процесс, который они ведут в океане. Эта модель в лабораторных условиях работала непрерывно на протяжении нескольких месяцев. Она наглядно демонстрировала прямое превращение химической энергии в электрическую с помощью серобактерий. Такой биохимический топливный элемент дает напряжение около 0,5 вольт и ток более 1 миллиампера. Для получения больших напряжений и токов можно соединить такие элементы последовательно и параллельно. В настоящее время биохимические элементы дают энергию морским буям, автоматическим гидролокаторам, маякам и другим видам сигнальной и сторожевой аппаратуры.

Американская фирма "Мелпар" занимается разработкой биохимических топливных элементов для военной и космической аппаратуры. Среди исследуемых источников энергии - культура бактерий, питающихся сульфатами, организмы, выделяющие аммиак, метановые организмы. Эта фирма достигла некоторого успеха в извлечении водорода из травы, листьев и других форм растительности, который затем становится источником энергии для работы топливных элементов. Особое внимание военных ведомств привлекают элементы, которые могли бы работать непосредственно от дизельного или других видов топлива, применяемого в военной технике. Ученые полагают, что такие топливные элементы позволят удовлетворить потребность в портативных источниках питания.

Применяя комбинации из водорослей и бактерий для реакций окисления и восстановления, можно будет, по-видимому, создать биохимический топливный элемент, потребляющий лишь солнечную энергию и некоторые неорганические соли.

Биохимические элементы представляют собой прекрасный пример результативности глубокого проникновения бионики, микробиологии, физики и химии в механизм энергетических процессов микроорганизмов, пример высокой эффективности научных исследований энергетики живой природы в соответствии с запросами практики. Невольно на ум приходят слова академика Б. С. Якоби, более ста лет тому назад положившего начало практическому использованию электрохимии открытием гальванопластики: "...гальванизм будет служить новым примером и подкреплением в том все более и более распространяющемся мнении, что наука и практика должны взаимно поддерживать и усовершенствовать друг друга; что взаимное их действие друг на друга всегда будет иметь полезные следствия;... и, наконец, что самое мельчайшее зерно, посаженное наукою, рано или поздно, но непременно принесет плоды"*

* (Цит. по: А. Фрумкин. Второе рождение электрохимии. "Известия", 2 августа 1963 года.)

Наш рассказ о тружениках микромира был бы не полным, если бы мы не осветили их участия в решении еще одной жизненно важной для человечества проблемы. Речь идет о многогранной санитарной службе микроорганизмов. Но не о той, которую они успешно выполняют в общем круговороте жизни на Земле, а о той, к которой их привлек человек в силу ныне сложившихся обстоятельств. А обстоятельства эти таковы.

Грандиозный, все ускоряющийся прогресс науки и техники дал в руки человека невиданные ранее по мощности средства воздействия на природу. Последствия их применения часто оказываются совершенно неожиданными. Примером могут служить различные инсектициды. Человек создал их для борьбы с вредителями растений. Однако интенсивное применение инсектицидов не избавляет поля, сады и леса от угрозы ежегодного нападения вредителей. Во-первых, возрастает их устойчивость к ядам, во-вторых, гибнут не только вредители, но и их враги. В результате приходится непрерывно вводить в практику все новые и новые препараты и увеличивать количество обработок. Кроме того, неумеренное применение инсектицидов иногда приводит к гибели насекомых - опылителей растений, насекомоядных птиц, а также рыб и других полезных животных. Накапливаясь в почве, эти яды подавляют процессы почвообразования, угнетают рост различных культур, снижают урожайность.

Где же выход? Как нейтрализовать ядовитые соединения?

Выход есть: необходимо поручить эту "работу" почвенным микробам. Они, оказывается, способны так перестраивать обмен веществ в своем организме, что синтезированные химической промышленностью вещества под их воздействием успешно разлагаются. В ряде стран сейчас ведутся микробиологические исследования по разложению пестицидов в почве и по выделению наиболее активных культур микробов, вызывающих такое разложение.

На повестке дня стоит еще одна жизненно важная проблема. Быстрый рост городов и городского населения, непрерывно увеличивающиеся масштабы мирового промышленного производства породили так называемую проблему отходов. Из всех бытовых отходов больше всего хлопот доставляют пластмассы. В Швеции, например, за последние годы на складах скопилось столько разнообразной пластмассовой тары, что среди владельцев промышленных и торговых предприятий возникла настоящая паника. Куда девать эту использованную тару. Сжигать? Но пластмасса не горит, лишь плавится и закупоривает колосниковые решетки мусоросжигательных печей, коптит и отравляет атмосферу вредными продуктами сгорания и зловонием. Аналогичное положение создалось и в Англии, где полихлорвиниловая пленка стала ходовым упаковочным материалом. Но куда девать использованную пленку? Она не разлагается. Ее накопилось очень много на мусорных свалках, ею заполнены все овраги вокруг больших городов.

Ученые вынуждены были обратиться за помощью к микроорганизмам, и не безуспешно. Не так давно из Англии пришла обнадеживающая новость: удалось вырастить микроорганизмы, превращающие полихлорвиниловые пленки в углерод. Сотрудники Техасского (США) микробиологического института вывели микроорганизмы, пожирающие почти любую пластмассу. Ученые надеются, что эти бактерии, наконец, решат проблему городских свалок, забитых "вечными" пластмассовыми пакетами и другими синтетическими изделиями. Оригинальный метод уничтожения пластмассовой тары разрабатывают шведские ученые. Они выводят специальные бактерии, которыми будет "заражена" пластмасса при ее изготовлении. Некоторое время бактерии должны находиться в состоянии покоя, а когда тара будет выброшена, под воздействием окружающей среды они активизируются и разрушат пластмассу!

Нашли ученые среди микробов и "специалистов-санитаров" по очистке воздуха от различных загрязнений. Так, недавно журнал "New Scientist" сообщил, что в Японии, в лаборатории "Хоко сайенс" , открыто вещество бактериального происхождения, позволяющее уменьшить загрязнение воздуха выхлопными газами. Это вещество обладает сильным окислительным действием, оно эффективно нейтрализует вредные сернистые соединения. Своеобразный окислитель получен из микробов шестнадцати типов. Химический состав его пока неизвестен.

На одном из западногерманских заводов создан многослойный фильтр для очистки воздуха от зловонных газов. На всех "этажах" его работают специальные отобранные штаммы бактерий, которые "поедают" запахи. Опытная установка этого своеобразного воздухоочистителя уже в течение трех лет действует на одном из свинарников. Новый "живой фильтр" предполагается использовать также для обработки газов, отходящих от установок по очистке сточных вод городских канализационных систем.

В 1938 году советские и английские ученые независимо друг от друга открыли бактерии, которые пожирали метан - тот самый рудничный газ, который с незапамятных времен является злейшим врагом шахтеров. И вот на шахте "Суходольская-2", в Ворошиловоградской области, ученые поставили такой опыт. Бурились скважины в угле и в них нагнеталась вода, в которой были "пожиратели метана"; компрессором подавался теплый воздух, чтобы создать бактериям благоприятные для жизнедеятельности условия. Как показали замеры, через несколько дней бактерии "съели" весь метан, причем не только в скважинах, но и на расстоянии до 20 метров от них. У шахтеров появился новый надежный помощник в улучшении условий труда в штреках.

В наше время загрязняется не только окружающий человека воздух, но и реки и озера. Реки начинают задыхаться под слоем нефтепродуктов от судовых двигателей - они препятствуют "поглощению" кислорода из воздуха. Нефть угрожает и морям, и огромным океанам, которые покрывают почти три четверти поверхности планеты. Подсчитано: ежегодно человек выбрасывает в моря и океаны в общей сложности от 3 до 10 миллионов тонн нефти (!), не считая загрязнений при авариях танкеров. Токсические вещества нефти разносятся течениями. Даже в тысячекратном растворении этот яд убивает разную морскую живность, а если не убивает, то делает ее непригодной для пищи.

И опять в решении столь сложных проблем, как очистка сточных вод, очистка морей и океанов от загрязняющей их нефти, ученые нашли деятельных помощников в мире невидимок. Так, французский институт прикладной химии разработал новый способ очистки отработанной в производстве воды. Этот способ применялся на бумажной фабрике в Венизеле, выпускающей гофрированный картон из соломы и макулатуры. Сточные воды фабрики поступают в верхнюю часть башни, откуда стекают вниз через большие фиброцементные плиты. Вода у самой вершины вышки засевается определенными бактериями. Они разрушают нежелательные целлюлозные примеси, насыщают воду кислородом, и она становится совершенно чистой.

По сообщению бюллетеня "Новости ЮНЕСКО", в Ашере (Франция) вступила в строй установка для очистки сточных вод производительностью 1500 тысяч кубометров в год. Очистка производится с помощью "активной грязи". Воду смешивают с грязью, предварительно подвергнутой воздействию бактерий, уничтожающих нечистоты. Во время обработки вода утрачивает девять десятых содержащихся в ней взвешенных веществ. Брожение, вызываемое бактериями, освобождает огромное количество горючего газа, который используется как топливо на очистных установках. Благодаря применению биохимического фильтра сточные воды очищаются до такой степени, что из них получается чистая питьевая вода.

Интересен опыт коксохимиков Кузнецкого металлургического комбината имени В. И. Ленина в использовании микробов для очистки сточных вод. Предыстория его такова. При Тушении "свежеиспеченного" коксового "пирога" сточные воды, как известно, насыщаются фенолами. Даже самая незначительная их доза способна отравить в реках и озерах все живое. Все, кроме определенной разновидности бактерий. Их-то и решили использовать в качестве "санитаров" инженеры и биохимики. Микробов-санитаров стали размножать в специальных биологических бассейнах. В процессе жизнедеятельности они усваивают фенол и делают отравленную им воду совершенно безвредной. Биохимическая установка на Кузнецком металлургическом комбинате теперь за один час очищает 120-130 кубометров зафеноленных вод вместо 90 по проекту.

Американская компания "Энзиме инкорпорейтед" (Черри-Хилл, штат Нью-Джерси) освоила и выпускает в настоящее время порошок "петробак", который содержит аэробные и анаэробные бактерии и ферменты, используемые для биологической очистки нефтеналивных судов. Нефтяные танки заливаются пресной или соленой водой, куда добавляется "петробак", и смесь бактерий и ферментов быстро очищает их. Большую работу провели советские ученые по изысканию микробов, могущих оказать эффективную помощь в борьбе с загрязнением водной среды нефтью. При работах в разных морях и океанах они нашли 37 видов своеобразных "пожирателей" нефти. Эти микроскопические морские организмы ученые переселили в лаборатории и создали им соответствующие условия для "работы". Микробы бурно размножаются на "диете" из нефти, мазута и солярового масла. Вскоре их пошлют в нефтеналивные гавани, где они будут под наблюдением специалистов нести службу "чистильщиков" нефтяных танков, бороться с загрязнением водной среды нефтью.

Пока мир микробов изучен гораздо хуже, чем мир животных и растений. Без риска ошибиться можно утверждать, что микробиологам сегодня известно не более десятой доли видов микроорганизмов, населяющих водоемы и почву. Научный поиск полезных бактерий, которых надо было бы "приручить", заставить работать на человека в различных областях его практической деятельности, в сущности только начинается. Предстоит выделить и изучить десятки и сотни новых видов, которые раньше было невозможно обнаружить на питательных средах, применявшихся со времен Луи Пастера и Роберта Коха. Одной из важнейших проблем ближайшего будущего является выведение микробов "домашних пород", обладающих повышенной активностью. Исходя из этого, ученые намечают провести в текущем десятилетии большую работу по окультуриванию "диких" форм микробов и созданию новых, более полезных культур путем радиационных и химических мутаций и гибридизации. По эффективности и производительности они будут, как полагают микробиологи, в сотни раз превосходить своих "диких" собратьев. Они смогут выполнять функции, не свойственные ни одному природному микробу, и выполнять их направленно и с большим успехом. Наука сможет дать новые методы получения микробов по заказу - для каждой области практики будет создана своя культура микроба. Все это позволит резко интенсифицировать микробиологическую промышленность и сделать ее многоотраслевой.

В недалеком будущем совершенно реально встанет вопрос о сознательном управлении ценозами (живыми сообществами) как на полях, так и в дикой природе и в невидимом мире микробов с целью получения нужных нам результатов. Задача эта, конечно, чрезвычайно сложная, она потребует помощи многих наук. Но уже сейчас делаются попытки создания математических моделей, описывающих взаимоотношения организмов в сообществах. А это - первый шаг к управлению ценозами. Когда же человек полностью овладеет управлением ценозами, научится создавать любую требующуюся культуру микробов, он сможет во всеоружии заняться преобразованием атмосферы и на ближайших к Земле планетах. И даже если на Венере (или Луне) нет никаких форм живой материи, то их поставщиком может стать Земля. Американский астроном-биолог Карл Саган недавно предложил "высевать" слои облаков с земными микроорганизмами, которые могут парить в верхних слоях атмосферы Венеры и "питаться" огромными количествами двуокиси углерода, обнаруженными в атмосфере этой планеты. В таком случае микроорганизмы стали бы выделять кислород, а по мере их размножения этот процесс создания искусственной атмосферы стал бы убыстряться во все возрастающей степени. В сравнительно короткое время (за столетия, а может быть, и десятилетия) процесс, который продолжался на Земле целые геологические эпохи, превратил бы Венеру в гостеприимную для человека планету. Нечто подобное можно предложить и для преобразования атмосферы Марса, если окажется, что эта планета содержит огромные количества кислорода в своих поверхностных породах, если материалом, из которых состоят красноватые "пустыни" Марса, окажется окись железа. Ведь существуют же на нашей планете бактерии, которые выделяют кислород и превращают окись в железо, и именно таким образом, как мы теперь знаем, сформировались многие крупные залежи железа на Земле.

Но оставим пока далекие планеты такими, как они есть, и спустимся с них на Землю и заглянем в XXI век.

...Исчезнут шахты, рудники, нефтяные скважины, добывающие золото драги. Мириады невидимок превращают руду в металл, добывают из вод Мирового океана магний, никель, кобальт, серебро, золото и другие ценнейшие металлы, создают по заказу новые месторождения нефти, газа, серы, железа, меняют по заданному человеком плану геологическую карту Земли. Изменились машины и механизмы, окружающие человека. Многие их детали, узлы, блоки изготовлены из биополимеров и обновляются, словно живые ткани. Появились совершенно новые биоэлектростанции. На равнине, окаймленной лесом, стоят бок обок пластмассовые бассейны, похожие на гигантские пчелиные соты. С крыши высоковольтной подстанции они похожи на мозаику. Здесь работают полчища "электрических" микробов. Вырабатываемая "живыми реакторами" энергия поступает по кабельной сети на рядом расположенный завод искусственных синтетических пищевых продуктов. В залитых солнцем корпусах, сооруженных из легких металлов, пластика и стекла, стоят ферментеры. Здесь поселены выведенные человеком путем радиационных и химических мутаций и гибридизации "культурные" микробы. Они работают в 200-300 раз более производительно, чем их "дикие" предки, день и ночь без устали перерабатывают древесину, солому, нефть в искусственные синтетические пищевые продукты, лекарственные вещества, бактериальные удобрения. Благодаря огромному увеличению потенциальной сырьевой базы и более экономному расходованию сырьевых ресурсов отпала необходимость гнаться за расширением посевных площадей и превращать живописные уголки природы в сплошные пашни и пастбища. Планета Земля украсилась новыми плодовыми садами, рощами и лесами. В этом мире нет места болезням. Полезные микробы, выведенные в организме человека, обновляют его, и люди живут очень долго.

Глава вторая. Необычные астрономы, геодезисты, почтальоны, контролеры, сторожа, пастухи, охотники, грибники и рыболовы

Узнав о способности некоторых муравьев улавливать ультрафиолетовое излучение, испускаемое невидимыми звездами и туманностями, французские астрономы прошлого века - братья Анри однажды "поручили" этим насекомым наблюдение за звездным небом. Коробка с муравьями была приставлена к окуляру телескопа, который астрономы направили на участок небосвода, где предполагалось существование незримых для глаза и фотопластинок звезд. Вскоре насекомые засуетились - они "обнаружили" звезду. Опыты повторяли неоднократно. И всякий раз, когда муравьи начинали суетиться, это означало, что ими "обнаружена" новая, неведомая астрономам звезда. Все заявки братьев Анри, поданные на открытие новых звезд, были подтверждены более поздними исследованиями.

Да, удивительные занятия порой придумывает изобретательный человеческий ум для животных...

Выяснилось, например, что выбор оптимальных трасс оросительных каналов можно осуществлять не только при помощи инженерных расчетов и дорогостоящей проверки на электронно-вычислительных машинах. Работа ускоряется и становится более эффективной, если к ней привлечь... ослов. Да, да, мы не оговорились. Эти животные в условиях бездорожья безошибочно выбирают кратчайший путь между двумя точками. Этого мало: выбранный ими путь имеет минимальные из всех возможных вариантов спуски и подъемы. А ведь именно это и требуется для прокладки оптимальной трассы - при кратчайшем расстоянии минимум отклонений от горизонтали!

Недавно в африканском государстве Ботсване появились новые почтальоны. Между местечками Чачве и Кучве нет телефонной связи. Не ходит там и автобус. Пешком идти 20 километров далековато. Проблему "междугородней" связи жители Чачве и Кучве решили, исходя из местных условий, весьма успешно: выдрессировали страуса.

На шею ему вешают почтовую сумку и кладут в нее письма. Минут через двадцать необычный курьер в облаке пыли появляется в пункте назначения.

По рассказам аборигенов, страусу доверяют даже денежные отправления. Честность птицы вне всяких сомнений.

Но далеко не все жители деревень, поселков и местечек различных стран и континентов могут позволить себе при отсутствии телефонной связи использовать страусов. Ведь не везде обитает эта экзотическая птица. Куда проще, казалось бы, для этих же целей приспособить какое-нибудь неприхотливое домашнее животное. Так именно и поступили девяносто лет назад бельгийцы. Они предприняли попытку использовать в качестве почтальонов... кошек.

Рис. 4. Голубь-фотограф

Из Льежа в радиусе 30 километров в разные пункты вывезли 37 кошек, к каждой прикрепили по депеше и всех отпустили одновременно. Кошки справились лишь с первой частью задачи: все вернулись домой, несмотря на то что трассу пересекали овраги, ручьи, реки, озера и леса. Первая кошка финишировала через 4 часа 48 минут. Она шла со средней скоростью 7 километров в час! Последняя приплелась через 24 часа. Однако большинство кошек, несмотря на самые хитроумные способы прикрепления, вернулись без депеш. Так из кошек почтальонов и не вышло.

Иное дело голуби. Они отлично ориентируются на местности, развивают скорость полета до 70 километров в час и могут совершать 500-600 - километровые полеты. Эта уникальная способность голубей хорошо ориентироваться на местности, помнить свой дом и быстро к нему добираться впервые была использована человеком в практических целях, как свидетельствует история, почти две тысячи лет назад. Почтовые голуби стали надежными и быстрыми связистами. Услугами крылатых почтальонов пользовался римский полководец Д. Брут. Позднее голубиная почта получила большое распространение. В 1891 году она была учреждена в Новой Зеландии. Корреспонденция писалась на специальной бумаге, прикреплявшейся к лапке птицы, а марка наклеивалась на веревочку. В том же году в России по инициативе профессора Московского университета А. П. Богданова ученая комиссия разработала "техническую документацию" на голубепочтовую связь между Москвой и Петербургом с промежуточной станцией в Бологом. Голубям мы обязаны первыми аэрофотосъемками задолго до появления самолетов. Для того, чтобы запечатлеть мир сверху, изобретателям приходилось мастерить сверхлегкую портативную автоматическую фотокамеру, которая прикреплялась к груди птицы с помощью ремня. И хотя создание такой аппаратуры по тем временам было делом нелегким, зато в проведении аэрофотосъемки интересующей местности на голубя можно было вполне положиться.

Во время франко-прусской войны (1870-1871 гг.) голуби доставляли в осажденный Париж привязанные к хвостам капсулы с микропленками, на которых были сняты письма: примерно 20 тысяч слов на 3 квадратных сантиметрах. Для перехвата ничем неуязвимых крылатых почтальонов немцы решили использовать "соколиные эскадрильи". Но на войне как на войне - на хвосты пернатых почтальонов стали прицеплять крошечные свистки. Соколы таких "озвученных" птиц побаивались и возвращались ни с чем на свои "базы".

В период первой мировой войны на фронтах было около миллиона почтовых голубей. Сыграли они свою роль и во второй мировой войне. И, пожалуй, лучшей характеристикой голубя как надежного крылатого почтальона может служить следующий случай, зафиксированный в анналах ВМС Англии.

Была весна 1942 года. Немецкие самолеты нашли и забросали глубинными бомбами английскую подводную лодку. Когда бомбежка прекратилась, экипаж субмарины обнаружил: лодка обречена на гибель - руль и система подъема вышли из строя, связь на глубине не работала. Люди приготовились к медленной смерти. Но остался один-единственный маленький шанс: на субмарине держали двух голубей. Может быть, птицы помогут связаться с базой? Голубей поместили в спасательную капсулу, выбросили через торпедный аппарат наружу и стали ждать. Медленно тянулись минуты, часы казались вечностью. И вдруг на вторые сутки пришла помощь. Спасительницей оказалась голубка. В жестокий шторм птица пролетела над океаном несколько сот километров и принесла на базу координаты подводной лодки. За этот подвиг голубку наградили высшей специальной военной наградой Великобритании. Птице поставили памятник, она навечно зачислена в экипаж лодки.

В Париже голубям за военные заслуги также воздвигнут памятник. В ряде стран в годы второй мировой войны почтовые голуби не только были награждены боевыми орденами, но и провозглашены национальными героями.

Ну, а сейчас, в век радио и спутников связи, существует ли голубиная почта? Да, еще существует. Редакции больших японских газет по сей день предпочитают пользоваться голубиной почтой. Отправляясь по спешному делу, репортеры берут с собой голубей. С их помощью быстро и надежно переправляют в редакцию фотопленки с места событий для очередного или экстренного выпуска газеты. Точно так же в наши дни продолжают отправлять голубиной почтой свои сообщения в редакцию и репортеры агентства "Рейтер" - это скорее, чем привезти статью на автомашине, передвигающейся по забитым транспортом магистралям.

Нельзя не отметить, что в некоторых империалистических странах голубям пытаются навязать ряд военных "профессий". Так, например, согласно сделанному в конце 1970 года сообщению английской газеты "Санди телеграф", американские специалисты намерены использовать этих мирных птиц для ведения воздушной разведки, обнаружения минных полей и для некоторых операций по поиску и уничтожению военных объектов. Военное ведомство США заключило контракт, по которому факультет психологии Миссисипского университета должен провести необходимые исследования.

Попытки использования голубей в военных целях в США предпринимались не раз на протяжении последних тридцати лет. В 1960 году в американской печати появилось сообщение: правительство США рассекретило работы профессора Скиннера, проводившиеся во время второй мировой войны над проектом "Голубь". Голубь должен был управлять боевой ракетой, вести ее к цели! В течение нескольких лет было проведено множество опытов, и в окончательном виде эта оригинальная система управления функционировала следующим образом. В головке ракеты помещалось устройство, которое следило за целью (самолетом или кораблем) и проектировало ее изображение на особый экран. Перед экраном сидел голубь на жердочке. Он клевал, как его научили, изображение, когда оно появлялось в его поле зрения. Если ракета двигалась точно в направлении цели, изображение находилось в затемненной центральной части экрана и поэтому было невидимым. Но едва ракета отклонялась в сторону, изображение цели перемещалось на освещенную часть экрана и голубь тотчас же принимался его клевать. Он клевал его до тех пор, пока оно вновь не исчезало. Поверхность экрана была токопроводящей, а на клюв птицы надевался металлический наконечник. Поэтому в зависимости от положения цели с экрана снимался ток определенной величины. Через преобразователь этот ток подавался на рули управления, которые отклонялись на соответствующие углы, и ракета опять ложилась на правильный курс. Чтобы повысить надежность действия разработанной системы управления, Скиннер предложил в одну ракету сажать сразу пять - семь голубей. В случае ошибки одного или даже двух голубей ракета двигалась бы точно к цели, подчиняясь решению большинства!

Невольно может возникнуть вопрос: почему зоопсихолог Скиннер решил вдруг доверить управление боевой ракетой голубям, а не механическому, электрическому, пневматическому или другому автоматическому устройству?

Оказывается, глаз голубя - очень тонкий, весьма совершенный прибор. Он прекрасно воспринимает с мельчайшими подробностями изображения. Это и подсказало Скиннеру соблазнительную идею - использовать птицу для управления ракетой. Идея, как доказал ученый, вполне реальная и осуществимая. Вынашивал Скиннер и другой план - использовать отличные навигационные способности голубей. С этой целью их обучали не только направлять ракету на определенный объект, но и вести ее по довольно сложному маршруту, по быстро и неожиданно меняющимся ориентирам.

Вероятно, осуществление проекта Скиннера в начале второй мировой войны могло бы принести пользу военным силам США, но в 1944 году, когда работа над проектом "Голубь" была завершена, в его реализации уже не было необходимости: все средства были брошены на создание атомной бомбы.

Но не будем больше задерживаться на сумасбродных замыслах военных маньяков и продолжим наше знакомство с более интересными, а главное, более полезными занятиями, к которым человек приобщил и продолжает приобщать многочисленных животных в наш XX век во имя и на благо общества.

Недавно список "профессий" голубей пополнился новой, успешно освоенной ими, сугубо мирной и чрезвычайно важной специальностью. Речь идет о функциях технических контролеров.

Все началось с того, что одна американская фирма, производящая электронную технику, в течение длительного времени терпела значительные убытки изготовляемые ею дорогостоящие приборы быстро выходили из строя. Заказчики негодовали и, разумеется, требовали компенсацию. Нужно было спасать репутацию фирмы...

Проведя анализ причин брака, специалисты фирмы пришли к выводу, что приборы приходили в негодность из-за мельчайших трещин в покрытии некоторых деталей, которые было чрезвычайно трудно обнаружить. Руководство фирмы обратилось за советом к психологам.

И вот у конвейера, по которому двигались капризные детали электронной аппаратуры, поставили клетку с дрессированными голубями. В ней находились две стеклянные пластинки, соединенные с системой электрической сигнализации.

Голубь приступил к исполнению своих "контролерских": обязанностей. Взглянув на проплывающую мимо доброкачественную деталь, голубь клевал ту из двух пластинок, которая включала сигнал "все в порядке". Если же на конвейере появлялась деталь, чем-то отличавшаяся от нормальных, птица клевала другую пластинку, указывающую на то, что идет брак. Опыт повторяли сотни раз, Обнаружение бракованных деталей поощряли, как водится, просяными зернами, и постепенно голубь превращался в высококвалифицированного контролера. Сначала оп замечал дефекты явные, позже - трудноразличимые и, наконец, совершенно не различимые человеческим глазом. Обучение в зависимости от способностей "ученика" продолжалось 50-80 часов. Голубь не замечал дефектов только в 1% случаев.

Об успешном использовании голубей в качестве контролеров на производстве сообщалось и в нашей печати. Инициатором этого нововведения явился заместитель главного технолога одного из московских машиностроительных заводов А. М. Быков. Вместе с товарищами по работе - инженером-конструктором С. К. Лапшиной и начальником лаборатории А. С. Пантелеевым - Быков решил использовать голубей для визуального контроля шариков подшипников. Для обучения птиц выполнению столь ответственной функции инженеры построили специальный стенд, по конструкции очень сходный с описанным выше устройством. Но голубь - чуткая птица, и повозиться с наладкой "голубиного ОТК" пришлось, не имея опыта, изрядно: то птицам не нравился свет, то они не хотели есть из кормушки, подававшей поощрительные зерна. Один голубь клевал сильно, другой - слабо, пришлось подбирать пружинки контактов. В конце концов дело пошло на лад. Голуби научились сортировать шарики для подшипников. Но, приступив к работе, крылатые контролеры уже на другой день стали браковать все шарики подряд, без разбора. Не помогло ни удвоенное вознаграждение, ни улучшенное освещение. Причина оказалась совершенно неожиданной: голуби замечали даже следы пальцев на зеркальной поверхности и отправляли шарики в брак. Стоило протереть их предварительно тряпочкой, как все стало на свое место и работа наладилась.

Рис. 5. Крылатый контролер за работой

Интересно, что голубь, получая вознаграждение только за бракованные детали, никогда не "жульничает", чтобы получить лишнее зернышко.

Опыт советских инженеров по применению "голубиного ОТК" показывает, что на первоначальное обучение новичка функциям контролера нужно три-пять дней, а через две-три недели "квалификация" его значительно повышается, и, чем тоньше становятся дефекты в контролируемой продукции, тем бдительнее делается птица.

Нет нужды доказывать, что в тех случаях, когда требуется тщательный визуальный контроль выпускаемой продукции, "голубиный ОТК" во всех отношениях выгоднее техконтроля, осуществляемого людьми и даже автоматами. В настоящее время в различных отраслях промышленности этой работой заняты десятки тысяч людей. Выполняя функции контролеров, занимаясь профилактикой брака, они хотя и принимают участие в общественно полезном труде, но сами ничего не производят. Что касается автоматов для контроля продукции, то на их разработку требуется много времени. Изготовление обходится довольно дорого. Да и не так-то просто создать универсальный автомат, который отбраковывал бы детали по микротрещинам, рискам, заусеницам, царапинам и другим дефектам.

Такие автоматы надо снабдить высококачественной оптикой, а главное, их надо обучить распознаванию зрительных образов, то есть решить одну из сложнейших современных проблем кибернетики. Зрительный же аппарат голубя обладает большой избирательной способностью. С одного типа дефектов на другой он переключается легко и быстро. На переучивание птице достаточно двух-трех часов. "Пропускная способность" крылатого контролера - три-четыре тысячи деталей в час. Работать он может, как показали опыты, несколько часов подряд, не обнаруживая признаков усталости и не снижая качества контроля. Внедряя "голубиный ОТК", заводы или фабрики могли бы в короткий срок значительно повысить качество визуального контроля и достигнуть большой экономии. Голуби могли бы найти себе работу в службах технического контроля на предприятиях радиоэлектроники, приборостроения, машиностроения, на галантерейных фабриках, консервных заводах, фруктовых и овощных базах и даже в... банках.

Сотрудник Стэнфордского университета доктор Сон-таймер задался целью обучить голубей... грамоте! Стаи по 26 голубей обучаются грамоте по весьма своеобразной системе:- каждый голубь должен запомнить только одну определенную букву алфавита. Такие стаи собираются разместить в отделах всех крупнейших американских банков. Получив чек и "прочитав" фамилию лица, его подписавшего, голуби должны отстучать поочередно все буквы этой фамилии на клавишах специального автомата, который затем переправит чек для оплаты в автоматизированную бухгалтерию.

Аналогичным образом голуби могли бы заниматься на почтамтах сортировкой писем. Представьте себе, что мы посадили у конвейера 33 голубя - по числу букв русского алфавита. Каждый "сортировщик" знает только свою букву. Увидит, скажем, тринадцатый голубь букву Л (условный индекс одного из почтовых районов) - клевок - замкнут контакт сбрасывающего устройства-письмо ложится в соответствующее отделение.

Разумеется, для такой работы голуби должны безошибочно различать и буквы, и цифры самого различного начертания. Можно полагать, что они и с этим справятся: удается же им после тренировки безошибочно различать даже незаметные для человека царапины в выпускаемых деталях!

Недавно помощниками человека стали... змеи. Они "работают" в качестве сторожей в ряде магазинов Сиднея (Австралия). Свою службу дрессированные змеи несут самым добросовестным образом - ночью не спят, с поста не уходят.

Опыт австралийцев начали перенимать сейчас американцы, так как в США сильно подскочили цены на сторожевых собак. Достаточно сказать, что хорошо обученная овчарка или доберман-пинчер стоит ныне не меньше легковой автомашины. Это и заставило владельцев магазинов, баров и других торговых предприятий США отказаться от услуг собак и заняться поиском дешевых и надежных сторожей среди других представителей животного мира. Пионером в этом деле среди американцев выступил владелец чикагского бара "Райский уголок". Он завел громадного питона, чтобы отпугивать налетчиков.

Помимо змей, за последние 25-30 лет человек привлек к сторожевой службе немало других представителей животного мира, увидеть которых в такой роли еще совсем недавно мы даже не могли подумать. Немногие, например, знают что в Южной Америке владельцы овечьих отар с 1942 года начали использовать в качестве пастухов-сторожей... страусов. Эта сильная, быстроногая и агрессивная птица прекрасно справляется со своими обязанностями. Воры - похитители овец очень боятся ее. Страусы не удовлетворяются только изгнанием всех посторонних лиц, появляющихся вблизи стада, они преследуют даже автомобили и атакуют каждого, кто пытается из них выйти.

В Японии, где уже давно занимаются решением проблемы создания подводных пастбищ в удобных бухтах и заливах для разведения ценных пород морских рыб, ученые начали работать над проектом использования так называемых бурых дельфинов в качестве наблюдателей за движением косяков рыбы. Профессор океанографического института Токийского университета Т. Куроки разработал программу, рассчитанную на 12 лет, в ходе которой специально отобранные дельфины должны пройти составленный профессором "курс обучения". Предполагается, что, получив соответствующее "образование", морские животные смогут по команде человека изменять направление движения рыбьих стай. А в Южной Африке уже начали обучать дельфинов выполнять функции морских "овчарок" - на отмелях загонять косяки рыб в рыболовные сети. Пока дельфины в Порт-Элизабете проходят соответствующую тренировку, а в недалеком будущем ученые планируют осуществить эксперименты непосредственно в районе промыслов. Если эти опыты увенчаются успехом, то дельфины смогут оказывать рыбакам неоценимую помощь: во время лова выполнять на море ту же роль, что и овчарки, пасущие и охраняющие на пастбище скот.

В новых сторожах нуждаются ныне многие отрасли сельского хозяйства. Ведь технические достижения XX века, как известно, не затронули огородное чучело, и оно уже давно перестало пугать птиц. Не боятся сейчас птицы и старого дедовского арсенала - хлопушек и свистков. Даже пулеметный огонь, который применяют в Австралии для борьбы с эму, уничтожающими пшеницу, и тот не дает желаемых результатов.

Некоторые горячие головы предлагали использовать ядохимикаты. Однако это недопустимо: многие птицы, приносящие вред в одних условиях, полезны в других.

Успешное решение рассматриваемой проблемы нашел колхозник Павлодарской области бахчевод Шульга. Он приучил охранять арбузы... беркутов. От зоркого глаза этих могучих птиц не могут укрыться ни мышь, ни пернатые разбойники - страстные охотники до сладких арбузов. И вот уже несколько лет колхозники снимают высокие урожаи со своих бахчей.

Явно не дружественные "взаимоотношения" сложились в наш век между птицами и авиацией. В кантоне Валлис, например, на швейцарский военный самолет, пролетавший над хребтами Альп, было совершено нападение. Кабину самолета внезапно накрыла черная тень. Когда летчик понял, что его преследует громадный орел, он настолько удивился, что в первый момент даже не осознал грозящей ему опасности в сложившейся ситуации. Набрав высоту, чтобы не столкнуться с птицей, пилот вдруг заметил, что нападающих стало двое. Угроза столкновения возросла. Орлы кружились около самолета на расстоянии вытянутой руки. Вскоре один из них пошел на таран. Самолет так тряхнуло, что летчик на мгновение потерял контроль над машиной. Это чуть не стоило ему жизни. К счастью, удар не повредил механизмы, лишь одним "противником" стало меньше. Однако на этом воздушный поединок не закончился. Второй орел настойчиво продолжал преследование. Напуганный летчик бросал свой самолет в самые сложные виражи, но ему не удавалось оторваться от назойливого конвоира, столкновение с которым могло окончиться катастрофой. Лишь над самым аэродромом после очередной "мертвой петли" самолета преследователь наконец отстал.

Аналогичный случай произошел с самолетом гвинейской авиакомпании "Эр-Гинэ" АН-24, совершавшим очередной рейс в Канкан с 40 пассажирами на борту. Поначалу полет проходил нормально. Ничто, казалось, не предвещало беды. И вдруг, когда до Канкана оставалось несколько километров, на самолет бросился гриф. Вдребезги разлетелось лобовое стекло лайнера. В пилотскую кабину ворвался бешеный воздушный вихрь. Он бил в лицо, слепил. Вышли из строя приборы. С большим трудом удалось довести машину до аэродрома. Позже выяснилось, что воздушный лайнер проходил в зоне постоянной охоты грифа. Птица решила отпугнуть непрошеного гостя, но сама поплатилась жизнью.

Таких случаев нападения пернатых безумцев на самолеты и вертолеты в разных странах зафиксировано уже немало. Но чаще всего столкновения гражданских и военных воздушных кораблей происходят с мигрирующими птицами около аэродромов, лежащих на их пролетных путях. Завидев в воздухе самолет, пернатые мигранты в большинстве своем не сворачивают с пути, не уступают дорогу воздушному кораблю.

Почему же птицы, завидев в воздухе самолет, не сворачивают с пути?

На протяжении многих миллионов лет развития жизни на Земле властелинам пятого океана не доводилось встречаться с такими "птицами", как самолет. И у них не выработался рефлекс, заставляющий остерегаться огромной ревущей металлической машины. Птицы попросту не боятся гигантских крылатых "собратьев" и поэтому не уступают им дороги в воздухе. Между тем мировое производство военных и гражданских самолетов продолжает бурно расти, увеличивается число пассажирских авиалиний, интенсивно растут скорости воздушных кораблей. Пернатые не успевают сворачивать с пути стремительных лайнеров, у летчиков тоже не остается времени отвести самолет в сторону. Даже в хорошую погоду и днем при полете на скорости 250-300 километров в час при встрече с крупной птицей летчик едва успевает увидеть ее. Но если на такой скорости самолет столкнется с четырехкилограммовым гусем, машина получит удар, сила которого может достигнуть одной трети тонны. Однако, как известно, на таких малых скоростях современные самолеты почти не летают, поэтому и удары "пернатых снарядов" о реактивные лайнеры приобретают буквально пушечную силу. Дикий гусь весом 6-8 килограммов при прямом столкновении способен начисто срезать хвостовой стабилизатор самолета.

Подлинно ахиллесовой пятой воздушной техники стал в наше время реактивный двигатель. Несколько лет назад над одним из американских аэродромов потерпел катастрофу самолет "Электра". Во время взлета в двигателях вдруг что-то глухо хрустнуло, и самолет клюнул носом.

Что же случилось?

Общеизвестно, что у турбореактивного двигателя впереди находится большой раструб - заборник воздуха. При работе на земле, даже не на полную мощность, он способен втянуть в себя небольшие предметы, находящиеся неподалеку. Турбореактивный самолет "Электра" при взлете встретился с большой стаей скворцов. Часть птиц вместе с сильной струей воздуха была втянута в воздухозаборник. Ударяясь своими небольшими тельцами по лопаткам турбин, скворцы наносили жестокие повреждения. Они закупорили проход воздуха внутрь двигателя, и самолет упал в море...

В октябре 1970 года огромный американский воздушный лайнер "Боинг-747" направлялся в Нью-Йорк. К несчастью, один из его двигателей втянул летящего над аэродромом рябчика. Самолет вынужден был поспешно спуститься на землю, предварительно вылив из баков горючее.

Не уживаются нынче птицы и самолеты не только в воздухе, но и на земле, на аэродромных площадках. По данным статистики, более половины столкновений происходит во время взлета и посадки машин, то есть на малых высотах.

Как же повысить безопасность воздушного сообщения? Как предотвратить столкновения самолетов с птицами?

В старые времена достаточно было огородного пугала, чтобы заставить птицу уважать неприкосновенность установленных человеком границ. Ныне же, чтобы избавиться от пернатых на взлетно-посадочных полосах аэродромов, потеснить их в небе, приходится подыскивать куда более хитроумные способы. Над решением этой проблемы работают вот уже два десятка лет весьма интенсивно ученые, инженеры, биологи многих стран. Чего только они не придумывали за это время, какие только опыты не ставили, чтобы найти действенные способы отпугивания птиц! Вывешивали на шестах в неестественных позах тушки погибших птиц, выставляли чучела крылатых хищников, применяли трещотки, пробовали ставить на аэродромах силуэты охотников с ружьями, при помощи магнитофонов транслировали прямо на летном поле звуки стрельбы, устраивали внушительные фейерверки из разноцветных сигнальных ракет. На некоторых зарубежных аэродромах и сейчас можно увидеть такую картину: несколько диспетчеров в небольшом автомобиле носятся по взлетно-посадочной полосе и палят из ружей холостыми зарядами... И тем не менее птицы продолжают летать над аэродромами, и никто не знает, куда они направляются и где сядут.

Выяснилось, что подавляющее большинство испробованных способов отпугивания пернатых действует только временно. Птицы довольно быстро перестают реагировать на звуки, издаваемые трещотками, на выстрелы из ракетниц, свыкаются с силуэтами охотников и чучелами своих собратьев. Американцы предприняли попытку отпугивать птиц от взлетно-посадочных полос звуком высокой интенсивности (до 120 децибел). Но и эти эксперименты не принесли удачи. К звуку птицы легко привыкают, и, если он не сопровождается появлением какой-либо опасности, они, как принято говорить в таких случаях, пропускают его мимо ушей. Никакие угрозы и видимые опасности не в состоянии заглушить врожденный инстинкт птиц.

Рис. 6. Англичане завели у себя в аэропортах питомники дрессированных соколов

Где же все-таки найти эффективное, безотказно действующее средство для отпугивания птиц с аэродромов? Кто может помочь предотвращению столкновений самолетов с пернатыми? Оказывается, сами же пернатые.

На одной из военно-воздушных баз США в Торрехоне-де-Адросе, близ Мадрида, с этой целью стали использовать ястребов. Специально натренированные ястребы разогнали голубей с четырехкилометровой полосы аэродрома. Если за год до осуществления операции "Ястреб" на взлетных дорожках аэродрома насчитывалось 36 829 голубей, то в конце 1970 года было замечено всего лишь 193 голубя! Инстинкт самосохранения заставляет их держаться подальше от ястребов и, следовательно, от аэродрома.

Англичане завели у себя в аэропортах питомники дрессированных соколов. Эти хищные птицы очищают воздушное пространство от постоянно летающих над аэродромами чаек. Успешный опыт англичан теперь переняли многие аэропорты Северной Европы.

В сущности "аэродромная служба безопасности", которую недавно начали нести ястребы и соколы в аэропортах ряда стран, предотвращая столкновения голубей, чаек, скворцов и других птиц с самолетами на взлетно-посадочных полосах, является второй "профессией" этих крылатых хищников. За много веков до появления авиации человек обучил ястребов и соколов охотиться на дичь и приносить ее хозяину. В выполнении этой первой древнейшей "профессии" ловчие птицы успешно соревнуются и сейчас. Тысячи посетителей тбилисского стадиона "Локомотив" были свидетелями захватывающих состязаний... ястребов-перепелятников. Со всех концов Грузинской ССР собралось 80 любителей этого вида охоты. Условия соревнования были таковы. Ястреб, сидящий на жерди, должен по зову хозяина взлететь и сесть ему на руку. Выпускают перепелку. И вот тут ловчая птица должна проявить свое охотничье мастерство: схватить жертву в воздухе и спуститься с ней к хозяину.

Судейская коллегия во главе со старейшим сокольничим 83-летним Жордания присудила первое место команде из Чохатури.

Обучить хищную птицу ловле мелкой и большой дичи - дело не легкое. Вольный орел, например, никогда не решится напасть на такого страшного зверя, как волк. Но обученный человеком, он смело нападает на матерого волка и, схватив одной лапой за шею, другой за морду, будет держать его так до тех пор, пока не подоспеет на коне охотник. Дрессировка начинается с приручения орла, когда он становится как бы членом семьи охотника. Первые три-четыре дня после поимки беркута охотник обычно не кормит своего пленника. Затем приходит первая победа: наступает день, когда орел начинает брать мясо из рук хозяина. Все это время охотник находится возле птицы, чтобы она привыкла к нему. И ни в коем случае нельзя как-то оскорбить орла, хотя бы даже резким окриком. Гордая птица никогда не забудет обиду и обязательно отомстит. По-своему. Известны случаи, когда на охоте беркут вдруг падал камнем не на лисицу, а на своего хозяина-обидчика.

Много дней пройдет, прежде чем беркут станет узнавать своего хозяина не только по голосу, но и по походке, позволит надеть на глаза колпачок и будет сидеть на руке, одетой в рукавицу из шкуры, и ждать сигнала: "К бою!" К этому времени он должен отрепетировать на чучеле, как брать лисицу или волка и звать при этом хозяина: "Кля! Кля!.." (Скорей - поймал!)

И только после такой "подготовки" начинается охота с беркутом. Выедет охотник со двора на коне и отправится в горы. Нахохлившийся беркут с колпачком на глазах доверчиво сидит на его руке. Мелькнет огненный хвост лисы, охотник выдыхает: "Айт!" - и срывает с глаз беркута колпачок. Громадная птица свечой взмывает вверх и черной молнией падает на добычу. Охотник во весь опор пускает своего коня к месту схватки.

А беркут, ухватив лису одной лапой за глаза, второй за спину, крутит ее, ломает, сечет гигантскими крыльями. Охотник скатывается с лошади и сует беркуту припасенный кусок мяса, перетаскивает его к себе на рукавицу. Орел снова готов к бою...

Так птица служит человеку вместо охотничьей собаки, да еще лучше ее. А есть птицы, которые могут и такую службу сослужить, что ни одной собаке не справиться, к примеру баклан.

Баклан, или, как еще его называют, морской ворон, - замечательный ныряльщик, отличный, непревзойденный рыболов. Его можно использовать для ловли рыбы. Дрессированного баклана рыбак берег с собой в лодку, надевает ему на шею кольцо и пускает нырять на длинной привязи. Как ни быстра и увертлива рыба, проворный ныряльщик обязательно ее настигнет. Поймав рыбу, баклан не может ни улизнуть с ней, ни проглотить ее: мешают привязь и кольцо на шее. Птица возвращается на лодку, отдает добычу хозяину. После того как баклан наловит рыбы, хозяин снимает с него кольцо и кормит птицу досыта. Так рыбачат с древнейших времен в Китае. Ловят рыбу с бакланом и на озерах в Европе.

Среди животных, обученных человеком охоте, рыбалке, сбору грибов, фруктов, можно порой встретить самых неожиданных представителей фауны. В Африке, например, можно увидеть охоту с гепардом.

Не менее любопытен способ ловли крабов, рыб и черепах с помощью небольших океанских рыб - прилипал. Тех самых прилипал, которые в качестве непрошеных пассажиров путешествуют на акулах, питаясь остатками их пищи. На голове у прилипал имеется присоска (видоизмененный спинной плавник). Эта присоска действует настолько безотказно, что, если на бечеве опустить прилипалу на дно, "живой крючок" быстро находит добычу и прочно держит груз до пяти-шести килограммов. Именно так в тропиках используют прилипал для ловли водяных черепах.

А вот еще не так давно придуманный человеком оригинальный способ ловли рыбы с помощью... рыбы.

Японский рыболов Китэи У Хакири около двадцати пяти лет занимался опытами по приручению и одомашниванию различных видов животных. Лет семь назад он опубликовал результаты своих экспериментов. Его статья привлекла большое внимание ихтиологов. В портовый город Кобэ из многих стран приехали ученые, специалисты рыбного промысла, спортсмены-рыболовы, чтобы лично убедиться в правдивости утверждений японца либо разоблачить его в сознательном обмане, авантюризме. Таким образом Китэи У Хакири предоставилась возможность продемонстрировать на практике все изложенное в его журнальной статье.

То, что показал простой японский рыболов многочисленным гостям, присутствующие восприняли как подлинную сенсацию. После многолетних провалов и неудач полученные в конце концов результаты не раз удивляли даже самого Китэи У Хакири. Сначала он проводил эксперименты с птицами, питающимися рыбой, - орлом и озерным орлом. Хотя приручение хищных птиц удавалось довольно быстро, заставить их приносить добычу не удалось.

Спустя два года рыболов убедился, что ему следует избрать другие пути. У него возникла идея, отличающаяся смелостью и простотой: он поставил задачу изменить склонность какого-нибудь животного к проглатыванию живой добычи. И для этой цели использовал... щуку. Он разместил порознь наиболее сильные и окрепшие экземпляры личинок щук еще в стадии желточного мешка в сотни крошечных аквариумов. Здесь щурята получали ограниченное количество живого корма, который потом был заменен высококачественным белковым кормом.

Трехлетние опыты по новому способу кормления выдержали лишь семь щук. Все они оказались самками. Хакири продолжал опыты. Когда подросло несколько самцов, которые привыкли к необыкновенному корму, то оказалось, что поколение щук, родительские пары которых не принимали живого корма, частично потеряло хищнический инстинкт. Это поколение японец и использовал на последнем этапе целенаправленного разведения.

Щуки, которых он получал скрещиванием "привыкших" самок и "диких" самцов, хищнический инстинкт сохраняли, но вели себя необычно. Когда Хакири сажал в аквариум малых рыбок, такие щуки бросались на них и хватали, но не проглатывали: животный корм стал для них чуждым. Требовалось перенести щук в открытый водоем и добиться, чтобы они искали добычу, а не подкарауливали ее, как это свойственно обычным щукам. К тому же следовало научить их немедленно возвращаться с пойманной рыбой к лодке рыболова. И это стало получаться. Вероятно, доминирующую роль играл вознаградительный и поощрительный корм. Когда Хакири со своей лучшей помощницей, щукой по кличке Као, поймал более трехсот рыб, около одного килограмма каждая, и начал дрессировать следующих 20 щук различного возраста, он и опубликовал в японском журнале вышеупомянутую статью.

Правда, среди зоологов до сих пор идут споры. Многие сомневаются, удалось ли Хакири вывести новый вид со стойкими признаками. Подопытным рыбам дано пока название - разновидность щуки, помогающей рыболову.

Рыболовы-спортсмены вправе надеяться, что в недалеком будущем к нам завезут несколько экземпляров новой щуки для научных, хозяйственных или спортивных целей. И тогда нашим рыбоводам удастся внедрить опыт Хакири и развести новую разновидность щуки, которая проложит совсем новые пути развития всего прудового рыбоводства.

Ну, а те, кто равнодушен к рыбной ловле и любит собирать, скажем, трюфели (сумчатые грибы с подземными клубневидными мясистыми плодовыми телами), могут взять в помощники ... свинью. Именно так и поступают во Франции.

Трюфели любят все гурманы? они очень приятны на вкус, ароматны. Лучшие трюфели французские. Но найти их не так-то просто. Они произрастают под землей на глубине 5-16 сантиметров. За трюфелями приходится охотиться как за дичью. Лучшее время охоты за ними с ноября по март в ясные, солнечные дни, когда лучи солнца несколько согрели землю. В такие дни трюфельные грибы начинают испускать резкий запах. По этому запаху их легко обнаруживают свиньи. Эти животные - отменные "грибники", они более всех пригодны для такого рода охоты: легко дрессируются и могут быть употребляемы для грибного промысла в течение двадцати и даже более лет. Попутно отметим, что в некоторых местностях Франции для розыска трюфелей используют собак. Однако трудно сказать, какая охота более эффективна - со свиньями или с собаками. Но та и другая позволяет Франции ежегодно экспортировать во все страны мира 1500000 килограммов трюфелей.

Нашли ученые среди животных и "мелиораторов".

Страшным бичом для ирригаторов является водная растительность. Весной и летом, когда потребность в оросительной воде, как никогда, велика, трава в три-четыре раза сокращает пропускную способность каналов и наносит огромный ущерб сельскому хозяйству. Чего только не делали, чтобы избавиться от трав, растущих в воде! Применяли и специальные косилки, и земснаряды, протаскивали по руслам каналов тракторами стальные тросы, но пользы это давало мало. Выход все же нашли. В 1960-1961 годах произвели массовое "заселение" Каракумского канала и Амударьи растительноядными рыбами - белым амуром, пестрым и белым толстолобиком. Белый амур - прожорливая рыба крупных размеров - за сутки поедает столько травы, сколько весит сама. В отличие от него белый толстолобик питается не высшей, а низшей растительностью - фитопланктоном - микроскопическими растительными организмами. Это своего рода биологический мелиоратор подверженных цветению водоемов. Практика показала высокую эффективность белого амура в борьбе с зарастанием водоемов, дренажной сети, внутрихозяйственных, межхозяйственных и магистральных коллекторов. Растительноядные рыбы пришли на смену механическим, химическим и другим методам, применявшимся для уничтожения водной растительности. Растительноядные рыбы могут выполнять еще одну чрезвычайно важную функцию. Жители населенных пунктов, выросших на берегах Каракумского канала, испытывают немалое беспокойство от вездесущих комаров. Отдельные виды их - переносчики малярии. Укусы комаров снижают и продуктивность домашних животных. И тут человеку на помощь может прийти белый амур, который, поедая растительность, не дает возможности плодиться комарам.

Люди начинают вовлекать животных и в "большой спорт". Тот, кто внимательно следил за соревнованиями по легкой атлетике на Олимпийских играх в Токио, вероятно, помнит успех, достигнутый в беге английскими спортсменами - Энн Паркер и Робертом Брайтуэллом. Энн установила мировой рекорд на дистанции 800 метров, а ее муж Робби, отлично пробежав решающий этап эстафеты, вывел свою команду на второе место. После одержанной победы супруги Брайтуэлл открыли тайну достигнутого ими успеха. Оказывается, их тренером была ... собака. "Правда, пес обычно прибегал к финишу первым,- рассказывали спортсмены,- но мы старались не отставать от него".

Противники цейлонской футбольной команды "Коломбо Рейджерс" считают главным "виновником" ее успехов в ряде игр четвероногого болельщика - слона, принадлежащего одному из членов команды. Тактика необычного болельщика такова: когда любимая команда наступает, он победно трубит, если противник задумал атаку и идет на прорыв к воротам, слон издает резкий сигнал тревоги.

"Очень жаль,- говорят игроки "Коломбо Рейджерс",- что слона нельзя возить с собой за границу на международные встречи, очень хлопотно и дорого...".

Мы рассказали лишь о некоторых видах животных, которые сегодня помогают человеку в его обширной научной и производственной деятельности, в быту. В действительности же перечень "профессий", в которых выступают ныне животные в различных странах мира, во много крат шире. Слоны "работают" сцепщиками железнодорожных вагонов, обезьяны - няньками, трактористами, разведчиками космоса, аквариумные рыбки - синоптиками и сейсмологами и т. п. Наибольшим количеством различных "специальностей" владеют собаки. Какую только работу не поручает им человек! Собака - сторож, собака - санитар и почтальон на войне, собака - помощник пограничников, криминалистов, охотников, собака - в упряжке, собака - пожарник, поводырь у слепого, собаки помогают искать утечки газа на магистралях, собаки первыми из живых существ побывали в ракетах, на них испробовали операции с пересадкой сердца и бесчисленное множество других опытных операций.

Умом, многообразными способностями, преданностью человеку собака больше любого живого существа на земле заслужила нашу любовь. В 1935 году в Ленинграде на территории Института экспериментальной медицины по настоянию академика И. П. Павлова был воздвигнут памятник неизвестной собаке. Изречение Павлова на пьедестале объясняет смысл необычного монумента: "Собака, благодаря ее давнему расположению к человеку, ее догадливости, терпению и послушанию, служит даже с заметной радостью многие годы, а иногда всю жизнь экспериментатору".

Множеством памятников на земле отмечены человечеством заслуги и других животных. Австралийцы, например, поставили в штате Квинсленд монумент невзрачному насекомому кактобластису в знак благодарности за спасение их страны от кактуса, когда-то опрометчиво завезенного из Аргентины и угрожавшего вытеснить все растения с австралийской земли. Жители Алабамы (США) воздвигли в городе Энерпрайз памятник долгоносику - вредителю хлопковых посевов, надоумившему фермеров взяться за выращивание более выгодных культур, таких, как кукуруза, картофель, земляные ореих и др. Американцы поставили также памятник воробью, уничтожающему гусениц.

В мире животных человек, вероятно, найдет себе еще не одного помощника и еще не одному из них в знак большой благодарности воздвигнет памятник на планете Земля.

Глава третья. Синоптики природы

Проблема точного прогнозирования погоды - одна из самых древних, она так же стара, как и само человечество.

Потребность в какой-то мере предвидеть погоду появилась у человека с переходом его к оседлой жизни, к занятию земледелием и скотоводством. Засухи и наводнения, опустошительные бури и морские штормы приносили немалые беды человечеству. Нужно было научиться вовремя узнавать о надвигающемся ненастье и предвидеть погоду, благоприятствующую работе.

В результате длительных наблюдений люди установили еще задолго до нашей эры ряд эмпирических связей между отдельными атмосферными явлениями. Появилось много примет о погоде, вылившихся в форму кратких правил, нередко для лучшего запоминания рифмованных. Так, на одной из глиняных дощечек, дошедших до нас из Вавилонии, можно прочесть: "Когда солнце окружено кругом, то выпадает дождь". У греков были даже особые календари, высеченные на каменных дощечках, указывающие средний характер погоды для каждого дня года. Появились они, вероятно, 25 веков назад в результате многолетних наблюдений отдельных ученых. Эти календари-отметчики (так называемые парапеты) прикреплялись к колоннам на рынках, площадях и в других общественных местах приморских городов. Парапегмы пользовались большим доверием мореплавателей и сельских жителей. В соответствии с ними люди выходили на рыбную ловлю, шли на охоту, торговые суда отправлялись в дальнее плавание, производились сельскохозяйственные работы.

Теперь о парапегмах мало кто знает, они давным-давно стали достоянием музеев. Забылись многие накопленные народами в течение веков приметы погоды, основанные на наблюдениях природы. Прогнозирование погоды ныне ведется на научной основе. О том, что приготовила нам природа на завтра и ближайшие дни, мы обычно узнаем вечером, сидя у радиоприемника или телевизора, когда диктор объявляет: "Передаем сводку погоды...". А тот, кому не довелось по каким-то причинам прослушать это сообщение, находит его утром в газетах перед уходом на работу.

Пожалуй, нет сейчас человека, которого не интересовало бы состояние погоды. "Потребителями" прогнозов погоды в наше время являются сотни миллионов людей самых различных специальностей: агрономы, геологи, летчики, моряки, лесозаготовители, строители и др. Прогнозы погоды прочно вошли в жизнь каждого горожанина, каждого сельского жителя.

Однако, не будем греха таить, бывает и так. Вы собрались в воскресенье отдохнуть на лоне природы. Вечером в субботу диктор сообщает, что завтра ожидается теплая погода, правда, с ветром, но без осадков. А на самом деле целый день льет дождь. И все же подавляющая часть населения земного шара продолжает верить синоптикам, так как знает, что за последние 25-30 лет они многое сделали и продолжают делать для повышения точности прогнозирования погоды.

Вероятность правильного прогнозирования значительно увеличилась за последние годы вследствие расширения наблюдательной сети, применения более совершенных приборов и аппаратов и, главное, за счет более глубокого использования законов физики и механики - путем построения математических моделей движения воздушных масс. Это последнее направление стало по-настоящему возможным только недавно, после появления первых электронных вычислительных машин. Новую страницу в прогнозировании погоды открыли метеорологические спутники. Они снабжены аппаратурой, которая обеспечивает получение изображений облачности, снежного покрова на освещенной и теневой сторонах земного шара, а также данных об отражаемой и излучаемой Землей и атмосферой тепловой энергии. За каждый оборот спутник облетает примерно равные зоны ночного и дневного полушария. За 24 часа он дважды пролетает над одной и той же точкой земной поверхности - один раз днем, второй раз ночью. Установленная на спутнике аппаратура позволяет метеорологам одним взглядом окинуть участок в радиусе 5000 километров. Снимки, переданные на Землю с метеорологических спутников, поражают воображение: огромные спирали циклонов, в которых закручены многоярусные облачные поля,- колыбели тайфунов, ураганов, смерчей. Нет такой силы, которая могла бы приостановить их развитие. Но если раньше эти аномалии в движении воздушных масс были большей частью для нас полнейшей неожиданностью, внезапно обрушивались на города и села, то теперь метеорологические спутники позволяют предсказывать тайфуны, ураганы и другие стихийные явления, следить за движением циклонов и антициклонов. Словом, с созданием спутников метеорологи обрели мощнейшее средство для проникновения в те области "кухни погоды", о которых составители первых прогнозов даже не смели и мечтать.

Почему же все-таки, несмотря на достигнутые в последнее время метеорологической наукой успехи, прогнозы погоды иногда оказываются неточными? Один из главных источников ошибок - отсутствие полных метеорологических наблюдений во всей толще атмосферы и в труднодоступных районах. Дело в том, что подавляющее большинство измерений проводится над сушей, а она занимает меньше трети поверхности планеты. Кроме того, измеряются далеко не все характеристики, и то лишь в нижних слоях атмосферы. Чтобы восполнить нехватку сведений и глубже проникнуть в "кухню погоды", применяют радиозондирование. При этом приборы передают информацию с высоты до 30 километров. Но увы, полетом такой аппаратуры управляет не человек, а ветер. Он же вовсе не озабочен сбором информации в тех "точках", которые особенно важны. Самолеты позволяют исправить эти "ошибки", но они не способны проникнуть в более высокие слои атмосферы. Не решают проблемы и метеорологические ракеты, которым доступны высоты искусственных спутников Земли: они пока слишком дороги для частых запусков. А если учесть, что самолет или ракета при движении в атмосфере сами вносят в нее возмущения, станет понятно, насколько ограниченно их применение.

Вторая группа ошибок возникает из-за недостаточности наших знаний о причинах и последовательности ряда атмосферных явлений. Можно привести такой пример. Между двумя станциями наблюдения возник маленький вихрь и он не был обнаружен, да и сам по себе он не влиял на погоду в данный момент. Однако в дальнейшем, при развитии процесса, он стал той "затравкой", на которой возникло крупномасштабное возмущение, изменившее погоду. И хотя такого рода ситуации нельзя считать правилом (скорее они являются исключением), но именно они и приводят к ошибкам в прогнозах. И еще два обстоятельства. Первое: объем информации, на котором базируются составляемые прогнозы погоды, огромен, а время ее переработки должно быть минимальным. Между тем ЭВМ, производящие сотни тысяч операций в секунду, не справляются с этой задачей. Второе: метеорологи не научились еще достаточно хорошо читать фотографии, производимые аппаратурой спутников. Многое ускользает из поля зрения метеоролога, а многое "застревает" в недостаточно еще совершенных ЭВМ.

Часть ошибок в предсказаниях неизбежно связана с самим методом составления прогнозов погоды. Дело в том, что современный метод предсказания погоды по синоптическим картам неточен по самой своей природе, хотя основы его вполне научны. Его трудно сравнить, например, с методом астрономических предсказаний. Астрономы задолго и с любой точностью скажут вам, когда будет затмение Солнца или Луны, каково будет положение других планет. Эти предсказания делаются на основе точных математических расчетов, и ошибки здесь сведены до минимума. Работа же синоптиков состоит в личном анализе каждого (и каждый раз нового) атмосферного явления. Метеорология - такая наука, где почти нет аналогов. Ее история не располагает данными, накопленными за сотни лет, а без сравнения этих данных построить теорию закономерностей сил природы невозможно. Работу синоптика можно сравнить с работой врача, где также, помимо знаний, нужна и тонкая интуиция и предвидение хода событий. Атмосферные состояния неустойчивы. Самые малые изменения этих состояний могут направить процесс туда, где его меньше всего ожидают. Вполне естественно, что при таком положении, даже зная причины явлений и располагая множеством данных об элементах погоды, синоптики не могут предсказать погоду абсолютно точно, а должны ограничиваться лишь примерной оценкой ее в будущем.

Совокупность всех перечисленных причин и приводит к тому, что синоптики невольно нас подводят. А мы, слепо веря предсказаниям метеорологов, нет-нет да и мокнем под дождем, таскаем зонтик в безоблачную погоду, часами, а то и сутками ожидаем в аэропортах летной погоды, испытываем на себе гнев неожиданно разбушевавшейся морской стихии.

То, что проблема точного прогнозирования погоды еще не решена и природа столь неохотно раскрывает нам свои тайны, не удивительно. Удивительно другое - как это человек, пользуясь с незапамятных времен в своей повседневной жизни созданными природой многочисленными живыми барометрами, термометрами, гигрометрами и другими "приборами", умеющими чутко реагировать на все происходящие в атмосфере изменения, до сих пор не удосужился понять их "конструкцию", принцип действия и не перенес весь этот богатейший арсенал "изобретений" в инструментальную метеорологию.

Пришла пора исправить создавшееся положение, говорят бионики, нужно досконально изучить атмосферные (физические) и биологические процессы на основе данных о взаимодействии живых организмов с окружающей средой и использовать полученные сведения для повышения точности прогнозирования погоды. Вот первый, весьма убедительный по эффективности результат этого нового направления в работе специалистов по бионике.

По данным мировой статистики, ежегодно в морях и океанах погибают тысячи людей. В большинстве своем это жертвы кораблекрушений, вызванных штормами и ураганами. В 1929 году во время жестокого шторма, бушевавшего в Северной Атлантике и в Северном море, одновременно потерпело аварию более 600 судов. Еще более трагичным был 1964 год. Он побил все прошлые "рекорды" морских катастроф. Превзойден был даже 1929 год, прозванный моряками "фатальным годом". Об этом свидетельствуют многочисленные статьи и заметки, опубликованные в иностранной, преимущественно западной, прессе.

Остановить шторм или направить его по другому пути люди еще не умеют. Но узнав о приближении шторма, обойти его стороной или заблаговременно укрыться в ближайшем порту можно. К сожалению, обычный морской барометр "чувствует" шторм лишь за два часа. Этого, конечно, мало даже для современного быстроходного лайнера. В более выгодном положении находятся многие морские птицы и животные. Они, как это давно заметили рыбаки и жители морских побережий, способны заблаговременно "угадывать" приближение шторма. Так, например, задолго до наступления ненастья, когда барометр стоит еще достаточно высоко и нет никаких внешних признаков ухудшения погоды, дельфины заплывают за скалы, киты уходят далеко в открытое море, а мелкие ракообразные, известные под названием морские блохи, которые в хорошую погоду прыгают по гальке у самого уреза воды, перед приближением шторма выходят на берег. Ухудшение погоды, приближение шторма хорошо чувствуют акулы, чайки, а также пингвины - последние ложатся на снег и вытягивают свои клювы навстречу ожидаемой буре или метели.

Что же это за "шестое чувство"? Какова связь между физическими процессами, происходящими в атмосфере и в толще морских глубин, и физиологическим восприятием их живыми организмами? Ведь человеку, чтобы предсказать приближение шторма, надо получить сведения о метеорологических условиях на обширной территории и по этой информации составить синоптическую карту. И только анализ этой карты дает возможность метеорологу предсказать изменение погоды. Что же служит "синоптической картой" для морских птиц, рыб и других морских организмов? Какие "приборы" и "приспособления" заблаговременно и абсолютно точно предупреждают их о приближении шторма или бури? Какие огромные перспективы повышения точности прогнозирования погоды открылись бы перед метеорологами, если бы бионикам удалось проникнуть в эту тайну!

Из многочисленных животных, обладающих неизвестными нам механизмами для прогнозирования погоды, бионики в качестве первого подопытного объекта избрали... медузу, которая, по многочисленным наблюдениям, задолго до приближения шторма спешит укрыться в безопасные места литоральной зоны.

Как же такое простое животное, как медуза, узнает за много часов о приближении шторма? Оказывается, у медузы имеется инфраухо. Оно дает ей возможность улавливать недоступные слуху человека инфразвуковые колебания (частотой 8-13 герц), которые хорошо распространяются в воде и появляются на 10-15 часов раньше шторма. Инфраухо медузы - это стебелек, оканчивающийся слуховой колбой - шаром с жидкостью, в которой плавают камешки, соприкасающиеся с нервными окончаниями. Первой воспринимает инфразвуковые колебания слуховая колба, наполненная жидкостью, затем эти колебания через камешки в пузырьке передаются нервам. Используя принцип действия "уха" медузы, сотрудники кафедры биофизики Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова создали электронный аппарат - автоматический предсказатель бурь.

Рис. 7. Блок-схема прибора для предсказания штормов (искусственное ухо медузы)

Аппарат, имитирующий орган слуха медузы, состоит из рупора, улавливающего колебания воздуха частотой около 10 герц, резонатора, пропускающего именно эти частоты и отсеивающего случайные, пьезодатчика, превращающего пойманные сигналы в импульсы электрического тока, усилителя и измерительного прибора. Аппарат устанавливается на палубе корабля. Когда он включен, рупор медленно вращается, выискивая вокруг штормовые инфразвуки. При обнаружении их рупором особое устройство, действующее по принципу обратной связи, тотчас же останавливает движение рупора, указывая, откуда надвигается шторм. На капитанском мостике находятся измерительный прибор и система указателей, оповещающая о наступлении шторма световым или звуковым сигналом.

Описанный сигнализатор бурь позволяет определять наступление шторма за 15 часов и указывает даже его мощность.

Много обещает проводимое биониками изучение "барометрических устройств", которыми обладают некоторые рыбы. Так, например, сом перед грозой и ненастьем обязательно всплывает, пугая верховодок. Голец в ясную погоду лежит на дне аквариума без движения, напоминая экспонат зоологического музея. Но вот голец начинает подавать признаки жизни. Виляя длинным телом, он снует вдоль стенок аквариума... а через некоторое время небо затягивается облаками. А когда голец мечется по аквариуму вверх - вниз, вправо - влево и кажется, что целый клубок темных длинных тел заполнил банку, это значит, что скоро в окно забарабанят капли дождя. Такими "живыми барометрами" пользуются крестьяне в некоторых района Китая. Большой восприимчивостью к изменениям барометрического давления отличается и вьюн. Перед ненастьем эта рыба поднимается к поверхности воды. Она предугадывает изменение погоды за сутки. Наконец, "идеальными барометрами" служат красивые мелкие рыбки, обитающие в глубинах подводного царства у берегов Японии. Они заранее и совершенно безошибочно реагируют на малейшие изменения погоды, и за их поведением в аквариуме пристально следят капитаны белоснежных океанских лайнеров, отправляющихся в дальние рейсы, рыбаки и сельские жители прибрежных районов Страны восходящего солнца, чьи сады и посевы нередко страдают от штормов.

В чем же секрет умения маленьких обитателей аквариумов столь точно прогнозировать погоду? Он заключается в оригинальном устройстве плавательного пузыря. Обычно этот орган выполняет у рыб функции гидростатического регулятора, помогая им удерживаться на той или иной глубине. У японских же рыбок плавательный пузырь выполняет еще одну исключительно важную функцию:- он является высокочувствительным прибором, воспринимающим тончайшие перепады давления. Не говоря уже о том, что эта чувствительность находится на пределе возможностей технических систем, очень ценно и другое - такой "живой барометр" чрезвычайно чувствителен к медленным колебаниям давления. Именно это и делает японских рыбок непревзойденными синоптиками, верными помощниками человека.

Чутко реагируют на предстоящие изменения погоды черви и медицинские пиявки. В хорошую погоду медицинские пиявки спокойны и, как правило, лежат на дне стеклянной банки или аквариума. Перед дождем пиявки начинают присасываться к стенкам банки и немного высовываться из воды. А перед грозой и сильным ветром они быстро плавают, извиваются, пытаются вылезти из воды и присосаться к стенкам сосуда выше уровня воды., Когда дождевые черви выползают на поверхность, это значит, что ясная сухая погода перейдет в неустойчивую с дождями и грозами.

Рис. 8. Лягушка-барометр

Блестящий "синоптик" - лягушка. Она располагает тонкой и чуткой системой определения малейших атмосферных изменений. Этой особенностью лягушки давно пользуются африканские племена. Для них особенно важно иметь точные сведения о том, когда начнется сезон дождей, чтобы вовремя подготовить к нему жилища и посевы. Местные жители заметили, что перед началом сезона дождей древесные лягушки выходят из воды и взбираются на деревья для метания икры. Если бы "прогноз" лягушек оказался только "близким к расчетному", икра высохла бы, а потомство погибло. Но этого не случается, так как ошибки в лягушачьем предвидении бывают чрезвычайно редко. Наблюдения натуралистов Либерийского университета подтвердили необычные синоптические "способности" африканских лягушек.

При желании, читатель, и вы можете обзавестись у себя в квартире "лягушачьим барометром". Устройство его нехитрое. Нужно сделать маленькую деревянную лесенку и опустить ее в стеклянную банку с водой. Затем поймать лягушку: травяную, остромордую, озерную - и посадить ее в банку. Когда животное привыкнет, можно начинать наблюдения. Если лягушка поднимается по лесенке, ждите плохой погоды, спускается - погода будет переменной, барахтается на поверхности воды - тепло, солнечно, сухо. Предсказания всегда точны. Дело в том, что у лягушки кожа очень легко испаряет влагу. В сухой атмосфере кожа быстро обезвоживается, поэтому лягушка, если дело идет к теплу, сидит в воде. В сырую погоду, когда собирается дождь, она вылезает на поверхность: обезвоживание теперь ей не грозит.

Чудесными "синоптиками" являются многие птицы. В течение веков они в процессе эволюции приобрели высокую чувствительность к изменению атмосферного давления, к уменьшению освещенности (тонкие, прозрачные облака, ослабляющие солнечный свет,- предвестники ненастья), к скоплению в атмосфере электричества перед грозой и т. д. И что особенно важно, птицы чувствуют все метеорологические изменения заранее. Это находит отражение в их пении, криках, поведении и ежегодных сроках прилета и отлета.

Наверное, каждый из вас слышал зяблика. Залихватским посвистом серебряного голоска ставит он восклицательный знак - заключительный аккорд нежнозвучной, красивой и радостной своей песенки: "пиньк... пиньк... фить-фить-фить... ля-ля-ля...". В другой раз услышите и не узнаете: что случилось с зябликом? Совсем по-другому, без раската, монотонно цедит он: "рю-пинь-пинь-рю...". Говорят: "Зяблик рюмит - к дождю". И это верно. Зяблик не обманывает. Иволга в солнечный день издает звуки, напоминающие мелодию флейты, а перед ухудшенном погоды - пронзительный крик. Жаворонки много и долго поют - сохранится ясная погода без осадков, а сидят нахохлившись - к грозе. Истошный крик галок в ясную погоду - верный признак дождя летом и осенью и снегопада зимой. Низко реют ласточки-к непогоде, высоко взвиваются - к вёдру, летают то вверх, то вниз - перед бурей. Воробьи собираются стаями на земле, купаются в пыли или песке - к дождю, прячутся в хворост - к морозу или метели, дружно зимой чирикают - к оттепели. В пасмурное или туманное утро ток глухарей начинается и кончается позднее, чем обычно. Если хорошая погода через несколько дней должна смениться ненастной, то глухаря не услышишь. При токовании глухарей в ненастное утро можно быть уверенным в улучшении погоды. Ранний прилет журавлей - ранняя весна. Если журавли осенью летят высоко, осень будет долгой.

Остро чувствуют атмосферные изменения насекомые и пауки.

Известен такой исторический факт. Осенью 1794 года французская армия вступила на территорию Голландии. У голландцев не было ни солдат, ни пушек, чтобы задержать первоклассную для того времени армию французов, и они прибегли к хитрости. Открыли шлюзы канала и затопили дороги. Путь врагу, казалось, был закрыт. И действительно, французы уже начали готовиться к тому, чтобы покинуть Голландию, как вдруг командующий войсками отдал приказ задержать отступление. Основанием для такого решения послужило неожиданное поведение пауков: эти насекомые с удвоенной энергией начали плести паутину. А так они обычно ведут себя перед сухой и холодной погодой. Восьминогие "барометры" не подвели французов - настали сухие холодные дни. Вода замерзла, и уже ничто не могло остановить полки интервентов.

О приближении дождя заблаговременно сигнализируют человеку муравьи и пчелы. Первые старательно закрывают входы в муравейник, вторые сидят в ульях и гудят. Мухи и осы перед ненастьем стремятся залететь в помещение или кабины автомобилей. Хорошо предчувствуют грозу бабочки-крапивницы. Если в ясную погоду они ищут укрытия в защищенных от ветра местах, в пучках сухих веток, дуплах деревьев, то через несколько часов можно ожидать грозы. Зато, если поздно вечером сильно трещат кузнечики, наступит хороший день. Вьющиеся в воздухе столбом комары и мошки обычно тоже предвещают ясную погоду. Некоторые насекомые позволяют нам предугадывать погоду и на более длительный срок. Чем выше к осени муравьиные кучи, тем суровее будет зима. На холодную зиму пчелы залепляют леток, оставляя в нем еле заметное отверстие, а к теплой зиме он остается открытым.

Недавно голландские зоологи произвели исследование органов чувств мокрицы, которой, как известно, жизненно необходима высокая влажность окружающей ее среды. Оказалось, что на ее теле имеется около сотни чувствительных "гигрометров", тонко реагирующих на изменения влажности атмосферы. Они представляют собой крошечные бугорки, покрытые тонкой кожицей, к которой изнутри близко подходят нервные окончания. Кожица, покрывающая "гигрометры", достаточно надежно защищает их от воды и в то же время обеспечивает доступ воздуха к нервным окончаниям. Аналогичные органы обнаружены и у некоторых видов жуков.

И еще об одном "живом гигрометре". Рассказывают, что однажды в ясный, солнечный день Исаак Ньютон вышел на прогулку и встретил пастуха. Пастух посоветовал ученому вернуться домой, если он не желает попасть под дождь. Ньютон не послушался. Но уже через полчаса он промок, как говорится, до нитки. Удивленный столь верным предсказанием, Ньютон пожелал выяснить, на основании каких данных пастух узнал о предстоящем ливне. Тот ответил, что ему помог... баран, по шерсти которого он определил приближение дождя.

Не обошла природа "синоптическими способностями" и таких домашних животных, как козы. Когда они прячутся под крышей, значит, будет дождь. Если козы гуляют на лужайке, следует ожидать хорошей погоды.

В наших таежных лесах Дальнего Востока и Сибири водится мелкий грызун семейства беличьих - бурундук. Охотники-сибиряки почему-то зовут бурундука Кузьмой. Откуда взялось это прозвище, трудно сказать. О нем часто рассказывается в сибирских сказках как о запасливом хозяине. И действительно, он заготавливает с осени до 8 килограммов кедровых орехов. Зимой же спит беспробудно в своей норке. А когда первые весенние лучи пригреют его жилище, зверек пробуждается, но не бродит в поисках пищи по лесу, как медведь, а вскрывает свою кладовую и питается заготовленными орехами. Охотники заметили, что этот подвижный и игривый маленький зверек (он немного больше мыши) удивительно чутко реагирует на изменения погоды. Иногда в ясный, солнечный день он вдруг начинает волноваться и резко посвистывать. Это значит, что скоро небо затянется тучами и пойдет дождь. Если Кузьма начинает посвистывать утром, то погода изменится к вечеру. И это настолько точно, что бурундука смело можно рекомендовать в бюро погоды в дополнение к имеющимся у синоптиков метеорологическим приборам и электронно-счетным машинам.

Поистине, говоря словами академика И. П. Павлова, беспредельное приспособление составляет жизнь на земле. В ходе эволюции у животных выработались многочисленные биологические механизмы, приспособления и микроскопические приборы, датчики, которые чутко улавливают изменения различных характеристик внешней среды и помогают организму к ним приспособиться. Все эти устройства, служащие для восприятия большого количества всевозможных раздражителей, представляют собой большой интерес для биоников и метеорологов. Много, вероятно, полезного для биометеорологических исследований можно извлечь и из многочисленных народных примет, собранных в течение веков в ходе повседневных наблюдений за поведением домашних животных. Вот несколько примет, заимствованных из "народного погодоведения":

Лошадь храпит - к ненастью, фыркает - к теплу, трясет головой и закидывает ее кверху - к дождю, ложится на землю летом - перед сырой погодой, зимой - перед снегом.

Собака усиленно роет землю - к дождю, катается по земле - к ненастью и снегу, лежит свернувшись - к холоду, лежит вытянувшись - к теплу.

Кошка моется, лижет лапу - к вёдру, морду хоронит - к морозу либо к ненастью, лежит свернувшись около печки - к холоду.

Утки плещутся в воде, беспрестанно ныряют - к дождю.

Индюк кричит в сильный холод - подует теплый ветер.

Попутно отметим: к изменениям барометрического давления, инсоляции, температуры воздуха, влажности атмосферы и почвы не менее чувствительны и растения. По поведению целого ряда растений можно даже построить правильные долговременные прогнозы погоды. Так, например, народ подметил: если береза раньше ольхи листья выкинет, будет лето вёдреное, и если ольха первая распустится, пиши пропало - холод и дожди замучают. Когда на дубе много желудей, следует ожидать лютой зимы. Появление среди снега на проталинах, на кручах и склонах, на железнодорожных откосах первых желтых цветов мать-и-мачехи - верный признак тепла в конце марта - начале апреля. Если на лугах, на лесных полянах и среди кустов в первой половине апреля распускаются золотисто-желтые цветки первоцвета - баранчики, нужно ждать первых теплых дней. Белые шапки медоносных цветов песнопевной рябины - точный предвестник перелома к теплу. На установление погоды указывает также весеннее сокодвижение у березы, клена и других деревьв. Появление на поверхности воды в прудах, озерах, реках широкого зеленого листа белой лилии - нашего северного лотоса - знаменует конец заморозков.

Народная агрономия, опираясь на многовековой опыт, учит не пропускать сроков "когда сеять, когда жать, когда скирды метать". При этом она пользуется многими приметами, связывающими те или иные изменения в природе со сроками сева или посадки определенных культур. За основу взят живой календарь природы: начало цветения черемухи, время, когда лопаются почки дуба, и др. И выбор, надо сказать, сделан верно, так как эти индикаторы, как показала практика, весьма надежны. Цветение осины объявляет срок раннего сева моркови. Душистые цветы белой красавицы русского леса - черемухи - лучший указатель времени посадки картофеля. Некоторые земледельческие приметы даже стали аксиомами, твердыми правилами. Пшеницу сей, когда зацветет черемуха (примета ярославская). Гречиху сей, когда трава хороша. Когда распускается дуб, надо сеять горох. В этих и других приметах, добытых практикой, немало полезного и для науки.

Десятки и сотни растений абсолютно точно вещают человеку о суточных изменениях погоды. Так, если обыкновенный папоротник с утра закручивает листья, будет теплый, солнечный день. Верный барометр - цветки желтой акации: перед дождем они раскрываются и выделяют много нектара (его аромат чувствуется за сотни метров). Очень чувствительны к изменениям погоды ноготки, мальва, ипомея. Это настоящие оракулы погоды. Небо еще чистое, а эти цветы уже закрылись. Значит, быть скоро дождю. На приближение дождя указывают также закрытые с утра цветки небольшого сорного растения - мокрицы. Исправно несет "службу погоды" с июня по сентябрь растущий в затененных ельниках цветок-синоптик, хорошо известный туристам под названием "заячья капуста". Если его цветки розового или красного цвета не свертываются, как обычно, а распускаются ночью, утром надо ждать дождя. Но если цветки заячьей капусты нормально закрываются на ночь, это верный признак хорошей погоды.

Таких растений-барометров в природе насчитывается около 400! Добавьте к этому сотни своеобразных растений - гигрометров, индикаторов температуры, флюгеров, компасов, сотни чудесных синоптиков - птиц, рыб, насекомых, мысленно войдите в этот мир живой метеорологии - и перед вами предстанут тысячи оригинальных, мастерски сработанных природой механизмов, в устройстве которых таятся широчайшие возможности познания процессов, происходящих в окружающей нас атмосфере. Проникнуть в сокровенные тайны синоптиков живой природы, смоделировать наиболее совершенные, испытанные и проверенные тысячелетиями живые метеорологические "приборы", поставить их на службу прогнозирования погоды - такова одна из важнейших задач бионики.

Ученые надеются также в недалеком будущем разгадать тайну прогнозирования землетрясений.

"Каким образом?" - может спросить читатель. Об этом мы расскажем чуть позже. А пока кратко изложим современное состояние проблемы, ее актуальность, значимость и остроту.

В 1966 году в американском журнале "Сайенс"* была помещена статья Ф. Пресса и В. Брейса, в которой говорится: "Несколько лет назад предсказание землетрясений было вопросом, который относился к компетенции астрологов, заблуждающихся любителей, авантюристов, стремящихся получить известность, и членов религиозных сект, проповедующих "день страшного суда". Не удивительно, что, если какой-нибудь ученый иногда осмеливался высказать какое-либо мнение по данному вопросу, он делал это с трепетом и сдержанностью, боясь, как бы его коллеги не отмежевались от него".

* ("Сайенс", т. 152, № 3729, 17 июня 1966, стр. 1575.)

За последние годы положение резко изменилось. Чтобы показать, почему проблема предсказания землетрясений стала пользоваться уважением, почему над ее решением сейчас работают ученые многих стран, давайте рассмотрим некоторые сравнительно недавние события, о которых вся мировая печать в свое время писала как о самых страшных бедствиях.

В ночь с 5 на 6 октября 1948 года, когда большинство жителей Ашхабада - столицы Туркменской республики - спало крепким сном, далеко на юге, там, где высятся голубые цепи гор, родился необычный гул. Это был первый вертикальный толчок. После короткого перерыва один за другим стали сотрясать Землю горизонтальные толчки. Толчки силой 9 баллов, последовавшие за первым ударом, за несколько секунд вывели из строя электростанцию, радиоцентр, водопровод, уничтожили огромное число общественных сооружений, жилых домов и других строений.

В 1960 году человечество постигли два катастрофических землетрясения. В феврале был разрушен город Агадир в Марокко. Едва успели сойти со страниц газет сообщения об Агадире, как в Чили 21, 22 и 25 мая произошло несколько очень сильных и множество слабых землетрясений. Были разрушены крупные города - Вальдивия и Пуэрто-Монт, пострадало более половины провинций Чили. Землетрясение вызвало значительные изменения рельефа как на суше, так и в океане, на склоне Атакамской впадины. Это привело к возникновению гигантских морских волн, так называемых цунами. Грозные посланцы катастрофы высотой до 10 метров пересекли Тихий океан и обрушились на берега Филиппин, Гавайских островов, Японии, Курильских островов, Камчатки, отстоящих от Чили более чем на 15 000 километров. В ряде прибрежных пунктов цунами вызвали большие разрушения и затопления. Волны цунами наблюдались также на берегах Калифорнии, Австралии, Новой Зеландии. В ослабленном виде они проникли и в другие океаны. В эпицентральной зоне, на побережье Чили, цунами вызвали тяжелые последствия. То, что устояло против титанических подземных толчков, разрушили ринувшиеся на берег воды "вскипевшего" Тихого океана. В результате перемещения больших участков земной коры и образования глубоких трещин произошли многочисленные оползни и обвалы в горах, в районе землетрясения начали действовать 14 вулканов, кроме существовавших, возникли новые вулканы, бесследно исчезли некоторые острова. Нарушились связь и транспорт в стране.

Не успела Республика Чили оправиться от одного из крупнейших в мировой истории землетрясения I960 года, как 28 марта 1965 года ее постигла новая катастрофа, во время которой пострадало 35 городов. Такого не наблюдалось в последние 100 лет. Эдгард Каузель, директор института сейсмологии университета Чили, заявил, что сила землетрясения была равна 30 атомным бомбам, взорванным в Хиросиме. В эпицентре трещины уходили на глубину 30 километров. Электронные аппараты фиксировали толчки каждые полторы минуты. Сила подземных ударов достигала 9 баллов.

Через 13 месяцев, 26 апреля 1966 года, весь мир облетело сообщение ТАСС: "...в 5 часов 23 минуты по местному времени в Ташкенте произошло землетрясение силой 7,5 балла...". 19 и 21 августа того же года подземные силы природы повергли в траур нашего соседа - Турцию. 28 марта 1969 года там произошло еще одно землетрясение.

Тяжелым выдался 1969 год и для США, и для ряда других стран. В 22 штатах Америки было зафиксировано 303 очага достаточно сильных землетрясений; всего же сейсмографы зарегистрировали много тысяч мелких подземных толчков. За пределами США в 1969 году разрушительные землетрясения произошли в Перу, на острове Целебес, в Иране, Эфиопии, Марокко, Португалии, Южной Африке, ОАР и Албании. Они унесли сотни человеческих жизней, лишили крова десятки тысяч людей.

9 февраля 1971 года страшная катастрофа постигла южные области калифорнийского побережья США. Первый подземный толчок был зарегистрирован в 6 часов 02 минуты. Из местной радиостудии сообщили, что здание, в котором размещается радиостудия, "раскачивается, как бамбуковое деревце". Люди, находившиеся в момент начала землетрясения на верхних этажах небоскребов, почувствовали себя, как вороны в гнезде во время ураганного ветра. В Лос-Анджелесе начали рушиться здания, сейсмические волны прокатились по территории в радиусе 200 миль от города. Затем последовала серия мелких толчков, а в 8 часов утра произошел второй сильный удар. В момент первого толчка большинство жителей Лос-Анджелеса спало или только начало вставать. Тысячи перепуганных людей покинули свои дома и метались - многие в одном нижнем белье - в поисках безопасного места. Но далеко бежать было невозможно: шоссейные дороги, особенно к северу от города, были взломаны землетрясением. Первый толчок повредил плотину и газовые магистрали - в городе начались пожары и наводнение. Вышла из строя радиостанция в районе Голливуда, почти полностью перестала работать телефонная сеть. Лос-Анджелес, в котором вместе с пригородами проживает около 8 миллионов человек, оказался в тяжелейшем положении. Центральные районы города выглядели как после ожесточенных боев: улицы усыпаны битым стеклом, завалены камнями, кирпичом, обломками бетона, кусками искореженного металла, рухлядью, стены многих домов угрожающе накренились; полиция запретила движение по многим улицам. Не менее печально выглядели районы, прилегающие к Лос-Анджелесу: обвалы, тонны грязи и камней перегородили дороги, ведущие в город, в мостах и на дорогах появились опасные трещины, сильный пожар опустошил торговый центр в Сйльмаре, в Ньюхолле обрушились два моста.

Мы рассказали лишь о нескольких сильных, катастрофических землетрясениях, происшедших на нашей планете в основном за последнее десятилетие. В действительности же, по данным международной сети сейсмических станций, на Земле происходит каждые пять минут одно землетрясение, а за год - более ста тысяч. В разных частях земного шара сила землятрясений проявляется неодинаково. В одних она больше, в других меньше. Имеются большие территории, на которых их вообще не бывает, и, наоборот, имеются другие, где землетрясения часты и сильны. Наиболее опасны в сейсмическом отношении две области: первая - Тихоокеанское кольцо, охватывающее побережье Камчатки, Аляски, берег Северной Америки, включая Калифорнию, далее протягивается по берегам Южной Америки, поворачивает к Австралии и через Индонезию и побережье Китая, захватывая Японию, заканчивается на Камчатке; вторая область - Средиземноморско-Азиатская. Она проходит широкой полосой от Португалии и Испании, через Италию, Балканский полуостров, Грецию, Турцию, Кавказ, страны Малой Азии, через наши среднеазиатские республики, выходит к Прибайкалью и далее сливается на побережье Тихого океана с первой зоной.

Из всех перечисленных районов, входящих в Тихоокеанский и Средиземноморско-Азиатский активные сейсмические пояса, наиболее частые и сильные землетрясения происходят в Японии. По числу и разрушительной силе происходящих землетрясений в один ряд с Японией может быть поставлена и Республика Чили. Землетрясение для чилийца - явление обыденное. По крайней мере , каждый третий день чилийцы прерывают разговор или работу, чтобы сказать: "Кажется, опять трясет - нужно закрыть форточку". За 70 лет XX века в Чили произошло 20 крупных землетрясений силой от 7,4 до 9 баллов. Ученые подсчитали, что в ближайшие тридцать лет вероятность сильного землетрясения для столицы Чили достигает 90%. Причина этого одна: Чили, образно выражаясь, "пряжка на огненном поясе", охватывающем пространство от Новой Зеландии до Финляндии, от Японии до Алеутских островов и все западное побережье Америки с севера на юг. В этой обширной зоне происходит 40% всех землетрясений планеты, причем самых сильных!

Такие грандиозные катастрофы, как чилийские и сходные с ними по своим разрушительным последствиям ашхабадское и турецкое землетрясения, - явления редкие. Они происходят 1-2 раза в год, но надолго остаются в памяти людей. Достаточно сказать, что общая плотность упругой энергии при катастрофическом землетрясении, по расчетам ученых, достигает в эпицентре 1025-1027 эрг. Эта величина по сейсмической энергии равна взрывам 100 ядерных бомб, каждая из которых эквивалентна 100 мегатоннам. Чтобы произвести такое количество энергии, Днепрогэсу пришлось бы работать в течение 300-350 лет! Не случайно поэтому, что среди всех стихийных бедствий на первом месте стоят землетрясения; сведения о них мы находим в хрониках и летописях всех времен и народов, в том числе самых древних.

Приведенные данные, нам думается, достаточно ясно показывают, каким страшным стихийным бедствием являются сильные землетрясения, и нет нужды далее доказывать, насколько важно научиться предсказывать время наступления катастрофы в том или ином районе земного шара, чтобы можно было своевременно эвакуировать население или хотя бы вывести людей из домов на открытые места. Вероятно, приняв соответствующие меры, можно было бы предотвратить и тяжелые катастрофы на промышленных предприятиях.

Задача прогнозирования землетрясений столь же стара, как и проблема точного предсказания погоды, но во много раз сложнее ее. На какие только ухищрения не пускались сейсмологи, чтобы уловить закономерность в появлении землетрясений! Какие только периоды не отыскивали в хаосе сейсмических событий! Пытались установить связи с фазами Луны, со сменой времен года, с одиннадцатилетним циклом солнечной активности, с дождями, с ветрами. Но по-прежнему идут дожди и дуют ветры на нашей планете, дважды в день волны земных приливов вздымают на полметра земную кору, а последовательность подземных толчков упорно отказывается подчиняться навязываемым ей законам. Ученые так и не научились предупреждать, когда, где и с какой силой может вздыбиться или разверзнуться Земля. Наука пока еще не может ни предупредить, ни предотвратить этого явления, порождаемого слепыми силами природы.

Почему же ученым не удается решить задачу прогноза землетрясений? "Дело в том, - объясняет академик М. Садовский, - что враг, с которым приходится сражаться сейсмологам, отлично укрыт от прямого воздействия. Землетрясения рождаются в недрах земли, в очагах, находящихся на больших глубинах от ее поверхности (до 600-700 километров - И. Л.), совершенно недоступных средствам современной исследовательской техники. Поэтому мы мало знаем о механизме возникновения землетрясений, о тех процессах, которые им предшествуют..."*. В основе теорий механизма землетрясений лежат главным образом косвенные наблюдения, а именно: 1) данные о смещениях поверхности пород над районом центра землетрясения; 2) данные о свойствах образцов породы, подвергаемой напряжениям в лаборатории при высоком давлении и высокой температуре, соответствующим фактическим условиям в земной коре, и 3) наблюдения за картиной распространения сейсмических волн. Однако полученные до сего времени результаты - капля в море по сравнению с тем, что еще предстоит познать.

* ("Неделя", 1966, № 41.)

Землетрясение - это не особые изолированные явления, они, бесспорно, связаны с общими процессами, происходящими на Земле и в ее недрах. К таким явлениям в первую очередь относятся горообразовательные процессы, связанные с деформациями, вертикальными и горизонтальными смещениями отдельных участков земной коры под влиянием радиоактивного разогрева внутренней части планеты и с перемещениями подземных масс, которые при имеющихся здесь температурах и давлениях приобретают свойства текучести. При этом происходит разделение вещества: тяжелые части опускаются, легкие поднимаются. Кроме того (особенно это относится к землетрясениям с глубокими очагами), землятресения могут вызываться и ядерными реакциями, происходящими в недрах Земли. Горообразование и физические процессы оказывают влияние на отдельные участки поверхностных слоев земной коры в виде добавочного сильного давления. Прочность пород нарушается, и образуется система разрывов и разломов, которая и определяет разрушительные последствия землетрясений на поверхности, хотя часто эта система и не выходит наружу. Большинство ученых, изучающих землетрясения, полагают, что сильное землетрясение (а именно такие землетрясения и нужно в первую очередь научиться предсказывать) подготавливается длительное время, десятки, сотни, а возможно, и тысячи лет. Б течение этого времени происходит накопление энергии. Этот процесс длится до тех пор, пока не будет превышен порог прочности вещества. Когда это случается, вещество, грубо говоря, лопается, и в среде, окружающей очаг, начинают распространяться сейсмические волны - происходит землетрясение. Ему, как считают ученые, может предшествовать ряд факторов: изменения наклона поверхности и напряжений в районе эпицентра, общее увеличение числа малых сейсмических явлений, изменения физических свойств пород близ сброса, электропроводности верхней части коры, смещения точки Кюри и т. д. В ответ на эти изменения может измениться геомагнитное поле. Еще более чувствительными индикаторами могут служить почвенные токи, естественные или искусственные. Некоторые из перечисленных явлений фактически наблюдались перед землетрясениями. Так, например, за несколько дней до землетрясений силой 7,5 балла, происшедших в префектурах Тоттори и Ниигата (Япония), наблюдательные станции, находившиеся в 60-70 километрах от эпицентров, зарегистрировали аномальные изменения наклона поверхности и напряжений. Установлено также, что уровни грунтовых вод весьма чувствительны к очень незначительным напряжениям сжатия и растяжения (порядка 10-9-10-8). В частности, после большого землетрясения на Аляске в 1964 году в юго-восточной части США наблюдалось изменение уровня воды в колодцах. Предвестником землетрясения, по-видимому, может служить и изменение количества радона в минеральной воде. Так, исследования ташкентской минеральной воды показали, что с 1961 года содержание радона в ней стало заметно увеличиваться. К середине 1965 года оно уже почти удвоилось, но концентрация все еще продолжала повышаться. С октября 1965 года по апрель 1966 года содержание инертного газа стабилизировалось. В день восьмибалльного землетрясения - 26 апреля - концентрация радона упала. К концу 1966 года она достигла величины 1956 года. С февраля 1967 года содержание радона снова начало постепенно повышаться. В середине марта наступила стабилизация повышенной концентрации, а в конце марта на Ташкент обрушилось семибалльное землетрясение. После этого толчка содержание инертного газа опять резко уменьшилось. Зависимость явная! Азербайджанские исследователи обнаружили еще одно любопытное явление: перед подземными толчками происходит небольшое повышение уровня естественной радиоактивности. Предвестником землетрясения может также служить "голос недр" - обычный низкий звук, близкий к нижнему пределу слышимости человека. Жители северной окраины Ташкента до апрельского землетрясения в 1966 году неоднократно слышали, особенно в подвалах домов, какой-то необычный гул. Видимо, он вызывался небольшими перемещениями горных пород, сейсмические возмущения от которых быстро затухали и не доходили до регистрирующей аппаратуры сейсмостанции "Ташкент".

Из сказанного явствует, что для прогнозирования землетрясений необходимо организовать с максимально возможной точностью регистрацию всех перечисленных явлений. Для этого необходимо в сейсмически опасных зонах установить сеть приборов, которые действовали бы непрерывно в течение длительного времени, и вести за ними систематическое наблюдение. Метод этот дорог и труден (только в одной нашей стране 20% территории сейсмически опасны, да и нет еще проверенной теории возникновения землетрясений), и все же он себя оправдывает, если учесть тот колоссальный, ни с чем несравнимый вред, который приносят человечеству землетрясения.

В Советском Союзе работы по прогнозированию землетрясений были начаты еще в 1950 году, вскоре после ашхабадской катастрофы. Однако нехватка знаний о природе землетрясений и несовершенство технического оснащения препятствовали должному развитию работ. Сейчас положение существенно изменилось. На территории Ташкента сейсмоприемники, опущенные в специально пробуренные скважины, достигли глубины 500 метров. Это позволяет следить за микроземлетрясениями. Высокочувствительные приборы регистрируют медленные наклоны земной поверхности. Они позволяют отмечать даже влияние лунно-солнечного притяжения на поверхность Земли. Круглые сутки ведется "подслушивание" "голоса ташкентских недр". На основе сейсмоакустического метода сотрудники сейсмостанции "Ташкент" надеются прогнозировать начало землетрясения.

Над изысканием новых методов и средств прогнозирования землетрясений энергично работают и японские ученые. Они считают, что на основе изучения мелких изменений в земной коре можно предсказывать крупные землетрясения. Проблему предсказывания землетрясении пытаются решить также и американские ученые. Они разработали прибор, основой которого является лазер. Он устанавливается на коренных породах в сейсмоопасном месте. "Стрелкой" прибора служит пятикилометровый луч лазера. При сдвиге почвы даже на тысячную долю миллиметра "стрелка" заметно отклонится от своего исходного положения.

По-иному собираются решить проблему прогнозирования землетрясений бионики в содружестве с биологами, биофизиками, радиотехниками, специалистами в области электроники и сейсмологами. Так, например, японский ихтиолог профессор Ясуо Суэхиро считает, что научиться предсказывать землетрясения можно, тщательно изучив поведение ряда обитателей океанских глубин, и прежде всего глубоководных рыб, которые, согласно его гипотезе, заблаговременно чувствуют приближение бедствия. Свою гипотезу японский ученый аргументирует большим числом собранных им на протяжении многих лет исторических записей, свидетельств очевидцев, достоверных фактов. Многие из них ученый изложил в книге "Рыбы и землетрясения". Например, летом 1923 года один бельгийский ихтиолог-любитель был поражен, увидев у самого пляжа в Хаяма, близ японской столицы, раздувшуюся на мелководье "усатую треску", которая, по словам жителей, водится только на очень больших глубинах. Через два дня страшное землетрясение разрушило Токио. В 1933 году один рыбак принес биологу пойманного в районе Одавара угря. Такие рыбы живут обычно на глубине нескольких тысяч метров. В тот же день сильный подземный толчок встряхнул Тихоокеанское побережье Японии.

Нужно сказать, что, несмотря на обилие собранных фактов такого рода, профессор Ясуо Суэхиро еще совсем недавно не был вполне уверен в правильности выдвинутой им гипотезы о способности рыб "предсказывать" надвигающуюся катастрофу. По собственному признанию, он даже наедине с собой нередко посмеивался над реальностью такой возможности. Однако случай, происшедший 11 ноября 1963 года, рассеял все его сомнения на сей счет. В то утро жители острова Ниидзима, расположенного к югу от Токио, поймали "морское чудовище" - неведомую глубоководную рыбу длиной 6 метров. Руководители радио- и телецентра предложили профессору отправиться туда на вертолете, чтобы сделать репортаж о необычайной находке. Но из-за лекций Ясуо Суэхиро вынужден был отказаться от поездки и на прощание шутя сказал, что, судя по всему случившемуся, вскоре надо ждать землетрясения. И оно действительно произошло в районе острова Ниидзима два дня спустя!

Теперь уже японский профессор больше не шутит на эту тему. Он пришел к твердому убеждению, что всестороннее изучение поведения глубоководных рыб накануне землетрясения может оказать большую помощь ученым в решении проблемы прогнозирования страшного бедствия. Исходя из этого, Ясуо Суэхиро в 1964 году обратился через печать к мировой общественности с просьбой сообщать ему о всех наблюдениях за поведением обитателей океанских глубин накануне крупных землетрясений. Просьба Ясуо Суэхиро нашла понимание и поддержку ученых многих стран.

"Сейсмологами" могут быть не только глубоководные рыбы. Министерство сельского хозяйства Японии обратилось к жителям подверженных частым землетрясениям районов с призывом разводить небольшую аквариумную белую рыбку. Было подмечено, что за несколько часов до землетрясения эта рыбка проявляет беспокойство: начинает метаться по аквариуму из одной стороны в другую. Видимо, она обладает способностью воспринимать мельчайшие колебания земной коры. Для жителей Японии такие рыбки-предсказательницы очень кстати. По их поведению люди узнают о надвигающейся подземной буре.

Имеется у биоников и другой богатейший источник, из которого они могут черпать различные симптомы, связанные с приближением землетрясения. Это мир животных, обитающих на суше. По наблюдениям людей, переживших землетрясения, приближение катастрофы чувствуют заблаговременно и показывают это своим тревожным поведением собаки, кошки, гиены, тигры, слоны, львы и многие другие домашние и дикие звери. Проиллюстрируем это взятыми из жизни примерами.

В 1954 году накануне землетрясения, разрушившего Орлеанвиль (Алжир), многие домашние животные покинули жилища. В том же году аналогичное поведение животных накануне землетрясения было отмечено в Греции. Жители, обратившие внимание на это предостережение остались живы.

За много часов до землетрясения в Скопле (Югославия) животные зоологического парка начали проявлять необычное беспокойство. Сторож парка Борче Трояновский рассказывает, что никогда ранее ему не приходилось слышать такого ужасного "концерта", как в ночь накануне землетрясения. Первой (приблизительно за 4-5 часов до землетрясения) начала завывать испуганным в каким-то трагически-глухим голосом собака динго. На ее голос тут же откликнулся сенбернар. К их дуэту присоединились грозные голоса десятков других зверей. Испуганный бегемот выскочил из воды и перебрался через стену высотой 170 сантиметров. Жалобно кричал слон, высоко подымая хобот. Громко завывала гиена, очень неспокойно вели себя тигр, лев и леопард. К жуткому концерту зверей присоединились птицы - обитатели парка. Взволнованные сторожа различными способами старались успокоить своих подопечных, но желаемого результата не достигли. Прошло еще немного времени, и как будто по чьей-то властной команде звери внезапно умолкли, скрылись в глубине своих клеток и, притаившись в темноте, стали чего-то ожидать. В 5 часов 17 минут 26 июля 1963 года произошел первый страшный толчок, за ним второй ... и город Скопле превратился в бесформенную груду камня.

Много зафиксировано других фактов высокой чувствительности животных к надвигающейся подземной буре. Так, например, в конюшнях ашхабадского коннозавода за два часа до девятибалльного толчка лошади начали бить ногами, громко ржать, потом сорвались с привязи. Лошадей поймали у ворот конюшни и водворили на место. За пятнадцать минут до катастрофического толчка кони вышибли ворота и разбежались. Конюхи принялись ловить животных. В это время содрогнулись недра, конюшня обрушилась.

Вот как описала трагическую ночь сотрудница Ашхабадского стеклозавода Любовь Гриц:

"В тот вечер я легла спать на террасе. За час до катастрофы мой шпиц начал беспокоиться, кидаться к забору. Собака разбудила меня. Она забилась под кровать, скулила. Потом вылезла из своего укрытия, начала лизать мне лицо. Наконец, схватила меня за одежду и попыталась стащить с кровати: Я подумала, что кто-то ходит возле калитки. Встала и открыла ее. Шпиц бросился на улицу. Но тут же вернулся, чтобы схватить меня за халат и потащить в сторону от дома. Я вышла на тротуар. В это время дрогнула земля..."*

* ("Знание - сила", 1968, № 9, стр. 16.)

Учительница Виолетта Томилина обратила внимание на один весьма любопытный факт: массовое переселение муравьев перед повторными толчками. Насекомые, захватив куколок, начали покидать свои подземные жилища за час-полтора до сотрясения почвы.

А вот факт, опубликованный на страницах газеты "Комсомольская правда" 15 мая 1966 года:

"Дня за два до ашхабадской катастрофы к ответственному работнику пришли старики туркмены: "Будет землетрясение". - "Откуда вы знаете?" - "Змеи и ящерицы ушли из нор...". Через два дня произошло землетрясение". Вот запись трехлетней давности: "В поезде сосед по купе достал семейные фотографии. Среди портретов я увидел снимок овчарки. "Почти как человек дорога эта собака... - сказал сосед. - Мы с женой работали в Ашхабаде. В ту ночь поздно вернулись домой. Спать не сразу легли. Я копался в бумагах. Жена читала. Дочка в коляске спала. Вдруг - чего не бывало ни разу - собака рванулась с места и, схватив девочку за рубашку, кинулась в дверь. Сбесилась! Я за ружье. Выскочили с женой. И тут же сзади все рухнуло. И весь город обрушился на глазах...".

Примеров, свидетельствующих о том, что в окружающем нас мире животных имеется много своеобразных, весьма чутких предсказателей землетрясений, можно было бы привести еще уйму. Однако о них люди почему-то больше всего вспоминают после страшных катастроф, а не перед ними. И никто из ученых, насколько нам известно, изучением "устройства" и "принципа действия" этих разнообразных "сейсмографов" живой природы до последнего времени всерьез не занимался.

В чем же секрет сейсмической чувствительности животных?

Какова физика предчувствия землетрясений у животных организмов?

Можно предположить, что предупредительным сигналом о надвигающемся бедствии для животных является уже знакомый нам "голос недр" - инфразвук - результат накопления упругой энергии, доводящей горную породу до разрыва. Правда, у этой гипотезы есть одно уязвимое место: ведь ежедневно сейсмические станции регистрируют множество слабых колебаний почвы. Как же удается животным отличать эти колебания от тех, которые предшествуют землетрясению?

Сейсмические колебания, как известно, бывают разные - продольные и поперечные. Продольные передаются в атмосферу и в воду, а поперечные распространяются только в земле. Сигнал, предвещающий землетрясение, возможно, состоит из продольных и поперечных колебаний, смешанных в определенной пропорции, различных по частотному спектру. Некоторые животные хорошо слышат звуки, слишком низкие по частоте для человеческого уха. Это удалось установить, применяя метод условных рефлексов. Для некоторых животных предел воспринимаемого звука по частоте лежит ниже 16 герц (низкочастотного предела человеческого уха) - они слышат звуки частотой 12 и даже 8 герц. Поэтому медузы накануне шторма уходят от берегов, а глубоководные рыбы поднимаются перед землетрясением вверх. На медуз инфразвук действует сверху, а на глубоководных - снизу, от дна. Непосредственно ли действуют на животных низкочастотные колебания? Или медуз и рыб гонит прочь от инстинкта инфразвука наследственная память, сохранившая сведения об опасностях, сопровождаемых инфразвуком? Сейчас еще трудно сказать. Но одно несомненно: у обитателей первобытного океана в процессе отбора усовершенствовалось восприятие инфразвука потому, что всякое движение в воде рождает колебания именно в этой части спектра.

Итак, если секрет прогнозирования землетрясений некоторыми животными, например глубоководными или белыми аквариумными рыбами, связана с восприятием инфразвука, то открывается возможность создания бионических приборов, рассчитанных на улавливание предшествующей землетрясению инфразвуковой "увертюры". Тогда, заглядывая в будущее, можно представить себе, что в один из дней жители сейсмоопасных районов в первый раз услышат по радио сигнал тревоги: "Граждане, выключайте электроэнергию, принимайте противопожарные меры, покидайте жилища! Инфразвуковая служба извещает: через три часа на территории нашего района ожидается землетрясение...".

Весьма возможно, что, помимо инфразвука, предвестниками землетрясений для многих животных являются и другие сигналы. Надо надеяться, что, когда бионики разных стран вместе с биологами, инженерами и сейсмологами энергично возьмутся за разгадку тайны биопрогноза, начнут тщательно изучать подмеченные корреляционные связи между поведением живых организмов и приближением землетрясения, они в конце концов установят какую-то однозначную зависимость между инстинктами животных и изменением их поведения накануне стихийного бедствия, выявят природу основных переносчиков и каналов распространения сейсмической информации, а также выяснят устройство созданных природой механизмов для восприятия и расшифровки сейсмоинформации. А это уже могло бы быть началом научного предвидения землетрясений.

Не скроем, есть ученые, которые не верят в биопрогноз землетрясений, являются его противниками.

Разумеется, при поисках решения столь сложной проблемы, как прогнозирование землетрясений, впереди могут и, безусловно, встретятся и разочарования, и ценнейшие для современной науки и техники находки и открытия. И вот тому доказательства. Недавно серией экспериментов удалось установить, что водяной жук ощущает своими волосками волны высотой 0,00000004 миллиметра. Исключительно чутко воспринимает движение и маленький кузнечик из семейства титигония. Он чувствует самые незначительные движения почвы, передаваемые растениями, на которых сидит. Кузнечик способен, как показали исследования, реагировать на колебания, амплитуда которых равна половине диаметра атома водорода! Это значит, что землетрясение в районе Дальнего Востока отмечают кузнечики Московской области. Разве не заманчиво познать "конструкции" всех этих сверхчувствительных "сейсмографов", созданных природой, воспроизвести их в металле и передать на вооружение сейсмологам?

Член-корреспондент АН СССР Е. Ф. Саваренский считает, что изучать поведение животных перед подземными толчками стоит. Конечно, такие исследования нелегко поставить. Очень важно смоделировать те чувствительные органы животных, которые воспринимают какие-то сигналы из недр в связи с происходящими там деформациями и микроземлетрясениями и свидетельствуют о надвигающемся бедствии. Тогда сейсмологи смогли бы обойтись без услуг самих животных.

На повестке дня у биоников стоит решение еще одной волнующей человечество проблемы - мы имеем в виду так называемую проблему "вулканического прогноза".

Известный бельгийский геолог и вулканолог Гарун Тазиев считает, что вулканическое извержение является "самым фантастическим явлением природы". И с этим нельзя не согласиться. Трудно представить себе явление более грозное, чем разгул вулкана. Во время извержения вершину вулкана окутывает клубящееся лиловое облако, похожее на гигантский кочан цветной капусты... Освещенное отблесками лавы, оно разрастается, заслоняет солнце, засыпает все вокруг горячим пеплом. Еще страшнее картина ночного извержения: с вершины горы к цветущим садам, зеленым равнинам и притихшим селениям движутся огненные потоки лавы, все сжигая на своем пути; обгоняя медлительную лаву, с ревом несутся горячие грязевые потоки, они увлекают с собой вырванные с корнями деревья, огромные каменные глыбы, несут смерть всему живому. Помните картину выдающегося русского художника К. П. Брюллова "Последний день Помпеи"? В основе ее сюжета лежит исторический факт: гибель античных городов Помпеи, Геркуланума и Стабии при извержении вулкана Везувия в 79 году до нашей эры. Страшные толчки сотрясали окрестности вулкана. Сквозь мрак, окутавший все вокруг, пробивалось зарево над Везувием. Над ним плясали осатаневшие молнии. Рушились дома. А потом град камней и ливни горячего пепла низверглись на город. Они похоронили на 18 веков три древнейших города римлян. Однако извержение Везувия было далеко не самым грозным в истории нашей планеты. Сегодня ученые все больше склоняются к мнению, что легендарная Атлантида существовала в Эгейском море и погибла примерно 3400 лет назад в результате извержения вулкана Санторин. Нечто подобное произошло в 1883 году на одном из островов Зондского архипелага при взрыве вулкана Кракатау. 26 августа около часа дня здесь раздался гул, который распространился до Батавии. На другой день произошел взрыв, сила которого равнялась силе взрыва 1000 водородных бомб! В небо взметнулся гигантский столб вулканического пепла высотой 30 километров. Взрывная воздушная волна мчалась со скоростью звука и трижды обогнула Землю. Другая волна - цунами - поднялась в океане на 35 метров и совершила кругосветное путешествие со скоростью турбовинтового самолета - 566 километров в час. На море разбушевалась буря. Одна за другой низвергались на остров чудовищные волны. Постройки, дамбы, леса, железнодорожная насыпь - все было смыто страшным потопом. Берега Суматры и Явы изменились до неузнаваемости: пропала растительность, земля покрылась изверженной лавой. Море накрыло остров Кракатау. Из воды возвышался лишь старый конус вулкана.

В настоящее время на поверхности Земли известно около 700 действующих вулканов. Из них 2/3 сосредоточены на берегах и островах Тихого океана. Только в Чили более 30 действующих вулканов, на острове Ява - 35, а на Аляске и Алеутских островах - 50 огнедышащих гор. Много действующих вулканов и на территории Советского Союза. Они размещены в северо-западной части Тихоокеанского огненного кольца, на самом рубеже нашей Родины - на Камчатке и Курильских островах. В число действующих вулканов статистика включает лишь те вулканы, извержения которых отмечены на протяжении исторической эпохи, или те, которые проявляют активную деятельность. Между тем вулканологи считают, что это неправомерно ограничивает число действующих вулканов и искусственно относит к числу потухших такие вулканы, которые не проявляют внешних признаков жизни, но накапливают в недрах энергию. Человечество не раз испытывало на себе несовершенство такого способа оценки действующих и потухших вулканов, поплатившись Помпеей, Геркуланумом, Стабией и другими городами и селениями. Время "спячки" для потухших вулканов иногда исчисляется не годами или столетиями, а тысячами лет, правильнее сказать, десятками тысячелетий. Вулкан на острове Кракатау безмолвствовал 200 лет. Могли ли люди нескольких поколений, обитавшие на его склонах, подумать, что настанет день, когда все они будут бежать из домов, спасая жизнь? В июле 1912 года на Аляске проснулся от спячки вулкан Катмай. Под лавой, достигавшей местами 100 метров толщины, была погребена площадь в несколько сот квадратных километров. В результате извержения образовалась долина с бесчисленными фонтанами выбрасываемого под огромным давлением пара. 30 марта 1956 года на Камчатке дал о себе знать долго дремавший вулкан Безымянный. Если ученые сравнительно мало знали о Катмае и соседних с ним вулканических центрах, то этот район считался хорошо 106 изученным. В Ключевской, всего в 50 километрах от эпицентра, находится одна из известнейших вулканических обсерваторий. И несмотря на тщательное, наблюдение за расположенными поблизости мощными действующими вулканами, никто не обращал никакого внимания на эту небольшую "потухшую" сопку, само название которой - Безымянная - подчеркивало ее незначительность, 30 марта 1956 г. извержение обезглавило гору, взметнуло ее обломки на сорокапятикилометровую высоту, снесло простиравшийся у подножия лес и разметало деревья на 20 километров вокруг, как спички. За один год бодрствования Безымянной сопки приборы зарегистрировали 30000 больших и малых извержений. Если бы мы умели использовать силу только одного этого вулкана, то даже мощность крупнейшей ГЭС нам показалась бы ничтожной.

Вулканы коварны. Они не имеют привычки извещать нас заблаговременно о своих намерениях. Иногда предвестниками извержений служат подземный гул и толчки, на склонах и в кратере появляются трещины, выделяющие удушливые газы или горячую воду. В большинстве же случаев извержение вулкана начинается неожиданно. И предсказыванию этого явления мало помогают даже самые высокочувствительные современные приборы, которыми снабжены службы наблюдения за "временно отдыхающими" и "ворчащими во сне" вулканами.

Человек издавна стремился проникнуть в тайну вулканизма - грозного и нерегулируемого явления природы. Но увы, мы пока еще очень далеки от решения проблемы точного прогнозирования вулканических извержений. Признается влияние космоса на сейсмику, вулканизм. Но отводится этому влиянию положение подчиненное, ибо велика инерция земных недр, и толчок, полученный из космоса, претворяется в землетрясение или извержение с запозданием, с поправками на сопротивление горных пород, на внутренние законы развития планеты.

Несколько лет назад американские вулканологи начали исследование вулкана Килауэа на Гавайских островах с самолетов, на которых установлена сверхчувствительная инфракрасная и обычная оптическая аппаратура. С ее помощью ученые собираются изучать зависимость между инфракрасными излучениями и вулканической активностью. Эти исследования, как полагают вулканологи, быть может, позволят создать систему предупреждения извержения вулканов. В 1969 году австралийские ученые начали наблюдения за жизнью вулканов в одном из районов Новой Зеландии. Очень чувствительные приборы, использующие сравнительно недавно обнаруженный эффект пьезомагнетизма - изменение механических напряжений в кристалле в результате изменений внешнего магнитного поля, - позволили обнаружить изменения магнитных свойств в вулканической местности в периоды, предшествующие извержению вулкана, и во время извержения. Австралийские ученые считают, что эти изменения связаны с реально существующими электрическими токами внутри вулкана. Вероятно, существуют и другие предвестники вулканической активности, но мы их пока не знаем.

Между тем имеется немало данных, говорящих о том, что многие животные обладают способностью предвидеть извержение вулкана. Известен, например, такой факт. В апреле 1902 года на острове Мартиника в Карибском море вдруг проснулся спавший до этого пятьдесят лет вулкан Мон-Пеле. Это событие не особенно взволновало жителей города Сен-Пьер. Первые дни они еще стояли и смотрели, как огромная гора курилась на фоне неба. А потом и вовсе перестали замечать вулкан. Но ночью 7 мая город озарили яркие вспышки. А в 7 часов 50 минут утра сторона вулкана, обращенная к городу, вдруг распахнулась, как гигантская огненная дверь. Вырвавшееся из нее черное облако с ревом устремилось вниз. Понадобилось всего 30 секунд, чтобы весь город оказался накрыт им, как огромным покрывалом. После катастрофы в грудах развалин и в дыме пожарищ нашли 30000 погибших людей и один-единственный труп кошки.

Куда же девались все домашние животные, принадлежавшие некогда жителям Сен-Пьера, птицы, звери, обитавшие вокруг вулкана?

Оказывается, почти за месяц до страшного извержения вулкана Мон-Пеле, когда видимых признаков будущей катастрофы еще не существовало, животные начали по собственной инициативе "эвакуироваться" с острова Мартиника. Первыми двинулись в путь птицы. С незапамятных времен некоторые перелетные птицы делали привал на озере вблизи города. На этот же раз они, не задерживаясь, пролетели мимо и устремились на юг Африки. В середине апреля многие местные пернатые с оглушительным щебетанием тоже покинули город. Обитатели густых зарослей на Мон-Пеле - змеи, которые находились вблизи кратера вулкана, 17 апреля тоже двинулись в путь-дорогу. Животные в отличие от людей не были застигнуты врасплох.

Небезынтересен и такой факт. При извержении на Камчатке вулкана Безымянного в марте 1956 года не было случаев гибели медведей. Все косолапые выбрались из берлог и заблаговременно ушли в безопасные места.

В чем же секрет умения животных предчувствовать извержение вулкана? Что именно пробуждает в животных тревогу за свою судьбу задолго до катастрофы, когда людям вокруг кажется все спокойным,- шум ли, неслышимый человеческим ухом, неуловимое ли содрогание почвы или не ощутимое никакими современными приборами инфракрасное излучение, идущее из глубин вулкана? Ученые пока не могут ответить на этот вопрос, но факт остается фактом - многие животные обладают замечательной способностью предвидеть извержение вулкана. Именно это и заставляет специалистов по бионике заняться исследованием загадочного феномена.

В свете рассматриваемой нами проблемы не может не привлечь к себе внимания ученых и такое замечательное творение природы, как королевская примула. Она растет на острове Ява и называется там "цветком землетрясения". Королевскую примулу можно найти лишь на склонах вулкана. Она отличается от всех своих сестер тем, что расцветает только накануне извержения и служит местным жителям своеобразным сигнализатором грозящего им бедствия. Завидев расцветающую королевскую примулу, жители деревень, расположенных у подножия вулкана, всегда покидают свои дома и устремляются в безопасные места. И заметьте - этот чудесный цветок ни разу не ошибся в своих предсказаниях.

Поистине нет границ изобретательности кудесницы-природы. Она еще не один раз заставит биоников удивляться гениальности своих творений, но вместе с тем она, несомненно, подскажет им не одну замечательную идею для создания высокосовершенной техники прогнозирования штормов, ураганов, цунами, землетрясений, извержений вулканов. И когда инженеры воплотят эти идеи в электронные системы, а метеорологи, сейсмологи, геофизики и вулканологи начнут ими повседневно пользоваться, слепые силы природы уже не будут больше властны над человеком. Человек победит стихию!

Глава четвертая. Живые запахолокаторы

Запах моря и буйно цветущих весенних садов, аромат сирени и роз, благоухание летней ночи, напоенной запахами соснового леса и скошенного сена... Что может быть прекрасней этого дара природы, этого обилия запахов, окружающего нас? К одним мы настолько привыкаем, что они уже не удивляют нас, и мы их даже порой не замечаем. К другим привыкнуть невозможно - они всегда волнуют, несут непередаваемую свежесть ощущений, будят в нашей памяти чудесные воспоминания, вызывают приятные ассоциации, делают жизнь человека эмоциональной.

Никто сейчас не может сказать, когда именно первые организмы на нашей планете начали улавливать доносившиеся до них молекулы особых химических веществ. Однако, читая великую книгу зарождения и развития жизни на Земле, можно предположить, что это произошло задолго до появления первого глаза и первого уха, за много тысячелетий до того дня, когда животные начали выползать на сушу из своей колыбели - Мирового океана. Чувство обоняния, утверждают известные американские ученые Л. Дж. Милн и М. Милн, предшествовало всем другим чувствам, с помощью которых животное могло на расстоянии ощущать присутствие пищи, особей противоположного пола или приближение опасности"*. Аналогичного мнения придерживается один из крупнейших английских исследователей проблемы обоняния и запахов Р. X. Райт.

* (Л. Дж. Милн, М. Милн. Чувство животных и человека. М., "Мир", 1966, стр. 135.)

Разумеется, сейчас у людей обоняние не то, что было у наших далеких предков - пещерных людей: нам ведь не нужно ныне выходить на охоту и принюхиваться, где пахнет антилопой или злейшим врагом человека - саблезубым тигром, но все же за миллионы лет эволюции природа сохранила нам весьма тонкое обоняние, настолько тонкое, что даже при всех успехах современной науки и техники пока не удается построить прибор, который по способности улавливать и определять небольшие количества примесей органического вещества превзошел бы человеческий нос. Достаточно сказать, что мы чувствуем запах скатола, если в 50 кубических сантиметрах воздуха* находится всего две сотых триллионной доли грамма этого вещества. Большинство из нас способно сразу же заметить присутствие в воздухе ионона - синтетического вещества с запахом фиалки; мы можем обнаружить даже такую ничтожную концентрацию этого вещества, которая поначалу кажется фантастической: на тридцать миллиардов частей воздуха всего одна часть ионона!

* (Наименьшая концентрация пахучего вещества, вызывающая ощущение запаха, известна в науке как пороговая концентрация. Ее можно выразить различными способами: в граммах пахучего вещества на литр или числом молекул этого вещества в 50 кубических сантиметрах воздуха, который идет на один "нюх".)

Замечено, что в начале дня и к вечеру все здоровые люди более чувствительны к ароматам. Однако после завтрака чувствительность к запахам заметно падает (не этим ли объясняется наша повышенная чувствительность к запахам во время прогулки на рассвете?). Чувствительность к запахам также зависит от пола: у женщин она тоньше, чем у мужчин. Небезынтересно, что большинство людей воспринимают запахи левой ноздрей лучше, чем правой. Резко обостряется обоняние у людей, лишенных зрения и слуха. Слепо-глухая Ольга Скороходова, автор известной книги "Как я воспринимаю окружающий мир", могла, войдя в комнату, безошибочно определить по запаху, кто в ней находится. Однажды по запаху она догадалась, что ее учителю принесли вместо новой газеты старую; на улице она таким же образом узнала свою знакомую. Элен Келлер, которая так успешно свела к минимуму все неудобства, связанные со своей слепотой и глухотой, считает, что она может ассоциировать многих друзей и посетителей с запахами, исходящими от них, и что воспоминания об этом так же хорошо связываются у нее с обонянием, как у большинства людей с голосом. Потренировавшись, человек может развить у себя множество обонятельных навыков. Но есть люди, которые вообще не ощущают определенных запахов. Из каждой тысячи людей один или два не улавливают ни одного запаха из зловонного "букета" скунсовой жидкости. Нечувствительны ко всему спектру запахов люди-альбиносы. Мало того, что у них бесцветные волосы, кожа и радужная оболочка глаз, в их обонятельном рецепторном поле нет желтого пигмента, который можно обнаружить у всех остальных людей.

В природе имеются сотни тысяч, миллионы запахов*. Из них, по литературным данным (они очень разноречивы), обычный человек без труда различает несколько тысяч, а опытный специалист - десятки тысяч. Для восприятия такого количества запахов, естественно, необходима большая информационная емкость обонятельной системы. И природа об этом позаботилась. Наше чувство обоняния (рис. 9) сосредоточено в двух желобовидных ямках, расположенных высоко в носовых проходах, где клетки, связанные с нижней частью мозга, защищены от проходящего мимо воздуха тонкой пленкой выделяющейся слизи и поэтому не загрязняются. Площадь обонятельного эпителия составляет 5 квадратных сантиметров, что значительно больше площади сетчатки глаза. "Примечательно, - пишет Р. X. Райт, - что эта чувствительная поверхность представляет собой обнаженное вещество самого нерва. В глазе между нервом и внешней средой есть хрусталик, в ухе - барабанная полость. Когда мы ощущаем запах, мы осуществляем наиболее непосредственный контакт с окружающим миром"**.

* (Число органических соединений превышает 1000 000, и все они имеют различные запахи.)

** (Р. X. Райт. Наука о запахах. М., "Мир", 1966, стр. 122.)

Каждая обонятельная нервная клетка имеет два отростка. Один имеет на конце небольшое вздутие - обонятельный пузырек, немного выступающий над поверхностью обонятельного эпителия. От каждого пузырька отходит несколько нитевидных волокон. Эти волокна, переплетаясь между собой, образуют поверхность обонятельных луковиц. Суммарная поверхность всех волокон довольно значительна - около 600 квадратных сантиметров. Именно такова площадь контакта между пахучими молекулами и нервным веществом. Второй отросток-аксон направляется через тонкую пористую кость (решетчатую пластину) непосредственно в мозг. Число аксонов достигает ста миллионов (100⋅106). Для сравнения укажем, что количество нервных волокон в зрительном нерве 1⋅106, 0,8⋅106 в слуховом*.

* (Эти данные показывают, что число различимых обонятельным аппаратом человека запахов может быть очень большим и цифра 10 000, конечно, занижена. По данным Ю. А. Макаренко, мы воспринимаем свыше 30 миллионов запахов. По мнению Р. X. Райта, число распознаваемых человеком запахов безгранично.)

Рис. 9. Устройство органа обоняния человека

Аксоны каждой обонятельной ямки направляются в соответствующую обонятельную луковицу каждой стороны мозга. В каждой обонятельной луковице содержится около 2000 клубочков, с каждым из которых связано около 25 000 обонятельных клеток. От клубочков к обонятельным центрам мозга отходят так называемые митральные клетки. У кролика, например, от каждого клубочка отходят 24 такие клетки. Предполагают, что в каждой митральной клетке суммируются сигналы от одного вида первичных приемников.

"Кроме того, между первичной воспринимающей поверхностью обонятельного эпителия,- продолжает Р. X. Райт,- и обонятельными центрами мозга только один синапс... (переход между нервными клетками - И. Л.). Более тесную связь с окружающей средой трудно даже вообразить"*.

* (Р. X. Райт. Наука о запахах. М., "Мир", 1966, стр. 122.)

Вилфред Ле Грос Кларк отмечает: "Обонятельная луковица эволюционно представляет собой выдвинутую на периферию часть полушарий головного мозга, а прямая связь с ней обонятельных рецепторов является с точки зрения эволюции выражением того, что полушария головного мозга развивались у позвоночных прежде всего как орган обоняния"*.

* (Р. X. Райт. Наука о запахах. М., "Мир", 1966, стр. 122.)

У нашего обонятельного анализатора имеется еще одно чрезвычайно важное достоинство: восприятие и опознание запаха занимает доли секунды. С точки зрения современной химической техники это невиданный по быстроте экспресс-анализ.

Разумеется, если человек обращается со своим носом небрежно, не думает о том, что он может испортиться, коптит его ежедневно в табачном дыму, оглушает "благоуханием" бензина, отравляет различными химикалиями, то от такого обонятельного анализатора вряд ли можно много ожидать, проку от него мало. Но если человек обладает хорошим обонянием и бережно относится к своему носу, он может научиться различать не только огромное количество запахов, но и тончайшие нюансы этих запахов, ускользающих от нетренированных людей. Примером могут служить парфюмеры.

Парфюмер - человек редкой профессии. Его задача создавать композиции, аромат которых доставлял бы человеку приятные ощущения, оказывал бы на него благотворное влияние. Иными словами, парфюмер - это тот же художник, но в области ароматов. Его рабочее место - подковообразный стол с ровными рядами флаконов, наполненных растворами душистых веществ,- напоминает палитру художника. Основное "орудие производства" парфюмера - его собственный нос. Но чтобы создавать парфюмерные композиции, то есть соединения душистых веществ с приятным ароматом, одного только здорового обоняния недостаточно, надо обладать еще хорошим эстетическим вкусом, развитой парфюмерной памятью, чувством парфюмерного анализа и синтеза. Парфюмер должен сочетать в себе блестящие знания химии и "обонятельную" память. Учебных заведений, где бы готовили парфюмеров, не существует ни в одной стране. Путь парфюмера к своей профессии лежит через химический вуз, специальные курсы и многолетнюю практику. Память на запахи, как и любая другая, требует непрерывной тренировки. Чтобы быть всегда в форме, постоянно держать в своей памяти ароматы не менее трехсот душистых веществ, парфюмер должен беречь свой нос как зеницу ока, закаляться, чтобы не иметь простудных заболеваний, особенно насморка, не злоупотреблять пищей, снижающей обоняние, не пить крепких напитков и ни в коем случае не курить. Все это и позволяет парфюмерам создавать неповторимое волшебство духов, напоенных ароматами лугов, садов и сосновых лесов.

Обладателями настоящих чудо-носов являются не только парфюмеры, но и дегустаторы. Хороших дегустаторов в каждой стране можно буквально сосчитать по пальцам, и частенько они знают друг друга даже за пределами своей страны. Одним из выдающихся дегустаторов был крупнейший физик Поль Ланжевен. Выступая на Международном симпозиуме по планированию науки, академик П. Л. Капица рассказал, как однажды перед обедом на конгрессе в Цюрихе в 1925 году Ланжевен попробовал вино и сразу правильно определил по вкусу и аромату не только марку вина, но и год урожая. Он был признанным дегустатором и очень гордился этим, порой даже больше, чем своими успехами в физике. Уникальным носом обладает англичанка Бетти Медисон из города Блайта. Обоняние у нее развито до такой степени, что она мгновенно обнаруживает практически неуловимый запах мыла, масла, парафина в бутылке, которая внешне выглядит идеально чистой. Девушка устроилась на лимонадную фабрику. В год она "пронюхивает" около 70 тысяч бутылок, и не было случая, чтобы она пропустила хотя бы одну бытулку, запах которой способен повлиять на вкус лимонада.

Но если для современного человека обостренное восприятие ароматов - это уже своего рода атрибут роскоши, то в мире животных обоняние имеет такое же значение (а иногда и больше), как зрение и слух. Любое живое существо "окутано" облаком запаха, которое как бы увеличивает истинные размеры животного и тем самым позволяет обнаружить его на расстоянии. Поэтому хищник, выходя в сумерки, сначала принюхивается, потом начинает охоту. Тонкое обоняние восполняет хищнику недостатки зрения, помогает ему не только отыскивать затаившуюся добычу, но и распознавать друзей и врагов. Чувством обоняния пользуются травоядные и питающиеся червями рыбы*. Это можно проследить на примере старых карпов, большей частью лишенных зрения, но продолжающих успешно кормиться и жиреть. То же относится к живущим в полной темноте обитателям илистых глубин и пещер, глаза которых почти полностью атрофированы, а также к придонным рыбам, макрели, треске и другим. Такие рыбы, чтобы обеспечить свое существование, добывать себе пищу, вынуждены прибегать главным образом к помощи своего обоняния. Тонким обонянием рыб хитро пользуется "длинноносая" цапля. Занимаясь рыбной ловлей, птица применяет ряд ухищрений: стоя "по колено" в мелкой воде, повернувшись клювом вниз по течению, она начинает с того, что приседает и хлопает крыльями по воде; при этом с перьев смывается сальное сильно пахнущее вещество. Окончив эти манипуляции, птица застывает, стоя на одной ноге. Привлеченные ее запахом рыбы приплывают вверх по течению, и пернатому рыболову остается только выхватывать их своим длинным клювом...

* (Органы обоняния рыб сильно отличаются от обычных "носов" наземных животных. Запах примесей или растворенных в воде веществ они могут обнаружить, только попробовав воду на вкус. Поэтому органы обоняния рыб совмещены с органами вкуса и находятся вокруг рта, на губах. У некоторых пород они размещены иногда на плавниках и даже по всему телу. Несколько лет назад ученые заметили, что в коже различных рыб содержится веретенообразные клетки, совершенно непохожие на клетки кожного покрова. Было высказано предположение, что странные веретенца исполняют обязанности химических датчиков, воспринимающих информацию из окружающей среды. Развитие электронной микроскопии позволило подтвердить оригинальную гипотезу. Веретенообразные клетки, найденные учеными в жаберных крышках и в коже, примыкающей к жабрам части тела гольяна, оказались связанными с нервными волокнами. Кончики этих клеток чуть-чуть выступают над поверхностью кожи. По своему строению они похожи на известные клетки, которые у рыб воспринимают вкусовые ощущения.)

Очень тонким обонянием и великолепной памятью на запахи обладают насекомые (они запоминают запаховые ориентиры на земле и в воздухе, помнят специфические запахи особей своего гнезда). Так, например, муравьи, принадлежащие к одному и тому же виду, узнают друг друга по запаху, который они воспринимают с помощью усиков. Когда чужой муравей хочет пробраться в муравейник, его тут же убивают. Если обмакнуть "своего" муравья в экстракт из "чужих" муравьев, сотоварищи убивают несчастного. Пчелы по запаху находят богатые нектаром цветы. Шмели, жуки и отчасти термиты выделяют специальные пахучие вещества для нанесения указателей пути к пище, к месту переселения и т. п. Комары, мошки, москиты и другие кровососущие отыскивают человека и крупных млекопитающих по запаху. Для многих насекомых запахи служат мощным оружием "женского очарования". Известен случай, когда за одну ночь одна-единственная бабочка-самка большого ночного павлиньего глаза (Saturnia pyri) собрала вокруг себя 125 самцов. Часть из них, когда окна уже были закрыты, пробрались в комнату... через дымоход. "Зовом любви" являются особые вещества-сигнализаторы - эпагоны (от греческого слова "эпагейн" - привлекать). Группа американских исследователей во главе с М. Джекобсоном после тридцатилетних усилий выделила из полумиллиона самок бабочки непарного шелкопряда (Porthetria dispar) 20 миллиграммов чистого эпагона. Они назвали его гиптолом (от английского названия насекомого Gypsy moth). Одна самка непарного шелкопряда вырабатывает одну десятитысячную долю миллиграмма гиптола. Этого количества достаточно, чтобы привлечь целые полчища самцов. Сразу же после оплодотворения самка перестает выделять гиптол в окружающий воздух. Таким образом, эпагоны служат для самцов сигналом: "есть половозрелая неоплодотворенная самка".

Запах остается в том месте, где находился его источник, иногда на несколько дней. Это своего рода "письмо", оставленное одним животным для других. А если учесть, что у многих видов животных необычайно развита чувствительность к запахам, то нетрудно прийти к выводу, что запах несет очень тонкую и в высшей степени подробную информацию, позволяющую животным легко ориентироваться на местности в самых сложных условиях. Достаточно вспомнить служебных собак. Среди множества людей они могут найти того, кому принадлежит вещь, Данная им предварительно для обнюхивания, или среди множества следов найти след нужного человека или своего хозяина. Когда собака следует за запахом, она опознает нечто реальное, физическое присутствие чего-то, что оставляет за собой на земле или в воздухе человек или животное. Собака может извлекать дополнительные указания из следов в виде углублений в почве, колеи на дороге, примятой растительности, но главный ключ ее поиска - обоняние. Известен, например, такой случай. На окраине Тбилиси жила кавказская овчарка по кличке Цабла. Ее воспитателем и самым большим другом был ученик второго класса Сандро. Однажды отца Сандро, уполномоченного колхоза, попросили отдать Цаблу в хозяйство, расположенное далеко в горах: ведь кавказские овчарки умеют почти самостоятельно пасти овец. За собакой приехал чабан. С большим трудом оторвали Цаблу от Сандро, погрузили в автомашину и повезли в горы. Однако в самом конце пути Цабла вырвала веревку из рук зазевавшегося чабана и бросилась бежать. Между ней и Сандро лежали горы и долины, реки, особенно бурные в ту весну, селения с чужими людьми и собаками, неприязненно встречавшими чужаков. Тысячи направлений открывались перед ней. Дороги Цабла, сидевшая в закрытой машине, разумеется, не видела. Ни слух, ни вкус подсказать ей ничего не могли. Осязание и мышечнодвигательное чувство - тоже: ведь собака не проходила этим путем, ее везли! И тем не менее через два дня, ободранная и вконец отощавшая, Цабла перепрыгнула знакомую ограду.

Запах служит путеводной звездой в дальних путешествиях многим рыбам-кочевникам. Примером могут служить лососи. Весной в горных ручьях появляются на свет вылупившиеся из икринок миллиарды лососей-мальков. Спустя некоторое время они отправляются в свои подводные одиссеи: спускаются по течению, пока не достигнут моря, а затем начинают кочевать в его глубинах, проплывая тысячи километров. Через несколько лет (от 2 до 7, у каждого вида по-разному) взрослые лососи, пересекая огромные массы воды совершенно разного происхождения, с поразительной точностью возвращаются домой в родные ручьи, где провели детство, и мечут там икру, давая жизнь новому поколению. Поставленные американским гидробиологом Артуром Хаслером многочисленные опыты показали, что возвращение лососей в родные реки связано с обонянием, то есть имеет в основе нечто вполне материальное, а не неосязаемое, вроде "инстинкта возвращения" или таинственного "внечувственного" восприятия. Лосось и другие рыбы-кочевники обладают замечательной памятью на запахи. Пускаясь в свои дальние странствия, они запоминают, как меняется запах воды, и составляют своего рода "запахограмму" маршрута. Возвращаясь же обратно, постоянно сверяются с ней. Из насекомых рекорд по дальности запаховой ориентации, по-видимому, принадлежит "дымным жукам" (Melanophilia consputa и др.). Несколько лет назад в Калифорнии загорелось около 120 тысяч тонн нефти. На пожар слетелись полчища этих насекомых, садившихся решительно повсюду и даже кусавших случайных зрителей. Ближайшее место, где росли хвойные деревья и откуда могли прилететь эти жуки, было расположено не менее чем в 80 километрах от места пожара! Пока не удалось установить, какие именно вещества, содержащиеся в дыме*, привлекают насекомых, и выяснить это довольно сложно. Однако установлено, что табачный дым тоже привлекает этих жуков, и время от времени болельщики во время футбольных матчей оказываются жертвами их непрошенного внимания.

* (Дым представляет собой сложную смесь различных химических веществ.)

В дополнение ко всему сказанному о строении, функциях и возможностях органов обоняния различных животных приведем еще для полноты картины некоторые данные, характеризующие высокое совершенство, феноменальную избирательность, удивительную, а порой и фантастическую чувствительность живых запахолокаторов. Ничем не примечательная дворняжка способна различать до полумиллиона запахов. Установлено, например, что собака чувствует запах масляной кислоты (СН3-СН2-СН2-СООН), начиная с концентрации 9000 молекул вещества в одном кубическом сантиметре воздуха. Для сравнения напомним, что всего в одном кубическом сантиметре воздуха содержится около 26 800000000 000000000 молекул. Таким образом, масляная кислота воспринимается собаками в концентрации 3,36-10-16. Это сверхвысокая чувствительность, и ясно, что восприятие идет здесь на уровне отдельных молекул. Такая тонкость восприятия обеспечивается строением органа обоняния. Природа наделила и морских налимов обонятельным аппаратом высокой информационной способности. Эти рыбы приходят в возбуждение и находят место впуска воды в бассейн, в которой в течение 5 минут находилась шестисантиметровая рыбка атсринка. Такой "нюх" морского налима можно сравнить с чутьем лягавой собаки, которая приводит охотника за 100 метров не только к сидящей в траве птице, но даже к месту, где эта птица сидела 15 минут назад. А обыкновенная муха, подумать только, в лабораторных условиях различает своим органом обоняния до 30 тысяч химических веществ, на каждое из них дает чуткую и однозначную реакцию! Однако ни собаки, ни мухи не могут конкурировать в чувствительности органов обоняния с бабочками сатурниями. Ученые проводили такие опыты с этими насекомыми. Самцов отделяли от самок и спинку каждого помечали капелькой яркой краски. Потом их рассаживали в маленькие клетки, развозили в разные стороны на разные расстояния и выпускали на волю. Не прошло и 30 минут, как первый меченый самец вернулся к клетке с самками сатурний. Он проделал путь в 5 километров. А один самец в этих экспериментах прилетел на "зов любви", преодолев расстояние в 11 километров! Расчеты показали, что на таком отдалении от самки в кубическом метре воздуха может находиться всего одна(!) молекула вырабатываемого ею пахучего вещества - эцагона. Тонкий, еле уловимый запах именно этих единичных молекул и был тем верным маяком, который вел самца по правильному пути на огромном расстоянии. У насекомых обнаружена еще одна весьма интересная особенность обоняния. Они могут, даже не прикасаясь к предмету, а лишь поводя усиками у его поверхности, по запаху составить представление о его форме! Эту особенность насекомых ученые называют топохическим чувством. Человеку же чувство "круглого" или "квадратного" запаха совершенно недоступно. Как бы мы ни принюхивались, никто из нас не сможет сказать, какой вид имеет предмет, испускающий запах.

Мы так детально остановились на органах обоняния человека и животных, потому что в этих высокосовершенных устройствах, созданных и отработанных природой на протяжении миллионов лет эволюции, заложены безграничные возможности для моделирования и построения многих технических систем хеморецепции, в которых давно и остро нуждаются если не все, то большинство областей человеческой практики. Разве не похожа, например, проблема сближения автономно управляемых объектов в космосе с тем, как летят навстречу друг другу самец и самка сатурнии, руководствуясь запахом единичных молекул эпагона. Здесь интересно буквально все: и система обработки информации, и механизмы управления и самонаведения. Если даже считать, что запах имеет сигнальное значение только в воздушной или водной среде и не может использоваться в космосе (хотя пока нет достаточных оснований отрицать такую возможность), то и для первых двух сред такие большие расстояния (до 11 километров) позволяют назвать большое число технических приложений. Многообещающие перспективы, например, открываются в создании дистанционной химической сигнализации по образцу и подобию органов обоняния "дымных жуков", слетающихся, как известно, на пожарища с расстояний до 80 километров. Искусственные органы обоняния могли бы стать незаменимыми устройствами в различных областях химической промышленности: ведь ассортимент имеющихся сейчас электронных датчиков для снятия информации о процессах химизма очень мал, параметры этих датчиков давно уже не удовлетворяют требованиям современной и будущей химической промышленности. Технический аналог человеческого органа обоняния можно весьма успешно применить в парфюмерной промышленности, в частности в производстве духов. Здесь искусственный нос сможет гораздо лучше парфюмеров, инженеров-экспертов следить за процессом производства и качеством продукции, появится возможность создавать духи любого аромата синтетическим путем из дешевого сырья. Надо будет лишь позаботиться о том, чтобы синтезированная молекула по форме и величине или по колебательным свойствам напоминала природную носительницу приятного запаха. Искусственные обонятельные анализаторы могут найти широкое применение в пищевой промышленности. Это могут быть сигнализаторы начавшейся порчи продуктов, дегустаторы исходного сырья и готовой продукции, устройства, позволяющие приспособить запах тех или иных продуктов к вкусам потребителей. На предприятиях, в научно-исследовательских институтах, в лабораториях, имеющих дело с токсическими материалами, искусственный нос позволит обнаружить чреватую опасностью утечку ядов, и прежде всего тех, которые не улавливаются, не воспринимаются обонянием человека.

Над созданием искусственных органов обоняния на протяжении последнего десятилетия энергично трудятся ученые и инженеры ряда стран. Работа ведется в нескольких направлениях, преследуются различные цели и задачи. В США, например, моделирование органов обоняния живых существ подчинено прежде всего военным и полицейским нуждам. Так, при изучении обоняния угрей учеными было установлено, что эти рыбы могут обнаруживать по запаху спирт в разведении, равном 6-10-20. Иными словами, достаточно в Ладожском озере (объем воды в нем равен 3500 кубическим километрам) развести 1 грамм спирта, чтобы угорь мог отличить эту воду от другой! Узнали об этом американские военные специалисты-и всполошились. Еще бы,- ведь с помощью такого прибора подводная лодка могла бы "взять след", оставленный в открытом океане неприятельским судном. И вот американские инженеры несколько лет бьются над созданием устройства, которое могло бы обнаруживать корабли по запаху, то есть по наличию в воде пахучих примесей, остающихся в кильватерной струе движущихся кораблей.

Журнал "Юнайтед Стейтс ньюс энд Уорлд рипорт" сообщил, что американские ученые по заказу Пентагона создали специальный "электронный нос", способный опознавать запах человеческого тела. Установленный на вертолете такой "нос", как утверждают его изобретатели, позволит на значительном расстоянии обнаруживать скопления людей, чтобы определить дислокацию воинских подразделений.

В Иллинойском технологическом институте (США) по контракту с Федеральным агентством авиации разработан "электронный нос" для того, чтобы обезопасить пассажиров от возможных взрывов бомб, подкладываемых гангстерами в самолеты. Для обнаружения бомбы достаточно четырех минут, то есть времени, пока самолет рулит с герметически закрытыми дверями и люками от аэропорта к старту.

Одна иностранная фирма, сдающая напрокат автомобили, снабдила свои автомашины устройствами, которые не позволяют людям, находящимся в нетрезвом состоянии, завести двигатель. Чувствительный элемент - "нос" прибора - реагирует на наличие в кабине винных паров. Человек, выдыхающий такие пары, не может включить зажигания, сколько бы он ни вертел ключом. "Электронный нос" указывает исполнительным элементам, что за рулем пьяница, и они надежно отключают систему зажигания от аккумулятора. "Нос" настолько чувствителен, что делает свое дело даже при сквозняке в кабине и при наличии "помех" от парфюмерии.

Известен также "электронный нос", созданный Розано и Скепсом. В этом приборе под воздействием пахучего вещества изменяется величина электрического тока. Эти изменения можно использовать для опознания определенных запахов. Чувствительность прибора в 100 раз выше чувствительности человеческого носа к некоторым спиртам (например, этиловому).

В одном из отделений американской фирмы "Ханивелл" изготовлено устройство, работающее по принципу избирательного поглощения ультрафиолетового излучения некоторыми газами. В приборе имеется специальная ультрафиолетовая лампа, излучение которой фокусируется на чувствительной трубке детектора. При прохождении газа между лампой и детектором часть ультрафиолетового излучения лампы поглощается, в результате чего уменьшается воспринимаемая детектором энергия. Когда концентрация газа достигает определенного уровня, детектор включает аварийный сигнал. Устройство обладает высокой чувствительностью. Оно воспринимает запахи при концентрации вещества 0,00001%. Прибор нашел применение на фабриках химической чистки для обнаружения токсического газа перхлорэтилена. Он может также обнаруживать запахи бензина, красок, лаков, аммиака, кислот, запах свежих яблок, бананов и т. п.

В последнее время в американской печати на все лады расхваливается так называемая "электронная ищейка". Она создана по заказу полиции США, поскольку традиционные методы розыска преступников давно уже стали неэффективными и число нераскрытых преступлений, совершаемых гражданами "собственной страны господа бога", с каждым годом катастрофически увеличивается.

Грабители и убийцы не оставляют ныне на месте преступления своих вещей - носового платка или перчаток, не оставляют они и своих отпечатков пальцев, "работая", как правило, в перчатках. Но след все же остается. Этот след - запах. Ученые уже давно доказали, что каждому человеку свойствен свой собственный запах. Этот индивидуальный запах, очевидно, предопределен генетически; только идентичные (однояйцевые) близнецы имеют одинаковую генетическую конструкцию, и запахи их чрезвычайно схожи. Видимо, запах своей однозначностью подобен в этом смысле дактилоскопическим узорам. У каждого человека имеется несколько источников кожных выделений: потовые железы, "пахучие железы", жировые железы и т. д. На ступнях ног имеются только потовые железы, но зато там их очень много - до 1000 на каждый квадратный сантиметр. Поэтому, вероятно, именно они в первую очередь и отвечают за происхождение пахучего следа. При благоприятных условиях собака может идти по следу даже суточной давности. Точно так же "электронная ищейка", не уступающая, а превосходящая по чувствительности и избирательности орган обоняния собаки, по замыслу полиции США должна помогать следственным органам в розыске преступников по запаху. "Электронная ищейка", если ее привезти и включить в комнате, где, скажем, было совершено убийство, безошибочно узнает, кто находился в течение последних суток в этой комнате, кроме жертвы преступления. Даже если преступник уничтожил все следы, его обязательно выдаст его собственный запах. Устройство и принцип работы "электронной ищейки" полиция держит на всякий случай в строгом секрете. Однако известно, что "картотека запахов" грабителей и убийц стремительно пополняется: теперь запахи фиксируются с такой же тщательностью, как и отпечатки пальцев преступников. Таков американский новый подход к проблеме преступности - не борьба с причинами, ее порождающими, а только изыскание более совершенных средств для розыска убийц и грабителей.

В Роттердаме (Голландия) закончился первый этап разработки автоматической системы оповещения о загрязнении воздуха. Она состоит из 31 электрической "ноздри", которые размещаются близ больших промышленных предприятий и контролируют содержание двуокиси серы (сернистого ангидрида) в воздухе. Как только содержание двуокиси серы превышает допустимый предел, компьютер*, к которому подключена установка, дает сигнал и на электронной карте точно указывается местонахождение завода, виновного в загрязнении воздуха.

* (Компьютер - специализированная электронная вычислительная машина.)

Разработано еще несколько разновидностей так называемых искусственных носов, работающих на различных принципах. Однако все они, как и упомянутые выше, отнюдь не являются бионическими системами. В сущности, эти устройства представляют собой довольно чувствительные, но весьма громоздкие газоанализаторы, отличные как по структуре, так и по принципам работы*, по избирательности, быстродействию от органов обоняния, созданных живой природой. Достаточно сказать, что прибор, способный методом газо-жидкостной хроматографии проанализировать запах земляники, имеет спираль из стеклянной трубки длиной 120 метров. Для его работы необходим также термостат с программным управлением. Анализ занимает около часа, после чего требуется разборка, промывка и перезарядка аппарата.

* (Эти системы, как правило, используют метод последовательного анализа в отличие от биологических систем, осуществляющих параллельный анализ пахучих веществ.)

Одним из первых над созданием бионического аппарата, копирующего работу органов обоняния, начал трудиться американский профессор Эндрю Дрэвникс. Ученый задался целью построить "электронный нос" для медицинской диагностики. Дело в том, что для некоторых заболеваний характерен особый запах, связанный, очевидно, с нарушением химического баланса в теле больного. "Электронный нос" должен уметь обнаруживать, дифференцировать и узнавать специфические запахи, характерные для той или иной болезни, абсолютно точно, причем обонятельным способностям такого устройства должны быть чужды такие явления, как утомляемость, адаптация.

Поскольку носителями запахов являются пары органических веществ, Дрэвникс решил построить модель искусственного носа, используя эффект изменения контактного потенциала под воздействием пахучих веществ. Несмотря на то что химико-электрический процесс, лежащий в основе действия созданного аппарата, довольно сложен, его конструкция получилась относительно простой. Представленное на рис. 10 сенсорное устройство состоит из четырех неподвижных золотых электродов и вращающегося золотого гребка-лопатки, помещенных под стеклянный колпак, в который поступает пахучая смесь. Неподвижные пластины покрыты различными адсорбентами и подключены к контактам переключателя, движок которого вращается синхронно с гребком-лопаткой. В зависимости от изменения контактного потенциала под воздействием пахучих веществ меняется ток через сопротивление R и, следовательно, напряжение на нем, подающееся на осциллографе. Когда в сенсорной камере нет запахов, на экране видна прямая линия. При появлении запаха на экране возникают типичные волны. По форме волны и величине ее гребней и впадин можно судить о том, какое пахучее вещество и в какой концентрации находится в воздухе.

Рис. 10. Принципиальная схема модели 'электронного носа', созданного доктором Э. Дрэвниксом

Пользуясь "электронным носом", Дрэвникс на протяжении последних лет проводит большую исследовательскую работу в надежде найти точный метод диагностики различных заболеваний по запаху. Исследуемого пациента помещают в стеклянный ящик, в который непрерывно вводят воздух определенного состава. Отработанная смесь паров и газов подвергается анализу, в ходе которого определяют химические вещества, выделенные больным. Пока их обнаружено 24. Сейчас профессор Дрэвникс пытается установить, какие из этих веществ свойственны здоровому человеку, какие и при каких концентрациях являются спутниками различных заболеваний.

Рис. 11. Принципиальная схема модели 'электрического носа' Р. Монкрифа: а - колба с раствором пахучего вещества; б - вход пахучей смеси; в - увлажнитель; г - перфорированная металлическая трубка; д - блок термосопротивлений; е - расходомер; ж - устройство для сглаживания пульсации; з - воздушный насос

Прибор для распознавания запахов различных веществ и определения их концентрации разработал также шотландский ученый Р. Монкриф. При его создании он использовал три явления: способность тонких пористых пленок различного состава избирательно поглощать (адсорбировать) те или иные пахучие вещества, выделение тепла при адсорбции этими пленками пахучих веществ, свойство полупроводниковых резисторов* менять сопротивление при изменении температуры.

* (Резистор - элемент радио- или электрической цепи, обладающей заметным омическим сопротивлением.)

Основа прибора - несколько одинаковых маленьких камер, подключенных параллельно к устройству, продувающему через них пахучую смесь, которая предварительно увлажняется, так же как увлажняется воздух в носовой полости. В каждой камере помещены два одинаковых полупроводниковых резистора (терморезистора), один из которых покрыт адсорбирующей пленкой (естественно, материалы пленки выбраны различными для всех камер). Терморезисторы включены в смежные плечи обычного моста Уитстона. Изменения окружающей температуры действуют одинаково на оба терморезистора, и мост остается сбалансированным. Адсорбция же пахучего вещества вызывает нагрев (и изменение сопротивления) только того резистора, который покрыт адсорбирующей пленкой. Баланс моста нарушается, и в его диагонали появляется электрический сигнал. Усиленные сигналы измеряются милли - или микроамперметром и одновременно подаются в записывающее устройство. Зная, к какому химическому веществу чувствительна та или иная камера, можно по номеру канала, в котором появился сигнал, определить состав пахучей смеси, а по величине сигнала - ее концентрацию.

У "искусственного носа" Монкрифа имеется ряд сходных черт с обонятельным анализатором человека: он немедленно реагирует на пахучее вещество, реакция исчезает с удалением запаха, для работы прибора необходимо движение воздуха над воспринимающей поверхностью, устройство "устает" и должно отдыхать перед последующими опытами, модель быстрее адаптируется к сильным запахам, чем к слабым, модель показывает ограничение реакции на сильные запахи, когда дальнейшее увеличение стимула не дает ответа. Небезынтересно, что кривые, полученные с помощью прибора Монкрифа, имеют большое сходство с кривыми электрической активности обонятельного эпителия лягушки.

Таким образом, Монкриф доказал созданным им прибором, что использование адсорбента в непосредственном контакте с термометрическим устройством любого вида может служить моделью обонятельного эпителия. Сходство модели с оригиналом еще больше увеличивается, если используемое термометрическое устройство преобразует тепловые изменения в электрические. И все же, как ни значительны первые успехи в создании бионических систем обоняния, позволяющих объективно оценивать качество и интенсивность запахов, приборы Дрэвникса, Монкрифа и других пока еще являются довольно грубыми моделями хеморецепции живых существ.

Рис. 12. Усик пчелы, увеличенный примерно в 20 раз, и один из его 12 подвижно соединенных члеников при более сильном увеличении. Светлые пятна - затянутые пленкой поры в хитиновом покрове (органы обоняния); между ними - многочисленные осязательные волоски (по К. Фришу)

Что же мешает ученым, бионикам, инженерам абсолютно точно воспроизвести в металле, электронных схемах обонятельные органы человека и животных? Трудностей здесь очень много. Возьмем к примеру обонятельные рецепторы насекомых. Органы химического чувства этих существ, воспринимающие запахи и вкусовые раздражения, - это расположенные около рта усики (антенны) и щупики, густо усеянные микроскопически малыми волосками величиной в тысячные или сотые доли миллиметра. У одной только падальиой мухи на усиках насчитывается более 3500 хеморецепторов, у оводов - более 6000, у рабочей пчелы - около 12 000. Если учесть размеры антеннки-усика, на которой расположены и рецепторные клетки и нервные сети для проведения и обработки запаховой информации, то легко представить себе те трудности, которые испытывает бионик, пытающийся разобраться в устройстве обонятельного аппарата насекомых и смоделировать его.

Главная же трудность заключается в том, что для ученых до сих пор остается много неясного в химии и физике запахов. Да, да, как это ни парадоксально, но природа запахов по сей день по-настоящему не изучена. Люди по-разному воспринимают запах одного и того же вещества. Никто толком не может объяснить, почему одни вещества обладают сильнейшим эапахом, а другие не пахнут вовсе, почему одни запахи приятны, а другие отвратительны. Единой точки зрения на сей, счет нет. Даже нет меры, которой можно было бы измерять силу запаха так, как мы измеряем силу звука, освещенность или температуру.

В разное время было выдвинуто более 30 предположений, объясняющих возникновение запаха и механизм обоняния. Все они в основном сводятся к трем гипотезам.

Химическая гипотеза предполагает, что качество запаха и его интенсивность зависят от химического состава вещества. Известно, что отдельные молекулы тех или иных веществ каким-то образом действуют на нервные окончания, находящиеся на поверхности слизистой оболочки, называемой обонятельным эпителием. В состоянии покоя оболочка, покрывающая нервное волокно, снаружи заряжена положительно, изнутри - отрицательно. Возбудить нерв - значит на время снять разность потенциалов. Деполяризация вызывается молекулой пахучего вещества. Длится она очень малый отрезок времени и, быстро распространяясь по нервному волокну, вызывает определенную реакцию центральной нервной системы - и человек ощущает запах.

Физическая, или так называемая колебательная, гипотеза связывает способность вещества издавать запах с вибрационными свойствами его молекул и со спектром их излучений на волнах определенной длины, то есть механизм ощущения запаха сходен с механизмом зрения: кванты инфракрасного излучения воздействуют на молекулы обонятельного пигмента, вызывая их перестройку, что влечет появление нервного сигнала.

Третья гипотеза - физико-химическая - берет свое начало со времен римского поэта и философа Тита Лукреция Кара. Ученый полагал, что в носовой области есть маленькие поры, различные по размерам и форме, в которые входят пахучие частички, испускаемые летучими веществами. Частички каждого пахучего вещества имеют присущую только им определенную форму и размеры, а распознавание каждого запаха зависит от того, к каким порам носовой области подходят эти частички. Разные поры- разные запахи.

Это интересное объяснение механизма обоняния, данное Лукрецием Каром, до середины XX века оставалось экспериментально не проверенным. Не было стереохимии - науки, изучающей пространственное строение молекул (она сформировалась в конце прошлого столетия), не было спектроскопических методов (они получили развитие во второй четверти XX века), с помощью которых можно определить размеры атомов и межатомные расстояния. И вот известный уже нам шотландский ученый Р. Монкриф в 1949 году выдвинул стереохимическую гипотезу, очень напоминающую догадку римского поэта.

Монкриф предположил, что обонятельная система содержит рецепторные клетки нескольких различных типов, каждый из которых соответствует определенному "первичному" запаху, и что молекулы пахучего вещества вызывают ощущение запаха, плотно входя в рецепторные участки - "лунки" этих клеток. Иными словами, молекулы пахучего вещества действуют на обонятельный эпителий не химически и не вибрационными свойствами, а просто своей формой и размерами. Здесь имеет место механическое взаимодействие молекул с рецепторными клетками. Молекула соответствующей конфигурации входит в углубление рецептора ("лунку") примерно так же, как штепсельная вилка в розетку, возникает нервный импульс. Допускается также, что некоторые молекулы могут входить в две разные розетки - одной стороной в более широкий рецептор, а другой - в более узкий. В таком случае возникает ощущение сложного запаха.

В 1952 году эта гипотеза была доказана экспериментально американским химиком-органиком Д. Эймуром (Калифорнийский университет в Беркли). Изучив запахи 600 органических соединений, он установил, что более ста имеют запах камфары. Помимо этого запаха, были выделены: эфирный, мускусный, цветочный, мятный, острый и гнилостный. Смешивая эти семь запахов в разных комбинациях и пропорциях, ученый получал любой из известных запахов (в этом смысле основные типы запахов можно сравнить с тремя основными цветами - красным, зеленым, синим и четырьмя категориями вкуса - сладким, соленым, горьким, кислым). Д. Эймуру удалось установить, что запах вещества определяется не столько его химической природой, сколько величиной и конфигурацией молекулы, а иногда и ее зарядом. Мускусный запах свойствен молекулам в форме диска, молекулы с камфарным запахом имеют форму шара и т. п. Был поставлен такой эксперимент. Д. Эймур спроектировал молекулу неизвестного дотоле вещества и предсказал, как оно будет пахнуть. Химики по его просьбе синтезировали вещество с такими молекулами, а опытные дегустаторы установили, что его запах именно таков, каким он должен быть по прогнозу Эймура. Последующие исследования показали также, что, кроме формы и размера молекул, запах зависит и от наличия в них особых функциональных групп, способствующих установлению контакта молекулы с "рецептивными участками" обонятельного эпителия. Таким образом, наши органы обоняния работают, по-видимому, по принципу "ключа и замка".

Рис. 13. Модели молекул веществ, создающих первичные запахи, и соответствующие им рецептивные участки

И все же приходится признать, что все три изложенные гипотезы при всей своей кажущейся на первый взгляд стройности имеют весьма существенные пробелы. Так, например, химическая гипотеза не может объяснить, почему химически очень близкие вещества имеют различный запах. Вероятно, правы те ученые, которые утверждают, что прямой связи между химическим составом и пахучими свойствами не существует. Много белых пятен в колебательной гипотезе. Неясно, например, почему одинаково пахнут вещества, поглощающие излучение разной частоты, а у других веществ спектры поглощения абсолютно одинаковы, а запахи совсем разные. И еще. Сегодня физики могут создать инфракрасные волны любой длины, однако все попытки найти "пахучую" электромагнитную волну пока не увенчались успехом. Что касается стереохимической гипотезы, которая среди всех существующих теорий обоняния в наши дни считается наиболее состоятельной, то и у нее имеются слабые места. Исходя всего из семи основных запахов, трудно объяснить высокую информационную емкость обонятельного аппарата (громадное число различаемых запахов). Трудно также объяснить, почему число митральных клеток и, по-видимому, число типов приемников не совпадает с числом простых запахов.

Итак, строгой физической теории запахов пока еще нет. Одно из древнейших и важнейших чувств - чувство обоняния по-прежнему остается полным загадок. Чтобы установить истинную природу запахов и механизм их восприятия и на основе добытых знаний решить проблему автоматизации процессов восприятия и обработки запаховой информации в самых различных сферах человеческой деятельности, ученым, вероятно, понадобится еще не один год. И вот недавно наметился новый подход к решению этой сложнейшей проблемы. Речь идет о "биологизации" создаваемых инженерами обонятельных анализаторов, о построении "полуживых" систем. Один из инициаторов этого начинания - американский ученый Роберт Кей.

Он поставил задачу создать простой по устройству прибор, способный по запаху быстро обнаруживать присутствие ядовитых газов в воздухе и поднимать тревогу, когда их концентрация достигнет опасного для человека уровня. Такой прибор должен работать непрерывно и надежно в шахтах, рудниках, на подводных лодках и в кабинах космических кораблей, где опасность отравления воздуха постоянно существует. В качестве чувствительного элемента - датчика запаха ядовитых газов, Кей использовал в спроектированном им устройстве... живую муху. Обонятельный орган этого насекомого - антенна - представляет собой полость, в которой находятся нервные окончания, объединенные в антенный нерв. К нервным узлам, заменяющим мухе мозг, ученый присоединил микроэлектроды, которые передавали ее биотоки на обработку. Сначала их подавали на усилитель, а затем - в анализатор, где "обонятельные" биотоки отделялись от всех других. Почуяв ядовитый газ, муха начинала "генерировать" импульсы характерной формы, и анализатор немедленно включал сигнал тревоги.

Для "детектора запахов" (так ученый назвал созданный им прибор) Кей выбрал муху по ряду соображений: такой "датчик запахов" легко найти, биотоки мухи просто расшифровать и, наконец, у этих насекомых превосходное, тонкое обоняние. Да и в эксплуатации такой "прибор" очень удобен: если живой "блок" выйдет из строя, в обычной коробке из-под спичек всегда можно хранить несколько десятков запасных,

А если нет под руками мух? Не беда. Их с успехом могут заменить... тараканы! На некоторых американских шахтах для определения опасных концентраций вредных газов в воздухе в течение последних шести лег используется устройство, главным чувствительным элементом которого является таракан. Он улавливает самые незначительные дозы рудничного газа, которые не способен обнаружить ни один из известных приборов. Малейшая опасность - таракан дает сигнал предупреждения.

Бионики полагают, что принцип функционирования органов обоняния мухи, таракана и других насекомых можно будет в дальнейшем широко использовать во входных устройствах вычислительных машин и газовых хроматографах*. А пока...

* (Хроматограф - прибор для анализа химического состава веществ хроматографическим методом.)

Пока ученые заняты поиском в мире животных организмов, способных автономно выполнять функции газоанализаторов и запахолокаторов в различных областях производства и научных исследований. Для такой роли биологические системы должны отвечать двум требованиям: обладать высокочувствительным обонятельным аппаратом, который мог бы воспринимать тот или иной интересующий нас запах в самой мизерной концентрации, реакция па обнаруженный запах должна быть немедленной, простой, наглядной и понятной.

Идея эта в общем-то не новая, но широкой реализации до недавнего времени она не получила, по весьма простой причине: мы очень мало знали об органах обоняния живых существ, точнее, об их способностях и возможностях. Из всего многообразия животного мира человек длительное время использовал в качестве запахолокаторов лишь три-четыре вида. Известно, например, что еще в начале нашего века во многих странах мира функцию дегустаторов рудничного газа выполняли канарейки. Эти певчие птички настолько чувствительны к ядовитым газам, что при ничтожном количестве этих газов в шахте канарейки теряют сознание. Однако добрая порция кислорода снова приводит их в чувство.

Бывалые моряки, несомненно, помнят те времена" когда в списках экипажей подводных лодок числились... белые мыши. Дело в том, что в свое время даже "владычица морей" Англия строила лодки, которые освещались газолином - жидким углеводородом, представлявшим огромную опасность при малейшей небрежности. Выяснилось, что белые мыши чрезвычайно чувствительны к запаху газа и моментально предупреждают о его утечке своим писком. На содержание мышей отпускались даже специальные деньги, включавшиеся в общую расходную ведомость команды.

Запахолокациоиные способности белых мышей используются и ныне. Этих животных берут с собой на работу горняки ряда стран для обнаружения рудничного газа. Чувствуя запах газа, животные начинают метаться в клетке.

У горняков есть еще один давний и верный друг - чиж. Каждое утро перед началом работ в лабиринт угольных шахт английского городка Мансфильд спускаются два специалиста. Они везут с собой большую клетку с... чижами. Шахтеры с большим уважением и доверием относятся к этой птице, которая не раз спасала их от смертельной опасности. Дело в том, что чиж совершенно не переносит присутствия окиси углерода, он умирает, вдохнув малейшую порцию этого газа. Чуткая птица беззаветно служит уже многим поколениям горняков.

Не менее важную спасательную службу, правда другого рода, давно несут наши четвероногие друзья - собаки в Австрийских Альпах, где каждую зиму с горных хребтов обрушиваются снежные лавины, забивающие ущелья, сносящие дома и целые поселения.

Местные жители хорошо знают все приметы лавиноопасных склонов. Они даже назвали некоторые лавины, скатывающиеся с гор в одних и. тех же местах и в одну и ту же пору, собственными именами. И к приходу, скажем "Карла" или "Иоганна" население принимает меры безопасности. И все же на горных дорогах Австрии путника постоянно поджидает опасность быть погребенным иод снегом. Не раз в лавины попадали лыжники, лесорубы, крестьяне, работающие в горах, дети, возвращающиеся из школы. В таких случаях обычно сразу же создаются спасательные отряды добровольцев. Но лавины захватывают иногда очень большую площадь. Нелегко отыскать под глубоким снегом пострадавшего. И тут на помощь человеку приходят живые запахолокаторы - собаки.

Далеко не каждая собака может справиться с трудным делом розыска погребенных под снегом. Необходимое качество лавинной собаки - хорошо развитый нюх. А у собак, выросших в городе, нюх несколько притуплён. К тому же одно дело - отличить среди других человека, запах которого знаком собаке, и совсем другое - в бурю или туман учуять неизвестного, погребенного под лавиной. Дрессировка лавинных собак - дело очень сложное. Сначала их обычно заставляют искать какую-нибудь вещь хозяина, закопанную в снег. Следующий этап - отыскать спрятанного под снегом хозяина. Потом наступает самое трудное - приучить собаку разыскивать незнакомых людей. После умелой дрессировки лавинная собака отыскивает и тех, кто заблудился в горах в туман или ночью. Четвероногий запахолокатор несет свою трудную и сложную горноспасательную службу безотказно в любую погоду, в любых условиях.

Жители Альп издавна рассказывают удивительные истории о легендарных сенбернарах, спасших от смерти многих людей. В Швейцарии, например, хорошо известен пес по кличке Барри, отыскавший за свою долгую службу у перевала Сен-Готард около пятидесяти человек.

Канарейки, белые мыши, чижи, собаки - это, так сказать, пионеры запахолокационной службы. За последние годы ученым удалось выявить и привлечь на службу человеку множество новых живых запахолокаторов, успешно выполняющих возлагаемые на них обязанности. Так, в новой "профессии" начали недавно выступать попугаи. Оказывается, эти птицы могут не только хорошо имитировать человеческую речь, но и лучше любого современного прибора ощущать присутствие в воздухе даже самых ничтожных количеств синильной кислоты. Они показали себя настолько совершенными детекторами этого страшного яда, что венгерская фармацевтическая фабрика "Кобания" закупила десять какаду и зачислила их в штат сотрудников предприятия. Попугаи постоянно дежурят в цехе, где изготовляются различные лекарственные соединения синильной кислоты, ограждая людей от опасности отравления.

Много новых "специальностей" за последние 25-30 лет приобрели собаки благодаря своему тонкому обонянию. Так, в годы второй мировой войны минеры располагали весьма ограниченными средствами для поиска тщательно замаскированных врагом мин: миноискатели того времени обнаруживали лишь мины в металлических оболочках, деревянные же и стеклянные приходилось нащупывать длинным шестом с острым металлическим наконечником. При таких средствах жизнь минера постоянно подвергалась опасности. Нужно было найти и обезвредить тысячи, десятки и сотни тысяч мин. Малейшая ошибка - смерть. Собаки же остро чувствуют запах взрывчатки в оболочках и без оболочек. Но для этого они должны пройти специальную тренировку. И вот в 1942 году в Центральной школе военного собаководства были подготовлены и прошли строгие испытания на полигоне и в боевых условиях первые собаки-миноискатели. Острое чутье, старательность, заинтересованность в работе, абсолютная дисциплина - вот характеристика собаки-миноискателя, данная подполковником в отставке А. Мазовером, бывшим командиром 37-го отдельного батальона собак-миноискателей и истребителей танков.

Использование собак в качестве миноискателей значительно облегчило работу минеров Советской Армии. Собака и человек трудились на полях сражений в полном контакте, эта пара была единым, целенаправленным работающим организмом. Путь минера стал безопасней. Идя следом за собакой по проверенному ею пути, минер уже не рисковал подорваться. Обыскиваемая полоса стала шире в 10-15 раз. Быстрота поиска увеличилась более чем в 20 раз. Собаки работали в высокой траве, в густых лесных зарослях, в помещениях, где не мог бы работать минер с миноискателем или щупом.

Батальоны собак-миноискателей разминировали сотни советских и зарубежных городов: Киев, Одессу, Новгород, Белгород, Витебск, Полоцк, Варшаву, Прагу, Будапешт, Вену, Берлин и многие, многие другие. На этом поприще отличились десятки служебных собак и "призванные из запаса" охотничьи лайки, гончие, легавые, разношерстные, беспородные дворняжки. Приведем, по воспоминаниям подполковника А. Мазовера, лишь один из многочисленных примеров умелой работы собак-миноискателей.

"...Освобожденный Полоцк еще горел, в отдельных районах еще слышались выстрелы, когда на одной из площадей у здания школы, приспособленной немцами под лазарет, остановилось отделение минеров с собаками. В спешно эвакуированном лазарете царил страшный беспорядок: сдвинуты и перевернуты кровати, скомканное белье, еще хранившее форму лежавших людей, разбитые шкафы с рассыпанными и разлитыми лекарствами, окровавленные бинты путались под ногами. А в это же время в скверике около дома сидели и лежали, ожидая помещения в госпиталь, другие раненые - освободители города. Ждать было некогда. Командование торопило проверить помещение: нет ли там мин? Вожатые расставлены по палатам, каждому дано задание; хотя было очень сомнительно, что в этом хаосе стойких лекарственных запахов собаки сумеют учуять мины, к обыску все же приступили. Серая овчарка Дина остановилась и села около растрепанной сдвинутой в сторону койки. "Пустите собаку с другой стороны",- сказал офицер, очень уж невероятно было, что Дина нашла мину. Пущенная с другой стороны, Дина уверенно выбрала эту же койку. Помещение быстро освободили, длинным шнуром из окна дернули койку. Послышался лязг железа, удар одной койки о другую, но взрыва не последовало. Наступившее молчание прервал вожатый: "Не может быть, чтобы Дина ошиблась, разрешите осмотреть койку". В набивке грязного, примятого матраца лежала противопехотная мина, ожидавшая свою жертву"*.

* ("Наука и жизнь", 1970, № 5 , стр. 120.)

За годы Великой Отечественной войны собаки-миноискатели спасли тысячи жизней солдат Советской Армии, жителей сел и городов, помогли спасти от разрушения сотни заминированных фашистскими вандалами зданий, архитектурных памятников.

Недавно собаки начали работать в качестве "инспекторов" газовых сетей. Инициатива этого нововведения принадлежит дирекции городских газовых магистралей во Франкфурте-на-Одере (ГДР).

При прокладке газопроводов в новых районах городов иногда случается, что заделанная и закрытая магистраль где-то пропускает газ. В таких случаях выход один - откопать линию. Но и в этом случае очень трудно обнаружить место утечки. Разумеется, "больное" место всегда находят, но на это требуется много времени. Вот тут-то на выручку газовщикам и приходят собаки, которые обладают прекрасным обонянием и очень быстро обнаруживают течи в газовых магистралях.

В 1968 году работники управления Таллингаз отобрали для "инспектирования" городской газовой сети несколько умных, сильных и выносливых восточноевропейских овчарок. Лучшая из них - Динго - после трехмесячной учебы стала высококвалифицироваиньш работником. Ее очень ценят. Она официально зачислена в штат управления Таллингаз, получает зарплату 20 рублей в месяц (а ведь не каждая собака может похвастаться государственным жалованием!), под ее контролем 23 улицы Таллина протяженностью 5713 метров, и на магистрали всегда порядок. Четвероногие инспекторы управления Таллингаз добросовестно несут свою службу по наблюдению за газовыми магистралями.

Рис. 14. Четвероногий запахолокатор (восточноевропейская овчарка) на работе

Точно так же несут службу наблюдения за газовыми сетями десятки овчарок в ГДР, ПНР и других странах. Газовщики считают, что никакой прибор-анализатор не может сравниться с нюхом овчарки, когда нужно обнаружить самую небольшую утечку газа. Четвероногие запахолокаторы очень ответственно относятся к своим обязанностям. Обнаружив утечку в газопроводе, пес-"инспектор" ложится и громко лает до тех пор, пока не приедет аварийная бригада и не приведет магистраль в порядок.

Изумительную способность наших четвероногих друзей улавливать и очень точно различать запахи несколько лет назад ученые решили использовать и в ... геологии. Идея обучения собак новой профессии - рудознатцев - в нашей стране принадлежит доктору биологических паук профессору Института минералогии СССР Г. А. Васильеву. В Петрозаводский научно-исследовательский институт геологии из питомника Министерства путей сообщения привезли несколько собак. Их учили отыскивать тщательно спрятанные камешки - серный колчедан. Этот поиск - "начальное образование" четвероногого разведчика. В ходе тренировок задания усложнялись. Постепенно собаки научились безошибочно выбирать из образцов пустой породы или других минералов только те, которые содержат гот или иной элемент.

Пройдя успешно "курсы рудознатцев", овчарка по кличке Мурат в 1966 году преподала весьма интересный урок работникам одной поисковой партии. Начали бурить скважину. Мурат подошел, покрутился немного, а затем направился в сторону. В пятидесяти метрах он остановился и залаял. На этом месте разведчики обнаружили залежи серного колчедана! Теперь четвероногих "специалистов" по рудам можно встретить во многих геологических партиях. В 1970 году восемь восточноевропейских овчарок участвовало в поисках полиметаллических руд на территории Иртышской геологоразведочной партии. Было собрано большое количество проб, часть из которых дала положительный результат. Особенно эффективно потрудились в этом поиске овчарки Джильда и Карай.

Большой известностью пользуется в соседней и дружественной нам Финляндии овчарка-"геолог" Лари. Поиску полезных ископаемых ее начали обучать в 1962 году. Поначалу она обнаруживала куски пород на поверхности или неглубоко в земле. А через два года на площади 3 квадратных километра Лари отыскала 1330 образцов, представляющих практический интерес. На этой же территории специалист-геолог обнаружил лишь 270 образцов! Геологические способности Лари основываются на великолепном чутье, умении различать запах серного колчедана, или пирита, присутствующего во многих комплексах железных руд. Успехи Лари и ее хозяина Пентти Матссона на поприще геологии в 1966 году были отмечены премией Государственного совета Финляндии, присуждаемой за успешную разведку месторождений колчеданных руд.

В той же Финляндии собак сейчас начали привлекать к борьбе с распространением наркомании. Дело в том, что контрабанда наркотиков в эту страну возрастает. Власти уже приняли ряд мер по пресечению провоза опасного зелья. Таможенная служба получила подкрепление в виде нескольких специально обученных псов-лабрадоров, которые обнюхивают одежду и багаж приезжих на таможне и в порту. Учуяв запах наркотика, собака начинает громко лаять. Опыт финских таможенных чиновников переняли шведы. Здесь прославилась собака лабрадорской породы по прозвищу Кокетка. Контрабандисты называют ее "Черной сатаной". Кокетка очень чувствительна к запаху наркотиков, и ей поручается разыскивать тайники с этим зельем на автомашинах. Четвероногий детектив относится к своим обязанностям очень добросовестно: на обнюхивание большого транспортного грузовика у Кокетки уходит около трех часов.

Вероятно, высокосовершенному органу обоняния наших четвероногих друзей ученые найдут еще не одно новое практическое применение. Надо также полагать, что со временем, кроме собак, канареек, чижей, белых мышей и попугаев, в мире животных будет найдено и привлечено на службу человеку еще множество других живых запахолокаторов. Арсенал хеморецепции живой природы многообразен и неисчерпаем. Здесь, по-видимому, можно найти запахоанализаторы на все случаи жизни. Но это не самоцель. Живые обонятельные системы не могут выйти за пределы, выработанные в процессе эволюции. Они не способны, например, реагировать на многие искусственно созданные в наш век бурного развития химии вещества, обладающие сильным физиологическим действием, по молекулы которых не возбуждают обонятельный эпителий. Между тем искусственные органы обоняния можно научить чувствовать запахи и этих веществ, воспринимать любую гамму запахов. И в этом направлении ученые многих стран ведут энергичную работу. Интенсивно изучается физиология органов обоняния живых организмов на различных уровнях, ведутся глубокие бионические исследования процессов сбора и переработки запаховой информации в биологических системах, уточняется взаимосвязь запаха вещества с его физическим и химическим свойством, строятся бионические модели хеморецепторов.

Проблему обоняния академик И. П. Павлов назвал "одной из наиболее сложных в физиологии". И все же специалисты, занимающиеся разработкой ольфатроники - науки о запахах,- уверены, что благодаря совместным усилиям биоников, физиологов, химиков и специалистов по электронной технике человек получит возможность совершить увлекательное путешествие в огромную, таинственную, до сих пор еще как следует яе открытую страну запахов.

Глава пятая. "Интеллигенты" моря

В один из штормовых дней 1888 года недалеко от Новой Зеландии, в проливе Френч-Пасс (который начинается у острова Д'Юрвиль и Пелорус Сауид и доходит до Тасманского залива), изобилующем предательскими течениями и острыми подводными скалами, команда шхуны "Бриндель", шедшая с грузом машин и обуви в Сидней, заметила перед носом корабля большого серо-синего дельфина, резвящегося, словно щенок. Сначала матросы по ошибке приняли его за молодого кита и хотели было загарпунить, но жена капитана отговорила их. Пробираясь сквозь туман и дождь вслед за играющим дельфином, шхуна благополучно прошлл через опасный пролив.

Так началась удивительная "служба" бесплатного "лоцмана" Джека из Пелоруса. Он выходил на "работу" ежедневно, в любую погоду. Джек обычно плыл недалеко от корабля, время от времени ныряя под него, чтобы вынырнуть у противоположного борта, словно сторожевая собака, загоняющая овцу в стадо. После своей первой встречи со шхуной "Бриндель" Джек неизменно оставался на своем посту многие годы.

В 1903 году пьяный пассажир с корабля "Пингвин" выстрелил в Джека из пистолета. В течение двух недель Джек не являлся на "службу", и все решили, что он убит, но однажды ясным утром бесплатный "лоцман" из пролива Френч-Пасс появился снова. Единственный корабль, к которому он не выходил навстречу, был "Пингвин".

В 1911 году Джек исчез. Он пропал так же неожиданно, как и появился в проливе Френч-Пасс в один из дней 1888 года. Вероятно, наступила неотвратимая старость.

Бескорыстная служба человеку Джека из Пелоруса не является чем-то исключительным для дельфиньего племени. Еще Платон в свое время советовал: "Тому, кто по несчастью оказался среди волн, следует плыть, уповая на помочь дельфина или богов"*.

* (Цит. по: Ролан де ли Пуап. Разумное животное. "Техника - молодежи", 1971, № 4, стр. 47.)

Первым смертным, которого спасли дельфины, как утверждает Плутарх в своей книге "О способностях животных", вероятно, был Телемах - сын Одиссея. Мальчик, расшалившись на палубе корабля, упал однажды в воду и стал тонуть. Подплывший дельфин вытолкнул ребенка на поверхность и затем доставил его на берег. В честь спасителя сына легендарный Одиссей приказал выгравировать на своем кольце изображение дельфина и всегда носил плащ с пряжкой в виде дельфина.

Дельфины спасли жизнь и широко известному в VII- VI веках до н. э. древнегреческому певцу Ариону. Однажды, как повествует Геродот, одержав победу в состязаниях певцов и музыкантов, Арион возвращался с богатыми дарами с острова Сицилия в город Коринф. Желая овладеть имуществом своего прославленного "пассажира", команда корабля решила убить его. Узнав об этом, Арион упросил разбойников дать ему возможность спеть перед смертью последнюю песню. Пропев ее, он бросился за борт, предпочитая погибнуть в морской пучине, нежели от рук убийц. Но Арион не утонул. Дельфин, который внезапно появился возле корабля, доставил его на берег. Затем Арион прибыл в Коринф и рассказал царю Периандру о случившемся. Царь не поверил певцу и велел заключить его под стражу до прибытия судна, которое задерживалось в пути из-за шторма. Как только моряки появились в Коринфе, царь призвал их во дворец и спросил, где певец. Моряки ответили, что покинули его в Торонто "здорового и в безопасности". При этих словах в дверях появился Арион. Пораженные морские разбойники тут же признались в совершенном преступлении... Вскоре после спасения певца в некоторых греческих и итальянских городах появились монеты с выбитыми на них фигурками человека, оседлавшего дельфина.

Множество дошедших до нас легенд и сказаний повествуют о том, что дельфины не только спасали тонущих людей, но и становились надолго их друзьями, проявляя исключительно большую преданность и любовь к детям. Так, например, древнеримский писатель и ученый Плиний Старший (23-79 годы), погибший во время извержения Везувия в 79 г., описал историю, как один мальчик из поселка Байя в любое время дня и ночи мог выйти на берег Неаполитанского залива и позвать своего друга: "Симо! Симо" (по-итальянски "курносый"), и к берегу подплывал дельфин. Они весело играли. Вскоре дельфин стал перевозить мальчика через залив в школу и обратно и брал из его рук несколько мелких рыбешек или смоченный в красном вине хлеб. Длилось это несколько лет. Потом мальчик заболел и умер. А дельфин еще долго продолжал приплывать к берегу, ожидая своего маленького друга.

Ну а сегодня? Не изменили ли дельфины своего отношения к людям? По-прежнему ли они, как во времена Платона, Аристотеля и Плиния, дружелюбно настроены к человеку, ищут его общества, тянутся к детям, спасают тонущих?

Предоставим слово фактам.

В 1943 году во Флориде купалась женщина и попала на глубокое место. Растерявшись, она быстро выбилась из сил и стала тонуть. И вдруг утопающая почувствовала, что ее кто-то сильно толкнул к берегу. Придя в себя, она хотела поблагодарить спасителя, но вокруг никого не оказалось, кроме ныряющего поблизости дельфина. Очевидец происшествия рассказал, что женщину вытолкнул из воды этот самый дельфин в тот момент, когда она безнадежно шла ко дну.

9 июня 1966 года в газете "Известия" было опубликовано следующее сообщение собственного корреспондента Л. Корякина, переданное из Каира:

"...лодку относило в море. Уже давно скрылся берег. Волны били Махмуда по лицу, слепили глаза. Заглох мотор. Лодку бросало из стороны в сторону. "Надо держаться за спасательный матрас",- мелькнуло в голове Махмуда Вали. Удачно начавшаяся рыбная ловля могла окончиться трагически для каирского инженера.

Огромная волна сбила Махмуда с ног и унесла в море. Но инженер не выпустил из рук матрас, пытаясь во что бы то ни стало удержаться на нем. Отчаяние все сильнее охватывало человека. Сколько сможет он продержаться в открытом море без пресной воды, куда унесет его стихия, как дать сигнал о бедствии?

Сумерки окутали Суэцкий залив. Махмуд, прижимаясь головой к мокрому матрасу, чувствовал, как содрогается его тело под ударами волн. У него была одна мысль: "Только бы продержаться до утра"...

Стемнело. Сквозь сетку облаков едва просматривалась луна. Шторм спадал. Неожиданно он увидел в волнах какой-то темный предмет. Он то поднимался над поверхностью воды, то скрывался в гребнях. Акула! Сюда из Красного моря часто заходят эти хищники. Махмуд с силой стал бить руками по воде, стараясь отвести спасательный матрас от опасности. Вдруг прямо перед ним заблестела в свете луны круглая голова дельфина.

Да, это были дельфины, целая стая. Дельфины подошли ближе и, окружив его кольцом, стали для инженера падежной защитой от возможного нападения акул. Махмуд почувствовал, как один из них снизу ударил головой о матрас, который стал двигаться вперед. Толчки следовали один за другим. "Они играют со мной", - подумал Махмуд о дельфинах. Но это была далеко не игра... Самое тяжелое ждало инженера впереди. Прошла ночь. Медно-красный диск поднялся над горизонтом. Его палящие лучи разбежались по воде. Махмуд находился в открытом море за двести километров от местечка Сохна. Солнце поднималось все выше. Махмуд чувствовал, как оно жгло ему спину, пекло голову. Целый день инженеру пришлось провести в этих мучительных условиях. Он едва мог пошевелиться от боли в обожженной спине, которую разъедала соленая морская вода. И все это время дельфины не покидали его. Они подталкивали матрас, на котором лежал Махмуд, к далекому берегу.

Уже вечерело, когда люди с берега увидели на поверхности успокоившейся воды кувыркающуюся стаю дельфинов. Они описывали ровные круги в одном и том же месте. Это привлекло их внимание. В бинокль было видно, что стая кружится вокруг какого-то продолговатого предмета. Через несколько минут обессилевшего инженера подняли на борт катера".

В том же, 1966 году не менее любопытную историю рассказал своим коллегам по работе, а затем и читателям "Недели" военный обозреватель "Известий" А. Мочалов:

"...я отдыхал тогда на Южном берегу Крыма. И, конечно же, большую часть времени проводил на море. В один из штормовых дней, когда волны с грохотом бились о камни, услышал сквозь шум прибоя какие-то странные звуки. Они были похожи и на свист, и одновременно на плач. Я пошел на звук и увидел: на берегу между камнями бьется дельфин. Небольшой, метра полтора. Я бросился к нему, взял на руки и хотел пустить в море, но подумал: волна снова швырнет его на берег, погибнет.

- А может, отнести в санаторий, пусть поплавает в бассейне?

Так и сделал. Пока тащил я его в гору, спотыкаясь о камни, дельфин судорожно раскрывал рот, а в воде повернулся вверх белым брюхом и застыл. Неужели не удалось спасти? Перевернул дельфина и подержал его так минут пять. Гляжу: открыл глаза, с любопытством посматривает на меня. Я обрадовался, крикнул:

- Живем, Малыш! Не падай духом!

А сам поглаживаю его по спине, почесываю под грудными плавниками. В ответ Малыш благодарно шевельнул хвостом. Тогда я взял дельфина за плавники и повел его по бассейну. Но он рванулся и сам сделал "почетный круг", затем стал кружиться вдоль стенки.

Так он плавал, ни на минуту не останавливаясь, больше часа. Потом лег "в дрейф", застыл на месте. Я отошел в противоположную сторону и крикнул:

- Малыш!

Дельфин не шелохнулся. Я повторил несколько раз кличку. Неожиданно он подплыл ко мне. Я отошел на Другую сторону и снова позвал. И снова он подплыл ко мне. Первый урок мы повторили несколько раз.

Когда утром я пришел к своему новому знакомцу, то увидел, что он деловито кружит по бассейну. Вечером там резвились рыбки. Теперь их уже не было.

- Где же они, Малыш? А, Малыш? Он услышал кличку, поплыл ко мне.

Было ясно, что Малыш позавтракал ими. Что поделаешь, завел дельфина - корми его, а это 5-6 килограммов рыбы в сутки, не меньше.

Среди отдыхающих всегда немало рыбаков. Пошел к ним.

- Братцы, не дайте погибнуть дельфину. Рыболовы откликнулись. И к завтраку у меня уже

было килограммов пять ставридок. Аппетит у Малыша был отменный. Он глотал рыбину за рыбиной.

Так я кормил его четыре дня. Утром, в обед и вечером. По режиму санатория. Потом заметил, что дельфина гнетет новая обстановка. Я вытащил его из бассейна и понес к морю. Подошел к пристани, бросил в воду.

И тут произошло неожиданное. Дельфин отплыл метров на пятнадцать, а потом, словно вспомнив что-то, вернулся и застыл па месте. И чувствую, что смотрит оп на меня. Видимо, ждет, не пойду ли за ним в воду. Так мы простояли около часа, разглядывая друг друга и не решаясь расстаться.

Потом я пошел вдоль пристани, а Малыш... двинулся за мной. Доплыл до места, где кончается пристань, и стал метаться, словно искал пути, которые позволили бы ему быть с человеком. Но не нашел, остановился у самого обреза воды, брюхом касаясь гальки. Я постоял минут пять и с тяжелым чувством побрел в санаторий.

Часа через три вернулся я на пристань. Удивительно, но Малыш все еще был там. Он заметил меня и сразу заметался. То вырывался вперед в открытое море, то делал круги и снова возвращался к пристани. Я понял, что он приглашал меня с собой. Раздобыл я рыбы и начал бросать ему. Он хватал ее в воде. Иногда Малыш пытался схватить ее на лету, но сначала у него ничего не получалось. Но на десятой рыбине он вдруг изловчился, подпрыгнул вверх метра на три и на лету поймал ставриду.

На следующий день я снова пришел па пристань. Малыш был уже около нее, ждал меня. Я покормил его, на этот раз он ловил рыбу на лету, как хороший вратарь мяч. Потом закружился, стал плавать.

Я тоже решил искупаться. Вошел в море. Малыш подплыл ко мне, остановился. Я погладил его по спине. Он быстро отплыл от меня и так же быстро вернулся. И опять остановился. Тогда я пустился вплавь. Малыш тоже двинулся с места. Угнаться за ним я не мог, и, видимо, он это понял - вернулся ко мне, стал плавать вокруг. Иногда касался моих ног. А потом начал выделывать пируэты и даже разок перепрыгнул через меня. Носился около, как собака, и явно радовался, что я с ним. Вскоре я повернул к берегу. И опять Малыш устремился за мной. Он даже пытался плыть впереди, как бы не пуская меня на землю. Но я все же вышел на берег, и дельфин опять замер около обреза воды.

На другой день я снова купался с ним. И он снова кружился около меня, но в море уже не звал.

Близился срок окончания отдыха. За несколько дней до отъезда я решил больше не встречаться с Малышом. Издалека я наблюдал за ним. Он продолжал кружиться около пристани. Малыш ждал меня. Подходили разные люди - отдыхающих было много, - но он не обращал на них никакого внимания. Даже уплыл в море. Он не хотел знакомиться с другими.

Утром, на пятый день после последней нашей встречи я не выдержал, решил навестить друга. Выхожу на пристань. Малыша не видно. Значит, ушел к своим. Так и должно быть.

Но что это? На берегу шагах в двадцати от пристани лежит большая рыбина. Бросился к ней - Малыш? Он! Лежит брюхом вверх. Посмотрел ему в глаза, а они уже мутные. Схватил его, отнес в море. Бережно опустил в воду. Может, оживет. Нет, никаких признаков жизни.

- Ах, Малыш, Малыш, что же ты наделал? Как очутился на берегу?

Ночью шторма не было. Видно, дельфин "разбежался" и "прыгнул" на землю. И там остался. Он умер, ожидая человека.

Я поднял Малыша и отнес в горы. Выкопал небольшую яму, положил в нее своего друга. Засыпал землей. Раз ты так хотел дружить с сыном земли - оставайся на суше. Прощай, дельфин, который отдал жизнь во имя дружбы с человеком"*

* ("Недели", 1966, № 16.)

И еще один интересный случай, ставший хрестоматийным и прочно вошедшим в историю Новой Зеландии. Произошел он лет семнадцать назад в небольшом населенном пункте Опонони, расположенном на берегу Тасманова моря. Здесь в водах красивой бухты, обрамленной величественными горами, в один из солнечных дней 1955 года появился молодой дельфин афалина. Он быстро подружился с местными рыбаками, позволял чесать себя веслом, шваброй и даже прикасаться к нему руками. Он каждый день регулярно приплывал из моря к пляжу, играл с купающимися, охотно подставлял спину, когда на него сажали детей, и катал их, ни разу даже не попытавшись нырнуть, в то время как обычно дельфины, плавая, всегда время от времени ныряют.

Газеты запестрели сообщениями о ручном дельфине Опо-Джеке (так назвали его местные жители) большом любителе человеческого общества, детских игр и хороводов, непревзойденном мастере различных трюков. В окрестностях некогда безвестного поселка появились фешенебельные гостиницы, пансионаты, кемпинги, многочисленные увеселительные заведения. Опонони стал всемирно известным курортом. Сюда ринулись со всех стран туристы, отдыхающие, любители экзотики, острых ощущений, необычных аттракционов.

Обилие людей, проявлявших в любой форме ничем и никем не сдерживаемое любопытство, не смущало Опо-Джека. Дельфин вел себя как настоящая кинозвезда. Он играл с купающимися, забавлял их различными трюками. Более всего он любил играть в мяч. Балансируя большим цветным мячом на кончике носа, он вдруг подбрасывал его вверх, и не успевал мяч коснуться воды, как Оно сильным ударом хвоста вновь поднимал его в воздух. Была у Опо еще одна забава - пустые бутылки. Ими он ловко балансировал. В ход шли бутылки, даваемые зрителями, и те, которые дельфин сам из любви к трюкам доставал со дна залива. Резвости, веселости, выдумкам Опо не было границ. Иногда он приходил в очень игривое настроение, бурно плескался, высоко выпрыгивал из воды. Небезынтересно отметить, что так дельфин резвился лишь па значительном отдалении от людей, как бы опасаясь случайно нанести им вред.

Жители Опонони организовали комитет по защите своего любимца. У въезда в поселок установили огромный плакат: "Добро пожаловать в Опонони, но не пытайтесь стрелять в нашего дельфина". Но жизнь Опо оборвалась трагически: он попал под винт катера. Ныне на берегу моря в городе Опонони Бич можно увидеть высеченную из красивого желтовато-коричневого камня статую: плывущий в волнах дельфин и обнимающий его мальчик. Так во второй половине XX века причудливо переплелись древнейшие легенды и быль, мифы и подлинные истории, предания старины глубокой и свидетельства современников о дружелюбии, общительности, необыкновенной понятливости, извечной тяге к человеку самых замечательных обитателей Мирового океана, о которых еще Оппиан сказал: "Ничего не было создано на свете прекраснее, чем дельфин!"*

* (Цит. по: Ролан де ля Пуап. Разумное животное. "Техника - молодежи", 1971, № 4, стр. 46.)

Что же это за удивительное существо, о котором сложено столько легенд, которое еще в древней Греции было окружено большим почетом и считалось священным? К какому отряду животных оно относится? Какова его родословная? Какими способностями обладает "царь морских просторов"? Чем и в каких областях науки и практики могут быть полезны дельфины человеку?

Дельфины были людьми, населяли города вместе с другими смертными. Но по приказу Диониса, сына Зевса, получившего от отца чудодейственную силу, они навсегда сменили сушу на воду и стали похожи на рыб. Так писал древнеримский поэт Оппиан, хорошо, видимо, знавший древнегреческую легенду о боге вина и веселья, юном Дионисе, которого однажды матросы пытались похитить и продать в рабство, не зная, кто он... Вот, оказывается, почему еще во времена Платона и Аристотеля дельфинов называли "людьми моря", вот откуда у них почти человеческая разумность, извечная привязанность к людям, особенно к детям. Они словно замаливают свой первородный великий грех. Поэтому и голос дельфинов, как утверждал Плиний Старший, подобен человеческому стону. Дельфины не забыли о том, что они были людьми...

Таков миф. А какова действительность?

Наука пока не может объяснить, кто был предком дельфина. Ей известно около 70 видов этих животных - гринда, белуха, афалина, морская свинья, и др. Они относятся к обширному классу млекопитающих, отряду китообразных, точнее, к подотряду зубатых китов, обитают во всех океанах, морях, кроме замкнутых бассейнов, и в некоторых реках (Ганге, Амазонке и др.). Дельфины имеют легкие, температура их тела приблизительно такая же, как у людей. Они живут парами; детенышей выкармливают материнским молоком. Рождение дельфиненка- событие. Как только детеныш появляется па свет, главной заботой матери становится первый вздох новорожденного. Придерживая малютку "клювом" и правым плавником, она поднимает его на поверхность, чтобы он сделал первый глоток воздуха, расправил легкие и издал свой первый ультразвуковой крик. После того как новорожденный начал дышать, мать успокаивается, а малыш послушно плавает там, где он в наибольшей безопасности - сбоку или чуть выше спинного плавника родительницы, не отставая и не заплывая вперед. Такое положение, называемое "буксировкой у плавника", обоюдовыгодно: оно позволяет взрослой самке ощущать вблизи себя сосунка, а детенышу использовать буксирные свойства родительницы и за счет этого пассивно двигаться рядом с матерью, каждые 10-30 минут прикладываясь к ее соскам. Потребляя исключительно питательное молоко (по сравнению с коровьим оно содержит в 13 раз больше жиров и в 4 раза больше белка), дельфиненок быстро растет. В трехмесячном возрасте "малютка" весит уже около 35 килограммов. Детеныш перестает получать материнское молоко на 18-20 месяце жизни. За это время молодой дельфин, заимствуя опыт взрослых, обучается самостоятельно добывать пищу.

Большинство ученых полагает, что эти животные ведут свое происхождение от наземных млекопитающих, хотя, конечно, их самые дальние предки, как и наши, вышли из Мирового океана, приспособившись к жизни на суше. Однако затем предки дельфинов вновь вернулись в воду. Это случилось, по-видимому, 50-65 миллионов лет назад. Но что заставило дельфиньего пращура вновь сменить свое земное бытие на водное, как он выглядел и кем он все-таки был, никто не может сказать, так как "потерянное звено" в эволюции дельфинов исчезло в морских глубинах. Одно несомненно - предок дельфина, неизвестное наземное млекопитающее, прошел долгий путь повторного приспособления к водной среде. Его тело вытянулось и заострилось, а конечности исчезли, и память о них сохранилась лишь в виде пальцевых фаланг в грудных плавниках-ластах*. Лопасти хвоста дельфина превратились в движитель. Они расположены горизонтально, а не вертикально, как у рыбы. Хвостовые лопасти вместе с ластами и спинным плавником делают дельфина исключительно подвижным. Претерпел изменения в процессе эволюции и нос дельфина. Он превратился в дыхало то есть в большую ноздрю размером в двадцатикопеечную монету с впускным и выпускным клапанами.

* ("Типичные для млекопитающих передние конечности видоизменены у дельфинов в грудные плавники. Плавник представляет собой пятипалую конечность, все элементы которой слиты в единое целое. Он состоит из таких же отделов, что и рука человека: пальцы, запястье, предплечье (две кости), плечо. Для всех сочленений такой конечности характерна очень малая подвижность. И только шаровидный плечевой сустав характеризуется свободой движений во всех направлениях. Дельфины могут вращать, отводить в сторону и прижимать грудной плавник к телу, как единое целое. От задних конечностей и таза остались лишь две небольшие кости, расположенные около половых органов" (Дж. Лилли. Человек и дельфин. М., "Мир", 1965, стр. 129))

Водный образ жизни при сохранении основных черт млекопитающих животных потребовал у дельфинов выработки разнообразных адаптации к новой среде обитания. Возможно, что переход от сухопутного к водному образу жизни шел по линии усложнения центральной нервной системы. И, быть может, именно в этой особенног сти следует искать объяснение как легендарному, так и фактически собранному материалу об уникальном мозге дельфина.

Рис. 15. Мозг дельфина афалины: слева - вид сверху; справа - вид сбоку (по Дж. Лилли)

Внешне мозг дельфинов очень напоминает две боксерские перчатки, положенные рядом. Он имеет выраженную сферическую форму, гораздо более сферическую, чем мозг человека. Бросаются в глаза большие височные доли. Затылочные доли также чрезвычайно велики. Если считать "теменной" долей всю область от височной доли до двигательной зоны, то теменная доля по своему размеру будет равна теменной и лобной долям человека, вместе взятым. Когда немецкому физиологу М. Тидеману впервые довелось увидеть мозг дельфина, он был поражен. "Замечательное развитие мозга дельфина,- писал ученый,- развитие, предоставляющее ему в этом отношении место сразу же за человеком и орангутангом, могло бы дать основание для выводов о соответствующем развитии умственных способностей..."*. В результате проведенных в 1827 году анатомических исследований Тидеман установил, что мозг дельфина больше, чем у обезьяны, и почти такой же, даже немного шире у основания, как у человека. Но эти важные сведения, добытые немецким физиологом, более века пылились на полках архивов. Лишь из позднейших, более тщательных исследований стало известно, что мозг дельфинов больше и в определенном отношении сложнее человеческого. Разумеется, по одному лишь размеру мозга нельзя судить об интеллекте живого существа. Для оценки качества мозга имеется рад показателей, принято пользоваться определенными нормами. Так вот оказывается, что по многим из этих "нормативов" дельфины весьма успешно соперничают с человеком. Возьмем к примеру кору их головного мозга, несущую функцию памяти и мышления. Она насчитывает по крайней мере вдвое больше извилин, чем кора мозга человека. Не этим ли объясняется поразительная сообразительность и невероятная быстрота мышления дельфинов? Они настолько стремительно все делают и воспринимают, что человеку попросту не под силу угнаться за ними. Исследования также показали, что нервные клетки в таламусе и коре у дельфинов распределены столь же плотно, как и у человека. Общее число нейронов в коре у этих животных примерно в 1,5-2 раза больше, чем у человека. При такой феноменальной емкости памяти дельфин может воспринять и усвоить огромный объем знаний, не прибегая к дополнительным искусственным средствам хранения информации. И еще. один критерий, определяющий "сложность" коры головного мозга: у крысы или кролика 4 клеточных слоя на различных участках коры, у человека и обезьяны - 6, такое же число и у дельфинов, а специфических и неспецифических ядер таламуса у дельфина на одно-два больше, чем у человека. На основании всех этих данных швейцарский ученый доктор Пиллери пришел к заключению, что дельфины обладают великолепно развитым мозгом, который равен нашему или даже превосходит его но отдельным показателям.

* (Цит. по: Ролан де ля Пуап. Разумное животное. "Техника молодежи", 1971, № 4, стр, 46.)

Дельфины - способные ученики, легко поддающиеся дрессировке. Скорость обучения и быстрота выработки условных рефлексов у этих животных поразительны. Стоит два-три раза показать им требуемое от них упражнение, как они тут же усваивают его. Дельфины очень хорошо понимают интонацию голоса, различают свистки, жесты, так что между ними и человеком быстро устанавливается взаимопонимание. Они непревзойденные акробаты. То, что дельфины проделывают в морских цирках, просто удивительно, порой фантастично. Например, грации и пластичности семиметровых прыжков в высоту, которые без особых усилий совершают дрессированные дельфины, могут позавидовать лучшие гимнасты мира. Особенно поразительна точность вертикального прыжка. В океанариуме Майами (США) один из дельфинов выпрыгивает из воды на пять метров и в прыжке достает сигарету изо рта служителя. Этот номер повторяется довольно часто, но еще не было случая, чтобы дельфин задел своего партнера! Не менее виртуозен совершаемый двумя дельфинами синхронный прыжок через препятствие. Ведь надо очень точно рассчитать время и скорость, чтобы, плывя с противоположных концов бассейна, в одну и ту же долю секунды взлететь в воздух и одновременно преодолеть общий барьер.

Рис. 16. 'Поцелуй' дельфина

В 1968 году в зоопарке города Дуйсбург (ФРГ) построили специальный дельфинариум. В нем живет и показывает свое поразительное искусство "квартет" дельфинов - Миа, Сузи, Флип и Флап. Получасовое представление в 20-метровом бассейне, заполненном водопроводной подсоленной водой, привлекает к себе всеобщий интерес. Дельфины прыгают сквозь горящий обруч, "ходят" на хвосте, почти целиком высунувшись из воды, с точностью опытнейших баскетболистов забрасывают мяч в корзину, играют в бейсбол. Такие дельфиньи "театры" имеются уже во многих странах. Здесь можно увидеть ошеломляющий ассортимент трюков. Дельфины не только играют в бейсбол, баскетбол и водное поло, но и сбивают кегли, тянут за собой лодку, устраивают гонки, звонят в колокола, поднимают флаги, танцуют и даже поют нечто вроде песни. Да, да, они поют хором, безошибочно повинуясь взмахам дирижерской палочки. Они обладают изумительным музыкальным слухом, которому многие могли бы позавидовать.

Дельфины - большие меломаны. Еще греческий поэт Пиндар (522-422 годы до п. э.) писал, что дельфинов привлекают звуки флейты или лиры, а Плиний Старший в своей тридцатисемитомной "Естественной истории" отметил, что дельфины очень любят пение и особенно звуки водного органа. Заслышав приятные мелодии, они довольно часто ПОДПЛЫВАЮТ к судам, но стоит им услышать атональные, сумбурные звуки, и они немедленно исчезают. 7 мая 1971 года в газете "Вечерняя Москва" было опубликовано следующее любопытное сообщение ТАСС; "Латвийский теплоход "Неман", возвращаясь в родной порт, шел в водах Атлантики. Старпом послал свободных от вахты членов экипажа на палубу - чистить, красить, драить медяшку. А чтобы не было скучно, включили веселую музыку. Когда через некоторое время один из моряков посмотрел за борт, он увидел около судна стаю дельфинов. Они легко обгоняли теплоход, выскакивали из воды, блестя мокрыми спинами, вновь ныряли. Радист выключил магнитофон, чтобы сменить пленку, и океан опустел. Но стоило зазвучать музыке и дельфины вновь начинали пляску. Моряки заметили такую закономерность: когда слышались грустные мелодии, животные не появлялись. Не реагировали они и на шумный джаз. Но едва зазвучал "Веселый ветер" И. Дунаевского, как океан вновь закипел. Несколько часов сопровождали дельфины судно. На следующий день они появились опять и плыли вплоть до траверза Ирландии...".

Итак, природа щедро наделила дельфинов великолепно развитым мозгом, многими талантами и способностями. А главное, как писал великий мыслитель из Херонеи Плутарх, "из всех живых существ, дельфину лишь природа даровала то, что ищут лучшие философы, - способность к бескорыстной дружбе. Хотя ему и ничего не нужно от людей, он их великий друг..."*.

* (Цит. по журналу "Техника молодежи", 1971, № 4, стр. 47.)

Как же сложились отношения между двумя самыми совершенными существами - дельфином, венцом творения океана, "царем морских просторов", и человеком, венцом творения на земле, хозяином земного шара?

Гордо шагая по ступеням эволюции, человек пренебрегал "дельфиньим принципом" - "дружба не за вознаграждение", оставался глух к настойчивым призывам дельфиньего племени. Вместо поиска путей к установлению контактов с самыми замечательными обитателями царства Нептуна человек почти десять веков занимался их варварским уничтожением*. Дело дошло до того, что только за последние сто лет было истреблено около 2 миллионов китообразных, над ними нависла угроза полного уничтожения. Все это проистекало от ординарного незнания дельфиньего племени. Еще лет 20-25 назад никому и в голову не приходила мысль о возможности и полезности сотрудничества человека и дельфина.

* (Уже в XI веке во Франции, в Нормандии, процветал дельфиний промысел. Во времена Генриха VIII (первая половина XVI века) мясо дельфинов считалось королевским блюдом.)

Теперь положение резко изменилось. Дельфины, как говорят, "вошли в моду". Они стали объектом тщательного изучения. Ими интересуются бионики, гидроакустики, физиологи, судостроители, разработчики навигационных систем, лингвисты, конструкторы глубоководных аппаратов, океанографы, рыболовы - словом, ученые самых разных специальностей. О них много спорят и пишут и даже называют нашими младшими братьями по разуму, "интеллигентами" моря. Правда, в отношении разума дельфинов научный мир разделился на два лагеря: одни считают, что дельфины обладают разумом, другие с этим не согласны. Доктор Крюгер, например, утверждает, что по развитию коры дельфины стоят между кроликом и обезьяной. Отдельные советские исследователи считают, что дельфины занимают промежуточное положение между собакой и обезьяной. Ряд ученых полагает, что длинноносый дельфин просто смышленое общительное животное, и ничего более. Но есть и такие, которые считают, что по своему умственному развитию дельфины очень близки к человеку. К ним, в частности, относится американский физиолог Джон Лилли*, автор переведенной у нас книги "Человек и дельфин". Опираясь на добытый а течение последних 20 лет при исследовании умственных способностей дельфинов научный материал, Лилли пришел к следующему выводу: "Мы должны пытаться выделить их [дельфинов] из той категории животных, к которым мы относим шимпанзе, кошку, собаку и крысу. Вероятно, их умственное развитие сравнимо с нашим, хотя чрезвычайно своеобразно". По-видимому, Лилли, как и всякий одержимый новой идеей ученый, несколько увлекается, ставя сегодня, когда многое еще не выяснено, знак равенства между умственным развитием дельфина и человека. Однако несомненно одно: "интеллигенты" моря обладают большим, сложным и высокоразвитым мозгом. Их сообразительность значительно выше, нежели у обезьяны, и, видимо, не только обезьяны. Об этом свидетельствуют исследования профессора зоологического института в Базеле А. Портмана.

* (Доктор Джон Лилли, видный американский ученый, занимается изучением дельфинов с 1949 года. Он построил лабораторию по исследованию дельфинов на острове Сент-Томас в Карибском море. На ее основе возник паучно-исследовательский институт, директором которого стал Д. Лилли.)

Швейцарский ученый разработал шкалу "умственных способностей" отдельных представителей живого мира, исходя из результатов исследований различных участков мозга, управляющим теми пли иными функциями организма и регулирующих физиологические процессы. Разумеется, такая шкала весьма условна, она многого не учитывает и не является в полном смысле показателем интеллекта животных. Тем не менее полученные А. Портманом данные после проведения тестовых испытаний весьма поучительны. Высший балл, естественно, достался человеку - 215. А следующий... кому бы вы думали? - дельфину - 190. Он совсем немного отстал от человека. Третьим призером стал слон - 150 баллов. Обезьяна заняла всего-навсего четвертое место-63 балла, а ведь длительное время обезьяны считались самыми умными существами среди животных; несомненно, в атом заблуждении немалую роль сыграло большое внешнее сходство с человеком, какие-то внешне сходные проявления эмоций и поведения. Далее места распределялись, так: зебре досталось 42 балла, жирафу - 38, а лисице - 28 - вот вам и самый хитрый зверь"! - еще один пример "дутой" репутации. Самым "глупым" оказался гиппопотам.

В современных исследованиях жизни дельфинов, их способностей внимание ученых сконцентрировано на изучении "разума", "языка" и "технических достижений" животных. В этих трех направлениях выявляется потенциальная полезность "интеллигентов" моря для человека. К первым двум мы еще вернемся, а сейчас остановимся на третьем.

Дельфинам принадлежат "патенты" на многие замечательные "изобретения", представляющие большой практический интерес для различных областей техники, и прежде всего для кораблестроения.

Общеизвестно, что под натиском более скоростных соперников водный транспорт постепенно утрачивает свои былые позиции. Это закономерное явление: в то время как реактивные самолеты несут пассажиров со скоростью 800-1000 километров в час, могучие корабли мерят океан "черепашьими" скоростями. Хороший клипер XIX века мог бы и сегодня поспорить с современным океанским лайнером: виной этому - огромное сопротивление, которое испытывают погруженные в воду корпуса судов.

По мере роста скорости это сопротивление увеличивается сначала пропорционально ее квадрату, но затем растет быстрее - пропорционально третьей, четвертой и даже пятой степени скорости. Здесь уже нельзя говорить о борьбе за скорость путем увеличения мощности двигателей: для этого двигательная установка должна была бы занимать весь корабль. Правда, благодаря появлению подводных крыльев, поднявших корпуса судов над водной поверхностью, судостроителям удалось преодолеть заветный рубеж крейсерской скорости на воде, равный 100 километрам в час. Но корабли на подводных крыльях не до конца избавлены от контакта с водой, а главное, по мере роста размеров судов они заметно утрачивают свои высокие качества.

Итак, в наше время стремительного увеличения скоростей в авиации, в наземном транспорте морские и океанские суда, по сути, остались не затронутыми этим всеобщим прогрессом, и нет сейчас более сложной и более жгучей проблемы на водных магистралях мира, чем повышение скорости пассажирских и грузовых кораблей. Это проблема проблем.

В отличие от ученых-судостроителей, не сумевших вырвать созданные ими корабли из плена воды, природа, приспосабливая дельфинов к водному образу жизни, сумела победить в единоборстве с самой неподатливой стихией, нашла ряд оригинальных "инженерных решений", наделила этих животных комплексом высокосовершенных механизмов, чтобы сделать их "морскими скороходами". Дельфины - отличные пловцы и ныряльщики. Тот, кому хоть раз довелось наблюдать за стаей плывущих в море дельфинов, вероятно, никогда не забудет этого захватывающего зрелища, не перестанет восхищаться легкостью и изяществом их стремительных движений. Эти легкость и изящество движений породили легенду о необыкновенной, невиданной скорости, развиваемой плывущими дельфинами. "По-видимому,- писал Аристотель,- это самые быстрые из всех животных, морских и наземных... Их скорость особенно хорошо проявляется, когда они гонятся за рыбой, которой питаются; при этом, если рыба пытается ускользнуть, в своем ненасытном голоде они следуют за ней в глубины воды; нырнув же на большую глубину, они задерживают дыхание, как бы рассчитывая его длительность, а затем из всех сил плывут, вверх и взлетают, как стрела, стараясь проделать длительный подъем на поверхность как можно скорее, чтобы сделать вдох"*.

* (Цит. по кн.: Дж. Лилли. Человек и дельфин. М., "Мир", 1965, стр. 156.)

В рассказах отдельных моряков еще недавно можно было услышать, что они собственными глазами видели дельфинов, плывущих со скоростью около 130 километров в час. Но если заглянуть в специальную научную и научно-популярную литературу, то там можно встретить самые разноречивые данные на сей счет: от 12 узлов (21,6 километров в час) до 40 узлов (74 километра в час). Видимо, абсолютно точных данных о максимальной скорости движения этих животных нет. Надо полагать, максимальная скорость дельфинов не превышает 40-56 километров в час. Во всяком случае, абсолютно достоверно, что эти морские животные плавают достаточно быстро, чтобы, играючи, обгонять небольшие катера и грузовые суда, состязаться в скорости с большинством океанских лайнеров и посрамлять кораблестроителей XX века.

Долгое время ученые и инженеры не могли понять, каким образом дельфинам удается развивать скорость до 30 узлов и без видимого усилия сопровождать быстроходные корабли в течение многих часов и даже дней, ни на шаг не отставая от них. Одни высказывали предположение, что дельфины обладают инстинктивным "знанием" гидродинамики: при движении вперед у носа судна образуется упругая волна, и дельфины знают, что, если оказаться на этой волне, можно двигаться почти без всяких дополнительных усилий. "Стоя на носу корабля,- писал Роберт Л. Конли в "Нэшнл джиогрэфик",- я неоднократно наблюдал за дельфинами, которые скользили по воде, не двигая при этом ни единым мускулом. Так же легко несутся дети с ледяной горы на санках"*. Другие занялись расчетами. Они показали, что дельфин не может плыть быстрее 20 километров в час, то есть его скорость должна быть минимум вдвое, а то и втрое меньше зарегистрированной наблюдателями. Откуда же в таком случае берутся лишние километры?

* ("За рубежом", 1966, № 49, стр. 26.)

За разгадку тайны скоростного плавания дельфинов принялся известный английский биолог, один из крупнейших специалистов по движению животных, профессор Джеймс Грей. В 1936 году Грей увидел стайку дельфинов, догнавшую и опередившую пароход, на котором он плыл. Ученый был страшно удивлен такой резвостью животных: ведь судно было одним из самых быстроходных в то время - делало 17 узлов в час. С такой скоростью можно летать, бегать по земле, но не плыть в воде, которая в 800 раз плотнее воздуха. Поскольку измерить сопротивление воды, обтекающей плывущего дельфина, было делом очень сложным, Грей пошел по другому пути: он буксировал по бассейну жесткую модель, соответствующую по форме и размерам дельфину, и определил сопротивление воды. И тогда исследователь столкнулся с почти необъяснимым законами механики фактом: точно воспроизведенная по весу и форме тела модель дельфина, которой сообщалась тяга, равная развиваемой дельфином, передвигалась по воде гораздо медленнее, чем живой дельфин! Дальнейшие расчеты привели к совершенно неожиданным результатам: гидродинамическое сопротивление движущемуся дельфину в 7-10 раз меньше, чем твердому телу такой же формы и размеров. Иными словами, если считать движение дельфина сравнимым с движением сделанной по его форме, размерам и весу модели, то мощность мышц дельфина должна быть по крайней мере в 10 раз выше, чем у любого другого млекопитающего, живущего на суше! Однако подобная мощность мышц ни с чем не сообразна. Одно только потребление кислорода животным должно быть при этом гораздо выше, чем допускают возможности дыхательной системы дельфина. Тогда, быть может, имеется принципиальная разница в тканях мышц дельфинов и наземных млекопитающих? Нет, такой разницы выявить не удалось. У дельфинов вес мышечной системы примерно тот же, что и у млекопитающих суши. Мускульная сила в пересчете на килограмм веса мышц у всех млекопитающих одинакова. Вот и получалось: или не верить глазам своим, или объяснить, почему, вопреки расчетам, добродушные морские красавцы плавают с такими большими скоростями, хотя и не имеют на это "никакого теоретического права"!

Так родилась первая из великих тайн дельфина и греевский комментарий к ней: "Природа сконструировала дельфина много совершенней и лучше, чем человек подводную лодку или торпеду". Эта загадка кудесницы-природы, длительное время остававшаяся неразгаданной, впоследствии получила название "парадокс Грея". Он просуществовал около 25 лет. За это время предпринимались десятки и сотни попыток расшифровать загадку "морских скороходов". Дельфинов взвешивали, обмеряли, под микроскопом рассматривали их ткани, фотографировали и в фас, и в профиль. Производились расчеты. И вновь, в который раз, они показывали, что сопротивление движению дельфина сведено к такому минимальному значению, которое для нас на практике пока недостижимо. Оставалось одно: предположить, что дельфины обладают какими-то приспособлениями, механизмами, которые позволяют им при плавании уменьшать сопротивление воды, сохранять в пограничном слое ламинарное* течение. Но одно дело - предположить, а другое дело - доказать, что дельфины действительно предотвращают возникновение турбулентности** в обтекающем их потоке, экономят таким образом немало энергии и тем самым достигают высокой быстроходности. И такое доказательство в конце концов было найдено. В 1960 году специалист-ракетчик М. Крамер объявил: тайны больше по существует...

* (Ламинарное течение - течение без завихрений, все струи параллельны.)

* (Турбулентное течение - течение с завихрениями. Оно создает дополнительное сопротивление.)

Почему же вдруг ракетчик заинтересовался "парадоксом Грея" и взялся за исследование особенностей движения дельфинов в воде? Что общего между дельфином и ракетой?

Оказывается, при скорости ракеты в несколько километров в секунду воздух нижних слоев атмосферы оказывает почти такое же сопротивление, как вода при обычных скоростях движения. А нельзя ли секрет скорости дельфина использовать для ракет?

К этой мысли, как любит рассказывать Макс Крамер, он пришел после своего путешествия из Европы в Америку через Атлантический океан, во время которого он увидел однажды, как дельфины легко и стремительно выпрыгивали из воды вблизи быстроходного лайнера. Разумеется, в это трудно поверить. В прошлом сподвижник печальной славы Вернера Брауна - создателя "летающей смерти" - ракеты ФАУ-2, М. Крамер в течение многих лет занимался аналогичными проблемами. После окончания второй мировой войны он нашел убежище в США и начал работать в области космического ракетостроения. В новых условиях, при новых задачах Крамер, естественно, не мог не заинтересоваться "парадоксом Грея". Ведь законы гидродинамики и аэродинамики имеют много общего, и поэтому изучение способов снижения сопротивления окружающей среды высокоскоростными обитателями морей и океанов представляют большой интерес не только для судостроителей, но и для авиа- и ракетостроителей. А вдруг "парадокс Грея" станет "золотой жилой" для творцов ракет, ищущих новых способов получения высоких скоростей?

Было проведено громадное число опытов. В бассейнах буксировали созданную из металла модель дельфина с точно воспроизведенными пропорциями тела животного; в гидродинамической трубе производили "продувку" дельфина и пристально наблюдали за тем, как окрашенные чернилами капельки воды разбиваются на сотни мельчайших нитей и плавно огибают тело животного; под микроскопом тщательно изучали кожу дельфина. Обобщив результаты собственных экспериментов и исследований, а также материалы, собранные учеными разных стран, Крамер заявил, что быстроходность дельфина обеспечивается не только идеальной формой его тела и сильной мускулатурой хвоста, но и особой структурой кожи животного. Последнюю Крамер поставил на первое место, считая, что вся тайна "антитурбулентности" дельфина заключается в структуре его кожи.

Детальный анализ микроскопического разреза кожи дельфина показал, что структура ее очень тонкая и сложная. Эпидермис состоит из двух слоев: тонкого наружного и лежащего под ним росткового, или шиловидного. В ячейки росткового слоя снизу по одному входят упругие сосочки дермы, напоминающие зубцы резиновой щетки для чистки замшевой обуви. Эпидермис и сосочки дермы сильнее развиты в тех местах, где ощущается большее давление воды при поступательном движении: в лобной части головы, на передних краях плавников и т. д. Ниже сосочков дермы располагается густое сплетение коллагеновых и эластиновых волокон, пространство между которыми заполнено жиром. Такое строение кожного покрова не только защищает организм дельфина от потерь тепла и повышает силу сцепления эпидермиса с дермой, но и действует как превосходный демпфер. Там, где вода, обтекающая быстро плывущего дельфина, должна была бы образовывать маленькие вихри турбулентного течения, кожа прогибается внутрь и как бы вбирает в образовавшееся углубление потенциально опасный в смысле турбулентности участок водной среды. Зарождающееся в этом месте завихрение оказывается как бы изолированным от других частиц воды, проносящихся мимо. Таким образом обеспечивается гладкое, или ламинарное, обтекание дельфина. Этот принцип ламинаризации обтекающего потока воды ученые назвали "стабилизацией граничной поверхности распределенным гашением".

Рис. 17. Разрез дельфиньей кожи (схема): 1 - эпидермис; 2 - дерма; 3 - жировой пласт; 4 - подкожная мускулатура; 5 - верхний роговой слой эпидермиса; 6 - ростковый слой эпидермиса; 7 - ячейки росткового слоя; 8 - шиловидные сосочки дермы; 9 - подсосочковый слой дермы; 10 - пучки коллагеновых волокон; 11 - пучки эластиновых волокон; 12 - жировые клетки (по А. Г. Томилину)

Рис. 18. Расположение гребней под тонким роговым слоем: вверху - у обыкновенного дельфина, внизу - у морской свиньи (по П. Пурвесу)

Вот что пишет по этому поводу крупнейший советский специалист по китообразным, доктор биологических наук, профессор А. Г. Томилин: "В 1963 г. английский зоолог Пурвес обратил внимание на расположение в коже китообразных дермальных гребешков, направленных вдоль струй потока. Для их изучения с поверхности кожи обыкновенного дельфина осторожно удаляли тонкую кожицу рогового слоя и рассматривали гребни под бинокулярной лупой. Оказалось, что на боках тела (кроме их нижней трети) гребни направлены косо вверх и назад под углом 309 к продольной оси животного. На хвостовом стебле гребни были такой же ориентации, что и на боках тела, а на грудных и спинном плавниках располагались горизонтально. Ученые предполагают, что расположение дермальных гребней в коже китообразных способствует ламинаризации потока. У тихоходных морских свиней гребни располагаются иначе, чем у быстроходных дельфинов"*.

* (А. Г. Томилин. История слепого кашалота. М., "Наука", 1965, стр. 156-157.)

Раскрыв секрет "парадокса Грея", Крамер начал работать над созданием искусственной дельфиньей кожи в надежде одеть в нее корабли голубых дорог. По замыслу Крамера, мягкая резиновая диафрагма, будучи чувствительной к колебаниям давления, должна была воспринимать турбулентные пульсации в пограничном слое и передавать их вязкой демпфирующей жидкости, заполняющей промежутки в конструкции покрытия. Таким образом создавались необходимые условия для поглощения энергии турбулентных пульсаций за счет упругих свойств резины и вязкости жидкости, то есть для ламинаризации пограничного слоя.

Первая экспериментальная мягкая оболочка - искусственная дельфинья кожа, получившая название "ламинфло" (от слов ламинарное течение), была изготовлена из двух, а затем из трех слоев резины общей толщиной 2,5 миллиметра. Гладкий наружный слой (толщиной 0,5 миллиметра) имитировал эпидермис дельфина, средний, эластичный, с гибкими стерженьками и демпфирующей жидкостью (толщиной 1,5 миллиметра) был аналогичен дерме с ее коллагеновой и жировой тканями, а нижний (0,5 миллиметра) играл роль опорной пластины. Демпфирующая жидкость при давлении сверху могла перемещаться в пространствах между стерженьками: она играла роль демпфера - гасителя вихрей в слое воды, ближайшем к корпусу модели.

Искусственную дельфинью кожу испытывали на моделях, которые буксировали по заливу вблизи Лос-Анджелеса. Три модели были покрыты разными образцами "ламинфло", несколько различавшимися по структуре. Для сравнения в качестве эталона использовали четвертую модель, без покрытия. Модели буксировал мощный катер, специальные приборы измеряли сопротивление для каждой модели, и их показания передавались по радио на катер. Предположения Крамера подтвердились: сопротивление воды для всех трех моделей, покрытых искусственной дельфиньей кожей, было гораздо меньше, чем для модели без покрытия, турбулентное течение заменилось ламинарным. У небольшой торпеды, "укутанной" в мягкую резиновую оболочку, сопротивление трению о воду снизилось почти наполовину! При испытании небольшого катера было обнаружено, что обшивка "ламинфло" дает наибольший эффект при скорости движения судна около 40-50 километров в час, то есть близкой к предполагаемой максимальной скорости передвижения дельфина.

Разработки и эксперименты, начатые Крамером, продолжали ученые разных стран. Изменялись соотношения элементов покрытий: толщина слоев, размеры и расположение стерженьков, вязкость промежуточной жидкости и т. д. Результаты многочисленных испытаний искусственной дельфиньей кожи на торпедах, катерах вновь подтвердили возможность снизить сопротивление воды на 50-60%, но для больших судов подобного эффекта достичь не удалось.

Опять секрет? Многие исследователи, которым уже не раз мерещились во сне и наяву быстроходные белые лайнеры, бороздящие безбрежные просторы морей и океанов, после этой неудачи хотели было прекратить дальнейшие работы по усовершенствованию "дельфиньей кожи". Но вскоре было сделано новое сенсационное открытие. Киноаппарат аквалангиста запечатлел кульминационный момент охоты дельфина. На экране хорошо было видно, как он несется на громадной скорости и вода, кажется, с ревом смыкается за ним. Но вот невидаль: на теле животного отчетливо проступили поперечные волнообразные складки!

Первооткрывателем этого явления был доктор Ф. Эссапьян, который еще в 1955 году сфотографировал эти складки на теле дельфинов во флоридском океанариуме. Тогда он высказал предположение, что эти волнообразные складки кожи возникают на теле дельфинов, когда они достигают максимальной скорости передвижения и образующиеся при этом вихревые потоки уже нельзя погасить антитурбулентными демпферными свойствами кожи. Именно в этот критический момент начинается волновое движение самого кожного покрова тела Животного, которое и гасит вихри, возникающие при высоких скоростях, и дает дельфину возможность легко мчаться даже в тесном стаде, где, казалось бы, вихревые потоки вокруг множества близко плывущих особей должны сделать невозможным стремительное передвижение всего стада. В середине 50-х годов об этой гипотезе ученого знал лишь небольшой круг специалистов, и вскоре о ней забыли на несколько лет. "Скоростные складки", как их назвал Эссапьян, выглядели на идеально гладком теле дельфина так же нелепо, как, скажем, рифленое днище на гоночной лодке или обшивка из плиссированного металла на скоростном автомобиле. Что, кроме увеличения сопротивления и, следовательно, потери скорости, могло это дать? И дельфины вновь, уже в который раз, попали на "досмотр" к биологам, в лабораторию биоников, начавших свои исследования до смешного прозаично - с проверки достоверности уже много лет известного анатомического строения быстроходных обитателей моря. И вот тогда-то и наступило ожидаемое. Советские исследователи подтвердили гипотезу Эссапьяна: у дельфинов имеется специальный так называемый двигательный механизм, который образует на коже "бегущие волны" (они бегут по телу к хвосту), гасящие вихри, стабилизирующие ламинарное обтекание, уменьшающие трение и тем самым обеспечивающие быстрое плавание животных. Окончательно уверовав, вопреки здравому смыслу, наперекор логике и мнениям кораблестроителей, что "бегущая волна" и есть тот тайный двигатель, который дает дельфинам возможность при минимальных затратах энергии фантастически быстро плавать, биологи обратились за помощью к математикам и кибернетикам. Ведь сто сорок лет инженеры пользовались уравнениями движения вязкой жидкости, и ни разу цифры не противоречили жизни, математика - практике. Только один дельфин, сам не зная того, не подходил под эти каноны, не желал подчиняться законам гидродинамики. Теперь подтвердить правильность гипотезы биологов предстояло математикам. За эту задачу и взялись советские ученые.

Рис. 19. Схема искусственной дельфиньей кожи - 'ламинфло': А - боковой разрез; Б - разрез по линии аб, 1 - верхняя бесшовная оболочка; 2 - средний слой - эластичная диафрагма с гибкими стерженьками; 3 - нижняя бесшовная оболочка; 4 - корпус модели; 5 - пространство менаду стерженьками, заполненное жидкостью; 6 - гибкие стерженьки среднего слоя (по М. Крамеру)

Что же побудило математиков взяться за проверку гипотезы биологов? Прежде всего, ее оригинальность, противоречие обыденному.

Через несколько сот часов работы ЭВМ выдала многометровую бумажную ленту с решением. Ответ оказался столь же простым, как и само изобретение природы. Любая неровность на теле скользящего в воде предмета неизбежно замедлит его движение. Исключение составляет лишь специфическая "бегущая волна" - идеальный случай, наблюдаемый у дельфина, когда мышцы животного как бы настраивают кожу на оптимальный режим. И складки, по логике вещей сбивающие ход, тогда вызывают совсем противоположный результат: "пробегая" по телу дельфина в такт с возникшими завихрениями воды, они не позволяют им перерасти в беспорядочный вихрь, уменьшающий скорость плавания.

Рис. 20. Поперечные складки, образующиеся на теле афалины в момент достижения животным наивысшей скорости

В ходе многочисленных экспериментов исследователи установили, что, помимо мышечной "бегущей волны", дельфин при движении использует еще одну волну, возникающую при комбинированных ударах корпуса и хвостового плавника. Последний, описывая восьмерку, служит своего рода волновым пропеллером.

А недавно советским ученым - кандидату технических наук С. В. Першину, кандидату биологических наук А. С. Соколову и доктору биологических наук А. Г. Томилину - удалось разгадать еще один секрет быстроходности дельфинов, который зарегистрирован в Государственном реестре СССР Комитетом по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР. Сущность этого открытия вкратце такова: при передвижении животных важную роль играют комплексные кровеносные сосуды, расположенные в плавниках, а также особое строение тканей, покрывающих плавники (покрытия из сухожильных тяжей). В зависимости от режима плавания упругость плавников может рефлекторно и почти мгновенно изменяться. Во время быстрого движения в воде или прыжков этих животных плавники имеют наибольшую упругость, при отдыхе они расслаблены.

Рис. 21. Полный цикл движений плывущего дельфина

Каким же образом изменяется упругость плавников? Оказывается, она регулируется кровеносными сосудами. В хвостовом плавнике дельфина имеется один общий распределительный узел кровеносной системы. Он-то и регулирует наполнение кровью сосудов плавников. Этот механизм "саморегулирования гидроупругости плавников" в значительной степени способствует той необычайной скорости, с которой дельфины передвигаются в воде. История этого открытия восходит к началу 50-х годов нашего столетия. Профессор А. Г. Томилин обнаружил в плавниках дельфинов комплексные, артерио-венозные пучки, связанные между собой в особую систему. Пятью годами позже они были обнаружены также у дельфинов и американскими учеными Шевиллом и Шолендером. Однако до последнего времени назначение этих сосудов в плавниках оставалось загадкой. Понадобилось 15 долгих лет наблюдения с фото- и киноаппаратурой за различными породами китообразных в движении и покое, огромное количество опытов, чтобы сделать ныне бесспорными выводы о роли "саморегулирования упругости плавников" в быстроходности дельфинов.

Но и это не последняя тайна быстроходности дельфинов. Ученые обнаружили, что кожа дельфинов обладает гидрофобным, водоотталкивающим свойством. Важность этого открытия для ряда областей инженерной практики, и прежде всего для водного транспорта, трудно переоценить. Дело в том, что если тело обладает водоотталкивающими свойствами, то при его движении в ближайшем к нему слое воды образуются своеобразные шарообразные структуры, состоящие из отдельных совокупностей молекул воды и воздуха. В результате при перемещении в воде тело как бы катится по шарикоподшипникам.

Итак, быстроходность дельфинов, помимо формы тела, обеспечивается целым арсеналом одновременно действующих механизмов. Теперь, когда мы в первом приближении знаем их назначение, устройство и принцип действия, казалось бы, можно приступить к их инженерной реализации и тем самым резко повысить скорость морских и океанских кораблей. Однако это не так-то просто осуществить. На этом пути еще очень много трудностей. К примеру, конструкция демпфирующих покрытий Крамера является лишь грубым приближением к действительности. Обшивка "ламинфло" пока еще очень далека от того совершенства, которое свойственно естественной коже дельфинов. "Ламинфло" позволяет достигнуть увеличения скорости только на небольших торпедах и катерах, но стоит увеличить размеры покрытия, как оно перестает "работать". И это вполне закономерно: ведь кожа дельфина не пассивный амортизатор, это не только мягкая, но и активная оболочка. В ней находится большое число нервных окончаний - датчиков, которые воспринимают все изменения давления воды и посылают сведения о них в центральную нервную систему. Центральная нервная система посылает импульсы-команды к мышцам, которые сокращаются и создают на коже "бегущую волну". Возникающее возмущение потока воды как бы подхватывается этой волной и передается вдоль тела дельфина. Кожа меняет свою форму, приспосабливаясь к завихрениям, и тем самым не дает им развиться. Смоделировать это "активное" демпфирование в искусственной дельфиньей коже пока чрезвычайно трудно.

Однако продолжающиеся гидробионические исследования позволяют надеяться, что со временем удастся изыскать пути реализации в судостроении всех феноменальных качеств "морских скороходов". И тогда подводные лодки, катера и океанские лайнеры, облицованные искусственной дельфиньей кожей, обретут невиданную ранее быстроходность.

Уже имеются проекты покрытия корпусов подводных лодок многокамерными резиновыми оболочками. В камеры этих оболочек через специальное распределительное устройство будет попеременно нагнетаться и откачиваться воздух с таким расчетом, чтобы создать "бегущую волну". Этот вариант "мягкой" и одновременно "активной" оболочки, как полагают, позволит резко приблизиться к природному образцу.

По другому проекту предполагается устранить турбулентные завихрения отсосом воды из пограничного слоя. Известный американский специалист Чарлз Момсен считает, что это даст возможность увеличить скорость судна по меньшей мере в 1,5 раза.

Разработаны и другие проекты, которые также направлены на ликвидацию турбулентных завихрений в пограничном слое. Так, например, предполагается имитировать гидрофобность (несмачиваемость) "дельфиньей кожи". Многочисленные эксперименты показали, что высокомолекулярные Добавки, вводимые в пограничный слой, способны привести к Снижению сопротивления трения примерно на 30-50%*.

* (См.: А. Н. Шмырев, Н. А. Шмырев. Принципы и основные этапы гидробионяческих исследований. "Морской сборник", 1971, № 1, стр. 83.)

Гидробионики и кораблестроители вынашивают идею постройки подводной лодки, "укутанной" в своеобразное воздушное одеяло. В пограничный слой будут выталкиваться мельчайшие пузырьки воздуха в смеси с водой. Таким образом, корпус лодки будет скользить в нагнетаемой водно-воздушной эмульсии, как бы катиться по воздушным пузырькам - микроподшипникам, и скорость подводного судна должна увеличиться.

Весьма вероятно, что мягкие синтетические оболочки, близкие по своим антитурбулентным и гидрофобным свойствам коже дельфинов, в ближайшем будущем найдут применение и в авиастроении, поскольку и для самолетов существуют проблемы лобового сопротивления, снижающего скорость.

Можно также полагать, что подобные покрытия будут эффективны не только при движении твердых тел в жидкой или газообразной среде (подводные лодки, самолеты), но и при транспортировке жидких, газообразных и даже твердых тел по трубопроводам. Недавно сотрудник Питтсбургского университета (США) Р. Пелт выстлал внутреннюю поверхность трубы материалом, имитирующим дельфинью кожу, и измерил, насколько снизились потери давления при перегонке жидкости по этой трубе. Оказалось, что они уменьшились на 35%.

Таким образом, трубу, если сделать ее достаточно длинной, можно превратить в самый экономичный вид транспорта. Здесь поток грузов может двигаться непрерывно, днем и ночью, без простоев, перегрузок, без потерь на "усушку-утруску-усыпку". По трубопроводам, выстланным дельфиньей кожей", можно будет на сотни и тысячи километров перекачивать воду, сжиженные газы, спирт, патоку, жидкие удобрения и т. д.

Жадно изучая дельфиньи "патенты", человек не так давно обнаружил, что он отстал от обитателей царства Нептуна не только в решении многих сложнейших проблем современной гидродинамики, но и в такой области техники, как гидролокация.

Все началось с того, что в 1947 году американский зоолог Артур Мак-Бридж, работавший во флоридском аквариуме "Мериленд", заметил: ночью в мутной воде дельфины обходят сети. Было также обнаружено, что дельфины свободно находят куски рыбы, помещенные в водоем, в самые темные ночи бесшумно и на большой скорости обходят установленные в бассейне препятствия. В своих заметках, опубликованных посмертно, Мак-Бридж поднял вопрос: не обладают ли дельфины способностью посылать звук и нет ли у них приемного аппарата, подобного аппарату летучих мышей, позволяющему безопасно летать в темноте?

Первые опыты по изучению методов и способов ориентации дельфинов под водой были поставлены в 1955 году американскими биологами В. Шевиллом и Б. Лоуренс в местечке Вудс-Холл. Работы велись с самцом афалиной, помещенным в небольшой мутный водоем размером 90X20 метров. Для надежного исключения участия зрительного анализатора опыты проводились ночью. И тем не менее бросаемая экспериментаторами в воду рыба моментально обнаруживалась и поедалась голодным животным. На всплеск воды дельфин бросался очень точно - при расстоянии до всплеска 20 метров он ошибался лишь на несколько сантиметров. Тогда опыт усложнили: дельфину стали давать рыбу только после звукового или ультразвукового сигнала. Когда этот условный рефлекс закрепился, экспериментаторы стали подкладывать рыбу без сигнала или, наоборот, сигнал не сопровождали кормлением. Дельфин не ошибался: если рыбы не было, он проплывал мимо лодки, на которой находились экспериментаторы, если же корм был беззвучно опущен в воду, дельфин каждый раз обнаруживал его. В темноте при поисках пищи дельфин издавал слабые поскрипывающие звуки и при этом всегда безошибочно направлялся к рыбе. Если же животное двигалось молча, оно к лодке не подплывало, даже если рыба была опущена в воду.

Уже из этих опытов стало ясно, что дельфины обнаруживают пищу и различают самые разнообразные предметы под водой с помощью высокочастотных "скрипов" и эха. Однако окончательно эта рабочая гипотеза была подтверждена серией экспериментов, проведенных профессором Флоридского университета Уинтропом Келлогом. Во флоридском аквариуме "Мериленд" было два обученных дельфина - Альберт и Бетти. Экспериментируя с ними, ученый и его коллеги поставили перед собой задачу выяснить следующие вопросы: издают ли дельфины звуки, аналогичные тем, которые используются в современных гидролокаторах, так называемых сонарах? Обладают ли они приспособлениями, позволяющими улавливать эхо собственных звуков? Реагируют ли они на отраженные звуки? Используют ли они звуковые сигналы для ориентации и нахождения пищи? С помощью современной электронной аппаратуры исследователям удалось на каждый из этих вопросов получить положительный ответ. Опыты проводились в бассейне, мягкое илистое дно и стенки которого хорошо поглощали звуки и не давали эха. Плавая, афалины взмучивали воду так, что видимость при экспериментах не превышала 35-85 сантиметров. Все опыты проводились ночью и были поставлены так, что подопытные животные не могли видеть действий человека. В воду были опущены гидрофоны; звуки, издаваемые дельфинами, записывались специальной аппаратурой. Результаты опытов оказались поразительными. Если в бассейне было спокойно, афалины лишь изредка издавали скрипы или щелчки - поисковые серии звуковых импульсов. При холостом всплеске о поверхность воды дельфины тотчас же издавали одну короткую серию скрипов и замолкали. Если же экспериментаторы бросали в бассейн несъедобный предмет, который ударялся о поверхность воды, а затем начинал погружаться, то вслед за первой серией щелчков дельфины издавали еще несколько серий звуков. Когда этим брошенным предметом оказывалась рыба, следовал целый залп звуковых импульсов с частотой до нескольких сотен в секунду и дельфин направлялся к рыбе. Приближаясь к добыче, он не переставал лоцировать, покачивал головой из стороны в сторону, описывая дугу в 10-20°, как бы нацеливаясь на рыбу своим звуковым лучом.

Рис. 22. К глазам дельфина прикрепляют резиновые наглазники, чтобы изучить способность животного плавать вслепую

Далее поставили такой эксперимент. В бассейне, наполненном мутной водой (видимость не превышала 50 сантиметров), устроили лабиринт: в воду опустили 36 полых металлических стержней (их разместили в 6 рядов, по 6 штук в каждом, на расстоянии 2,5 метра друг от друга), при прикосновении к которым включался электрический звонок. Затем в мутную воду пустили двух дельфинов. В течение первых 20 минут звонок раздался лишь 4 раза. Следующие 20 минут звонок звонил еще реже, а затем афалины плавали в бассейне, уже не задевая стержней даже в полнейшей темноте, причем между стержнями дельфины плыли значительно быстрее, чем обычно в свободном бассейне. При этом они непрерывно посылали звуковые импульсы.

Интересные опыты с самкой афалины, по кличке Алиса, были проведены Кеннетом Норрисом в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. Ученый научил животное плавать с резиновыми наглазниками и принимать пищу по сигналу. Как только экспериментатор подавал сигнал кормления, в гидрофон начинали поступать щелкающие звуки, издаваемые афалиной. Эхолоцирующий дельфин с закрытыми глазами без труда ловил добычу. Частота щелчков увеличивалась по мере приближения Алисы к рыбе. Однако рыбу животное захватывало лишь в том случае, если она оказывалась не ниже уровня его верхней челюсти, то есть попадала в зону локации. Приближаясь к добыче, дельфин так же покачивал головой, как и в экспериментах Келлога. Несмотря на наглазники, Алиса точно, не касаясь телом, проплывала между множеством металлических стержней, подвешенных на расстоянии 1-2 метров, и по сигналу подплывала к микрофону.

Таким образом, на основании множества самых разнообразных опытов ученые пришли к общему выводу: эхолокация у дельфинов является основным способом распознания объектов, погруженных в воду.

Дальнейшие исследования показали, что возможности дельфиньего гидроакустического локатора до сих пор превосходят характеристики созданных инженерами их искусственных аналогов - сонаров. Поразительна точность эхолокации дельфинов. На расстоянии в десятки метров направление на цель определяется ими с точностью до полградуса. В экспериментах, проводившихся советскими учеными на Черном море, афалины безошибочно подплывали к дробинке диаметром 4 миллиметра, брошенной в воду на расстоянии 20-30 метров от животного. Уже известный нам Норрис вместе с Тернером научили знакомую нам Алису с закрытыми глазами и плотно заткнутым "носом" различать размеры бросаемых в воду шариков. Сначала они научили ее различать два стальных шара, маленький диметром 3,75 сантиметра и большой диаметром 6,25 сантиметров. Если животное выбирало большой шар, оно получало в награду рыбу. "Затем,- рассказывает Норрис,- мы закрыли глаза Алисе и постепенно увеличивали размер маленького шара. С закрытыми глазами, выбирая между шарами диаметром 5 и 6,25 сантиметра, Алиса не ошиблась ни разу на протяжении сотни опытов. Даже когда диаметры шаров составляли 5,62 и 6,25 сантиметра, она в большинстве случаев не ошибалась, хотя и были случайные ошибки. Разница в 0,6 сантиметра так мала, что вы с трудом можете обнаружить ее невооруженным глазом"*. Дальнейшие эксперименты показали, что, пользуясь своей сонарной системой, дельфин обнаруживает металлическую проволоку диаметром 0,2 миллиметра в 77% случаев.

* (И. Б. Литинецкий. Беседы о бионике. М., "Наука", 1968, стр. 211.)

Изучая работу локационного аппарата дельфина, ученые открыли еще одну очень важную его особенность: издаваемые животным ультразвуки, отражаясь от окружающих предметов, позволяют ему определять не только местоположение последних, но и их форму, природу, структуру. Та же Алиса с плотно закрытыми глазами с помощью своего сонара легко отличала желатиновую капсулу, наполненную водой, от куска рыбы такой же величины. В экспериментах Келлога и его коллег подопытные дельфины Альберт и Бетти в кромешной тьме безошибочно отличали форель длиной 15 сантиметров от кефали длиной 30 сантиметров: форель нравилась им явно больше. В другом опыте крупной кефали дельфины предпочли вдвое меньшего пятнистого горбыля: когда обеих рыб погружали в бассейн, афалины почти всегда устремлялись к горбылю. Когда горбыля подвешивали за стеклянным экраном (рыба была видна, но недоступна для эхолокации), а кефаль - перед ним (она была доступна для ультразвукового распознавания), то дельфин никогда не пытался ловить горбыля и довольствовался кефалью.

Особенно интересно, что гидролокационный аппарат китообразных значительно лучше защищен от воздействия помех, чем самый совершенный сонар. Тот же Келлог пытался дезориентировать афалин, ищущих пищу, записанными ранее на пленку различными громкими сигналами. Животные без труда отличали свои сигналы от искусственных, хотя полезные сигналы были в десятки раз слабее мешающего шума.

Как же, по современным воззрениям, устроен гидролокатор китообразных?

Чтобы ответить на этот вопрос, пойдем обратным путем, от техники к природе. Мы найдем в организме дельфина все основные функциональные узлы стандартного локатора: источник колебаний, передающую антенну, формирующую направленный луч, приемную антенну, приемник излучения, обрабатывающий принимаемую информацию и выдающий координаты цели.

Предполагают, что источником звуковых и ультразвуковых колебаний у китообразных является наружный надчерепной носовой проход, причем звуки различных частот возникают в разных его отделах. Диапазон излучаемых частот очень широк - от нескольких десятков герц до 200-250 килогерц. Максимум интенсивности звуков лежит в диапазоне 20-60 килогерц. Звук может подаваться непрерывно или короткими импульсами, на одной частоте или с постепенным ее изменением. Интересно, что китообразные подают звуки за счет циркуляции воздуха в дыхательных путях, не выпуская его через дыхало наружу.

До сравнительно недавнего времени было неясно, как устроена передающая антенна дельфинов, каким образом они ухитряются фокусировать ультразвуки, посылать импульсы в нужном направлении, что является непременным условием работы любого локатора. В 1962 году американские исследователи Вильям Эванс и Джон Прескотт высказали предположение, что выпуклая жировая подушка, расположенная на челюстях и межчелюстных костях, и вогнутая передняя поверхность черепа дельфинов действуют как звуковая линза. Аналогичная гипотеза была выдвинута и советскими учеными В. Бельковичем и А. Яблоковым. Роль рефлектора генерируемых дельфином ультразвуков ученые отвели его черепу. Таким образом, согласно гипотезе Эванса-Прескотта и Бельковича - Яблокова, "линза" и "рефлектор" - это те органы в природном гидролокаторе дельфина, которые играют роль передающей антенны, концентрируют сигналы, излучаемые носовым проходом, и в виде звукового пучка направляют их на лоцируемый объект. Меняя форму жировой подушки, которая снабжена собственной мускулатурой, дельфин может "ощупывать" пространство впереди себя и широким, рассеянным пучком ультразвука, и очень узким, концентрированным. Исследования последних лет внесли некоторые уточнения в эту гипотезу.

Оказалось, что природная линза дельфина преобразует сферический фронт звуковой волны в плоский. Это позволяет мозгу дельфина наиболее экономно обрабатывать получаемую информацию и не менять способ обработки при приближении животного к интересующему его предмету. В отличие от многих локаторов, созданных человеком, передающая антенна дельфина не переключается на прием отраженных сигналов. Дельфины снабжены отдельной приемной антенной. Ею, возможно, является нижняя челюсть животного, от которой к каждому внутреннему уху тянется жировой тяж. Поясним, что внутреннее ухо китообразных очень хорошо изолировано и экранировано. Наружный слуховой проход и упомянутый жировой тяж являются единственными каналами, по которым звуковой сигнал может проникнуть во внутреннее ухо. Итак, отраженные сигналы принимают уши дельфина, а обработку сигналов производит их великолепный мозг.

Как же работает локатор дельфина? Так, как будто дельфин знает, что при постоянных размерах акустической линзы звуковой луч тем шире, чем ниже частота (тон) звуковых колебаний; что звуковые волны высокого тона сильнее поглощаются морской водой, что чем короче звуковой сигнал, тем выше должна быть разрешающая способность его локатора по дальности. В режиме "дальнего обзора" дельфин излучает резкие импульсы сравнительно низкого тона, слабо затухающие в воде. Ширина звукового луча максимальна, и, покачивая головой (а возможно, и переключая источники звука), дельфин "просматривает" окружающее пространство на большом расстоянии. Обнаружив добычу и приближаясь к ней, дельфин повышает частоту тона. Одновременно число импульсов возрастает с 5-10 до 70-100 в секунду и уменьшается длительность самих импульсов. Акустический луч все более и более сужается. Растет разрешающая способность по углу и по дальности. Наконец, добыча почти рядом. Посылаемые дельфином и отраженные от цели импульсы сливаются, мешая обнаружить добычу. И дельфин включает "частотную модуляцию". Он испускает длинный импульс продолжительностью 5-10 секунд, плавно меняя частоту сигнала, например от 7 до 20 килогерц. Легко понять, что чем дальше добыча, тем позже вернется отраженный сигнал и тем больше будет разница между частотами излучаемого и принимаемого сигнала. При определенной разности частот мозг выдает команду хватать добычу. Интересно, что дельфины используют частотномодулированное излучение для определения расстояния до дна, близости берега и льдов, для предотвращения столкновений с проплывающими кораблями. Именно этот принцип лежит в основе устройства многих сонаров, используется он и в некоторых радиовысотомерах.

Гидролокатор дельфина позволяет животному обнаруживать только впереди расположенные предметы. Но попробуйте напасть на него сзади или сбоку. Вас постигнет неудача. В чем же дело? Оказывается, дельфин использует не только активную, но и пассивную локацию, просто слушая окружающие шумы и звуки, как и все живые существа. Для этого ему служат уши, воспринимающие звуки через наружные слуховые проходы. Кроме того, полагают, что вся богато иннервированная кожа китообразных принимает разнообразные сигналы, в том числе и акустические.

Словом, человеку есть чему поучиться у дельфинов. "Патентное бюро" "интеллигентов" моря - это подлинный кладезь инженерных идей, оригинальных технических решений. С не меньшей энергией человек исследует психофизиологические способности дельфинов, чтобы сделать их своими помощниками, приобщить к "трудовой деятельности" в самых различных областях человеческой практики. Первые шаги, сделанные в этом направлении, уже принесли весьма обнадеживающие результаты. Примером может служить дельфин афалина, по имени Туффи, ставший одним из главных участников проводившихся в 1965 году в Тихом океане у берегов Калифорнии глубоководных экспериментов в морской лаборатории "Силэб-2". В этих опытах Туффи после соответствующей дрессировки исполнял обязанности связного между людьми, находившимися на поверхности океана, на судне "Беркон", и гидронавтами, которые 15 дней жили под водой в батискафе на глубине 62,5 метра. На его обязанности лежала также охрана участников экспедиции от нападения акул (дельфин - единственное морское животное, которого боятся акулы); кроме того, если бы кто-нибудь из гидронавтов заблудился в кромешной тьме, дельфин должен был доставить его к подводной базе. Каждый день Туффи доставляли на вертолете к месту эксперимента. Здесь на него надевали специальную упряжку, заканчивающуюся нейлоновым шнуром (за который могли ухватиться попавшие в опасное положение гидронавты), и спускали в воду. Ежедневно дельфин совершал около двадцати прогулок между судном "Беркон" и подводной лабораторией "Силэб-2". Каждое погружение на глубину 62,5 метра занимало у него 45 секунд. Ему вручали на судне письма, свежие газеты, журналы и посылки в водонепроницаемой упаковке. Дельфин исправно доставлял всю корреспонденцию адресатам. Во время работы гидронавтов Туффи подносил им необходимые для исследования морских глубин инструменты и приборы. При путешествиях океанавтов в открытом море дельфин всегда находился поблизости. Однажды один из гидронавтов сделал вид, будто сбился с пути в непрозрачной воде, - Туффи тотчас же подплыл к нему и проводил к подводной базе. Добросовестным выполнением всех возложенных на него обязанностей Туффи снискал себо глубокое уважение гидронавтов и был избран почетным членом экипажа "Силэб-2". А когда опыты были закончены, его избрали также почетным членом Ассоциации почтовых работников США. По сообщениям американской печати, в дальнейших глубоководных экспедициях будут участвовать новые Туффи...

После блистательного дебюта на "Силэб-2" Туффи приспособили к работе на одном из ракетных полигонов США на побережье Тихого океана. Дело в том, что при запусках ракет часто в море падают сложные и дорогие телемеханические устройства расцепки. Мутная вода и ил на дне океана исключают всякую возможность найти их с помощью водолазов-аквалангистов - это все равно что искать иголку в стоге сена. Вот тут-то и вспомнили об удивительных способностях дельфина Туффи. К каждому телемеханическому устройству перед стартом ракеты стали прикреплять миниатюрный излучатель ультразвука, сигналы которого легко и на больших расстояниях улавливают дельфины. Туффи устремляется к источнику сигналов и без труда находит его на дне. Следом за дельфином на дно ныряет аквалангист с тросом.

Точно так же дельфины могут стать отличными помощниками человека в розыске и спасении пострадавших во время авиационных катастроф и кораблекрушений. В дельфиньем лексиконе есть один чудодейственный сигнал, который заставляет забывать о собственной безопасности, бросать все и мчаться с максимальной скоростью к месту, откуда идет призыв. Это свист - сигнал бедствия. Он состоит как бы из двух частей: сначала высота свиста нарастает, а затем падает. Дельфин подает этот сигнал в тех случаях, когда он ранен и не может подняться на поверхность воды за воздухом. Услышав такой сигнал, находящиеся поблизости животные бросаются на помощь. Тот, кто подоспеет первым, начинает подталкивать раненого к поверхности. Сделав вдох, пострадавший снова погружается в воду. При этом спаситель и спасаемый переговариваются на языке простых свистов. Зная о том, как реагируют дельфины на сигнал бедствия, американский ученый Д. Браун, работающий в Мериленде, предложил остроумный способ использования "интеллигентов" моря для помощи летчикам, приводнившимся в море. Он предлагает помещать в летных костюмах летчиков маленькие передатчики с записью дельфиньих криков о помощи. Если, потерпев аварию, летчик упадет в море, он может включить эту запись. Сигнал бедствия привлечет находящихся поблизости дельфинов. Они помогут летчику держаться на поверхности воды до прибытия спасателей либо сами будут подталкивать его к ближайшему берегу, как в случае с арабским инженером Махмудом Вали, и защищать от акул.

Возможно, в будущем специально обученные дельфины окажут человеку существенную помощь и в научных исследованиях Мирового океана. Ученые надеются, что, приручив дельфинов, можно будет проникнуть с исследовательской аппаратурой в глубинные районы морей и океанов, до сего времени недоступные человеку, китообразные помогут измерять и картировать поверхностные течения, температуру, соленость и т. д. в безбрежных океанах, собрать нужную информацию о новых видах животных, которых мы никогда не встречали...

Глава шестая. Язык животных

В скольких сказках люди беседуют с животными, хорошо понимая друг друга! Но кто бы мог подумать, что эта сказочная тема зазвучит в жизни, что проблема диалога с животными обретет в XX веке как научное, так и чисто практическое, хозяйственное значение? Вспоминая библейскую легенду об удивительной способности царя Соломона изъясняться на языке животных, всемирно известный австрийский зоолог Конрад Лоренц пишет: "...я склонен принять эту сказку за истину. У меня есть все основания верить, что Соломон действительно мог беседовать с животными, и даже без помощи волшебного кольца, обладание которым приписывает ему легенда. Я сам могу делать то же самое, не прибегая к магии, черной или какой-либо иной... И нисколько не шучу. В том случае, если "сигнальный код" общественных видов животных вообще можно назвать языком, тогда человек, изучив его "словарь", сможет понимать животных..."*.

* (Конрад 3. Лоренц. Кольцо царя Соломона. М., "Знание", 1970, стр. 5.)

А возможен на самом деле диалог с животными? Существует ли вообще язык животных? Способны ли они разговаривать, воспринимать и передавать осмысленную информацию?

Несомненно, у многих животных есть свой язык, хотя этот язык далеко не то же самое, что язык человека, и, возможно, для его обозначения более уместен был бы особый термин. Но свою функцию - носителя информации, средства общения - он выполняет: помогает осуществлять контакт между особями, координировать действия всего сообщества при поисках пищи и обороне от врагов, передавать традиции, принятые в сообществе, от поколения к поколению, позволяет животным выражать состояние удовольствия, тревоги, страха, гнева и т. д. Возьмем к примеру наших давнишних друзей - собак. У них различают два языка: один - для изъяснения с себе подобными, другой - для объяснения с хозяином. Последний вырабатывался на протяжении многих веков в процессе общения с человеком. Слоны в основном пользуются языком мимов. Язык низших узконосых обезьян-гамадрилов включает в себя сложную систему звуков и жестов. В их звуковом языке около 20 сигналов, и каждый несет определенную информацию. Вожак, заметивший опасность, издает особый возглас - и все стадо сразу же мчится прочь или занимает оборонительную позицию. Обезьяна, отставшая от стада, кричит по-другому. И уже совсем иные звуки сопровождают различные внутристадные ритуалы, помогающие гамадрилам выразить свое отношение к соплеменнику. Так, любой член гамадрильего стада, встречаясь с вожаком или обезьяной высшего ранга, обязательно присядет перед ней и несколько раз отрывисто "ахнет" - это сообщение о повиновении. Предлагая свои услуги для обыскивания, обезьяна сначала особым образом пошелестит языком - сигнал партнеру о дружеском расположении и просьба ответить тем же. Кроме звуковых сигналов, гамадрилы употребляют бесшумные средства общения - взгляды, позы, жесты, мимику. Например, с помощью взглядов вожак может на расстоянии беззвучно управлять всеми действиями стада. Секрет - в белых участках кожи над веками. Стоит обезьяне приподнять брови, и белые веки четко выделяются на ее серой физиономии. Поэтому запретный или угрожающий взгляд виден далеко. Биолог Н. Пожарицкая, изучавшая в Сухумском обезьяньем питомнике язык гамадрилов, рассказывает: "Враждующие самки часто пользуются угрожающими взглядами во время беззвучных перебранок. Поморгают друг на друга, удовлетворят свою злость и разойдутся, не привлекая внимания вожака"*. В иных случаях гамадрилы используют все свое очень подвижное тело, от кончика носа до кончика хвоста. Приподнимая определенным образом хвост и размахивая им из стороны в сторону, самка может, например, продемонстрировать свою благосклонность к самцу или высказать полное пренебрежение к его ухаживаниям; угрожая сопернику, самец как правило, взъерошивает свою мантию, таращит глаза и ударяет передней лапой по земле. Но из всего арсенала способов общения на первом месте у гамадрилов находится мимика. Богатством мимики гамадрилы обязаны хорошо развитой у них мимической мускулатуре. Двигая ушами, глазами, ртом, кожей головы, гамадрилы могут выразить страх, ярость, любопытство и т. д. Такое многообразие мимических движений и сигнальных жестов в сочетании с полутора десятками выразительных взглядов и двумя десятками звуковых сигналов делает язык гамадрилов очень выразительным.

* ("Наука и жизнь", 1970, № 7, стр. 89-90)

Довольно сложным языком обладают летучие мыши. В нем не менее 22 "слов" типа "чип", "бззз", "чёр-чёр". Все звуки, которыми мыши обмениваются между собой, отчетливо делятся на четыре группы: первая группа служит для общения матерей с детенышами, вторая связана с "военными действиями" - битвами между самцами, третья служит для любовных монологов и дуэтов, четвертая - сигналы тревоги и опасности. Австралийский зоолог, профессор Дж. Нельсон пишет, что часовой предупреждает "сограждан" криком, похожим на отрывистый звук кларнета. Воцаряется тишина, и все летучие мыши начинают пристально смотреть на нарушителя покоя. В таких условиях, говорит Дж. Нельсон, трудно понять, кто за кем наблюдает: зоолог за животными или наоборот...

Часто мы не в состоянии не только понять, но и уловить сигналы, посредством которых животные общаются друг с другом: мы воспринимаем лишь их результат. Но когда мы имеет дело с такими существами, как птицы или млекопитающие, вовсе не обязательно быть биологом или зоологом, чтобы установить наличие у них языка и в ряде случаев даже понять его. Если проводить аналогию с человеческим языком - аналогию весьма условную, то многие звуки, издаваемые животными, соответствуют не словам, а фразам, иногда даже целой совокупности фраз. Так, профессор Конрад Лоренц установил, что продолжительное гусиное гоготание, или "залп" гогота, состоящий более чем из шести слогов, имеет вполне определенный смысл: "Здесь хорошо. Еды много. Давайте останемся тут". Если тирада состоит из шести слогов, это означает: "Травы на лугу мало. Давайте пощиплем ее и не спеша тронемся дальше". Пять слогов "га-га-га-гага" переводятся так: "Надо прибавить шагу". Четыре слога - "Полный ход, вытягивай шею вперед". Три слога означают: "Беги со всех ног. Будь начеку. Наверное, придется взлететь". Чтобы сообщить, что бежать нужно изо всех сил, но не взлетать, трехсложное "га-га-га"; заменяется на "га-ги-га", произнесенное с умеренной громкостью на высокой ноте. Сигнал тревоги у гусей, завидевших, скажем, собаку, звучит как односложный, не очень громкий носовой возглас "ра". Услышав такой сигнал, вся стая взлетает, шумно хлопая крыльями. Отбой тревоги подается длительным гоготаньем.

Западногерманский профессор Эрих Боймер на основании шестидесятилетних наблюдений установил, что все птицы, принадлежащие к семейству куриных, пользуются одним языком, состоящим из 30 звуков, несколько различающихся по тону. Эти звуки выражают определенное настроение или желание. Используя микрофоны и звукозаписывающую аппаратуру, Боймер не раз демонстрировал, как куры знакомятся друг с другом, завязывают дружбу, заставляют цыплят клевать зерно и успокаивают их, если они чем-нибудь взволнованы.

Звуки, издаваемые многими птицами, как показывают исследования, несут весьма сложную информацию. Они связаны со всеми важнейшими формами жизнедеятельности: питанием, гнездованием, выведением птенцов, перелетами и др. При помощи одних звуковых сигналов осуществляется связь между партнерами по стае, при помощи других - между партнерами по гнезду или родителями и птенцами и т. п. Важную роль в жизни птиц играет песня. Певчие птицы обладают уникальным для животного мира голосовым аппаратом. Способность к пению у них передается по наследству. Песня птиц - это своеобразный разговорный язык, это способ не потеряться в лесу, сигнал о занятой территории, это средство найти себе подобных, заявить о своей силе, поделиться радостью любви. Несомненно, в песнях птиц содержится еще и другая, неизвестная пока человеку информация. По богатству языка с птицами могут соперничать только приматы. Один американский ученый подсчитал: для полной характеристики оттенков звуковых сигналов птиц необходимо не менее четырехсот терминов!

Говоря о языке птиц, особо следует выделить ворон. Понаблюдайте за поведением вороньей стаи, и вы можете увидеть, как вдруг одна из птиц взлетит и затем сядет на расстоянии нескольких десятков метров от стаи. Остальные не обращают на это никакого внимания. Через несколько минут покинувшая стаю ворона вновь поднимается в воздух. Но на этот раз стая не остается безучастной - все птицы почти одновременно взлетят и переместятся на несколько сот метров. В описанном случае вы не услышите, чтобы отделившаяся от стаи ворона каркала либо подавала другой слышимый сигнал. Каким же образом вожак стаи известил своих подопечных, что первый взлет был лишь его "частным делом", а второй- командой к отлету для всех? Очевидно, он подал какой-то особый сигнал, который вы не заметили.

За последние годы ученым удалось выявить около 300 различных возгласов в языке ворон. Смысл подавляющего большинства пока еще не раскрыт. Но кое-какие "слова" уже поняты. Например, беспрерывное карканье особо хриплым голосом означает призыв ко всем членам стаи устроить собрание в поле. Чтобы подслушать, что происходит на вороньей "ассамблее", профессор Пенсильванского университета (США) Губерт Фрингс спрятал на кукурузном поле микрофоны и динамики. Всякий раз, когда над полем пролетала воронья стая, он включал магнитофон с записанным на пленку сигналом сбора. После многих неудачных попыток ему повезло: стая обратила внимание на призыв, доносившийся из динамиков, и приземлилась там, где нужно было ученому. Однако вороны подняли такой гвалт, что сначала было невозможно различить отдельные голоса. Но ученый все-таки был вознагражден. Микрофоны и усилители донесли до него нечто такое, что не довелось слышать еще ни одному человеку: благозвучное бормотание ворон. Вероятно, как полагает Фрингс, это были любовные "разговоры".

Профессору Фрингсу принадлежит еще одно очень любопытное открытие. Оказывается, у птиц одного вида существуют различные языки. Так, сельские вороны не понимают ворон городских, вороны, обитающие в Америке, не могут "разговаривать" с европейскими воронами. По-видимому, на разных континентах и в разных странах складываются разные птичьи "диалекты". Был проделан такой опыт. На магнитофонную пленку записали крик ворон, обитающих во Франции. Затем эти записи были воспроизведены в местах гнездования ворон на Американском континенте. Выяснилось, что американские вороны не реагируют на крики своих французских родственниц, они не понимают даже сигнала тревоги, если его прокаркала европейская ворона.

Однако есть вороны-бродяги, кочующие из города в сельские местности, из одной страны в другую. И их по праву можно назвать "полиглотами". Во время своих весенних и осенних перелетов они встречаются со стаями других ворон и усваивают их диалекты. Они понимают даже в основных чертах язык галок и чаек. Столь выдающиеся лингвистические познания позволяют, например, восточно-американским воронам-путешественницам с первого карканья понимать европейских ворон, "диалект" которых им был не известен до встречи. И вот что еще интересно. После ряда экспериментов профессор Фрингс установил, что некоторые вороны не способны к такому "полиглотству", пока они с год не поучатся в "международной школе вороньих языков". Очевидно, среди птиц одного вида имеются "высокообразованные" и менее "образованные" особи.

Рис. 23. Язык жестов красногрудных муравьев - древоточцев

У пернатых существует и какое-то подобие межвидового эсперанто. Для передачи информации они нередко используют посредников как своей породы, так и чужих. Например, сойки своими резкими криками могут взбудоражить сорок, а сороки разнесут весть о появлении охотника по всему лесу. Аналогичные ситуации довольно широко распространены в мире пернатых.

Весьма многообразны способы общения у насекомых. Так, например, многие насекомые используют язык запахов. Красногрудые муравьи-древоточцы общаются между собой при помощи жестов. У термитов средством передачи информации на расстояние служит своего рода телеграф. Они, в частности, могут издалека сигнализировать своим собратьям о приближении неприятеля, выстукивая головой на стенках туннеля термитника сигналы тревоги. Комары поддерживают между собой связь с помощью электромагнитных волн, пчелы изъясняются языком танца. Танцы пчел, как доказал известный немецкий натуралист Карл Фриш,- своеобразная служебная пантомима. С ее помощью они передают информацию о направлении, в котором находится медонос, о расстоянии до него, о его изобилии. Мюнхенский зоолог, доктор Геральд Эш установил, что танец пчел сопровождается еще и звуками. Записав эти звуки и проанализировав их, он пришел к выводу, что продолжительность "треска" пчелиных крыльев во время танца также служит указанием на расстояние от улья до места взятка, а сила звука говорит о качестве нектара.

Очень богат стрекочущий язык кузнечиков и сверчков. Доктор Хубер из Тюбинского университета записал на магнитную ленту около 500 различных звуков, издаваемых кузнечиками. По виртуозности язык кузнечиков и сверчков не уступает языку птиц.

Для доказательства, что звуки служат сверчкам средством общения, профессор Реген заставил самца полевого сверчка беседовать с самкой... по телефону. Услышав голос самца, самка тотчас же попыталась проникнуть в телефонную трубку. Кузнечик издает те или иные звуки подобно скрипке: он как бы "пилит смычками" (зазубренные задние ноги) по надкрыльям. Изменение длительности, громкости и тональности звуков в песне кузнечика происходит в зависимости от того, сколько зубдов ноги певца трется о надкрылья и с какой силой. А звуки солист искусно соединяет в строки и даже куплеты. Первым обычно поет самец. Смысл его песни примерно таков: "Здесь я - кузнечик вида такого-то. Я очень тоскую по подруге-соплеменнице". Если эту песню услышит другой кузнечик того же вида, он отвечает после некоторой паузы. Самец точно засекает направление, в котором находится стрекочущий "собеседник", и делает мощный скачок в сторону невидимого партнера*. Однако "собеседник" может оказаться не самкой, а самцом, тогда не миновать поединка. Поэтому певец, дабы избежать недоразумений, время от времени прерывает брачную песню и издает воинственный клич. Если в ответ не послышится военный сигнал, значит стрекот был не напрасным: отзывается самка. И после непродолжительного обмена позывными пение двух кузнечиков сливается в любовный дуэт. Однако и в этом случае самец то и дело испускает короткий военный стрекот, чтобы навести страх на соперника, который может оказаться поблизости. Если же соперник все же исполнен решимости познакомиться поближе с подругой счастливца, дело может кончиться сражением. Повстречавшись, самцы спесиво приближаются друг к другу, неистово хлещут воздух своими усиками и сотрясаются от возбуждения. Время от времени тот или другой поднимает брюшко и лягает воздух могучей задней ногой, чтобы продемонстрировать свою силу. Если все это не производит должного впечатления, оба соперника запевают военную песню. С раскрытыми челюстями кидаются они друг на друга, дерутся передними ножками, бодаются, словно козлы, и пытаются лягнуть друг друга задней ногой. В случае удачного попадания побежденный отлетает сантиметров на двадцать и молчком покидает поле сражения, а победитель оглашает окрестности неистовым стрекотом.

* (Два очень близких вида кузнечиков физически почти неотличимы. Не велики и различия в их песнях, но и этой небольшой разницы в стрекоте достаточно, чтобы спаривание между различными видами не происходило.)

У некоторых насекомых есть своя световая азбука Морзе. В темноте вам, вероятно, не раз доводилось видеть светлячков. Самец и самка, заметив друг друга, начинают мигать по очереди, словно подмигивают друг другу. В тропиках иногда удается наблюдать очень эффектное зрелище. Яркие и крупные светлячки тысячами собираются на одном или нескольких соседних деревьях и мигают одновременно. Деревья при этом ритмично вспыхивают, как фейерверк. Смысл в таком объединении, вероятно, тот же, что и в совместном роении комаров. Только у комаров - это хор, а здесь свадебная иллюминация.

Многоязычен и "голубой континент", в котором обитают десятки тысяч видов созданий, от почти лишенных нервной системы медуз до дельфинов, по уровню своей организации превосходящих почти всех наземных животных.

Язык подводных глубин - особое средство общения многочисленных обитателей водоемов. Например, обитающий в Азовском море бычок, когда строит гнездо, издает низкое рычание. Заслышав этот рык, никакой другой бычок не осмелится вторгнуться во владения своего соплеменника. Но когда строительство жилища закончено, самец издает высокий звук - призыв самок. Некоторые звуки, издаваемые рыбами, служат сигналом для объединения в стаи, другие - предупреждением об опасности. В период нереста сначала слышатся отдельные зовущие голоса, затем голоса сливаются в общий громкий хор и, наконец, постепенно затихают: нерест закончен. Черноморская ставрида издает звук, напоминающий треск гребенки. Голос кильки похож на гудение шмеля. Звук, издаваемый сардинами, немного напоминает шум прибоя, лещом - хрипы, морским карасем - щелчки. Вьюны пищат, за что их кое-где называют пищухами. Атлантическая рыба-жаба гудит, морской петух кудахчет, морские коньки резко щелкают. Весьма широким вокальным диапазоном обладает белуга: она свистит и воет, скрежещет и кричит. Пойманная на Каспии белуга, по рассказам рыбаков, испускает как бы тяжелый вздох, напоминающий рев. Чрезвычайно "разговорчива" морская рыба тригла: она непрерывно ворчит и квакает. В Средиземном море водятся двухметровые "поющие" рыбы - сциены, издающие довольно мелодичные звуки.

Очень "болтливы" ракообразные. Самые шумные из них - крабы: они могут издавать до 30 звуков, подобных стрекотанию. Рак альфеус, обитающий на Дальнем Востоке, щелкает клешней так громко, что не только отпугивает врагов, но и оглушает добычу. Многотысячный подводный "город" альфеусов, по свидетельству известного океанолога Н. И. Тарасова, встречает врага грохотом, не уступающим шуму, стоящему в цехе при клепке котлов. Очень шумливы креветки. Издаваемый ими звук напоминает шипение масла на сковородке или треск горящих сухих веток. У так называемых щелкающих креветок из большой клешни исходит звук, подобный тому, который получается при вылете пробки из бутылки. Этот звук бывает настолько сильным, что звуковая волна способна разбить бокал. Щелкающие креветки обычно собираются огромными стаями - до 200 особей на одном квадратном метре - и щелкают непрерывно днем и ночью независимо от времени года. В некоторых районах океана щелканье тысяч креветок сливается в сплошной треск. Этим не преминули воспользоваться японцы во время второй мировой войны. Они подсадили большую колонию "щелкунчиков" в одну из военных гаваней США и тем полностью парализовали гидроакустические средства обнаружения. Под прикрытием сильного шума креветок японские подводные лодки вошли в американскую бухту, торпедировали стоящие там корабли и безнаказанно удалились.

Очень разнообразны звуки, издаваемые морскими млекопитающими. Среди них наибольшую популярность снискала себе своим голосом белуха. По описаниям натуралистов и наблюдателей, она может громко хрюкать, глухо стонать и свистеть, издавать звуки, напоминающие плач ребенка, удары колокола, пронзительный крик, отдаленный шум детской толпы, игру на флейте с переливчатыми трелями, как у певчих птиц. Недаром это белое с желтоватым оттенком животное моряки называют морской канарейкой. Поют, оказывается, и довольно мелодично... киты. Их вокальные способности открыл молодой американский ученый из рокфеллеровского института Роджер Пайн. Изучая миграцию китов-горбачей, он подслушивал с помощью гидрофонов звуки, издаваемые животными, и записывал их на магнитную пленку. Эти записи были воспроизведены в сентябре 1969 года на проходившей в городе Ренне (Франция) международной конференции по этологии. Поначалу в многоголосом хоре китов-горбачей слышались выкрики, визги, писки и даже нечто схожее со стонами. Внезапно в записи отчетливо обозначилось что-то вроде песни. Далее участники конференции услышали глубокий мелодичный звук, тон которого постепенно повышался, напоминая то гобой, то кларнет, то волынку, причем песня многократно повторялась с большой точностью, словно по нотам.

И вот еще что интересно: птичьи песни, как правило, коротки - всего несколько секунд, кит же поет свою песню от восьми до тридцати минут. Р. Пайн полагает, что деланные им записи помогут понять язык этих морских животных. Пока никому не известно, какую конкретно информацию несут удивительные китовые песни, может быть, это любовная серенада, а может быть, сведения о температуре воды, наличии планктона, появлении касаток либо другая информация, представляющая интерес для всех горбачей. Для такого предположения имеется немало оснований. Главное из них: звуки песен, записанных Пайном, были подслушаны на глубинах, где воды создают прекрасный звуковой канал связи. По этому каналу песня кита может быть услышана его сородичами за многие сотни километров*. Может быть, на эту глубину и ныряют киты, чтобы связаться с "согражданами". Кто знает? Во всяком случае, абсолютно точно установлено, что киты могут нырять более чем на полкилометра и находиться под водой до часа и более.

* (В воде звук распространяется примерно в 5 раз быстрее, а поглощается в 1000 раз меньше, чем в воздухе. Поэтому в воздухе звук от источника мощностью 100 киловатт слышен на расстоянии 15 километров, тогда как в воде звук от источника мощностью 1 киловатт распространяется на расстояние 30-40 километров. Недавно открыто сверхдальнее распространение звука по звуковому каналу - слою воды, от границ которого звуковые пучки многократно и полностью отражаются. Ось этого канала в различных океанах проходит на разных глубинах. Если на оси канала взорвать маленькую бомбу массой 1,8 килограмма, то ее негромкий звук можно услышать за 18 000 километров.)

Из всех обитателей Мирового океана самый богатый и самый сложный язык у зубатых китов - дельфинов. В зависимости от окружающей обстановки, обстоятельств и ситуации эти животные пользуются различными сигналами: одни служат для ориентации, навигации, рекогносцировки, розыска пищи, другие - для связи со своими сородичами. Многие звуки, обычно используемые дельфинами для общения под водой, могут издаваться ими и на воздухе. Одинокий дельфин, как правило, предельно молчалив, два дельфина оживленно обмениваются сигналами (это свист, лай, мяуканье, хлопанье, кряканье, жужжание и т. д.). Каждый "разговор" начинается с позывных и ответа. Затем следует серия сигналов - свистов различной длительности, высоты и силы. Это позволяет варьировать информацию. Разговор дельфинов похож на разговор истых джентльменов: когда один говорит, другой молчит. В 1961 году Джон Лилли поставил интересный эксперимент: он устроил телефонный разговор между двумя дельфинами. Опыт был проведен в Институте по изучению средств общения на острове Сент-Томас в Карибском море. Были выбраны два бассейна, достаточно отдаленные друг от друга, чтобы звуковые волны не могли преодолеть это расстояние. Инженеры вмонтировали в стенки бассейнов микрофоны и громкоговорители. Телефонные провода между ними проходили через центральную станцию института, что позволило ученым следить за разговором, не тревожа животных прямым наблюдением. В каждый бассейн пустили по одному дельфину. Они стали кружить по бассейну и издавать свои позывные. Услышав ответный сигнал, дельфины немедленно подплыли к громкоговорителям и стали попеременно отвечать и слушать. Так начался их первый телефонный разговор! Поначалу животные лишь повторяли один и тот же сигнал и тщетно искали невидимого партнера. Но немногих минут оказалось достаточно, чтобы они сообразили, как работает аппаратура. "Разговор" велся очень "вежливо". Ни один дельфин не перебивал другого, каждый внимательно слушал, пока другой не кончит, и лишь затем начинал говорить сам. Оживленная беседа продолжалась около часа.

Другой опыт, поставленный инженерами Лэнгом и Смитом, оказался еще более результативным. Экспериментаторы записали беседу между супружеской четой дельфинов, по имени Дэш и Дорис. Затем супругов разлучили. Через четыре месяца Дэша снова поместили в изолированный бассейн и включили запись голоса Дорис. Дэш тотчас ответил на "позывные" подруги. Инженеры с секундомером в руках следили за этой беседой дельфина с магнитофоном. И вдруг, услышав семь свистов с сильными вариациями, Дэш замолк. Попытка была повторена дважды. Оба раза самец сначала вступал в разговор, и оба раза он терял интерес и замолкал на том же самом месте. Инженеры сделали из этого вывод, что Дорис в первом "разговоре", записанном на магнитную ленту, "сказала" что-то утратившее смысл сейчас. Опыт подтвердил гипотезу, что дельфины выработали подобие языка. Зоологу Кеннету Норрису удалось даже доказать, что язык дельфинов международный. Он устроил телефонный разговор между дельфином, пойманным в Тихом океане, и другим, который был родом из Атлантического. Дельфин, находившийся в бассейне на Гавайских островах, всовывал свой клюв в специальный раструб гидрофона и издавал различные звуки, а его сородич, находясь на расстоянии 8000 километров, слушал и отвечал собеседнику. Они отлично понимали друг друга и "мило болтали" на своем языке довольно продолжительное время, не удивляясь необычности предоставленной им техники.

В распоряжении ученых, занимающихся биоакустикой, имеется обширный ассортимент высокосовершенной аппаратуры, позволяющей из общих неясных и беспорядочных биологических шумов в глубинах океанов, морей, рек и озер выделить и записать на магнитную пленку голоса, принадлежащие отдельным видам рыб и морских млекопитающих, а также "хорам", образуемым скоплениями животных одного вида. Используя эту технику, ученые за последние годы произвели в царстве Нептуна множество интереспых записей и смонтировали из них сотни тонфильмов. Они раскрывают удивительное многообразие неизвестных нам ранее звуков "разговорчивых" рыб, морских млекопитающих, - стучащих, свистящих, стонущих, вздыхающих, хрюкающих, квакающих, лающих, каркающих, чавкающих, поющих, звонящих в колокола и даже играющих на арфе. С каждым годом список этих звуков расширяется. По разнообразию голосов "немые" рыбы и другие обитатели водных глубин могут, оказывается, поспорить с сухопутными животными! Вот вам и "мир безмолвия", "мир тишины"!

Мы привели лишь несколько примеров достигнутых учеными успехов в познании языка животных и ведущихся в этом направлении исследований. Однако, научившись обмениваться информацией с машинами, люди до сих пор не умеют или почти не умеют разговаривать с животными.

Что же мешает нам овладеть этим даром природы?

В умах людей долго господствовали предвзятые представления о животных. Религиозный догмат о божественной природе человека отделил его от остальных живых существ зияющей пропастью. И только во второй половине прошлого века сокрушительный удар по этим представлениям нанесла теория Дарвина. Следует вспомнить, как высоко оценили значение эволюционной теории Маркс и Энгельс и какое неистовство она вызвала среди реакционно мыслящих философов, ученых. Эта борьба вокруг теории происхождения человека еще не стала достоянием истории: в ряде штатов США преподавание дарвинизма было запрещено до недавнего времени.

Пренебрежительное, высокомерное отношение к животным имеет и другие корни. Весь строй буржуазных отношений поддерживает психологию, которая рассматривает окружающее сквозь призму денежных интересов, приучает человека взирать на все с точки зрения извлечения прибыли. Эксплуатация человека человеком неизбежно заставляет рассматривать и животных только как объект эксплуатации, только как дающий доход предмет. Не случайно человек ранее требовал, чтобы животные учились понимать человеческий, "господский" язык, и не снисходил до изучения языка самих животных. Такой подход к животным, бесспорно, затормозил развитие теории и, очевидно, нанес большой ущерб практике, ибо установление тесного речевого контакта между людьми и животными, как мы сейчас увидим, могло бы принести огромную пользу науке и практической деятельности.

Возьмем для примера бобров. Даже специалистов иногда поражают размеры построенных ими плотин, целесообразность выбора места, сложность конструкций и разнообразие типов бобровых жилищ. Причем их строительное искусство отнюдь не застывший стереотип. Любопытен такой опыт, поставленный французскими учеными. Сквозь бобровую плотину у ее основания пропустили дренажную трубу. Вода начала быстро уходить из пруда. Звери пытались приостановить падение уровня воды. Вначале они принялись надстраивать плотину, таскать ил на ее гребень. Это, разумеется, не помогло. Тогда бобры отыскали торчащий выше по течению конец трубы и попытались забить его илом. Но исследователи предусмотрели эту возможность: вода в трубу поступала не только через ее торцовую часть, но и через несколько боковых отверстий. Замазать их звери не смогли. Тогда они - опять-таки без всякого успеха - длительное время пытались закупорить наружный конец трубы. Уже эти действия были весьма сложными и давали основания полагать, что здесь ученые столкнулись с принципами элементарного мышления. В конце концов, бобры изменили форму плотины так, что ее основание оказалось ниже стока дренажной трубы. Убыль воды прекратилась...

В газете "Комсомольская правда" была опубликована фотография, сделанная школьницей Олей Васильевой, на которой запечатлены гуси у водосборной колонки: один гусь толкает ручку колонки, другой - пьет воду из корыта. Можно лишь строить различные предположения, каким образом гуси поняли, что вода польется в лоток, если тронуть ручку этой, по-видимому, изрядно разболтанной, водоразборной колонки. Произошло ли это однажды случайно, а затем закрепилось в гусином мозгу или птицы дошли до этого, наблюдая людей? "Нечто подобное, - рассказывает журналист В. Песков, - я узнал в Национальном парке Микуми (Танзания). Нам показали водопроводный винтиль, который ловко откручивал слон и подставлял бока струям воды"*.

* ("Комсомольская правда", 4 июля 1971 года.)

Очевидно, одними инстинктами описанные действия бобров, гусей, слона не объяснить - мы, надо полагать, имеем дело с проявлением элементарного разума. Однако то, что в обыденной жизни нам часто кажется бесспорным, наука обычно не спешит признавать. Домашних или охотничьих наблюдений, результатов единичных опытов или экспериментов ей недостаточно, ибо за всю историю человек не раз превратно судил о животных.

В свое время Декарт высказал предположение, что животные - это всего лишь весьма сложные машины и их действия в любом случае можно свести к законам физики, химии и механики. Так, например, когда паук ткет свою сеть, в его организме действуют сложные механизмы, точно отрегулированные для весьма определенной, стереотипной деятельности.

У Декарта нашлось немало последователей. Животных стали считать живыми автоматами, в которых все запрограммировано, все рассчитано наперед. Американские бихевиористы*, подхватившие и принявшие на вооружение гипотезу Декарта, считали, что поведение любого животного можно разложить на ряд сравнительно простых рефлекторных реакций и их понимание вовсе не требует психологического толкования. Отсюда остается одно - прекратить всякие разговоры о психике животных и заняться наблюдением за их поведением, за их реакцией на внешние и внутренние раздражители. Следуя этой концепции, бихевиористы придумали великое множество различных для животных тестов: клетки с замками, хитрые лабиринты, ширмы, отделяющие животное от пищи, и тому подобное. В результате осталась лишь констатация фактов, без малейшего признака психологизма.

* (Бихевиоризм - направление в психологии, принимавшее во внимание только те факты поведения животных, которые можно точно установить и описать, не считая необходимым понимать скрывающиеся за ними внутренние психологические процессы.)

Но все же у теории "автоматизма" имеются определенные достоинства - это объективность, возможность экспериментов, воспроизводимость результатов.

Есть и другой подход к изучению животных, получивший название антропоморфизм (очеловечивание животных). Животным приписывали человеческий разум, человеческую мораль. Их поведение объясняли так же, как объясняли поступки людей. В этом свете пение птиц было не чем иным, как "страданием от любви", выражением горя, радости, "предчувствием разлуки" и т. п. Никто не станет отрицать, что животные, подобно людям, испытывают гнев, страх, радость и т. д. Но трезвые наблюдения за природой показали, что в истолковании многих действий животных мы заблуждались. Антропоморфизм стал символом ненаучного подхода к объяснению поведения животных.

Пока маятник познания истины качался между двумя крайностями, ученые, отвергшие и очеловечивание природы, и понятие "живой автомат", не сидели сложа руки. На смену умозрительным заключениям, сомнительным выводам пришли строго поставленные эксперименты, причем не в клетках лабораторий, не в вольерах, а прямо на лоне природы, где животные находятся в естественных условиях*. Они дали массу ценных сведений, многое прояснилось. Стало, например, очевидным: низшие организмы получают в наследство четкую жизненную программу, их поведение - это в основном выполнение наследственных предписаний. Высшие животные тоже имеют наследственный багаж. Но многое им приходится приобретать, приспосабливаясь к условиям жизни. Посмотрите, как ведут себя волки-сластены: они катают с бахчи арбузы на край оврага - разбивают и .выедают мякоть. Лиса, чтобы поймать раков на реке, погружает кончик хвоста в воду и ждет: раки цепляются за шерсть. Лиса с уловом всегда. Профессор Мантейфель рассказал такую забавную историю. В московском зоопарке после Великой Отечественной войны родился слоненок. Его назвали Москвичом. Этот слоненок разбрасывал на полу клетки вареные картофель и свеклу, раздавливал их ногами и затем, разбежавшись, катался по искусственному катку на всех четырех ногах, как это делают мальчишки на замерзших лужах. Житель этого же зоопарка медведь, по кличке Борец, заинтересовавшись однажды зеленой веточкой на дереве, росшем в вольере, подтащил тяжелый ящик, влез на него и дотянулся до веточки. Орлы и вороны разбивают черепах и ракушек, сбрасывая их с большой высоты на камни. Те же вороны абсолютно точно отличают идущего с ружьем охотника от человека с палкой. Или такой случай: две вороны "сговорились" обмануть собаку - одна клюнула в хвост, а другая в тот момент, когда собака метнулась в сторону обидчицы, выхватила из кормушки кость и была такова.

* (По опыту, поставленному в искусственных условиях, судить об уме животных без ошибки довольно трудно. Высокоорганизованное существо, волнуясь, может хуже решить задачу, чем примитивное. Кроме того, любой организм прочно привязан к среде, в которой он обитает, и только там могут полностью проявиться ею способности.)

А вот еще интересный факт. Группе молодых пауков "было поручено" сплести ловчие сети. Как известно, пауки плетут их в определенной последовательности: сначала создают опорный каркас, затем натягивают радиальные нити (и те и другие не имеют клейких узелков), и только потом паук заплетает радиальный каркас по спирали клейкой ловчей нитью и в заключение устраивает нечто вроде помоста, на котором располагается сам, поджидая добычу. Первой партии пауков не дали закончить работу. На разных стадиях их снимали с сетей. Затем на них посадили новую партию "строителей". Были взяты молодые, еще ни разу в жизни не строившие сети пауки, чтобы исключить возможность приобретения ими "производственного опыта", обучения у опытных пауков. Что же получилось? Казалось, новые пауки должны были начать свою работу сначала, действуя по жесткой программе. Но получилось иначе: пауки поползли по паутине, "осмотрелись" и стали продолжать начатую работу. Получившие в свое распоряжение каркас начали натягивать радиальные нити, получившие паутину с радиальной сеткой стали натягивать ловчую нить, а счастливец, получивший полностью готовую паутину, засел в засаду и стал ожидать первую добычу. Другой партии пауков Дали спокойно сплести сети, а затем опустили в каждую паутину тонкую нить, которая, раскачиваясь, касалась паутины, имитируя попадание в нее насекомого. Результат был довольно неожиданным: часть пауков кидалась к нити при каждом ее прикосновении к паутине, другие пауки постепенно привыкли к касаниям нити и перестали на них реагировать, несколько пауков (примерно пять - семь из ста) проделали в месте касания нити отверстия в паутине, устранив таким образом источник беспокоящих сигналов. А один паук сделал нечто необычайное: он забрался на мешающую нить, подтянул ее кверху и закрепил в таком положении, чтобы она не касалась паутины. Так думают ли животные? И. П. Павлов, начиная свою работу по изучению высшей нервной деятельности, энергично боролся против антропоморфизма, ставившего знак равенства между психикой человека и животных. Ученый категорически запретил говорить в лабораторию "собака подумала", "собака захотела", "собака почувствовала". Но в последний период своей деятельности он уже писал, что условный рефлекс есть явление не только физиологическое, но и психологическое. Незадолго до смерти великий ученый говорил "о зачатках конкретного мышления" у человекообразных обезьян.

Ныне уже немногие отказывают высшим животным в способности мыслить. Животные любознательны, сообразительны, они способны накапливать жизненный опыт, приобретать навыки, проявлять гибкость в изменяющейся обстановке (а это есть мерило ума). В последние годы заговорили даже об эстетическом чувстве в природе...

"Нам общи с животными все виды рассудочной деятельности: индукция, дедукция, следовательно, также абстрагирование... анализ незнакомых предметов (уже разбивание ореха есть начало анализа), синтез (в случае хитрых проделок у животных) и, в качестве соединения обоих, эксперимент (в случае новых препятствий и при затруднительных положениях). По типу все эти методы - стало быть, все признаваемые обычной логикой средства научного исследования - совершенно одинаковы у человека и у высших животных. Только по степени (по развитию соответствующего метода) они различны"*. Эти мысли Энгельса находят сейчас все большее понимание. "В настоящее время широко распространено мнение,- пишет американский этолог и писательница Салли Кэрригер в своей книге "Дикое наследство природы",- что человеческие умственные способности отличаются от способностей животных скорее по их степени, чем по характеру".

* (Ф. Энгельс. Диалектика природы. М., Политиздат, 1969.)

Теперь представим себе на минутку, что нам удалось познать и освоить, скажем, язык таких талантливых и трудолюбивых гидростроителей, как бобры, изучить и понять механизмы, которые управляют действиями этих "лесных инженеров". Тогда мы, очевидно, сможем рационально использовать их для подводного строительства.

Общеизвестно утверждение кибернетиков, что в тех случаях, когда между двумя системами можно установить связь, например, посредством языка, возможен целенаправленный процесс управления.

Продолжая подобные рассуждения, мы, по-видимому, совершенно логично подойдем к выводу, что для подлинного управления животными нужно научиться командовать ими, чтобы они выполняли наши приказания, излагаемые на их языке. Иначе говоря, мы должны научиться говорить животным: "Иди сюда!", "Иди туда!", "Делай это!" - или: "Не делай этого!", "Питайся этим!" - или: "Не ешь это!" Чтобы осуществить такое управление, нужно в совершенстве овладеть языком, который животные понимают, которому они повинуются. Так, научившись подражать крику гусей и познакомившись с их словарем, профессор Конрад Лоренц, как он рассказывает, подружился со стадом гусей. И хотя языковые упражнения давались ему с трудом, он все же довольно часто "беседовал" с гусями, при этом обе стороны хорошо понимали друг друга, настолько хорошо, что, когда ученый советовал им ускорить шаг, подольше задержаться на лужайке или перейти на новое место, гуси следовали этим советам.

А вот другой пример. Сотрудники научно-исследовательского центра пчеловодства в городке Рыбное под Рязанью научились понимать "разговоры" пчел, распознавать их настроение по издаваемым звукам. Даже о том, что пчелы воруют друг у друга мед, пчеловоды стали узнавать по звукам. Возник новый, основанный на "подслушивании разговора" метод диагностики состояния пчелиных семей, предвосхищения близящихся в улье событий. Им все больше и больше начинают пользоваться на практике работники "сладкой индустрии".

Недавно стало известно об успехах, достигнутых американскими учеными-биологами Алленом и Беатрисой Гарднерами в установлении двусторонней связи между шимпанзе и человеком.

Первая попытка обучить шимпанзе английскому языку была предпринята в 1955 году супругами Хейес. После шести лет обучения обезьяна Вики научилась произносить неразборчиво и неправильно только четыре слова. Эта попытка показала, что если шимпанзе и смог заставить вибрировать свои голосовые связки, то к концу жизни запас его слов все равно оказался бы предельно беден. Учитывая, что речевой аппарат шимпанзе очень сильно отличается от человеческого, что обезьяны не способны говорить ни как человек, ни даже как попугай, что в естественных условиях шимпанзе редко объясняются друг с другом звуками (исключая те случаи, когда они возбуждены), а в основном пользуются языком жестов, Гарднеры подошли к решению проблемы с другой стороны. Они задались целью обучить шимпанзе языку знаков, которым пользуются американские глухонемые (в этой системе каждый жест означает какое-то слово или несет смысловое понятие).

Объектом задуманного эксперимента стала молодая самка шимпанзе по кличке Вашу. Она родилась на воле, была поймана в джунглях, и "удочерена" Гарднерами, когда ей было приблизительно 18 месяцев. Выбор Вашу в качестве подопытной обезьяны был обусловлен мягкостью и общительностью ее характера. Она часто улыбалась и никогда по-настоящему не плакала. Большая подвижность лицевой мускулатуры обезьяны позволяла очень легко наблюдать за ее эмоциональным состоянием.

Эксперимент начался с того, что Вашу ввели в человеческую семью и предоставили ей относительную свободу. Так как Вашу обладала безупречным слухом, разговор ее наставников между собой мог вызвать путаницу в "маленьком уме" обезьянки. Поэтому Гарднеры с самого начала решили: в присутствии Вашу не разговаривать между собой, а объясняться только знаками и жестами. Этому строго должны были следовать абсолютно все, кто общался с подопытной обезьянкой. Первые несколько месяцев Вашу привыкала к обстановке и к тем, кто ею занимался. Она питалась за семейным столом и наслаждалась комфортом. Большую часть дня малышка или спала, или наивно разглядывала представителей "другой породы", которые жестикулировали то на свой лад, а то и как она сама. Теплая, дружелюбная обстановка, окружавшая шимпанзе, позволила почти полностью избавиться от криков гнева, бешенства или отчаяния, которыми славятся эти обезьяны...

В своих экспериментах Гарднеры опирались на общую для всех человекообразных обезьян способность подражать. Постепенно Вашу начала повторять жесты людей. Если Вашу делала правильный знак, соответствующий смыслу разговора, то ее поощряли лаской или пищей. Если знак был не совсем таким, как нужно, ученые особо подчеркнуто воспроизводили правильный жест. Обычные действия, к примеру кормление или купание Вашу, обставлялись так, как выразительные обряды, и сопровождались подходящими к обстановке жестами, описывавшими каждую стадию процедуры. Биологи все время предлагали вниманию шимпанзе новые предметы и картинки, подкрепляя это обучение соответствующими знаками.

Вашу училась быстро. Каждый день купаясь, однажды она решила выкупать и куклу, с которой, играла. Обезьянка открыла краны ванны, подождала, пока уровень воды не стал достаточным, окунула куклу до подбородка, тщательно намылила, а потом вытерла полотенцем. Вашу научилась чистить зубы и понимать соответствующий жест: указательный палец, означающий щетку, трет поверхность зубов. Вначале Вашу сопротивлялась этой маленькой пытке, а потом даже полюбила это занятие. После еды она спрыгивала со стула и бежала в туалет. На второй месяц произошло событие огромного значения. Когда вместе с Гарднерами обезьянка была в гостях у их друзей, она зашла в ванную, осмотрела ее, увидела зубные щетки и сейчас же сделала знак чистки зубов. У обезьяны не было никакой причины требовать зубную щетку. Впервые у нее появилось желание назвать предмет. В первые же месяцы учебы Вашу проявила большой интерес к цветам. Этим не преминули воспользоваться ученые. На американском языке знаков для глухонемых понятие "цветок" выражается так: сжатые кончики пальцев руки дотрагиваются до одной из ноздрей, человек словно нюхает цветок. Вашу уловила этот жест и, когда однажды направлялась вместе с людьми в цветник, сама подала нужный знак.

Гарднеры предполагали, что первоначальный период обучения языку жестов будет характеризоваться "жестикуляционным лепетом", чем-то вроде лепета ребенка, учащегося говорить. Ничего подобного не произошло. Такой период наступил гораздо позже, когда Вашу столкнулась с трудностями связывания в предложения "слов", составляющих ее уже относительно богатый "лексикон". Разнообразные, беспорядочные жесты обезьяны выдавали ее внутренний конфликт: с одной стороны, она хотела ясно выразиться, с другой - не знала, как это сделать. Вашу оказалась в растерянности. Ученые пришли на помощь обезьянке. Они воспользовались жестом, который применяют шимпанзе в естественных условиях: рука с открытой вверх ладонью, протянутая к тому, у кого просят. Знаки американского языка глухонемых "дай" и "иди сюда" очень похожи на описанный просительный жест, второй из них включает дополнительное движение кистью руки. Вашу скоро поняла разницу, и эти жесты стали составной частью ее языка.

Вашу любит, когда ее щекочут. Обычно, когда игра "в щекотку" прекращалась, она, требуя ее продолжения, брала руки того, кто играл с ней, прижимала их к своим бокам или сцепляла их вокруг шеи. Гарднеры воспользовались этой ситуацией для того, чтобы обучить обезьяну жесту "еще": пальцы сложены в щепоть ладонью к себе. Вашу поняла смысл нового жеста и заменила им свой инстинктивный жест. Но как распространить значение знака "еще" на другие случаи, сделать так, чтобы обезьяна могла пользоваться жестом при других обстоятельствах? В ходе шестого месяца обучения Гарднеры нашли другую игру: Вашу бросали в корзину с бельем. Это вызывало у нее бурную радость. Обезьянка молила взглядом своих приемных родителей повторить это удовольствие, а последние неуклонно отвечали ей жестом "еще". В один прекрасный день обезьяна поняла: надо сделать перед корзиной с бельем тот же знак, что и после щекотки. Она сделала знак, и Гарднеры торжественно бросили ее в кучу рубашек, трусов, маек! В последующие месяцы знак "еще" был перенесен обезьянкой и в другие сферы деятельности.

Аналогичным образом обучали обезьянку знаку "открыть", который, согласно системе, взятой Гарднерами, выглядит так: кисти рук располагаются рядом ладонями вниз, затем кисти разводят в стороны, а ладони поворачивают кверху. Вначале, когда Вашу хотела пройти в дверь, она обычно ударяла по ней открытыми ладонями. Наблюдая, как обезьяна опускает руки на дверь, а затем убирает их, экспериментаторы добились от нее приблизительного воспроизведения знака "открыть" в соответствии с системой и с ее естественной привычкой. Запертую дверь открывали только тогда, когда Вашу делала нужный жест. В конце концов она запомнила его и стала применять по отношению к любой двери, дверцам всех шкафов, ящикам стола и даже для того, чтобы попросить кого-нибудь открыть туго завернутый водопроводный кран.

Вашу усвоила также знак "ключ": кончик указательного пальца правой руки упереть в левую ладонь и делать им повороты. Помещение обезьянки запирали маленьким замком, который открывался простым ключом. Однако открыть замок для Вашу было делом не простым: всем обезьянам не хватает ловкости для осуществления механических действий. Гарднеры помогли подопечной: они позволили ей практиковаться с ключом до тех пор, пока она не научилась легко открывать все замки, вплоть до включения зажигания автомобиля! Далее Вашу начала пользоваться жестом "ключ", "называя" им все предлагаемые ей ключи, а также прося ключи, когда их не было на виду.

Особое внимание было уделено обучению жестам "собака" (пощелкивать языком, глядя на свое бедро) и "кошка" (двумя пальцами оттянуть щеку), поскольку Вашу часто общалась с этими двумя животными. Знак "собака" обезьяна перенесла и на лай животного.

За первые семь месяцев обучения Вашу выучила четыре знака, в течение следующих семи месяцев - еще девять. А к концу второго года обучения обезьяна стала понимать около 60 знаков и 34 из них (например, "есть", "идти", "больше", "вверх", "пожалуйста", "снаружи", "внутри", "торопиться", "запах", "слышать", "собака", "кошка" и др.) правильно воспроизводила сама и ежедневно ими пользовалась. Более того, когда словарь обезьяны составлял лишь 10 знаков, она сообразила, что их можно соответствующим образом соединять и начала сама, без особых усилий, строить "двухсловные" комбинации, очень похожие по смыслу на те предложения, которые употребляет начинающий говорить ребенок. Так, когда Вашу хотела пройти в цветник, она говорила "открой цветок", если ей нужен был ключ от запертой двери, делала знак - "открой ключ". Чем богаче становился словарный запас обезьяны, тем больше было ее стремление группировать знаки, соединять их в фразы. Некоторые фразы даже стали ее собственным изобретением. Например, в присутствии обезьяны Гарднеры всегда обозначали холодильник комбинацией жестов "холод" - "ящик". Однако Вашу обнаружила, что легче и логичнее в данном случае употреблять знаки "открыть" - "пища" - "питье". Услышав однажды собачий лай, она также самостоятельно соединила знаки "слышать" и "собака". Далее обезьяна овладела знаками "я" ("мне") и "ты" ("твое") и стала включать их в короткие фразы, такие, например, как "дайте мне ключ открыть" или "извините меня, я слушаю собаку".

Гарднеры разработали способ проверки "знаний" шимпанзе. Они стали помещать предмет или его изображение в ящик с окошком. Наблюдатель, который не знает, что находится в ящике, просит Вашу "сказать", что она видит в окошке. Если в нем виден предмет, который обезьяна может описать с помощью своего "словарного" запаса, она жестами сообщает об этом.

Значимость установленной впервые в истории двусторонней информационной связи между человеком и высшей обезьяной трудно переоценить. То, чему Гарднеры обучили Вашу, далеко не является пределом возможностей шимпанзе. Высшие обезьяны достигают зрелости к восьми годам. Ученые считают, что если шимпанзе обучать не два года, как Вашу, а, скажем, четыре-шесть лет, то от них можно ожидать значительно большего. А это позволяет строить самые оптимистические предположения относительно возможности использования высших обезьян в качестве помощников человека в различных областях его научной и практической деятельности. Уже известны обезьяны космонавты, няньки, трактористы, сборщики кокосовых орехов, сторожа и др. Но всем этим "профессиям" обезьян обучали путем дрессировки, то есть путем односторонней информационной связи. Научивши же шимпанзе понимать человеческую речь, установив с ним двустороннюю информационную связь, у обезьяны можно выработать множество самых различных понятий, навыков, обучить шимпанзе выполнению многих трудовых процессов не механически, не рефлекторно, а сознательно, осмысленно.

Многое сулит нам установление контакта с обитателями Мирового океана. То, что нам уже известно о "лексиконе" подводных обитателей, об акустических особенностях водной среды, позволяет уже сейчас (при соответствующем использовании современных возможностей радиоэлектронной и другой техники) по-новому подойти к решению ряда давно назревших весьма важных для человечества проблем, связанных с использованием пищевых ресурсов рек, морей и океанов.

Согласно данным ООН, за последние 20-25 лет мировой улов рыбы увеличился в 2,5 раза и достиг в 1968 году 64 миллионов тонн! Однако, несмотря на такой рост рыбного промысла, часто можно слышать, что современное рыболовство в морях и океанах недалеко ушло от первобытной охоты. И действительно, места большого скопления рыбы составляют не более 0,1% от общей площади моря. Поэтому нередко промысел рыбы в море похож сейчас на поиск иголки в стоге сена. Между тем, учитывая рост населения Земли, ученые подсчитали, что к 1975 году необходимо будет довести мировой улов рыбы до 100 миллионов тонн, а в последующие годы эта цифра должна возрасти до 140 миллионов тонн. Вот тут-то неоценимую помощь рыбакам могут оказать добытые биоакустикой знания о языке рыб, о том, какой информацией они обмениваются, как объединяются в сообщества и т. п. Говоря словами академика Л. М. Бреховских, "нынешним рыбакам - охотникам за рыбами - в недалеком будущем придется переквалифицироваться в пастухов. Они будут как бы играть на дудочках, имитируя звуки, издаваемые рыбами при кормлении. Это не метафора. Особые акустические устройства позволят рыбакам созывать в свои сети огромные стада рыб"*.

* (Цит. по кн.: И. Б. Литинецкий. Беседы о бионике. М., "Наука", 1968, стр. 411-412.)

Звуковые приманки уже начали находить практическое применение в промысловом рыболовстве. Так, на советских тунцеловных судах запускают дождевальную установку и направляют ее струи на море вблизи судна, когда оно находится в полосе движения стаи тунцов. Звук падающих капель этого искусственного дождя имитирует звуки, производимые выбрасывающимися из воды мелкими рыбками, а падение капель - колебания воды, создаваемые движущейся стайкой. Привлеченные этим тунцы стремительно бросаются к месту падения капель искусственного дождя, где их ждут крючки тунцеловных удочек. Аналогичные приемы используют на рыболовных судах и при ловле крупной пеламиды.

А вот последняя биоакустическая новинка, предназначенная для резкого увеличения ловли сельди, скумбрии, сайры. Обычно одна треть улова этой рыбы уходит из ворот кошелькового невода. Было испробовано немало методов и средств, чтобы сохранить эту часть улова. Но они ничего существенного не дали. Решение задачи подсказали... дельфины. Когда эти животные охотятся за скумбрией или анчоусами, они издают интенсивные свистящие звуки, отпугивающие рыб. Этими криками дельфины загоняют рыбу в плотную стаю, а потом со всех сторон одновременно нападают на косяк. Начинается пиршество. Сотрудники Тихоокеанского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии (ТИРНО) разработали установку, которая имитирует звуковые сигналы, подаваемые дельфинами во время охоты. Теперь ловля рыбы кошельковым неводом производится так. Вначале с судна, где помещена установка, подаются привлекающие рыб звуки. Их рыбы распознают даже на фене случайных помех - шумов судна и устремляются в ловушку. Затем, пока не сомкнулись ворота кошелькового невода, подаются свистящие, пугающие рыб звуки, и рыбы бросаются прочь от свободного края. На ВДНХ демонстрируется макет установки, показывающий, как "по дельфиньи" можно ловить рыбу.

Все это лишь первые шаги в практическом использовании биоакустики. Океаны и моря - исключительно благоприятные среды для развития разнообразных живых существ. Здесь в изобилии находят себе пищу, живут и размножаются самые различные морские организмы - от микроскопических радиолярий до исполинских китов, самых больших животных, которые когда-либо обитали на нашей планете. И если мы действительно хотим сделать своей житницей Мировой океан, нельзя оставаться пассивными наблюдателями того, что происходит в подводных глубинах. Нам необходимо организовать попородный вылов так, чтобы создать в морях и океанах преобладание наиболее ценных видов над наименее ценными. Мы должны уметь регулировать численность сорной рыбы, контролировать поведение крупных морских хищников, управлять ими. И здесь снова нам может оказать неоценимую помощь биоакустика. В этом легко убедиться, познакомившись с работами сотрудника Майамского университета (США) Артура Мюрберга.

В своей небольшой лаборатории на острове Норт-Бимини (архипелаг Багамских островов) биолог А. Мюрберг ведет интересные исследования по управлению морскими хищниками. Нажатием кнопки ученый приводит в действие подводную телевизионную камеру и генератор звуков низкой частоты, расположенный на дне океана. Хищники, находящиеся на достаточном расстоянии, чтобы слышать низкочастотный звуковой сигнал, воспринимают его как шум, издаваемый рыбой во время кормежки или при нападении врага, и устремляются к нему. Не проходит и полминуты с момента подачи сигнала, как оживает экран монитора (телевизора). На нем появляются изображения акул, груперов, морских окуней и других обитателей глубин.

Разработанная А. Мюрбергом техника приманивания акул возникла случайно во время проводившейся им научной работы по изучению поведения рыб. Ученый проводил опыты с небольшой очень подвижной двухкрасочной рыбой гарибальди (Hypsypops rubicundus), которая изобилии водится в прозрачных водах у острова Норт-имини. Последовательно записывая звуки, издаваемые этой рыбой, и одновременно наблюдая по телевизору за ее поведением, исследователь изучил "разговорный язык" гарибальди и, пользуясь им, принялся воздействовать на поведение рыбы. Воспроизводя звукозапись определенных 1 сигналов, в частности особый щебечущий звук, Мюрберг добился того, что подопытная рыба поворачивалась на 45 градусов и описывала U-образную дугу, характерную только для периода нереста. Другая звукозапись заставляла, рыбу менять окраску туловища. Однажды Мюрберг нажимал на вызывающую звук "щебечущую" кнопку, но видимость была настолько плохая, что он не мог следить за маленькими рыбками. Тогда ученый попросил оператора попробовать другой набор сигналов. Как только генератор начал посылать новые сигналы, весь район мгновенно заполнился акулами. Так, случайный поворот диска настройки дал совершенно неожиданные результаты, приведшие Мюрберга к разработке техники управления поведением крупных морских хищников.

По мнению многих ученых, умение управлять действиями акул будет иметь большое практическое значение. Так, например, можно будет обезопасить от хищников районы рыболовства и добычи жемчуга, отвлекать акул и опасных рыб от районов морских курортов и мест, где работают аквалангисты. Но сам Мюрберг считает, что его работы должны, прежде всего способствовать расширению рыбного промысла, удовлетворению нужд человечества в продовольствии. "Если мы заставляем одну рыбу вертеться перед телекамерой, - пишет ученый, - нам, вероятно, удастся заставить другую рыбу прыгнуть в сеть"*. Что касается акул, то, поскольку они плавают поодиночке и их промысел нерентабелен, для их вылова следует использовать соответствующие сигналы, которые позволят концентрировать хищников на небольшом и легко облавливаемом участке. Это сразу сделает промысел доходным.

* ("Природа", 1970, № 6, стр. 109-110.)

Итак, в недалеком будущем, пользуясь достигнутыми успехами биоакустики и электроники, человек, вероятно, возьмет на себя управление поведением рыб и других водных животных, воздействуя на них различными звуковыми командами. Научившись активно вмешиваться в деятельность обитателей морей и океанов, мы сможем направлять ее на благо человечества. Но если говорить о ближайших перспективах, то биоакустика рыб открывает широкие возможности для решения следующей проблемы. Много рек ныне перекрыто большими плотинами гидроэлектростанций. Плотины загораживают рыбе дорогу к местам нереста. Биоакустические сигналы помогут направить рыбу в рыбоприемники, устроенные на больших гидроузлах. Над решением этой задачи сейчас работает ряд ученых. Вероятно, в скором времени с рыбой будут "разговаривать" через специальные гидрофоны, установленные перед гидроузлом. Ультразвуковые генераторы будут вести "передачи" одновременно на нескольких "языках", понятных для всей идущей на нерест рыбы. "Живое общение" поможет сохранить рыбные стада рек.

Досконально познав язык животных (то есть значение звуковых, световых и запахосигналов), человек может весьма эффективно использовать его и против самих животных, для борьбы с ними, когда это диктуется практическими интересами. Помните легенду о гамельском крысолове, который, играя на флейте, выманил огромную стаю крыс и уничтожил их в реке? Сегодня эта легенда в связи с успехами, достигнутыми в изучении языка животных, способов их общения, обмена информацией, приобретает новый, реалистический смысл.

В мире животных множество таких, которые наносят огромный ущерб сельскому хозяйству, лесам, промышленности, нашим жилищам, являются разносчиками разных болезней скота и человека*. Достаточно сказать, что из 100 тысяч видов насекомых, обитающих в США, 10 тысяч относится к вредителям. Из них 90 процентов - вредители сельского хозяйства, причем два десятка из каждой сотни наносят особенно большой вред. Только одни термиты ежегодно причиняют США колоссальный ущерб, исчисляемый десятками миллионов долларов. Эти насекомые чрезвычайно вредны для человека - они грызут и разрушают одежду, мебель, постройки. Известен случай, когда термиты уничтожили целый город на острове Святой Елены. Ныне нашествию термитов подверглись такие европейские города, как Париж, Гамбург, Болонья, Венеция. Они подтачивают старинные деревянные здания, портят книги в библиотеках и т. п. Зерновых продуктов, ежегодно уничтожаемых во всем мире только насекомыми, хватило бы на пропитание 200 миллионов человек. В целом же по вине вредителей всех видов одна пятая урожая, выращиваемого человеком на полях Земли, никогда не достигает его стола. Цифра эта средняя. В менее развитых странах она доходит иногда до 30 процентов.

* (Москиты участвуют в распространении возбудителей слоновой болезни. Мухи являются переносчиками свыше 60 видов болезней, среди которых и такие страшные, как брюшной тиф, дизентерия, бруцеллез и бубонная чума. При исследовании на поверхности тела одной мухи обнаружили до 6 миллионов бактерий, а в кишечнике насекомых число их достигает 28 миллионов! В антисанитарных районах города на мухах может быть 500 миллионов микроорганизмов.)

Главная причина, мешающая истреблению вредителей, и прежде всего вредных насекомых, - их фантастическая плодовитость и быстрая смена потомства. Один долгоносик, выживший в своем поколении, дает десять в следующем. Еще быстрее размножаются домовые мухи - одна пара при условии беспрепятственного размножения за лето может расплодиться до 200 000 000 000 000 000! Химические средства борьбы, казавшиеся когда-то спасением от всех зол, оказались палкой о двух концах. Уничтожая вредителей, они не щадят и друзей (например, пчел). Нередко использование химикатов приводит к резкому увеличению численности новых вредителей. Так, в Пенсильвании и других местах, чтобы избавиться от яблонной плодожорки!" обработали фруктовые сады ДДТ. В результате небывало выросла численность яблонной тли: она оказалась менее чувствительной к ДДТ, чем паразитирующая на ней оса афелинус (Aphelinus mali), которая сдерживала размножение тли. Подобное явление наблюдалось и в Англии на протяжении последних лет. Обработка почвы инсектицидами очень эффективно уничтожала капустную корневую муху. Но одновременно погибали жужелицы и другие хищники, которые сдерживали размножение мухи. В итоге возросла численность капустной корневой мухи, так как хищники, истребляющие ее, пострадали больше, чем сами вредители. Бывает и так. В силу каких-то незначительных отличий в поведении, в строении или физиологии вредное насекомое избегает смертоносного действия ядохимиката, остается жить. Если эти отклонения передаются по наследству, то они быстро распространяются в популяции данного вида. Так возникает линия насекомых, более или менее устойчивых к инсектицидам. В результате ядохимикаты становятся просто непригодными для борьбы с ними.

Поэтому, вторгаясь в сложные биологические связи мира насекомых, человек должен очень тщательно в каждом отдельном случае оценивать конкретно сложившуюся ситуацию и в соответствии с ней вводить в действие те или иные имеющиеся в его распоряжении средства борьбы с вредителями. Вместе с тем он должен предвидеть и отдаленные результаты своих действий.

В процессе эволюции насекомые достигли высокой степени совершенства. Проникнуть в мир насекомых - задача очень трудная, но все же осуществимая, и прежде всего посредством познания их языка. Именно по этому пути и пошел в поисках эффективных методов борьбы с комарами канадский санитарный инспектор Норман Вайтекер. Заключив пару комаров в камеру, оснащенную микрофоном, он записал на пленку призыв самца к самке. Теперь эти записи используются для завлечения комаров в специально созданный ядовитый туман. Так отпала необходимость в прокладке дорогостоящих осушительных каналов: небольшая ультразвуковая установка способна освободить громадные площади от вредных насекомых. В одной из старых английских церквей применили магнитофон для борьбы с насекомыми, подтачивающими деревянные конструкции. На ленте магнитофона был записан настойчивый любовный призыв самки жука-точильщика. Множество этих вредителей выползло из пробуравленных ходов на поверхности балок. Там их и уничтожили.

Грозным вредителем полей является саранча. Масса одной взрослой саранчи составляет всего два-три грамма, но даже в небольшой по размеру стае этих насекомых такое количество, что их общая масса, по подсчетам ученых, составляет более 10 тысяч тонн. Колоссальные стаи саранчи иногда простираются на сотни и даже тысячи квадратных километров. Один натуралист наблюдал стаю пустынной саранчи схистоцерки, летевшую из Африки через Красное море. Пространство, занятое этой стаей, равнялось примерно 5800 квадратным километрам. Натуралист произвел приблизительный подсчет возможного числа саранчи на такой площади. Получилось около 25 000 биллионов. Общая масса этой саранчовой тучи должна была составлять около 44 миллионов тонн! Возможно, натуралист и ошибся на несколько миллионов тонн, но это не столь важно. Все равно - цифра фантастическая. Эти страшные вредители полей пускаются в странствие либо "пешком", либо во взрослом состоянии на крыльях. Стаи саранчи следуют почти в неизменном направлении. Для них не существуют государственные границы. Никакие препятствия: ни вода, ни огонь, ни естественные преграды, которые они огибают или преодолевают,- не в состоянии их остановить. Если на пути саранчи зажжены костры, то мириады насекомых быстро гасят их своими телами. Опустившись на сельскохозяйственные посевы, туча саранчи за несколько часов уничтожает все начисто, не оставляя ни одного' зеленого стебелька. В поисках действенных средств борьбы с саранчой руководитель лаборатории физиологической, акустики французского Научно-исследовательского института агрономии профессор Р. Бюнель занялся изучением языка этих насекомых.

Задача была не из легких. Нужно было найти способы, не спугнув насекомых, установить как можно ближе к ним очень чувствительные микрофоны, записать "сольные выступления" саранчи разных видов, а главное - разобраться в смысловом значении издаваемых насекомыми звуков. В конце концов длительный, кропотливый труд и терпение исследователя были вознаграждены: после целой серии хитроумных опытов ученому удалось расшифровать крик самца, желающего привлечь самку. И когда этот призывный сигнал был воспроизведен с помощью электронной аппаратуры в степи, самки саранчи тотчас же устремились на свидание. Они взбирались на автомашину, густо облепляли ее и добрались даже до аппаратуры! Начатые так успешно исследования языка саранчи продолжаются и сейчас. В перспективе можно представить себе совершенно реально такую картину: призыв, который далеко разнесут громкоговорители, соберет тучи саранчи в то место, где все будет подготовлено для ее уничтожения. И наоборот, транслируя определенные звуки-сигналы тревоги, опасности, можно будет прогнать надвигающуюся тучу прожорливых вредителей, прежде чем они сядут на поля.

По мнению ряда ученых, в борьбе с вредителями можно также успешно использовать и методы глушения естественных сигналов. Это вызывает, как показали эксперименты, хаос в поведении многих насекомых, затрудняет их встречу или делает ее вовсе невозможной.

В поисках эффективных средств борьбы с некоторыми видами насекомых-вредителей ученые пытаются использовать "язык запахов", с помощью которого эти животные обмениваются информацией. С этой целью ведутся разработки специальных веществ - запахоприманок. Эти вещества можно использовать в пораженных насекомыми-вредителями районах для заманивания самцов в ловушки. Если самки останутся неоплодотворенными, они - отложат яйца, из которых не выведутся гусеницы. Подобный метод борьбы с вредными насекомыми обещает много преимуществ. Эти вещества неядовиты, они не действуют на другие виды и привлекают только тех насекомых, против которых они предназначены. Пользуясь различными "языками запахов", можно избирательно воздействовать на насекомых-вредителей, не нарушая существенно равновесия, установившегося в природе. Новый метод позволит просто предотвратить чрезмерное размножение вредителей, не уничтожая виды целиком.

Не менее актуальной сегодня является проблема изыскания эффективных средств отпугивания птиц от полей и садов в конце лета. Скворцы (численность их в стае во время осенних кочевок иногда доходит до нескольких тысяч) ежегодно поедают на виноградниках и в садах Южной Европы и Северной Африки 20-30 процентов урожая. Огромный ущерб посевам кукурузы во Франции, Голландии, ФРГ и ГДР наносят различные врановые.

Много неприятностей доставляют некоторые виды птиц жителям и хозяйству крупных населенных пунктов. В больших городах сформировалась специфическая фауна пернатых. Основные ее особенности - это небольшое число видов и обилие особей. Практически во всех крупных городах Европы фоновыми видами стали сизые голуби и домовые воробьи. Эти два вида составляют здесь до 80-90 процентов всей популяции птиц. Они приспособились к напряженному уличному движению, шуму, яркому ночному освещению и другим своеобразным условиям жизни современных больших населенных пунктов, нашли тут благоприятную среду для быстрого размножения и буквально оккупировали десятки крупных городов Они загрязняют город. Карнизы, орнаменты, памятники обезображиваются птичьим пометом. (В центральной части Лондона на крышах зданий лежит слой помета толщиной несколько футов.) Содержащиеся в помете кислоты разъедают каменную кладку и вызывают преждевременное разрушение зданий. Эти птицы, в основном голуби, являются переносчиками вирусных заболеваний. На воробьях и голубях паразитируют различные виды клещей, блох, клопов. Некоторые из них могут переходить на человека или домашних животных и служить переносчиками различных болезней. Так, голуби заносят в жилые помещения клещей, постельных клопов, блох. Эти же виды членистоногих были обнаружены и на домовых воробьях, а кроме того, на лапках и в клювах воробьев и голубей находили яйца глистов, паразитирующих у кур. Осенью, с наступлением холодов, клопы, обитающие в гнездах воробьев и ласточек, совершают "великое переселение" с карнизов и чердаков в близлежащие квартиры. Особенно тяжелое положение из-за птиц создалось в последние годы в таких городах, как Куксхафен, Бремерхафен и Вильгельмсхафен. Между устьями Эльбы и Везера сейчас обитает, по приблизительным данным, 20000- 25000 чаек. Полчища этих обнаглевших разбойниц будят своими криками горожан, совершают налеты на кемпинги, где воруют еду у туристов прямо со стола. Испражнения чаек заражают водоемы и реки и губят рыб. Они обирают сады. Птицы стали нападать даже на людей. Наибольший ущерб прожорливые хищницы наносят рыболовству. Целыми стаями они набрасываются на платформы, на которых в гавани сгружают рыбу с судов, и пожирают все - от рыб лучших сортов до сельди. По подсчетам ветеринарной службы Бремерхафена, "завтрак" чаек в одном лишь этом городе ежедневно уносит 15 тонн свежей рыбы. Рассчитывать на то, что чайки уберутся добровольно, не приходится.

Как же защищаться от вредных последствий такого большого скопления птиц?

Выход есть: надо изучать язык птиц, выявить среди издаваемых ими звуков сигналы наибольшей опасности и использовать их в качестве отпугивающего средства. Одна из важных особенностей этих сигналов - их общность для видов, обитающих бок обок, в одной стае. Например, специфические крики дрозда, увидевшего человека, предупреждают об опасности многих обитателей леса. Мелкие птицы встречают появление ястреба пронзительным криком, вызывающим одинаковые реакции у птиц разных видов.

За последние годы ученым удалось выявить в "лексиконе" некоторых видов птиц сигналы опасности и записать их на магнитную пленку. Воспроизведение этих сигналов с большой точностью сразу принесло желаемый эффект. Так, например, предостерегающий крик скворцов использовали для отпугивания этих птиц от виноградников в Рейнланд-Пфальц (ФРГ). Сейчас в Гамбурге, Франкфурте и других городах работают специальные станции, которые таким же способом защищают сады от нашествия скворцов. В Африке звуковые репелленты весьма успешно применяют против некоторых видов ткачиковых. В Мюнхене и Лондоне воспроизведение криков опасности отпугивает тысячные стаи зимующих птиц.

Ученые хорошо изучили также сигналы опасности в вороньих стаях. Среди этих криков удалось выделить сигнал наибольшей опасности. В условном переводе на наш язык он означает: "Тревога! Улетим как можно скорей!" Именно этот сигнал ученые записали на автоматически работающий магнитофон. Теперь замаскированные магнитофоны устанавливают в излюбленных местах вороньих сборищ. При приближении стаи магнитофоны автоматически включаются и на вороньем языке истерически кричат об опасности. Стая в панике улетает.

Любопытен такой факт. Вороны любят собираться в одном месте тысячами. Обычными способами их очень трудно прогнать. Даже если это и удается, они упорно возвращаются обратно. Но стоит лишь один раз поднять их с облюбованного места с помощью звукового репеллента, как они сюда уже не возвращаются в течение года! Проводились также опыты, имевшие целью ограничить численность врановых отпугиванием взрослых птиц от кладки яиц и птенцов. Для этого воспроизводили все тот же сигнал наибольшей опасности. Птицы немедленно покидали гнезда и потом долго избегали этих краев.

Можно было бы привести еще ряд примеров успешного практического использования пока еще немногих знаний, добытых учеными за годы изучения языка животных. Но в этом, думается, нет нужды. Мы надеемся, что внимательный читатель понял: все рассказанное не просто более или менее любопытно. Изучение языка животных и овладение им сегодня является одной из важнейших и сложнейших проблем науки. Решить ее - это значит восстановить связи наших далеких предков с миром животных, утраченные в ходе эволюции. Возможно, это и имел в виду Рабиндранат Тагор, писавший в своих "Жертвенных песнях": "Я часто думаю, где пролегает скрытая граница понимания между человеком и животным... Через какой первоначальный рай, на утре древних дней, пролегала тропинка, по которой их сердца ходили навещать друг друга? Их следы на тропинке еще не стерлись, хотя давно уже забыты родственные связи. Иногда, в какой-то музыке без слов, проснется темное воспоминание, и животное глядит тогда человеку в лицо с нежной верой, и человек глядит в глаза животному с растроганной любовью. Как будто сошлись два друга в масках и смутно узнают друг друга под личиной"*. Одновременно нам предстоит выработать новые методы и средства общения людей с живой природой, которые дали бы возможность более широко и эффективно использовать различные способности зверей, птиц, рыб и насекомых на пользу человечества. Такова задача, таково веление времени.

* ("Природа", 1968, № 8, стр. 15.)

На этом можно было бы поставить точку. Но у рассматриваемой нами проблемы имеется еще один чрезвычайно важный и интересный аспект.

Люди еще в глубокой древности мысленно заселили разумными существами Луну и даже Солнце. Изобретательные фантасты пошли дальше. Они населили звездные миры самыми невероятными формами мыслящей материи и описывают в своих повестях и романах контакты и встречи с инопланетными существами как событие неизбежное и вполне реальное в наш космический век. А что говорит об этом наука?

Материалистическая философия, современные биохимия и астрофизика считают, что если не в пределах солнечной системы, то где-то в необъятных просторах вселенной могут существовать внеземные цивилизации. Гипотезу о бесконечности "обитаемых миров" или "разумных цивилизаций" многие ученые сейчас называют ортодоксальной, то есть как бы само собой разумеющейся, правомерной. Имеются лишь расхождения в определении возможного числа цивилизованных миров. А коль это так, то насущной становится задача установить контакт и обмениваться информацией с разумными существами или другими мыслящими системами, обитающими на неизвестных нам планетах.

Вероятно, что это самое смелое предприятие из всех, какие когда-либо задумывались человеком. Однако оно уже овладело умами многих ученых. Постепенно в научный обиход входят такие необычные понятия, как "внеземные цивилизации", "межзвездная связь", "космическая лингвистика". Все это пока еще плохо укладывается в нашем сознании, ибо широта проблемы и ее трудности, масштабы времени и пространства необозримы. Однако, разумеется, не в одних масштабах дело. Нам приходится преодолевать инерцию нашего мышления, мы вынуждены отказаться от представления, что все обязательно должно быть устроено по земному образцу, привыкнуть к тому, что, возможно, придется встретиться с абсолютно необычными формами жизни, с явлениями, которые нельзя даже себе представить. А пока мы лишь свыкаемся с проблемой, которую сейчас нередко называют проблемой века, начинаем понимать ее актуальность, ученые уже приступили к ее решению.

В сентябре 1971 года в Бюракане состоялась первая в истории науки Международная конференция по связи с внеземными цивилизациями. На нее съехались выдающиеся астрофизики, радиоастрономы, физики-теоретики и биологи Советского Союза, США, Англии и других стран. В дискуссиях принимали активное участие также антропологи, историки, социологи и ... археологи. Все выступления на этом необычном научном форуме были отмечены не только глубиной разработки вопросов, но и практической деловитостью. Однако для человека, не посвященного в тайны "астроинженерной" деятельности, многое, о чем говорилось на конференции, могло показаться пределом самой буйной фантазии. Но в отличие от фантастов, относящих свои проекты в отдаленное будущее, ученые рассматривают их уже в виде конкретной программы деятельности.

Грандиозная по своим масштабам задача установления связи с внеземными цивилизациями требует творческого содружества представителей самых различных наук. Ученым предстоит пролить свет на многие еще неясные стороны этой проблемы: необходимость и случайность в происхождении жизни и разума, общие законы развития цивилизаций, возможные последствия контакта с внеземными цивилизациями и многое другое.

Разумеется, на это потребуется немало времени и творческих усилий. Но все же придет долгожданный день и час, когда люди встретятся с обитателями иных планет. И с ними придется установить общий язык. Сразу же воображению представляются кибернетические машины-переводчики, электронные словари, объяснения с помощью геометрических фигур и т. п. Но не будем пока забегать далеко вперед. Возможно, все будет выглядеть иначе. Во всяком случае, по мнению советских ученых, прежде чем искать пути к установлению контактов с разумными существами внеземных цивилизаций, необходимо научиться распознавать, разумное перед нами существо или нет.

Некоторые американские ученые, и прежде всего Джон Лилли и его коллеги, занимающиеся решением проблемы межвидового общения, предполагают, что ключом к расшифровке языков обитателей других планет может стать... дельфиний язык. Именно с его всестороннего изучения, по их мнению, следует начинать решение такой сложной, многотрудной и такой исключительно важной задачи, как установление будущего контакта с цивилизациями других миров.

Почему же в задаче установления речевого контакта человека с инопланетными существами некоторые ученые возлагают столь большие надежды именно на дельфинов? На чем зиждется глубокая убежденность этих ученых, что изучение языка дельфинов поможет людям вступить в общение с обитателями других планет?

Ответы на эти вопросы пытается дать Джон Лилли в своей новой книге "Мир дельфина". Ученый пишет: "Мы исходим в межвидовом общении из основного постулата, по которому каждый дельфин наделен разумом..."*. "Мы установили, что, имея дело с млекопитающими, наделенными таким большим мозгом, следует все время помнить рабочую гипотезу: они обладают развитым интеллектом и заинтересованы в общении с нами не меньше, чем мы в общении с ними"**.

* ("Природа", 1969, № 6, стр. 60)

** ("Природа", 1969, № 5, стр. 65.)

Итак, выбор сделан, и, несомненно, довольно обоснованно. Дельфины наделены большим и сложным мозгом, во многом сходным с нашим, обладают необычайными способностями к обучению, легко контактируют с человеком, талантливо имитируют нашу речь (отдельные слова и даже целые фразы), а главное, как утверждает Лилли, хорошо понимают человека и жаждут общения с ним. Все это позволило Лилли еще десять лет назад заявить: "Я абсолютно убежден, что через 20 лет люди смогут разговаривать с другими существами. Возможно, они придут к нам с другой планеты, а возможно, окажутся обитателями нашей Земли. В последнем случае я готов держать пари, что это будет дельфин!" Последующие многочисленные опыты, длительные и кропотливые исследования (с помощью специальной электронной аппаратуры, ЭВМ) высшей нервной деятельности "интеллигентов" моря, их повадок, психофизических возможностей, языка, его закономерностей еще больше утвердили веру ученого в то, что дельфин может быть "познавательным ровней" человеку. Вживаясь в мир этого животного и приобщая его к своему миру, можно решить проблему межвидового общения.

Нужно сказать, что далеко не все ученые разделяют оптимистические надежды Лилли на то, что даже при наличии самых совершенных технических средств когда-либо удастся осуществить полноценное речевое общение человека и дельфина. И уж совершенно невероятным кажутся им предположения о том, что дельфины смогут когда-нибудь понять какой-то космический язык или что такой язык может быть создан на основе дельфиньего Однако следует признать, что многие факты и аргументы', которые приводит Лилли для доказательства наличия у дельфинов интеллекта или способности к словесному общению, весьма убедительны. И хотят того или нет критики идей, развиваемых Лилли относительно дельфинов, но с результатами его исследований и выводами должны теперь считаться все специалисты по китообразным. "Просто так отмахнуться от его гипотез и заключений,- пишет доктор биологических наук А. В. Яблоков, - уже невозможно и нецелесообразно... Как бы фантастичны ни казались некоторые выводы Лилли относительно "внечеловеческого" разума у дельфинов, у нас действительно нет пока фактов, которые безусловно противоречили бы именно такому объяснению наблюдаемых явлений"*.

* ("Природа", 1969, № 5, стр. 61.)

Человек и дельфин пока еще очень далеки друг от друга, чтобы быстро и легко решить проблему межвидового общения. Возможно, что все надежды и прогнозы Лилли и не оправдаются. Но как бы то ни было, а проблема контакта с разумными существами все равно останется в повестке дня. И от того, что делалось и будет делаться для решения этой проблемы, наука во всех случаях останется в выигрыше.

Литература

Берг А. И. Бионика и ее значение для развития техники. В кн.: Бионика. М., "Наука", 1965, стр. 3.

Берг А. И., Сотсков Б. С. Состояние и тенденции развития бионики. В кн.: Вопросы бионики. М., "Наука", 1967, стр. 3; Наука и жизнь, 1966, № 6, стр. 2.

Бионика. М., "Наука", 1965.

Вопросы бионики. М., "Наука", 1967.

Жерарден Л. Бионика. М., "Мир", 1971.

Клименко А. И. Живая радиоэлектроника. М., "Знание", 1968.

Крайзмер Л. П., Сочивко В. П. Бионика. М., "Энергия", 1968.

Лилли Дж. Человек и дельфин. М., "Мир", 1965.

Лилли Дж. Мир дельфина. Природа, 1969, № 5, стр. 62, № 6.

Лилли Дж. Разум дельфина. Природа, 1969, № 6, стр. 60.

Литинецкий И. Б. Бионика. Киев, "Техника", 1967.

Литинецкий И. Б. Беседы о биопике. М., "Наука", 1968.

Мазитова Р. М., Охотская В. Н., Пучкин Б. И. Обоняние и его моделирование. Новосибирск, "Наука", 1965.

Мартека В.- Бионика. М., "Мир", 1967.

Милн Л. Дж., Милн М. Чувства животных и человека. М., "Мир" 1966.

Райт Р. X. Наука о запахах. М., "Мир", 1966.

Томилин А. Г. История слепого кашалота. М., "Наука", 1965.

Томилин А. Г. Дельфины служат человеку. М., "Наука", 1969.

Эмме А. М. Биологические часы. Новосибирск, "Наука", 1967.

На пути к бионике

Книга состоит из коротких рассказов о том, как человек пытался и пытается использовать живые организмы в самых различных областях своей деятельности. Из нее можно узнать о бактериях, помогающих добывать полезные ископаемые и очищать их от вредных примесей, о собаках, обнаруживающих неисправности в газовых магистралях, о голубях - технических контролерах, о муравьях - открывателях новых звезд, о живых барометрах и сейсмографах, о языке животных и многих других замечательных особенностях живых организмов.

О книге

Предисловие

Введение

Глава первая. Труженики микромира

Глава вторая. Необычные астрономы, геодезисты, почтальоны, контролеры, сторожа, пастухи, охотники, грибники и рыболовы

Глава третья. Синоптики природы

Глава четвертая. Живые запахолокаторы

Глава пятая. "Интеллигенты" моря

Глава шестая. Язык животных

Литература

Источник:

Литинецкий И.Б. 'На пути к бионике' - Москва: Просвещение, 1972 - с.223, ил

Оглавление

Предисловие

Введение

Глава первая. Труженики микромира

Глава вторая. Необычные астрономы, геодезисты, почтальоны, контролеры, сторожа, пастухи, охотники, грибники и рыболовы

Глава третья. Синоптики природы

Глава четвертая. Живые запахолокаторы

Глава пятая. "Интеллигенты" моря

Глава шестая. Язык животных

Литература Fueled by Johannes Gensfleisch zur Laden zum Gutenberg