БИОНИКА — НАУКА НА СТЫКЕ БИОЛОГИИ И ТЕХНИКИ

ГРЕМУЧАЯ ЗМЕЯ наделена удивительным органом, при помощи которого она видит тепловые (инфракрасные) лучи, — две ямки на голове, напоминающие пару ноздрей. Ночная зоркость гремучников потрясающая — даже на расстоянии 200 м они способны увидеть выползшую из норки полевую мышь и поймать ее. Разглядев своеобразный тепловой портрет, змея может уловить разницу температур даже в тысячную долю градуса. Эта поразительная особенность рептилии была использована людьми при создании некоторых медицинских приборов.

Обыкновенная умеет виртуозно ловить языком комаров и мошек. Сидя неподвижно, она поджидает, когда насекомое окажется вблизи нее. Молниеносно выбрасывая свое «лассо», лягушка настигает жертву, и та оказывается у нее в желудке. Лягушке помогает особая «система оповещения». Исследователи установили, что она видит насекомых лишь тогда, когда они пролетают перед ее глазами по определенной траектории и в непосредственной близости от языка. Сигналы поступают не от одной, а сразу от двух групп нервных клеток. Одна из них отправляет информацию о форме насекомого, появившегося в поле зрения, а другая — о том, насколько четко и контрастно выглядит потенциальная жертва. Такая раздельная передача увиденного помогает лягушке быстро и точно определить положение летящей мошки в пространстве.

Этот принцип раздельного видения был в 70-х годах прошлого века применен в электронных машинах, предназначенных для чтения рукописных текстов. Один узел электронного мозга машины следил за формой знаков, второй — за их контрастностью. Позже эту идею использовали при создании современных сканеров.

МУХИ ЛЯГУШКА

— одни из самых непривлекательных насеко-

В XX веке с возникновением бионики — науки, изучающей живую природу с целью использования полученных знаний в практической деятельности человека, научно-технический прогресс сделал резкий рывок вперед. Термин бионика впервые появился в 1960 г., когда специалисты различных профилей в США выдвинули лозунг: «Живые прототипы — ключ к новой технике». Бионика явилась своеобразным мостом, связавшим биологию с математикой, физикой, химией и техникой. Одна из важнейших целей бионики — установить аналогии между процессами, встречающимися в технике, и соответствующими процессами в живой природе. Специалиста-бионика привлекает все многообразие «технических идей», выработанных живой природой за многие миллионы лет эволюции.

Благодаря своеобразному «плагиату», когда человек заимствовал и использовал в своих целях изобретения природы, было создано множество приборов и аппаратов, успешно применяющихся сегодня в самых разных отраслях жизнедеятельности людей, в том числе и в медицине.

мых, и к тому же примитивных, на первый взгляд, однако они имеют неоценимое значение для науки. Многие десятилетия зоологов интересовал один загадочный орган двукрылых насекомых — жужжальце. Он похож на булавку: головка на тонком черенке. Поначалу бытовало мнение, что мухи при помощи этого органа только жужжат, но все оказалось гораздо сложнее. Без жужжалец насекомые не могут лететь по прямой. Во время полета жужжальце вибрирует, и каждый раз, когда изменяется направление движения, черенок вытягивается, и муха тут же выравнивает траекторию своего полета. Когда этот секрет был раскрыт, его использовали для создания нового, очень важного прибора — вибрационного гироскопа — устройства, сохраняющего свои колебания в одной плоскости при повороте. Этот прибор высокочувствителен и мгновенно фиксирует любые изменения движения сверхзвуковых самолетов.

Все та же муха оказала людям и другую важную услугу. Как известно, строение глаза этого насекомого сильно отличается от строения глаза человека. Состоящие из особого сетчатого экрана, глаза мухи позволяют ей видеть не одно, а множество изображений какого-либо предмета. Когда этот предмет движется, он как бы переходит из одного изображения в другое, что, в свою очередь, дает возможность с большой точностью определять скорость его перемещения. После того, как принцип устройства глаз насекомого был изучен биологами, инженеры смогли создать новый прибор, который назвали «Глаз мухи». С его помощью теперь определяют скорость полета современных авиалайнеров.

ПАУКОВ

Изучение недавно помогло ученым создать уникальный медицинский пластырь. Данный пластырь, как и обычная паутина паука, имеет как липкие ( клейкие) участки поверхности, так и нелипкие ( неклейкие) участки. Такая специфика поверхности материала обеспечивает его прекрасное и надежное прилипание. Так же, мягко и легко, можно удалить пластырь при необходимости. Боль не чувствуется, даже если очень резко потянуть за пластырь при его удалении. Такой пластырь способен полностью защитить рану от попадания в нее разного рода бактерий.

На создание еще одного вида пластыря ученых вдохновила ящерица Благодаря своим лапкам, которые покрыты плотными «пальцами-выступами», геккон может поразительно непринужденно переме- щаться даже по вертикальным поверхностям. Все это доступно геккону благодаря наличию на его лапках наноразмерных волокон (их называют «лопаточками»), которые достаточно сильно увеличивают зону прямого контакта с любой поверхностью. По аналогии с такой конструкцией команда исследователей и ученых создала медицинский пластырь, который полностью совместим с тканями человека. Он предназначен для того, чтобы заклеивать микроскопические трещины на поверхности любой ткани. Данный пластырь хотят использовать хирурги для проведения медицинских процедур, при которых необходимо полное или частичное восстановление кровеносных сосудов или же устранение повреждений в любом месте пищеварительного тракта человека.

АКУЛА ГЕККОН.

— один из самых опасных морских хищников. Особое строение позволяет ей быть первоклассным охотником, хорошо ориентироваться в воде и быстро плавать. Пристальное внимание ученых привлекают свойства кожи акулы.

На первый взгляд, кожа акулы кажется гладкой. Однако если бы вы смогли — без угрозы для жизни и здоровья — погладить ее по направлению от хвоста к голове, то у вас бы возникло ощущение, что вы проводите рукой по наждачной бумаге. На зубчатой чешуе, которая создает это ощущение, есть множество бороздок. Чешуя оказывает акуле двойную услугу. Во-первых, благодаря ей тело акулы становится более обтекаемым, что уменьшает сопротивление воды. Во-вторых, когда акула плывет, чешуйки шевелятся, изза чего паразиты не могут на них поселиться.

Свойства акульей кожи находят самое разнообразное применение. Ученым уже удалось создать плавательный костюм, который называется «акулья шкура». Костюм, конечно, не производят из настоящей акульей кожи, но его верхний слой имитирует кожу акулы и позволяет владельцу двигаться в воде быстрее, чем это возможно в обычном купальнике. Ткань уменьшает трение и сопротивление. Благодаря этому скорость пловца возрастает примерно на три процента. По мнению специалистов, те же принципы можно использовать в кораблестроении и автомобильной промышленности, чтобы уменьшить сопротивление трения. Кроме того, исследователи надеются заимствовать гигиенические свойства акульей кожи для производства отталкивающего микробы покрытия для судов. Возможно, удастся также разработать препараты и устройства, позволяющие снизить риск передачи внутрибольничных инфекций.

ЛЕТУЧИЕ МЫШИ

— обладатели весьма совершенных природных звуковых радаров, или природных сонаров (в слове «сонар» первый слог «со» происходит от английского что означает «звук»). Летучая мышь посылает непрерывно генерируемые ее голосовыми органами ультразвуковые сигналы, которые отражаются от препятствий, возникающих на ее пути. Затем летучая мышь воспринимает отраженные сигналы — здесь действует способность ее мозга реагировать на них, определяя характер встреченного объекта, и регулировать полет.

С помощью такого ультразвукового «видения» летучие мыши обнаруживают в темноте натянутую проволоку диаметром 0,05 мм.

У летучих мышей ультразвуки обычно возникают в гортани, которая по устройству напоминает обычный свисток. Вы- дыхаемый из легких воздух вихрем проносится через сонар и с такой силой вырывается наружу, словно выброшен взрывом.

У сонара летучей мыши много общего с искусственным гидролокатором и ультразвуковым устройством, но ученые работают над тем, чтобы уменьшить разницу в их строении. Исследуя сонар животных, ученые смогут создать новую семью ультразвуковых систем, которые смогут изучать человеческие тела с более точным медицинским отображением.

Выступ ноздри

стал вдохновителем для усовершенствования устройства сверхзвукового самолета. Согласно Национальному институту общих медицин-

САПСАНА СОКОЛА-

ских наук США, сверхзвуковые самолеты оборудованы структурами, которые работают, как ноздри сапсанов в условиях высокой скорости. В стремительном пикирующем полете соколсапсан способен развивать скорость свыше 320 км/ч, или 90 м/с. Птицы способны дышать на таких скоростях благодаря крошечному выступу ноздри конусовидной формы, который помогает направлять поток воздуха. Теперь многие реактивные двигатели оснащаются такими же конусами.

Благодаря новым технологиям исследований ученые имеют все больше возможностей детально изучать окружающий живой мир, который является бесконечным и совершенным источником вдохновения для создания высокоэффективных искусственных устройств. Природа несет в себе много подсказок для человека в его стремлении развивать технологии и изучать окружающий мир, и наука бионика уже сделала немало открытий, но еще больше ей предстоит сделать в будущем.

Подготовила Марина Феденко