По удивительным моделям живой природы

Есть такие материалы — композиты. Они получаются, если соединить вместе несколько веществ. Образованный таким образом новый материал по своим свойствам превосходит те, что вошли в его состав. Таков, к примеру, стеклопластик, из которого делают корпуса для лодок, удочки, луки и другие спортивные товары.  Стеклопластик изготавливают так: к жидкому или желеобразному пластику добавляют тонкие волокна стекла. Когда пластик затвердевает, получается легкий, прочный и гибкий материал. Однако в сравнении с теми композитами, которыми природа наделила животных, насекомых или растения, материалы, созданные человеком, попросту примитивны. В последние годы ученые всерьез занялись изучением паука. Они стремятся понять, как он производит свои шелковые нити, которые тоже представляют собой композит. Паутина — один из самых прочных материалов на земле. Паутина в пять раз прочнее стали и, вместе с тем, очень эластична. Прочность и эластичность — редкое сочетание в одном материале. Шелк паука тянется на треть больше, чем самый эластичный нейлон. Вместе с тем, паутина не пружинит подобно батуту, не отбрасывает попавшую в нее муху. Если мысленно перевести мир насекомых в человеческие масштабы, то паутина размером в большую рыболовную сеть окажется в состоянии поймать в полете самолет! Если бы мы могли повторить те химические чудеса, что совершает паук, можно было бы создавать идеальные ремни безопасности, искусственные связки для замены в человеческом теле, пуленепробиваемые ткани и многое другое. Заметим еще, что паук, производя свой шелк, обходится без каких-либо токсичных веществ. Вспомним два современных технических устройства — коробку передач и реактивный двигатель. Коробка передач позволяет менять скорость автомобиля так, чтобы двигатель работал с наибольшей отдачей. Ее природные аналоги действуют сходным образом, только соединяют они не мотор с колесами, а крылья с крыльями. Кто же использует это приспособление? Обыкновенная муха. К ее крыльям подсоединена трехскоростная «коробка передач», позволяющая «переключать скорости» в полете. Своего рода реактивный двигатель используют кальмары, осьминоги и наутилусы, плавая под водой. Инженеры смотрят на их «двигатели» с завистью. Сделанные из мягких «деталей», они не ломаются, выдерживают высокое давление больших глубин, работают бесшумно и с высоким коэффициентом полезного действия. Кальмары, например, спасаясь от хищников, способны развивать скорость до 32 километров в час. И это в толще воды!  А тело китов и дельфинов обернуто под кожей удивительной тканью — ворванью. Эта разновидность жира позволяет китам держаться на воде, помогает выныривать, чтобы вздохнуть воздух. Этим теплокровным млекопитающим ворвань служит отличной теплоизоляцией, спасающей от холода океанских глубин. Кроме того, это превосходный запас питания на то время, пока киты, не принимая пищи, совершают миграции на тысячи километров… Ворвань представляет собой весьма упругий материал наподобие резины. Она сжимается и растягивается с каждым ударом хвоста, экономя, таким образом, до 20% энергии, необходимой для плавания. Человек добывает ворвань уже веками, однако лишь недавно стало известно, что примерно наполовину она состоит из сложной сети волокон коллагена. И если бы удалось производить ее искусственно, она нашла бы самое широкое применение. …Однажды один исследователь увидел в музее несколько фотографий давно исчезнувшей мухи. Она сохранилась в куске янтаря. При большом увеличении ученый заметил на глазах насекомого ряды решеток и предположил, что они, должно быть, помогали глазу мухи улавливать больше света, особенно падающего под острым углом. Вскоре конструкторы решили попробовать создавать решетчатые солнечные панели, копирующие поверхность мушиных глаз. Это позволило вырабатывать при той же площади панелей больше электроэнергии. Кроме того, может отпасть необходимость в дорогих системах наведения, которые в настоящее время нужны для точного нацеливания панелей на солнце. …Природа — это вечная загадка, подбрасывающая человеку все новые и новые вопросы. В силу каких химических процессов зажигают свои яркие холодные огни светляки и некоторые водоросли? Как арктическим рыбам и лягушкам, превращающимся в лед во время долгой и холодной зимы, удается, оттаяв, оживать? Как киты и тюлени ухитряются долгое время оставаться под водой без воздуха, почему в отличие от водолазов они не подвержены кессонной болезни? Ведь им по многу раз доводится нырять на большую глубину и быстро подниматься на поверхность.  Благодаря какому механизму хамелеоны и каракатицы могут менять цвет, сливаясь с окружающей средой? Как крошечные птички-колибри пересекают без приземления Мексиканский залив, затрачивая на этот перелет меньше трех граммов топлива? Подобные вопросы можно задавать бесконечно… Живая природа — это кладезь гениальных конструкций, которые только и ждут того, чтобы люди их обнаружили и в них разобрались. Василий МИЦУРОВ

Ссылка на источник