Н.Н. СЕНЬКИНА,
учитель биологии школы № 17,
п. Богородское, Московская обл.
Окончание. См. № 15, 16, 17/2004
Урок-конференция по бионике
Восемнадцатый ученик рассказывает
о природных термолокаторах. Немногие животные
имеют органы, воспринимающие на расстоянии
тепловое излучение (инфракрасные лучи), –
термолокаторы, хотя терморецепторы имеются
практически у всех.
Птицы из семейства сорных кур используют
терморецепторы при выведении потомства. В
течение долгого инкубационного периода, до тех
пор, пока птенцы не вылупятся и не выберутся на
поверхность гнезда, имеющего вид мусорной кучи,
эти птицы заняты только тем, что поддерживают в
гнезде постоянную температуру, то разбрасывая
его верхний слой, то снова нагребая его. При этом
куры постоянно втыкают в гнездо клюв, на котором
находятся чувствительные терморецепторы, с
помощью которых они определяют температуру
почвы с точностью до десятой доли градуса.
С помощью терморецепторов, расположенных на
усиках-антеннах, улавливают тепло на расстоянии
ночные бабочки-совки и некоторые мухи, а также
клопы и самки комаров, отыскивающие теплокровных
животных. Среди насекомых особенно
чувствительны к инфракрасным лучам дымные жуки
(златки пожарищ), откладывающие яйца в теплый
пепел. Помимо терморецепторов на усиках они
имеют еще дополнительные терморецепторы у
основания средних ног. С их помощью жуки ощущают
тепловое излучение пожара за 100 км и летят к
нему.
 Есть
терморецепторы и у некоторых обитателей морских
глубин, например у кальмара мастиготевтиса.
Кроме основных глаз у этого кальмара на нижней
части туловища имеется около 30 термоскопических,
которыми он «видит» тепловые лучи и узнает о
приближении кашалотов.
Наибольшей чувствительностью обладают
термолокаторы гремучих змей. Терморецепторы
азиатских щитомордников и американских гремучих
змей – самые высокочувствительные в животном
мире. Находится они в «лицевых» ямках, между
глазами и ноздрями змеи. Каждая ямка – это
полость с наружным отверстием, на дне которой
натянута тонкая мембрана, содержащая множество
терморецепторов. Они реагируют на изменение
температуры в тысячную долю градуса и позволяют
змее обнаруживать на расстоянии объекты,
температура которых всего лишь на десятую долю
градуса выше или ниже температуры окружающей
среды.
Задолго до того, как биологи обнаружили у
ямкоголовых змей их термолокаторы, ученые и
инженеры уже создали целый ряд устройств, весьма
чувствительных к тепловому излучению.
Существуют инфракрасные детекторы, которые в
сотни тысяч раз чувствительнее природных
термолокаторов. С их помощью обнаруживают
нагретые предметы на очень больших расстояниях,
например летящий самолет, или определяют
температуру небесного тела.
Девятнадцатый ученик делает
сообщение о «крылатых эхолокаторах». Долгое
время оставалась загадочной способность летучих
мышей летать в абсолютной темноте и ловить
насекомых, не задевая окружающие предметы. Лишь в
прошлом веке благодаря специальной аппаратуре
было установлено, что летучие мыши способны
издавать звуки с частотой колебаний выше
20 тыс. Гц, т.е. ультразвуки, недоступные
слуху человека.
Беспрестанно издавая в полете ультразвуковые
сигналы (импульсы) и воспринимая эхо – отражение
сигналов от окружающих предметов, летучие мыши
как бы ощупывают в темноте пространство.
Рупором для направленного излучения ультразвука
у летучих мышей семейства подковоносых служат
ноздри. Причудливые образования вокруг ноздрей
действуют как отражатели, концентрируя
ультразвуковые сигналы в узкий расходящийся
пучок. Гладконосые летучие мыши издают
ультразвук ртом, при этом сигналы
распространяются во всех направлениях.
Приемниками отраженного звука у летучих мышей
являются их необыкновенно чуткие уши, которые у
некоторых видов, например у ушанов, достигают
значительных размеров.
Локатор летучих мышей высокоточен, надежен,
сверхминиатюрен. Он всегда находится в рабочем
состоянии и во много раз эффективнее любых
эхолокационных систем, созданных человеком. С
помощью эхолокации летучие мыши обнаруживают в
темноте натянутую проволочку диаметром
0,12–0,05 мм, улавливают эхо, которое в 2 тыс.
раз слабее посылаемого сигнала, на фоне
множества звуковых помех могут выделять
полезный сигнал – тот, который им нужен.
Интересно, что некоторые ночные бабочки из
семейства совок и златоглазки оказались также
чувствительны к ультразвуковым сигналам. Они
воспринимают импульсы летучих мышей на гораздо
большем расстоянии, чем расстояние, на котором
мышь может их обнаружить. Это позволяет им
избежать опасности. А некоторые бабочки сами
способны издавать ультразвуковые импульсы,
которые отпугивают летучих мышей, предупреждая о
несъедобности насекомого.
Двадцатый ученик рассказывает о
«живых радарах». У некоторых животных слух
заменяет зрение. Издавая звуки и чутко
прислушиваясь к их отражению, они способны на
расстоянии или в темноте обнаруживать добычу,
врага, препятствие и т.п. Так находят
личинок жуков-короедов дятлы. Выстукивая длинным
клювом стволы деревьев, дятел на слух отыскивает
внутри ствола ходы короеда и, прослеживая по
звуку извилистый лабиринт, долбит древесину
именно в том месте, где прячется личинка.
Таким же способом ищет личинок жуков и ночной
житель мадагаскарских джунглей лемур ай-ай
(руконожка). У руконожки очень длинные пальцы,
особенно третий. Этим пальцем он выстукивает
старые деревья и на слух определяет
местонахождение личинок.
Ориентируясь с помощью слуха, в полной темноте
летает и добывает пищу ночная сова сипуха.
Звуковой способ ориентации используют и птицы
«вечной ночи» – гуахаро, живущие в темных
пещерах Южной Америки. Кормиться эти птицы
вылетают ночью. Во время полета гуахаро издают
серию щелчков и по отраженной звуковой волне
определяют местонахождение отдаленных
предметов, а по ее задержке – расстояние до них.
Используют эхолокацию и широко распространенные
в Юго-Восточной Азии стрижи саланганы, когда
возвращаются после дневной охоты к своим
гнездам, расположенным в темных пещерах.
Радары (радиолокационные установки) были созданы
несколько десятков лет назад. С их помощью по
эхо-сигналу, отраженному от удаленного объекта,
устанавливают местонахождение объекта,
направление и скорость его движения. Природа в
своей мастерской создала подобную систему
намного раньше, чем человек, только вместо
радиоволн живые модели пользуются звуковыми.
Заключение
В заключение учащимся предлагается
«создать» биоробот – искусственное существо,
наделенное комплексом самых совершенных органов
чувств животных.
Уши летучей мыши, нос собаки, глаза пчелы и орла,
усик (антенна) бабочки и другие
высокочувствительные сенсорные системы
позволят этому существу различать звуки, запахи,
световые лучи, лежащие за пределами восприятия
органов чувств человека.
Фантазия? Пока да. Однако если
специалисты-бионики вооружат нас новыми
приборами – искусственными органами чувств,
созданными на основе предельно совершенных
природных конструкций, мир наших ощущений станет
неизмеримо шире.
Литература
Шарова И.Х., Свешников В.А. Проблемы
экологической морфологии. – М.: Знание. 1988. №1.
Литницкий И.Б. Бионика. Пособие для
учителей. – М.: Просвещение. 1976.
|