Иосиф Халифман - Операция „Лесные муравьи"

• Название: Операция „Лесные муравьи"
• Автор: Иосиф Халифман
• Издательство: Лесная промышленность
• Жанр: Природа и животные
• Год: 1974

Как вырастает муравейник? На чём основана его разносторонняя слаженная деятельность? Как изучаются нравы рабочих муравьёв, муравьёв-солдат, крылатых муравьёв? Как из разрозненных и словно случайных действий отдельных обитателей гнезда вырастают повадки всей семьи в целом? На все эти и другие вопросы, связанные с интереснейшим насекомым, отвечает книга «Операция "Лесные муравьи"».

Большое внимание в книге уделено исследованиям советских учёных лесных рыжих муравьёв Формика.

---

Теперь всё это в прошлом. Выдающийся советский математик, ныне президент Академии наук СССР, академик М. В. Келдыш разработал специальную теорию возникновения внезапных колебаний крыла и оперения самолета под действием аэродинамических сил. На основе этой теории были найдены способы устранения флаттера. Коварное препятствие на пути создания новых самолетов удалось устранить, утяжеляя у конца крыльев переднюю кромку. Там, где имеется такое утяжеление, вредные колебания не возникают.

Но ведь птеростигма — это и есть утолщение передней кромки конца крыльев!

Получается, что биологи, исследуя полет насекомых, обнаружили на крыльях стрекозы в птеростигме прообраз того самого приспособления, которым авиационные конструкторы после долгих и дорогостоящих поисков оснастили крылья скоростных самолетов. И прообраз этого усовершенствования, оказалось, существует на крыльях многих насекомых миллионы лет.

Предки современных стрекоз, известные по отпечаткам в отложениях пермского периода, также имели на своих крыльях птеростигмы.

Именно в связи с раскрытием назначения птеростигмы на крыльях стрекозы М. К. Тихонравов говорил, что природа иногда указывает, как самые сложные задачи решаются с поразительной простотой.

В 1972 году в известном всему научному миру «Журнале сравнительной физиологии» была напечатана обстоятельная статья шведского исследователя Норберга Эке. В ней говорилось о том, как в природе с удивительной простотой, о какой писал М. К. Тихонравов, решаются самые сложные задачи.

«Птеростигма имеет большую массу, чем окружающие участки крыла той же площади», — подчеркнул в статье Эке. «У разных насекомых, в первую очередь у стрекоз, — рассказывает учёный, — определяли положение оси вращения крыла и положение центра тяжести в последовательных отрезках крыла. Всюду, во всех отрезках ось вращения обнаруживалась впереди центра тяжести. Всюду, за исключением одного отрезка — отрезка со стигмой, где центр тяжести находился перед осью вращения»[4].

Специалистами давно установлено, что при активном полете критические скорости ниже, чем при планировании, по причине очень опасной тенденции к пикированию крыла и именно птеростигма предотвращает возникновение этой опасности.

Когда на примере стрекоз подсчитали, насколько может быть повышена критическая скорость полета при птеростигме и насколько птеростигма отодвигает угрозу флаттера, оказалось: вес птеростигмы не превышает одной тысячной веса тела насекомого, а критическая скорость полета может в иных случаях возрастать на 25 процентов!

Дальнейшие исследования энтомологов Гетеборгского университета показали, что для мелких насекомых птеростигма делает крыловой взмах более эффективным при медленном или парящем полете, тогда как у крупных насекомых большее значение имеет повышение уровня критической скорости полета.

Птеростигма есть обычно на крыльях у стрекоз, сетчатокрылых, в том числе у муравьиного льва, с личинкой которого нам предстоит познакомиться, у сеноедов, клопов, наконец, у перепончатокрылых, в том числе и у муравьёв. Некоторые насекомые, имеющие птеростигму, способны при полете активно контролировать угол пикирования, но это не уменьшает значения птеростигмы: она своё назначение выполняет — срабатывает, не расходуя энергии.

Разве эта история не достойна стать сюжетом новой басни? Мораль здесь говорила бы человеку: «Учись у природы, набирайся у нее ума, чтоб уметь все делать лучше, чем сама природа!»

Опыт с увеличенными в десять-пятнадцать раз по сравнению с естественными и изготовленными из бумаги и целлофана моделями машущих крыльев насекомых, испытания их в жидкой среде помогли разобраться, что может создавать у них силу тяги и подъемную силу.

Произведенная Ю. М. Залесским сверхскоростная съемка показала, что крыло бабочек, например, совершает в полете не простое машущее движение, но ещё и волнообразно изгибается при этом.

Другие насекомые летают иначе. Крылья двукрылых (мух, комаров) или перепончатокрылых (пчел, ос, муравьёв) в полете все время меняют угол атаки и заносятся то вперед, то назад, так что вершина крыла непрерывно описывает восьмеркообразную кривую.

Когда группа советских инженеров пристроила к лопастям ветряного двигателя дополнительные подвижные крыловидные лопасти, которые также производили восьмеркообразные движения, то ветряк заметно выиграл в мощности и стал исправно и производительно работать даже при самом слабом ветре.

Изучение крыла и летных способностей насекомых открывает бесконечные возможности создавать разнообразные оригинальные устройства для стоячего полета, парения, планирования, подъема, приземления.

В мире насекомых обнаружено в то же время множество удивительно точно решенных задач не только из области аэродинамики, но и из многих других областей прикладной физики.

Те, кто занимается оптикой, находят у насекомых неожиданные приспособления для различения частей спектра, разных состояний света, цвета, яркости, формы, позиций, расстояний…

Звучащие и воспринимающие звук устройства насекомых давно привлекают внимание конструкторов, работающих над совершенствованием разных средств беспроволочной воздушной и подводной связи…

Стилеты жалоносных, буравы древоточцев, особенно яйцеклады рогохвостов — все эти гибкие и тонкие самозаглубляющиеся иглы, которыми многие наездники с загадочной быстротой пронзают древесину, давно привлекают внимание бурильщиков.

Точно так же и химический состав и физические свойства паутины пауков и шелковой нити завивающихся в кокон личинок сотен видов насекомых ждут анализа, обещающего сказать много интересного и поучительного текстильщикам, специалистам по органической химии, изобретателям новых пластмасс.

Особого внимания заслуживают антенны — усики насекомых. Обонятельная чувствительность этих органов превосходит всякое воображение.

Знаменитый исследователь насекомых Фабр показал, что самцы грушевой сатурнии могут находить самок за несколько километров. В опытах, проводившихся уже после Фабра, самцы безошибочно отличали ящички, в которых год назад содержались самки. А ведь стоит отрезать у бабочки обе антенны, как она совершенно теряет способность ориентироваться по запаху.

Пеленги, определяемые с помощью усиков, могут быть, видимо, не только ароматными, звуковыми или ультразвуковыми.

Многие насекомые, даже если их ослепить, безошибочно находят воду: усики действуют в этом случае как влагоискатель. Паразитическое насекомое — наездник Эфиальтес — с помощью своих антенн отыскивает на коре дерева место, под которым в толще древесины, на глубине нескольких сантиметров, находится личинка нужного ему вида усачей или рогохвостов. Почуяв личинку, наездник сгибает антенны почти пополам и прикладывает их к коре, находит точку сверления и пронзает яйцекладом древесину, без промаха поражая спрятанную в глубине личинку.

Не менее удивительными свойствами обладают антенны муравьёв. Присмотримся хотя бы к двум встретившимся муравьям. Какое-то время они стоят, поглаживая друг друга антеннами, и вдруг убегают в одном направлении. Как позвал муравей муравья? Почему пошел второй за первым? В чем состоял сигнал, переданный и воспринятый насекомыми, которые скрестили усики? Не могут ли быть разработаны, если получить ответ на эти вопросы, какие-то средства, зовущие и ведущие насекомых, и не могут ли быть созданы на сходной основе какие-то новые технические устройства, передающие и принимающие сигналы-информацию?

Вспоминая историю птеростигмы, стоило бы присмотреться и к тому, как движутся в колонне переселяющиеся муравьи. Они бегут, почти сплошной массой разлившись по земле, и бегут не в беспорядке, а сохраняя довольно отчетливый строй, бегут, поводя усиками, касаясь ими то соседей справа и слева, то иногда того, кто впереди.

Это обычные муравьи, знакомые и примелькавшиеся. И все же описанная здесь встреча дает повод ещё раз спросить: почему? Почему движутся они единой массой? Какие силы собрали, сплотили и ведут их? Какую роль играют здесь прикосновения антенн, которыми обмениваются бегущие?

Давно ищет человек ответы на такие вопросы, но наука, исследующая живую природу, вопреки общепринятому мнению, ещё совсем молода и многое лишь начинает.

Присмотримся же к тому, что открыла эта молодая наука в мире муравьёв.

Муравей в профиль и в фас

Здесь речь идёт о муравьиной семье, о муравейнике, который представляет собой ансамбль взаимно друг друга дополняющих особей физически независимых, но физиологически связанных. Это сглаженное органическое единство, развивающееся по своим законам.

Мы ещё не знаем главных процессов, идущих в этом ансамбле, и нам ещё предстоит разобраться в том, что делает щепотку, пригоршню или массу насекомых муравейника «индивидами в известном смысле», как определял сходные образования Ф. Энгельс[5].