10 технологий, которые человек подсмотрел у животных

Люди уже много лет подсматривают новые идеи у матушки-природы. Застежки-липучки появились на одежде благодаря загнутым колючкам чертополоха, а первые отражатели света на автомагистралях мы скопировали с кошачьих глаз. Но сегодня наука, занимающаяся копированием природы и известная под названием биомиметика (бионика), превратилась в отрасль с многомиллиардными капиталами. Вот некоторые из наших любимых технологий, которые пришли к нам из дикой природы.



Акулья кожа под микроскопом


1. Акулья кожа — последнее повальное увлечение изготовителей катетеров

Больницы постоянно озабочены микробами и бактериями. Как бы часто врачи и медсестры ни мыли руки, они все равно непреднамеренно переносят бактерии и вирусы от одного пациента к другому. Каждый год от инфекций, подхваченных в больницах, умирают 100000 американцев. Но акулам как-то удается оставаться абсолютно чистыми на протяжении ста с лишним миллионов лет. И благодаря им инфекция сегодня вполне может последовать путем динозавров.

В отличие от других крупных морских созданий, акулы не собирают на своем теле ил, водоросли и всяких рачков и ракушек. Это явление заинтриговало в 2003 году инженера Тони Бреннана (Tony Brennan), пытавшегося создать более эффективную краску для кораблей ВМС, предотвращающую обрастание их корпусов ракушками. Подробно исследовав акулью кожу, он обнаружил, что все тело акулы покрыто крошечными и бугристыми чешуйками, подобно ковру из миниатюрных зубов. Водоросли и рачки не могут за нее зацепиться, равно как и противные бактерии, такие как кишечные палочки с золотистым стафилококком.

Исследования Бреннана воодушевили компанию Sharklet, которая начала размышлять над тем, где можно использовать идею акульей кожи для изготовления покрытий, отпугивающих микробов. Сегодня эта компания производит по образу и подобию акульей кожи пластиковый оберточный материал, который в настоящее время проходит испытания в больницах на поверхностях, которых люди касаются чаще всего (выключатели, клавиатуры, дверные ручки). Похоже, что пока этот материал вполне успешно отражает атаки микробов. А у компании, между тем, появились более обширные планы. Следующий проект Sharklet предусматривает создание пластиковой обертки, которая защитит еще один частый источник инфекции — катетер.




2. Летучая мышь на службе у незрячих

Это похоже на начало плохого анекдота: встретились в кафе специалист по головному мозгу, биолог, изучающий летучих мышей, и инженер. Но именно так оно и было, когда случайная встреча умов в университете Лидса привела к изобретению «ультратрости» для незрячих людей, которая начинает вибрировать при приближении к объекту.

Трость работает по принципу эхолокации. Такую же сенсорную систему используют летучие мыши, распознавая объекты окружающей среды. Трость испускает 60000 ультразвуковых импульсов в секунду, а затем прислушивается к отраженному эху. Когда одни импульсы возвращаются быстрее других, это указывает на оказавшийся неподалеку объект, и тогда рукоятка трости начинает вибрировать. При помощи такого метода трость не только «видит» объекты на земле, такие как мусорные урны и пожарные гидранты, но и «замечает» предметы над поверхностью земли, такие как низко висящие знаки и ветви деревьев. А поскольку издаваемые тростью сигналы и их отражение беззвучные, пользующиеся ею люди слышат все, что происходит вокруг них. Хотя «ультратрость» не пользуется звездным успехом на рынке, некоторые компании в США и в Новой Зеландии пытаются сейчас придумать, как можно рекламировать аналогичные устройства, в которых используется технология эхолокации летучих мышей.



Японский поезд-пуля «Синкансэн»


3. Лобовая часть поезда, позаимствованная у птиц

Когда в 1964 году был построен первый японский «поезд-пуля», получивший название «Синкансэн», он мог мчаться со скоростью 190 километров в час. Но у него был весьма неприятный побочный эффект. Всякий раз, когда такой поезд выезжал из тоннеля, раздавался громкий хлопок, и пассажиры жаловались на неуловимое ощущение того, что поезд сплющивается.

Тогда за дело взялся инженер и любитель птиц Эйдзи Накацу (Eiji Nakatsu). Он выяснил, что поезд толкает перед собой воздух, создавая стену ветра. Когда эта стена ударяется о воздух за пределами тоннеля, возникает громкий звук, а поезд испытывает колоссальное давление. Изучив проблему, Накацу решил, что поезд должен входить в тоннель, разрезая воздух подобно ныряльщику, который без брызг входит в воду во время прыжка. Вдохновение Накацу почерпнул у ныряющей птички зимородка. Зимородок, живущий в ветвях деревьев высоко над поверхностью рек и озер, ныряет в воду и ловит там рыбу. Его клюв, имеющий форму ножа, разрезает воздух, когда зимородок камнем падает в воду — причем практически без брызг.

Накацу поэкспериментировал с различными конфигурациями лобовой части поезда и пришел к выводу, что форма клюва зимородка является практически оптимальной. Сегодня у японских высокоскоростных поездов длинная, похожая на птичий клюв лобовая часть, которая помогает им тихо и спокойно выезжать из тоннелей. Реконструированные таким образом поезда стали ездить на 10% быстрее, а расход топлива у них снизился на 15% по сравнению с предшественниками.



Горбатые киты (Megaptera novaeangliae)


4. Тайная сила плавников

Один ученый считает, что нашел способ частичного разрешения энергетического кризиса — глубоко в океане. Фрэнк Фиш (Frank Fish), являющийся специалистом по гидродинамике и работающий морским биологом в Уэст-Честерском университете, штат Пенсильвания, заметил нечто невероятное в плавниках горбатых китов. У горбача на передней части грудных плавников имеются бугры размером с небольшой мяч, которые разрезают воду и позволяют киту с легкостью скользить в толще океана. Но по правилам гидродинамики эти бугры должны создавать гидродинамическое сопротивление, мешая плавникам делать свою работу.

Профессор Фиш решил изучить этот вопрос. Он поместил 4 метровый макет плавника в аэродинамическую трубу и увидел, как тот опроверг наши представления о законах физики. Эти бугры сделали плавник еще более аэродинамичным. Оказывается, бугры размещены на нем таким образом, что расчленяют воздух, проходящий через плавник, подобно зубьям расчески, когда мы расчесываем ею волосы. Открытие Фиша, называемое сегодня «бугорковым эффектом», действует не только в воде, но и в воздухе на крыльях у птиц и на лопастях вентиляторов.

Основываясь на своих исследованиях, Фиш сконструировал лопасти с бугорками для вентиляторов, которые разрезают воздух на 20 процентов эффективнее обычных. Он создал компанию Whalepower для их изготовления и скоро начнет лицензировать свою энергоэффективную технологию, повышающую производительность вентиляторов на промышленных предприятиях и в офисах по всему миру. Но главная фишка Фиша это ветроэнергетика. Он считает, что если установить всего несколько бугорков на лопасти ветряных турбин, это станет революцией в отрасли, и ветер обретет огромную ценность.



Шлемоносный василиск (Basiliscus plumifrons)


5. По воде аки посуху: роботизированная ящерица-Иисус

Шлемоносного василиска не зря называют ящерицей-Иисусом. Он может ходить по воде. Точнее, бегать. Аналогичный трюк исполняют многие насекомые, однако делают они это благодаря своему малому весу, которого недостаточно для того, чтобы преодолеть силу поверхностного натяжения воды и погрузиться в воду. А василиск намного крупнее, и на поверхности он держится благодаря тому, что быстро перебирает лапками, ударяя ими по поверхности воды под нужным углом, из-за чего его тело поднимается над водой, и ящерица бежит вперед.

В 2003 году профессор Метин Ситти (Metin Sitti) вел в Университете Карнеги — Меллон занятия по робототехнике, изучая при этом механику мира природы. Приводя в качестве примера странной биомеханики ящерицу-Иисуса, он внезапно решил создать робота, чтобы тот выполнил такой же трюк.

Сделать его оказалось непросто. Моторчики, приводящие в движение робота-ящерицу, надо было сделать сверхлегкими, а его лапки должны были каждый раз касаться воды с идеальной точностью, снова и снова. После долгих месяцев работы Ситти со студентами все-таки смастерил первого робота, способного бегать по воде.

Но робот-Иисус нуждается в доработке. Это механическое чудо время от времени заваливается на бок и тонет. Но когда все неполадки и недочеты будут устранены, у машины, передвигающейся по суше и по воде, может появиться блестящее будущее. Ее можно будет использовать для контроля качества воды в водоемах и даже для спасения людей во время наводнений.



Оранжевая морская губка (Tethya aurantium)


6. Магическая морская губка


Оранжевая морская губка не представляет собой ничего особенного. Она похожа на мяч из поролона, лежащий на морском дне. У губки нет ни отростков, ни органов, ни пищеварительного тракта, ни кровеносной системы. Он просто лежит целыми днями на дне и процеживает воду. И тем не менее, это непритязательное создание может стать катализатором очередной технической революции.

«Скелет» этой круглой губки представляет собой каркас из кальция и кремния. Он похож на тот материал, который мы используем для изготовления солнечных панелей, микрочипов и батареек. Но когда человек делает все эти вещи, он расходует огромное количество энергии и самые разные ядовитые химикаты. У губки это получается намного лучше. Она просто выбрасывает в воду особые ферменты, извлекая из нее кальций с кремнием, а затем строит из этих материалов точные фигуры.

Профессор Дэниел Морс (Daniel Morse), преподающий биотехнологию в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре, изучил процесс выработки ферментов губками, а в 2006 году успешно воспроизвел его. Он уже изготовил несколько электродов, применив эту чистую и эффективную технологию губок. А сейчас несколько компаний создают объединение с многомиллионным капиталом в целях серийного изготовления подобной продукции. Пройдет несколько лет, и когда солнечные панели появятся в Америке на каждой крыше, а микрочипы будут продавать за гроши, не забудьте поблагодарить маленькую оранжевую губку, благодаря которой все это началось.



Рогохвост Urocerus albicornis


7. Рогохвосты — они знают, как надо сверлить


Не бойтесь двух гигантских, похожих на штыри игл на кончике брюшка рогохвоста. Это не жало, это сверло. Рогохвосты пользуются этими иглами (которые иногда длиннее их тела!), чтобы сверлить деревья и проникать вовнутрь, где они откладывают личинок.

Долгие годы биологи не могли понять, как работает бур у рогохвоста. В отличие от обычного сверла, которое требует дополнительного усилия (вспомните строителя с отбойным молотком), рогохвост может сверлить древесину под любым углом, не прилагая при этом особых усилий. После многолетних исследований ученые наконец поняли, что штыри вгрызаются в древесину, отталкиваясь друг от друга и усиливая друг друга подобно застежке-молнии.

Британские астрономы из Университета Бата считают, что сверло рогохвоста пригодится в космосе. Они давно уже знают, что в поисках жизни на Марсе им может понадобиться бурить его поверхность. Но поскольку сила тяжести там невелика, они не уверены в том, что сумеют найти достаточное усилие, чтобы пробурить твердую поверхность красной планеты. Пользуясь примером насекомых, исследователи сконструировали пилу с дополнительными полотнами на конце, которые отталкиваются друг от друга подобно штырям рогохвоста. Теоретически это устройство сможет работать даже на поверхности метеорита, где вообще нет никакой силы тяжести.



Европейский омар (Homarus gammarus)


8. Посмотрите в глаза лобстеру

Рентгеновские аппараты не без причины такие большие и громоздкие. В отличие от видимых лучей, рентгеновские лучи не любят преломляться, и ими трудно управлять. Единственный способ для сканирования чемоданов и сумок в аэропортах и людей в кабинете врача — это на короткое мгновение облучить объект потоком радиации. А для этого нужен огромный аппарат.

А у лобстеров, живущих в темных океанских водах на глубине 100 метров, «рентгеновское зрение», и оно гораздо лучше «зрения» любого из наших аппаратов. В отличие от человеческого глаза, который видит изображение в преломленном виде, в связи с чем мозгу приходится его расшифровывать, лобстер видит прямое отражение, которое можно сфокусировать в единой точке, а потом собрать для формирования изображения. Ученые придумали, как воспроизвести такой прием и сделать новый рентгеновский аппарат.

Рентгеновский формирователь изображения под названием Lobster Eye (глаз лобстера) — это портативный «фонарь», который «видит» сквозь стальную стену толщиной 7,5 сантиметра.

Это устройство выстреливает небольшой поток рентгеновских лучей малой мощности сквозь объект, и часть из них возвращается, отразившись от препятствия на противоположной стороне. Подобно глазу лобстера, обратные сигналы проходят через крошечные трубки, создавая изображение. Министерство национальной безопасности США уже вложило 1 миллион долларов в проект Lobster Eye, надеясь на то, что с его помощью можно будет отыскивать контрабанду.



Плаун булавовидный (Lycopodium clavatum). 
Автор: MichaelZahniser - собственная работа, Общественное достояние


9. Притворись мертвым — сохранишь жизнь

Когда приходится трудно, самые крутые притворяются мертвыми. Таков девиз двух самых стойких обитателей нашей планеты, к которым относится плаун скальный, или «возрождающееся растение», и тихоходка. В совокупности их поразительные биохимические приемы могут дать ученым указание на то, как можно спасти миллионы жизней в странах развивающегося мира.

Плаун скальный относится к группе пустынных плаунов, которые в сухой сезон съеживаются и высыхают, и на протяжении нескольких лет и даже десятилетий кажутся умершими растениями. Но стоит пройти дождю, и это растение снова буйно зеленеет, как будто ничего с ним не произошло. Тихоходка пользуется аналогичным приемом, притворяясь мертвой. Это микроскопическое беспозвоночное может по сути дела самоконсервироваться, впадая в состояние анабиоза и выживая в самых суровых условиях окружающей среды. Скажем, она может выжить при температуре, приближающейся к абсолютному нулю и при 150 градусах Цельсия со знаком плюс, десять лет обходиться без воды, выдержать в 1000 раз больше радиации, чем любое другое животное на Земле, и даже остаться в живых в космическом вакууме. В нормальных условиях тихоходка похожа на спальный мешок с пухленькими ножками, но в экстремальных условиях этот мешок съеживается и уменьшается в объеме. А когда условия снова становятся нормальными, этому малышу нужна только капелька воды, чтобы вернуться в свое естественное состояние.

Секрет живучести этих организмов — их способность впадать в глубокую спячку. Всю воду в своем теле они заменяют на сахар, который затвердевает. В результате происходит временное прекращение жизненных функций. Сохранить таким способом консервации человека не удастся (если заменить воду в нашей крови на сахар, мы умрем), но для сохранения вакцин он вполне подходит.

По оценке Всемирной организации здравоохранения, 2 миллиона детей умирает ежегодно от таких болезней как дифтерия, столбняк и коклюш. Эти болезни можно предотвратить при помощи вакцинации. Но поскольку в составе вакцин содержатся живые организмы, которые быстро умирают в тропической жаре, их очень трудно доставлять в сохранности в те места, где они нужны. Вот почему одна британская компания воспользовалась примером скального плауна и тихоходки. Она создала консервант на основе сахара, который делает твердым живой материал внутри вакцины, превращая его в микроскопические стекловидные капли. В таком состоянии вакцина может храниться более недели даже в иссушающей жаре.



Радужный тукан (Ramphastos sulfuratus)


10. Легкий и крепкий

Клюв у тукана такой большой и массивный, что он, казалось бы, должен перевешивать птицу. Но тукан чувствует себя с таким клювом великолепно. Дело в том, что туканий нос — это настоящее чудо инженерии. Он настолько прочен, что пробивает самую твердую скорлупу фруктов. И он достаточно крепок, чтобы обороняться от других птиц. И тем не менее, клюв у тукана по плотности такой же, как чашка из пенопласта.

Профессор Марк Мейерс (Marc Meyers), преподающий инженерное дело в Калифорнийском университете Сан-Диего, понял, почему клюв такой легкий. На первый взгляд он похож на пеноматериал в жесткой оболочке, типа шлема велосипедиста. Однако Мейерс обнаружил, что на самом деле пеноматериал — это сложная конструкция, состоящая из тонких мембран и крохотных трубок, составляющих прочный каркас. Сами трубки — это тяжелые кости, но они расположены на расстоянии друг от друга, и в результате удельный вес клюва в десять раз меньше, чем у воды. Мейерс считает, что скопировав конструкцию клюва тукана, мы сможем создавать корпуса автомобилей, которые будут значительно прочнее, легче и безопаснее. Держите нос (то есть, клюв) по ветру!

Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter


65d5c25b

Собаки 2321 Лариса Джулик

Фален. Собака французских монархов

Фален – декоративная порода собак, которая является разновидностью континентальных той-спаниелей. Упоминание об этих собаках можно встретить на старинных фресках XIII-XIV веков, на картинах эпохи Возрождения
и Ренессанса.

Собаки 6992 Руслан Гордеев

Тибетский мастиф. Легенда, пришедшая из глубины веков

Тибетский мастиф…  Легенда…  Загадка… Сказка, заставляющая людей замирать в восхищении... Помню первую реакцию на нашего ти бета в Крыму: седой мужчина остановился и, открыв широко глаза, прошептал: «Тибетский мастиф? Не может быть! Живой! Не верю, что я его…

Собаки 2083 Виктория Нассонова

Цвергшнауцер. Самая маленькая служебная собака

Порода сравнительно молодая, хотя своими корнями уходит в далекое Средневековье. Однозначно можно сказать только то, что предками цверга были жесткошерстные пинчеры, или, как их еще называли – конюшенные пинчеры. Конюшенный пинчер охранял дом, истреблял…

Собаки 1878 Светлана Сандюк

Большой добрый друг. Английский мастиф

Английский мастиф по праву относится к уникальным породам. Когда хотят показать портрет какого-нибудь крупного представителя собачьего мира, то его всегда сравнивают с мастифом. Это не только самая высокая и широкая, но и, пожалуй, самая тяжелая среди всех…

Кошки 2728 Елена Шестопалова

Милый плюшевый мишка ЭКЗОТ

История зарождения породы началась с задачи, поставленной американскими заводчиками, которая заключалась в улучшении и расширении палитры окрасов их отечественной породы. Первыми участниками процесса скрещивания стали персы серебристого окраса. Селекционеры…

Кошки 2381 Наталья Мусиец

Тайская кошка. Отважная как лев, игривая как обезьянка

Тайская кошка известна своей многовековой историей, невероятной элегантностью образа и чарует своими магическими синими глазами. Это кошка-компаньон с сердцем, полным любви, ваш добрый дух, для которого важнее всего – человек и общение с ним, а не дом, в…

Кошки 2567 Виктория Тамаш

Американские короткошерстные кошки

Американская короткошерстная кошка считается национальной породой Соединенных Штатов Америки. Предки именно этой породы несколько столетий назад участвовали с европейцами в колонизации Нового Света. Эту кошку можно было найти на фермах, ранчо, около сараев…

Кошки 881 Вадим Дудченко

Кошки в религии и мифологии

Испокон веков кошачьи считаются обладателями сверхъестественных способностей. В многих культурах являлась атрибутом или спутником магических ритуалов. Стоят наравне с высшими божествами. Множество легенд и поверий связано с этим домашним питомцем.

Рыбы 3609 Анатолий Золозов

С мечом наперевес…

В конце Второй мировой войны английский танкер «Барбара» следовал из Нового Орлеана в Ливерпуль через Атлантику. В районе плавания весьма вероятны были нападения немецких подводных лодок, поэтому на танкере велось тщательное наблюдение за морем. Около 14…

Аквариум 4024 Лариса Семикова

Неповторимое очарование моллинезий

Так выглядит родина небольшой, хорошо известной аквариумистам рыбки – моллинезии (пецилии) велифера (Poecilia velifera). Эта рыбка – прародительница множества разновидностей аквариумных моллинезий. Близкие моллинезии велифера виды – Poecilia sphenops,…

Аквариум 3346 Лариса Семикова

Рыбка с нелегкой судьбой

Странно, уж сколько аквариумных рыбок я перевидала на своем веку, уж скольких с горечью похоронила. Казалось бы, закаленная, ничем не проймешь. А все равно, нет-нет, нежданная сентиментальность вдруг заполнит душу, как ряска весенний водоем. И вот уже,…

Аквариум 929 Вадим Дудченко

Какие бывают виды декораций для аквариумов

Если ваше любимое домашнее животное - это рыбки, то вы наверняка задавались вопросом обустройства их жилья. Красиво украшенный аквариум может стать отличным элементом декора в комнате и ее главным акцентом.

Дикие животные 5929 Светлана Мауэр

Тайная жизнь крота

Гуляя по лесу или у водоема, а то и просто находясь на собственном дворе, каждый из нас время от времени натыкается на кучки земли, возвышающиеся над ровной поверхностью аккуратными террикончиками. Эти малые архитектурные формы являются знаком, которым…

Дикие животные 2861 Руслан Подгорный

Белый медведь могучий хищник Арктики

Белый медведь – близкий родственник медведя бурого. Его еще называют северный, полярный, нанук, ошкуй, умка. А его латинское название Ursus maritimus переводится как «медведь морской». Это крупнейший хищник, живущий на суше. А вообще среди хищных животных по…

Дикие животные 2729 Руслан Подгорный

"Папик" Казимир и его молодая подруга Рикки

Бегемот, или гиппопотам, – поистине удивительное животное, которое раньше жило практически на всем юге Африки, а сейчас находится на грани исчезновения. На сегодняшний день в мире осталось около 140 тысяч особей, и их численность продолжает сокращаться.…

Экзотеррариум 2441 Зоя Берест

Бесхвостые амфибии

Первыми можно увидеть лягушек, с громким всплеском плюхающихся в воду при вашем приближении. Вынырнув, они выставят глаза-перископы, чтобы разглядеть, кто их напугал. В Украине обитают три вида Зеленых (водяных) лягушек, но в прудах Голосеева живет лишь…

Птицы 3045 Елена Гоенко

Решив приобрести птицу, вы берете на себя ответственность

Почему люди решают завести именно птицу, а не собаку или кошку? Довольно часто мы слышим истории о том, как человек, придя в зоомагазин или на «птичий рынок», глаза в глаза сталкивается с этим удивительным творением природы или слышит в свой адрес «Привет» и…

Дикие птицы 3167 Руслан Подгорный

Пернатые непоседы

За все время орнитологических исследований, а это 175 лет, в заповеднике побывало 250 видов птиц. В последние два десятилетия орнитофауна «Аскании-Нова» представлена 226 видами, из которых 51 занесен в Красную книгу Украины. Наибольшее количество охраняемых…

Птицы 2769 Елена Гоенко

Путешествуем вместе с птицей

Многие виды птиц находятся под угрозой исчезновения, причем одним из основных факторов, который угрожает их существованию, является международная торговля. Поэтому ввоз таких птиц на территорию Украины и вывоз их за ее пределы регулируется в соответствии с…

Дикие птицы 3130 Руслан Подгорный

Крылатые хищники

В животном мире хищники, хоть и поступают жестоко по отношению к другим живым существам, но все же играют роль полезную. Ведь их жертвами в большинстве своем становятся вредители либо слабые и больные животные. Таким образом соблюдается отрегулированный…

Статистика



Журналы

Top
Если нашли ошибку, выделяете её мышкой и нажимаете сочетание CTRL+ENTER