6 years ago
No comment

Sorry, this entry is only available in
Russian
На жаль, цей запис доступний тільки на
Russian.
К сожалению, эта запись доступна только на
Russian.

For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.

Кто из читателей не любовался полетом насекомых, этих миниатюрных созданий природы, способных совершать в воздухе поистине чудеса? Вспомните такую картину: комнатная муха преследует другую муху. Каскад фигур высшего пилотажа, движения двух насекомых точно повторяются на высокой скорости. А ведь есть насекомые, летающие лучше, чем комнатная муха!

Другой пример: в лесу над тропинкой в воздухе неподвижно «висит» цветочная муха-сирфида. Короткий бросок на несколько десятков сантиметров в сторону, вперед или назад — и муха снова «зависает» над определенным местом. Вы даже не успеваете увидеть, как все это происходит,— настолько быстро перемещается насекомое: оно исчезает в одном месте и появляется в другом! Какая совершенная координация движений и высокая скорость их осуществления должна быть у сирфиды, чтобы так летать! Недаром способность к стоячему, или, как его еще называют, трепещущему, полету считается высшей формой летного искусства.

Вот еще одно насекомое — перелетная саранча. Полет ее лишен внешних эффектов: не отличается ни хорошей маневренностью, ни очень большой скоростью. Но зато как он продолжителен и экономичен! Сотни километров без посадки может пролететь саранча. Причем основным источником энергии у этого насекомого служит небольшой запас жира, входящий в состав жирового тела.

Разные насекомые, разные цели преследуют они в полете, и часто бывает нелегко решить, кто же летает лучше — саранча, например, или муха? Ведь если муху сравнить с самолетом-истребителем, то саранча, несомненно, может считаться бомбардировщиком стратегического назначения. Спринтер и стайер… Как же решить, кто летает лучше и в каком смысле лучше?

Впрочем, какими бы особенностями полет у различных насекомых ни обладал, ясно одно: он в их жизни сыграл и продолжает играть очень важную, если не решающую роль.

Хотя в настоящее время существуют нелетающие насекомые (в их числе первичнобескрылые), не будет преувеличением сказать, что именно полет позволил этим животным достичь полного расцвета, расселиться практически во всех уголках нашей планеты. Полет дал возможность насекомым спасаться от врагов, а насекомым-хищникам — неожиданно нападать на свою жертву. Полет позволил насекомым совершать длительные вояжи в поисках пищи, для нахождения более удобных мест обитания. Полет обеспечил некоторым видам разрешение брачных проблем…

Если иметь в виду скорость перемещения насекомого в пространстве, то наиболее эффективным следует считать машущий полет. Человек, стремясь подняться в воздух, подражал, как мы знаем из истории, именно машущему полету. Летать он действительно научился, но сделал в итоге все по-своему: крылья оставил неподвижными, а в качестве движителя придумал пропеллер (позже была использована и реактивная тяга). Выиграл или проиграл он от такого решения проблемы? Давайте посмотрим.

Нередко, чтобы продемонстрировать преимущества хорошо летающих насекомых перед современной авиационной техникой, используют следующий прием: подсчитывают, сколько раз в единицу времени (например, за час) покрывает в полете свою длину насекомое и самолет. Результаты при этом получаются поразительные и явно не в пользу авиации. Для примера возьмем хотя бы шмеля. Летает он не очень быстро — всего 18 км/час, однако за час полета покрывает длину своего тела около 900 тыс. раз. Реактивный же лайнер типа «Ту» или «Ил» за это же время покрывает свою длину лишь 30 тыс. раз.

Таким образом, полет шмеля оказывается как будто эффективнее полета реактивного самолета в 30 раз! Чтобы летать «по-шмелиному», самолет должен был бы развивать скорость порядка 30 тыс. км/час, обгонять звук почти в 100 раз! А если для сравнения взять еще более мелкое насекомое, летающее еще быстрее?

К сожалению, такого рода сравнения, учитывающие лишь пропорции тел, как, наверное, уже догадался читатель, не правомерны (Сравнение систем, сходных по форме, но различающихся по размерам, правильно производить, опираясь на безразмерные величины. С одной из таких величин (так называемым числом Рейпольдса) мы познакомимся в главе 2). Однако для доказательства эффективности полета насекомых вовсе нет необходимости прибегать к таким сильным, но неверным способам.

Хотя некоторые представители насекомых (например, крупные стрекозы) по скорости полета могут конкурировать с винтовыми самолетами старых типов, преимущества насекомых перед летательной техникой заключаются отнюдь не в скорости полета, а прежде всего в его маневренности. Кроме того, насекомые в отличие от самолетов способны взлетать без разбега и садиться без пробега, а в отличие от вертолетов совершать взлет и посадку с любой по форме и не обязательно горизонтально расположенной поверхности.

Полет насекомых значительно экономичнее полета самолетов в отношении затрачиваемой энергии. Так, например, саранча за час полета теряет примерно 0,8% своей массы. Основным «горючим» у нее служит, как уже говорилось, жир. Реактивный самолет за это же время полета теряет около 12% своей массы (речь в данном случае идет о топливе). Явные преимущества имеют насекомые и еще по одному важному для авиации показателю — величине массы, приходящейся на единицу мощности.

Итак, как же мы ответим на вопрос: чей полет эффективнее — насекомого или самолета?

Однако не будем больше компрометировать современную авиацию — нужно отдать и ей должное. Техника ее постоянно совершенствуется, абсолютные скорости, которые достигнуты современными самолетами, достаточно высоки и продолжают увеличиваться, реактивные самолеты летают на таких высотах, которые насекомым недоступны… Что же касается экономичности полета, его маневренности и некоторых других важных показателей, то следует вспомнить, что авиации от роду нет еще и века, тогда как летный стаж насекомых — более 300 млн. лет! Понятно, что у насекомых есть чему поучиться, и человеку, очевидно, стоит попытаться это сделать.

Однако было бы ошибочным думать, что насекомые привлекают внимание исследователей лишь как возможные образцы для подражания при конструировании летательных аппаратов, и в частности так называемых махолетов. Интерес к насекомым, конечно, значительно шире, и проявляется он со стороны специалистов самых разных специальностей и по самым различным причинам.

Ведь в конце концов просто любопытно знать, где и как живут насекомые, как они устроены, в чем похожи на нас или отличаются, в чем достигли большего, в чем нам уступили. Это — поле деятельности ученых-биологов: зоологов, энтомологов, физиологов и многих других. Физиологи, в частности, пытаются понять принципы работы органов и систем насекомых, а специальный интерес нейрофизиологов прикован к нервной системе. Им важно узнать, как осуществляется нервный контроль двигательного поведения насекомых, в чем состоят основные принципы управления таким сложным локомоторным актом этих животных, как полет. Здесь на помощь нейрофизиологам приходят нейроморфологи, которые изучают структуру нервной системы насекомых.

При этом дело не ограничивается одними теоретическими изысканиями. Ведь зная, как работает нервная система насекомых, можно сделать так, чтобы нарушить функцию тех или иных ее звеньев. Тут не обойтись без фармакологов, биохимиков, токсикологов и некоторых других специалистов. Так открываются пути для борьбы с насекомыми-вредителями сельского и лесного хозяйства, с различными паразитами, а также с переносчиками многих болезней человека, животных и растений.

Интересно, что некоторые конструктивно-функциональные решения, найденные насекомыми за многомиллионный период их существования, могут, несомненно, быть использованы в технике (причем не обязательно авиационной!). Это тоже прикладной аспект изучения насекомых, и в частности их полета. Тут уже карты в руки бионикам, специалистам по нейрокибернетике, физикам и инженерам. Можно было бы причислить сюда еще и математиков, умеющих моделировать процессы, развертывающиеся в нервной системе при осуществлении тех или иных двигательных актов, а также некоторых других специалистов. Но, видимо, и так достаточно ясно, что в изучении насекомых вообще и их полета в частности заинтересованы очень многие исследователи, что проблема полета насекомых имеет не только теоретическое, но и важное практическое значение.

Нужно сказать, что проблема полета насекомых в разных ее аспектах изучается уже на протяжении многих десятков лет. В 1934 г. вышла книга французского исследователя А. Маньяна «Полет насекомых», которая суммировала знания в этой области за первую треть нашего столетия. Через 23 года появилась прекрасная книга английского зоолога Дж. Прингла под тем же названием (в 1963 г. она была переведена на русский язык), в которой приводились новейшие для того времени сведения.

Большая заслуга автора состояла в том, что полет насекомых он рассматривал в тесном единстве его механики и физиологии, без чего понять полет по-настоящему и невозможно.

Но все течет, все изменяется… Прошли еще почти два десятилетия. За этот период кое-какие представления утратили свое значение, но зато появилось много новых сведений и по механике, и по физиологии, и, главное, по нейрофизиологии полета насекомых. В 1973 г. появилась книга В. Л. Свидерского «Нейрофизиология полета насекомых».

Однако время неумолимо бежит вперед. С момента выхода последней книги о полете насекомых прошло еще семь лет. Что же стало известно нового об особенностях работы летательного аппарата насекомых, как мы себе сегодня представляем пути и способы управления полетом этих древнейших и опытнейших на Земле летающих существ?

В своей новой книге, предназначенной для широкого читателя, автор пытается рассказать обо всем этом на примере двух близких видов насекомых — перелетной и пустынной саранчи. И это делается не только потому, что изучению механизмов полета саранчи он посвятил более 20 лет своей жизни, а еще и потому, что полет других насекомых на современном методическом и теоретическом уровне изучен значительно хуже, а то и вовсе не изучен. Уровень же исследования для понимания тонких механизмов, лежащих в основе работы летательного аппарата насекомых, имеет, конечно, очень большое значение.

Книга состоит из двух частей. В первой (главы 1—3) приводятся общие сведения о строении тела насекомого, устройстве сегмента, несущего крылья, и об особенностях полета насекомых и работы некоторых систем, его обеспечивающих. Вторая часть (главы 4—9) посвящена изложению современных данных о строении и функционировании летательного аппарата саранчи.

Чтобы разобраться в тонких механизмах, обеспечивающих работу крыльев насекомого, нам потребуются некоторые знания в области аэродинамики, морфологии, физиологии и биохимии. Так что легкого чтения автор не обещает. Но он надеется, что оно окажется интересным и полезным.