Топ-10 Поразительно высокотехнологичных явлений природы
По какой-то причине широко популярно мнение, что матушка-природа дала мозги только людям, а остальным жителям этой планеты досталась только грубая сила (ну, кроме белок, конечно же). Однако, как показывает практика, мы не такие умные, какими себе кажемся. Если судить по данному списку, то все наши модные высокотехнологичные гаджеты были изобретены природой задолго до нас:
10. Восточные шершни используют солнечную энергию
Для учёных восточные шершни (Oriental Hornets) всегда были загадкой. В отличие от других видов ос и шершней, они наиболее активны в самый разгар дня, когда Солнце выделяет наибольшее количество тепла - это противоречит логичному объяснению, что для того, чтобы экономить энергию и поддерживать здоровую температуру тела, животные стараются избегать этих часов.
Лишь после тщательного изучения строения шершня учёные из университета Тель-Авива обнаружили причину явления. Коричневые полосы на шершне являются своего рода «желобками», которые улавливают свет и отражают его в виде двух лучей, которые затем проходят через несколько микроскопических отверстий в жёлтых полосках и попадают на пигмент ксантоптерин, который под воздействием солнечных лучей вырабатывает электричество. Таким образом, шершни способны преобразовывать солнечные лучи в электричество, которое они тратят в различных целях, включая закапывание себя. Более того, шершни тратят часть этого электричества для сложной системы тепловых насосов внутри их тел, которые, по сути, играют роль встроенного кондиционера и позволяют находиться на солнце без перегревания тела.
9. Оруссиды обладают радаром
Оруссиды (Parasitic Wood Wasp), или как их ещё называют паразитические древесные осы, это устрашающие существа, соответствующие своему названию. Эти ребята любят откладывать свои яйца в древесных личинок (отсюда и пошло их название). Однако личинки обычно живут внутри деревьев, в ветках и другие деревянных вещах. Для того чтобы обнаруживать личинок, у ос развился радар, позволяющий видеть сквозь древесину.
При помощи своего усика они несколько раз бьют по коре дерева, что посылает по древесине импульс. Когда этот сигнал встречает что-либо, например личинку, он возвращается обратно, и его считывают суперчувствительные датчики, расположенные на лапках ос. Постепенно оса строит в голове карту того, что находится за корой. Этот радар настолько чувствителен, что может распознать даже не двигающуюся личинку. После обнаружения жертвы, оса располагается над личинкой и вонзается в древесину при помощи своего подвижного и гибкого бура. Затем в личинку откладываются личинки ос, которые выедают личинку-хозяина изнутри. Круг жизни замкнулся.
8. В лапках маленького насекомого есть миниатюрные шестерни
Учёные Кембриджского университета при помощи скоростной съёмки изучали движения животных, когда заметили что-то странное в движениях представителей вида Issidae: судя по всему, их лапки двигались при помощи механической зубчатой передачи. При дальнейшем исследовании оказалось, что первая догадка была правильной - это действительно первое проявление использования животными шестерней.
Эти шестерёнки позволяют синхронизировать движения лапок животных и позволяют равнокрылым совершать очень точные прыжки на огромной скорости в 13 километров в час. Хотя для нас это не кажется большой скоростью, для Issidae, относительно их размеров (они дорастают до 2,5 миллиметров), эта скорость является впечатляющей. Однако для Issidae есть и недостаток: эти шестерни присутствуют только у нимф насекомых и исчезают при трансформации во взрослое состояние.
7. Микориза (Mycorrhizal Fungi) действует как антивирус для растений
В больших группах растений зачастую можно наблюдать, как их корни соединяются через сеть подземных микоризных грибков (симбиотической связи грибов и корней). Эта связь существует по двум причинам: во-первых, растению это выгодно благодаря тому, что грибок предоставляет ему дополнительные питательные вещества из почвы, которые не могут самостоятельно извлекаться корнями, а грибкам связь полезна из-за углерода, который необходим им для жизни, и предоставляется растениями.
Однако недавно было обнаружено, что существует и менее известная третья причина. Когда одно из растений этой сети заболевает или подвергается нашествию тли, оно сообщает об этом грибку при помощи специального вещества. Грибы затем передают эту информацию другим растениям сети, которые заранее усиливают свою защиту, чтобы успешно пережить возможную опасность.
6. Муравьи-жнецы (Harvester Ants) ведут себя, как интернет-протоколы
До того, как мы перейдём к муравьям, вам, возможно, потребуется краткий урок о том, как управляется и измеряется интернет-траффик. Информационный обмен в интернете контролируется протоколом под названием TCP (протокол управления передачей). Основной задачей протокола является предотвращение перегрузки каналов передачи. Для этого посылаются специальные сигналы «ack» (от слова «подтверждение»). Чем быстрее эти пакеты возвращаются, тем больше пропускной способности доступно в сети, и, исходя из этого, TCP может ускорить передачу данных. Однако если пакеты подтверждений возвращаются медленно, TCP снижает скорость, чтобы избежать потери данных.
Учёные обнаружили, что во время поиска пищи, муравьи-жнецы действуют подобным образом (не хватает только компьютеров). Колония муравьёв следит за скоростью, с которой собиратели возвращаются в муравейник - если они возвращаются с едой быстро, значит где-то лежит много еды и в ту сторону посылаются дополнительные муравьи. Однако если муравьи возвращаются через продолжительное время, значит, еды немного и муравьи остаются в муравейнике.
5. Слизевики (Slime Mold) могут помогать планировать сеть общественного транспорта
Для того чтобы максимально оптимизировать сеть общественного транспорта, исследователи университета Хоккайдо прибегли к необычному источнику информации. Они расположили слизевой гриб в центре пластикового блюда - он символизировал Токио, а затем окружили его несколькими десятками овсяных хлопьев, которые отражали пригороды и города, расположенные вокруг Токио. Затем учёные следили за тем, как слизевик разрастался из «Токио» и оказалось, что эти следы почти точно совпадали с существующей сетью железной дороги.
Это не было совпадением. Слизевик рос, таким образом, из-за того, что он определил, что такая сеть была самой эффективной для его целей. С другой стороны, стоит похвалить японцев - ведь слизевик доказал, что в их стране транспортная сеть уже настолько эффективна, что даже он не мог её улучшить. Вначале, когда слизевик только был расположен на блюде, он выпустил сотни небольших отростков, которые ему позволили изучить окружающую среду. Когда он обнаружил хлопья, организм начал «убивать» все отростки через которые невозможно было добраться до пищи, и пустил все свои силы на те отростки, которые предоставляли максимум пользы.
4. Улитки и листья образовывают свои узоры на основе клеточного автомата
Клеточный автомат - математическая модель, применяемая в компьютерах для создания графики и узоров. Представьте, что перед вами решётка ячеек: применяя принципы клеточного автомата к этим ячейкам на протяжении определённого времени, они эволюционируют (в данном случае изменят цвет) в соответствии с состоянием окружающих клеток.
Одним примером применения клеточного автомата являются моллюски вида конус и цимбиола. Их раковины украшены сложными узорами, которые образуются по принципам клеточного автомата. Со временем узоры на раковинах сильно изменяются, так как каждая клетка раковины выделяет пигмент, изменяющий её цвет в зависимости от соседних клеток. Растения также применяют клеточный автомат для регуляции движения устьиц на листьях, через которые происходит жизненно важный газообмен с окружающей средой.
3. Жуки златки - Melanophilini обладают инфракрасными сенсорами
В августе 1925 году в Коалинга (Coalinga), Калифорния в нефтехранилище произошёл огромный пожар. Среди оставшихся руин следователи обнаружили сотни так называемых «угольных жуков» - это было очень странно, учитывая, что этот вид не проживал в данном регионе. Последующие исследования данного феномена показали, что жуки перелетели на место пожара из Сьерры-Невады, где несколькими годами ранее сильно горели леса, и расположенной в 130 километрах от Коалинга.
Этот случай показал, насколько удивительными инфракрасными датчиками оборудовала этих жуков Матушка-Природа. Хитиновый покров жука покрыт тысячами микроскопических сфер из воды, диаметров в 0,02 миллиметра. Когда в воздуха присутствует инфракрасное излучение, вода в этих сферах расширяется, и это изменение в давлении замечает жук, который затем летит в сторону пожара. Зачем же им такая необычная технология? Всё просто: этот вид жуков откладывает личинки в сгоревших деревьях.
2. Насекомые, обитающие в почве, применяют радиосигналы для связи
В животном мире соревнование за еду может быть настолько сильным, что некоторые виды почвенных насекомых заполучили в ходе эволюции систему радиосвязи, которая позволяет надземных насекомым знать, какие растения заняты.
Почвенные насекомые, заняв растение, изменяют химический состав листьев растений, которые в свою очередь посылают сигналы, которые дают понять, что растение занято. Таким образом, надземные насекомые сразу понимают, если они вступают на чужую территорию. Помимо захвата источника пищи, почвенные насекомые также делают одолжение надземным: было доказано, что некоторые виды надземных насекомых развиваются медленнее, если живут на одном растении с подземными. Эта система также помогает паразитическим осам, о которых мы упоминали выше. Осы откладывают яйца в надземных насекомых, поэтому сигналы, которые передают почвенные насекомые, помогают осам понять, что на этой территории подходящих жертв нет, и им стоит лететь дальше.
1. Бактерии используют социальные сети для выживания
Клетки бактерий Myxococcus xanthus попавшие в чужой организм остаются связанными друг с другом при помощи цепных мембран, которые позволяют им сформировать физическую социальную сеть.
Помимо того, что эта сеть помогает им избегать или убивать таких бактериальных врагов, как E. Coli, она также служит ловушкой для такой «добычи», как молекулы белка. Ещё более удивительно то, что хотя другие бактерии тоже «общаются» друг с другом подобным образом, сеть бактерий Myxococcus xanthus отличается тем, что в неё могут вступить только другие бактерии того же вида (в отличие от других колоний других бактерий, которые открыты для всех). Так что, как и в Фейсбуке у сети есть настройки конфиденциальности. Осталось только, чтобы бактерии начали продавать без согласия других бактерий информацию о них рекламным агентствам и метафора станет полноценной.
Cреда обитания
Мой Twitter
Мой Facebook
10. Восточные шершни используют солнечную энергию
Для учёных восточные шершни (Oriental Hornets) всегда были загадкой. В отличие от других видов ос и шершней, они наиболее активны в самый разгар дня, когда Солнце выделяет наибольшее количество тепла - это противоречит логичному объяснению, что для того, чтобы экономить энергию и поддерживать здоровую температуру тела, животные стараются избегать этих часов.
Лишь после тщательного изучения строения шершня учёные из университета Тель-Авива обнаружили причину явления. Коричневые полосы на шершне являются своего рода «желобками», которые улавливают свет и отражают его в виде двух лучей, которые затем проходят через несколько микроскопических отверстий в жёлтых полосках и попадают на пигмент ксантоптерин, который под воздействием солнечных лучей вырабатывает электричество. Таким образом, шершни способны преобразовывать солнечные лучи в электричество, которое они тратят в различных целях, включая закапывание себя. Более того, шершни тратят часть этого электричества для сложной системы тепловых насосов внутри их тел, которые, по сути, играют роль встроенного кондиционера и позволяют находиться на солнце без перегревания тела.
9. Оруссиды обладают радаром
Оруссиды (Parasitic Wood Wasp), или как их ещё называют паразитические древесные осы, это устрашающие существа, соответствующие своему названию. Эти ребята любят откладывать свои яйца в древесных личинок (отсюда и пошло их название). Однако личинки обычно живут внутри деревьев, в ветках и другие деревянных вещах. Для того чтобы обнаруживать личинок, у ос развился радар, позволяющий видеть сквозь древесину.
При помощи своего усика они несколько раз бьют по коре дерева, что посылает по древесине импульс. Когда этот сигнал встречает что-либо, например личинку, он возвращается обратно, и его считывают суперчувствительные датчики, расположенные на лапках ос. Постепенно оса строит в голове карту того, что находится за корой. Этот радар настолько чувствителен, что может распознать даже не двигающуюся личинку. После обнаружения жертвы, оса располагается над личинкой и вонзается в древесину при помощи своего подвижного и гибкого бура. Затем в личинку откладываются личинки ос, которые выедают личинку-хозяина изнутри. Круг жизни замкнулся.
8. В лапках маленького насекомого есть миниатюрные шестерни
Учёные Кембриджского университета при помощи скоростной съёмки изучали движения животных, когда заметили что-то странное в движениях представителей вида Issidae: судя по всему, их лапки двигались при помощи механической зубчатой передачи. При дальнейшем исследовании оказалось, что первая догадка была правильной - это действительно первое проявление использования животными шестерней.
Эти шестерёнки позволяют синхронизировать движения лапок животных и позволяют равнокрылым совершать очень точные прыжки на огромной скорости в 13 километров в час. Хотя для нас это не кажется большой скоростью, для Issidae, относительно их размеров (они дорастают до 2,5 миллиметров), эта скорость является впечатляющей. Однако для Issidae есть и недостаток: эти шестерни присутствуют только у нимф насекомых и исчезают при трансформации во взрослое состояние.
7. Микориза (Mycorrhizal Fungi) действует как антивирус для растений
В больших группах растений зачастую можно наблюдать, как их корни соединяются через сеть подземных микоризных грибков (симбиотической связи грибов и корней). Эта связь существует по двум причинам: во-первых, растению это выгодно благодаря тому, что грибок предоставляет ему дополнительные питательные вещества из почвы, которые не могут самостоятельно извлекаться корнями, а грибкам связь полезна из-за углерода, который необходим им для жизни, и предоставляется растениями.
Однако недавно было обнаружено, что существует и менее известная третья причина. Когда одно из растений этой сети заболевает или подвергается нашествию тли, оно сообщает об этом грибку при помощи специального вещества. Грибы затем передают эту информацию другим растениям сети, которые заранее усиливают свою защиту, чтобы успешно пережить возможную опасность.
6. Муравьи-жнецы (Harvester Ants) ведут себя, как интернет-протоколы
До того, как мы перейдём к муравьям, вам, возможно, потребуется краткий урок о том, как управляется и измеряется интернет-траффик. Информационный обмен в интернете контролируется протоколом под названием TCP (протокол управления передачей). Основной задачей протокола является предотвращение перегрузки каналов передачи. Для этого посылаются специальные сигналы «ack» (от слова «подтверждение»). Чем быстрее эти пакеты возвращаются, тем больше пропускной способности доступно в сети, и, исходя из этого, TCP может ускорить передачу данных. Однако если пакеты подтверждений возвращаются медленно, TCP снижает скорость, чтобы избежать потери данных.
Учёные обнаружили, что во время поиска пищи, муравьи-жнецы действуют подобным образом (не хватает только компьютеров). Колония муравьёв следит за скоростью, с которой собиратели возвращаются в муравейник - если они возвращаются с едой быстро, значит где-то лежит много еды и в ту сторону посылаются дополнительные муравьи. Однако если муравьи возвращаются через продолжительное время, значит, еды немного и муравьи остаются в муравейнике.
5. Слизевики (Slime Mold) могут помогать планировать сеть общественного транспорта
Для того чтобы максимально оптимизировать сеть общественного транспорта, исследователи университета Хоккайдо прибегли к необычному источнику информации. Они расположили слизевой гриб в центре пластикового блюда - он символизировал Токио, а затем окружили его несколькими десятками овсяных хлопьев, которые отражали пригороды и города, расположенные вокруг Токио. Затем учёные следили за тем, как слизевик разрастался из «Токио» и оказалось, что эти следы почти точно совпадали с существующей сетью железной дороги.
Это не было совпадением. Слизевик рос, таким образом, из-за того, что он определил, что такая сеть была самой эффективной для его целей. С другой стороны, стоит похвалить японцев - ведь слизевик доказал, что в их стране транспортная сеть уже настолько эффективна, что даже он не мог её улучшить. Вначале, когда слизевик только был расположен на блюде, он выпустил сотни небольших отростков, которые ему позволили изучить окружающую среду. Когда он обнаружил хлопья, организм начал «убивать» все отростки через которые невозможно было добраться до пищи, и пустил все свои силы на те отростки, которые предоставляли максимум пользы.
4. Улитки и листья образовывают свои узоры на основе клеточного автомата
Клеточный автомат - математическая модель, применяемая в компьютерах для создания графики и узоров. Представьте, что перед вами решётка ячеек: применяя принципы клеточного автомата к этим ячейкам на протяжении определённого времени, они эволюционируют (в данном случае изменят цвет) в соответствии с состоянием окружающих клеток.
Одним примером применения клеточного автомата являются моллюски вида конус и цимбиола. Их раковины украшены сложными узорами, которые образуются по принципам клеточного автомата. Со временем узоры на раковинах сильно изменяются, так как каждая клетка раковины выделяет пигмент, изменяющий её цвет в зависимости от соседних клеток. Растения также применяют клеточный автомат для регуляции движения устьиц на листьях, через которые происходит жизненно важный газообмен с окружающей средой.
3. Жуки златки - Melanophilini обладают инфракрасными сенсорами
В августе 1925 году в Коалинга (Coalinga), Калифорния в нефтехранилище произошёл огромный пожар. Среди оставшихся руин следователи обнаружили сотни так называемых «угольных жуков» - это было очень странно, учитывая, что этот вид не проживал в данном регионе. Последующие исследования данного феномена показали, что жуки перелетели на место пожара из Сьерры-Невады, где несколькими годами ранее сильно горели леса, и расположенной в 130 километрах от Коалинга.
Этот случай показал, насколько удивительными инфракрасными датчиками оборудовала этих жуков Матушка-Природа. Хитиновый покров жука покрыт тысячами микроскопических сфер из воды, диаметров в 0,02 миллиметра. Когда в воздуха присутствует инфракрасное излучение, вода в этих сферах расширяется, и это изменение в давлении замечает жук, который затем летит в сторону пожара. Зачем же им такая необычная технология? Всё просто: этот вид жуков откладывает личинки в сгоревших деревьях.
2. Насекомые, обитающие в почве, применяют радиосигналы для связи
В животном мире соревнование за еду может быть настолько сильным, что некоторые виды почвенных насекомых заполучили в ходе эволюции систему радиосвязи, которая позволяет надземных насекомым знать, какие растения заняты.
Почвенные насекомые, заняв растение, изменяют химический состав листьев растений, которые в свою очередь посылают сигналы, которые дают понять, что растение занято. Таким образом, надземные насекомые сразу понимают, если они вступают на чужую территорию. Помимо захвата источника пищи, почвенные насекомые также делают одолжение надземным: было доказано, что некоторые виды надземных насекомых развиваются медленнее, если живут на одном растении с подземными. Эта система также помогает паразитическим осам, о которых мы упоминали выше. Осы откладывают яйца в надземных насекомых, поэтому сигналы, которые передают почвенные насекомые, помогают осам понять, что на этой территории подходящих жертв нет, и им стоит лететь дальше.
1. Бактерии используют социальные сети для выживания
Клетки бактерий Myxococcus xanthus попавшие в чужой организм остаются связанными друг с другом при помощи цепных мембран, которые позволяют им сформировать физическую социальную сеть.
Помимо того, что эта сеть помогает им избегать или убивать таких бактериальных врагов, как E. Coli, она также служит ловушкой для такой «добычи», как молекулы белка. Ещё более удивительно то, что хотя другие бактерии тоже «общаются» друг с другом подобным образом, сеть бактерий Myxococcus xanthus отличается тем, что в неё могут вступить только другие бактерии того же вида (в отличие от других колоний других бактерий, которые открыты для всех). Так что, как и в Фейсбуке у сети есть настройки конфиденциальности. Осталось только, чтобы бактерии начали продавать без согласия других бактерий информацию о них рекламным агентствам и метафора станет полноценной.
Cреда обитания
Мой Twitter
Мой Facebook