Решение транспортных проблем

Через реки, озера, моря

Освоить Землю. Не почву, глину, песок, горные породы и так далее, а земной шар как таковой. Но известно, что около двух третей поверхности нашей планеты покрыто водой. В таком случае освоить Землю означает также освоить и водную стихию. Человек пытался делать это по-своему, растения - по-своему. Человеку "удалось" многое: он сумел загрязнить ручьи, реки и даже моря и океаны до размеров, угрожающих самой жизни, и стал причиной опасного снижения запасов растворенного в воде кислорода. Американские ученые полагают, что если и впредь реки Земли будут продолжать сбрасывать в Мировой океан все увеличивающиеся количества отбросов и ядовитых веществ, то может оказаться, что к концу столетия в его водах нельзя будет поймать ни одной рыбешки, что погибнут водоросли - главные поставщики кислорода в атмосферу Земли, и тогда наземная растительность окажется не в состоянии одна восполнять израсходованные количества кислорода. Вот такими методами человек пытается "осваивать" водную стихию!

Напротив, растения не только приспособились к обитанию в воде, но научились при этом очищать и осветлять воду и даже обогащать ее кислородом. Человек нередко разрушает окружающую среду, с тем, чтобы поставить ее себе на службу. Растения же всячески сохраняют и поддерживают ее ради той же цели.

Разумеется, было бы неразумно упрекать человека в том, что он не превратил водные просторы Земли в место своего обитания. Человек - не водное растение и не рыба, а технические возможности имеют свои рациональные пределы. К тому же нельзя быть полностью уверенным в том, что грядущие поколения из-за нехватки места на суше все же не будут вынуждены переместить свои жилые и производственные постройки под воду или по крайней мере освоить с той же целью поверхность морей и океанов.

Но сегодня эта вероятность всего лишь предполагается^*. Здесь же я намереваюсь сравнивать лишь сравнимое. В области использования водной поверхности - это в первую очередь проблемы судоходства. Человек бороздит просторы морей с доисторических времен. Люди каменного века уже умели строить суда, выдалбливая их из цельного ствола дерева, сплетая лодки и плоты из стеблей тростника или сшивая их из шкур убитых животных. За 1500 лет до нашей эры мужественные финикийцы отваживались выходить далеко в открытое море.

^* (Освоение поверхности моря с целью строительства живых и производственных сооружений не является сегодня утопией или только предполагаемой возможностью. Нефтедобывающая промышленность различных стран давно уже шагнула в море, а испытывающая большой дефицит суши Япония уже сейчас пытается осваивать морскую поверхность близ своих берегов для строительства промышленных и жилых сооружений. - Прим. ред.)

История гибели судов столь же стара, как и история самого судоходства. Огромные сокровища навсегда погрузились вместе с затонувшими кораблями в морскую пучину. За прошедшие столетия и тысячелетия океан поглотил целые флоты. Еще и сегодня не проходит недели, дня, чтобы в море не гибли суда, а вместе с ними; не исчезали бы безвозвратно ценности, созданные трудом человеческих рук. Статистические службы крупных международных страховых компаний утверждают, что в среднем ежегодно гибнет от 300 тысяч до 500 тысяч регистровых тонн, приходящихся на суда водоизмещением более 500 брутторегистровых тонн. А сколько пропадает без вести судов и суденышек меньших размеров?

Много путешествуют по воде и растения: по ручьям, рекам, морям, океанам. Но сколь совершенные меры безопасности предусмотрела для них природа! Их "суда" практически непотопляемы, выдерживают серьезные столкновения с плывущими по воде предметами, умеют противостоять силе прибоя и вовремя уклониться от встречи с торчащими из воды утесами.

В принципе растения "освоили" ту же технику плавания, какую освоил и человек. Им знаком и челн, то есть полый и открытый сверху поплавок; и понтоны, тот же полый поплавок, только полностью закрытый (фото 36); и плот, держащийся на воде не за счет связанных вместе понтонов, а исключительно благодаря свойствам материала, из которого он выполнен.

Фото 36. Плавательные пузыри водяного гиацинта (Eichhornia crassipes), родина которого - тропики Южной Америки. Наглядная иллюстрация использования растением принципа понтона

С примером использования растениями принципа челна читатель уже познакомился в первом разделе книги, где говорилось о Виктории регии. Но ее листья, которые легче воды, обладают также способностью держаться на воде, подобно плотам (молодые растения Виктории используют именно этот принцип). Высокие борта листьев превращают их одновременно и в превосходные "челны", которые очень прочны и в состоянии выдержать солидный груз. На фото 6 снят лист Виктории регии с сидящей на нем молодой девушкой. Ее вес составляет почти 40 килограммов, и, тем не менее, нет опасения, что лист потонет или что его может залить водой. Гигантский лист площадью около 3 квадратных метров погружается в воду всего на 2 сантиметра. Поэтому при обычных условиях лист Виктории регии практически не может затонуть.

Претендовать на высокий уровень обеспечения прочности может и один из самых лучших мореплавателей в мире растений - кокосовый орех. Если в технике обычно принято устанавливать пятикратный запас надежности, то в данном случае этот запас намного больше. Плод кокосовой пальмы - кокосовый орех имеет прекрасную оснастку, которая позволяет ему, используя течение, беспрепятственно пересекать бухты и заливы, моря и даже океаны в поисках нового места обитания. Этот вид пальмы предпочитает всем другим краям морские побережья и имеет склонность к дальним морским путешествиям. Кокосовый орех использует два принципа плавания: принцип плота и понтона. Твердая скорлупа ореха покрыта сверху толстой оболочкой из жесткого, эластичного и в то же время рыхлого волокнистого материала. Оболочка настолько легка, что в состоянии одна удержать кокосовый орех на плаву. С внешней стороны ее ограждает от возможных повреждений гладкая кожура. Если орех попадает в полосу прибоя и кожура разорвется из-за трения о песок и камни, оболочку защитят от истирания кокосовые волокна. Они необычайно крепки и поэтому являются излюбленным материалом для изготовления местными жителями красивых циновок. Но даже если долгое, порою продолжающееся многие месяцы морское путешествие в конце концов разрушит оболочку-плот, семя не погибнет. Остается еще крепкая скорлупа ореха, предохраняющая внутреннюю полость от проникновения в нее морской воды, и орех продолжит плавание уже в качестве понтона.

Таким образом, основная задача - уберечь находящееся внутри ореха мясистое семя от возможных повреждений на протяжении всей длительной и многотрудной одиссеи - решается наилучшим образом.

Однако этим не исчерпываются меры безопасности, без которых невозможна успешная "колонизация" заморских стран. Когда в конце долгого пути кокосовый орех наконец прибьется к берегу, он, разумеется, не найдет там себе "удобного гнездышка" с влажной плодородной почвой. Скорее всего, прибой занесет его в какую-нибудь соленую лагуну с песчаным дном. Но путешественнику это не страшно, ибо весь нужный ему провиант у него с собой. Питательная сочная мякоть плода содержит в больших количествах растительные жиры и белки, столь необходимые для развития будущего проростка. Не забыты и запасы пресной воды, без которой не могут обойтись молодые всходы, - это знаменитое кокосовое молоко.

У растений - обитателей морских побережий - можно наблюдать большое разнообразие семян и плодов, умеющих плавать, подобно кокосовому ореху. Все они по своим размерам достаточно велики и в то же время плавучи, что благоприятствует их распространению при помощи морских течений.

Весьма интенсивное "судоходство" поддерживают и растения внутренних водоемов, и среди них самые обыкновенные кувшинки. Их плавающие семена, доверившись волнам и течениям, гонимые ими, в конце концов пристают к новым берегам.

Но, расселяясь при помощи воды, сами растения остаются при этом пассивными. Они лишь используют морские течения и, не тратя собственной энергии, переносятся ими на большие расстояния. Но есть в мире растений и настоящие пловцы, которые передвигаются в воде достаточно активно. Движительные аппараты, которые они используют при этом, по своим характеристикам намного превосходят технические системы, применяемые в наши дни на водном транспорте. Совершаемые ими движения подобны движениям хвостового плавника рыбы. Активно плавают в воде бактерии, одноклеточные жгутиковые, половые клетки многих водорослей, грибов, мхов, папоротников. Большинство из них перемещается посредством довольно сложных гребных движений, производимых жгутиками. На фото 37 показаны три различных типа движений, которые совершают жгутики одного и того же растительного микроорганизма. Возможность имитировать удар хвостового плавника рыбы или взмах крыла птицы представляет для конструктора весьма заманчивую цель. Орган передвижения у живых организмов, будь то жгутик, плавник рыбы или крыло птицы, в каждой отдельной фазе движения непостижимо верно адаптируется к складывающимся условиям обтекания внутри водного или воздушного потока. Существующие технические системы не в состоянии пока достичь этого даже в первом приближении.

Фото 37. Движения жгутиков одноклеточного растительного организма из рода Monas удивительно точно соответствуют господствующим условиям обтекания. Поэтому к.п.д. подобного весьма гибкого механизма движения приближается к 100 процентам. В технике добиться такого показателя практически невозможно. На схеме а и б - два вида возвращения жгутика в исходное положение; в, г и д - различные виды направляющего движения жгутика

Создание гребных и авиационных винтов с переменным углом атаки лопастей - первая и весьма слабая попытка конструкторов создать гибкие движительные устройства. В этой области уже на протяжении многих лет проводит опыты профессор Хертель, который, работая в авиастроении, стремится в своих поисках брать за образец природу. В Высшей технической школе Берли-на он испытывает модели судов, которые оснащены установками, в общих чертах копирующими движения хвостового плавника рыб или жгутика одноклеточных организмов. Первые полученные результаты сам Хертель характеризует как "поразительно хорошие". По его словам, коэффициент полезного действия этих пока еще довольно жестких конструкций достигает 50-60 процентов" Можно предполагать, что механизм, полностью имитирующий движение жгутика и несравненно более приспособленный к условиям обтекания, будет иметь к.п.д. почти 100 процентов. Следовательно, этот механизм практически без потерь станет использовать энергию движения по ее прямому назначению. Но сегодня во многих областях техники такого рода конструкция все еще продолжает оставаться недостижимой мечтой.