Сверчки — популярный объект для исследования поведения насекомых, но большая часть таких работ проводилась в лабораторных условиях. В результате было принято считать, что самец удерживает самку с собой, чтобы не дать ей удалить из половых путей его сперматофор и предотвратить свидания с другими. В новом исследовании ученые предприняли попытку понаблюдать за жизнью диких сверчков. Чтобы иметь возможность различать насекомых, исследователи метили их и проводили генотипический анализ.
Как пишут авторы в журнале Current Biology, сверчки-одиночки, вне зависимости от своего пола, в равной степени страдали от хищников. Но в парах шансы выжить у самок резко повышались, в то время как у самцов стремительно падали. Самец, если он был с самкой, держался дальше от норы: по словам исследователей, у них сложилось впечатление, что он в случае опасности как бы пропускает самку в нору первой. Даже если кавалер погибал, он все равно выигрывал с точки зрения эволюции: у спрятавшейся самки было больше шансов оставить потомство с генами рыцарски канувшего самца.
«Рыцарское» поведение принято считать продуктом культурной традиции и высокоразвитых социальных связей, и в лучшем случае его наличие могли признавать не только у человека, но и у некоторых высокоразвитых млекопитающих. Было более чем удивительно обнаружить, что так же могут вести себя относительно простые и сугубо инстинктивные насекомые.
Когда в следующий раз вы будете щедро поливать сковородку подсолнечным маслом, знайте — вы тратите ценное горючее.
Студенческий клуб Greenspeed университета Бойсе перевел пикап Chevrolet S-10 1998 года на питание биодизельным горючим, превратив видавшее виды транспортное средство в спортивного монстра, работающего на растительном масле. Машина получила рядный шестицилиндровый турбированный дизель объемом 5,9 литра и мощностью 700 л.с. Предназначенная для заездов на скорость машина должна привлечь внимание общества к перспективам альтернативных видов топлива из возобновляемых источников.
В конце осени 2011 года, аппарат стоимостью $ 125 тысяч привезли на знаменитое высохшее соленое озеро Эль-Мираж в Южной Калифорнии. В первый день, питаясь смесью хлопкового и подсолнечного масла, грузовичок команды Greenspeed разогнался до 223,7 км/ч, что уже было выше прежнего рекорда в данной категории машин. А во второй день планку удалось поднять до 249,9 км/ч. За рулем пикапа находился лидер и основатель клуба Дэйв Шенкер.
В дальнейшем команда намерена заменить горючее — в ход пойдет рапсовое масло. Это топливо, по идее, позволит поднять отдачу мотора. Следующая цель, поставленная разработчиками, — 346 км/ч.
Компания Mitsubishi Heavy Industries разработала новый балкер, который должен выбрасывать примерно на 25 % меньше СО2 по сравнению с обычным усредненным судном такого типа.
Главная изюминка проекта — «система воздушной смазки» (Mitsubishi Air Lubrication System — MALS), работа над которой началась еще в 2000 году. Она состоит из нескольких компрессоров и набора труб, измерительных приборов и клапанов, которые подводят воздух к десяткам точек под днищем судна. Пелена из многочисленных пузырьков, производимая этой системой, снижает трение о воду. Это, конечно, далеко не судно на воздушной подушке, но такое судно способно заметно экономить топливо. При этом затраты на работу компрессоров тут сравнительно невелики.
Идея воздушной смазки днища корабля возникла более ста лет назад, но до сих пор она применялась редко и, как правило, на небольших судах.
Но вот в 2010 году Mitsubishi Heavy Industries создала грузовое судно Yamatai, оснащенное системой MALS. На ходовых испытаниях этот 153-метровый аппарат показал, что пузырьки воздуха позволяют экономить 10 % горючего (даже с учетом расхода энергии на работу воздушного компрессора).
Новый «пузырьковый» сухогруз, а точнее, это будет перевозчик зерна, существенно крупнее: в длину он должен насчитывать 237 метров, в ширину — 40 м, осадка составит 12,5 м, а дедвейт — 95 тысяч тонн.
Сроки завершения строительства зерновозов не названы, но известно, что это будет где-то после 2014 года.
В конце ноября 2011 года американские военные успешно протестировали прототип «передового гиперзвукового оружия» (Advanced Hypersonic Weapon — AHW). Экспериментальный аппарат был запущен с полигона на Гавайях и поразил цель на атолле Кваджалейн в Тихом океане.
Эти две точки разделяли более 3700 километров пути и менее получаса полета. Причем после отделения от ракетного ускорителя AHW перемещался не по баллистической траектории, а скользил в атмосфере на гиперзвуке.
Цель нынешнего испытания — проверка аэродинамики, систем навигации, наведения и контроля, а также технологий тепловой защиты, — сообщает Министерство обороны США.
Данный опыт явился продолжением частично успешного теста гиперзвукового самолета Falcon HTV-2, проведенного в августе 2011 года. Тот гиперзвуковой аппарат также разгонялся ракетой перед участком автономного полета, но преждевременно упал в океан. Результаты летнего теста помогли подготовить новый гиперзвуковой планер. Последователь HTV-2 проделал весь путь до конца и попал точно туда, куда и было запланировано.
Обе родственные машины являются частью инициативы «быстрый глобальный удар», призванной создать неядерное оружие, способное поразить цель в любой точке мира в пределах часа после запуска.
Древние мореплаватели, в том числе и викинги, прекрасно ориентировались в море по звездам и Солнцу. Но легенды гласят, что отважные скандинавские воины умели получать немало информации даже от неба затянутого облаками. Средневековые источники утверждают, что для этого они использовали загадочный «солнечный камень», также известный как «компас викингов».
Различные средневековые источники упоминают загадочный «солнечный камень», также известный как «компас викингов» в качестве инструмента навигации у моряков. Мол, с его помощью они определяли положение Солнца (а значит и стороны света) даже если оно оказывалось скрыто облачной пеленой или туманом.
Еще в 1967 году датский археолог Торкильд Рамскоу выдвинул объяснение данным легендам. Он предположил, что в древних текстах речь шла о прозрачных минералах, поляризующих проходящий через них свет. Напомним что поляризация, если упрощенно, это направление распространения световой волны. Поскольку поток света от неба тоже поляризован в соответствии с моделью Релея, моряки могли бы глядеть вверх через камень, медленно поворачивая его в разные стороны.
Совпадение и несовпадение плоскостей поляризации у рассеянного атмосферой света и у кристалла выражалось бы в виде потемнения и просветления неба по мере разворота камня и наблюдателя. Ряд таких последовательных «замеров» помог бы с некой приличной точностью узнать — где Солнце.
Специалисты выдвинули несколько кандидатов на роль солнечного камня — исландский шпат (прозрачный вариант кальцита), а также турмалин и иолит. Какой именно минерал использовали викинги — сказать сложно, все эти камни были им доступны.
Любопытно, что в двадцатом веке иолит попал в авиацию в качестве поляризационного фильтра в приборе, служащем для определения положения Солнца после заката. Дело в том, что и в сумерках свечение небосвода поляризовано, и потому точное направление на скрывшееся светило можно легко узнать, обладая «поляроидным» зрением. Прием сработает, даже если Солнце уже опустилось на семь градусов ниже горизонта, то есть через десятки минут после заката. Об этом факте, кстати, прекрасно известно пчелам, но к ним мы еще вернемся.
В общих чертах принцип работы компаса викингов был ясен давно, но большим вопросом была экспериментальная проверка идеи. Опытам и расчетам в этом направлении несколько последних лет посвятил исследователь Габор Хорват из университета Отвоса в Будапеште.
В частности, вместе с коллегами из Испании, Швеции, Германии, Финляндии и Швейцарии он изучал картины поляризации света под пасмурным небом (а также в тумане) в Тунисе, Венгрии, Финляндии и в пределах полярного круга. Теперь же Хорват со товарищи обобщили результаты экспериментов.
Говоря коротко: исходный рисунок поляризации на небосводе все еще обнаружим даже под облаками, хотя он весьма слаб, и в него вносит «шум» сама облачность (либо туманная пелена). В обеих ситуациях совпадение картины поляризации с идеальной было тем лучшим, чем тоньше покров облаков или тумана и чем больше в нем разрывов, поставляющих хоть толику прямых солнечных лучей.
Габор и его соратники смоделировали также навигацию в условиях полностью затянутого пеленой пасмурного неба. Выяснилось, что и в таком случае «отпечаток» поляризации сохраняется и, теоретически, по нему можно вычислить положение Солнца. Но степень поляризации света при этом получалась очень низкой.
На практике это означает, что вооруженные не поляриметрами, а солнечными камнями викинги едва ли могли заметить слабые колебания в яркости неба при взгляде через кристалл. Навигация под сплошной облачной пеленой, если и была возможной, оказывалась неточной, — сделали вывод ученые.
Тем не менее, расследование, предпринятое Хорватом, показало, что легенды о солнечном камне и объяснение его работы Торкильдом — вполне правдоподобны и научно обоснованы.
Кстати, о легендах. Хорват цитирует упоминание о «поляризационной навигации» в скандинавской саге: «Погода была облачная, шел снег. Святой Олаф, король, послал кого-нибудь, чтобы осмотреться, но не было чистой точки на небе. Потом он попросил Сигурда сказать ему, где Солнце. Сигурд взял солнечный камень, посмотрел на небо и увидел, откуда пришел свет. Так он выяснил положение невидимого Солнца. I Оказалось, что Сигурд был прав».
В наше время ученые описывают принцип навигации по поляризованному свету куда точнее древних сказителей. Сначала двоякопреломляющий кристалл (тот самый солнечный камень) нужно было «откалибровать». Рассматривая через него небо в ясную погоду, причем в стороне от светила, викинг должен был поворачивать камень, добиваясь наибольшей яркости. Тогда направление на Солнце следовало нацарапать на камне.
В следующий раз, стоило появиться хоть небольшому просвету в облаках, мореплаватель мог нацелить на него камень и повернуть до максимальной яркости неба. Линия на камне указала бы на Солнце. Об определении координат дневной звезды без всякого просвета мы уже говорили. Ну а направление на географический север по положению Солнца узнать было проще. Для этого у викингов имелись особым образом размеченные солнечные часы, на которых резьбой были показаны крайние траектории тени от гномона.
Если на небе присутствовало Солнце, часы можно было расположить определенным образом (чтобы тень попадала на нужную полосу), и определить стороны света по отметкам на диске. А если на небе облачно — не беда. Авторы нового исследования предполагают, что, установив позицию Солнца по солнечному камню, навигаторы викингов могли заменить светило факелом и по тени на часах сориентироваться в пространстве.
Противники теории о «поляриметрической навигации» нередко говорят, что даже в пасмурную и туманную погоду, как правило, положение Солнца можно прикинуть и на глаз — по общей картине освещения, лучам, пробивающимся сквозь неравномерности в пелене, отсветам на облаках. И оттого, якобы, у викингов не было необходимости изобретать сложный метод с солнечным камнем.
Габор решил проверить и это предположение. Он отснял в нескольких точках мира множество полных панорам дневного неба с облачностью разной степени тяжести, а также вечернего неба в сумерках (близ морского горизонта). Затем эти снимки показали группе добровольцев — на мониторе в темной комнате. Мышкой их просили указать расположение Солнца.
Сравнив выбор испытуемых с фактическим нахождением светила, ученые нашли, что по мере роста плотности облаков среднее расхождение между кажущимся и истинным положением Солнца заметно растет, так что викингам вполне могла понадобиться дополнительная технология ориентации по сторонам света.
К этому аргументу стоит добавить еще один. Целый ряд насекомых чувствителен к линейной поляризации света и использует это преимущество для навигации. Вряд ли эволюция изобрела бы такой механизм, если бы положение Солнца на небе всегда можно было бы увидеть обычным зрением.
Биологам известно, что пчелы при содействии поляризованного света ориентируются в пространстве — они глядят на просветы в облаках. Есть даже вид пчел (Magalopta genalis из семейства галиктид), представители которого и вовсе вылетают на работу за час до восхода (и успевают возвратиться домой до него) и потом уже — после заката. Эти пчелы ориентируются в сумеречном свете по поляризационной картине на небосводе. Ее создает Солнце, только собирающееся взойти или недавно закатившееся.
Мандиам Шринивашан из университета Квинсленда и его коллеги из других университетов Австралии, а также Швеции и Швейцарии, провели эксперимент, который Шринивашан называет «окончательным доказательством» того, что теория о навигации пчел по поляризованному свету верна.
Ученые построили простой лабиринт из пары перекрещивающихся коридоров. Так получился один вход и три возможных выхода. Коридоры освещались поляризованным светом, который нисходил с потолка, имитирующего небо. Свет мог быть поляризован вдоль оси коридора или перпендикулярно к ней.
Биологи обучили 40 пчел, влетая в лабиринт определять поляризацию во входном коридоре и на перекрестке выбирать коридор с аналогичной поляризацией (два других пути при этом подсвечивались светом иной «направленности»). В конце верного путешествия насекомых ждал сахар.
После того, как подопечные исследователей прочно связали подкормку с правильной поляризацией освещения, экспериментаторы удалили сахар. 74 процента пчел продолжили сворачивать туда, где раньше лежало угощение.
Потом ученые переключили поляризационные фильтры, сначала на прямой выход вместо верного правого, а потом на левый. Большая часть пчел (56 % и 51 %) последовала новым световым указателям. Оставшиеся — распределились между двумя неверными коридорами.
Опыт обставлен чтобы полосатые испытуемые не могли использовать для ориентации в пространстве иные приметы — пахучие метки или простые световые блики. Получилось, что именно поляризация лучей говорила насекомым — куда лететь за едой.
Опыт с пчелами, конечно, ничего нам не скажет о секрете древних мореплавателей. Но зато он напоминает, что нередко для решения похожих задач и люди и животные выбирают сходную тактику.
Подтверждение выдвинутой теории нашла также группа исследователей из Франции, США и Канады которая провела серию опытов, из которых следует, что легендарный солнечный камень викингов представлял собой именно исландский шпат — поляризующий свет кристалл с двойным лучепреломлением.
В своей работе ученые показали, что исландский шпат не просто замечательно подходит на роль солнечного камня, но и позволяет узнать направление на солнце с погрешностью в несколько градусов.
Косвенным признаком своей правоты авторы исследования называют пример если не из истории викингов, то во всяком случае из довольно давнего прошлого. На борту елизаветинского судна, затонувшего у острова Олдерни в конце XVI века, археологи нашли кусочек исландского шпата. Может быть, он тоже служил для целей навигации?