Известно, что во сне, в особенности в глубоком медленном сне, снижается чувствительность дыхательного центра мозга к накоплению углекислоты в крови. Регуляция дыхания ослабляется. Сильно утрируя, можно сказать, что в глубоком медленном сне дыхание "висит на волоске". Крупнейший исследователь сна американский ученый Вильям Демент сказал недавно, что существует вероятность умереть во сне для человека, который кажется, а может быть, и является вполне здоровым. Разумеется, что рассуждение теоретическое, на самом деле пугаться нечего: вероятность такого рода ничтожно мала. Однако она действительно существует, о чем говорит недавно описанное заболевание, название которого можно перевести примерно как "восточный синдром ночного удушья". Это чрезвычайно редкие случаи внезапной смерти во сне здоровых молодых мужчин азиатского происхождения. Предполагается, что в основе
го грозного синдрома лежит какое-то генетическое нарушение, ослабляющее регуляцию дыхания и сердца во сне.
Кроме этого, существует еще одно, к сожалению, чаще встречающееся заболевание, называемое синдромом внезапной смерти младенцев. При этом происходит внезапное прекращение дыхания и остановка сердца во сне у детей на третьем месяце после рождения. Причиной этого предполагаются также какие-то скрытые дефекты регуляции дыхания и работы сердца во сне. Показано, кроме того, что риск внезапно умереть во сне от остановки дыхания и сердца резко возрастает после приема алкоголя, особенно хронического, при передозировке барбитуратов и некоторых других лекарств, при гипоксии в условиях высокогорья и т. д. Изучение физиологии сна морских млекопитающих, представляющее, казалось бы, чисто академический интерес, дает уникальную модель для фармакологических и экспериментальных исследований взаимосвязи между дыханием и сном и, безусловно, окажет большую услугу медицине будущего.
КИТЫ-НЕ САМОУБИЙЦЫ
Почему киты выбрасываются на бе-^ per? Биологи давно ищут ответ на этот^ вопрос. Из всех морских животныхи только у китообразных наблюдается подобное явление. Согласно одной из гипотез у китов проявляется стадное чувство. За вожаком на берег устремляется все стадо. А почему сам вожак решил выброситься? Неясно. К тому же наблюдались случаи, когда большое стадо дробилось на группы, которые
сами по себе выбрасывались на сушу. Другое любопытное предположение связано с тем, что животных поражали неизвестные смертельные заболевания или психические расстройства. Не дожидаясь рокового исхода, они кончали жизнь самоубийством. Но недавние исследования опровергли эти предположения. Обследовав большое количество мертвых китов, ученые установили, что чаще всего причиной смерти служил разрыв сердца, нарушения кровообращения или функции почек. Судя по всему, животные попадают в стрессовое состояние при внезапном изменении направлений морских течений или оказавшись в других непривычных условиях. Ослабев, они уже не могут справиться с прибоем. И он выбрасывает их на берег.
ПИНГВИНЫ-РЕКОРДСМЕНЫ
Пингвины проводят значительную часть времени в море. А как долго они могут находиться, под водой? С какой скоростью 'Хплавают? Ответы на эти вопросы пытались найти полярникифизиологи. Двести пятьдесят раз ученые спускались с аквалангом в холодные глубины, чтобы зарегистрировать максимальное пребывание пингвинов "од водой. Оно оказалось равным 18 минутам и превысило рекорд всех остальных морских птиц и некоторых млекопитающих. Зарегистрирована и ^^^мальная глубина погружения: на пленке сняты пингвины, которые спокойно делают круги у морского дна "а глубине 266 метров. Эти факты вынуждают ученых вновь взяться за изучение систем дыхания и регулирования кровяного давления пингвинов.
ЗАГАДОЧНЫЙ НАУТИЛУС
В Оружейной палате Московского Кремля есть экспозиция изделий из раковин наутилуса. Они напоминают удивительной красоты бокалы нежнейших перламутровых оттенков. Об этих загадочных животных рассказывает доктор геолого-минералогических наук, профессор Палеонтологического института Академии наук СССР В. Шиманский: "Мое первое знакомство с наутилусом было любопытным: в Доме пионеров я увидел необычные распиленные раковины, украшавшие стены "грота". После расспросов я узнал имя и адрес мастера, который здесь работал, и поспешил к нему. Это был специалист по созданию "зимних садов" в богатых особняках. В свое время он внимательно следил за поступавшими в Россию коллекциями и однажды с аукциона купил одну коллекцию из Индии, где было довольно много раковин наутилусов.
Наутилус-это уникальное животное, единственный представитель головоногих моллюсков с наружной раковиной, сохранившийся до наших дней. Является он отдаленным родственником кальмаров, но сейчас эту связь очень трудно проследить. Головоногие с наружной раковиной появились в морях планеты более 500 миллионов лет назад. Некоторые из них имели не спиральную, а прямую раковину, достигали нескольких метров в длину и действительно напоминали небольшие подводные лодки. Тогда эти животные, способные благодаря особому "ракетному аппарату" в передней части тела передвигаться как вперед, так и назад,
188
189
были, вероятно, опасными хищниками. И подумать только - предки наутилуса плавали в теплых морях, существовавших на месте нашего Подмосковья более 300 миллионов лет назад, в юрских морях Донбасса более 1 50 миллионов лет назад. Это выяснено учеными по окаменевшим раковинам, привозимым из экспедиций. На некоторых раковинах можно увидеть "шрамы". В море у наутилусов врагов хватало. Но в случае повреждения раковины наутилус начинал быстро расти, образовывался новый оборот спирали, моллюск дорастал до "пробоины" и "заделывал" ее выделяемым мантией раковинным веществом.
Наутилусы обитают у островов на границе Тихого и Индийского океанов. Сам моллюск в своей раковине занимает жилую камеру. Перед погружением на дно животное заполняет водой другую камеру - балластную. Но есть в раковине и камера со смесью газов. Перед всплытием наутилус нагнетает ее в свои гидростатические "баллоны". Газы делают раковину почти невесомой, и она оказывается на поверхности моря. Внутреннее давление дает животному возможность опускаться на 600-700 метров, где давление воды несколько десятков атмосфер. И раковина выдерживает!
Изучением наутилуса занимаются сейчас ученые разных стран, так как это позволит понять строение и жизнь огромной группы ископаемых головоногих - группы, очень важной для геологов при определении относительного возраста земных пород. И знаете, живой наутилус оказался загадочнее того, которым командовал капитан Немо".
ГОЛУБЬ-ВОДОНОС
Зоологи сумели раскрыть тайну необычного поведения сенегальского голубя. Самки этого особого вида птиц откладывают только два яйца, которые в течение двадцати дней по очереди насиживают оба родителя. До того момента, как голубка отложила яйца, птицам нетрудно было летать к водоему и утолять жажду, но что делать во время высиживания? И как поить птенцов? Природа позаботилась и об этом - роль самца здесь исключительно важна. Пока матери заботятся о птенцах, отцы несколько раз в день собираются в стаи и летят к ближайшему водоему, где в первую очередь купаются. В это время перья у них на животе, имеющие особое строение, наполняются водой. И когда отец возвращается, малыши забираются под его живот и высасывают из перьев воду, которая там задержалась. Со стороны может показаться, будто самец кормит птенцов грудью.
ГНЕЗДО ИЗ ПРОВОЛОКИ
По сообщению Энтони Дэвиса, члена Бомбейского общества естественной истории, в больших городах Индии и Бангладеш вороны стали строить свои гнезда не из веточек деревьев или \
QOCJMMOK, а из проволоки и металлических полос - отходов металлообрабатывающих предприятий. Такие гнеза прочнее, а к тому же темный металл ^оглощает солнечные лучи, и это тепло ^д^ой-то мере помогает при насиживании яиц. Удобно и то, что проволочные гнезда лучше держатся на гладких поверхностях, например на телеграфных столбах.
КРОКОДИЛЫ
ЛУЧШЕ СВОЕЙ РЕПУТАЦИИ
Крокодилы - вовсе не прожорливые существа, немедленно хватающие все живое, что окажется вблизи их страшных челюстей. Это утверждают ученые исследовательского зоологического центра в Хайдарабаде, на юге Индии, потратившие более десяти лет на изучение жизни и привычек крокодилов. По их данным, взрослые крокодилы, весящие около 60 килограммов, поглощают количество пищи, равное их весу, в течение чрезвычайно долгого времени-двух с половиной лет! Двух килограммов пищи хватает им на месяц! Столь скромные потребности в пище никак не вяжутся с легендами о кровожадности крокодилов. Только самки крокодилов становятся агрессивными, когда они во время высиживания потомства караулят гнездо с тремя десятками яиц. Чаще всего крокодилы питаются мелкими рептилиями, птицами и насекомыми. Обвинения рыбаков в том, что крокодилы поглощают огромное количество рыбы, тоже безосновательны. Это подтверждено наблюдениями на реке Чамбал на северо^паде Индии: выпущенные там
реста крокодилов не повлияли на количество рыбы. В Индии снова насчитывается теперь 7000 крокодилов, живущих преимущественно в заповедниках. Когда в 1975 году началась кампания по спасению крокодилов, обреченных на вымирание, их оставалось в стране всего лишь семьдесят экземпляров.
ЧУЖОЙ мозг
Пересадка сердца сейчас уже никого не удивляет. А как насчет мозга? Такие операции вроде бы никто еще не делал. Но проблемой этой ученые занимаются. Например, в Институте общей генетики поставили опыты с перекрестной трансплантацией мозга у зародышей лягушек из двух разных семейств - травяных и шпорцевых. Исследователей интересовало, как после пересадки мозга изменится поведение взрослых лягушек. Дело в том, что травяные лягушки после окончания метаморфозы головастиков всегда выходят из воды на сушу и питаются насекомыми, выбрасывая язык, которым они хватают добычу. А шпорцевые лягушки остаются в воде и едят мотыля, трубочника и других водных обитателей.
В течение четырех лет ученые вели перекрестные пересадки среднего, заднего, а иногда и промежуточного мозга. И вот что выяснилось. Трансплантация мозга от травяных лягушек к шпорцевым была безуспешной: зародыши погибали через пять-семь дней после операции. А вот при обратной пересадке успешными оказались 7,4 процента опытов - в них химерные головастики выживали и превращались во внешне обычных травяных лягушек.
Но 30 процентов из них вели себя необычно - не выходили из воды и не ловили мушек, которых подпускали к ним экспериментаторы. То есть переняли образ поведения шпорцевых лягушек.
Результаты этих опытов еще не совсем однозначны. Но, как говорится, лиха беда начало.
САРАНЧА И ЭВМ
Тысячами движений насекомого во время полета могут управлять всего три нейрона-к такому выводу приходят исследователи из Института эволюционной физиологии и биохимии имени И. М. Сеченова АН СССР. Биологическая ЭВМ насекомого, считают исследователи,- своеобразная модель для новейших типов электронно-вычислительной техники.
Слышны завывания ветра, упругие потоки воздуха ударяют о стенки аэродинамической трубы, они снова и снова пытаются сдвинуть с места маленькое крылатое существо. Но тщетно, саранча (а это именно она помещена в трубу) умело сопротивляется воздушному потоку, в особом ритме работают ее крылья, как бы предугадывая меняющееся направление искусственного ветра.
Х Как предчувствует насекомое эти изменения, как его нервная система управляет сложным полетом? Ответы на эти вопросы поможет дать эксперимент в аэродинамической трубе.
С первыми же струями воздуха закрепленное в трубе насекомое начинает взмахивать крыльями и будет "лететь" на месте, пока не прекратится ветер. Может быть, он и заставляет
саранчу махать крыльями, как заставляет вращаться бумажную вертушку или трепетать полотнище флага? Нет прозрачные крылья вздымаются ритмично, с одинаковой частотой и амплитудой. Но стоит повредить волоски на голове саранчи, и крылья становятся безжизненными.
В специальной камере, позволяющей наблюдать начальные стадии полета спокойно сидит саранча. Сидит недвижимо, словно брошка из серого камня, даже короткие усики не шевелятся. Но вот на одной из стенок камеры начинают работать воздушные сопла, имитирующие ветер. Саранча настораживается, разворачивается навстречу ветру и с поразительной пунктуальностью в тот момент, когда скорость ветра достигает именно 3,5 метра в секунду, подпрыгивает и, используя встречный воздушный поток, пытается набрать высоту. Камера не позволяет ей это сделать. А в естественных условиях стая в миллиарды голов почти одновременно подпрыгивает, набирает высоту и... разворачивается по ветру. Почему по ветру? Да потому, что ветер дует из области высокого давления в область низкого, а именно там идут дожди, зеленеют луга и поля, много еды.
Некоторые виды насекомых используют для полета реактивную тягу, другие, как, например, моль, имеют ультразвуковые локаторы. У саранчи же нет ни того, ни другого. Единственная возможность добраться до места - чувствовать ветер и неустанно махать крыльями. И надо сказать, что с помощью своей "электроники" и безукоризненного мышечного аппарата она делает это виртуозно.
Выяснилось, что при наборе высоты нервные клетки рецепторов посылают в мозг по 200 - 250 импульсов в секунду и с такой же частотой машет насекомое крыльями. Затем частота биоэлектрических разрядов падает до 60-70 импульсов и, если не изменится сила попутного ветра, будет
192
таваться постоянной на всем протяжении полета. Другие рецепторы, улавливающие направление ветра, не позволят стае сбиться с курса.
Как удается саранче при далеко не обтекаемой, с точки зрения нашей аэродинамики, форме добиться столь экономичного полета? Как ее "электроника" со сравнительно небольшим количеством нейронов справляется с руководством полетом лучше, чем напичканный интегральными схемами микропроцессор?
В лаборатории нейрофизиологии беспозвоночных поставлены поразительные по своей тонкости эксперименты. Вживленные в нервные клетки микроэлектроды показали, что, например, ритмом мышц, поднимающих и опускающих крыло саранчи при полете, руководят всего три нейрона! Да, очень удачной оказалась система, изобретенная природой. Ее исследование приближает специалистов к созданию электронной системы управления сложными процессами при минимальном количестве управляющих элементов, к использованию других патентов природы.
"ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КРИЗИС" У... САРАНЧИ
Саранча, совершая губительные набеги, может преодолевать без остановки тысячи километров. Как ей это удается, если обычные обменные процессы не смогли бы обеспечить ее энергией и на несколько часов полета? Оказывается, природа наделила саранчу уникальным механизмом: в полете она переключает организм с расщепления
углеводов на использование более эффективного источника энергии-^ жиров. Этим процессом управляет особый гормон, который недавно удалось выделить ученым. В перспективе они надеются создать "антипрепарат", который будет лишать саранчу ее уникальной способности расщеплять жиры. А значит - и летать на дальние расстояния.
У РАЗВИЛКИ В ЛАБИРИНТЕ
Маленький мураш случайно обнаружил оставленную туристами конфету. Обследовал сладкую находку со всех сторон и торопливо побежал в сторону. Сталкиваясь по пути с сородичами, останавливался, постукивал их усиками, потом отправлялся дальше. А его собратья резко меняли курс и прямиком следовали к только что открытой "кондитерской".
Наверное, многие наблюдали подобную картину, но вряд ли удивлялись смышлености насекомых. А удивляться тут есть чему. Ведь с помощью усиков муравьи не просто сообщают о наличии добычи - каким-то образом рассказывают, что она собой представляет и где находится. А ведь путь к корму может быть достаточно длинным и запутанным.