Kto to wynalazł?
Rozdział 12
Kto to wynalazł?
1. Co pewien biolog powiedział o ludziach jako wynalazcach?
„PODEJRZEWAM”, powiedział pewien biolog, „że nie jesteśmy takimi nowatorami, za jakich się uważamy, tylko naśladowcami”.1 Często wynalazcy tylko powtarzają to, co rośliny i zwierzęta robią od tysięcy lat. To podpatrywanie żywych organizmów tak się rozpowszechniło, że nadano mu specjalną nazwę — bionika.
2. Do jakiego wniosku doszedł inny uczony, porównując technikę rozwiniętą przez ludzi z tym, co się spotyka w przyrodzie?
2 Inny uczony powiedział, że niemal „wszystkie prawa z podstawowych dziedzin fizyki (...) zostały odkryte i wykorzystane przez żywe organizmy (...), zanim umysł ludzki zdążył je zrozumieć i opanować”. Uczony ten dodał: „W wielu dziedzinach technika ciągle jeszcze pozostaje daleko w tyle za przyrodą”.2
3. Co należałoby uwzględniać przy rozpatrywaniu przykładów z dziedziny bioniki?
3 Czy po zastanowieniu się nad skomplikowanymi możliwościami żywych organizmów, które wynalazcy próbują naśladować, można uznać za rozsądny wniosek, że wszystko to powstało przypadkiem, przy czym zdarzyło się nie tylko raz, lecz wielokrotnie i to wśród stworzeń, między którymi nie ma żadnych powiązań? Czyż doświadczenie nie uczy, że twórcą skomplikowanych konstrukcji może być tylko wybitny konstruktor? Czy to możliwe, żeby czysty przypadek doprowadził do powstania czegoś, co później potrafi skopiować tylko ktoś utalentowany? Prosimy te pytania wziąć pod uwagę przy zapoznawaniu się z poniższymi przykładami:
4. (a) Jak termity chłodzą swoje gniazda? (b) Na jakie pytania uczeni nie mają odpowiedzi?
4 KLIMATYZACJA. Dzięki nowoczesnej technice wiele domów korzysta z urządzeń klimatyzacyjnych. Tymczasem termity już od dawien dawna klimatyzują swoje budowle. Ich gniazdo znajduje się w środku dużego kopca. Ciepłe powietrze unosi się stamtąd do sieci kanalików powietrznych znajdujących się w pobliżu powierzchni. Przez porowate ściany zużyte powietrze wydostaje się na zewnątrz, a świeże przenika do środka i opada do komory powietrznej u podstawy kopca. Stąd dostaje się do gniazda. Niektóre kopce mają u podstawy otwory; dzięki temu podczas upałów świeże powietrze jest chłodzone parowaniem wody podskórnej. W jaki sposób miliony niewidomych robotników potrafią koordynować swe wysiłki, żeby wznieść tak pomysłowo zaprojektowane budowle? Biolog Lewis Thomas odpowiada: „Prosty fakt, że termity przejawiają coś w rodzaju zbiorowej inteligencji, jest zagadką”.3
5-8. Czego się nauczyli konstruktorzy samolotów, studiując budowę ptasich skrzydeł?
5 SAMOLOTY. Studiowanie budowy skrzydeł ptasich jest od lat wielką pomocą przy konstruowaniu skrzydeł samolotów. Dzięki wypukłości ptasiego skrzydła powstaje siła nośna, potrzebna do przezwyciężenia siły ciążenia. Kiedy jednak skrzydło jest zanadto skierowane w górę, grozi niebezpieczeństwo zwalenia się w dół wskutek przeciągnięcia. Dla uniknięcia tego ptak ma na przedniej krawędzi skrzydeł szeregi piór, które się unoszą niby klapy hamulcowe, gdy wzrasta kąt natarcia skrzydła (1, 2). Klapy te zapobiegają oderwaniu się strug powietrza od powierzchni skrzydła i tym samym pozwalają mu zachować siłę nośną.
6 Dalszym elementem umożliwiającym opanowanie turbulencji i zapobiegającym zwaleniu się w dół jest skrzydełko (3) — mały pęczek piór, które ptak może unieść jak kciuk.
7 Na końcach skrzydeł zarówno ptaków, jak i samolotów powstają wiry zwiększające opór aerodynamiczny. Ptaki zmniejszają go w dwojaki sposób. Niektóre, jak na przykład jerzyki i albatrosy, mają długie, wąskie skrzydła z krótkimi koniuszkami. Taka budowa pozwala uniknąć większości zawirowań. Inne, jak myszołowy i sępy, mają szerokie skrzydła, które mogłyby wywoływać znaczne zawirowania; ptaki zapobiegają temu jednak, rozczapierzając niby palce lotki na końcu skrzydeł. Te tępe końce zamieniają się wtedy w kilka wąskich koniuszków zmniejszających zawirowania i opór powietrza (4).
8 Konstruktorzy samolotów przejęli niejedno z tych rozwiązań. Wklęsłość skrzydeł daje siłę nośną. Różne klapy i wąskie skrzydełka zapobiegają powstawaniu zawirowań albo służą jako urządzenia hamujące. W niektórych małych samolotach zmniejsza się opory powietrza powstające na końcach skrzydeł przez umieszczenie tam płaskich płytek pod odpowiednim kątem do powierzchni skrzydła. Jednakże skrzydła samolotów ciągle jeszcze pozostają w tyle za cudami inżynierii, jakimi są skrzydła ptaka.
9. Jakie zwierzęta i rośliny wyprzedziły człowieka w stosowaniu substancji przeciwdziałających zamarzaniu i jak dalece te substancje są skuteczne?
9 SUBSTANCJE ZAPOBIEGAJĄCE ZAMARZANIU. Ludzie stosują glikol jako płyn zapobiegający zamarzaniu wody w chłodnicach samochodów. Jednakże pewne mikroskopijne roślinki żyjące w antarktycznych jeziorach śródlądowych również zabezpieczają się przed zamarznięciem wykorzystując do tego podobną pod względem chemicznym glicerynę. Znaleziono ją także w owadach, które nie giną w temperaturze minus 20°C. Niektóre ryby wytwarzają substancje zapobiegające zamarzaniu i dzięki temu potrafią żyć w lodowatych wodach Antarktyki. Są też drzewa, które wytrzymują temperaturę minus 40°C, ponieważ woda w ich tkankach jest „bardzo czysta, bez cząsteczek pyłu czy zanieczyszczeń, wokół których mogłyby się formować kryształki lodu”.4
10. W jaki sposób pewne chrząszcze wodne zaopatrują się w aparaty do oddychania pod wodą i jak z nich korzystają?
10 ODDYCHANIE POD WODĄ. Ludzie przypinają sobie do pleców zbiorniki ze sprężonym powietrzem i dzięki temu mogą pozostać pod wodą przez całą godzinę. Pewne chrząszcze wodne robią to prościej i pozostają pod wodą jeszcze dłużej. Chwytają pęcherzyk powietrza i zanurzają się. Ten pęcherzyk służy im za płuca. Wchłania wydychany przez chrząszcza dwutlenek węgla i umożliwia przeniknięcie go do wody, a pobiera z niej rozpuszczony tlen, z którego korzysta owad.
11. Jak dalece rozpowszechnione są w przyrodzie zegary biologiczne? Podaj kilka przykładów.
11 ZEGARY. Na długo przedtem, zanim ludzie zaczęli używać zegarów słonecznych, żywe organizmy zostały wyposażone w dokładne czasomierze. Podczas odpływu mikroskopijne rośliny zwane okrzemkami wydostają się na powierzchnię wilgotnego piasku na plaży. Kiedy zaczyna się przypływ, okrzemki znowu zanurzają się w piasku. Jednakże w laboratorium, gdzie nie ma przypływów ani odpływów, zegary okrzemek nakazują im w dalszym ciągu przemieszczać się w piasku w górę i w dół w rytm pływów. Kraby podczas odpływu ciemnieją i wychodzą ze swej kryjówki, a gdy wody przybywa, jaśnieją i wycofują się do swych jam. W laboratorium, z dala od oceanu, w dalszym ciągu trzymają się planu pływów, ciemniejąc lub jaśniejąc w zależności od tego, czy nadchodzi czas odpływu, czy przypływu. Ptaki orientują się według słońca i gwiazd, które jednak ciągle zmieniają swoje położenie. Muszą więc posiadać wewnętrzne zegary, umożliwiające im uwzględnianie tych zmian (Jeremiasza 8:7). Począwszy od mikroskopijnych roślinek, a na ludziach skończywszy, wszędzie tykają miliony takich wewnętrznych zegarów.
12. Kiedy ludzie zaczęli stosować pierwsze prymitywne kompasy i o ile wcześniej były one już w użyciu?
12 KOMPASY. Gdzieś w XIII wieku zaczęto się posługiwać prymitywnym kompasem — igłą magnetyczną pływającą w naczyniu z wodą. Nie było to jednak nic nowego. Niektóre bakterie mają nitki cząsteczek magnetycznych akurat takiej wielkości, żeby mogły służyć za kompas. Pomaga to im znajdować sprzyjające warunki do życia. Magnetyt znaleziono też w wielu innych organizmach, na przykład u ptaków, pszczół, motyli, delfinów, mięczaków. Wyniki przeprowadzonych eksperymentów dowodzą, że gołębie pocztowe potrafią wrócić do domu dzięki reagowaniu na pole magnetyczne Ziemi. Dzisiaj powszechnie przyjmuje się, że ptaki wędrowne odnajdują drogę między innymi za pomocą kompasu magnetycznego znajdującego się w głowie.
13. (a) Dzięki czemu namorzyny mogą rosnąć w słonej wodzie? (b) Jakie zwierzęta mogą bez szkody pić wodę morską i dlaczego?
13 ODSALANIE WODY. Ludzie budują ogromne zakłady odsalania wody morskiej. Korzenie namorzynów pobierają wodę morską, filtrując ją przez błony zatrzymujące sól. Pewna odmiana namorzynów, Avicennia, pozbywa się nadmiaru soli poprzez gruczoły na spodniej stronie liści. Ptaki morskie, jak mewy, pelikany, kormorany, albatrosy czy petrele, piją wodę morską i za pomocą gruczołów umiejscowionych w głowie usuwają nadmiar soli, która dostała się do krwi. Również pingwiny, żółwie morskie oraz legwany morskie piją słoną wodę, po czym wydalają nadmiar soli.
14. Które zwierzęta wytwarzają energię elektryczną?
14 ELEKTRYCZNOŚĆ. Około 500 odmian ryb elektrycznych jest wyposażonych w baterie. Występujący na terenie Afryki sum elektryczny potrafi wytworzyć napięcie 350 woltów. Ogromna elektryczna drętwa żyjąca w Północnym Atlantyku razi prądem o natężeniu 50 amper i napięciu 60 woltów. Jak wynika z dokonanych pomiarów, siła wyładowania elektrycznego żyjącego w Ameryce Południowej węgorza elektrycznego sięga 886 woltów. „O jedenastu różnych rodzinach ryb wiadomo, że są wśród nich gatunki posiadające narządy elektryczne”, oświadczył pewien chemik.5
15. Jakie prace rolnicze wykonują niektóre zwierzęta?
15 ROLNICTWO. Ludzie od wieków uprawiają ziemię i zajmują się chowem zwierząt domowych. Jednakże już dużo wcześniej ogrodniczkami były mrówki grzybiarki. Na kompoście, który wytwarzają z liści i swoich odchodów, uprawiają grzyby, które służą im za pokarm. Niektóre mrówki zajmują się chowem mszyc, doją ich słodką spadź, a nawet budują dla nich szopy. Mrówki żniwiarki przechowują ziarno w podziemnych spichlerzach (Przysłów 6:6-8). Pewne chrząszcze przycinają mimozę. Szczekuszki i świstaki natomiast zbierają trawę, suszą ją i przechowują siano.
16. (a) W jaki sposób żółwie morskie, niektóre ptaki i aligatory dbają o wylęg swoich jaj? (b) Dlaczego zadanie samca nogala jest tak trudne i jak sobie z nim radzi?
16 WYLĘGARKI. Człowiek co prawda produkuje aparaty do wylęgania drobiu z jaj, ale wpadł na ten pomysł dość późno. Żółwie morskie i niektóre ptaki zagrzebują jaja na wylęg w ciepłym piasku. Inne ptaki umieszczają jaja w ciepłych popiołach wulkanicznych. Aligatory niekiedy przykrywają jaja rozkładającymi się szczątkami roślin, które wydzielają ciepło. Jednakże mistrzem w tej dziedzinie jest nogal pręgoskrzydły. Samiec wykopuje głęboki dół, wypełnia go liśćmi i innym materiałem roślinnym oraz przysypuje piaskiem. Fermentujące liście ogrzewają ten kopiec, a samica nogala przez sześć miesięcy składa do niego co tydzień po jednym jaju. Przez cały ten czas samiec kontroluje temperaturę kopca wtykając do niego dziób. Bez względu na to, czy jest mroźno, czy upalnie, utrzymuje w swoim piecu lęgowym temperaturę +33°C przez dosypywanie lub usuwanie piasku.
17. W jaki sposób ośmiornica i kalmary posługują się napędem odrzutowym i jakie jeszcze nie spokrewnione ze sobą zwierzęta również go stosują?
17 NAPĘD ODRZUTOWY. Gdy się dziś podróżuje samolotem, ma on najprawdopodobniej napęd odrzutowy. Również niejedno zwierzę stosuje ten napęd, i to od tysięcy lat. Na przykład ośmiornica i kalmary zasysają wodę do specjalnej komory, po czym ją wypychają skurczem silnych mięśni, dzięki czemu szybko posuwają się naprzód. Napędem odrzutowym posługują się też łodziki, niektóre małże, meduzy, larwy ważki, a nawet część planktonu oceanicznego.
18. Jakie rośliny i zwierzęta wysyłają światło i pod jakim względem ich światło jest efektywniejsze od wytwarzanego przez ludzi?
18 OŚWIETLENIE. Wynalezienie żarówki przypisuje się Tomaszowi Edisonowi. Nie jest ona jednak zbyt wydajna, ponieważ traci energię w postaci wydzielającego się ciepła. Światła, które włączają i wyłączają świetliki, są ekonomiczniejsze. Świetliki emitują bowiem „zimne światło” bez strat energii. Wiele gąbek, grzybów, bakterii i robaków emituje nawet bardzo jasne światło. Larwa pewnego chrząszcza, zwana „robakiem dróg żelaznych” przypomina jadący w ciemnościach miniaturowy pociąg z czerwonymi „reflektorami” z przodu i 11 biało lub jasnozielono świecącymi „okienkami” po bokach. Światło wysyła wiele ryb: żabnice, świetliki, żmijowce, przeźrenie, że wymienimy chociaż niektóre. W falach oceanów świecą i migoczą miliony mikroorganizmów.
19. Kto wytwarzał papier na długo przed człowiekiem i jak jeden z tych „producentów papieru” izoluje swój dom?
19 PAPIER. Egipcjanie produkowali go tysiące lat temu. Pozostawali jednak daleko w tyle za klecankami, osami i szerszeniami. Ci skrzydlaci robotnicy przeżuwają spróchniałe drewno i wytwarzają z niego szary papier do budowy gniazd. Szerszenie zawieszają swoje duże, okrągłe gniazda na drzewach. Osłona takiego gniazda składa się z szeregu warstw kartonu przedzielonych komorami powietrznymi. Zapewnia to równie skuteczną izolację od upału i zimna, jak ceglana ściana o grubości 40 cm.
20. W jaki sposób poruszają się pewne bakterie i jaki wniosek wysnuli z tego uczeni?
20 SILNIK OBROTOWY. Mikroskopijne bakterie już tysiące lat wcześniej niż człowiek dysponowały silnikiem obrotowym. Pewne bakterie mają włosowate wypustki skręcone w sztywną spiralkę przypominającą korkociąg. Kręcą tym korkociągiem jak śrubą napędową statku i dzięki temu się przemieszczają. Mogą nawet odwracać kierunek obrotu swego silnika! Niestety, jeszcze nie wiadomo dokładnie, jak to robią. Według pewnego opracowania bakteria ta — jeśli porównać jej rozmiary z rozmiarami człowieka — potrafi osiągać prędkość 50 kilometrów na godzinę, a „koło w gruncie rzeczy wynalazła natura”.6 Pewien badacz dochodzi do następującego wniosku: „Tym samym urzeczywistnił się jeden z najbardziej nieprawdopodobnych pomysłów w biologii: Żywa przyroda faktycznie wytworzyła silnik obrotowy ze sprzęgłem, wirującą osią, łożyskami i przekładnią redukcyjną”.7
21. Jak różne, nie spokrewnione ze sobą zwierzęta korzystają z sonaru?
21 SONAR. Sonar nietoperzy i delfinów znacznie przewyższa jakościowo imitacje sporządzone przez ludzi. W zaciemnionym pomieszczeniu, w którym są porozpinane cieniutkie druciki, nietoperze swobodnie latają, wcale ich nie dotykając. Wydawane przez nie ultradźwięki odbijają się i powracają do nietoperzy, które dzięki echolokacji potrafią te przeszkody ominąć. Morświny i wieloryby posługują się tym samym systemem w wodzie. Tłuszczaki korzystają z echolokacji, gdy w ciemnych jaskiniach lecą do miejsc noclegowych albo gdy stamtąd wylatują. Wydają wtedy przenikliwe, terkotliwe dźwięki.
22. W jaki sposób wiele nie spokrewnionych ze sobą zwierząt stosuje zasadę balastowania wykorzystywaną w łodziach podwodnych?
22 ŁODZIE PODWODNE. Zanim człowiek wynalazł łodzie podwodne, było ich już niemało. Mikroskopijne promienice regulują swą wagę kropelkami oleju w protoplazmie i w ten sposób przemieszczają się w morzu w górę lub w dół. Ryby mogą się przemieszczać w górę lub w dół przez zmianę ilości gazu w pęcherzu pławnym. Łodzik ma wewnątrz swej muszli szereg komór pełniących rolę zbiorników balastowych. Zmieniając stosunek objętości wody i gazu w tych komorach, reguluje głębokość zanurzenia. W wapiennej wewnętrznej muszli mątwy są liczne komory. Gdy to podobne do ośmiornicy stworzenie chce zmienić głębokość pływania, wysysa wodę ze szkieletu i pozwala, żeby opróżniane komory wypełnił gaz. W ten sposób komory te spełniają takie samo zadanie, jak zbiorniki balastowe w łodzi podwodnej.
23. Jakie zwierzęta mają narządy, którymi mogą mierzyć temperaturę, i z jaką dokładnością to czynią?
23 TERMOMETRY. Ludzie konstruują termometry już od XVII wieku, są one jednak prymitywne w porównaniu z niektórymi ciepłomierzami spotykanymi w przyrodzie. Czułki komara potrafią wykryć zmiany temperatury rzędu 1⁄500°C. Grzechotnik ma po obu stronach głowy niewielkie narządy jamowe, którymi potrafi wykrywać różnice temperatur do 1⁄1000°C. Boa dusiciel reaguje w ciągu 35 milisekund na zmiany temperatury wynoszące ułamki stopnia. Dziób nogala pręgoskrzydłego i nogala brunatnego pozwala im określić temperaturę z dokładnością do 1⁄2°C.
24. Jaką wypowiedź przywodzą na myśl te przykłady?
24 Wszystkie te zapożyczenia od zwierząt przywodzą na myśl radę, którą znajdujemy w Biblii: „Pytaj bydła, a nauczy cię, i ptactwa niebieskiego, a powie ci, albo zwierząt polnych, one pouczą cię, i ryb morskich, a one opowiedzą ci” (Joba [Hioba] 12:7, 8, Biblia warszawska).
[Pytania do studium]
[Napis na stronie 152]
Podpatrywanie żywych organizmów tak się rozpowszechniło, że nadano mu specjalną nazwę
[Ilustracja na stronie 153]
[Patrz publikacja]
gniazdo chłodzone parowaniem
powietrze zużyte
świeże powietrze
woda podskórna
[Ilustracje na stronie 154]
[Patrz publikacja]
1 2 3 4
1 2 3
[Ilustracja na stronie 155]
pęcherzyk powietrza
[Ilustracja na stronie 159]
Przekrój wielokomorowej muszli łodzika
