Книга Шнобелевская премия. Самые нелепые изобретения и не только - Яна Хлюстова

Премия мира: компания «СКН» (наукоград Снежинск, Челябинская область) за превращение старых боеприпасов в алмазы. Производственная цепочка начинается с подрыва взрывчатых веществ в специальных условиях, а заканчивается тем, что из полученного порошкового материала изготавливаются наноалмазы. Церемонию вручения премии посетил инженер Игорь Петров, автор метода производства. «Дамы, если вам нужны алмазы, подойдите ко мне после церемонии. Но у вас с собой должна быть взрывчатка», — предупредил Петров гостей церемонии.

Физика: группа британских ученых за исследование прически «конский хвост». Исследователи приняли каждый волосок за отдельную нить и рассчитали зависимость формы «конского хвоста» от силы тяжести, а также кривизны и эластичности волос. Еще в одной работе те же авторы рассмотрели прическу как маятник и вывели уравнение, которое описывает движение хвоста при перемещении человека. Например, вы замечали, что забранные в хвост волосы бегущей девушки раскачиваются из стороны в сторону, хотя ее голова двигается вверх и вниз?

Психология: Анита Эрланд, Рольф Зван и Тулио Гуадалупе за исследование, влияет ли положение тела человека на то, как он оценивает количество различных объектов. Ученые доказали: даже незначительный (и незаметный для самого испытуемого) наклон тела влево заставляет нас занижать количественные оценки самых разных параметров. Так, участников эксперимента просили примерно прикинуть вес Эйфелевой башни, крепость разных видов алкоголя или оценить количество внуков королевы Нидерландов — и люди называли меньшие числа, когда их наклоняли в левую сторону. Впрочем, если человек точно знает ответ на вопрос, его нельзя сбить с толку никакими наклонами, уточняют исследователи.

23.

Млечный путь, магнитное поле и запахи: как ориентироваться без компаса

Мы с детства знаем, что многие животные регулярно предпринимают длительные путешествия из одной точки мира в другую: осенью в небе летят перелетные птицы, рыба идет на нерест, северные олени мигрируют из тундры в тайгу и обратно в зависимости от времени года. Они пролетают, проплывают и проходят тысячи километров, зачастую — по одним и тем же маршрутам, не сбиваясь с дороги. Задумывались ли вы когда-нибудь, как они ориентируются?

Именно этим вопросом и занимались ученые, ставшие лауреатами Шнобелевской премии 2013 года в номинации «Биология/астрономия». Группа исследователей из Лундского университета (Швеция), а также Университета Претории и Университета Витватерсранда (Южно-Африканская республика) внесли свой вклад в копилку человеческих знаний о навигационных «инструментах» животных. Внимание биологов привлекли жуки скарабеи вида Scarabaeus satyrus: эти насекомые, хоть и не совершают длительных путешествий, способны уверенно катить шар из навоза по прямой траектории почти в полной темноте. Ученые решили, что скарабеи ориентируются по звездам. Вообще это умение распространено в животном мире (это делают, например, тюлени и некоторые птицы), но вот среди насекомых оно ранее не наблюдалось.

Для проверки гипотезы биологам пришлось провести целых три эксперимента. Они построили круглый манеж диаметром три метра, огородили его бортом высотой в один метр, а пол посыпали песком. Сверху манеж был открыт — чтобы жуки видели небо. Когда скарабеям ничего не мешало, их путь из центра манежа до барьера был равен в среднем 207 сантиметрам (самое короткое расстояние — радиус манежа, 150 сантиметров). А вот когда жукам закрывали обзор крошечным картонным козырьком (он ограничивал обзор сверху, прямо перед собой насекомые могли смотреть абсолютно свободно), скарабеи «накручивали» по манежу в среднем 476 сантиметров.

В 2006 году ученые на примере муравьев Cataglyphis fortis доказали: эти насекомые считают шаги. Муравьи с приклеенными к лапкам ходулями проскакивали мимо кормушек, расположение которых насекомым было известно, а муравьи с укороченным лапками не доходили до них. Впервые идея о том, что муравьи считают шаги, была высказана в 1904 году. Кроме того, муравьи ориентируются благодаря поляризации солнечного света.

Во втором эксперименте условия ужесточили: манеж стал меньше (диаметр — 2 метра), но его приподняли над землей так, чтобы жуки не видели кроны окружающих деревьев, приборы экспериментаторов, камеры и прочие потенциальные ориентиры, а барьер обили черной тканью. Сами биологи также ушли из поля зрения насекомых. Ученые провели наблюдения в разных режимах — с козырьками, без козырьков и в полной темноте — и убедились, что время, требующееся жуку на переход от центра манежа к бортику, зависит от траектории движения скарабея, а не от скорости (она у всех оказалась примерно одинаковой). Траектории же сильно отличались: шедшие в темноте или одетые в козырьки жуки шли по маршрутам, сильно похожим на клубки спутанных ниток, а те, кто видел звездное небо над головой, бежали по маршрутам с небольшими изгибами. Играла роль и степень освещенности: при полной Луне жукам в среднем требовались 21,4 секунды (плюс-минус 4 секунды), чтобы добежать до цели. В безлунную, но звездную ночь это время составляло около 40 секунд (плюс-минус 15 секунд). А вот жуки в «кепочках» путешествовали по манежу примерно 124 секунды (плюс-минус полминуты).

На этой стадии изысканий биологам стало ясно, что скарабеи действительно ориентируются по звездам. Но что именно служит им ориентиром? Чтобы ответить на этот вопрос, ученые и жуки поехали в планетарий Йоханнесбурга (Южно-Африканская республика). На 18-метровый купол этого планетария можно вывести изображение примерно четырех тысяч звезд и отдельно — проекцию Млечного Пути. Жуков испытывали под «небом» в пяти режимах: полном (все звезды и Млечный Путь); только с Млечным Путем; со всеми звездами за исключением 18 самых ярких; только с 18 самыми яркими звездами; наконец, с выключенными звездами и Млечным Путем. Многочисленные пробежки подтвердили: основным ориентиром для скарабеев служит именно Млечный Путь. Без него они также способны прийти в нужную точку, но время в дороге существенно возрастает.

Хотя исследователи довольно давно изучают, как животные ориентируются по звездам, на некоторые вопросы они пока не знают ответа. Например, многие птицы при длительных перелетах пересекают экватор — а значит, картина звездного неба для них постепенно меняется. В северном и южном полушариях наблюдателю виден разный набор созвездий — так, находясь в той же Южно-Африканской республике, вы не найдете на небе привычных Большой и Малой медведиц, Кассиопеи или Андромеды, зато обнаружите Скорпиона, Феникса, Голубя, Журавля, Южный Крест и Павлина. На данный момент неизвестно, как именно птицы «переключаются» между разными режимами навигации в зависимости от времени года, полушария. Также не понятно, способны ли они определять свою широту и долготу — а если способны, то как именно они это делают.

Но, конечно, звездное небо — не единственный инструмент ориентации на местности для животных. Эрик Варрант из Лундского университета (один из авторов работы про скарабеев) и его коллеги в 2018 году сообщили, что ночные бабочки вида Agrotis infusa в своих тысячекилометровых перелетах ориентируются по магнитному полю Земли. Раньше такая система навигации была зафиксирована только у дневных бабочек-монархов. Каждую весну Agrotis infusa покидают юго-восточные районы Австралии и летят в пещеры австралийских Альп, где пережидают жаркий сезон. «Когда мы начали это исследование, мы были уверены, что бабочки для навигации по время перелетов используют исключительно небесные ориентиры, такие как звезды и Луна, — рассказывает Эрик Варрант. — Но, как выяснилось, это не так. Мы были очень удивлены, когда узнали, что эти бабочки могут чувствовать магнитное поле Земли — совсем как птицы, мигрирующие по ночам».