КАК МУХИ ПОМОГАЮТ… ПРОЕКТИРОВАТЬ МАШИНЫ

Наверное, ничто так не «доставало» минувшим летом, как жара и насекомые. И если от жары можно было хоть как-то спрятаться, например, в ближайшем водоеме, то комары, мошки, осы и мухи казались вездесущими. Причем никакие из имеющихся в продаже средств не давали сколько-нибудь значимого эффекта. А можно ли в принципе найти «управу» на насекомых, выбить у них, как говорится, почву из-под ног, (вернее, лапок)?

Оказывается, проблемой озабочены не только домохозяйки, но и ученые. Исследователи Института биологии развития общества им. Макса Планка (Тюбинген, Германия) провели интересный эксперимент. Маленького жучка-листоеда весом всего 30—40 миллиграммов поместили на центрифугу и начали крутить как космонавта. Даже на скользком стеклянном диске жучок стойко держался при скорости 2000 оборотов в минуту. Как выяснилось, устойчивость объясняется особым строением «подошв» его лапок и железами, выделяющими клейкий секрет.

Подобные чудеса цепкости демонстрируют и другие насекомые, к примеру, клопы. На сегментах их лапок находятся волосинки с эластичными подкладками. На шершавой поверхности клоп использует маленькие крючочки, а на гладкой — сплющенные мелкие волоски, смазанные жиросодержащим секретом.

Ученые из Тюбингена исследовали устройства десятков таких прикрепительных систем сотен видов насекомых. Создан банк данных, содержащий около 5 тыс. иллюстраций. Среди объектов исследования были прикрепительные органы мух, позволяющие им удерживаться на различных типах поверхностей, в том числе и «вниз головой», фиксаторы крыльев у клопов и жуков, фиксаторы тазиков у цикад и так далее. Сейчас ученые пытаются не только понять устройство прикрепительных органов, но и детали их работы на микроскопическом уровне. Это позволит создать сходным образом устроенные поверхности для возможного их использования в технике.

О том, насколько это направление перспективно, говорит, в частности, и тот факт, что Министерство науки Германии включило проект в ряд приоритетных по бионике — области науки, занимающейся использованием конструктивных и функциональных принципов биологических систем в технике.

Результатами исследований уже заинтересовались практики. Такие фирмы, как «Даймлер—Крайслер», «ЗМ», «Континентал», и прежде обращались к тюбингенским специалистам за экспертизой при создании поверхностей или материалов с определенными адгезивными свойствами (адгезия — слипание разнородных твердых или жидких тел, соприкасающихся своими поверхностями). Но наиболее интересными для них оказались системы, сохраняющие высокий коэффициент трения на мокрых и промасленных поверхностях. Насекомые с их определенным образом структурированными «подошвами» лапок могут служить богатым источником идей, например, при разработке автомобильных шин.

Исследования немецких ученых могут быть использованы не только при создании авто, но и, скажем, в такой далекой от машиностроения области, как защита растений. Ведь одна из задач проекта — понять, на каких типах поверхностей прикрепительные органы насекомых отказывают. Зная это, можно попытаться культивировать такие сорта растений, на стеблях и листиках которых вредители не смогут двигаться или будут просто отваливаться. А представьте себе окна или люстры, по которым не смогут ходить мухи — мечта хозяйки!

Об этих удивительных исследованиях поведал руководитель группы из Тюбингена, наш соотечественник, молодой ученый из Киева Станислав Горб, к слову, человек неординарный и разносторонний. Вот мнения о его работах только двух всемирно известных ученых. «Его исследования способствуют расширению знаний в области биологии и помогают найти путь к техническим новшествам», — считает Вернер Нахтигаль, основатель бионики и технической биологии, профессор университета Заарбрюкен (Германия). «Ваша работа, — пишет профессор Джордж Болл, один из наиболее известных североамериканских энтомологов, — является примером усердия, мастерства и восхищения, вызывает желание следовать за вами». А вот что рассказал о себе сам г-н Горб в беседе с корреспондентом «ЗН».

— Станислав, мало кому из отечественных ученых удалось в столь короткие сроки добиться таких высоких результатов. Что это — невероятное везение, счастливое стечение обстоятельств?..

— Иногда мне действительно кажется, что вся цепь событий произошла по воле случая. Мои родители — простые люди, работавшие на земле с растениями и животными. С ранних лет мне приходилось помогать им, а работа в поле — тоже своеобразный научный процесс со своими задачами, методами, экспериментами. Возможно, открытие целого сложно устроенного мира на одном квадратном метре земли и побудили к поискам целого мира, не менее сложно устроенного, на поверхности насекомых. Лекарственные растения собирал и различал уже с первых классов школы, чуть позже собирал бабочек и стрекоз, знание видов которых уже с первых курсов университета позволило серьезно заняться наукой. В университете мне страшно повезло с учителями. Я попал на кафедру зоологии, где тогда преподавали Г.Щербак, Д.Царичкова, Ю.Вервес, сумевшие свою увлеченность наукой передать студентам. Первые шаги самостоятельных исследований были поддержаны Л.Францевичем, который и предложил тогдашнему первокурснику посмотреть повнимательнее сочленение головы с шеей у стрекоз.

Это настолько меня заинтересовало, что в 1991 г. (в 25 лет — Т.Г.) я защитил кандидатскую диссертацию, где описал механизм фиксации головы у стрекоз. Вы никогда не задумывались, почему у стрекозы не отваливается голова, когда она, к примеру, в полете ударяется о свою жертву? Оказывается, ее голова прикреплена к туловищу не достаточно стабильно. Во время быстрого и маневренного полета все повороты головы контролируются чувствительными волосками. Сама же система сцепления головы с шеей представляет собой две поверхности, несколько напоминающие сапожные щетки. При столкновении они как бы «въезжают» друг в друга, смягчая удар.

Позже я попал в группу Ф.Барта, известного специалиста по биомеханике миниатюрных биологических систем, работающего в Венском университете. Мне предложили несколько интересных задач, связанных с чувствительными органами, выделяющими паутину у пауков. Но мне хотелось продолжить исследования прикрепительных структур насекомых. Попытки найти поддержку в международном научном сообществе увенчались успехом в 1995 году, когда институт Макса Планка в Тюбингене предложил развить эту тему в рамках двухлетнего проекта. В 1999 г. я организовал самостоятельную рабочую группу, в состав которой вошли специалисты-биологи, физики, химики, материаловеды. Результаты нашей работы отражены в трех книгах, изданных в Германии и Голландии, а также в десятках научных статей, моей докторской диссертации.

— Говорят, помимо науки, у вас есть еще одна страсть — живопись, которой вы занимаетесь вполне профессионально: разрабатывали иллюстрации для книги по зоологии, проводили персональную выставку акварелей.

— Почти все время у меня уходит на работу. Все оставшееся я стараюсь тратить на свое самое серьезное увлечение — живопись. Если удается, люблю поиграть в настольный теннис, бадминтон, сходить в кино, съездить с друзьями на природу. Почти всегда слушаю музыку — от классики до джаза и рока.

— А книги? Ваши работы вызывают ассоциации с научной фантастикой. Не увлекаетесь?

— На чтение книг времени остается очень мало — в основном перед сном или в дороге. Но если уж и выдается минутка, то предпочитаю те книги, в которых смысл не лежит на поверхности: Курта Воннегута, Татьяну Толстую. Из фильмов люблю советскую классику (Рязанова, Гайдая), с удовольствием смотрю современные голливудские полнометражные мультфильмы, где трехмерная компьютерная графика доведена почти до совершенства реальности.

— Не собираетесь вернуться в Киев?

— Конечно, дом всегда остается домом, и туда всегда будет тянуть. Но для человека еще очень важно и его дело. Пока что эти две вещи невозможно объединить в одном месте. Наука, которой я занимаюсь, требует достаточно больших инвестиций, на что у НАНУ сегодня нет средств. Если когда-нибудь нормальное финансирование науки в Украине станет возможным, с огромным удовольствием не только вернусь в Киев, но постараюсь передать последующим поколениям украинских ученых багаж знаний и практических навыков, собранных в лучших европейских лабораториях. Так что будем надеяться на лучшее.