O „znajomości” praw fizyki u zwierząt

Nie będę umieszczał cudów fantazji tam, gdzie jaśnieje cud prawdy“ — powiedział Maeterlinck. I w istocie przyroda potrafi dostarczyć nam tak bogatych obserwacji, że bledną przy nich najbardziej fantastyczne bajki. Badając świat zwierząt, uderza nas przede wszystkim ogromne bogactwo uzdolnień, jakimi obdarzyła je natura. Zadziwiająca nas często zdolność przystosowania się do różnych warunków jest wynikiem między innymi i doskonałej umiejętności wykorzystywania pewnych praw fizycznych do celów biologicznych.

A oto kilka przykładów. Stosunkowo nie tak dawno, bo w roku 1783 został praktycznie użyty spadochron. Prototypów jednak tego nader prostego aparatu znajdziemy w przyrodzie bardzo dużo. Przypomnę choćby meduzę morską. Jej kształt parasola spadochronowego ma właśnie cel wykorzystania oporu ośrodka, w tym wypadku wody, ażeby utrzymać się na fali. Ale również wśród kręgowców znajdziemy kilka form, posługujących się zasadami spadochronu w celach lokomocyjnych. Na przykład u jawajskiej żaby latającej błony pływne rozrastają się tak dalece, że tworzą płaszczyznę lotną. Podobnym urządzeniem posługiwała się wymarła już na naszych ziemiach polatucha. U niej znów płaszczyznę spadochronową tworzyła błona rozpięta pomiędzy odnóżami. Dzięki temu mogła ona ślizgać się przez powietrze w kierunku skośnym do horyzontu, lądując bezpiecznie w tempie zwolnionym, skutkiem zahamowania pędu.

Larwy niektórych owadów tropikalnych (Phyllium, Hymenopus), nie posiadając skrzydeł, mogą lotem spadochronowym przenosić się z miejsca na miejsce dzięki rozszerzonym odnóżom w postaci płatów. stawiających opór powietrzu przy spadaniu

Z lotem spadochronowym wiąże się do pewnego stopnia lot szybowcowy, pozwalający na żeglowanie w powietrzu dzięki umiejętności wykorzystywania prądów wstępujących. Takim lotem posługują się często niektóre ptaki, jak np. bocian, albo pewne motyle (Papilio), nie tracąc niepotrzebnie energii na poruszanie skrzydłami.

Szereg przyrządów codziennego użytku, jak pompa, strzykawka lekarska, czy choćby bańki, oparte są na zasadzie wykorzystania próżni. Otóż narządy gębowe wielu owadów, między innymi i bąka, oparte są na tyir samym prawie fizycznym. Niektóre mięśnie fungują jak tłoki, inne jak wentyle, przeprowadzając pokarm na podobieństwo działania pompy ssąco – tłoczącej.

Drugim momentem wyzyskania próżni będą wszelkiego rodzaju przylgi, czy to u owadów, czy też u żabki drzewnej, pozwalające zwierzęciu na swobodne poruszanie się po powierzchniach gładkich i nachylonych pod różnymi kątami, a nawet na chodzenie „do góry nogami“.

Dość efektownym zjawiskiem wśród zwierząt jest świecenie. Chociaż sam proces luminescencji jest raczej zjawiskiem fizyko-chemicznym, urządzenie samego aparatu świetlnego oparte jest na zasadzie reflektora, czyli na odbiciu promieni dla spotęgowania siły światła. Aparat taki u powszechnie znanego świetlika, zwanego „robaczkiem świętojańskim“, zbudowany jest w ten sposób, że warstwa świecąca komórek leży na warstwie komórek nieprzezroczystych, odbijających światło.

Ciekawym także jest fakt, że sygnalizacja świetlna nie jest obca owadom. Amerykański chrząszcz Photinus Pyralis zwabia nocą swoją małżonkę dwukrotnym sygnałem świetlnym. Gdy samiczka zauważy takie hasło odpowiada sygnałem pojedynczym i w ten sposób obie płcie wzajemnie się odnajdują. Wydaje się, ze głównym celem świecenia jest właśnie ułatwienie wzajemnego odszukania się płci, co potwierdza fakt, że najwięcej zwierząt świecących spotykamy w okrytych wieczną nocą głębiach oceanicznych.

Nader oryginalnym sposobem podrzucania się posługuje się pospolity u nas chrząszczyk, zwany sprężykiem. Posiada on bardzo krótkie odnóża, co nie pozwoliłoby mu na przejście do pozycji normalnej» gdy przewróci się na grzbiet. Radzi więc sobie w sposób następujący. Po stronie brzusznej, na przedpleczu posiada kolec, który wchodzi w zagłębienie na śródpiersiu. Znalazłszy się w niebezpieczeństwie posiada zwyczaj padania na grzbiet i udawania martwego. Gdy następnie chce się przewrócić, napina mięśnie rozszerzając odległość pomiędzy kolcem, a wgłębieniem. Następnie szybko mięsień zwalnia, na skutek czego kolec uderza silnie w zagłębienie, chrząszczyk podskakuje w górę i wykonując w powietrzu „salto mortale“ ląduje na sześciu nóżkach. Korzysta zatem z tej samej zasady, z jakiej korzystają bawiące się w tzw. „klipę” dzieci, które podrzucają w górę patyczek przez uderzenie w niego kijkiem. Schemat budowy sprężyka prawdziwego i sztucznego wyjaśni dokładniej samą technikę podrzutu.

Może jednak najbardziej zdumiewającym przykładem zastosowania praw fizycznych w przyrodzie żywej jest motor reakcyjny na usługach zwierząt. Jest on uproszczonym motorem mechanicznym, działającym na zupełnie tej samej zasadzie. Przez nagłe wyrzucanie wody z organizmu następuje ruch naprzód. Seryjne takie „wybuchy“ pozwalają zwierzęciu poruszać się w środowisku wodnym.

Najłatwiej uzmysłowić sobie ten proces na przykładzie popularnej zabawki dziecinnej w postaci łodzi motorowej. W blaszanej takiej łódeczce pali się świeczka, która rozgrzewa rurkę, umieszczoną pod kadłubem. Po pewnym czasie rozszerzająca się skutkiem ciepła woda zaczyna przepływać przez rurkę, a chwyciwszy takt pcha łódkę naprzód.

Takim sposobem lokomocji posługuje się wiele gatunków zwierząt wodnych. W naszej faunie za przykład niech posłużą larwy niektórych ważek. Wciągają one wodę skrzelami, a następnie raptownie wyrzucają odbytem. Poza tym wiele zwierząt morskich takim systemem motoru reakcyjnego porusza się w wodzie. Wymienię niektóre skorupiaki, głowonogi, wreszcie wspomnianą wyżej meduzę. W miejsce cylindrów i tłoków w takcie sprężania działają tutaj specjalne mięśnie.

Przykładów „znajomości“ zasad fizyki u zwierząt można by przytoczyć mnóstwo. Wspomnę choćby o kilku jeszcze. A więc szereg form wytwarza dość silny ładunek elektryczny, co możemy obserwować u ryb głębinowych. Są owady wydzielające z siebie substancję, eksplodującą na powietrzu przy towarzyszącej detonacji na podobieństwo wybuchu ładunku prochowego. Czymś w rodzaju radaru posługują się nietoperze. Tzw. pająki — cowboye, żyjące w Ameryce, łapią zdobycz na „bolę“, zupełnie jak prawdziwi cowboye konie na stepach. Wreszcie owady i ptaki widzą rzekomo w promieniach infra-czerwonych, niedostępnych dla oka ludzkiego.

Jak widzimy, zwierzęta bywają często znacznie hojniej obdarowane przez naturę niż człowiek, który skutkiem cywilizacji ulega pewnemu wynaturzeniu i zatraca coraz bardziej instynkty naturalne. Zwierzęta wykorzystują prawa fizyczne jak gdyby bezpośrednio, automatycznie, gdy tymczasem człowiek dochodzi do tego samego często celu drogą żmudnych i mozolnych dociekań.

Stąd też często zostajemy zaskoczeni faktem, że cały szereg najróżniejszych wynalazków jest po prostu tylko kopią wzorów spotykanych w naturze. Wiele takich analogii odkryliśmy dopiero w ostatnich czasach, na tle najnowszych zdobyczy w dziedzinie fizyko – chemicznej, a ile jeszcze tajemnic wyjaśni nam najbliższa przyszłość?…