Людям нравится считать себя вершиной изобретательности, гордо любуясь роутерами Wi-Fi и смартфонами. Однако, если присмотреться внимательнее, окажется, что большая часть наших идей заимствована у самой природы. На протяжении миллионов лет растения, животные и целые экосистемы оттачивали конструкции, которые мы лишь недавно начали использовать и называть своими.
Комары подарили нам идею гиподермической иглы — пусть и невольно. А водоотталкивающие покрытия? Природа тоже давно о них позаботилась. Мы часто забываем о том, что за многими нашими прорывами стоит тихая муза природы. Поэтому давайте отдадим должное и посмотрим, какие современные технологии вдохновлены природными механизмами.
10. Кондиционирование воздуха
Пока мы изнываем в жаре в ожидании, когда включится кондиционер, термиты уже миллионы лет живут в прохладе. Их огромные термитники работают как естественные кондиционеры. Внутри температура остаётся постоянной и комфортной, независимо от того, насколько жарко днём или холодно ночью.
Такой эффект достигается благодаря сложной системе каналов и вентиляционных ходов. Они позволяют воздуху циркулировать и поддерживать оптимальную влажность. Вдохновившись этими «архитекторами из земли», инженеры начали создавать энергоэффективные здания, которые имитируют климатическую систему термитников. Эта идея помогает регулировать поток воздуха и температуру с минимальными затратами энергии. Получается, что термиты использовали «зелёную энергетику» задолго до того, как это стало модным.
9. Интернет-сети
Задолго до того, как мы спорили за пароль от Wi-Fi, грибы уже управляли собственной подземной сетью. Микоризные системы, получившие прозвище «Wood Wide Web», удивительно напоминают структуру Интернета. Эти сети позволяют грибам и растениям обмениваться информацией.
Через такие связи растения делятся питательными веществами, посылают химические сигналы и даже предупреждают друг друга об опасности — например, о вредителях или изменениях в окружающей среде. Получается, что деревья словно «переписываются» под нашими ногами, а грибы выполняют роль их мессенджера. Так что в следующий раз, когда у вас пропадёт Wi-Fi, вспомните: природа освоила этот приём задолго до нас. И ей никогда не нужен перезапуск.
8. Гиподермические иглы
Если вам кажется, что иглы — это чудо современной медицины, то стоит подумать ещё раз. Их устройство подсказали нам одни из самых раздражающих созданий — комары. Сколько бы мы ни проклинали этих «вампиров с заднего двора», их хоботок стал образцом для разработки медицинских технологий.
Комариный хоботок устроен так, чтобы прокалывать кожу почти незаметно. В этом помогает комбинация зазубренных краёв, гибкости и встроенного анестетика. В результате насекомое проникает под кожу, высасывает кровь и делает это так ловко, что мы почти ничего не чувствуем.
Изучив этот механизм, учёные создали новые типы медицинских игл, включая микронные, которые в будущем могут революционизировать процесс введения лекарств и вакцинацию. Довольно умно для такого мелкого вредителя — жаль только, что вместе с этим «изобретением» комары часто приносят паразитов.
7. Водоотталкивающие покрытия
Когда мы думаем о цветке лотоса, то чаще всего представляем йогу или медитацию. Но это растение знаменито ещё и уникальной способностью отталкивать воду. Лист лотоса настолько гидрофобен, что капли просто скатываются с поверхности, оставляя его сухим и чистым.
Эффект достигается благодаря особой структуре поверхности, покрытой восковым слоем. Она заставляет воду собираться в капли и катиться вниз, унося с собой грязь. Этот феномен получил название «эффект лотоса».
Эта особенность вдохновила учёных на создание современных технологий. Сегодня по аналогии с лотосом делают водоотталкивающие куртки, самоочищающиеся окна и ткани, устойчивые к пятнам. Так что в следующий раз, пролив кофе на куртку, поблагодарите лотос за то, что он помог сохранить вашу одежду сухой.
6. Системы управления дорожным движением
Муравьи умеют управлять «дорожным движением» в своих колониях миллионы лет. И делают это без светофоров, сигналов и пробок. В колониях, где может жить несколько миллионов особей, они поддерживают порядок благодаря химическим сигналам — феромонам.
Феромоны позволяют муравьям прокладывать маршруты, избегать заторов и поддерживать бесперебойную доставку пищи. Их согласованность могла бы вызвать зависть у любого городского планировщика. Вдохновившись этим, инженеры начали разрабатывать более умные системы организации дорожного движения.
Изучая муравьиные маршруты, учёные переняли принципы распределения потоков. И хотя в городах мы обходимся без феромонов, такие подходы помогают снизить пробки. Забавно, что эти маленькие существа справляются с «часом пик» куда лучше нас.
5. Липучка
Липучка — незаменимый элемент одежды, рюкзаков и даже космических скафандров. Но её история началась с репейника. Его колючие семена легко цепляются за одежду, шерсть животных и всё, что встретят на пути.
В 1940-х годах швейцарский инженер Жорж де Местраль отправился на охоту со своей собакой. Вернувшись, он заметил, что вся одежда и шерсть животного усыпаны репейниками. Заинтересовавшись, он рассмотрел их под микроскопом и обнаружил крошечные крючки, которые цеплялись за ткань.
Так появилась идея создать искусственный аналог. Так родилась липучка Velcro — сочетание слов «velvet» (бархат) и «crochet» (крючок). Сегодня липучка используется повсюду: от одежды до космоса.
4. Клеящие технологии
Гекконы — не только милые ящерицы, но и первооткрыватели современных клеевых технологий. Эти рептилии умеют бегать по стенам и потолкам без помощи липких веществ. Секрет кроется в микроскопических волосках на их лапах — сетах.
Каждая сета разделяется на ещё более мелкие структуры — спатула. Благодаря этому создаётся огромная площадь соприкосновения, которая позволяет развивать большое трение. Таким образом гекконы цепляются за поверхности без клея.
Учёные, вдохновившись этим, создали инновационные клеевые материалы. Их применяют в робототехнике, медицине и даже для создания роботов-альпинистов, способных карабкаться по стенам, как сами гекконы.
3. Антимикробные поверхности
Кожа акулы — это не только обтекаемая форма. Она обладает удивительным антимикробным эффектом. Её поверхность покрыта микроскопическими рёбрышками, которые препятствуют прикреплению бактерий. В результате получается естественная самоочищающаяся защита.
Исследователи переняли этот принцип и создали антимикробные покрытия для медицинских инструментов и больничных помещений. Такие поверхности помогают снизить распространение инфекций и повысить уровень гигиены там, где чистота особенно важна.
Получается, что пока мы усердно пользуемся антибактериальным мылом, акулы спокойно скользят в воде, почти не сталкиваясь с микробами.
2. Энергоэффективное освещение
Светлячки миллионы лет освещают летние ночи своим биолюминесцентным сиянием. Они делают это удивительно эффективно — без потерь энергии в виде тепла. Такое природное свечение возникает благодаря реакции с участием фермента люциферазы и вещества люциферина.
Учёные не могли пройти мимо этого явления. Они изучили процесс и применили его для разработки светодиодов и других энергосберегающих технологий. Таким образом скромные светлячки вдохновили современные разработки в освещении.
Оказывается, дети были правы: иногда самые лучшие идеи рождаются из простых игр с насекомыми в сумерках.
1. Магниторецепция
Пока мы полагаемся на GPS и теряем терпение при слове «пересчёт маршрута», птицы, черепахи и многие животные ориентируются без ошибок. Они используют магнитное поле Земли. Эта способность называется магниторецепцией.
Благодаря ей животные способны преодолевать тысячи километров, возвращаться к своим гнёздам и находить путь с точностью, о которой людям остаётся только мечтать. Учёные до сих пор изучают этот феномен.
Существует несколько гипотез. По одной из них, магниторецепция связана с химическими реакциями в организме животных. По другой — с крошечными магнитными частицами, действующими как встроенные компасы. В любом случае очевидно: природе не нужны карты Google, чтобы добраться из точки А в точку Б.
