Другие терморегулирующие установки

Установки кондиционированного воздуха являются одним из поздних завоеваний техники, поставленных на службу современному комфорту. Но уже миллионы лет назад в животном мире применялись хитроумные системы проветривания и регулирования, достигающие в некоторых случаях такой степени изобретательности и совершенства, что могут вызвать зависть у любого инженера.

Карл фон Фриш, получивший Нобелевскую премию за свои замечательные исследования в области поведения пчел, писал в своей известной работе "Aus dem Leben den Binnen" (Берлин, 1959 г., с. 28): "Нам представляется удивительным, что в инкубаторе пчелиного улья поддерживается постоянная температура 35°С. Тепло выделяется вследствие того, что рабочие пчелы тысячами собираются вокруг сот. В холодную погоду они образуют клубок над запечатанными ячейками, покрывая их своими телами наподобие пухового одеяла. В жаркие дни рой распадается и пчелы вылетают наружу с тем, чтобы пары от сот конденсировались на их крыльях в виде мелких капель. Вернувшись в улей, они начинают быстро махать крыльями наподобие маленьких живых вентиляторов, освежая и охлаждая воздух и поддерживая постоянную температуру, необходимую для развития личинок". Следовательно, можно сказать, что взятая отдельно пчела является существом с переменной температурой, но в результате их совместной отлично организованной деятельности эти небольшие существа составляют большой коллективный гомеотермный организм.

Другую систему регулирования температуры, основывающуюся на использовании лучистой энергии солнца, встречаем у бабочки Argynnis, постоянная температура которой составляет 32,5-33,5°С. В солнечные дни бабочка поддерживает эту относительно постоянную температуру независимо от температуры воздуха. Главной воспринимающей тепло поверхностью являются крылья. Максимальное нагревание происходит, когда крылья полностью раскрыты и направлены перпендикулярно солнечным лучам. Чем меньше угол облучения, тем слабее нагревание. Таким образом, терморегулирование у бабочек достигается изменением положения крыльев. Пока температура тела ниже 35СС, крылья остаются неподвижными и раскрытыми для получения как можно большей дозы солнечной радиации. После восстановления оптимальной температуры тела бабочка начинает махать крыльями, пока не найдет самое лучшее положение, для захвата необходимой дозы солнечных лучей.

Еще более поразительное сходство можно установить между центральным отоплением, осуществляемым человеком, и системой терморегулирования у термитов Macrotermes natalensis, изученных в Береге Слоновой Кости швейцарским ученым Мартином Люшером в 1959-1960 гг.

Эти термиты нуждаются для жизни в условиях теплицы, то есть в постоянной температуре 30°С. Сохранение постоянной температуры двух миллионов насекомых (столько составляет население средней колонии термитов), основывается не на природном тепле тропиков, которое подвержено изменениям, а на их собственном внутреннем тепле. Они являются, по выражению Люшера, настоящими "подвижными печами".

Эта система индивидуального терморегулирования изолирована от изменений температуры окружающей среды стенами толщиной 50 см, твердыми как бетон. Все же два миллиона существ, обитающих в этой крепости без дверей и окон, нуждаются в 1200 литрах свежего воздуха в сутки. Каким образом они его получают? Люшер описывает очень простую и изобретательную систему вентиляции. На внешней части термитника высотой 3-5 м можно видеть около 12 идущих вверх гребней. Эти гребни являются воздухопроводами установки терморегулирования. Их пересекают около 12 ходов для вентиляции, с помощью которых свежий воздух опускается сверху до подвальных этажей термитника. Теплый загрязненный воздух, который поднимается и скапливается в верхней части термитника, попадает в вентиляционные ходы, находящиеся в верхней части сооружения, где охлаждается и вступает в контакт с внешним воздухом через микроскопические поры стен. Из этих "легких" охлажденный и очищенный от двуокиси углерода воздух спускается в обширные своды, возвышающихся примерно на 1 м над уровнем почвы. Оттуда чистый воздух распространяется во все помещения термитника.

В сотнях вентиляционных ходов, идущих вдоль и поперек терморегулирующей установки, бригады термитов заняты тем, что закрывают или открывают отверстия для доступа воздуха в зависимости от времени года, времени суток, степени нагревания помещений, содержания кислорода в воздухе. Любопытная деталь: насекомые регулируют вентиляцию таким образом, чтобы оптимальная для жизни температура была всегда в середине гнезда, то есть в помещении матки ("царицы"). Как же "работники", занимающиеся вентиляцией гнезда, получают столь быструю и точную информацию о тепловом режиме в этой части сооружения, чтобы точно знать, следует ли усилить или ослабить вентиляцию? Дистанция, которая отделяет "воздухопроводчиков" от помещения "царицы", огромна. Цепи курьеров, по которым передавалась бы информация, отсутствуют. Зоологи еще не обнаружили свойства нервной системы термитов, которое говорило бы о наличии у них "сверхчувства". Был выдвинут ряд пока не получивших подтверждения гипотез. Некоторые исследователи полагают, что "воздухопроводчики" имеют систему предвидения температуры. Другие считают, что 55царица" испускает показывающие температуру феромоны. Хотя мы в настоящее время располагаем усовершенствованными установками кондиционирования воздуха, снабженными автоматическими термостатами и чувствительными приборами для контроля состава воздуха, все же раскрытие информируемого на расстоянии механизма восприятия тепла у термитов позволило бы бионикам улучшить созданные до настоящего времени технические системы.