Kdo má prvenství?
12. kapitola
Kdo má prvenství?
1. Co řekl jeden biolog o lidech jako o vynálezcích?
„MÁM podezření,“ řekl jeden biolog, „že nejsme novátory, za které se pokládáme; pouze něco opakujeme“.1 Vynálezci často pouze napodobují, co rostliny a živočichové již dělají po celá tisíciletí. Napodobování živých organismů je tak rozšířené, že dostalo své jméno — bionika.
2. Jak srovnal jiný vědec techniku vyvinutou člověkem s technikou v přírodě?
2 Jiný vědec říká, že prakticky všechny základní oblasti lidské techniky „byly odhaleny a živými organismy výhodně využívány . . . dříve, než se je naučil chápat a využívat člověk“. Dodává zajímavý poznatek: „Lidská technika ještě v mnoha ohledech daleko pokulhává za přírodou.“2
3. Které otázky bychom měli mít na mysli, až budeme uvažovat o příkladech z bioniky?
3 Když přemýšlíš o těchto složitých schopnostech živých tvorů, jež se vynálezci snaží napodobit, zdá se ti logické věřit, že to vše vzniklo pouhou náhodou? A že k tomu došlo nejen jednou, ale mnohokrát, a to u živých tvorů, kteří nejsou navzájem příbuzní? Neučí nás zkušenost, že takové složité konstrukce mohou být jedině dílem vynikajícího konstruktéra? Opravdu si myslíš, že by mohla pouhá náhoda vytvořit něco, co mohli později napodobit jen nadaní lidé? Pamatuj na tyto otázky, až budeš uvažovat o následujících příkladech:
4. a) Jak ochlazují termiti svá hnízda? b) Na kterou otázku nemohou vědci odpovědět?
4 KLIMATIZAČNÍ ZAŘÍZENÍ. Díky moderní technice mají dnes mnohé domy klimatizaci. Ale termiti mají ve svých stavbách klimatizaci již odedávna. Jejich hnízdo bývá uprostřed termitiště. Teplý vzduch z něho stoupá do systému větracích kanálů blízko povrchu. Odtud využitý vzduch prostupuje porézními stěnami ven a čerstvý, chladný vzduch vniká dovnitř a klesá do vzduchové komory na dně termitiště. Odsud proudí dále do hnízda. Některá termitiště mají na úpatí otvory, kudy vniká čerstvý vzduch, a v horkém počasí se zde odpařuje voda přiváděná z podzemí, čímž se vzduch ochlazuje. Jak je řízena činnost miliónů slepých dělníků, aby mohli vybudovat tak důmyslně konstruované stavby? Biolog Lewis Thomas odpovídá: „Zřejmá skutečnost, že projevují něco jako kolektivní inteligenci, je tajemstvím.“3
5–8. Čemu se naučili konstruktéři letadel ze studia ptačích křídel?
5 LETADLA. Při projektování křídel letadel jsou již po celá léta s užitkem studována ptačí křídla. Zakřivení ptačích perutí poskytuje vztlak potřebný k překonání zemské přitažlivosti. Má-li však křídlo příliš velký úhel náběhu, vzniká nebezpečí ztráty vztlaku. Aby u ptáka nedošlo ke ztrátě vztlaku, má na předních okrajích křídel řady per, která se zvednou podobně jako klapky slotů u letadla, když se úhel náběhu křídla zvýší (1, 2). Tyto klapky udržují vztlak tím, že brání odtržení proudu vzduchu od povrchu křídel.
6 Dalším zařízením k zvládnutí turbulence a k zabránění ztrátě vztlaku je křidélko (3), malý chomáček per, který může pták zvednout jako palec.
7 Na vnějších koncích křídel jak u ptáků tak u letadel se tvoří víry, které vyvolávají aerodynamický odpor. Ptáci ho překonávají dvěma způsoby. Někteří, například rorýsi a albatrosové, mají dlouhá, štíhlá křídla s krátkými špičkami. Tato konstrukce značnou měrou brání tvorbě vírů. Jiní, například káňata a supi, mají křídla široká, a ta by působila silné víry; tomu se však zabrání, jestliže ptáci roztáhnou křídelní pera na konci perutí jako prsty. Konce pak již nejsou tupé, ale mají několik úzkých špiček, které zmenšují tvorbu vírů a odpor vzduchu (4).
8 Konstruktéři letadel převzali mnoho těchto znaků. Zakřivení křídel působí vztlak. Rozmanité klapky a výstupky slouží k ovládání proudění nebo jako brzdicí zařízení. U některých menších letadel je odpor vzduchu, který vzniká na koncích křídel, zmenšován plochými plátky, které jsou umístěny v pravém úhlu k povrchu křídel. Křídla letadel však stále ještě zaostávají za technicky podivuhodně konstruovanými křídly ptáků.
9. Kteří živočichové a které rostliny používali již před člověkem prostředky proti zamrzání a jak účinné jsou tyto prostředky?
9 OCHRANA PROTI ZAMRZÁNÍ. V chladicím systému automobilů používá člověk glykol jako prostředek proti zamrzání. Některé mikroskopicky malé rostliny žijící v antarktických jezerech se však chrání před zmrznutím tím, že používají chemicky podobný glycerol. Ten se najde i u hmyzu, který je schopný života ještě při teplotách minus 20 stupňů Celsia. Některé ryby si samy vyrábějí svůj prostředek proti zamrznutí a jsou tak schopny života v ledových vodách Antarktidy. Některé druhy stromů přežívají teploty minus 40 stupňů, neboť obsahují „velmi čistou vodu, bez částic prachu a nečistot, na nichž by se mohly tvořit krystaly ledu“.4
10. Jak si opatřují někteří vodní brouci zařízení k dýchání pod vodou a jak je používají?
10 DÝCHÁNÍ POD VODOU. Lidé mohou zůstat pod vodou až hodinu, mají-li při sobě zásobníky se stlačeným vzduchem. Někteří vodní brouci řeší problém jednodušším způsobem a zůstávají pod vodou déle. Polapí si vzduchovou bublinu a potopí se. Bublina nahrazuje plíce. Přijímá oxid uhličitý, který brouk vydechuje, a propouští jej do vody; ve vodě rozpuštěný kyslík přechází do vzduchové bubliny a brouk jej může použít.
11. Jak jsou rozšířeny v přírodě biologické hodiny? Uveď některé příklady.
11 HODINY. Dávno předtím, než člověk začal používat sluneční hodiny, dodržovaly živé organismy přesně čas. Při odlivu pronikají mikroskopicky malé rostliny, rozsivky, na vlhký povrch pobřežního písku. Když přichází příliv, noří se opět do písku. V laboratoři, kde není příliv ani odliv, pracují jejich vnitřní hodiny dále a rozsivky se dostávají na povrch písku a opět do písku v rytmu přílivu a odlivu. Krabi z rodu Uca za odlivu tmavnou a vylézají ze svého úkrytu; za přílivu světlají a opět zalézají do svých doupat. V laboratoři daleko od oceánu nadále tmavnou přesně v době odlivu a v době přílivu světlají. Ptáci se mohou orientovat podle slunce a hvězd, jež během času mění svou polohu. Proto musí mít ptáci vnitřní hodiny, jež tyto změny vyrovnávají. (Jeremjáš 8:7) Od mikroskopicky malých rostlin až po člověka všude tikají milióny vnitřních hodin.
12. Kdy začali lidé používat primitivní kompasy, ale jak byly kompasy užívány již dlouho předtím?
12 KOMPASY. Asi ve 13. století n. l. začal člověk používat primitivní kompas — magnetickou jehlu, která plavala v misce s vodou. Nebylo to ovšem nic nového. Určité bakterie mají v řetězcích uspořádané částečky magnetitu, které mají správnou velikost, aby mohly působit jako kompas. Vedou je tam, kde jsou příznivé podmínky. Magnetit byl také nalezen u mnoha dalších živočichů — mimo jiné u ptáků, včel, motýlů, delfínů a měkkýšů. Pokusy ukázaly, že se poštovní holubi při návratu domů orientují podle zemského magnetického pole. Dnes se všeobecně uznává, že tažní ptáci nacházejí svůj kurs mezi jiným pomocí magnetického kompasu, který mají v hlavě.
13. a) Jak mohou mangrovníky žít ve slané vodě? b) Kteří živočichové mohou pít mořskou vodu a jak to, že jim neškodí?
13 ODSOLOVÁNÍ. Lidé budují ohromná zařízení k odsolování mořské vody. Kořeny mangrovníků nasávají mořskou vodu, ale filtrují ji přes membrány, které zadržují sůl. U jednoho druhu mangrovníku rodu Avicennia jsou na spodní straně listu žlázy, které vylučují přebytečnou sůl. Mořští ptáci, například rackové, pelikáni, kormoráni, albatrosové a buřňáci, pijí mořskou vodu a pomocí žláz v hlavě vylučují přebytečnou sůl, která se jim dostává do krve. Tučňáci, mořské želvy a mořští leguáni rovněž pijí slanou vodu a vylučují přebytečnou sůl.
14. Která zvířata například produkují elektřinu?
14 ELEKTŘINA. Asi pět set druhů elektrických ryb je vybaveno bateriemi. V Africe zdomácnělý sumec elektrický může vyrobit napětí 350 voltů. Rejnok elektrický žijící v severním Atlantiku vydává elektrické výboje o 50 ampérech a 60 voltech. U jihoamerického úhoře elektrického bylo při elektrických ranách naměřeno napětí až 886 voltů. „Je známo jedenáct různých čeledí ryb, v nichž existují druhy s elektrickými orgány,“ říká jeden chemik.5
15. Jaké druhy zemědělské činnosti vykonávají někteří živočichové?
15 ZEMĚDĚLSTVÍ. Po staletí obdělávají lidé půdu a pěstují dobytek. Avšak již mnohem dříve byli někteří mravenci činní jako zahradníci. V kompostu, který vyrábějí z listí a svých výkalů, pěstují houby jako svou potravu. Jistí mravenci chovají mšice jako dobytek, dojí jejich sladkou medovici a dokonce pro ně staví stáje. Mravenec zrnojed uskladňuje semínka v podzemních obilnicích. (Přísloví 6:6–8) Jeden brouk ostříhává stromy mimózy. Pišťucha a svišti kosí, suší a ukládají seno.
16. a) Jak se líhnou vejce mořských želv, některých ptáků a aligátorů? b) Proč je práce samečka tabona tak náročná a jak ji koná?
16 UMĚLÉ LÍHNĚ. Člověk staví umělé líhně k líhnutí vajec, ale přišel na to dost pozdě. Mořské želvy a někteří ptáci kladou vejce do teplého písku, kde se líhnou. Jiní ptáci nechávají svá vejce líhnout v teplém sopečném popelu. Aligátoři někdy pokrývají svá vejce tlejícím rostlinným materiálem, v němž vzniká teplo. Ale mistrem v tomto oboru je sameček tabona. Vyhloubí velkou jámu, naplní ji rostlinným materiálem a pokryje pískem. Kvasící rostlinný materiál hromadu zahřívá a samička tabona do ní šest měsíců klade každý týden po jednom vejci. Sameček po celou tu dobu kontroluje teplotu v hromadě tím, že do ní strká zobák. Ať mrzne nebo je velmi horko, udržuje svou umělou líheň na teplotě 33 stupňů Celsia tím, že přihrnuje nebo odhrnuje písek.
17. Jak používají chobotnice a oliheň tryskový pohon a kteří jiní živočichové to činí také?
17 TRYSKOVÝ POHON. Pokud dnes cestujeme letadlem, má pravděpodobně tryskový pohon. Mnohá zvířata se rovněž pohybují pomocí tryskového pohonu, a to již celá tisíciletí. Vyniká tím například chobotnice a oliheň. Nasávají vodu do zvláštní komory a pak ji silnými svaly vypuzují, čímž se odrážejí kupředu. Tryskový pohon také používá hlavonožec loděnka, hřebenatky, medúzy, larvy vážek a dokonce některé druhy mořského planktonu.
18. Uveď některé svítivé rostliny a živočichy. Ve kterém ohledu je jejich světlo hospodárnější než světelné zdroje vyvinuté lidmi?
18 OSVĚTLENÍ. Tomáši Edisonovi se připisuje vynález žárovky. Není příliš výkonná, protože ztrácí energii ve formě tepla. Světélka, která rozsvěcují a zhasínají světlušky, pracují hospodárněji. Vyrábějí studené světlo, takže nedochází ke ztrátě energie. Četné druhy hub, plísní, bakterií a červů září velmi jasně. Jeden z těchto červů, který je larvou amerického brouka z čeledi páteříčkovitých, vypadá se svými dvěma červenými „reflektory“ a jedenácti páry bílých nebo bledězelených svítících „okének“ po obou stranách těla jako osvětlený miniaturní železniční vlak. Mnoho druhů ryb svítí, mimo jiné mořský ďas, hadovitě protáhlá hlubinná ryba Chauliodus, svítivá ryba Myctophum affine, pětipásová svítící ryba Bathysidus pentagrammus a hlubinné sleďovité ryby. V mořském příboji svítí a světélkují milióny mikroorganismů.
19. Kdo vyrobil papír dlouho před člověkem a jakým způsobem jeden z těchto výrobců papíru izoluje svůj dům?
19 PAPÍR. Egypťané ho vyráběli před tisíciletími. Ale vosy a sršně je daleko předstihli. Tito okřídlení dělníci rozmělňují zvětralé dřevo a vyrábějí tak šedý papír, z něhož si staví hnízda. Sršně si zavěšují velká okrouhlá hnízda na stromy. Vnější stěna se skládá z mnoha vrstev pevného papíru, jehož vrstvy jsou od sebe odděleny vzduchotěsně uzavřenými prostorami. Tak je hnízdo chráněno před horkem i chladem stejně účinně jako cihlovou stěnou silnou 40 centimetrů.
20. Jak se pohybuje jeden druh bakterií a k jakému závěru proto došli vědci?
20 ROTAČNÍ MOTOR. Mikroskopicky malé bakterie používají rotační motor o tisíce let déle než člověk. Jeden druh bakterií má vláskovité výběžky, které jsou navzájem stočeny do tuhé spirály podobné vývrtce. Touto „vývrtkou“ otáčí jako lodním šroubem a tak se pohybuje dopředu. Může dokonce obrátit chod svého motoru. Jak to dělá, není vyzkoumáno. V jednom pojednání je uvedeno, že bakterie může dosáhnout rychlosti, která odpovídá až padesáti kilometrům za hodinu, a je tam řečeno, že „příroda vlastně vynalezla kolo“.6 Jeden badatel dospěl k závěru: „Tím se uskutečnila jedna z nejfantastičtějších představ v biologii: Příroda opravdu vytvořila rotační motor opatřený spojkou, rotujícím hřídelem, ložisky a rotující převodovkou.“7
21. Jak používají sonar některá zvířata, jež navzájem nejsou příbuzná?
21 SONAR. Sonar netopýrů a delfínů daleko předstihuje napodobeninu, kterou vytvořil člověk. V zatemněném prostoru, ve kterém jsou napříč napjaté dráty, poletují netopýři, aniž se drátů dotknou. Ultrazvukové signály, které netopýři vysílají, se odrážejí od předmětů a vracejí se k netopýrům, kteří využívají ozvěn, aby se překážkám vyhnuli. Sviňuchy a velryby používají téhož systému ve vodě. Lelek jeskynní využívá orientace pomocí ozvěny, když vyhledává nebo opouští temné jeskyně, v nichž nocuje. Při letu se dává vést pronikavými zvuky, které vydává.
22. V jaké formě používají mnozí živočichové, kteří nejsou navzájem příbuzní, princip zátěže, podobně jako je tomu u ponorek?
22 PONORKY. Bylo již mnoho ponorek, než je vynalezl člověk. Mikroskopicky malí mřížovci regulují svou váhu pomocí olejových kapek ve své protoplazmě a tak v moři stoupají nebo klesají. Ryby mění svůj vztlak tím, že přijímají plyn do svého plovoucího měchýře nebo jej vypouštějí. Loděnka má ve své ulitě komůrky neboli plovací nádrže. Mění svůj ponor tím, že mění poměr vody a plynu v těchto nádržích. Sépiová kost (vápenitá vnitřní ulita) sépie obecné obsahuje četné dutiny. Tento tvor podobný chobotnici mění svůj vztlak tím, že umí vytlačit vodu ze svého skeletu a do prázdné dutiny nechává vniknout plyn. Tím plní dutiny v sépiové kosti stejnou funkci jako vodní nádrže v ponorce.
23. Která zvířata jsou vybavena tepločivnými orgány a jaké přesnosti docilují?
23 TEPLOMĚRY. Lidé začali vyvíjet teploměry od 17. století, avšak jejich výrobky jsou primitivní ve srovnání s teploměry v přírodě. Moskyt může svými tykadly vnímat teplotní rozdíly 1/500 stupně Celsia. Chřestýš má po stranách hlavy prohlubeniny se smyslovými buňkami, kterými může vnímat změny teploty 1/1000 stupně Celsia. Hroznýš královský reaguje během 35 milisekund na změnu teploty o zlomek stupně. Pták tabon a jeden druh australského krocana mohou svým zobákem přesně měřit teploty v rozmezí půl stupně Celsia.
24. Který výrok nám připomínají tyto příklady?
24 Když si uvědomíme, v čem všem člověk napodobil zvířata, přichází nám na mysl biblická rada: „Zeptej se však, prosím, domácích zvířat, a ta tě poučí; také okřídlených nebeských tvorů, a oni ti povědí. Nebo projev svůj zájem zemi, a ta tě poučí; a mořské ryby ti to oznámí.“ — Job 12:7, 8.
[Studijní otázky]
[Praporek na straně 152]
Napodobování živých organismů je tak rozšířené, že dostalo své jméno
[Nákres na straně 153]
(Úplný, upravený text — viz publikaci)
Odpařováním ochlazované hnízdo
Využitý vzduch
Čerstvý vzduch
Spodní voda
[Nákres na straně 154]
(Úplný, upravený text — viz publikaci)
1 2 3 4
1 2 3
[Obrázek na straně 155]
Vzduchová bublina
[Obrázek na straně 159]
Průřez ulitou loděnky
