Мир камня разнообразен и удивителен. В пустынях, на горных хребтах, в пещерах, под водой и на равнинах камни, обработанные силами природы, напоминают готические храмы и диковинных животных, суровых воинов и фантастические пейзажи. Природа всюду и во всем проявляет свою бурную фантазию.
Каменная летопись планеты писалась на протяжении миллиардов лет. Ее создавали: потоки раскаленной лавы, барханы бескрайних пустынь, лучи палящего солнца, удары океанических штормовых волн, течения бурных рек.

Верблюд, «покоритель пустынь», существенно отличается от других четвероногих. Поскольку порой ему приходится по многу дней не потреблять ни воды, ни пищи, эти запасы ему необходимо в буквальном смысле носить на себе. Причем вода действительно хранится в его горбах, но в особом, связанном состоянии. Более того, она расходуется так, что это не сказывается на вязкости крови.
У человека по-иному. Когда он теряет жидкость, это происходит прежде всего за счет крови. Она попросту густеет, и поэтому потеря влаги очень опасна для нас. Верблюд же и после многодневных переходов «не жалуется» ни на сердцебиение, ни на кровяное давление. Его кровеносная система работает отменно, даже когда он напоминает обтянутый кожей скелет. Добравшись до воды, он буквально заглатывает 10—12 ведер влаги и на глазах восстанавливает свой прежний вид. А на рисунке вы видите всего лишь курьез, когда верблюда решили «подвезти».
Долгое время считали, что именно запас влаги в виде жира позволяет верблюду подолгу обходиться без воды. Однако дело не только в этом. Чтобы не перегреться в жару, большинство животных потеют, теряя при этом огромное количество жидкости. Например, человек при интенсивной работе в жаркий день выделяет 8 литров пота! Верблюд позволяет температуре своего тела повышаться до 40 градусов, и лишь когда этот предел будет превышен, начинает потеть. Но пока огромное (весом до 800 килограммов) тело верблюда прогреется, жара уже и спадать начнет. Так что «корабль пустыни» расходует воду очень экономно.
Кстати, вы не задумывались, почему такое крупное пустынное животное покрыто шерстью? Ведь, как мы знаем, чем массивнее теплокровное животное, тем больше у него проблем с удалением избытков тепла, больше угроза перегрева. Дело в том, что ночи и зимы в пустынях довольно холодные, и поэтому верблюду приходится заботиться не только о сбросе, но и об удержании тепла.
Вопросы удержания и расходования тепла очень важны при выведении потомства. Например, яйцам, чтобы из них вылупились птенцы, необходим постоянный и равномерный нагрев. Каких только способов не придумала природа для выполнения этого условия! Например, клесты поддерживают в гнезде температуру плюс 38 градусов, когда «за бортом» минус 35! А вот австралийские сорные куры зарывают свои яйца в почву, смешанную с растительным мусором, и регулируют подачу к ним тепла, то разрывая, то вновь насыпая земляные холмики, — и так месяцами! Насколько же чувствительным должен быть птичий «термометр» — язык, точно определяющий температуру яиц! Изучение терморегуляции этих птиц способствовало созданию робота-терморегулятора.
Немало удивительного можно обнаружить и совсем близко от нас, точнее говоря, прямо на нас. Речь идет о нижней части человеческих ступней. Наверняка вы слышали, а может быть, и видели в фильмах, как некоторые люди ходят по раскаленным камням или тлеющим углям. Многое в этом феномене уже стало понятным, например, как плохо проводит тепло толстая и грубая кожа подошв и каким великолепным теплоизолятором является водяной пар, выделяемый при нагревании ступней. Однако расшифровать эту загадку до конца ученые еще не смогли.
Еще одну загадку — почему у полярного медведя кожа черная, а сам он белый — удалось разгадать совсем недавно. Оказывается, это связано с особенностями рассеивания солнечного света шерстинками. При этом часть солнечного излучения превосходно доходит до кожи по пустотелым волоскам меха и нагревает ее, да так, что медведь покрывает до четверти своей потребности в тепловой энергии «из воздуха». Это изобретение природы предполагается использовать в солнечных батареях — если их покрыть подобными волосками, эффективность использования света может возрасти на 50 процентов.

А каким образом удается млекопитающим поддерживать постоянную температуру своего тела? Обратимся сперва к современникам их далеких предков — например динозаврам. Правда, до сих пор между учеными идут споры о том, были ли они теплокровными или холоднокровными.
Судя по ископаемым останкам, некоторые древние ящеры регулировали свою температуру так же, как это делают бабочки, меняя положение крылышек относительно лучей Солнца. Перепончатые выросты на хребте, например, диметродона представляли собой систему, напоминающую радиатор батареи водяного отопления. Расположив такой «веер», точнее «гармошку», поперек солнечных лучей, можно было хорошо прогреться.
Подобным «устройством», только работающим на отдачу тепла, обладает слон. Роль «веера» выполняют у него уши. И в том и в другом случае большие, но сравнительно тонкие участки поверхности тела пронизаны огромным количеством кровеносных сосудов. Расправляя уши против ветра, да еще и поливая их водой, слон добивается существенной теплоотдачи.
Слону, конечно, при его телосложении и жизни в жарком климате такой «радиатор» просто необходим. А вот у маленьких млекопитающих заботы совсем противоположные. Причина этого заключается в том, что при уменьшении массы тела, скажем, в восемь раз, площадь его поверхности уменьшится лишь в четыре раза, то есть, фактически, станет даже больше (по отношению к массе). Что же получается: масса органов, которые, собственно, и производят тепло, уменьшилась, а площадь кожи, отдающей энергию, относительно возросла. Неудивительно, что мелкие животные теряют тепло намного быстрее, чем крупные.
Теперь мы окончательно можем ответить на вопрос, почему так проворна мышка, отчего так часто бьется ее сердце и так быстро она дышит. Чтобы поддержать нужную для нее температуру тела, ей приходится действительно быстрее жить — чаще есть и скорее переваривать пищу. Иначе вырабатываемое в организме тепло очень быстро рассеется через кожу, какой бы шерстью она ни была укутана.
В этом и кроются причины заметной суетливости мелких животных. Подчеркнем еще раз, что разговор идет о теплокровных организмах, которые не могут «позволить себе» существенное снижение температуры. Поэтому их масса не может быть меньше определенной величины. Действительно, самая маленькая землеройка весит примерно два грамма, так же как мельчайшие летучие мыши и миниатюрные птички колибри.
Все время бодрствования эти «малыши» заняты поисками пропитания — землеройка за день съедает пищи в два раза больше, чем весит сама! Представьте, что вам пришлось бы съедать 100 и более килограммов пищи в сутки! Масса сердца землеройки составляет 14 процентов массы тела, в то время как у слона — всего лишь 4 процента. Оно делает свыше тысячи ударов в минуту, слоновье же — 25 ударов. Чувствуете разницу?
Итак, ограничение на максимальные размеры животных накладывают, как вы помните, вес и прочность костей и суставов, а на минимальные — энергообмен и теплоотдача. Это важно знать при выведении новых пород животных, особенно декоративных.

Замечали ли вы, как ведут себя нежащиеся на солнышке бабочки? То широко раскроют крылья, то вдруг сложат их и устроятся так, что лучи солнца скользят вдоль их
поверхности. Оказывается, такое поведение связано с необходимостью поддержания определенной температуры их тела.
Бабочкам-крапивницам, например, требуется иметь температуру тела 36 градусов. Точные измерения показали, что стоит температуре опуститься чуть ниже этой отметки, как бабочки стремятся восполнить потери тепла с помощью распластанных крыльев. Это напоминает раскрытие солнечных батарей на космическом корабле. Если же происходит перегрев, бабочки складывают крылышки и направляют их ребром к солнцу. Так же регулируют температуру тела и некоторые другие насекомые.
Удивительны в этом отношении общественные виды, скажем, пчелы. В их домах-ульях поддерживается строго определенная температура, необходимая для развития из яиц личинок, а затем и взрослых особей. Для этого при излишнем нагреве пчелы смачивают стенки улья водой, которая, испаряясь, уносит избыток тепла, а также вентилируют с помощью крылышек все помещение. Если же температура падает, пчелы собираются вокруг сотов тесными группами, чтобы уменьшить площадь поверхности, с которой излучается тепло, или интенсивно дрожат, чтобы согреться самим и согреть помещение улья.
Нечто подобное обнаружено и в термитниках. Сложнейшая система вентиляционных ходов позволяет поддерживать необходимую температуру и в этих строительных шедеврах. Бионики изучают их в надежде улучшить созданные человеком технические системы.
Вообще чувствительность насекомых к изменениям температуры весьма высока. Этим пользуются... цветки растений. Давно было замечено, что некоторые из них на ощупь теплые. А проведенное недавно исследование дало удивительный результат. Оказалось, что порой внутри цветка поддерживалась температура 40 градусов, в то время как окружающий воздух не прогревался выше десяти. Подобная тепловая мощность в тех же условиях доступна зверю весом не менее трех килограммов, а тут всего лишь нежный цветок!
Так что и растения способны «подогревать» себя, особенно, когда им нужно привлечь насекомых для опыления. А уж те знают, что их ждет в этом теплом местечке — отдых, вдоволь нектара и возможность разогреть перед полетом свои мускулы.

Уильям Гарвей (1578 — 1657) — английский врач. Описал большой и малый круги кровообращения, предположил существование капилляров, открытых значительно позже. Не допускал возможности самозарождения живых организмов из неживой материи, выдвинул знаменитое утверждение: «Все живое — из яйца». Отстаивал свои взгляды, несмотря на жестокие гонения и многочисленные лишения.

Помимо учащения дыхания, признаком затрачиваемых нами усилий служит, как вы знаете, и учащение сердцебиения. Это два взаимосвязанных процесса. Действительно, вдыхаемый кислород должен как можно скорее доставляться к тканям организма, в которых, собственно, и совершается работа и происходит выделение тепла. А для этого нужен мощный насос, перегоняющий кровь, — переносчик кислорода — от легких до каждой клеточки тела.
Долгое время — почти полторы тысячи лет — господствовало учение древнеримского врача Галена, согласно которому кровь образуется из пищи... в печени. Оттуда она поступает в сердце, где смешивается с «одухотворяющей» субстанцией — пневмой, идущей из легких, превращается из венозной в артериальную и затем потребляется всеми органами тела.
Тайну кровообращения раскрыли лишь в XVII веке после многочисленных опытов на животных и изучения анатомии на трупах людей. Оказалось, что кровь не расходуется в органах, а лишь переходит в них из артерий в вены по мельчайшим сосудам — капиллярам — и возвращается к сердцу. Так был установлен замкнутый характер ее движения по организму.
Если говорить о человеке, то в среднем за его жизнь легкие совершают 720 миллионов вдохов и выдохов, а сердце — три миллиарда ударов. Вот уж мотор так мотор! Трудно даже сравнить эту биологическую машину с чем-то, созданным людьми. Вот почему оказалось столь непросто создать искусственное сердце. К сожалению, эта задача очень важна, так как сердце человека часто выходит
из строя, не исчерпав отпущенного ему природой ресурса.
Сейчас мы не касаемся проблемы пересадки сердца от донора. Разговор идет лишь об искусственных аппаратах. Здесь есть определенные успехи, немало больных живут с искусственными клапанами сердца. Но эти операции еще очень дороги, к тому же существует проблема отторжения чужеродных нашему организму веществ. Поиски в этой области идут очень интенсивно, работы здесь хватит и бионикам.

На какое время хватит у вас запаса воздуха при нырянии? Скорее всего, на одну-две минуты. У тренированных ныряльщиков — на несколько минут. А ведь как заманчиво было бы нырять в море на любую глубину и проводить там сколько хочешь времени!
Эту мечту воплотил — правда, только лишь в романе «Человек-амфибия» — писатель-фантаст Александр Беляев. Увы, пересадить человеку жабры нельзя даже теоретически. Может быть, стоит поучиться у таких отменных ныряльщиков, как дельфины, тюлени и киты?
Вот, например, дельфин. Подавая ему в опытах звуковые сигналы сперва с глубины, а затем с поверхности воды, определили, что для него не составляет особого труда нырнуть на 150 метров. Кашалоты погружаются на глубину до 1000 метров и подолгу плавают там.
Беда в том, что переделать наши легкие для того, чтобы они стали схожими по объему с легкими животных, тоже нельзя. Можно лишь тренировать способность задерживать в себе воздух. Рекордные глубины погружения людей без какой-либо аппаратуры достигают нескольких десятков метров и такие опыты связаны с большим риском.
Дело еще и в том, что животные под водой переключают подачу кислорода только на самые важные органы, в том числе — на мозг и сетчатку глаз, а также уменьшают частоту сердцебиения. Как снабжаются их мышцы энергией в отсутствие дыхания, во многом еще не ясно.
Изобретатели создали насыщенные кислородом жидкие смеси, которые можно вводить в легкие. Это кажется немыслимым: разве при попадании жидкости в легкие мы не захлебнемся в тот же миг? Будем надеяться, что нет, так как мелким животным (мышам и собакам), подвергнутым соответствующим экспериментам, удавалось существовать, пропуская через легкие подобную жидкость и извлекая из нее при этом кислород.
Эти опыты нужны не только спортсменам или водолазам, готовящим себя к работе на большой глубине под водой. Изучение переносящих кислород жидкостей необходимо для разработки искусственных заменителей крови, в которых испытывает большую потребность медицина.

Иван Михайлович Сеченов (1829—1905) — российский физиолог. Исследовал дыхательную функцию крови. Занимался проблемами физио логии труда, им написана одна из первых монографий на эту тему — «Очерки рабочих движений». Главный труд — «Рефлексы головного мозга», где впервые было показано, что в основе психических явлений лежат физиологические процессы, которые| можно изучать с естественно научных позиций.

Собака после долгого бега усиленно дышит, высунув язык. А вспомните, как вы чувствуете себя после игры в баскетбол или быстрых танцев. Одним из показателей вашей усердной «работы» служит как раз учащенное дыхание. С чем это связано?
Подумайте: мог бы работать двигатель, в котором сгорает топливо, без воздуха? Ну конечно, нет. Чтобы что-то горело, необходимо непрерывно подавать окислитель — им и служит воздух, содержащий кислород. Обратите внимание, как ярко вспыхивает пламя, когда раздувают огонь.
Для получения энергии из поступающей в организм животного пищи также требуется кислород. Поэтому природа снабдила живые существа различными органами дыхания. При интенсивном движении требуется больше воздуха, поэтому дыхание учащается.
Млекопитающие, в том числе и человек, дышат легкими, рыбы — жабрами, к клеткам насекомых воздух поступает по специальным трубочкам — трахеям. Даже кожа является органом дыхания, например, у лягушек, змей и многих рыб.
Между прочим, способ дыхания — один из важных факторов, определяющих «теплокровность» или «холоднокровность» животного. Судите сами: для поддержания постоянной температуры тела млекопитающим необходимо, чтобы процесс окисления шел в определенном, и довольно высоком, темпе. На суше это удается обеспечить прокачиванием через легкие больших объемов воздуха. Даже в покое человек вдыхает в сутки не менее 400 литров кислорода.
А вот в воде обеспечить постоянную температуру тела сложнее, так как вода намного плотнее воздуха и, чтобы добыть из нее нужное количество растворенного в ней кислорода, рыбам нужно было бы пропускать через жабры сильный поток жидкости. Представляете, сколько энергии забирал бы «насос», прокачивающий воду, если бы рыбы были теплокровными? К тому же вода при этом забирала бы с собой, как в водяном радиаторе, слишком много с таким трудом добытого тепла.  Выходит, в воде легче быть холоднокровным организмом, подстроив температуру тела под температуру окружающей среды.
Объясним теперь интересный факт, упомянутый в начале этой главы. Дыхание мелких животных более учащенное, чем крупных. Это свидетельствует об увеличении скорости энергообмена. А если жизненные циклы следуют один за другим более интенсивно, то и жизнь протекает быстрее. Вот и ответ на вопрос: почему слон живет дольше, чем мышь? Понятно, что такого рода вопросы не могут не вызывать интереса и ученых, и самых обычных людей. Ведь получается, что с процессом дыхания тесно переплетена проблема старения.
«По улицам слона водили» — наверняка каждому из вас знакома эта строчка из басни Крылова. Теперь увидеть слона не в диковинку, слонов возят по городам передвижные зоопарки и цирки. А вот такого слона, как изображен на рисунке, удалось встретить немногим. Установка, к которой он был подключен, предназначена для изучения дыхания земного великана. Кстати, оказалось, что слон довольно эффективно использует вдыхаемый им кислород. Но вряд ли даже его можно сравнить с морскими животными...