Гидробионика

Раздел бионики - общего учения о методах создания технических систем, характеристики которых приближаются к характеристикам живых организмов, - изучающий возможности использования принципов структуры и функционирования в условиях гидросферы биологических систем и их элементов с целью совершенствования существующих и создания новых технологических систем и устройств в судостроении, судовождении, судовой автоматике, океанологической аппаратуре, подводной робототехнике и др. К основным проблемам Г. относятся: 1) гидродинамика морских животных, включающая экспериментальное изучение особенностей их движительного аппарата с целью разработки теоретических основ движения и соответствующих технических моделей; 2) биомеханические структуры (внутренние и внешние скелеты, кожный покров и др.) с целью разработки новых конструкций, покрытий, заполнителей; 3) биоэнергетика морских организмов, в том числе биолюминесценция; 4) биогидроакустика, проявляющаяся в общении животных под водой и в использовании ими гидролокации; 5) навигационные способности морских животных при миграционных перемещениях на большие расстояния; 6) физиологические механизмы морских млекопитающих, обеспечивающие нормализацию систем дыхания и кровообращения при глубоководных погружениях; 7) механизмы поведения морских животных, управление которыми позволит создавать принципиально новые морские хозяйства, использовать таких гидробионтов, как дельфины, тюлени, морские львы, при подводных исследованиях и работах (для транспортировки легких грузов, поиска, охраны и т. д.). Официальное признание бионики состоялось в 1960 г. на первом симпозиуме в США. В последующие годы Г. интенсивно развивалась во многих странах. Так, в США в короткое время были созданы специализированные экспериментальные базы при Научно-исследовательском центре биологии моря ВМС США, НИИ связи, Океанологическом центре на Гавайских островах, Испытательном центре ракетного оружия ВМС, Лаборатории военно-морской базы в Сан-Диего и др. Созданы исследовательские центры и в др. странах. Исходным положением Г. является признание высокого совершенства структур и функций живых организмов, обусловленного их длительной эволюцией и естественным отбором в специфических условиях гидросферы, в результате чего выработались их исключительные приспособленность к обитанию в условиях водной среды, высокие надежность, экономичность и эффективность биологических систем. Однако при создании полезных в практическом отношении бионических моделей отнюдь не стремятся к слепому заимствованию всех характеристик биологических систем, а производят критический отбор только полезных и необходимых свойств. В основе методологии Г. лежит моделирование в широком смысле этого понятия - от построения гипотез до физико-математических и технических моделей. Широта диапазона работ по Г. не позволяет дать обобщенную оценку научных и практических достижений. Некоторые ученые считают, что Г. поставила гораздо больше вопросов, чем дала на них ответов, а для объяснения многих явлений, рассматриваемых Г., пока не существует соответствующей физической теории. Тем не менее, Г. накопила много фактов, представляющих большой научный интерес. Опубликованы сотни работ, содержащих результаты экспериментальных исследований гидродинамики плавающих китообразных, ластоногих, тунцовых, акул и др., где представлены различные модели формирования ламинарного пограничного слоя, модели механизмов оптимального движения при возникновении турбулентности и др. Предложены новые оригинальные конструкции подводных сооружений и специальных покрытий. Данные физиологии дыхания и кровообращения ныряющих гидробионтов находят практическое использование как в медицине подводных погружений, так и в клинике сердечно-легочных заболеваний. Впечатляющие данные получены при дрессировке дельфинов и морских львов, которые уже практически используются при выполнении важнейших программ глубоководных исследований в ряде стран.