Уже несколько столетий ведется целенаправленная, и в то же время очень широко разветвленная работа по изучению всевозможных энергетических проявлений в живом организме: извлечении, трансформации, аккумулировании, использовании и передаче энергии. Эти исследования начинаются от простейших представлений А. Лавуазье о жизни как замедленном горении, Р. Майера о превращении в тепло и механическую, мускульную энергию сгорающих в нас (точнее – окисляющихся) органических веществ, до современной биоэнергетики, базирующейся на строгих представлениях биофизики и биохимии. Отсюда не следует, конечно, что в биоэнергетике все известно, все понятно. Но очень многое действительно стало известно. Из всего многообразия проблем и открытий биоэнергетики здесь будут упомянуты лишь некоторые.

Помимо научно-познавательного, достаточно ясен и огромный прикладной интерес к биоэнергетическим системам и установкам. Потребность в источниках энергии все возрастает. Значительные достижения современной энергетики – атомная энергетика, новые методы (термоэлектрический, термоэлектронный, термоэлектростатический, магнитогидродинамический), топливные элементы и другие все же не удовлетворяют возросших требований судовой энергетики в надводном и подводном судостроении.

Гидросфера сама по себе является источником колоссальных запасов энергии. Если высота волны около 5 м, то на одном квадратном километре моря пропадает неиспользованным около 3 млн. кет энергии. К несчастью, иногда эта энергия разрушает надстройки и даже корпуса судов, разбивает прочные береговые и свайные сооружения. Казалось бы, незначительные величины мощностей, имеющие место в биоэнергетике, настолько уступают мощностям, достижимым в неживой природе, в искусственных энергетических системах, что этот факт сам по себе может притупить интерес к прикладным аспектам биоэнергетики. На самом же деле все обстоит несколько иначе.

Во-первых, энергетические ресурсы биологических систем не слишком малы даже в пересчете на масштабы судовой энергетики. Так, водоизмещение китов составляет десятки тонн, а протяженность их сезонных миграций исчисляется сотнями и тысячами километров (у синего кита – свыше 9000 км, у горбатого кита – от 6000 до 9000 км). Или вспомним о таком мощном насосе, как сердце того же кита, весящем 600–700 кг, и перекачивающем тысячи литров крови в течение одного часа.

Во-вторых, биоэнергетика привлекает очень малым динамическим диапазоном изменений температуры, давления, разности потенциалов и ряда других физических параметров, резко отличающих энергетику живого от технической энергетики. Одно из дополнений к определению жизни так и формулируется: жизнь – это форма существования материи, характеризующаяся очень узким диапазоном энергетического баланса. Допустимые физические параметры внешнего воздействия различны для разных видов животных. Так, лепестки жабр обычных рыб не выдерживают температуру воды свыше 45–50°С, в то время как в горячих источниках Калифорнии при температуре, намного превышающей 50°С, нормально обитают рыбы лукании, а в промерзающих до дна водах Северной Америки живут рыбы даллии, вмерзающие в лед до весны. Но диапазон даже этих колебаний мал по сравнению с перепадом температур в технических системах.

В-третьих, биоэнергетика располагает механизмами превращения энергии с чрезвычайно высоким к. п. д., в то время как в технической энергетике этот вопрос все еще является актуальным.

В-четвертых, успехи технической микроминиатюризации все еще не могут сравниваться с микроскопичностью сложнейших систем превращения энергии, выработанной в ходе эволюции буквально для каждой живой клетки. Микроскопические внутриклеточные тельца – митохондрии, это белковая химическая машина колоссальной сложности, участвующая в выработке электрического тока, являющаяся тепловой установкой, продуцирующей рассеянную энергию электронов, и выполняющая одновременно еще целый ряд функций.

Наконец, в-пятых, исследования в области биоэнергетики позволили открыть ряд новых, ранее неизвестных форм переноса и преобразования энергии, например, форму передачи энергии в виде гидронических волн. Есть все основания предполагать, что еще много «патентов природы» предстоит прочитать бионикам, ведущим поиск в этой области.

Предыдущая глава: Селективное накопление вещества

Следующая глава: Источники электрического тока