Как известно, Земля, если отбросить мелкие детали, имеет форму шара. Силы земного тяготения направлены к центру Земли, образуя шаровую симметрию поля тяготения. Для шарообразных объектов характерно, что через каждую их точку можно провести бесчисленные плоскости симметрии.
Чтобы симметрия созданий природы не вступала в конфликт с симметрией сил земного тяготения, ось тела любых организмов, которые обречены всю жизнь стоять неподвижно, расти или двигаться вертикально вверх, должна обязательно совпадать с линией, образуемой пересечением плоскостей симметрии поля тяготения, проходящих через точку, к которой они прикреплены (или из которой движутся вертикально вверх), и поэтому неизбежно приобретают лучевую симметрию.
Напротив, плоскость симметрии всего растущего или передвигающегося параллельно поверхности Земли должна обязательно совпадать с одной из бесчисленных плоскостей симметрии поля земного тяготения, а сам организм, следовательно, иметь билатеральную (двустороннюю, зеркальную) симметрию. Только мелкие, главным образом одноклеточные организмы, живущие в воде во взвешенном состоянии, находятся как бы в невесомости, ибо в какой-то мере избавлены из воздействия ига земного притяжения, а потому и могут приобретать шаровую, спиральную или другие типы симметрии.
Законы симметрии в равной мере распространяются и на творение рук человеческих. Окружающие нас предметы чаще всего имеют радиальную или билатеральную симметрию, то есть подчинены требованиям симметрии поля земного тяготения и потому способны надежно нам служить. Оглянитесь по сторонам, это обнаруживается повсюду — в планировке городов и поселков, парков и скверов, транспортных магистралей и возделываемых полей. Подавляющее большинство самых необходимых для нас предметов — от книги, ложки, чайника и молотка до газовой плиты, холодильника и пылесоса — тоже обладает двусторонней симметрией. Вот почему большинство транспортных средств, от детской коляски до сверхзвукового реактивного воздушного лайнера, предназначенных для движения по земной поверхности или параллельно ей, имеют билатеральную симметрию, а космическая ракета, устремляющаяся вверх, в небо, — радиальную.
У зеркала
Многие виды симметрии нашли отражение во внешнем строении животных, в конструкции их внутренних органов, в конфигурации молекул органических веществ. Мы не станем углубляться в сложный мир геометрии пространства. Здесь будет затронута лишь одна разновидность симметрии — зеркальная, случаи ее проявления и нарушения в строении и функциях животных и человека.
Представим себе, что две перчаточные фабрики страны, одна во Львове, а другая где-нибудь на Дальнем Востоке, объединились, и теперь для удобства производства львовская выпускает перчатки лишь на правую руку, а хабаровская — на левую. Если работа обоих предприятий организована безукоризненно, обе фабрики будут потреблять одинаковое количество сырья и энергии, потому что правая и левая перчатки во всем одинаковы, как предмет и его отражение в зеркале, как левая и правая половины нашего тела.
Двусторонняя симметрия обычна у творений природы: горные хребты и пропасти, овраги, русла рек, другие элементы рельефа местности, многие растения могут обладать двусторонней симметрией, но особенно охотно придерживаются этой «моды» обитатели Земли, что, несомненно, в полной мере относится и к человеку. Симметрия в строении тела животных и человека настолько привычна, что немногие исключения из этого правила, известные людям еще с древности, такие, как асимметрично завитые раковины моллюсков или уродливые тела донных рыб — камбал с обоими глазами на одной стороне тела, удивляли ученых на протяжении многих столетий.
Даже теперь, когда животный мир нашей планеты в общих чертах изучен, примеры асимметрии приходится перечислять чуть ли не по пальцам, да и те чаще всего относятся к устройству скрытых от глаз внутренних органов. У брюхоногих моллюсков одна почка, одна жабра, одна половая железа. В соответствии с этим дыхательное, половое и анальное отверстия и отверстие мочеточника находятся на правой стороне тела. У своеобразных амфибий — червяг развито только левое легкое, а у змей — правое. У дятлов необычно длинный язык, который они в поисках пищи запускают в выдолбленные отверстия или природные щели. Язык так велик, что не помещается в полости рта, а нырнув под кости нижней челюсти, двумя ножками огибает шейные позвонки, взбирается по черепу на затылок и здесь, соединившись в общий пучок мышц и связок, закрепляется в правой ноздре, так что птицы вынуждены дышать лишь левой.
Еще меньше примеров асимметрии внешнего строения животных. Наибольшей известностью пользуются раковины моллюсков. У одних особей они закручены по часовой, у других против часовой стрелки. У наших северных «попугаев» — клестов, питающихся семенами еловых или сосновых шишек, большой крючкообразный клюв имеет крестообразное строение. У птенцов он еще вполне симметричен, но по мере взросления птиц подклювье отклоняется влево или вправо. Левосторонние клесты встречаются чаще правосторонних. Полярный дельфин-нарвал вооружен бивнем. Он вырастает из зачатка левого зуба верхней челюсти и закручен против часовой стрелки в тугую спираль. Правый зачаток не развивается.
Двусторонняя симметрия возникла на определенной стадии развития обитателей Земли. Первые живые организмы, зародившиеся где-то в Мировом океане, обладали шаровидной симметрией. Хотя многие из их современных потомков, и сегодня живущих во взвешенном состоянии, наверняка имеют более сложно организованное «тело», они упорно продолжают сохранять шаровидную симметрию, В однородной среде шарообразная форма организма наиболее удобна для равномерного извлечения всеми частями тела кислорода и растворенных в воде питательных веществ. Но стоило этим существам опуститься на дно и начать примериваться к возможностям оседлой жизни, им поневоле пришлось отказаться от шаровидной симметрии, заменив ее на лучевую. Позже, когда у животных возникла потребность активно передвигаться, им пришлось обзавестись билатеральной симметрией. Только морские звезды да некоторые черви еще сохранили лучевую.
Безусловно, симметрия тела человека и животных далеко не абсолютна. Мы прекрасно знаем, что некоторые органы (печень, селезенка, сердце) не обладают симметрией, да к тому же и расположены асимметрично.
Мало того, если скрупулезно измерить пропорции нашего тела, внимательно вглядеться в лица окружающих людей, то станет очевидно, что симметричность наша весьма относительна. Даже в непревзойденных по своему совершенству лицах Венеры Милосской или Джоконды нет строгой симметрии. Однако эти мелкие случаи отступления от абсолютной симметрии воспринимаются скорее как дефект поточного производства, как вечное стремление к идеалу и сознание того, что полностью его достигнуть невозможно.
Возникнув в связи с потребностью живых организмов целенаправленно передвигаться в пространстве, двусторонняя симметрия в первую очередь коснулась органов движения: ног у ракообразных, пауков, насекомых, амфибий, рептилий и млекопитающих, крыльев у птиц и летучих мышей, плавников у кальмаров, миног, рыб, тюленей, китов и дельфинов.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53