1999 |
Новости науки
Коротко Новые книги |
Спонтанное деление тяжелых атомных ядер — явление известное еще с начала 40-х годов (открыто в 1940 г. для ядер урана советскими учеными Г.Н.Флёровым и К.А.Петржаком) и достаточно хорошо изученное. В подавляющем большинстве случаев делящееся ядро разваливается на два осколка, массы которых различаются в 1.5—2 раза. При этом ядра-осколки сильно возбуждены и после своего образования быстро испускают несколько нейтронов и гамма-квантов, переходя в основное состояние (с наименьшей для данного ядра энергией). В редких случаях ядро распадается на три сильно возбужденных фрагмента. Не так давно (Ter-Akopian G.M., Hamilton J.H., Oganessian Yu.Ts. et al. // Phys. Rev. Lett. 1994. V.73. P.1477) при исследовании спонтанного деления 252Cf был установлен факт холодного деления ядра калифорния на два осколка, которое называют также безнейтронным. В этом процессе осколки или сразу образуются в основном состоянии, или возбуждены слабо, так что испускают только гамма-кванты небольших энергий, а нейтроны испустить не могут. Поэтому практически вся высвобождающаяся энергия переходит в кинетическую энергию осколков. Холодное двойное деление интересно тем, что представляет собой как бы промежуточный процесс между обычным спонтанным делением и испусканием ядром тяжелого кластера (Открыт новый вид естественной радиоактивности // Природа. 1984. № 9. С.104). Во втором процессе массы двух фрагментов различаются очень сильно (в 6—10 раз), и его природа кажется близкой к природе давно известного альфа-распада.
Теперь доказано существование еще более экзотического явления — холодного тройного деления. Эксперимент был выполнен на детектирующей установке “Гамма-сфера” (Gammasphere) в Ливерморской национальной лаборатории им.Э.Лоуренса (Беркли). Установка состоит из 72 высокоэффективных германиевых детекторов, окружающих со всех сторон радиоактивный источник. Чтобы однозначно определить событие тройного деления, использовался метод многократных совпадений: регистрировались g-кванты, отвечающие переходам между слабо возбужденными состояниями осколков деления и испускающиеся почти сразу после того, как деление произошло.
Одновременно, по энергии g-квантов, определялся состав и самих осколков. Например, в эксперименте был зафиксирован g-квант с энергией 3368 кэВ, отвечающий снятию возбуждения уровня 2+1 ядра 10Be (с переходом в основное состояние). Тем самым было доказано и то, что один из осколков тройного деления — 10Be, и то, что это ядро образуется не только в основном, но и в возбужденном состоянии.
Наблюдались также g-кванты от двух других фрагментов — 96Sr и 146Ba. Измерения показали, что холодное тройное деление с вылетом возбужденного 10Be происходит с вероятностью почти в миллион раз меньшей, чем обычное спонтанное деление, и в 100 раз меньшей, чем холодное двойное деление.
Открытие тройного холодного деления подтвердило теоретическую гипотезу о том, что в тяжелых ядрах имеют место “холодные” процессы перегруппировки больших кластеров нуклонов.
Загадочное ускорение на краю Солнечной системы
“Пионер-10” был запущен в марте 1972 г., вскоре последовал “Пионер-11”. После прохождения Юпитера и Сатурна аппараты двигались по гиперболической орбите вблизи плоскости эклиптики. Хотя миссия “Пионера-10” официально закончилась в 1997 г., он продолжает передавать сообщения на Землю. Радиосообщения от “Пионера-11” перестали поступать в 1990 г.
Космические аппараты типа “Пионер” идеально подходят для изучения динамики астрономических объектов. Во-первых, они снабжены системой стабилизации собственного вращения; во-вторых, значительно удалены (в марте 1997 г. “Пионер-10” находился на расстоянии 67 а.е. от Солнца), и поэтому не требуют частого маневрирования с целью удержания правильной ориентации на Землю. Это позволяет проводить прецизионные доплеровские измерения и, в частности, определять ускорение аппарата с точностью 10–10см/с2 (по данным, усредняемым за пять дней).
Уже в 1980 г., когда “Пионер-10” находился на расстоянии 20 а.е. от Солнца, было отмечено систематическое несовпадение значений измеряемого ускорения аппарата и рассчитываемого по притяжению к Солнцу. Дополнительное ускорение направлено строго на Солнце и оценивается в 8•10–8см/с2 (для указанного расстояния гравитационное притяжение к Солнцу около 3.8•10–4см/с2). Последующие измерения подтверждали этот результат со все большей точностью. Самой большой неожиданностью оказалось постоянство добавочного ускорения: по мере удаления “Пионера-10” от 40 до 60 а.е. величина ускорения не менялась с точностью 2•10–8см/с2. Как показали детальные расчеты, аномальное добавочное ускорение не может быть вызвано ни гравитационным воздействием пояса Койпера, ни галактическим притяжением, равно, как и рядом других, негравитационных факторов: утечкой газа из аппарата, давлением солнечного света или ветра и др. Все они дают вклад в ускорение по крайней мере на два-три порядка меньше.
Анализ движения “Галилео” дает близкое значение добавочного аномального ускорения (~10–7см/с2), однако для этого аппарата вклад в ускорение из-за давления солнечного света примерно такой же величины, а кроме того, велика неопределенность, связанная с частыми маневрами “Галилео”.
Ясно, что новые данные о движении этих аппаратов могут существенно прояснить механизм ускорения. Некоторые ученые не исключают возможность влияния совершенно новых гравитационных механизмов. Возможно, однако, альтернативное объяснение, включающее систематические ошибки анализа данных или неучтенные особенности космической навигации.
Литиевая звезда
Но иногда Li появляется в атмосфере предельно старых звезд, населяющих асимптотическую ветвь гигантов на диаграмме Герцшпрунга—Рессела. Его происхождение объясняют ядерной вспышкой легкого изотопа гелия 3He в глубине звезды и выносом образовавшегося Li в верхние слои атмосферы. Поскольку такие звезды активно теряют вещество из оболочки, вместе с ним и Li попадает в межзвездную среду и входит затем в состав новорожденных звезд. Современное содержание Li в межзвездном газе раз в 10 выше, чем было в период формирования Галактики, когда химический состав среды отражал результат космического нуклеосинтеза.
Итак, у молодых звезд Li еще не сгорел, а у старых уже вновь образовался. Но звезда, которую обнаружили астрономы ЕЮО, имеет средний возраст и поэтому не должна содержать Li. Однако линии в спектре подтверждают его наличие и ставят астрономов в тупик.
Заметим, что в наблюдательной астрономии существует несколько способов делать открытия. Один из них — построить уникальный прибор, не имевший аналогов в мире, и с его помощью попытаться обнаружить новые объекты (например, сверхслабые звезды, сверхдалекие галактики) или увидеть известные объекты в новом диапазоне излучения. Подобный подход гарантирует открытия, но, как правило, требует больших финансовых вложений. Однако существует менее дорогостоящий способ: традиционными методами усидчиво изучать известные объекты в надежде, что рано или поздно некоторые из них продемонстрируют неожиданные свойства. Этот способ довольно часто дает результаты, но и он требует не только кропотливого труда, но и немалой изобретательности.
Последнее замечание в полной мере относится к авторам открытия литиевой звезды. Работая в организации, создающей систему VLT (Очень большой телескоп (Подробнее см.: Очень большой телескоп начал “смотреть” // Природа. 1998. № 12. С.58—59; Сурдин В.Г. Первые спектры, полученные Очень большим телескопом // Природа. 1999. № 2. С.70—71), астрономы не гнушаются модернизаций весьма старых инструментов, построенных десятки лет назад. Так, для телескопа обсерватории Ла-Силья (диаметр зеркала 1.52 м) силами сотрудников ЕЮО, Государственной обсерватории Хайдельберга и Астрономической обсерватории Копенгагенского университета недавно построен новый широкодиапазонный оптический спектрограф с оптоволоконной связью (Fibre-feed Extended Range Optical Spectrograph — FEROS), заменивший классический кудэ-спектрограф этого телескопа, благодаря чему эффективность его работы возросла во много раз.
Дело в том, что спектрографы высокого разрешения — весьма массивны и при этом очень чувствительны; они могут работать лишь в условиях постоянной температуры и влажности. Такой громоздкий прибор, да еще с системой кондиционирования невозможно подвесить к вращающемуся телескопу скромного размера. Поэтому спектрограф устанавливают в отдельном термостатированном помещении рядом с телескопом, а свет звезды посылают в него с помощью сложной системы зеркал, которая согласует движущийся за звездой телескоп с неподвижным спектрографом (это и есть система кудэ, от французского coude — изгиб, поворот). Отражение от многочисленных зеркал заметно ослабляет и без того слабый свет звезды. Поэтому детальные спектры до сих пор удавалось получать лишь для самых ярких звезд.
Новый спектрограф FEROS связан с телескопом 14-метровой оптоволоконной линией, которая передает свет практически без ослабления. Да и сам FEROS обладает прекрасными характеристиками: несмотря на сложность высокодисперсионного спектрографа, в нем регистрируется 46% входящего света. Изображение спектра получает ПЗС-камера, которая на 100 тыс. отдельных пикселей за одну экспозицию регистрирует спектр в диапазоне 360—920 нм с точностью по лучевой скорости около 3 км/с. Разумеется, данные моментально обрабатываются и выдаются астроному в виде спектров, пригодных для изучения и публикации. Теперь на этом скромном телескопе с полутораметровым зеркалом можно детально изучать химический состав звезд типа Солнца на расстоянии в 2500 св. лет или исследовать движение газа в атмосферах звезд-гигантов в соседних галактиках Магеллановы Облака, удаленных на 150 тыс. св. лет.
Новый спектрограф оказался настолько эффективным, что уже в ходе его испытаний были получены отличные спектры многочисленных слабых звезд. Одной из них и оказалась литиевая звезда. Это гигант S50 из звездного скопления Беркли 21 (Be 21), удаленного от нас на 16 тыс. св. лет в направлении, противоположном центру Галактики. Все звезды в этом скоплении родились одновременно около 2500 млн лет назад. Хотя Li давно должен был сгореть в столь старых звездах, его содержание в атмосфере S50 оказалось таким же, как в межзвездной среде. По своей температуре и светимости S50 не может быть отнесена к звездам асимптотической ветви гигантов, а значит, согласно современной теории эволюции звезд, Li не мог образоваться в этой еще не достаточно старой звезде.
Для объяснения феномена S50 астрономы видят пока лишь две возможности: Li мог попасть в атмосферу звезды-гиганта недавно вместе с упавшей туда планетой или с коричневым карликом [3] (каннибализм среди звезд иногда случается); не исключено, что мы наблюдаем очень редкий момент в эволюции звезды-гиганта, когда Li образуется в ее недрах и выносится в атмосферу. Обе возможности весьма интересны: либо мы присутствуем при редком событии в жизни звездного коллектива — поедании гигантом карлика, либо нащупали брешь в теории звездной эволюции.
Внутренние океаны спутников Юпитера
Магнитосфера Юпитера удерживает окружающую плазму в узком слое, полутолщина которого около двух радиусов планеты вблизи экватора эквивалентного магнитного диполя. Плазма вращается вместе с Юпитером, периодически накрывая его спутники. В системах отсчета, связанных со спутниками, магнитное поле пульсирует с амплитудами 220 нТл (Европа) и 40 нТл (Каллисто), наводя вихревые токи в проводящих слоях спутников. Эти токи генерируют вихревые магнитные поля также дипольной конфигурации, которые накладываются на собственные поля этих спутников. Периоды изменения магнитных полей составляют 11.1 и 10.1 ч для Европы и Каллисто соответственно. Возмущения полей, вызываемые взаимодействием спутников с магнитосферой Юпитера, значительно усложняют интерпретацию полученных результатов. В связи с этим основное внимание было сосредоточено на анализе данных, полученных во время нахождения спутников вне области плотной юпитерианской плазмы.
Известно, что периодическое магнитное поле в ходе проникновения в электропроводную среду затухает, ослабевая в e раз на расстоянии от поверхности, называемом глубиной скин-слоя d=(T/pms)1/2, где s — проводимость, m — магнитная проницаемость среды, T — период изменения поля. Наблюдаемые вариации магнитного поля могут быть обусловлены токами в ионосфере, если толщина проводящего слоя превышает 0.1d при периоде 11 ч. На Европе эти слои могли бы быть созданы плазмой ионосферы или потоками захваченных ионов. Однако оценки показывают, что магнитные волны проникают через ионосферу без заметного ослабления. Более того, глубина скин-слоя в таких конкрециях, как непроводящий лед и горные породы (из которых, вероятно, состоят спутники Юпитера), более 106 км.
Объяснить значительную индукцию и наблюдаемые возмущения магнитного поля не позволяет гипотеза о существовании у этих спутников внутреннего ядра из ферромагнитного вещества, поскольку в таком случае магнитное поле, спадая обратно пропорционально кубу расстояния, было бы в восемь раз меньше наблюдаемого.
Разумным объяснением выявленных вариаций магнитного поля у спутников может быть наличие “подземного” океана с соленостью (37.5‰), близкой к солености океанов Земли. Проводимость океанской воды примерно 2.8 Ом–1•м–1, поэтому уже в слое толщиной немногим более 10 км создавались бы вихревые токи, обеспечивающие наблюдаемые вариации.
Возможное существование подземного водного океана на Европе дискутируется уже более двух десятилетий. Аккреционные, радиогенные и приливные источники тепла на спутнике достаточно мощны, чтобы стать причиной обезвоживания глубинных слоев и формирования приповерхностного слоя воды толщиной более 100 км. Гравитационные измерения, проведенные аппаратурой станции “Галилео”, подтвердили дифференциацию тела Европы: металлическое ядро и водно-ледяной покров толщиной около 100 км. Расчеты теплового баланса в приповерхностных слоях планеты пока еще не дают окончательного ответа на вопрос об агрегатном состоянии воды. Значительную неопределенность вносит отсутствие точных данных о реологии льда и зависимости его теплопроводности от температуры. Однако очевидно, что теплоизолирующий ледяной покров мог бы обеспечить стабильность водного океана.
Если наличие океана на Европе можно считать достаточно правдоподобным, то для Каллисто более вероятно обратное. Хотя мощность аккреционных и радиогенных источников тепла на спутнике близка к требуемой для возникновения жидкой фазы, гравитационные измерения с борта “Галилео” показали, что этот спутник состоит только из металлической оболочки и льда.
Существование воды во внешнем слое Каллисто возможно, однако для стабилизации жидкой фазы необходимо наличие либо приливов, которые, по данным “Галилео”, отсутствуют, либо растворенной в воде соли. Более вероятно существование внутреннего водного океана у Ганимеда, имеющего дифференцированную структуру. Однако его сильное внутреннее магнитное поле маскирует все наведенные поля.
Нанотрубки для нановесов
Недавно сотрудники Технологического института штата Джорджия (Атланта, США) под руководством В.де Хиира (V.de Heer) провели цикл исследований электромеханических свойств нанотрубок.
К углеродному волокну, “сплетенному” из нанотрубок, присоединяли золотую проволоку. Всю конструкцию крепили на специальном держателе и располагали на расстоянии 5—20 мкм от внешнего электрода. Подача переменного напряжения между проволокой и электродом заставляла нанотрубку вибрировать. Контролировали ее поведение электронным микроскопом. Это позволяло, по словам Хиира, наблюдать трубку и манипулировать ею как обычным предметом на рабочем столе.
На частотах от сотен кГц до единиц МГц трубки начинали резонировать, причем линии механического резонанса у всех трубок были очень узкими и строго индивидуальными в зависимости от их толщины, длины, плотности и упругих свойств. Это позволяло исследовать трубки независимо друг от друга.
Наиболее важным механическим свойством нанотрубок оказалась их аномальная упругость: высокие значения изгибной жесткости в очень большом диапазоне деформаций. При подаче постоянного напряжения между электродами и проволочкой трубки сгибались под углом до 90°, но полностью восстанавливали свою форму после снятия напряжения.
Было установлено также, что коэффициент упругости материала, формирующего стенку нанотрубки, зависит от ее диаметра, что кардинально отличает этот материал от всех известных, коэффициент упругости которых не связан с их геометрическими размерами.
Одним из результатов проведенного исследования стало практическое использование выдающихся свойств нанотрубок для измерения массы частиц крайне малых размеров. При размещении взвешиваемой частицы на конце нанотрубки резонансная частота уменьшается. Если нанотрубка калибрована (т.е. известна ее упругость), можно по смещению резонансной частоты определить массу частицы.
На рисунке показан уникальный кадр, иллюстрирующий процедуру взвешивания частицы, масса которой оказалась равной 22 фемтограммам (1 фг = 1•10–15 г). Резонансная частота данной нанотрубки 3.28 МГц упала под нагрузкой до 968 кГц. Независимая оценка массы частицы (исходя из ее объема и плотности) дала величину, близкую к 30 фг.
Более точных методов измерения массы предельно малых объектов, чем нановесы, пока еще нет. Исследователи полагают, что таким образом можно взвешивать вирусы, помещая их на кончике нанотрубки.
Лучше всего молодым ученым живется в Великобритании
Около одной трети мужчин (26%) и более трети всех опрошенных женщин (36%) утверждают, что их заработок занижен. Только в Нидерландах и Германии сравнительно большое число (45 и 38% соответственно) респондентов считают, что их работа оплачивается адекватно их квалификации.
Главным образом молодых ученых тревожат короткие сроки контрактов. Более трети специалистов в целом, а в Испании и Франции каждый второй беспокоятся, что им не хватит времени для завершения исследования. Женщины жалуются на нехватку времени чаще, чем мужчины (45 и 32% соответственно), причем в качестве основных причин обычно называются устаревшие оборудование и программное обеспечение, а также обязанности, связанные с преподаванием, администрированием и подготовкой заявок на гранты.
Из результатов опроса следует, что в Великобритании, Нидерландах и Германии условия для работы молодых исследователей более благоприятные, чем во Франции, Испании или Италии. Неудивительно, что каждый второй молодой ученый в Великобритании — это приехавший из-за рубежа, а в Испании и Италии — это лишь каждый десятый.
“Избыточное убийство”
Детальные исследования феномена “избыточного убийства” у пяти видов пауков-сетестроителей провели американские экологи С.Ричерт и Дж.Мопин из Университета в Ноксвилле (штат Теннеси, США)1.
Для сравнения они взяли пять сетей разных типов: беспорядочные у пауков-диктинид, горизонтальные на вертикальных растяжках у пауков-теридиид, горизонтальные на боковых растяжках у линифиид, вороўнковые у агеленид и круговые у пауков-кругопрядов. Результаты полевых и лабораторных исследований совпали: действительно, пауки убивают больше, чем могут съесть. Причем охота ведется как пассивно (только с помощью сети), так и активно (самим пауком). У некоторых пауков основная масса “избыточной добычи” ловится активно, у других — пассивно.
В природных условиях изобилие пищи встречается крайне редко, и поэтому поведенческие механизмы, ограничивающие охоту, не выработались. Остаются пока неясными энергетические затраты и степень риска пауков во время охоты. Возможно, удобнее сразу убить побольше и запастись, чтобы не рисковать потом. С другой стороны, при характерном для пауков внекишечном пищеварении трудно доедать до конца убитую добычу — становится все тяжелее выкачивать пищевой раствор (Об особенностях внекишечного пищеварения у пауков см.: Как паук сосет свою жертву // Природа. 1991. № 11. С.113). Легче, если представится возможность, сразу перейти к следующей жертве.
Явление “избыточного убийства” выгодно использовать в биологической борьбе с вредителями сельского и лесного хозяйства. Необходимы дальнейшие, более тщательные исследования питания пауков в полевых условиях, а также при вспышках массового размножения вредителей.
Жабы против мух — баланс между хозяином и паразитом
Еще в XVII в. натуралисты обратили внимание на странное заболевание у жаб, названное мииазисом. Позднее выяснилось, что оно вызывается личинками мухи-падальницы. Представители рода падальниц имеют самые разные пищевые пристрастия: личинки некоторых (сапрофаги) питаются разлагающимся органическим веществом, другие перешли на частичное (факультативное) паразитирование и могут при случае “полакомиться” живыми тканями какого-нибудь животного. Но только Lucilia bufonivora стала настоящим (облигатным) паразитом, личинки которого не могут жить и развиваться вне тела хозяина. Вылупившись из отложенных на кожу земноводного яичек, они через носовые отверстия животного проникают в его организм и питаются сначала кровью, а затем и тканями. Экспериментально показано, что личинки могут повреждать даже череп земноводного, иногда вызывая поголовную гибель зараженных животных.
Недавно чешский исследователь В.Завадил (V.Zavadil; Агентство по защите природы и ландшафтов) провел специальное исследование в Западной Богемии: он проверял, насколько распространено заболевание мииазисом среди серых жаб (Bufo bufo) — наиболее частого хозяина этой паразитической мухи1.
За один сезон было найдено 108 зараженных жаб. Если же учесть, что в одной кладке мухи может быть до 400 яиц, к тому же зарегистрирован случай, когда из павшей лягушки “вылетело” 117 развившихся в ней мух, то возникает вопрос, как удается жабам противостоять этой напасти. Каким образом при относительно невысокой численности серым жабам удается выживать в условиях жесткого пресса столь экспансивного паразита?
Завадил на основании литературных данных и собственных наблюдений показал, что у жаб есть целый арсенал защитных средств. Начать с того, что жаба сама охотно поедает различных насекомых, и зловредные падальницы не исключение. Далее, жабы постоянно обтирают передними лапами морду: кожа на этой части головы очень чувствительная, и малейшее ее раздражение вызывает рефлекторное движение лап, при этом жаба и взрослых мух отгоняет, и сбрасывает личинок, ползущих к ноздрям, а иногда и уже проникших туда. Естественно, личинок, которых удалось стряхнуть, жаба съедает, а других пытается — и вполне успешно — “содрать” с себя, зарываясь в землю, или “утопить”, подолгу находясь в воде. Наконец, при линьке жабы удаляют личинок и кладки мух, просто стягивая их с собственной кожей. Вполне вероятно, что линьку может спровоцировать зуд от паразитов. Нелишне заметить, что при линьке жабы заглатывают сбрасываемую “шкурку”, а следовательно, и прицепившихся к ней вредителей.
Завадил отмечает, что и внешние обстоятельства могут препятствовать полному истреблению жаб мухами. Нередко ослабленные мииазисом особи становятся жертвами хищников или погибают в таких местах, которые оказываются могилой и для паразитов (дно водоема или солнцепек). Сами мухи, выбирая жертву побезопаснее, могут оставить потомство на уже зараженной жабе, и тогда погибнут все. Жабам помогают насекомоядные птицы, истребляющие падальниц, на их стороне и прохладная либо дождливая погода.
Словом, средств защиты так много, что правомочен вопрос, а как сохраняются в природе мухи? Оказалось, что, кроме огромной плодовитости, этому способствует удивительная жизнестойкость личинок — в эксперименте они выдерживали даже кратковременное пребывание в формалине!
Альянсы и суперальянсы у дельфинов афалин
Р.Коннор, М.Хейтхаус и Л.Бэр (R.Connor, M.Heithaus, L.Barre; Массачусетсский университет, США) проследили формирование двух типов сообществ в популяции дельфинов афалин (Tursiops funcatus), насчитывающей около 400 особей. Первый тип представляет собой стабильные группы, включающие двух-трех самцов дельфинов. Такие группы постоянны в течение десятков лет. Две стабильные группы могут объединяться в группу второго порядка в целях совместной защиты и нападения; такие объединения уже не столь постоянны и в разное время могут включать разные стабильные группы. Они формируются на более короткий период времени и связаны не только сотрудничеством, но и конкуренцией.
Другой тип сообществ афалин — так называемые суперальянсы. Они гораздо более лабильны по составу. В течение трех лет авторы наблюдали за суперальянсом из 14 самцов дельфинов, которые объединялись в группы по двое-трое, причем один и тот же дельфин мог быть членом нескольких малых групп и иметь нескольких партнеров. С течением времени структура связей между членами суперальянса изменялась, однако число животных оставалось прежним. Члены суперальянса принимают участие в межгрупповых конфликтах и могут проплыть несколько километров, чтобы прийти на помощь своим товарищам, что помогает им одерживать победу. Вероятно, крупные сообщества особенно выгодны для вида, обитающего в местах с большим числом хищников и достаточным количеством пищи.
Подобные сообщества встречаются и у других видов млекопитающих, например у павианов, хотя у них объединения самцов создаются в основном для совместной защиты от самцов более высокого ранга.
Авторы упоминают и человека, который как биологический вид с высокой социальностью чрезвычайно склонен к формированию различных групп и объединений. Подчеркивается, что у дельфинов-афалин очень велик относительный размер мозга (по этому параметру они уступают только человеку); возможно, именно это и создает условия для развития сложных социальных связей.
Еще один секрет илистых прыгунов
Во время морского отлива прыгуны сидят в оставшихся лужицах или на корнях кустарников. Обхватив корень передними плавниками и опершись на него хвостом, они могут даже подниматься вверх.
То, что рыбки способны обходиться без воды в течение 2.5 часов, известно давно, но лишь недавно японские и малайзийские биологи установили, что прыгуны способны переносить воздух в свои норки.
Обычно прыгуны обитают в приливо-отливной зоне побережья Юго-Восточной Азии, Австралии, Ближнего Востока и Африки. Во время высокой воды рыбки используют для убежища вырытые ими норки. В них же они откладывают икру. Биологов всегда удивляло, как они выживают в условиях, когда слишком мало кислорода? Оказывается, перед тем как отправиться в норку, рыбки набирают в рот и в полости между жабрами воздух и доставляют его в норки — ведь эмбрионы в яйце не могут развиваться без достаточного количества кислорода.
Эти рыбки передвигаются по суше чрезвычайно быстро, их даже бегом догнать трудно. Способны они и перепрыгивать с одного корня на другой! Находиться вне воды способны и некоторые другие виды рыб, но ни один из них не может позволить себе быть на воздухе 2.5 часа!
Обезьяны-“математики”
Эксперименты проводились с двумя макаками-резусами (Macaca mulatta), получившими шекспировские имена — Макдуф и Розенкранц. В их распоряжение был предоставлен позиционно чувствительный к прикосновениям видеомонитор, на экран которого выводились случайные комбинации различных предметов, сгруппированных от одного до четырех в однотипные наборы (например, яблоко, два кольца, три цветочка, четыре банана).
Исследователи меняли размеры изображений, их яркость, расположение объектов и т.п. с целью убедиться, что обезьяны фиксируют именно число предметов, а не что-нибудь иное, скажем, занятую картинкой площадь экрана.
Когда животные касались участков монитора, где располагались изображения предметов, в той последовательности, которая отвечала счету от 1 до 4, они получали честно заработанный банан. Если ошибались, экран становился пустым и обезьянам приходилось ждать следующего предъявления.
Через полтора месяца обучения последовал сложный экзамен. В течение пяти дней обезьянам было предъявлено 150 новых наборов, не использовавшихся при обучении: исследователи должны были убедиться, что дело здесь не просто в памяти животных.
Оказалось, что в пределах от одного до четырех макаки действительно различают именно число предметов. Более того, впервые было показано, что обезьяны способны сортировать в возрастающем порядке и такие множества, с которыми их никто еще не знакомил. Стоило им показать два набора, насчитывающие от 5 до 9 однотипных, но не предъявлявшихся ранее предметов, как Розенкранц и Макдуф, касаясь монитора, ловко располагали их в восходящем по количеству порядке. Теперь им предъявляли картинку только один раз, и подкрепления (т.е. награды за безошибочность) они не получали. Тем не менее в 75% случаев обезьяны правильно определяли порядок следования числа предметов (от 1 до 9). Итак, взрослые макаки способны производить простейшую арифметическую операцию — сравнение чисел в пределах первого десятка.
Ознакомленный с этими исследованиями психолог М.Хаузер (M.Hauser; Бостонский университет, штат Массачусетс) подчеркивает, что эти опыты доказывают способность обезьян считать, несмотря на отсутствие у них речи. Ученый полагает, что взрослый макак лучше “разбирается” в началах арифметики, чем годовалый ребенок, уже овладевший примитивной речью. Было бы интересно, считает Хаузер, выяснить, какие именно изменения происходят в мозгу человека, когда у него появляется способность выполнять более сложные операции, т.е. когда ребенок переступает тот барьер, который непреодолим для обезьяны.
Честная игра и изощренный обман: взаимоотношения птенцов и родителей
Ученые установили, что родители могут получить полную информацию о размере выводка, возрасте птенцов и их потребности в пище, основываясь только на суммарной площади открытых ртов и интенсивности ее выпрашивания (количестве издаваемых всеми птенцами криков). Эти два показателя возрастают по мере взросления птенцов и удлинения времени, прошедшего от последнего кормления. В опыте, когда птенцам предоставляли свободный доступ к пище, те из них, кто шире разевал рот и чаще кричал, потребляли ее больше, чем их менее активные братья и сестры. Следовательно, с помощью этих двух сигналов птенцы дают родителям “честную” информацию о своей потребности в пище.
Ситуация становится более сложной, когда в гнезде оказывается кукушонок — ведь по внешнему виду он ничем не напоминает их собственного птенца. Более того, несмотря на свои поистине гигантские размеры, он обладает сравнительно небольшим клювом, поэтому площадь его глотки примерно равна площади глоток только двух птенцов. Однако оказалось, что родители камышовки чувствительны к комбинациям зрительных и звуковых сигналов. В данном случае недостаточный размер клюва у кукушонка компенсируется усилением интенсивности выпрашивания — она соответствует количеству криков, издаваемых восемью птенцами камышовки в возрасте одной недели. Интересно, что комбинация таких стимулов (глотка, как у двух птенцов, и интенсивность выпрашивания, как у восьмерых) поощряет родителей приносить такое количество пищи, как если бы в гнезде сидело четыре птенца (средний размер выводка для этого вида).
Таким образом, Килнер с коллегами нашли ответ на вопрос, который уже давно стоял перед этологами: почему птенцы кукушки издают звуки с такой необычной интенсивностью?
Поскольку кукушки паразитируют на многих видах певчих птиц и, как известно, достигли исключительного сходства в окраске яиц, при дальнейших исследованиях можно ожидать новых встреч с такими же изощренными адаптациями во взаимодействии кукушонка с приемными родителями.
Против мигрени
Эксперименты показали, что недельный курс приема антибиотиков избавляет от этих микроорганизмов 84% пациентов; в дальнейшем около четверти больных полностью освободились от приступов мигрени, а у большинства остальных они в течение года появлялись реже и были не столь сильными, как до лечения.
На международном симпозиуме, посвященном проблемам мигрени (Лондон, сентябрь 1998 г.), данное сообщение вызвало значительный интерес его участников.
Назад в средневековье: бактерии вместо химикатов?
Странное дело - уже более ста лет, как химики (даже студенты на практикуме!) научились синтезировать индиго. С тех пор иначе как в первобытных племенах никто индиго не добывает из растительного сырья. А вот в лейкоформу этот кубовый краситель действительно восстанавливают перед крашением хлопковых тканей. - V.V.
Группа английских исследователей (A.N.Padden, V.V.Dillon, Ph.John et al.; Ридингский университет, Великобритания) обнаружила, что один из ранее не известных штаммов бактерии Clostridium, инкубируемый в анаэробных условиях при 47°С и pH 9, способен переводить индиго в растворимую форму. Авторы полагают, что именно этот штамм бактерий способствовал окрашиванию ткани в эпоху средневековья, когда не были доступны современные химические соединения, и предлагают заменить химический метод ферментативным.
Роль лесов умеренной зоны преувеличена
Недавно возникло предположение, что “неучтенный углерод” может связываться в лесах умеренной зоны Северного полушария. Дело в том, что рост лесов на этих широтах нередко лимитируется нехваткой азота, но в последнее время в результате значительного поступления в атмосферу соединений азота из антропогенных источников происходит фактическое их удобрение этим элементом (прежде всего в виде NO3 и NH4, выпадающих с атмосферными осадками). При снятии ограничений по азоту можно ожидать существенного увеличения продуктивности этих лесов, а следовательно — и связывания дополнительных количеств CO2.
Результаты практической проверки этой вполне правдоподобной гипотезы опубликовал недавно К.Нэделхоффер из Лаборатории морской биологии в Вудс-Холе (США) совместно с коллегами из Великобритании, Дании, Норвегии, Голландии и Швейцарии [1]. Работая в течение нескольких лет в разных лесах Центральной Европы и Северной Америки (от 42 до 58°с.ш.), исследователи показали, что на росте деревьев не сказывалось значимо ни искусственное удобрение азотными соединениями (содержащими изотоп 15N), ни уменьшение поступления азота из атмосферы (использовались специальные тенты, установленные под пологом леса). Только 3% добавленного азота переходило в древесину, а остальное связывалось в почве. Однако отношение C/N в почве значительно меньше, чем в древесине, поэтому существенного накопления углерода и здесь, видимо, не происходит.
Общая оценка связывания CO2 лесами умеренных широт, согласно Нэделхофферу с соавторами, составляет 0.25•1015 г углерода за год. Эта величина примерно в 6—8 раз меньше той, которую следовало бы ожидать в соответствии с представлениями о возросшей продукции умеренных лесов вследствие поступления дополнительного количества азота.
Что век грядущий нам готовит?
В течение XX в. численность населения мира выросла более чем на 4 млрд, превысив втрое население начала столетия. За то же время потребление энергии и сырья увеличилось более чем в 10 раз.
Вера в технологию и прогресс человечества еще не утрачена, однако в сегодняшнем мире многие экономисты-футурологи, похоже, забыли, что в основе всего лежит природа, которую столь стремительно разрушает современная экономика. Человечество уже сталкивалось с локальным истощением природных ресурсов, но ныне антропогенная деятельность угрожает природе в планетарном масштабе. К числу основных проблем отнесены следующие.
Энергоресурсы. Потребности в них удвоятся за ближайшие десятилетия, однако прогноз добычи и производства энергоносителей не дает оснований надеяться на их реализацию.
Питание. Недостаток водных ресурсов может стать основным препятствием увеличения производства продовольствия.
Обезлесивание территорий. Выжигание тропических лесов с целью создания сельхозугодий создает беспрецедентную угрозу пожаров на обширных площадях Юго-Восточной Азии, в Амазонии и Северной Америке.
Сокращение биоразнообразия. Ухудшение среды обитания ведет к исчезновению многих видов живых организмов, что грозит нарушением экологического баланса в природе на разных уровнях. По данным Международного союза охраны природы за 1997 г., из 242 тыс. видов растений 33 тыс. (14%) находятся на грани исчезновения.
Загрязнение атмосферы. Концентрация в атмосфере CO2 находится на самом высоком уровне за последние 160 тыс. лет и продолжает увеличиваться. Резкое повышение глобальной температуры в 1998 г. побило рекордные показатели, державшиеся с середины прошлого века.
Колебания климата. Издержки, вызванные изменениями погодных условий, составили только в 1998 г. 68 млрд амер. долл., что превышает аналогичные расходы за все предшествовавшие десятилетия.
Пандемия СПИДа. В следующем столетии человечество может столкнуться с непосредственной угрозой существованию целых популяций. В некоторых африканских странах до 20—25% населения ВИЧ-инфицированы.
Переход к новой, экологически сбалансированной, экономике, может привести, считают авторы доклада, к таким же глубоким изменениям, как и в эпоху Промышленной революции, однако мы обязаны сделать такой переход, как это сделали наши прадеды, перевернувшие мир столетие назад. Создание экономики, которая не причиняет вреда окружающей среде, — общая задача всего человечества, поскольку отдельные государства не в состоянии самостоятельно решать глобальные экологические проблемы.
Один из возможных путей решения экологических проблем — ограничение тех видов деятельности, которые их вызывают. Например, правительство Германии снизило на 2.4% налог на зарплату и на столько же увеличило налог на пользование электроэнергией. Более кардинальная мера — введение значительных налогов на использование угля или топлива для двигателей внутреннего сгорания — делает конкурентоспособным внедрение экологически чистых энергоносителей.
Переход на новые, экологически чистые технологии сулит значительные выгоды будущим инвесторам. Например, производство солнечных фотоэлементов уже удвоилось за последние пять лет. Внедрение водородных топливных элементов, используемых для самых различных целей — от тепловых электростанций до двигателей внутреннего сгорания, — потребует вложения миллиардов долларов.
В XXI в. должны быть выработаны новые этические нормы, в основу которых положены экологические ценности. Насущная задача — организация массовой поддержки фундаментальным экономическим преобразованиям, с тем чтобы экономика XXI в., будучи гораздо более рациональной и экологически чистой, оказалась не менее производительной.
Как разрешить плутониевую проблему?
В Великобритании и Франции осуществляются миллиардные программы по извлечению из отработанного топлива промышленных ядерных реакторов примерно 20 т Pu в год. В 1997 г. было сепарировано около 9 т, однако количество переработанного Pu продолжает во всем мире расти, приближаясь к 170 т, что сравнимо с массой военного плутония.
Промышленный плутоний хранится в виде PuO. По мнению большинства экспертов, его легко восстановить до металлического состояния и использовать для производства ядерного оружия. Поэтому промышленный плутоний потенциально опасен. Поначалу оправданием для его накопления служила концепция использования Pu в качестве “стартового” элемента для нового поколения реакторов-размножителей, которым предстояло стократно увеличить производство энергии, получаемой из природного урана путем превращения 238U в ядерное горючее. Но надежды на быстрое развитие атомной энергетики в этом направлении не оправдались, а запасы U оказались столь велики, что потребность в размножителях потеряла актуальность.
Из политических соображений США не принимают “чужой” Pu и не отдают свой на переработку, поэтому приходится строить все новые хранилища для отходов АЭС, что встречает противодействие местных властей и общественных организаций.
Почти незамеченным остается тот факт, что уральское предприятие “Маяк” продолжает на коммерческих условиях перерабатывать отходы, получаемые от АЭС России, Венгрии и Украины. Это добавляет к уже хранящимся там 30 т Pu примерно 1—2 т в год.
В связи с обострением плутониевой проблемы Ф.Н.фон Хиппел (J.N. von Hippel; Принстонский университет, штат Нью-Джерси, США) предлагает новую схему ее решения: полный отказ от утилизации отработанного топлива и сокращение запасов сепарированного Pu в хранилищах.
Великобритания, создавая Селлафилдское предприятие по переработке радиоактивных отходов, заключила контракты, по которым 60% расходов должна нести Япония, а остальные — страны Западной Европы. Сама же обязалась принять от иностранных государств 4500 т радиоактивных отходов, получаемых на АЭС с реакторами на легкой воде, а через несколько лет вернуть этим странам 40 т Pu в стеклянных контейнерах, а также предоставить им контейнеры для эквивалентного количества радиоактивных веществ, извлекаемых в процессе переработки. Еще в 1993 г. Хиппел предлагал специалистам Великобритании обменять 40 т сепарированного Pu и сопутствующие отходы на иностранное отработанное топливо, которое легче хранить, и тем самым сэкономить средства на эксплуатацию Селлафилдского предприятия и очистку окружающей среды. Но тогда эти предложения не были приняты. Сегодня эти возможности сузились, но и теперь Великобритания в состоянии обменять около 30 т накопленного промышленного Pu и сопутствующих отходов. Кроме того, она могла бы приостановить переработку топлива, поступающего от ее собственных, более современных реакторов с газовым охлаждением: оно, как и от реакторов на легкой воде, тоже подходит для длительного хранения. Стоимость же хранения радионуклидов намного меньше, чем их переработка. Подобные меры сократили бы накопленный в Великобритании реакторный Pu еще на 25 т к 2010 г.
У Франции нет такого количества Pu, чтобы заниматься подобным обменом, но она могла бы предложить иностранным компаниям временное хранение отходов вместо услуг по их переработке.
Согласно договорам иностранных компаний с Россией, сепарированный “чужой” Pu остается на нашей территории, причем предприятие “Маяк” молчаливо соглашается хранить у себя и радиоактивные отходы переработки, получая доход всего лишь в десятки миллионов долл. США в год. Такая деятельность “Маяка” противоречит законам об охране окружающей среды. Лучшим решением было бы вовсе прекратить ее. Взамен целесообразно при условии финансовой поддержки Запада создать на предприятии надежные условия хранения, а затем и избавления от излишков плутония.
Ураганы и парниковый эффект
Установлено, что большие массы CO2 “высосаны” ураганом из морской воды и перемещены в атмосферу. Над Саргассовым морем количество CO2, поступающего с поверхности воды, летом 1995 г. возросло примерно на 55%. Вызвано это было тем, что мощный воздушный поток за 2-3 недели охладил верхние слои воды на 4°С, сократив ее способность поглощать газ. Переходу CO2 из воды в атмосферу в значительной мере способствовали сильный ветер и волнение. Этот эффект раньше не привлекал внимания исследователей.
Большинство климатологов считает, что глобальное потепление, связанное с накоплением CO2 в атмосфере, должно приводить к учащению ураганов, или, по крайней мере, к возрастанию их интенсивности. Таким образом, может создаться положительная обратная связь: возникновение урагана будет способствовать формированию новых ураганов. Так ли это, должны показать как натурные наблюдения, так и математическое моделирование подобных процессов.
Токио под угрозой
Еще в 70-х годах японские сейсмологи определили расположение эпицентров землетрясений, происходивших на границах этих плит за последние 300 лет. Сильная сейсмическая активность проявляет себя в среднем раз в 140 лет; вместе с тем обнаружен факт “сейсмического молчания” — перерыв в подземных толчках, продолжающийся с 1854 г. по настоящее время.
За последние полтора года токийский Центр оценки землетрясений зафиксировал существенный рост частоты подземных толчков с Мі4 по шкале Рихтера.
Известно, что толчки умеренной силы иногда разряжают напряжение, накопившееся в пределах разлома, снижая вероятность более мощного землетрясения. Однако, как полагает ведущий специалист Центра Й.Окада (J.Okada), к данному району это не относится, так как общая энергия, выделившаяся до сих пор с толчками, составляет лишь около 0.1% величины, которую, по оценкам, следует ожидать от предстоящего мощного землетрясения. По утверждению Окады, толчок средней силы может произойти теперь в любое время, правда, чтоў именно следует называть “средней силой”, остается пока неясным. Заблаговременность же прогноза в лучшем случае может достигать 2—3 сут.
Специалисты разработали сценарий возможных событий, согласно которому незадолго до мощного землетрясения земная поверхность к западу от залива Суруга начнет вздыматься — последние же 140 лет она здесь опускается, видимо, затягиваясь в глубь вместе с Филиппинской плитой. Скорость опускания до 1980 г. составляла 5—6 мм/год, но в 90-х годах процесс замедлился до 3—4 мм/год. Этот факт свидетельствует, что Евразийская плита усилила свое сопротивление, и в результате возможно катастрофическое землетрясение магнитудой до 8.1 по шкале Рихтера, что в 25 раз сильнее толчка, происшедшего в 1995 г. в Кобе.
Насколько все это угрожает столице, пока неясно. Крупные землетрясения, разрушавшие Токио в 1923 и 1929 гг., были связаны с разломами, проходящими ближе к городу. По мнению большинства специалистов, здания столицы способны перенести землетрясение даже магнитудой 8.1. Однако некоторые эксперты по сейсмостойкому строительству и геологи опасаются, что почва, на которой возведены отдельные районы Токио, может в случае подземных толчков стать настолько пластичной, что будет угрожать разрушительными последствиями.
Первопоселенцам не повезло с погодой
Через пару десятилетий беда постигла Джеймстаунскую колонию британцев в Вирджинии. Тысячи крестьян-переселенцев здесь умерли от голода, и немногие из оставшихся в живых подумывали бросить столь негостеприимные края.
Современные историки каких только объяснений не предлагали: неприспособленность к местным условиям, внутренние свары, враждебность туземцев... Но все это не находило должного фактического подтверждения. И только теперь археолог Д.Блэнтон (D.Blanton; колледж Вильяма и Мэри в Вильямсбурге) обратил внимание на то, что джеймстаунские колонисты засвидетельствовали жалобы индейцев на плохой урожай кукурузы, и подумал — не виноват ли в этом климат?
Д.Блэнтон обратился к палеодендрологу Д.Сталу (D.Stahle; Университет штата Арканзас, Фействилл). Руководимая им группа исследовала спилы древесины 140 болотных кипарисов (Taxodium distichum), выросших поблизости от обеих древних колоний.
Оказалось, что для своего переселения колонисты не могли выбрать времени хуже. Джеймстаунцы высадились в 1607 г., как раз в разгар семилетней жесточайшей засухи. Те же, кто попытался заселить о.Роанок, оказались еще более невезучими. Хотя засуха была там сравнительно краткой, зато значительно более жестокой.
Переселенцы в Джеймстауне рассчитывали обменять на продовольствие привезенные ими слитки меди — металла, который индейцы ценили весьма высоко. Но и сами туземцы в это время сильно страдали от недоедания, и им было не до металла. Засуха усугубила трения между двумя столь различными культурами, и одна из них должна была исчезнуть.
Индейцы носили... лапти
Лет 40 назад в одной из пещер штата Миссури была найдена целая коллекция “обувки”, принадлежавшей местным индейцам. Среди неплохо сохранившихся 18 предметов оказалось 11 подобий плетеных русских лаптей. Они изготовлены из веточек и жестких листьев растений, отличающихся волокнистостью тканей. И только два “ботинка” были “классическими” кожаными мокасинами.
Недавно антрополог М.О’Брайен (M.O’Brien; Университет штата Миссури, Колумбия) взялся за детальное изучение этой пещерной коллекции. Методом радиоактивного углерода были датированы семь древних “лаптей”. Самому старому оказалось 8300 лет, т.е. он был сплетен более чем за 7 тыс. лет до Колумбова открытия. Один “лапоть” относительно молод: ему 940 лет. Остальным — от 1100 до 5400 лет.
Обувь явно была предназначена для ходьбы по каменистой и пересеченной местности: об этом говорит толстая и грубая подошва, а также большая изношенность в пятках и носках тех “лаптей”, что были в длительном употреблении. Исследователь считает, что “лапти” для этих целей удобнее мокасин. Еще его поразило сходство “пещерной” обуви с той, что в качестве сувениров продают заезжим туристам и сегодня индейцы племени уарачи, населяющие сельские районы Мексики, которые очень далеко расположены от штата Миссури.
Семейство мидий (Mytilidae) включает много родов морских двустворчатых моллюсков: собственно мидии, модиолы, митилястеры и т.д. Они живут на всех широтах и на разных глубинах (от самого берега до абиссали), в частности, во всех морях России. К этому семейству принадлежат важнейшие промысловые и разводимые в культуре виды — съедобная средиземноморская мидия и пр. Мидии — некрупные моллюски, обычно не больше 10 см в длину. Рекордсмены — дальневосточная мидия Грея (Mytilus grayanus) — до 20 см и калифорнийская мидия (M.californianus) — до 24 см. Они обитают на литорали (в приливо-отливной полосе) и прибрежных мелководьях. Но недавно Р.фон Косель из Национального музея естественной истории в Париже и К.Олю из научного центра ИФРЕМЕР в Бресте (Cosel R. von, Olu K. // Compt.Rend. Acad. Sci. Paris. Sci. de la Vie. 1998. T.321. P.655—663) обнаружили самый крупный вид из этого семейства, обитающий на солидной глубине, 1700—1950 м. Они дали ему название батимодиола-бумеранг (Bathymodiolus-boomerang); бумерангом он был назван за изогнутую форму тонкой и хрупкой раковины, суженной на переднем и расширенной на заднем конце. Самый большой экземпляр этого моллюска имел 36 см в длину, 11 см в высоту и 8 см в толщину!
Род Bathymodiolus впервые описан в 1985 г.; его представители были найдены в горячих гидротермальных излияниях Галапагосского рифта, а потом обнаружены и в холодных высачиваниях у подножия материкового склона, где на поверхность дна выходят рассолы с высоким содержанием сероводорода или метана. Сейчас эти довольно крупные (длина раковины до 15—20 см) моллюски известны на большинстве излияний и высачиваний тропических и умеренных широт (от Японии и Азорских о-вов до Новой Зеландии). Обычно они всегда многочисленны. Описано уже более десятка видов, а с учетом обнаруженных, но еще не описанных, их не менее 20.
Все эти виды моллюсков “культивируют” в своих жабрах бактерии, окисляющие сероводород или метан, и питаются их выделениями или самими бактериями. Там, где выделяются и H2S, и CH4 (на холодных высачиваниях в северной части Мексиканского залива и на одном горячем излиянии Срединно-Атлантического хребта), батимодиолы способны культивировать бактерии обоих сортов, так что один и тот же моллюск охотно использует как H2S, так и CH4. Бумеранг относится именно к этом типу.
Батимодиола-бумеранг обитает в тропической зоне Западной Атлантики, восточнее о.Тобаго, на поверхности Барбадосской аккреционной призмы. Эта структура образуется там, где одна тектоническая плита (в данном случае Южно-Американская) погружается под другую (Карибскую) и как бы сгребает с погружающейся плиты слой рыхлых осадков, собирая их в кучу. Органическое вещество осадка разлагается, и на поверхность выходит сероводород или метан. Гигантских моллюсков обнаружили там на двух высачиваниях — Ориноко A и Ориноко B — в конце декабря 1992 — начале января 1993 г. во время экспедиции на французском судне “Надир”, оснащенном подводным аппаратом “Нотиль” (“Наутилус”).
На Ориноко A, где из толщи осадка выходит мощный поток метана, бумеранги сидят, лишь слегка погрузившись в грунт — извергаемый грязевыми вулканами ил с известковыми конкрециями. На Ориноко B — неактивном, со слабым потоком метана, но высоким содержанием сероводорода в толще осадка — моллюски глубоко зарываются в ил, передним концом косо вниз, так что наружу выступает лишь задняя треть раковины. Как и все мидии, бумеранг прикрепляется к субстрату выделяющимися из его ноги нитями органического вещества, но, поскольку камней и скал там нет, им приходится прицепляться к маленьким конкрециям или раковинам своих же собратьев. В молодости бумеранги имеют обычную для мидий овальную, не изогнутую, раковину, длина которой вдвое больше высоты, но по мере роста раковина изгибается, отношение ее длины к высоте увеличивается до 3.5, и моллюск все сильнее погружается в ил. Старые моллюски обычно ни к чему не прикрепляются. На Ориноко A вместе с бумерангом обитает еще один, пока не описанный, вид Bathymodiolus, питающийся только метаном.
Ради чего батимодиолы-бумеранги вырастают такими крупными, понятно: чем больше моллюск, тем длиннее его жабры (их длина 75—80% длины раковины) и, следовательно, тем больше в них помещается бактерий; это, кстати, касается только жабр: другие внутренние органы отстают в росте. А вот по какой причине бумеранги такие крупные? Авторы предлагают три объяснения. Первое: потому что раковина не округлая, а удлиненная. Вряд ли это так — среди митилид немало видов с вытянутой раковиной (например, мелководные модиолы), но особо крупными размерами они не выделяются. Второе объяснение: на аккреционной призме для моллюсков очень много пищи. Тоже сомнительно — ведь ее там не больше, чем на мелководьях умеренных широт, куда волны приносят массу фитопланктона. Там развиваются целые поля мидий (мидиевые банки) — биомасса огромная, а размеры моллюсков обычные. И третье: они очень долго живут. Вот это уже больше похоже на правду. Наша дальневосточная мидия Грея при длине 20 см достигает столетнего возраста! Правда, темп роста мидии Грея низок, вследствие чего она непригодна для искусственного разведения. Батимодиола Галапагосского рифта (B.thermophilus) растет быстро, 1 см в год, и достигает размера 18.5 см в возрасте около 19 лет. Но там на дне жарко, а в Барбадосской призме температура у дна низкая, обычная для двухкилометровых глубин. Зато горячие излияния существуют немногие десятилетия, а возраст барбадосских холодных высачиваний оценивается в 7—20 тысячелетий. Так что моллюски спокойно могут там жить не одну сотню лет. А вот сколько — пока не установлено. Не известно даже, когда бумеранги достигают половозрелости. Но не исключено, что это не только самая крупная, но и самая долгоживущая мидия на свете.
© К.Н.Несис,
доктор биологических наук
Москва
В конце 80-х годов на верхний леер носовой палубы затонувшего “Титаника”, над самым форштевнем судна, осела планктонная личинка. Покрытый ржавчиной металл оказался подходящим субстратом, и на носу погибшего гиганта благополучно выросла кустистая горгонария (роговой коралл). Следует сказать, что мелкие обломки “Титаника”, лежащие на глубине 3750 м посреди мягких грунтов, дали приют множеству бентосных (донных) организмов, которые ведут сидячий образ жизни. Проведенные здесь в 1991 г. биологические исследования с российских глубоководных аппаратов “Мир” (Сагалевич А.М., Москалев Л.И. От “Титаника” до “Комсомольца” // Природа. 1992.№ 7. С.44—51) показали, что из 24 видов обнаруженных донных беспозвоночных 14 (и именно сидячие формы!) селятся преимущественно на твердых обломках корабля и практически не встречаются на мягких грунтах. Наиболее обычны среди этих сидячих животных бичевидные горгонарии, но были отмечены и кустистые формы, явно того же вида (к сожалению, не определенного), что и “кустик”, выросший на носу корабля. Горгонарии (Gorgonacea) — это отряд кишечнополостных из подкласса восьмилучевых кораллов (Octocorallia) класса Anthozoa (или коралловые полипы) (Всем известные кораллы коралловых рифов принадлежат к другому подклассу Anthozoa — шестилучевым кораллам Hexacorallia). Колонии горгонарий по форме и размерам (высота некоторых колоний достигает 2—3 м) — наиболее разнообразны из всех восьмилучевых кораллов. Среди них и бичевидные, и кустистые, и вееровидные формы, иногда их веточки сливаются между собой, образуя ажурные сети. Кстати, именно к горгонариям относится и благородный красный коралл. Всего же известно более 1200 видов горгонарий, преимущественно тропических мелководных. К жизни в холодных водах высоких широт или больших глубин приспособились лишь немногие виды.
По образу жизни горгонарии — пассивные фильтраторы, отцеживающие проносимую водой взвесь. Впрочем, некоторые из них могут ловить и более крупную добычу, например мелких планктонных рачков или их личинок-науплиусов (Наумов Д.В., Пастернак Ф.А., Гинецинская Т.А. Отряд Горгонарии, или Роговые кораллы (Gorgonaceae) // Жизнь животных. М., 1987. Т.1. С.200—203). Меньше всего известно о биологии именно глубоководных горгонарий. Обычно исследователи имеют дело с мертвыми экземплярами, поднятыми тралами со дна океана.
С появлением глубоководных фотокамер и, особенно, подводных обитаемых аппаратов стали возможны непосредственные наблюдения кораллов. Но все это были единичные встречи, ничего не говорящие о продолжительности жизни или скорости роста глубоководных горгонарий. И в самом деле, повторный визит к выросшей где-то на дне колонии через несколько лет — событие, казавшееся абсолютно нереальным и вряд ли технически осуществимым (не говоря уже о трудности повторно опознать конкретный экземпляр). Но горгонария, облюбовавшая нос “Титаника”, предоставила исследователям уникальный шанс.
После того как останки “Титаника” были найдены на дне Атлантического океана в 1985 г., к ним не раз совершались глубоководные экспедиции разных стран, оснащенные обитаемыми аппаратами. Экспедиции преследовали различные цели: от научных до туристических. В 1991, 1995 и 1998 гг. к “Титанику” опускались и российские “Миры”. Естественно, такой эффектный объект, как нос “Титаника”, фотографировали неоднократно, и горгонария, на которую поначалу не обращали внимания, попала на эти снимки. На фотографиях 1991 г. она еще совсем невелика, но уже отчетливо заметна (например, на снимке, который был сделан с “Мира”, а затем опубликован в московском издании журнала “GEO”).
На рисунке, который сделан нами по фотографии 1991 г., видно, что колония еще только начинает ветвиться, ее высота меньше 10 см. На фото 1998 г. мы видим уже вполне сформировавшуюся колонию характерной формы, с многими веточками, хотя еще и не столь вытянувшуюся в длину, как крупные колонии того же вида, запечатленные в 1991 г. на мелких обломках “Титаника”. За семь лет она выросла более чем вдвое, достигнув длины около 20 см. Таким образом, ее среднегодовой прирост превышает 1 см. Подобная скорость роста (1—2 см/год) известна и у мелководных рифообразующих кораллов, правда, иногда они могут прирастать и на 5—10 см/год.
Невысокая скорость роста глубоководной горгонарии не должна удивлять: даже в таких относительно богатых питательными веществами районах океана, как место встречи Гольфстрима и Лабрадорского течения, где лежит “Титаник”, до больших глубин доходит незначительная часть производящихся здесь органических веществ (порядка 1% от синтезированных фитопланктоном в фотической зоне). Скудость пищевых ресурсов определяет и малое количество планктонных животных в глубинных слоях воды (в интересующем нас районе — около 0.4 мг/м3 по данным лова планктонной сетью в слое 3500—3700 м), и медленный рост бентосных животных.
Весьма вероятно, что при нынешнем всемирном интересе к “Титанику”, место его кораблекрушения не перестанут посещать и в будущем, а потому есть весьма неплохие шансы получить сведения о дальнейшем развитии описанной здесь горгонарии (если, конечно, она не попадет в число образцов, добытых одной из экспедиций).
Г.М.Виноградов
кандидат биологических наук
Институт проблем экологии и эволюции им.А.Н.Северцова РАН
Москва
Астроном М.Цубер (M.Zuber) сообщила о точных измерениях северной полярной шапки Марса, которые были выполнены в Массачусетсском технологическом институте (Бостон, США) под ее руководством. В ее докладе на конференции Американского геофизического союза (Сан-Франциско, декабрь 1998 г.) отмечается, что прежде называвшиеся параметры сильно завышены: ледник имеет мощность не 5—6, а не более 3 тыс. м. Общий объем заключенного в нем льда — примерно 1.5 млн км3, следовательно, в талом виде этот лед никак не мог образовывать гигантский океан, который, по мнению многих исследователей, некогда покрывал чуть ли не все северное полушарие Марса (для этого потребовалось бы десятикратное количество влаги).
Таким образом, остается загадочным, куда подевалась вода, которая, по разным признакам, некогда изобиловала на ныне засушливой планете.
Новозеландские пауки-скакунчики Trite planiceps строят укрытия-гнезда в свернутых листьях льна Phormirm tenax. Вокруг своих убежищ они оставляют несколько контрольных нитей. В поисках самки паук в первую очередь обследует именно те листья, которые помечены этими нитями, тем самым облегчая обнаружение полового партнера. Интересно, что самки того же вида на контрольные нити самцов никак не реагируют.
В рамках программы приглашенными специалистами в области астрофизики, физики Солнца, космических лучей и частиц было прочитано 11 лекций, обсуждено 27 оригинальных докладов, значительная часть которых сделана молодыми участниками. Тематика включала вопросы происхождения первичных космических лучей, их спектра и состава в широком интервале энергий, поиска антивещества в космическом излучении, а также нейтринную астрофизику (физику атмосферных и солнечных нейтрино), гамма-астрономию и некоторые аспекты физики Солнца и физики высоких энергий.
Слушатели Школы, числом более 100, представляли широкий возрастной и образовательный спектр: от студентов до профессоров университета.
Рукописи статей в сборнике воспроизведены в том виде, в каком они были представлены Оргкомитету авторами.
Биология
В качестве основной территории для изучения птиц болотных ландшафтов был выбран национальный парк “Завидово”(1929—1999), где около 27 тыс. га занимают торфяные болота и заболоченные леса. Там, на оз.Долгое, гнездятся орланы-белохвосты, чернозобые гагары, серые журавли. Птицы не знают границ.
На Верхневолжье, несмотря на длительное хозяйственное освоение, имеется значительное количество болотных массивов различных типов, благодаря которым сохранились жизнеспособные популяции многих редких видов птиц.
Особенность данной работы, построенной на ландшафтно-географическом принципе, заключается в том, что она затрагивает фауну птиц торфяных болот обширной староосвоенной территории в центре России, претерпевшей глубокие хозяйственные воздействия в текущем столетии. Болота, обладающие весьма специфической и разнообразной авифауной, вызывают пристальный интерес орнитологов, особенно в отношении изучения редких видов, в том числе включенных в Красную книгу России.
В монографии приводится полный видовой обзор птиц, обитающих на болотах различных типов, их реакция на антропогенное воздействие, рассматриваются проблемы экологии региона. Особое внимание обращается на роль болот как естественных убежищ для редких видов птиц и меры их охраны.
Ботаника
В книге приводятся данные всестороннего анализа флоры Предкавказья (систематического, эколого-ценотического, биоморфологического), решаются вопросы ботанико-географического районирования, поэтапно рассматривается история флоры, выявляются генетические связи эндемиков, субэндемиков и реликтов, указываются центры видообразования, а также виды, подлежащие федеральной и региональной охране, в том числе виды полезных растений (лекарственных, кормовых, пищевых, медоносных, декоративных).
Энтомология
Впервые дана сравнительная характеристика ультраструктурного уровня организации основных сенсорных и метаболических систем всех групп кровососущих насекомых: двукрылых, блох, клопов, вшей. Обоснована концепция множественности морфофункциональных путей формирования трофической специализации насекомых к гематофагии. Рассмотрены формы адаптациоморфоза, обеспечивающие морфологическую эволюцию гематофагов. Разработана системная оценка уровня морфологической специализации насекомых и показана роль типа паразитизма в формировании специфики морфофункциональной организации гематофагов.
Экология
Уже после того, как книга была написана, мучительно решалась проблема подходящего названия. Окончательный вариант — “The Uses of Ecology: Lake Washington and Beyond” (т.е. буквально “Польза от экологии: озеро Вашингтон и то, что за ним”) — перекликается с цитатой из Шекспира: “Sweet are the uses of adversity” (“Сладостны последствия несчастья”). Перевод названия на русский язык вызвал споры.
Книгу трудно отнести к какому-то определенному жанру. Это не учебник, не научная монография, не популярная книжка о природе и не описание пути автора в науку. Скорее всего ее можно определить как “размышления практикующего лимнолога”. Лимнология в строгом смысле — наука об озерах. Термин, происходящий от греческого слова “лимнос”, означающего “лужа, водоем”, был предложен швейцарским исследователем Ф.А.Форелем в 1892 г. Особое внимание уделялось в этой науке живым организмам, их взаимодействиям между собой и зависимости от окружающей “абиотической” среды.
Книга читается как увлекательный рассказ о практической деятельности экологов.
Геология
Книга написана коллективом ведущих специалистов Лаборатории шельфа и морских берегов им.В.П.Зенкевича Института океанологии им. П.П.Ширшова РАН. В основу работы легли материалы, полученные в результате исследований автора в арктических морях, а также обширные геологические, геоморфологические, океанологические данные научных коллективов и отдельных ученых. Структура книги обусловлена необходимостью охарактеризовать основные события и поэтапную историю формирования арктического шельфа начиная с последнего межледниковья в истории Земли до современного периода. Дается описание природных обстановок трех основных эпох позднечетвертичного времени: микулинского межледниковья, последнего оледенения и периода поздне-послеледниковья.
Этническая география
Книга — важный вклад в развитие теории этногенеза, основы которой заложены Л.Н.Гумилевым, учителем Иванова. На обширном оригинальном материале автором рассмотрены этнодемографические и эколого-географические процессы в Центральной России и в районах Крайнего Севера, разработаны новые аспекты “этногенетической парадигмы” и ее использования.
Палеонтология
Помимо литературных данных, в сборнике использован коллекционный материал. По каждому таксону приведены сведения о синонимии, указание на голотип, ссылка на основные работы, иллюстрация. Дан каталог местонахождения тетрапод в пермских и триасовых отложениях Восточной Европы, а также — краткие очерки по биостратиграфии и фаунистическим комплексам.
Археология
Книга содержит описание раскопок, план реконструкции первоначального облика дворца и его перестроек в контексте исторических событий в регионе.
Изображение коней на титуле книги — мотив абхазского традиционного ткачества.
История науки
Деятельность различных коллективов цементировалась воедино научным руководителем — И.К.Кикоиным. Он основал и редактировал физико-математический журнал “Квант”.
Первое издание книги вышло в издательстве “Наука” в 1991 г. Данная книга — второе издание, в которое вошли новые статьи и факты из жизни ученого, ранее не публиковавшиеся.
Он посвятил себя одному из интереснейших разделов физической химии — науке об аэрозолях, аэродисперсных системах. Его руководителями и наставниками были выдающиеся ученые — А.Н.Бах и А.Н.Фрумкин. С 1945 г. Игорь Васильевич участвует в подготовке атомного проекта. В это время и на долгие годы устанавливаются его научные и личные связи с И.В.Курчатовым, Ю.Б.Харитоном, Г.Н.Флеровым.
Научные разработки Петрянова-Соколова легли в основу системы эффективной защиты от радиоактивной опасности персонала предприятий, перерабатывающих ядерное топливо. Были предложены зональная и стригущая системы защиты помещений, позднее — высокоэффективные фильтры и средства защиты органов дыхания.
Игорь Васильевич был блестящим популяризатором науки. С 1964 г. и в течение 30 лет он возглавлял журнал “Химия и жизнь”, был главным редактором научно-популярной серии “Ученые — школьнику”, научным редактором советской “Детской энциклопедии”, сотрудничал с журналом “Отчизна”, газетой “Голос Родины” и альманахом “Памятники Отечества”. За свою научно-популяризаторскую и культурно-просветительскую деятельность Петрянов-Соколов был награжден медалью К.Д.Ушинского и премией Калинги ЮНЕСКО.
Сборник, посвященный памяти ученого, состоит из двух частей. В первой части представлены собственные публикации Петрянова-Соколова, во второй — воспоминания о нем.
Книга выходит в свет к 80-летию Физико-химического института
им.Л.Я.Карпова, куда Игорь Васильевич еще будучи студентом поступил на
работу. Своеобразным символом верности ученого своему институту служит
трудовая книжка академика. В ней — единственная запись: “Принят в институт
в 1929 г.”.