2003 г. |
Новости науки
Калейдоскоп Коротко Рецензия Новые книги |
НОВОСТИ НАУКИ
Звезды рождаются не только в галактиках
Скопления галактик на самом деле состоят вовсе не из одних галактик. Даже если оставить в стороне темную материю и принимать в расчет только светящееся вещество, то окажется, что большая часть массы скопления сосредоточена не в галактиках, а в пространстве между ними. Прежде всего это, конечно, горячий газ, но в последнее время наблюдения доказали, что внутри скоплений присутствует так называемое диффузное звездное население, т.е. звездные скопления и даже одиночные звезды, не входящие в состав ни одной галактики.
Один из перспективных методов исследования этого населения состоит в поиске не самих звезд, а сброшенных ими оболочек - планетарных туманностей. Такая туманность образуется вокруг звезды, похожей на Солнце, на последней ее эволюционной фазе, когда она сбрасывает свою оболочку в окружающее пространство. Оболочка освещается и нагревается изнутри оголенным горячим ядром и становится сильным источником излучения в характерных эмиссионных линиях, в частности кислорода (длина волны 459.9 и 500.7 нм) и водорода (656.2 нм, линия Нa). От других излучающих туманностей планетарные туманности отличаются тем, что в них основная зеленая линия кислорода (500.7 нм) обычно в три-пять раз ярче красной линии Нa.
Группа астрономов из Австралии, Италии, Швейцарии и Японии (Astrophys. J. (Letters). 2003. V.580. P.L121) сейчас выполняет программу поиска планетарных туманностей внутри скоплений галактик; поиск основан на наблюдении межгалактического пространства с помощью специальных узкополосных фильтров, пропускающих только зеленые линии кислорода. Используя 8-метровый японский телескоп Subaru, расположенный на Гавайских о-вах (США), ученые нашли в центре ближайшего к нам скопления галактик в созвездии Девы около 40 кандидатов в планетарные туманности. В этих объектах отношение интенсивностей линий кислорода и Нa имело ожидаемое значение от 3 до 5. Однако наряду с этими объектами обнаружено несколько точечных источников излучения, в которых линии кислорода и Нa имеют примерно одинаковую интенсивность. Это отношение более типично для облаков ионизованного газа вокруг молодых массивных звезд, подобных областям НII в нашей Галактике.
До сих пор в межгалактическом пространстве обнаруживались преимущественно старые звезды. Это позволяло предположить, что сформировались они все-таки внутри галактик, но были выброшены из них при столкновениях с другими галактиками на начальной стадии формирования скопления. Наличие в межгалактическом пространстве “новорожденных” звезд в эту гипотезу не вписывается, поэтому для подтверждения их реальности необходимы были спектроскопические наблюдения.
Один из таких объектов, расположенный вблизи галактики NGC 4388, наблюдался в апреле 2002 г. с помощью 8.2-метрового телескопа VLT-Йепун Европейской южной обсерватории (Чили). Его спектр действительно оказался спектром области НII с характерными эмиссионными линиями водорода, кислорода и серы на фоне непрерывного излучения горячих молодых звезд. Сравнение спектра с простыми моделями показало, что область НII подпитывается одной или двумя звездами спектрального класса О. Возраст ее примерно 3 млн лет, а диаметр не превышает 30 св. лет.
Предполагаемая межгалактическая компактная область звездообразования находится в проекции на небесную сферу в 3.5 угловой минуты к северо-западу от галактики NGC 4388. Ее лучевая скорость (2670 км/с) также близка к скорости NGC 4388 (2520 км/с) и значительно превышает скорость самого скопления в Деве (около 1200 км/с). Это указывает на существование какой-то связи между звездообразующим облаком и галактикой NGC 4388, но что это за связь, пока не понятно. Ясно лишь, что облако не могло вылететь из галактики: чтобы с момента начала звездообразования удалиться от NGC 4388 на наблюдаемое расстояние, облако должно было бы двигаться с нереально высокой скоростью. В любом случае существование этой области НII доказывает, что звезды могут образовываться на значительном удалении от галактик, а может быть, и в “чистом” межгалактическом пространстве.
© Д.З.Вибе,
кандидат физико-математических наук
МоскваСудьба шаровых скоплений
Вокруг центра нашей Галактики на далеких орбитах обращается около 150 известных на сегодня шаровых скоплений звезд; они возникли, очевидно, одновременно с самой Галактикой, приблизительно 12-14 млрд лет назад. Скопления могут значительно отличаться друг от друга по своей плотности и “заселенности”; в состав некоторых входят миллионы звезд.
Скопления, характеризующиеся большей диффузностью, рискуют оказаться разорванными на отдельные части под воздействием приливных сил, возникающих из-за того, что гравитация Млечного Пути “растягивает” скопление в разные стороны. Астрономы давно подозревали, что подобная судьба уготована многим из скоплений, но прямые доказательства отсутствовали.
Впервые очевидные свидетельства тому были представлены на 100-й конференции Американского астрономического общества (Альбукерк, июнь 2002 г.) группой ученых во главе с Э.Гребель (E.Grebel; Астрономический институт им.М.Планка, Германия). В ходе своего участия в крупном международном проекте “Цифровая съемка неба им.Слоуна”, цель которого - картировать одну четверть небосвода с беспрецедентной точностью, они обратили внимание на объекты в районе неплотного звездного скопления Паломар-5, находящегося в 75 тыс. св. лет от нас. По противоположным сторонам этого скопления обнаружены потоки звезд, растянувшиеся из конца в конец на 13 тыс. св. лет. Даже по астрономическим меркам это немалая величина; в проекции на небо она в 20 раз превышает видимый поперечник Луны. Подобные “хвосты” возникают, вероятно, в результате приливного растяжения, когда тяготение расчленяет скопление, а звезды постепенно удаляются от центра. По мнению участника исследований М.Оденкирхена (M.Odenkirchen), примерно через 100 млн лет данное шаровое скопление перестанет существовать. Теперь можно решительно утверждать, что в прошлом и многие иные скопления подверглись подобной участи, а случай с Паломар-5 - счастливая удача, когда процесс удалось зафиксировать.
Так как подобные “хвосты” более или менее очерчивают орбиту, по которой движется вокруг центра Галактики породившее их звездное скопление (а иным способом его орбиту установить очень сложно), то получаемые данные позволяют астрофизикам определить распределение “темной материи” в пределах Галактики. Появляется возможность измерять как степень общей “комковатости” ненаблюдаемой прямо материи, так и степень ее плотности в центре Млечного Пути. Такая информация поможет усовершенствовать математические модели “темной материи” и ее влияния на эволюцию Вселенной.
Science. 2002. V.296. №5575. P.1951 (США).
Планеты образуются буквально “на глазах”
Как известно, звезды конденсируются из вещества газово-пылевых облаков, причем “неиспользованная” его часть может образовать вокруг новорожденной звезды диск, в котором и формируются планеты (cм. также: Как рождаются планеты-гиганты // Природа. 2003. №6. С.83-84). До недавнего времени изменения, происходящие в дисках, оставались для земного наблюдателя почти неразличимыми, незаметными в масштабах человеческой жизни.
В 1997 г. группа астрономов во главе с У.Хербстом (W.Herbst; Веслианский университет в Мидлтауне, США) обнаружила в созвездии Единорога звезду, которая меняет свой блеск довольно причудливым образом. Это далекое светило, именуемое KH 15D, необычайно молодо: оно возникло не более 3 млн лет назад. Каждые несколько недель звезда тускнеет на 4%, словно нечто периодически блокирует ее излучение.
Хербст со своей аспиранткой К.Хамилтон (C.Hamilton), организовав длительные и непрерывные наблюдения KH 15D, установили, что ее затмения наступают каждые 48.3 сут, причем спадание яркости длится 2.4 дня. Затем примерно на 18 сут наступает период минимального блеска, после чего опять же за 2.4 сут яркость звезды возвращается к норме. Поскольку “четные” и “нечетные” затмения развиваются несколько по-разному, можно предположить, что они вызываются не одним, а двумя невидимыми для наблюдателя объектами, делающими полный оборот вокруг звезды за 96.72 сут, причем их орбита проходит от звезды примерно втрое ближе, чем расстояние Земли от Солнца.
Астрономы предположили, что во внутренней области этого протопланетного диска, где могут формироваться землеподобные каменные планеты, действуют гравитационные возмущения, сходные с наблюдаемыми в кольцах Сатурна. Возможно, объекты, временами заслоняющие от нас звезду KH 15D, представляют собой не твердые тела, а два вытянутых скопления пыли и газа, по спирали движущиеся с каждой из сторон диска при наблюдении его “с ребра”. В кольцах Сатурна источником этих возмущений являются его спутники. В диске KH 15D вещество может собираться в “спиральные рукава” под действием гравитации плотных протопланетных сгустков и даже сформировавшихся планет.
Как отметил Р.Джаявардхана (R.Jayawardhana; Университет штата Калифорния в Беркли), впервые получены свидетельства, что процесс “комкования” вещества, который в дальнейшем ведет к появлению планет, происходит всего через 3 млн лет после формирования центральной звезды.
Интересно, что эволюционные изменения в диске KH 15D происходят буквально у нас на глазах. В середине периода потускнения звезды случается кратковременное ее поярчение, но за шесть лет наблюдений оно заметно ослабело, а само время потускнения стало более длительным.
Science. 2002. V.296. №5577. P.2313 (США).
Телескопы продолжают расти
В октябре 2002 г. специалисты из Калифорнийского технологического института и Университета штата Калифорния начали кампанию по сбору средств на создание оптического телескопа CELT (California Extremely Large Telescope - Экстремально большой калифорнийский телескоп). Этот инструмент будет иметь зеркало, состоящее из отдельных сегментов, и в общей сложности по диаметру втрое превысит любое из зеркал, принадлежащих знаменитой Обсерватории им.У.М.Кека (два ее оптических телескопа установлены 10 лет назад на горе Мауна-Кеа, Гавайи). В девять раз большая светочувствительность нового калифорнийского телескопа позволит изучать практически всю прошлую историю образования галактик во Вселенной и те ее области, где ныне рождаются звезды и планеты. CELT станет наземным дополнением к планируемому Космическому телескопу им.Дж.Уэбба, который придет на смену Космическому телескопу им.Э.Хаббла. Очевидно, главным конструктором CELT будет Дж.Нелсон (J.Nelson), проектировщик Обсерватории им.У.М.Кека. Предполагается, что новое его детище, как и предыдущее, - это комплект шестиугольных зеркал-ячеек, но в значительно большем масштабе. Если кековские инструменты-близнецы состоят из 36 шестиугольных зеркал каждый, то CELT должен насчитывать 1080, действующих подобно одному цельному.
Имея 30-метровое “око”, астрономы смогут вести наблюдения сквозь широчайший “цилиндр” земной атмосферы, что неминуемо поставит перед ними задачу компенсации искажающего влияния ее турбулентности. Не исключено создание кольцевой системы из семи лазерных источников, создающих “искусственную звезду” на высоте 90 км, в слое атмосферы, богатом атомами натрия. Быстродействующий компьютер сможет мгновенно проанализировать характер мерцания искусственных “звезд” и приспособить поверхности дополнительных зеркал для ликвидации размыва изображений. Такая техника адаптивной оптики весьма дорогостояща - до трети всех расходов на создание CELT, но сначала необходимо найти хотя бы первые 70 млн долл. для предварительной “прикидки” конструкции.
Science. 2002. V.298. №5596. P.1151 (США).
ALMA - крупнейший радиотелескоп
Европейская южная обсерватория (ESO) и Национальный научный фонд США (NSF) подписали соглашение о совместном создании и эксплуатации крупнейшего в мире радиотелескопа миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов (ESO Press Release 04/03 23 Feb 2003). Полная стоимость проекта составит 650 млн долл. и будет в равных долях внесена NSF, поддерживающим работу американских и канадских ученых, и ESO, объединяющей астрономические проекты стран Западной Европы. Этот поистине исторический для мировой астрономии договор подписали 25 февраля 2003 г. генеральный директор ESO К.Цесарски (C.Cesarsky) и директор NSF Р.Колвелл (R.Colwell).
Общий вид будущей высокогорной обсерватории на плато Чахнантор (ESO PR Photo 06b/03)
Новый радиотелескоп предполагается соорудить на высокогорном плато Чахнантор, примерно в 40 км к востоку от деревни Сан-Педро де Атакама в чилийской пустыне Атакама. Гигантская антенна телескопа ALMA (Atacama Large Millimeter Array - Атакамская большая составная антенна миллиметрового диапазона) будет состоять из 64 параболических концентраторов диаметром по 12 м каждый, объединенных в единую систему. Таким образом, эффективный диаметр составной антенны приблизится к 100 м, тогда как нынешние крупнейшие антенны миллиметрового диапазона имеют диаметры не более нескольких десятков метров. В фокусе каждого параболического рефлектора телескопа ALMA должен располагаться криогенный приемник излучения, усиленный и оцифрованный сигнал с которого по оптоволоконной линии будет подаваться в центр обработки. Там специальный компьютер (коррелятор), работающий со скоростью 16 тыс. млрд операций в секунду, будет анализировать сигналы со всех 64 антенн и синтезировать изображение высокого качества.
Проект синтетического радиотелескопа ALMA (ESO PR Photo 06a/03)
Поскольку водяной пар в земной атмосфере сильно поглощает миллиметровое и (особенно) субмиллиметровое излучение, астрономы тщательно выбирали место для установки нового радиотелескопа. Пустыня Атакама в Чилийских Андах - уникальное место для астрономических наблюдений: чистый и сухой воздух плато Чахнантор уже много лет привлекает крупнейшие астрономические проекты. После сооружения радиотелескопа ALMA эта система станет самой высокогорной обсерваторией в мире (5 тыс. м над ур.м.).
Возможность проводить наблюдения на границе инфракрасного и микроволнового диапазонов очень важна для астрономии: именно в этом диапазоне излучают очень далекие молодые галактики, расположенные “на краю Вселенной”, формирующиеся звезды и планеты, мельчайшие твердые частицы (пылинки) и сложные молекулы межзвездного вещества. До последнего времени субмиллиметровый диапазон оставался наименее изученным в астрономии. Поэтому специалисты ожидают новых научных открытий сразу после вступления в строй первой очереди телескопа ALMA в 2007 г. и тем более - после окончания его строительства в 2011 г.
Как принято при эксплуатации уникальных астрономических инструментов, возможность работы с ним будет предоставлена ученым всего мира.
© В.Г.Сурдин,
кандидат физико-математических наук
МоскваКак появляются спутники планет
Открытые Галилеем четыре крупнейших спутника Юпитера как бы воспроизводят в миниатюре Солнечную систему. Однако в последнее время многие специалисты сомневаются в том, что эти похожие, но разномасштабные системы образовались одинаковым путем.
Обычно предполагается, что юпитерианский мир начал складываться, когда его центральная планета окончательно еще не сформировалась: все необходимое уже бурлило во вращающемся вокруг молодого Юпитера диске, и небесным телам оставалось лишь создать вокруг него свой хоровод. В принципе, Солнечная система могла образоваться именно таким путем. Но последние данные с космического аппарата “Galileo” свидетельствуют против подобного процесса рождения юпитерианской системы. Оказалось, что Каллисто - самый внешний из четверки галилеевых спутников - слишком для этого молод. Такое принципиально новое мнение высказали американские специалисты по небесной механике Р.Канеп и У.Уорд (R.Canup, W.Ward; Юго-Западный исследовательский институт в Боулдере). Они обработали информацию с “Galileo”, который совершил облет каждого из спутников и выполнил детальные измерения их гравитационного поля.
Второй по близости к Юпитеру галилеев спутник - Европа - в основном состоит из твердых каменных пород, заключенных в водяную и ледяную оболочки, а Ганимед и Каллисто - почти поровну из камня и льда. При этом у Каллисто они перемешаны, а у Ганимеда разделены и в центре существует твердое каменное ядро. Такое распределение никак не отвечает принятой гипотезе формирования спутниковой системы. Плотный газовый диск с многочисленными твердыми включениями, вращаясь вокруг новорожденного Юпитера, должен был разогреться по крайней мере до 1000°С, а это слишком высокая температура, чтобы сохранилось сколь-нибудь значительное количество воды. В таком случае галилеевы спутники должны были сформироваться всего за 1 тыс. лет или даже быстрее, что маловероятно. Кроме того, вращающийся газовый диск с твердыми обломками должен был бы втянуть растущее тело (“луну”) в спираль и привести к падению на поверхность Юпитера. Чем массивнее диск, тем быстрее смещается захваченное им тело; со спутниками “галилеевых” размеров такой диск покончил бы всего за столетие. Но этого, как известно, не произошло…
Физик-планетолог Д.Стивенсон (D.Stevenson; Калифорнийский технологический институт в Пасадене) предлагает иной путь образования и эволюции спутников. По его мнению, они возникали значительно более медленно и уже в позднюю эпоху формирования самого Юпитера. К тому времени в окружающем планету плотном диске уже успело появиться и быстро погибнуть множество мелких спутников и тяготение Юпитера существенно расчистило от газов и обломков всю окрестную область.
Вычисления показали, что для рождения галилеевых спутников в составе диска вокруг Юпитера должно оставаться 1-2% массы планеты, а само формирование спутников - занять не менее 100 тыс. лет. Только столь растянутый процесс позволил нарастающим “лунам” потерять существенную часть своей тепловой энергии и достичь той температуры, которая соответствует состоянию ледяных тел. Низкие температуры способствовали тому, что на Каллисто лед и камень так и не смогли полностью разделиться. Менее массивный диск значительно медленнее смещал только что рожденные “луны” к центру системы.
Эта гипотеза, изложенная на конференции Американского геофизического союза (Сан-Франциско, январь 2003 г.), встречена специалистами с интересом. Новых данных они ожидают от автоматической межпланетной станции “Cassini”, которая в 2004 г. начнет близкое обследование Сатурна и его спутника Титана.
Science. 2002. V.299. №5605. P.336 (США).
Проект ITER: круг участников расширяется
Китай официально заявил о решении присоединиться к международному проекту ITER (International Termonuclear Experimental Reactory) (подробнее см.: Какая страна станет домом для термоядерного реактора ITER? // Природа. 2001. №9. С.81-82). По размерам эта установка в два раза превзойдет уже существующие, ее оценочная стоимость 5 млрд долл., строительство начнется в 2006 г. и рассчитано на 10 лет. КНР планирует оплатить 10% общей стоимости проекта.
Такой же взнос намерены внести и США: они заявили о возобновлении своего сотрудничества, убедившись в серьезности намерений партнеров по проекту - Японии, России и Европейского Союза - довести дело до конца.
На следующем раунде переговоров должно быть принято окончательное решение о месте строительства. Свою территорию предложили Испания, Канада, Франция и Япония.
ФизикаМагнит из ВТСП: свыше 17 Тл при 29 К!
Японские специалисты смогли существенно улучшить механические характеристики ВТСП-магнита YBa2Cu3O7. При низких температурах подобные ему крупнозернистые высокотемпературные сверхпроводники способны “захватывать” магнитное поле (его величина пропорциональна критической плотности тока и объему образца) с индукцией в несколько тесла, поэтому могли бы использоваться в качестве постоянных магнитов. Однако их плохая теплопроводность и низкая прочность препятствуют широкомасштабному применению - образцы разваливаются на части под действием ими же порожденного поля.
Образец ВТСП-магнита YBa2Cu3O7
Магнит, имевший форму диска диаметром 2.65 см, через поверхностные щели пропитали эпоксидной смолой, опутали углеродными волокнами, просверлили в его центре отверстие, вставили туда алюминиевый провод и заполнили сплавом Bi-Pb-Sn-Cd. “Захваченное” статическое поле удалось довести до 17.24 Тл при охлаждении до T = 29 К, образец при этом разрушен не был.
Можно ли создать нанотрубку из кремния?
Синтез и разнообразные исследования углеродных нанотрубок поставлены ныне на широкую ногу. А вот любые трубчатые конструкции из кремния принципиально неустойчивы из-за тетраэдрического строения его кристаллической решетки. Этого можно избежать, если в нужное место ввести атом другого элемента (металла). Индийские и японские исследователи, работая совместно, рассчитали на суперкомпьютере атомную и электронную структуры различных кластеров в системе Si-Be методом функционала электронной плотности (Nano Letters. 2002. V.2(11). P.1243-1248).
В элементарной ячейке кремния имеется неплоское шестичленное кольцо, по конфигурации напоминающее кресло. Пара таких “кресел” с добавлением двух атомов Be дает устойчивый кластер Si12Be2. При удвоении числа атомов Si происходит замечательная метаморфоза: четыре кремниевых шестиугольника становятся плоскими и выстраиваются строго друг над другом, образуя таким образом фрагмент нанотрубки с двумя атомами Be вблизи торцов. Из таких элементов можно строить трубки любой длины. Исследователи проанализировали их электронные свойства и стабильность структуры в зависимости от количества и месторасположения атомов Be. Осталось только перейти от компьютерной модели к реальной кремниевой нанотрубке.
Электронный пучок от углеродной нанотрубки
Существенного успеха в области использования углеродных нанотрубок в качестве эмиттеров добилась группа голландских и французских физиков. Источником электронов служила изолированная многостенная трубка, закрытая на конце “шапкой” диаметром 2.7 нм. Собственно эмитирующая поверхность была еще меньше - ее диаметр составлял 2.1±0.2 нм. Такой практически точечный эмиттер можно с успехом использовать в электронных микроскопах (о возможностях использования нанотрубок в электронике см.: Дьячков П.Н. Углеродные нанотрубки - материал для компьютеров XXI века // Природа. 2000. №11. С.23-32). Высокую разрешающую способность обеспечивают незначительность разброса по энергиям испускаемых электронов, малый диаметр пучка, а также его яркость - на порядок выше, чем у самых мощных источников. Можно с уверенностью сказать, что создание электронных микроскопов на основе углеродных нанотрубок - дело самого ближайшего времени.
Моллюсков расселяет нототения
Большинство видов морских малоподвижных или прикрепленных ко дну животных расселяется на ранних стадиях онтогенеза - яйца или личинки разносятся течениями на большие расстояния за пределы материнских популяций, благодаря чему расширяется ареал (Tomita M., Murakami M. // Nature. 2003. V.21. №6922. P.517). Однако из-за очень высокой эмбриональной и личиночной смертности организмам приходится продуцировать огромное количество яиц. Но есть виды, у которых личинки развиваются либо внутри отложенных на субстрат яиц, либо внутри материнского организма. Плодовитость таких видов обычно не столь велика, но и уровень смертности снижен. Считалось, что расселение и малоподвижных, и даже прикрепленных животных в Мировом океане обеспечивается не только переносом яиц, молоди и мелких взрослых особей придонными течениями, но и преодолением водных пространств на оторванных от дна плавающих водорослях. Бывает, донные животные захватываются льдом и транспортируются вплоть до его таяния. А недавно обнаружен еще один способ расселения.
Группа исследователей из Университета Сан-Паулу (Бразилия) летом Южного полушария 1998/99 гг. на базе бразильской антарктической станции “Комманданте Ферраз” (Domaneschi O., Silva J.R.M.C. da et al. // Polar Biology. 2002. V.25. P.538-541) изучала взаимосвязи между бентапелагической нототенией-широколобкой (Notothenia coriiceps) и двустворчатым моллюском Mysella charcoti (см., напр.: Антарктические мшанки пускаются в плавание // Природа. 1996. №12. С.97-98). Этот живородящий моллюск обитает на глубинах от 6 до 351 м и обычно неглубоко закапывается в песок или полужидкий ил. В заливе возле о.Короля Георга (Южные Шетландские о-ва) было поймано 48 экземпляров рыб. Шесть из них были вскрыты для изучения содержимого пищеварительного тракта, а остальных 10 сут содержали в лабораторных бассейнах с регулируемой температурой (0±1.0°С). В желудочно-кишечном тракте нототений были найдены сотни моллюсков, причем чуть больше половины из них (52.65%) оказались абсолютно неповрежденными. Помещенные в чашки Петри с морской водой, эти моллюски хлопали створками раковин, высовывали ногу, создавали токи воды, т.е. вели себя совершенно нормально. Живые моллюски были обнаружены и в фекалиях рыб, которые прожили в бассейнах в течение 5 сут без пищи.
Нототении пищу всасывают, поэтому никакого физического воздействия моллюски не испытывают и живыми попадают в пищеварительный тракт. Многие там перевариваются, но немало и выживает, поскольку плотно закрытые створки раковины защищают тело от пищеварительных ферментов. Таким образом, нототения, поглощая M.charcoti и совершая пусть и небольшие, но протяженные для моллюсков миграции, обеспечивает этим животным возможность колонизации новых местообитаний или реколонизации старых, разрушенных сползающими на шельф ледниками.
Феномен сохранения жизнеспособности различными организмами при движении через пищеварительный тракт рыб известен трофологам. Обычно это стадии жизненного цикла (споры, цисты, покоящиеся яйца), которые позволяют пережить неблагоприятные условия. Зарегистрированы также случаи прохождения через пищеварительный тракт рыб некоторых диатомовых водорослей, яиц веслоногих рачков и т.д.). Бразильские ученые описали еще один способ - расселение молоди рыбой. Исследования в очередной раз показали, что взаимоотношения между организмами чрезвычайно разнообразны и их нельзя уложить в прокрустово ложе какой-либо единой схемы.
© С.Ф.Тимофеев
МурманскРастения сигнализируют об опасности
Еще 20 лет назад Д.Роадес получил первые свидетельства того, что растения одного вида могут реагировать на летучие вещества, выделяемые соседями другого вида при поедании их травоядными животными (Rhoades D.F. // Plant resistance to insects. 1983. P.55-68). Получив сигнал об опасности, растение усиливает меры химической защиты и делается менее привлекательным для возможных потребителей. Результаты последующих исследований трактовались по-разному и поэтому вызвали множество споров. Однако недавно эта гипотеза убедительно подтверждена Р.Карбеном из Калифорнийского университета в Дэвисе вместе с коллегами из нескольких других американских университетов (Karban R., Maron J., Felton G.W. et al. // Oikos. 2003. V.100. №2. P.325-332.).
В опытах дикий табак Nicotiana attenuata проявлял защитную реакцию, если на растущей рядом полыни Artemisia tridentata повреждали листья ножницами или помещали на них насекомых-фитофагов (кобылок, личинок жуков-листогрызов или гусениц некоторых совок). О такой реакции судили по активности в листьях табака полифенолоксидазы - фермента, который, попав в кишечник насекомого с растительной пищей, взаимодействует с фенольными соединениями, что в конце концов приводит к алкилированию незаменимых аминокислот. В результате они не усваиваются листогрызом, и питательная ценность пищи снижается. При искусственном повреждении листьев полыни активность фермента в соседствующем с ней табаке была достоверно выше по сравнению с тем растением, которое росло рядом с неповрежденными кустиками Artemisia. Максимальной активность табачной полифенолоксидазы оказалась в тех случаях, когда полынь повреждалась насекомыми. Надо отметить, правда, что подобный эффект проявлялся лишь при очень близком соседстве, на расстояниях не более 10 см.
Сходную зависимость Карбен с соавторами обнаружили и в природных условиях: на более удаленных от полыни растениях табака доля листьев, поврежденных насекомыми-фитофагами, была заметно выше. Однако в целом соседство с полынью сказывалось на табаке скорее отрицательно, чем положительно, - образовывалось меньше цветков и семян. По-видимому, все дело в очень сильной межвидовой конкуренции, эффект которой перевешивал последствия слабого положительного взаимодействия. Исследователи пытались выяснить также, сказывается ли на табаке повреждение листьев соседних растений этого же вида, но никаких признаков такого влияния не обнаружили.
© А.М.Гиляров,
доктор биологических наук
МоскваВ защиту коралловых рифов
В конце XX в. специалисты подняли тревогу в связи с разрушением коралловых построек во многих акваториях Мирового океана (подробнее см.: Несис К.Н. Эль-Ниньо и судьба коралловых рифов // Природа. 2001. №3. С.82-83; Печальная участь кораллов // Там же. 2002. №5. С.62; Траулеры ставят “клеймо” на североатлантические кораллы // Там же. №10. С.28.). Предполагалось, что их гибель вызвана влиянием самых разных природных и антропогенных факторов, однако более или менее достоверных данных, подтверждающих это, не было. Только в начале 2002 г. Конгресс США создал специальную комиссию для обследования коралловых рифов как в собственных территориальных водах, так и в принадлежащих тихоокеанским государствам, ранее состоявшим под опекой Соединенных Штатов - Маршалловым островам, Микронезии и Республике Палау. Всего охвачено 13 крупных регионов общей площадью около 20 тыс. км2.
По результатам аэрофотосъемок составлен атлас цифровых цветных карт подводной среды обитания кораллов, а также распределения песчаных отмелей и различных видов морских растений. Установлено, что вымирание коралловых рифов - более распространенное явление, чем предполагалось; оно происходит в столь удаленных друг от друга акваториях, как центральная и западная части Тихого океана, с одной стороны, и центральная область Атлантического океана (Мексиканский залив и Карибское море) - с другой. Причины трагедии у каждого региона свои: чаще всего это болезни коралловых полипов, участившиеся в последнее время штормы и повышение среднегодовой температуры воды. Соответственно и меры для охраны и возрождения кораллов в каждом случае должны быть разными.
Предполагается продолжить картирование с большей точностью и установить динамику пагубных процессов, в особенности связанных с деятельностью человека. По мнению морского биолога Дж.Огдена (J.Ogden; Флоридский институт океанологии), решительные меры нужно принимать уже сейчас, не дожидаясь окончания новых работ. В то же время К.Лаутенбахер (C.Lautenbacher; Национальное управление США по изучению океана и атмосферы) считает, что до получения дополнительной информации это преждевременно.
Science. 2002. V.298. №5591. P.39 (США).
“Молчаливое” землетрясение угрожает Японии
На о.Хонсю, в 200 км к юго-западу от Токио, находится район Токаи, давно привлекающий внимание геофизиков, сейсмологов и специалистов по геодинамике. Здесь, непосредственно у берегов Тихого океана, проходит подводный желоб Суруга - граница между Евразийской и Филиппинской плитами, что не может не влиять на тектоническую характеристику всей этой зоны. Мощные прибрежные землетрясения происходят с интервалами в среднем около 150 лет. В 1854 г. случилось катастрофическое Токийское землетрясение (M = 8.4). Затем местный участок земной коры был подмят надвигающейся Филиппинской плитой, но когда в 1944 г. произошло следующее сильное землетрясение (M = 8.1), разрыва коры не случилось.
Эти события и их возможные последствия изучают современными методами сотрудники Центра исследований динамики земной коры при Институте географической съемки Японии (Цукуба, о.Хонсю) под руководством сейсмолога С.Одзава. Материалы наблюдений за 100 лет, а также данные, полученные с 1994 г. спутниковой системой GPS (Global Positioning System), говорят о том, что в земной коре постоянно накапливается напряжение. Затишье же в районе Токаи можно рассматривать как временный “сейсмический пробел”, и в дальнейшем, когда напряжение превысит критическую величину, вероятны новые мощные толчки.
К району Токаи прилегает п-ов Идзу, от которого отходит цепочка одноименных островов. С июля по сентябрь 2000 г. здесь отмечался ряд значительных сейсмовулканических событий, которые привели к горизонтальному смещению земной коры в районе Токаи к юго-востоку, а в районе Канто, расположенном в центре о.Хонсю, - на северо-восток. Это несомненно вызвано подвижкой магмы под о-вами Идзу, имеющими вулканическое происхождение. С октября 2000 г. активность недр пошла на убыль, и деформация коры в районах Токаи и Канто вернулась к состоянию, характерному для 1997-1999 гг., когда темпы смещения были почти постоянными. Однако с наступлением 2001 г. начался, по данным GPS, новый этап движения земной коры, причем к июню он приобрел аномальный характер: на западе Токаи перемещение в юго-восточном направлении менее чем за полгода достигло 2 см, тогда как в 1997-1999 гг. смещение постоянно шло на северо-запад; наблюдения 2001 г. указывают на возможность асейсмического сброса в зоне между Филиппинской плитой и надвигающейся на нее Евразийской. В 2002 г. участок коры к востоку от оз.Хамана поднялся на 2 см; здесь же наблюдалось максимальное горизонтальное смещение. Деформация коры на о-вах Идзу свидетельствует о продолжении событий 2000 г. со значительно большей интенсивностью.
Согласно предыдущим исследованиям “молчаливых” землетрясений, асейсмические сбросы должны совершаться в слабо связанных между собой регионах. Использование электромагнитных данных позволяет назвать по меньшей мере два ранее не выявленных “молчаливых” события (1978-1983 и 1987-1991), которые происходили вблизи от событий 2001 г. Хотя они не привели к катастрофическому разрыву коры, опасность продолжает существовать: нынешний асейсмический сброс на западе Токаи нарушает сложившееся состояние недр.
Science. 2002. V.298. №5595. P.919, 1009 (США).
Мауна-Лоа готовится к извержению
Среди действующих на Земле вулканов Мауна-Лоа, расположенный на юге о.Гавайи, - самый высокий: считая от морского дна, он достигает 9 тыс. м, из них 4170 м возвышаются над уровнем Тихого океана. То, что с 1984 г. он не извергался, отнюдь не позволяет считать его окончательно погасшим - из многочисленных расселин на склонах почти непрерывно выделяются пар и газ. Северо-восточнее и юго-западнее Мауна-Лоа протянулись активные рифтовые зоны, а на самой вершине вулкана находится свежая кальдера Моку’Авеовео, которая прячется внутри более древней и крупной, диаметром до 8 км. Отсюда неоднократно изливались потоки лавы, продвигавшиеся на 100 км от источника. Судя по геологическим данным, подобное крупномасштабное извержение происходило около 105 тыс. лет назад. Однако последние 18.5 тыс. лет Мауна-Лоа пребывал в относительном покое.
Специалисты благодаря отсутствию извержений могли вести наблюдения непосредственно в кальдере и вплотную к расселинам. Измерения показывали, что земная поверхность здесь почти постоянно опускается, а это говорит о частичном уходе магмы на бОльшую глубину. За 1993-1994 гг. диаметр кратера сократился на 7 см, на столько же за 1996-2000 гг. осела юго-восточная часть дна кальдеры.
Все круто изменилось в середине мая 2002 г., когда опускание резко сменилось подъемом дна кальдеры Моку’Авеовео и самОй вершины вулкана. Этому предшествовал рой мелких землетрясений, возникших 24 апреля и продолжавшихся менее двух суток. Большинство эпицентров располагалось в кальдере или немного юго-западнее. Магнитуды толчков составляли от 1.1 до 1.7, а глубина залегания очага - от 26 до 43 км. Лишь самый сильный толчок имел магнитуду 2.5, но тогда еще ни наклономеры, ни приборы, регистрирующие растяжение земной коры, ни данные спутниковой системы GPS не указывали на сколь-нибудь заметную деформацию кратера, участков верхней рифтовой зоны или склонов горы. Только в конце мая приборы системы GPS начали отмечать усилившееся растяжение земной коры между станциями, расположенными на противоположных сторонах Моку’Авеовео, что должно соответствовать разрастанию магматической камеры, центр которой находится примерно на глубине 5 км под кальдерой. Космическая съемка подтвердила подъем вершины горы на 2 см.
Еще более крутой переход от медленного опускания к быстрому подъему начался 12 мая. Растяжение земной коры пошло в темпе 5-6 см/год. К концу сентября кальдера расширилась на 2 см по сравнению с 12 мая. Все это свидетельствовало о значительном перемещении магмы в подземном резервуаре.
Довольно подробные инструментальные наблюдения за вулканом ведут сотрудники Гавайской вулканологической обсерватории уже 35 лет. За последние годы склоны и вершина Мауна-Лоа были оснащены более совершенными приборами, что существенно расширило возможности обнаружения и оценки любых геофизических событий.
Bulletin of the Global Volcanism Network. 2002. V.27. №9. P.2 (США).
Извержение Этны
Этна - один из древних и весьма долгое время наблюдаемых объектов вулканизма. Первые исторические сведения относятся приблизительно к 1500 г. до н.э. Составляющий часть Этны вулкан Монгибелло, усеянный многочисленными кальдерами, образовался в позднем плейстоцене-голоцене поверх еще более древнего вулкана. Длительные периоды взрывных извержений, сопровождаемые незначительным излиянием лавы из одного-двух наиболее заметных вершинных кратеров (последний возник в 1978 г.), изредка сменяются обильными выбросами газов из вновь возникших расселин. Обычно они развиваются сверху вниз почти от самой вершины; из расселин на высоту до нескольких сот метров поднимаются фонтаны огненной лавы, которая подается ритмично повторяющимися взрывами в открытом жерле вулкана. Все это сопровождается мощными звуковыми эффектами и ярким свечением. Пепла выбрасывается не так много, поэтому облака обычно бывают белыми. Порожденные Этной лавовые потоки при подобных явлениях не раз достигали моря.
В последние годы события протекали так. После яростных взрывов на склонах горы в июле и августе 2001 г. Этна в продолжение более 10 мес вела себя довольно мирно, если не считать обычных для нее выделений дыма из четырех кратеров на вершине. Но с начала июля 2002 г. северо-восточный кратер ожил и начал выбрасывать вулканические бомбы. Активность все нарастала, и 12 сентября взрывы следовали один за другим с интервалами 2-3 мин. Комья раскаленной лавы долетали до другого, пока дремавшего кратера Вораджине. Через 10 сут на северном склоне горы внезапно произошло землетрясение (М=3.7 по шкале Рихтера), затем опять последовал тихий период, но уже в ночь на 26 октября сейсмоприборы на о.Сицилия записали начало роя мелких землетрясений. Не прошло и трех часов, как на склонах вулкана, у подножия которого расположена Катания (второй по величине город этого острова), началось извержение. Всего за четверо суток было зарегистрировано около 500 подземных толчков, с вершины горы раздавались мощные взрывы. Утром 27 октября ученые обнаружили новые расщелины, из которых пламя и фонтаны раскаленной лавы поднимались на высоту от 100 до 300 м. Возник обильный пеплопад: за трое суток слой пепла в районе Катании составил примерно 2.5 кг/м2 поверхности. К 31 октября один из лавовых потоков, продвинувшись на 2 км, замер, а другой продолжал спускаться еще двое суток.
Установленный на вертолете прибор регистрации теплового излучения позволил обнаружить участки свежей, только начавшей затвердевать коры и предположить образование “лавовой трубы”, по которой движутся новые порции лавы. Этот процесс окончательно завершился лишь 5 ноября. Казалось, на северном склоне вулкана активность несколько пошла на спад; лишь мелкие струйки лавы временами стекали из трещин. Но на высоте около 2700 м 12 ноября возобновились взрывы.
Исследователи обращают внимание на то, что для Этны подобное поведение нехарактерно. Вероятно, за предыдущий период покоя в подземном резервуаре скопилось большое количество магмы, проникшей в зону разломов земной коры. Перемежающиеся приступы вулканического пароксизма продолжались до самого конца 2002 г. под пристальным наблюдением итальянских и французских ученых.
Bulletin of the Global Volcanism Network. 2002. V.27. №10. P.9; №11. P.12 (США).
Новости из вечной мерзлоты
В 1838 г. российский академик К.М.фон Бэр (1792-1876) выступил в Лондоне на заседании Королевского географического общества. Его доклад был встречен весьма благосклонно, но одно из положений вызвало скептические улыбки. Это касалось сообщения о том, что в Центральной Сибири почва местами промерзает на глубину более 100 м. Поверить в это европейские ученые мужи тогда не смогли. Сегодня вечной мерзлотой (или пермафростом) называют любую подповерхностную структуру, в которой температура ниже 0°С сохраняется минимум два года подряд. И это не какой-то географический курьез - такие условия охватывают почти четверть земной поверхности. Кое-где в Сибири мощность пермафроста достигает 1.5 км. Об интересе к столь своеобразному и широкомасштабному явлению свидетельствует, в частности, состоявшаяся в конце 2002 г. конференция Американского геофизического союза, где ему был посвящен один из главных симпозиумов. Сообщения были разносторонними, как и само явление.
Географическое распространение вечной мерзлоты, мощность слоев и их состав могут существенно изменяться за относительно небольшое по геологическим масштабам время. Реконструировать природные условия отдаленных эпох в конкретном регионе помогают остатки растений, животных, предметов деятельности человека и останки его самого.
Большой интерес проявляют специалисты к построению числовых и стохастических моделей, описывающих поведение пермафроста при изменении природных условий. Последние модельные исследования М.Стенделя и Дж.Х.Кристенсена (M.Stendel, J.H.Christensen) убедительно показывают, что в Северном полушарии в течение ближайшего столетия в результате антропогенного воздействия на климат может произойти, а в некоторых районах уже реально наблюдается существенное разложение вечной мерзлоты. Это влечет за собой серьезные нарушения экологических систем.
Пермафрост - неплохой “архив” данных о динамике температур на поверхности Земли. И действительно, недавние измерения, выполненные при бурении в Северной Америке и Евразии, позволили установить, что за истекшую половину XX в. температуры вечномерзлого слоя существенно повысились на обоих континентах. И эта тенденция, очевидно, возрастает. Так, на севере Аляски за столетие (1880-1980) температура почвы поднялась на 2-4°С, а согласно данным, полученным в той же самой скважине в 2002 г., она выросла еще на 3°С. Потепление подпочвенных пород в северо-западной части Канады составило за последние десятилетия около 2°С. На севере провинции Квебек неглубокие слои мерзлоты с середины 90-х годов потеплели на 2°С. Подтверждают существование такой тенденции (хотя не столь сильно выраженной) и на северо-западе Сибири А.В.Павлов и Н.Г.Москаленко. Заметна она даже под высокогорными ледниками Европы, изученными британскими специалистами.
Все это происходит не без заметных последствий. Нередко с увеличением активного слоя (т.е. сезонно тающей массы над вечной мерзлотой) и сокращением верхушки самого пермафроста поверхность значительно проседает (поскольку плотность льда меньше плотности воды). Вслед за этим меняются топографические, биологические и гидрологические характеристики местности, возникает сильно пересеченный район термокарста. Иногда события принимают драматический характер. В центральной области Аляски, где температуры под самой поверхностью всего на 1-2°С ниже точки замерзания, уже отмечены проседания на 2.5 м - здесь березовые рощи уступают место новым болотам и топям. Площадь пермафроста под субарктическими торфяниками за истекшее столетие заметно уменьшилась.
По мере повышения температуры способность нести нагрузку у насыщенного льдом пермафроста резко снижается. Дома, дороги и другие сооружения оказываются под угрозой проседания и даже разрушения. Вычисления показали, что постройки на нефтяных месторождениях по берегам бухты Прадхо (север Аляски) при современных темпах потепления пока еще следует считать стабильными, но можно ли так говорить о весьма протяженных нефтепроводах и установках по добыче нефти в Западной Сибири, остается неясным.
Сложность мерзлотоведческих работ вызвана труднодоступностью большинства областей пермафроста. Тем более высокой оценки заслуживает работа коллектива немецких специалистов из GEOMAR’а (г.Киль), которые изучали и картировали обширный подводный район вечной мерзлоты, образовавшейся в плейстоцене у берегов моря Лаптевых. Оказалось, что здесь пермафрост подстилает более молодой слой морских осадков немалой мощности. Это может иметь существенное геологическое и горнодобывающее значение.
Не все изменения, происходящие с пермафростом, обусловлены климатическими факторами. Геокриологам надлежит отделить влияние климата от местных антропогенных воздействий, для чего необходимо собрать и сопоставить множество фактов, зачастую известных лишь небольшой группе ученых соответствующей страны. Чтобы преодолеть эту трудность, Международная ассоциация исследователей вечной мерзлоты (International Permafrost Association - IPA) создала специальный орган - Global Terrestrial Network for Permafrost (Глобальная сухопутная сеть пермафроста; адрес в Интернете http://nsidc.org/). Недавно в Боулдере (штат Колорадо) открылся Центр данных по мерзлым грунтам, тоже находящийся под эгидой IPA.
Geophysical Research Letters. 2002. V.29. P.10;
Permafrost Periglacial Proceedings. 2002. V.14. P.43;
Science. 2002. V.299. №5613. P.1673 США).Глобальное потепление: всерьез и надолго?
В 70-х годах прошлого века большинство климатологов считали, что нынешнее межледниковье близится к концу и вскоре нас ждет очередное глобальное похолодание: по геологическим данным, два предыдущих интергляциальных периода продолжались не более 10 тыс. лет каждый. Современная послеледниковая эпоха, голоцен, началась примерно столько же лет назад и, казалось бы, должна близиться к концу. Однако новейшие математические модели показывают, что, если не будет резкого падения концентрации в атмосфере СО2, межледниковье продлится еще 50 тыс. лет, причем климат на Земле станет самым теплым за последние несколько десятков миллионов лет. Следующий максимум оледенения наступит приблизительно через 100 тыс. лет - столь длительным межледниковье за последние 500 тыс. лет было лишь однажды, примерно 400 тыс. лет назад.
Science. 2002. V.297. №5585. P.1287 (США).
Сток рек в Северный Ледовитый океан растет
В последние годы установлено, что глобальное потепление особенно сильно влияет на арктические районы Земли. Однако и полярная область Северного полушария также оказывает мощное воздействие на климат планеты в целом. Механизмы этих взаимодействий в значительной мере связаны с гидрологическим циклом, включая перенос влаги из низких и средних широт в высокие. По мере повышения средних температур он возрастает, приводя к распреснению вод Северного Ледовитого океана (см. также: Океаны теряют тепло, атмосфера теплеет // Природа. 2000. №10. С.19).
Бассейны рек, впадающих в Ледовитый океан, составляют в сумме около 22.4 млн км2 - примерно в полтора раза больше, чем акватория самого океана; поэтому значение речного стока в этом регионе очень велико. Основная часть влаги поступает в океан из небольшого числа великих рек Евразии - Енисея, Колымы, Лены, Оби, Печоры и Северной Двины. По оценкам, на каждый градус глобального потепления эти реки отвечают ростом поступления воды в Ледовитый океан, близким к 212 км3. За XX в. температура приповерхностного слоя атмосферы Земли поднялась на 0.6±0.2°С. Следовательно, среднегодовой сток этих рек должен был увеличиться приблизительно на 130 км3.
Проследить такие изменения по наблюдательным данным (сток вышеперечисленных рек измеряется с 1930-х годов) и интерпретировать их взялся коллектив специалистов из Германии, России и США во главе с Б.Дж.Петерсоном (B.J.Peterson; Морская биологическая лаборатория в Вудс-Холе, США). Установлено, что с 1936 по 1999 г. среднегодовое поступление вод из этих рек увеличилось на 7%, рост составлял около 2.0±0.7 км3/год. Таким образом, изменения в стоке хорошо коррелируют со средними глобальными температурами.
Согласно одной из теорий, распреснение вод Северного Ледовитого океана должно привести к замедлению формирования Северо-Атлантических глубинных вод и Атлантической термохалинной циркуляции. В случае если средняя температура планеты к 2100 г. повысится на 5.8°С (а это допускается рядом экспертов), поступление пресных вод в Ледовитый океан может увеличиться на 1260 км3/год. Тогда, согласно компьютерным моделям, построенным под руководством С.Рамсторфа (S.Rahmstorf; Потсдамский институт, Германия), термохалинная циркуляция в Северной Атлантике может полностью прекратиться. 11 тыс. лет назад такое явление привело к наступлению резкого похолодания во всей Европе.
Science. 2002. V.298. №5601. P.2087, 2110, 2171 (США).
Кто виноват - смог или грипп?
Эпидемиолог профессор Д.Дейвис (D.Davis; Лондонская школа гигиены и тропической медицины) совместно с аспиранткой М.Белл (M.Bell; Университет им.Джонса Гопкинса в Балтиморе, США) решили наконец установить истинные причины высокой смертности жителей Лондона в первые месяцы 1953 г. А дело было так. В начале декабря 1952 г. в атмосфере над Лондоном и его пригородами установилась зона высокого давления. Погода стояла холодная и безветренная. В то время бо?льшая часть квартир и домов отапливалась каменным углем, содержащим значительную примесь серы. Поскольку печи топились непрерывно, возник сильнейший смог, насыщенный диоксидом серы и сажей. Через четверо суток он начал ослабевать, но его последствия оказались серьезными: множество людей стали страдать от сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний. Министерство здравоохранения Великобритании отнесло на счет смога от 3.5 до 4.0 тыс. случаев летального исхода, которые произошли до 21 декабря (смертность в тот период превышала обычную втрое); всякую же кончину, наступившую позже, официальные органы сочли не связанной с этим метеорологическим явлением. Однако число умерших в Большом Лондоне за первые три месяца 1953 г. превысило средний уровень более чем на 8.5 тыс. Свыше 5.5 тыс. смертей медицинская статистика признала следствием эпидемии гриппа, а почти 3 тыс. оказались в графе “по невыясненным причинам”.
Для установления истины Дейвис и Белл изучили обращения в страховые компании, регистратуры больниц и поликлиник, газетные сообщения с описаниями локальных случаев эпидемии и т.п. В результате исследователи пришли к выводу, что главным виновником смертей был не грипп, а смог: именно он вызвал значительную часть случаев пневмонии и бронхита.
В Великобритании и других государствах Западной Европы и Северной Америки тот давний урок был учтен. В частности, камины в Лондоне уже много лет запрещены (осталась лишь их электрическая имитация), приняты серьезные меры для борьбы с загрязнением воздушного бассейна. Однако во многих развивающихся странах проблема не решается и по сей день. По данным Всемирной организации здравоохранения, промышленные и транспортные выбросы обходятся человечеству приблизительно в 600 тыс. жизней в год.
Science. 2002. V.298. №5601. P.2107 (США).
Реконструкция палеоклимата: степень приближения
На основании чего реконструируется климат минувших эпох и насколько надежны используемые данные? К этой проблеме обратился М.Э.Манн (M.E.Mann; Университет штата Виргиния, США).
Непосредственные инструментальные измерения температуры земной поверхности начались всего около 100 лет назад. Поэтому для более отдаленного времени берутся косвенные показатели климатических колебаний. Но ради надежности необходимо сопоставлять их с инструментальными данными, полученными в периоды, когда те и другие перекрывают друг друга. Однако за исключением информации, извлекаемой при анализе колонок донного грунта, остальные данные весьма приблизительны.
Попытки восстановить климатические условия более чем за несколько последних столетий опираются на такие факторы, как ширина годичных колец на древесном спиле, рост коралловых построек, отложения осадочных пород и на немногочисленные исторические свидетельства. Но метод определения годичных колебаний погоды по древесным кольцам подвержен ряду ограничений: информация охватывает лишь субполярную сушу; данные о ширине колец, собранные в большинстве регионов Земли, отражают условия, существовавшие в теплое время года, а о холодном позволяют судить только виды растений, встречающиеся в полузасушливых местностях, а также в Средиземноморье; могут вводить в заблуждение влияние вулканической активности и иные локальные события (зимой вулканизм способен приводить к потеплению, а в летний сезон - к понижению температуры) и т.д.
Состояние коралловых построек, зависящее от температуры и солености морской воды, действительно говорит о климатических переменах в тропиках и субтропиках в течение целого года, но данные сразу за несколько столетий очень редки.
Существенно дополняют “древесную” и “коралловую” информацию колонки льда, полученные при бурении в полярных и высокогорных тропических и субтропических районах. Но в масштабе всей планеты они слишком малочисленны, к тому же бесспорная интерпретация содержания изотопов кислорода в колонках льда и их связи с температурной изменчивостью атмосферы еще довольно трудно достижима, да и точное их датирование по годам - тоже. Наконец, палеометеорологическая информация, извлекаемая из старинных письменных источников, к сожалению, ограничена несколькими областями Европы и Азии. Вот почему методика “многих приближений” к истине основана на взаимном дополнении разнообразной информации.
Более или менее четко калиброванные связи определяются лишь для XX в., когда влияние человеческой деятельности стало очевидным, но автоматически переносить это на далекое прошлое недопустимо. Надо все же признать, что математическое моделирование, учитывающее влияние на климатические условия антропогенных факторов (например, повышение температур на 1.5-2.5°С в случае удвоения содержания СО2 в атмосфере), приводит к достаточно реальным выводам и неплохо совпадает с реконструкциями, опирающимися на ряд “приближений”. Одна из моделей, включающая данные об углеродном цикле в природе, сумела воспроизвести реально происходившие естественные вариации концентрации СО2, имевшие место в прошлом. Да и ряд моделей, описывающих климатические последствия изменений в характере землепользования XIX и XX вв., находятся в хорошем согласии с реконструкциями, построенными иными методами.
Манн считает, что пространственные и временные детали климатических перемен, происходивших за последнее тысячелетие, станут ясными лишь после того, как исходные данные о состоянии среды окажутся значительно более полными, надежными и будут иметь значительно лучшую разрешающую способность.
Science. 2002. V.296. №5569. P.848; V.297. №5586. P.1481. (США).
И снова предок
На сломе веков были сделаны четыре находки ископаемых гоминид, поражающих своей древностью. О первых трех, на востоке Африки, в Кении и Эфиопии, “Природа” недавно писала (Виноградов г.М. Наше фамильное древо снова ветвится // Природа. 2002. №3. С.73-75). И вот - четвертая.
Все более или менее значимые африканские открытия совершались либо на южной оконечности материка (первый австралопитек), либо на востоке, в районе рифтовой долины, которая последние десятилетия успешно претендовала на роль главной (если не единственной) колыбели гоминид. В Центральной Африке был обнаружен лишь один (скорее всего тупиковый) вид австралопитека - A.bahrelghazali. Тем большей неожиданностью оказалось то, что самая древняя (и самая последняя) из находок происходит именно из этой части континента: превосходно сохранившийся череп возрастом 6-7 млн лет обнаружен в 2001 г. на севере Чада, в пустыне Джураб, в 2500 км к западу от Восточно-Африканского рифта.
Лицевая часть находки, судя по строению зубов, сочетает как примитивные, так и относительно продвинутые черты. Черепная коробка удлинена, что характерно скорее для обезьян. Объем головного мозга древнего существа небольшой (~350 см3). Такая мозаика признаков свидетельствует о самых ранних этапах эволюции группы.
Кроме черепа, найдены фрагменты останков еще пяти особей. В июле 2002 г. коллектив ученых из Испании, США, Франции, Чада и Швейцарии описал по ним новый род и вид гоминид Sahelanthropus tchadensis. Анализ окаменелостей, собранных вместе с фрагментами S.tchadensis (от рыб и крокодилов до слонов и быков), позволяет утверждать, что некогда здесь был берег большого озера, вокруг которого лежала саванна, переходящая в песчаную пустыню. Ни вулканического пепла, ни других отложений, пригодных для изотопного анализа, поблизости не было, поэтому возраст находки определили по составу сопутствующей фауны (аналогично другим надежно датированным местонахождениям окаменелостей).
О положении S.tchadensis на филогенетическом древе говорить пока преждевременно, но несомненно одно: древнейшие гоминиды были распространены в Африке значительно шире, чем предполагали еще недавно.
Nature. 2002. V.418. №6894. P.133-135, 145-155 (Великобритания).
Уникальная сохранность гадрозавра
Огромный интерес среди участников 62-й ежегодной конференции Американского общества палеонтологии позвоночных (Норман, октябрь 2002 г.) вызвал доклад палеонтолога-любителя Н.Мерфи (N.Murphy), который продемонстрировал отлично сохранившиеся ископаемые остатки утконосого динозавра (гадрозавра) из рода Brachylophosaurus.
Скелет этого ящера, обитавшего на северо-западе США около 77 млн лет назад, представлен 90% костей, что случается весьма редко. Но совершенно уникально то, что специалисты впервые смогли увидеть окаменелые отпечатки 80% его кожного покрова. Все остатки гадрозавра, достигавшего длины 6.7 м, удалось аккуратно и почти без повреждений извлечь из 6.5-тонного блока вмещавшей его породы.
В окаменелом виде сохранились горловая часть и мускульные ткани плечевого пояса; в грудной и тазовой полостях можно различить остатки пищи растительного происхождения. Канадский палинолог Д.Браман (D.Braman) сумел идентифицировать более 40 видов растений из пищеварительного тракта гадрозавра. Среди них оказались различные виды пресноводных водорослей, папоротников (Hepatica) и, что особенно интересно, покрытосемянных (цветковых).
Находка динозавра столь уникальной сохранности - настоящая палеонтологическая сенсация.
Science. 2002. V.298. №5595. P.957 (США).
Ферганозавр Верзилина
Недавно в научной печати появилось описание нового динозавра из среднеюрских отложений Ферганы (Alifanov V.R., Averianov A.O. // J. of Vertebrate Paleontology. 2003. V.23. №2. P.358-372). Ящер, названный Ferganosaurus verzilini, принадлежит группе завропод (Sauropoda), представители которой характеризуются сближенным положением носовых отверстий и глазниц, немногочисленными зубами на небольшой голове, длинной шеей, массивным туловищем, колоннообразными конечностями. Работа основана на достаточно давней находке, имеющей свою историю.
Еще в июле 1966 г. геологический отряд Ленинградского государственного университета под руководством Н.Н.Верзилина обнаружил фрагментарный скелет крупного динозавра в 5 км западнее г.Таш-Кумыр (Киргизия). Его остатки залегали в отложениях верхней части балабансайской свиты (средняя юра, келловей). Вскоре были организованы раскопки ящера; они проводились отрядом из Палеонтологического института АН СССР под руководством А.К.Рождественского, известного отечественного специалиста по динозаврам. К сожалению, в захоронении отсутствовал череп, шейные и некоторые хвостовые позвонки, а также обе стопы и правая кисть. Рождественский готовился опубликовать научное описание нового ящера, но при его жизни работа до печати не дошла, а рукописи в архиве ученого обнаружить не удалось. Вместе с тем он неоднократно упоминал о находке динозавра из Балабансайского местонахождения, писал о принадлежности этого ящера завроподам, о необходимости дать ему новое научное название и даже использовал предварительное - ферганозавр (Рождественский А.К. Находка гигантского динозавра // Природа. 1968. №2. С.115-116; Он же. За динозаврами в Гоби. М., 1969) (именно оно и воспроизводится в первоописании как название рода). Сейчас скелет хранится в фондах Палеонтологического института РАН.
Общая длина ферганозавра при жизни могла достигать 18-20 м. Однако главная черта этого ящера заключается в уникальном сочетании архаичных и продвинутых признаков в строении спинных, тазовых и хвостовых позвонков, а также конечностей. Например, бедренные кости сигмоидально изогнуты, что несомненно является архаичным признаком. Большая часть особенностей скелета носит вторично измененный характер. Так, фаланговая формула кисти (2-2-2-2-1) сокращена; пять позвонков тазового отдела позвоночника сращены друг с другом; на первом хвостовом позвонке развиваются мощные гребни между поперечно-реберными отростками и невральной дугой; метакарпалии расположены вертикально и полукругом, что, вероятно, связано с удлинением передних конечностей и усилением их опорной функции при увеличении веса; седалищный отросток подвздошной кости редуцирован в размерах и т.д. Все это позволяет охарактеризовать ферганозавра как весьма продвинутого представителя завропод и классифицировать его в составе кладистического таксона Neosauropoda, к которому принадлежат диплодокоидеи и брахиозавроидеи, доминировавшие в поздней юре, а также титанозавры, достигшие большого разнообразия в меловое время. Однако из-за неполноты материалов балабансайский ящер пока не может быть уверенно включен ни в одну из последних групп.
Интересно, что первые довольно архаичные завроподы, или вулканодонтиды, появились в позднем триасе (Таиланд) и, судя по находкам в Индии, Китае, Южной Африке и Европе, достигли пика разнообразия в ранней юре. В среднеюрское время распространяются более продвинутые эузавроподы: цетиозавриды (Европа, Южная Америка) и эухелоподиды (Китай, Южная Америка). Тогда же появляются и первые брахиозавроидеи, остатки которых открыты в Северной Африке, Южной Америке и Европе. География находок представителей последней группы указывает на то, что неозавроподы в целом имеют среднеюрские, а возможно, и более ранние корни.
Ряд особенностей строения хвостовых позвонков, отмеченные у ферганозавра, свойственны некоторым диплодокоидным завроподам. Если это обстоятельство удастся подтвердить новыми данными, а поиски в Ферганской долине в последнее время проводятся регулярно международной группой палеонтологов, то появится возможность более точно судить о времени происхождения диплодокоидей, распространение которых, как установлено ныне, ограничивается только поздней юрой (Северная Америка, Азия и Африка) и ранним мелом (Африка).
Работа поддержана Jurassic Foundation, грантом Министерства науки НШ 1840.2003.4 и Фондом содействия отечественной науке.
© В.Р.Алифанов,
кандидат биологических наук
МоскваА.О.Аверьянов,
доктор биологических наук
Зоологический институт РАН
Санкт-ПетербургОзера-убийцы
Жители района Нжиндун на западе Камеруна хорошо помнят август 1984 г., когда с поверхности оз.Монун внезапно поднялось белое облако, в считанные минуты своим дыханием погубившее 37 человек. Двумя годами позднее еще более страшная катастрофа разразилась на оз.Ниос, находящемся вблизи камерунской границы с Нигерией: мгновенный выброс газов вызвал смерть 1800 жителей окрестных деревень и всего домашнего скота (Укрощение озера-убийцы // Природа. 2001. №9. С.29). Первый же анализ показал, что со дна обоих озер поднимался удушливый углекислый газ. По мнению ученых, угроза нового бедствия сохраняется в обоих районах.
Как выяснилось, через расселины на дне обоих озер просачиваются газы вулканического происхождения, накапливаются в воде, и когда их концентрация превысит критический уровень, вода вскипает, как шампанское, и газ вырывается наружу. Много лет подряд исследованием этих явлений занимается японский геохимик М.Кусакабэ из Университета в Окаяме. Он считает, что оз.Монун значительно более опасно, чем оз.Ниос, хотя оно много меньше и вдвое уступает по глубине. Дело в том, что основное скопление СО2 в Ниосе лежит на большей глубине, а в Монуне - только в 60 м под поверхностью. И если этот насыщенный газом слой всплывет хотя бы еще на метр, может образоваться гигантский “пузырь”, несущий смерть на поверхность.
Первые попытки укротить оз.Ниос проводились с 2001 г. Сейчас ясно, что трубы, установленные на плотах посередине водоема, действительно выкачивают из его глубин углекислый газ, но процесс идет чрезвычайно медленно. Более того, не исключено, что при используемой технологии именно она может нарушить стратификацию вод. В январе 2003 г. начались работы по обезвреживанию оз.Монун. Японские специалисты перевезли на двух плотах трубы и измерительные приборы, а другой комплект оборудования задействовал французский инженер М.Хальбвахс (M.Halbwachts; Савойский университет). Опущенная на дно полиэтиленовая труба диаметром 10 см должна служить подобием “соломинки”, с помощью которой пьют напитки: сначала через нее отсасывают влагу, а затем насыщенная газом вода фонтанирует сама под воздействием существующего внизу давления. Были опасения, что операция может привести к возникновению придонных течений, а те вызовут выброс СО2. Но после соответствующих измерений состояние водоема признали стабильным (все же район был оцеплен войсками и к нему никого, кроме участников работы, не подпускали). Специалисты считают, что за ближайшие два года из Монуна будет изъято 28 тыс. т СО2, а этого достаточно, чтобы опасность миновала. Что касается оз.Ниос, то, как недавно установлено, накопление у дна новых масс диоксида углерода идет почти в том же темпе, как и его откачивание. За все время эксперимента из 500 тыс. т газа, содержавшегося в воде, изъято лишь около 6%. Так что на полное “обеззараживание” Ниоса при нынешних темпах может уйти от 30 до 50 лет, за которые не исключена вероятность новой катастрофы.
В свете всех этих событий ученые обеспокоены состоянием гигантского оз.Киву - одного из крупнейших среди Великих африканских озер. Выяснилось также, что в его водах количество диоксида углерода в тысячу раз превышает содержание этого газа в озерах Ниос и Монун, взятых вместе. Кроме того, там растворено около 55 км3 весьма огнеопасного метана. В 2002 г. в воды Киву вторгся мощный поток лавы, который был извергнут ближайшим к озеру вулканом Ньирагонго (Ньирагонго - примечательный вулкан Африки // Природа. 2003. №1. С.86.); к счастью, он не нарушил стратификации слоев воды. Но следует учитывать, что этот водоем лежит непосредственно на активном рифте, так что расщелины в земной коре вполне могут широко раскрыться, дав выход вулканическим газам. Тогда, согласно подсчетам специалистов, последствия могут оказаться сравнимыми со взрывом атомной бомбы.
Science. 2003. V.299. №5608. P.805 (США).
Древний народ на берегах Амазонки.
Европейцы добрались до Амазонки через полвека после открытия Колумбом Америки. В 1542 г. около 60 испанских конкистадоров во главе с Франсиско де Орельяна поднялись вверх по течению почти на 6 тыс. км. Из отчетов группы следовало, что нижняя треть речной долины освоена людьми чрезвычайно плотно, очень крупные поселки и деревни располагались “на расстоянии полета стрелы”. Однако спустя всего несколько десятилетий новые экспедиции обнаружили здесь лишь редкие мелкие поселения, поэтому рассказы о многочисленности местных жителей сочли за выдумку.
Почему же не были заселены плодородные с виду берега Амазонки? Ответ на этот вопрос нашли американские археологи К.Эванс и Б.Меггерс (C.Evans, B.Meggers; Смитсоновский институт в Вашингтоне) еще в 50-х годах прошлого века: здешние почвы очень бедны органикой и не могут долгое время приносить хорошие урожаи. Но вот недавно группа ученых под руководством Э.Г.Невеса (E.G.Neves; Университет в Сан-Паулу, Бразилия) исследовала имеющиеся в этом регионе многочисленные (до 10% всей Амазонии) островки черноземных земель, отличающиеся повышенным содержанием фосфора, кальция, серы и азота. Они занимают примерно по 500 га и более; глубина плодородного слоя в среднем 40-70 см, в отдельных пунктах до 2 м.
Именно такие участки и стали объектом археологических раскопок в рамках Центрально-Амазонского проекта. И сразу - удача. Вскрытие холма над рекой около дер.Асутуба показало, что почва здесь буквально усеяна обломками древней керамики. По содержанию в них изотопов углерода выяснилось, что поселение существовало примерно с 360 г. до н.э. (для Западного полушария это глубокая древность) до 1440 г.
В 40 км к юго-востоку от Асутубы археологи исследовали один из десяти невысоких холмов, явно искусственного происхождения (по мнению специалистов, его возраст ~1100 лет). В центре кургана находилась урна с человеческим прахом, а на расстоянии 10 м от нее - останки еще восьмерых человек. Около 40 млн найденных здесь керамических обломков (и ни одного целого глиняного предмета!), возможно, говорят о том, что местные жители, подобно другим древним народам, разбивали сосуды во время ритуала похорон.
Захоронения, битком набитые глиняными черепками, но только более крупных, чем в Асутубе, размеров, были обнаружены также в полосе черноземов (длиной более 7 км и шириной 1 км) неподалеку от г.Сантарен, возле впадения в Амазонку р.Тапажос.
Заселение шло, очевидно, с востока на запад: древнейшим следам постоянного пребывания людей в нижнем и среднем течениях Амазонки - более 2 тыс. лет, а чем выше (западнее), тем они моложе. К периоду между 1 тыс. и 500 лет назад человек освоил почти всю местность вдоль берегов Амазонки, кроме высокогорья в ее истоках. По мнению географа У.Вудса (W.Woods; Южно-Иллинойский университет, США), население Тапажос-Амазонской местности за 100-200 лет до прихода испанцев достигало 200-400 тыс. человек.
В качестве дальнейших объектов изучения намечены еще около 30 древних поселений.
Science. 2002. V.297. №5583. P.921 (США).
Как появилась письменность в Америке?
Происхождение довольно сложной письменности майя долгое время оставалось неясным: редкие образцы надписей домайянских времен заставляли ученых выбирать между двумя гипотезами: либо письменность и священный календарь майя пришли к ним от их соседей - ольмеков, либо обе эти культуры основаны на третьей, более древней.
Еще в 90-х годах прошлого века на Тихоокеанском побережье Гватемалы, у пос.Ла-Бланка, была найдена фигурка из зеленоватого серпентина, представляющая собой мужской торс. Статуэтка (ее назвали “Юный владыка”) изображает правителя ольмеков или его обожествленного предка. Она испещрена значками, в числе которых логограммы, указывающие, что следующие за ними изображения - это слова, а не картинки. На левом локте правителя сидит птица, из клюва которой вылетают различные знаки.
Недавно при раскопках на юге Мексики, в пос.Сан-Андрес, неподалеку от которого ранее располагался важный ольмекский центр, археологи во главе с М.Э.Д.Поль (M.E.D.Pohl; Университет штата Флорида в Таллахасси, США) нашли самые ранние свидетельства существования письменности в Америке. Это датированные примерно 650 г. до н.э. цилиндрическая печать и обломки нефритовой таблички с рельефными изображениями (глифами). Надпись на табличке сделана столбиком (что характерно для древних текстов, обнаруженных в этом регионе), она содержит имя некоего владыки и дату по летосчислению майя, указывающую, видимо, на время его правления. Печать, по мнению специалистов, предназначалась для подтверждения царственного происхождения последующей информации (аналогией может служить “шапка” современного учрежденческого бланка). На печати изображена такая же птица, как и на статуэтке из Гватемалы, из ее клюва вылетают знаки, обозначающие слово “день” и числительные, известные археологам-американистам по некоторым более поздним надписям.
Ольмекская цилиндрическая печать из пос.Сан-Андрес (Мексика)
и схематическое изображение вырезанной на ней “говорящей” птицы.На границе между Мексикой и Гватемалой, в пос.Чьяпо-де-Корсо, обнаружено богатое майянское захоронение, датируемое около 400 г. до н.э. В нем находились керамические печати с орнаментальными завитками, внутри которых изображены логограммы, аналогичные сан-андресским, и указывающие, что за ними следует дата: третье число майянского месяца аджау. Однако слово “аджау” обозначало еще и понятие “царь”. Так что печать, учитывая древний обычай использовать день рождения в качестве имени собственного, вероятно, передает сразу и титул, и имя: Царь Третьего Аджау. Найден также керамический сосуд, который, судя по стилю, можно отнести к периоду между 300 и 50 г. до н.э.; двойные овалы вокруг отдельных глифов на нем очень похожи на сан-андресские.
Американские археологи М.Коэ (M.Coe; Йельский университет в Нью-Хейвене) и Р.Дил (R.Diehl; Университет штата Алабама в Таскалусе) считают доказанным, что именно ольмекская культура была материнской для майя и ацтеков. Это подтверждается и сходством языков древних обитателей Центральной Америки с теми, на которых сегодня говорят индейцы на прародине ольмеков - перешейке Теуантепек. Характер текстов и календарный метод распространялись из этой области и на запад, и на восток, - так считают многие лингвисты, изучающие местные языки и наречия.
Те местности, где археологи находят образцы древней письменности, в географическом отношении совпадают с районами проживания сегодняшнего населения, говорящего на языке михесоке. А как раз в этом индейском языке слова “писать”, “бумага”, “год”, “считать” и “двадцать” (это числительное не случайно: тогда была принята двадцатеричная система счисления, и год состоял из 20 мес) прямо заимствованны из древних центральноамериканских наречий.
Итак, гипотеза, согласно которой именно ольмеки - создатели первых в Америке письменности и календаря, получила новое потверждение.
Science. 2002. V.298. №5600. P.1872, 1985 (США).
Языки индейцев: изучить и сохранить
Коллектив Музея им.Гельди (Белен, Бразилия) во главе с лингвистом-американистом Д.Муром (D.Moore), согласно широкомасштабному Компаративному проекту тупи-гуарани, изучает языки этого семейства, на которых говорят (или говорили) индейцы Амазонии, и проводит их сравнительный анализ.
Для поиска немногочисленных носителей этих языков предпринимаются экспедиции в самые глухие уголки джунглей. Так, на берегу р.Мадейра, в пос.Порту-Велью, удалось встретиться с пожилой женщиной - одной из трех человек на Земле, знающих отдельные слова на языке монде. К сожалению, помнит она только существительные, глаголы же полностью забыла.
Лингвисты сопоставляют лексику и по возможности грамматику монде и других языков аборигенов, чтобы воссоздать так называемый прототупи - мертвый ныне язык, от которого произошла вся семья тупи-гуарани. Эта информация поможет также судить о процессах расселения индейцев и образе их жизни (археологические методы здесь малоэффективны, так как в жарком и влажном климате многие предметы материальной культуры быстро разлагаются). Уже сейчас ясно, что прародители всех тупи жили на востоке нынешней Боливии и примыкающего к ней бразильского штата Рондония; весьма развитой стадии язык прототупи достиг здесь не менее 2 тыс. лет назад.
В языке гавиао обнаружено примечательное сходство с китайским (!): высота тона, с которой произносится слово (или даже отдельный слог), полностью меняет его смысл. Случайно ли это совпадение, или оно подтверждает гипотезу о заселении Южной Америки выходцами из Восточной Азии, через просторы Тихого океана, - пока загадка.
Составлен словарь языка пурубора на основе беседы двух стариков - последних его носителей. Лишь в беседе между собой они смогли вспомнить кое-что из родного наречия. Кроме того, выяснилось, что в пурубора семь гласных, а не пять или шесть, как полагали ранее. Это означает, что данный язык близок к семейству рамарама, которым пользуются индейцы, живущие весьма далеко от носителей пурубора.
Пока проанализированы фонетика, синтаксис и морфология лишь нескольких языков Амазонии. Ученым приходится спешить: некоторые объекты изучения находятся под угрозой полного исчезновения. Во времена конкистадоров и первых миссионеров на Амазонке было в ходу 1200 языков и наречий, ныне же их сохранилось менее 300. В Бразилии сейчас официально значатся около 120 индейских языков, но среди них четверть таких, которыми владеет не более 50 человек.
Сейчас специалисты составляют стандартизованные лингвистические и этнографические характеристики аборигенных племен с помощью аудио- и видеозаписи. Помимо научных целей участники проекта ставят себе и культурно-социальные задачи: узнают о конкретных трудностях адаптации аборигенов к современным условиям и пытаются помочь, сохраняя при этом своеобразие каждого племени; создают письменность для ранее бесписьменных народов Бразилии и обучают их представителей грамоте на родном языке.
Science. 2002. V.298. №5592. P.353 (США).
КАЛЕЙДОСКОПЧарлз Дарвин - в Интернете
Ч.Дарвин вел чрезвычайно активную переписку - более чем с двумя тысячами корреспондентов из десятка стран. После опубликования в 1859 г. труда “Происхождение видов путем естественного отбора” исследователь стал всемирно знаменит, и его корреспонденты тщательно хранили послания великого натуралиста. Сегодня известно около 15 тыс. писем, написанных Дарвином или адресованных ему, причем даже в наше время каждый год обнаруживают до 60 таких документов.
Сотрудники Кембриджского университета (Великобритания) разработали Проект дарвиновской корреспонденции: все эпистолярное наследие ученого введут в Интернет. Ассигнования на это выделили Национальный научный фонд США и Комиссия по гуманитарным и искусствоведческим исследованиям Великобритании. Весь процесс расшифровки текстов, их комментирования и ввода во всемирную компьютерную сеть завершится лишь в 2025 г., но уже сейчас значительная часть переписки доступна каждому (сайт www.lib.com.ac.uk/departments/darwin).
Science. 2002. V.298. №5600. P.1881 (США).
Над северным полюсом Солнца
Во второй раз за 11 лет своего существования прошел над северным полюсом Солнца аппарат “Ulysses”, запущенный в 1989 г. Американским и Европейским космическими агентствами. С борта аппарата получена информация, всесторонне описывающая состояние гелиосферы и ее динамику в периоды минимума и максимума 11-летнего цикла солнечной активности.
В декабре 2002 г. “Ulysses”, завершив очередной облет Солнца, снова направился к самой удаленной от него точке своей орбиты, находящейся на том же расстоянии, что и Юпитер. Исследователи полагают, что этот важный эксперимент будет продолжаться по крайней мере до сентября 2004 г.
Spaceflight. 2002. V.44. №2. P.51 (Великобритания).
Год, когда был открыт закон
Когда г.Галилей открыл закон свободного падения тел? Горы записей свидетельствуют о его работе над этим законом между 1590 и 1632 гг. Однако многие записи, сделанные между указанными датами, не имеют никаких временнЫх помет.
Институт ядерной физики во Флоренции пришел на помощь историкам науки. Бомбардируя множество листов записей протонами, они обнаружили содержание металлов в чернилах, причем те чернила, которыми Галилей в первый раз вывел открытый им закон, были теми же, какими он заполнял счетоводную книгу в 1604 г. Эту дату и следует считать годом открытия Галилеем его знаменитого закона.
Sciences et Avenir. 2002. №666. P.17 (Франция).
Долли скончалась
Овечка Долли - первая из млекопитающих, кого успешно клонировали из соматической клетки британские генетики И.Уилмут и К.Кемпбелл (I.Wilmut, K.Campbell; Рослинский институт, Шотландия), - завершила свой жизненный путь в середине февраля 2003 г. Шестилетнюю к тому времени овцу вынуждены были усыпить из-за проявившихся болезней. При вскрытии у нее было обнаружено новообразование в легких, которое характерно для аденоматоза, а также - признаки артрита, который начался еще несколько лет назад. Узнать, связано ли последнее заболевание с тем, что овца была клоном, очевидно, не удастся. У Долли осталось шестеро вполне здоровых потомков, полученных обычным путем. Чучело этой известнейшей из овец выставлено в Эдинбургском музее науки.
Теперь коллектив шотландских генетиков подал заявку на проведение аналогичных экспериментов с клетками человека.
Science. 2003. V.299. №5610. P.1163 (США).
Борьба с глобальным потеплением
Консорциум крупнейших нефтяных компаний мира принял решение субсидировать разработку мер, которые помогут противодействовать глобальному потеплению, связанному с потреблением ископаемого горючего. В течение десятилетия будет выделено 225 млн долл. США независимым научно-исследовательским учреждениям, готовым изучать возможность замены нефти, угля и природного газа иными источниками энергии, а также разрабатывать методы более эффективного использования нефтепродуктов со снижением их относительной роли в экономике развитых и развивающихся стран. В консорциуме участвуют такие фирмы-гиганты, как американские “Exxon Mobil” и “General Electric”, немецкая “E.ON”, а также крупнейший поставщик нефтедобывающего оборудования и платформ для морского бурения “Schlumberger” (США).
Головное научное учреждение и получатель примерно половины всех ассигнований - Станфордский университет; возглавляет проект инженер-нефтяник Л.Орр (L.Orr). Научные коллективы, принадлежащие компаниям, права участвовать в работах не имеют. Мероприятие одобряется Советом охраны природных ресурсов (Вашингтон), который подчеркивает мировую значимость противостояния глобальному потеплению.
Science. 2002. V.298. №5599. P.1537(США).
Германский источник нейтронов заработает в 2004 году
Около двух лет назад было завершено сооружение исследовательского реактора, производящего нейтроны, которые необходимы для работы физиков университетской лаборатории в Гархинге под Мюнхеном (земля Бавария, Германия). Однако все это время реактор FRM-II не мог быть запущен ввиду отсутствия разрешения Министерства охраны окружающей среды, опасавшегося, что в процессе сжигания высокообогащенного уранового топлива могут возникнуть условия для создания ядерного оружия.
Было поставлено условие - перевести реактор на топливо с низкой степенью обогащенности, но и тогда надежды исследователей приступить к работе в ближайшее время оказались тщетными. Местные органы защиты окружающей среды потребовали создания надежных хранилищ для отработанного ядерного топлива. Переход на использование урана средней обогащенности теперь назначен на 2010 г.
С точки зрения научного руководителя проекта В.Петри (W.Petry; Мюнхенский технический университет), сожалеющего о потере времени, эти условия все же можно считать приемлемыми. Первые эксперименты с использованием реактора FRM-II должны начаться в 2004 г.
Science. 2003. V.300. №5618. P.407 (США).
Судьба новозеландских птиц
Благодаря изолированности Новой Зеландии и других островов южной акватории Тихого океана здесь очень долгое время сохранялись виды животных и растений, неизвестные в других частях планеты. Данные последних раскопок показывают, что до заселения этих территорий людьми состав фауны позвоночных был стабильным в течение более 100 тыс. лет - даже циклы оледенения и межледниковья не принесли существенных потерь.
С появлением здесь человека наиболее сильно пострадала орнитофауна: нелетающие птицы множества видов представляли легкую добычу для охотников. В результате в Новой Зеландии уничтожено около 70 из 145 эндемичных видов сухопутных птиц, в том числе самый известный из них - гигантский динорнис (Dinornis giganteus), масса которого превышала 200 кг. Большинство из сохранившихся эндемиков находится под угрозой полного исчезновения и обитает лишь в небольшой части прежнего ареала.
Science. 2002. V.298. №5601. P.2136(США).
КОРОТКО13 июля 2002 г. трое стажеров Космического центра им.Джонсона НАСА - Ч.Робертс, Т.Фаулер и Ш.Саур (Th.Roberts, T.Fowler, Sh.Saur) выкрали и пытались продать через Интернет 270 кг лунных пород и метеоритов. Арестованная ФБР, эта троица обвиняется в преднамеренном сговоре с целью продажи государственной собственности. На сайте Минералогического общества г.Анверс (Бельгия) они предлагали лунные породы по ценам от 1000 до 5000 долл. США за 1 г.
Sciences et Avenir. 2002. №667. P.42 (Франция).
Специалисты Канадского Королевского университета шутят по поводу возможных летних купаний в водах Северного Ледовитого океана. Основанием для их оптимизма служит стремительное повышение температуры вод. Для подтверждения своих доводов они привлекли материалы по темпам цветения фитопланктонных водорослей, которым для нормального развития требуются длительные безморозные периоды. По крайней мере за последние 150 лет эти водоросли были там крайне редки, а потепление климата привело к экологической встряске.
Terre Sauvage. 2003. №184. P.20 (Франция).
По данным Всемирной организации здравоохранения, в настоящее время в мире зарегистрировано 600 тыс. больных лепрой - на 90% меньше, чем 25 лет назад. Столь коренному улучшению ситуации способствовали использование новых, более простых и эффективных, методов диагностики и лечения, хороший уход за больными, а также координация усилий медиков по борьбе с этим заболеванием в международном масштабе.
Sciences et Avenir. 2002. №668. P.14 (Франция).
По мере изучения ближайших к нам небесных тел даже профессионал - астроном или астрофизик - может заблудиться в их “географии”. Пора навести с этим порядок, посчитали в подотделе планетарной номенклатуры Астрологического отдела Геологического управления США. И основали в Интернете специальный сайт, где перечисляются все утвержденные Международным астрономическим союзом названия гор, кратеров, долин, “каналов”, материков и тому подобных объектов во всей Солнечной системе, кроме Земли. Адрес сайта - planetarynames.wr.usgs.com.
Science. 2002. V.289. №5594. P.709 (США).
Одна из львиц, обитающих в заповеднике “Санбуру” (Кения), отличается аномальным для хищников поведением: она уже в пятый раз “усыновляет” детенышей антилопы орикс (правда, на несколько часов в день теленка приходится отпускать, чтобы тот мог получить молоко своей биологической матери). По мнению специалистов, виной тому сильный материнский инстинкт львицы.
Terre Sauvage. Decembre 2002 - Janvier 2003. №129. P.18 (Франция).
РЕЦЕНЗИЯ
Верещагин Н.К.
От ондатры до мамонта.
Путь зоолога.
Отв. ред. Н.В.Ловелиус.
СПб.: Астерион, 2002. 336 с. © Ф.Р.Штильмарк
Познавательные воспоминания
Ф.Р.Штильмарк,
доктор биологических наук
Институт проблем экологии и эволюции им.А.Н.Северцова РАНВ отличие от артистов и писателей, наши ученые, в частности зоологи, довольно редко обращаются к весьма ныне модному мемуарному жанру. Между тем три ранее изданные книги профессора Николая Кузьмича Верещагина, будучи существенно обновленными, недавно объединены в одну монографию, которая в значительной мере автобиографична. Автору в текущем году исполняется 95 (!) лет, он современник многих наших деятелей, родившихся еще в XIX в., и лично участвовал в событиях 20-30-х годов прошлого века. Уже одно это заставляет отнестись к нему с особым почтением. Впрочем, каких-либо скидок на преклонный возраст здесь не требуется - эту книгу можно смело рекомендовать как яркий образец научно-популярной литературы самого высокого уровня.
Николай Кузьмич Верещагин - родной внук Н.В.Верещагина, известнейшего сельского кооператора, которого называют главным организатором молочного хозяйства России, и внучатый племянник знаменитого художника, этнографа и реалиста, погибшего при взрыве броненосца “Петропавловск” в 1904 г. Родился Н.К.Верещагин 21 ноября 1908 г. в дер.Пертовке под Череповцом на берегу р.Шексны, столь памятной по стихам Державина про “шекснинску стерлядь золотую”. С 1939 г. и поныне над руинами Пертовки плещутся, как писал Николай Кузьмич в очерке “Моя биография” (1998), “застойные и отравленные воды Рыбинского водохранилища”. Зато в Череповце, ставшем одним из крупных центров металлургии, с 1984 г. действует музей семейства Верещагиных - вологодский край хранит добрую память о своих выдающихся земляках.
Отец и дядя вскоре приобщили будущего ученого к природе и охоте, своего первого глухаря он добыл еще в раннем детстве. Охотничий опыт Николая Кузьмича поистине неизмерим, причем это нашло самое непосредственное отражение во многих его очерках и научных публикациях.
Один из самых первых выпускников Московского зоотехнического института (который позднее стал называться пушно-меховым), Верещагин стоял непосредственно у истоков особой отрасли охотоведения, которую стали называть биотехнией. Она получила большое развитие в советский период благодаря работам известных ученых Б.М.Житкова, П.А.Мантейфеля, П.А.Петряева и др. Широкий размах в то время приобрела акклиматизация пушных зверей, в частности двух новых для нас видов грызунов - североамериканской ондатры, или мускусной крысы и южноамериканской нутрии, называемой также болотным бобром (коипу). Именно Н.К. Верещагину довелось в 1929 г. первым выпускать большую партию ондатр в Западной Сибири на р.Демьянке (правом притоке Иртыша), откуда и началось ее расселение в бассейне Оби. С большим интересом читаются страницы о путешествии автора в труднодоступную тогда таежную глубинку, о его встречах с легендарным натуралистом Л.Г.Каплановым, имя которого носит теперь Лазовский заповедник в Приморском крае, зоологом И.И.Барабаш-Никифоровым и другими известными людьми той эпохи. Все эти воспоминания ценны не только для биологов, но весьма полезны также историкам. Здесь достоверно восстановлен приоритет и значимость некоторых деятелей прошлого (например, инженера и экономиста В.Я.Генерозова), имена которых почти не упоминались в советской литературе, поскольку эти люди были незаконно репрессированы.
Н.К.Верещагин был пионером как клеточного, так и вольного разведения нутрий, и этот вид приобрел первостепенное значение в практике отечественного звероводства (любой обыватель в наши дни знаком с изделиями из меха нутрии). Верещагин со своими коллегами и помощниками успешно занимался акклиматизацией этого зверя в Азербайджане и Западной Грузии. Кроме того, ученый-охотовед принимал участие в акклиматизации енота-полоскуна, американской норки, расселял диких кроликов, изучал зимовки водоплавающих птиц.
Продолжительные исследования на Кавказе, где Н.К.Верещагин стал научным сотрудником Института зоологии Азербайджанской академии наук, отнюдь не ограничивались работами в пределах этой республики. И тематика, и масштабы его зоологических экспедиций в относительно еще слабо изученном регионе нашей страны постоянно расширялись, он побывал в самых глухих горных уголках Сванетии и Дагестана, обследовал побережье Каспия от Кизляра до Талыша. Постепенно расширялся диапазон научных интересов ученого - от фаунистики и промыслового значения млекопитающих до изучения истории формирования териофауны Кавказа. Именно этой проблеме уделялось основное внимание в капитальной монографии “Млекопитающие Кавказа. История формирования фауны” (М.; Л., 1959), изданной уже после перехода Н.К.Верещагина в Зоологический институт АН СССР (ЗИН), где он трудился до 90-х годов прошлого века. На фоне относительно стандартных фаунистических региональных работ того времени эта объемистая книга заметно выделялась оригинальностью и своеобразием подходов к предмету исследований. Ее главный редактор, директор ЗИН, академик Е.Н.Павловский подчеркивал в предисловии, что труд Н.К.Верещагина есть “первая в отечественной зоологии попытка разработки обобщенной и цельной картины развития наземной фауны Кавказа с неогена до наших дней на фоне геологической истории и смен ландшафтов”. Этой монографии предшествовала целая серия чисто фаунистических книг Николая Кузьмича: “Млекопитающие Апшеронского полуострова” (Баку, 1938); “Каталог зверей Азербайджана” (Баку, 1942), “Животный мир Азербайджана” (Баку, 1945) и др. Верещагин остро чувствовал несоответствие между далеко не всегда разумной хозяйственной деятельностью и необходимыми для стабильного существования природы условиями. Поэтому автор приходит к выводу, что только глубоко продуманные действия людей могут обеспечить их благополучие на нашей маленькой планете.
Во второй части своей книги (“Записки палеонтолога”) Н.К.Верещагин рассказывает, как он постепенно “эволюционировал” от зоолога-фауниста и зоогеографа в палеонтолога и археозоолога. Это было связано с переосмыслением деятельности человека, но не современного, а предшествовавших эпох (“по следам предков или всего за 150 веков, или за 400 поколений до наших дней”). Нет необходимости объяснять, сколь сложно изучать фауну прошлого. Автору удалось сделать немало открытий благодаря постоянному и тесному сотрудничеству с коллегами из разных городов страны - палеонтологами, геологами, археологами, имена которых часто упоминаются в книге. Живо и увлекательно описаны совместные работы на великих “кладбищах” диких животных в долинах рек Русской равнины (в частности, Урала и Дона, рек Украины, где были найдены хижины из черепов и костей мамонтов), в ущельях и пещерах Крыма и Кавказа, в знаменитой “стране оврагов” - в Гобустане на Апшеронском п-ове, в Дигории и других экзотических местах. Отдельная глава посвящена пещерам Урала и Дальнего Востока: кизеловская пещера-“ловушка”, Медвежья пещера на Печоре, система пещер в Партизанской долине Приморья (Комсомольская, им. Географического общества и др.). К великому сожалению, многие из этих уникальных памятников прошлого погибли при разработках строительного камня или от нашествия невежественных туристов, но тем ценнее приводимые сведения о результатах исследований 70-х годов.
Особый интерес представляют описания работ автора в Арктике – в бассейнах рек Индигирки (Берелех), на Северном и Южном Ямале, а также в Забайкалье. Нелегко приходилось исследователям не только в пору трудоемких полевых работ, но и во время сборов, перевозки и хранения объемных и своеобразных костных коллекций, доставлявших немало хлопот руководству наших научных учреждений, особенно в период перестройки и экономических трудностей. Как пишет Николай Кузьмич, “в конце концов я был вынужден подать заявление о своей отставке в знак протеста против пагубной манеры хранения палеозоологических материалов и обращения с ними как с мусором, а также фактами хищения бивней на фоне надвигавшегося развала экономики, науки и самого нашего государства в 90-х годах” (с.202). Однако и после выхода на мизерную профессорскую пенсию Н.К.Верещагин не оставил активной научной деятельности. В 2001 г. он принимал личное участие в организации Международного центра арктической культуры и цивилизации, который создан в Таймырском автономном округе (конференция проводилась в Хатанге, где профессор до сих пор остается консультантом Таймырского заповедника и его музея), а в мае 2003 г., несмотря на физические недомогания, нашел в себе силы отправиться на границу Канады и Аляски (Уайтхорс и Доусон на Юконе), где прошла Третья Международная конференция по мамонтам, организованная Канадским научным центром. Н.К.Верещагин выступил с докладом на секции “Мамонтовые экспедиции”. Изучение этого легендарного зверя стало главным делом на завершающем этапе столь длительной и плодотворной деятельности ученого, долгое время возглавлявшего Комитет по мамонтам при Зоологическом институте РАН. Этой теме посвящена третья, заключительная часть рецензируемой монографии, в которой подробно изложена история изучения мамонта и мамонтовой фауны. Отдельные разделы посвящены шерстистому носорогу, древним лошадям, первобытному бизону, туру, овцебыку, а также пещерным хищникам (львам, медведям, гиенам). Подробно изложены условия и причины гибели всех этих животных, обстоятельства накопления их останков в земных пластах. Большое внимание уделено роли древнего человека, описанию способов и орудий его охоты, причинам вымирания мамонтов и их спутников. Название одной из прежних книг Верещагина “Почему вымерли мамонты?” в данной монографии заменено новым: “Давайте оживим мамонта”, хотя автор подходит к этой проблеме с очень большой осторожностью и всяческими оговорками. Однако в завершающей книгу главе “О перспективах восстановления мамонта как вида” цитолог В.М.Михельсон делает заключение о том, что эта ставшая ныне популярной идея имеет определенные перспективы *.
* Недавно в газете “Известия” от 7 июня 2003 г. опубликована статья академика г.П.Георгиева “Мамонта восстановить не удастся”. Неоднократно об этом писали и авторы “Природы”.Одно из главных достоинств книги Н.К.Верещагина “От ондатры до мамонта” - сочетание высокого научного уровня материала с хорошим литературным слогом, которым автор блестяще владеет. Недаром же, помимо всех перечисленных книг, Николай Кузьмич в конце 90-х годов опубликовал серию автобиографических очерков (можно лишь пожалеть, что они не вошли в обсуждаемую монографию), а также написал ряд воспоминаний о своих коллегах (Б.С.Виноградове, К.В.Арнольди, И.А.Рубцове). Украшают книгу многочисленные фотографии, рисунки и схемы. Все это позволяет характеризовать монографию Н.К.Верещагина как большое событие и в зоологии, и в отечественной научной мемуаристике. Эта книга - истинный подарок не только специалистам, но и более широкому кругу читателей. Проникнутая романтикой научных поисков и охотничьих приключений, а также высокими гражданскими чувствами, она читается с большим интересом от первой до последней строки.
НОВЫЕ КНИГИЭтнография
ВЫГОВСКАЯ ПОМОРСКАЯ ПУСТЫНЬ И ЕЕ ЗНАЧЕНИЕ В ИСТОРИИ РОССИИ: Сб. статей. Под ред. А.М.Пашкова. СПб.: Изд-во “Дмитрий Буланин”, 2003. 352 с.
В основу сборника легли доклады Международной научной конференции, состоявшейся в Петрозаводске (1994) и посвященной 300-летию основания крупнейшего старообрядческого центра Северной России - Выговской поморской пустыни.
Старообрядческая община беспоповцев, Выговская, основана в 1694 г. в Заонежье, на р.Выг, как опорный пункт вольной колонизации русского Севера. Пустынь заселили преимущественно беглые крепостные крестьяне, мятежные монахи Соловецкого монастыря. В1854-1855 гг. при Николае I Выговская пустынь была уничтожена, раскольничьи скиты разрушены.
Авторы рассказывают об истории и культуре Выговской пустыни, ее влиянии на судьбы русских, финских и польских старообрядцев. Часть статей посвящена историко-этнографическим памятникам и искусству народов Выга. Опубликована подборка архивных документов, ранее не издававшихся.
Археология
Е.Г. Дэвлет. ПАМЯТНИКИ НАСКАЛЬНОГО ИСКУССТВА: Изучение, сохранение, использование. Отв. ред. В.И.Гуляев. М.: Научный мир, 2002. 239 с.
Представления о наскальном искусстве как общемировом феномене сформировались в последней трети XX в., а практика нанесения изображений на скалы существует по меньшей мере около 30 тыс. лет.
В отчете Центра по изучению первобытного искусства, который был представлен ЮНЕСКО в 1983 г., общее число фигур на скалах составляло 50 млн. В дальнейшем эти сведения были существенно дополнены.
Своеобразие наскального искусства проявляется в сюжетах, стилистике, технике нанесения рисунка. Специфика обусловлена природными, историческими и этнокультурными особенностями каждого региона. Известны петроглифы на северо-востоке Чукотки, на прибрежных скалах р.Пегтымель и в других зонах наскального творчества; изображения северных оленей, белых медведей, песцов, китов, каланов и сцены охоты выбиты, протерты или процарапаны. На территории Сибири петроглифы приурочены в основном к бассейнам рек. Для средней Лены, например, характерны росписи, сделанные красным пигментом. Некоторые животные изображены со штриховкой на туловище, показывающей их внутреннее строение. Хронологический диапазон - от эпохи камня до современности. Интересны многофигурные сюжетные композиции на прибрежных скалах Онежского озера, Белого моря, Кольского п-ова.
Сохранность многих наскальных памятников в России оказалась под угрозой в основном из-за антропогенного воздействия; некоторые утрачены в связи со строительством гидроэлектростанций. Усугубляется и действие новых факторов: повышенная кислотность дождей и загрязнение природной среды выбросами предприятий сказываются на состоянии скальных выходов, даже весьма удаленных от промышленных центров.
Всем этим разнообразным аспектам изучения и сохранения наскального искусства и посвящена книга. Выводы автора подкреплены полевыми наблюдениями, сделанными в Средней Азии, Карелии, Скандинавии, Центральной и Северной Америке.
История науки
А.Г.Гамбурцев, Н.Г.Гамбурцева. ГРИГОРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ ГАМБУРЦЕВ. Отв. ред. В.Н.Страхов. М.: Наука, 2003. 300 с. (Из сер. “Научно-биографическая литература”.)
Академик Григорий Александрович Гамбурцев (1903-1955) известен в истории науки как один из основателей геофизических методов исследования Земли и разведки полезных ископаемых (нефти, газа, урановых руд), изобретатель и конструктор сейсмической аппаратуры.
Среди отечественных геофизиков он выделялся как яркий ученый, организатор науки, талантливый учитель. Григорий Александрович был директором Геофизического института Академии наук СССР, преподавал в Московском геологоразведочном и Нефтяном институтах и МГУ, консультировал работу производственных сейсмических партий, использовал геофизические методы для распознавания ядерных взрывов. После Ашхабадского землетрясения 1948 г. создал первую научную программу по прогнозу землетрясений.
Эта книга издана к 100-летию со дня рождения Гамбурцева. В ней собрано много новых фактов, нет повторения ранних и давно известных сведений. Значительную часть составляют различные документальные материалы. В авторский текст включены обширные цитаты из писем и воспоминаний, а также статьи учеников, протоколы ученых советов - все это оживляет труд и позволяет судить о его объективности.