2004 г.
Калейдоскоп
Коротко
Рецензия
Новые книги
|
2004 г. |
Новости науки
Калейдоскоп Коротко Рецензия Новые книги |
Структура активного ядра галактики NGC 1068
Активные ядра галактик - одни из самых мощных и загадочных объектов Вселенной. Занимая микроскопическую долю объема самой галактики, такие ядра порой выделяют на несколько порядков больше энергии, чем вся остальная звездная система. При этом изображение галактики тонет в сиянии ее ядра. Внешние проявления активности галактических ядер довольно разнообразны: основной поток излучения может лежать в любом диапазоне - от рентгеновского до инфракрасного, а иногда из ядра тянутся длинные узкие струи вещества - джеты.
Давно существует подозрение, что генератором энергии активного ядра служит сверхмассивная черная дыра, которая поглощает окружающее вещество. Есть косвенные указания, что в ходе аккреции на черную дыру это вещество образует вокруг нее газово-пылевой тор, похожий на бублик. Многие астрофизики, изучающие активные ядра галактик, в число которых входят и квазары, предпочитают интерпретировать разнообразные наблюдаемые явления в рамках “единой” модели, в соответствии с которой все разнообразие явлений вызвано различием ориентации тора к лучу зрения наблюдателя. Если мы смотрим сквозь дырку в яркую сердцевину тора, то видим непосредственную окрестность черной дыры, самую горячую область аккреционного диска и выходящее оттуда жесткое излучение; а если наш взгляд упирается в наружную стенку тора, то наблюдаем лишь длинноволновое излучение, для которого тор прозрачен.
Чтобы проверить эту идею и уточнить параметры “единой” модели (ибо ее вариантов существует довольно много), требуется изучить структуру тора или хотя бы определить его размер у конкретного объекта. Судя по расчетам, линейный размер тора мал - порядка одного светового года. На расстоянии до ближайших активных галактик это соответствует углу около 0.05ўў, неразличимому даже для крупнейших одиночных телескопов. Однако система из нескольких таких телескопов оказалась для решения задачи достаточно зоркой.
В июне 2003 г. группа астрономов Европейской южной обсерватории (Richichi A., Leinert C., Roettgering H. et al. // ESO Press Release 17/03. 19 June 2003) впервые использовала Интерферометр Очень большого телескопа (VLTI) для наблюдения активного ядра внегалактического объекта. Выбор пал на сейфертовскую галактику NGC 1068, хорошо известную любителям астрономии как объект Мессье 77. Эта компактная спиральная галактика 9-й звездной величины видна в созвездии Кита и удалена от нас на 60 млн св. лет. Огромная яркость ее центральной части в оптическом, ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах, а также большая ширина линий излучения горячего газа в спектре ядра указывают на активные процессы выделения энергии. В центре галактики предполагается присутствие черной дыры массой 100 млн масс Солнца.
Идеальным прибором для изучения ядра этой и в перспективе других активных галактик оказался созданный астрономами Германии, Голландии и Франции интерферометрический прибор среднего инфракрасного диапазона. Работая на волне 10 мкм с интерферометром, имеющим базу 200 м (максимальное расстояние между отдельными телескопами VLT), этот прибор дает угловое разрешение около 0.01ўў. В среднем ИК-диапазоне, от 5 до 100 мкм, лежит максимум излучения тел, нагретых до нескольких сотен кельвинов, что близко к ожидаемой температуре внешних частей газово-пылевых торов, окружающих “центральные генераторы” активных галактик.
Активное ядро галактики в представлении астронома-художника.
ESO Press Photo 18a/03При наблюдении объекта NGC 1068 были использованы два телескопа - Анту и Мелипаль, разделенные расстоянием 102 м. Из-за эффекта проекции реальная база интерферометра составила 79 м. Сначала, в качестве эталона, наблюдалась интерференционная картина от практически точечного источника - обычной звезды (при этом глубина модуляции светлых и темных полос достигает максимальной величины); затем - ядро галактики (глубина модуляции составила лишь 10% от максимума). Расчеты показали, что угловой размер яркого объекта около 0.03ўў (на расстоянии до галактики это соответствует линейному размеру около 10 св. лет). Точную форму объекта удастся установить лишь после многократных наблюдений с базами разной ориентации.
Успех эксперимента несомненен: впервые у астрономов появился инструмент для изучения структуры вещества, захваченного центральной черной дырой в активных ядрах галактик. В ближайшие годы это направление работы будет приоритетным.
© Сурдин В.Г.,
кандидат физико-математических наук
Москва
В поисках гравитационных волн
Физическая теория предсказывает существование гравитационных волн, представляющих собой подобие “зыби” на поверхности эйнштейновского пространства-времени. Однако реально обнаружить это явление до сих пор не удавалось. Такие попытки предпринимаются с 2002 г. в США с помощью систем LIGO (Laser Interferometer Gravitational wave Observatory - Лазерная интерферометрическая обсерватория по наблюдению гравитационных волн), которая состоит из двух центров, находящихся в противоположных концах страны.
Ныне к исследованиям присоединилась обсерватория VIRGO - компактный франко-итальянский детектор, распложенный в г.Кашина около Пизы. Эта система отличается от американской повышенной защитой от малейших сейсмических колебаний земной поверхности. Обсерватория располагает интерферометром Майкельсона, две трехкилометровые вакуумные трубы которого уложены перпендикулярно друг другу. Прибор разделяет лазерный луч пополам и посылает каждую часть вдоль своей трубы. Зеркала, установленные в концах обеих вакуумных труб, по 50 раз отражают лучи туда и обратно, прежде чем воссоединить их для создания интерференционной картины.
Согласно теории, гравитационная волна, проходя через интерферометр, двигает зеркала в одной из труб относительно зеркал в другой. А это влияет на характер интерференции. Но разность в длинах не превышает и одной миллионной доли размеров атома! Отсюда - требование к повышенной чувствительности всей системы (американская LIGO уже более трех лет после запуска борется с такими помехами, как слабые землетрясения или даже лесоповал; за последнее полугодие чувствительность приборов удалось поднять примерно в 10 раз). Строительство и оборудование VIRGO обошлось в 75 млн долл.
В соответствии с астрофизическими представлениями, различимые гравитационные волны могут быть порождены лишь наиболее мощными явлениями во Вселенной, такими как вспышка сверхновой, столкновение нейтронных звезд и т.п. Когда интерферометры достигнут максимальной чувствительности, появится возможность отличать от постороннего шума и фиксировать по нескольку подобных астрономических событий в год. Пока же труднопреодолимыми помехами остаются различные вибрации, в том числе тепловые явления в самом оборудовании, слабейшие колебания интенсивности лазера, повышение температуры зеркал под влиянием светового луча, микросейсмичность.
Существенная разница между итало-французской и американской системами состоит в подходе к проблеме изоляции оптических приборов от внешних сотрясений и шумов. Так, LIGO использует массивные противовесы и пружины, что увеличивает чувствительность аппаратуры к высокочастотным колебаниям, но мешает фиксировать сигналы частотой ниже 60 Гц, зато VIRGO в меньшей степени зависит от сейсмических шумов. Ее преднамеренно построили на аллювиальной равнине р.Арно, где слой мягких наносных отложений служит естественной изоляцией от проявлений микросейсмичности. Зеркала и прочая оптика подвешены на шести комплектах спаренных обратных маятников, которые гасят горизонтальные движения, а также на пружинных установках и грузах, противостоящих вертикальным смещениям. Для размещения этих устройств пришлось возводить специальные 10-метровые башни. Надежная антисейсмическая изоляция должна позволить VIRGO обнаруживать волны с частотами ниже 10 Гц. Эта даст возможность регистрировать сигналы, исходящие от близкой к коллапсу двойной системы нейтронных звезд.
Еще одна аналогичная, но меньшая британо-германская система GEO-600 работает в Германии, около Ганновера. В ней применен изощренный метод подвески зеркал, который значительно ограничивает их смещение, вызываемое тепловыми шумами. Эту конструкцию специалисты считают весьма перспективной.
В полную меру исследования развернутся, когда все названные системы заработают совместно, дав шанс зарегистрировать и установить поляризацию гравитационных волн, поступающих из глубин Вселенной.
Science. 2003. V.301. №5631. P.293 (США).
Путь к астероидам
Участвуя в программе изучения малых небесных тел, проводимой Европейским космическим агентством, коллектив британского Открытого университета в Милтон-Кейнсе завершил разработку проекта SIMONE (Smallest Intercept Missions to Object Near Earth - Наименьшие перехватчики околоземных объектов).
В соответствии с этим проектом в 2008 г. с помощью ракеты-носителя “Ariane-5” будут запущены пять спутников общей массой 120 кг и суммарной стоимостью 86 млн долл. (и то, и другое крайне мало по сравнению с другими подобными проектами). Спутникам, которые должны использовать ионные двигатели, предстоит достигнуть своих целей в поясе астероидов между 2010 и 2011 гг.
В задачу бортовых научных приборов входит определение массы, плотности и состава астероидов, а также картографирование их поверхностей. Это необходимо при изучении потенциальной опасности малых небесных тел в случае их столкновения с Землей. В перспективе собранная информация поможет решить вопрос о необходимости уничтожить опасно приближающийся астероид или отклонить его от курса.
Spaceflight. 2003. V.45. №7. P.271 (Великобритания).
Космический телескоп им.Джеймса Уэбба
После начала успешной работы Космического телескопа “Хаббл” в США приступили к созданию концепции нового, более крупного орбитального телескопа. Первоначально названный Космическим телескопом нового поколения, он получил окончательное наименование JWST (James Webb Space Telescope). Контракт НАСА на изготовление JWST имеет первоначальную стоимость 843 млн долл.
В состав телескопа входит ферма (без кожуха) и большой солнцезащитный экран. Шестигранное сотовое зеркало телескопа с эффективной апертурой 29.4 м2 примерно соответствует круглому зеркалу диаметром 6.5 м; сегменты сотового - также шестигранные, поперечником 1 м. На их изготовление пойдет бериллиевое стекло или стекло с ультранизким коэффициентом теплового расширения. На каждом сегменте установлены четыре управляемых микрометрических винта, позволяющих плавно перемещать сегменты для достижения их сонаправленности по трем углам и изменения радиуса кривизны.
Солнцезащитный экран состоит из пяти слоев и снижает мощность светового излучения от Солнца почти на семь порядков величины - с 300 кВт до 23 мВт. Рабочая температура зеркала составит 40 К.
Телескоп будет доставлен в точку Лагранжа L2 в окрестностях Земли.
Space Telescope Science Institute Newsletter. 2003. V.30. №1. P.11-13 (США).
Космические лучи - проблема международная
Известно, что на Солнце в ходе 11-летнего цикла активности временами происходят особенно бурные извержения плазмы. Эти корональные выбросы не проходят бесследно для нашей планеты: за последние два десятилетия от них пострадали несколько искусственных спутников Земли, а в марте 1989 г. наведенные ими токи вывели из строя систему высоковольтной электропередачи в канадской провинции Квебек. Повышение уровня радиации может угрожать здоровью и самой жизни космонавтов.
Попытки прогноза космических бурь обычно основываются на измерениях потока заряженных частиц, идущих от Солнца. Измерения проводят как наземные станции, так и два искусственных аппарата - американский “ACE” (“Advanced Composition Explorer” - “Передовой исследователь состава”) и американо-европейский “SOHO” (“Solar and Heliospheric Observatory” - “Солнечная гелиосферная обсерватория”). Оба спутника находятся на таких орбитах, где тяготение Земли и Солнца взаимно уравновешены. Однако для надежного прогноза корональных выбросов требуется значительно больше наблюдательных точек, чем имеется сейчас. К тому же космические аппараты не раз терпели аварии, и в наблюдательных данных появлялись досадные пробелы. К тому же американским Конгрессом в 2004 г. на 40% сокращены ассигнования на нужды Национального управления по изучению океана и атмосферы и Центра исследования космоса, который отвечает в США за изучение солнечно-земных связей.
С конкретной идеей создания развитой системы наземных наблюдательных станций выступил недавно А.Чилингарян - руководитель отдела космических лучей Физического института АН Армении (Ереван). Этот отдел ведет наблюдения на обсерватории Арагац (высота около 3200 м над ур.м.). Предусматривается создание одного-двух прототипных датчиков, способных фиксировать частицы коронального выброса за 30 мин до их вторжения. Построенные на основе таких датчиков приборы должны быть установлены на существующих и новых солнечно-астрофизических обсерваториях, а обработку поступающих данных могут вести национальные компьютерные системы, связанные через систему спутников GPS (Global Positioning System). Практический интерес к этой идее уже проявили научные коллективы из США (Отдел космической погоды Управления по изучению океана и атмосферы, Станфордский центр линейного ускорителя частиц), России (Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН), Израиля, Греции, Японии (Лаборатория по исследованию солнечно-земной среды при Нагойском университете) и др.
Впервые подобные предложения были сделаны еще в 1990 г. космофизиком Л.И.Дорманом, ныне возглавляющим Центр космических наук в Тель-Авиве (Израиль), сохранившим свои прежние научные связи с Институтом земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН. Его активную поддержку Чилингарян считает важным фактором, способствующим успеху начинания.
История наблюдений космических лучей в Армении восходит к 1943 г., когда в СССР начались работы над первыми образцами атомного оружия, а мощные ускорители высокоэнергетичных частиц еще не существовали. Именно известные физики А.И.Алиханов и А.И.Алиханьян указали на природные космические лучи как на подходящий источник для их изучения. Правда, в разработке атомных бомб обсерватория на Арагаце участия не приняла, зато во время Международного геофизического года (1957-1959) и Международного года спокойного Солнца (1964-1965) ее данные оказались весьма ценными. Но к настоящему времени ее научное оборудование уже устарело как в моральном, так и в физическом отношении.
Реальность и практическая польза инициативы доказываются событиями 14 июля 2000 г.: когда вслед за бурей на Солнце последовал гигантский всплеск космического излучения, обсерватории Арагац и расположенная ниже Нор-Амберд вовремя зафиксировали потоки частиц солнечного происхождения, которые, вторгаясь в атмосферу, порождают заряженные частицы (электроны, протоны, пионы и мюоны низких энергий), а также нейтроны и высокоэнергетичные мюоны.
Астрофизик В.Петросян (V.Petrosian; Станфордский университет) замечает, что, несмотря на не совсем ясную связь между высоко- и низкоэнергетичными частицами, выводы из таких исследований могут оказаться весьма полезными и в атомной, и в космической физике.
Science. 2003. V.301. №5637. P.1175 (США).
Резонансное туннелирование фотонов и бесконтактное трение
Обычное трение возникает в плоскости касания двух прижатых друг к другу тел при их относительном перемещении. Происхождение же бесконтактного трения схоже с природой взаимодействия Ван-дер-Ваальса, которое возникает при спонтанной поляризации атомов и молекул за счет тепловых и квантовых флуктуаций. Новое исследование физиков-теоретиков А.И.Волокитина (Самарский государственный технический университет) и Б.Н.Перссона (B.N.Persson; Институт твердого тела, Юлих, Германия) показало, что при расстояниях между поверхностями ~1 нм бесконтактное трение значительно возрастает благодаря трем эффектам.
Во-первых, оно усиливается в 100 и более раз (по сравнению со случаем параллельного относительного скольжения), если тела движутся навстречу или удаляются друг от друга. Другие два эффекта обусловлены резонансным туннелированием фотонов. У полупроводников резонансное туннелирование фотонов происходит между модами поверхностных плазмонов (в данном случае трение Ван-дер-Ваальса на четыре порядка выше по сравнению с металлами), а у металлов - между колебательными модами адсорбированных на поверхности металла атомов. Эти атомы действуют, как миниатюрные антенны: электромагнитное взаимодействие в инфракрасном диапазоне существенно возрастает, когда частота передатчика настроена на частоту приемника. По расчетам, трение увеличивается на семь порядков, что согласуется с не объясненными ранее экспериментальными данными, полученными с помощью зондовой сканирующей микроскопии. Резонансное взаимодействие между адсорбированными молекулами приводит также к увеличению радиационной передачи тепла между поверхностями на пять порядков по сравнению с чистыми металлическими поверхностями (Volokitin A.I., Persson B.N. // Письма в ЖЭТФ. 2003. Т.78. С.926-929). При этом излучение и поглощение энергии происходит в чрезвычайно малом объеме, определяемом объемом адсорбированной молекулы. Эффект роста передачи тепла отсутствует, если атомы адсорбированы только в одну поверхность.
Полученные результаты могут найти широкое применение при диагностике и модификации поверхности твердых тел и биологических объектов, а также при изготовлении сенсоров и тормозов для микромашин.
The Physical Review Letters. 2003. V.91. №106101. P.1-4 (США).
Не понравилось - сотри
Речь идет не о карандашном рисунке, а о микросхеме. “Стереть” ее позволяет предложенный группой английских исследователей (Crook R., Graham A.C., Smith Ch.G. et al. // Nature. 2003. V.424. №6950. P.751-754) способ, представляющий собой логическое продолжение технологии расщепленного затвора. (По этой технологии на поверхность гетероструктуры методом электронно-лучевой литографии наносятся электроды, подача напряжения на них создает в области гетероперехода потенциальный рельеф. Регулируя число электронов в двумерной области, можно формировать систему, состоящую из квантовых нитей и проволок с контролируемой проводимостью.) Новая идея заключается в том, чтобы в качестве электродов использовать поверхностный заряд.
Испытания проводились в высоком вакууме при сверхнизких температурах на образце GaAs/AlGaAs с гетеропереходом на 97 нм ниже поверхности. Электронные ловушки (а их на поверхности этого полупроводника довольно много) в нужных местах заполняли электронами, используя острие атомно-силового микроскопа с проводящим зондом. При подаче на острие отрицательного напряжения электроны стекали с него на ловушки, при обратной полярности - с ловушек на острие, т.е. изображение стиралось. Заряженные пятна локально изменяли проводимость системы, модифицируя конфигурацию токовых путей. Стереть изображение позволяло также освещение поверхности красным светом в течение пары секунд. Но главное в этой технологии - возможность корректировать формируемую структуру по результатам электрических измерений (для которых используется та же экспериментальная установка), добавляя или убирая необходимую порцию заряда. Это очень важно, например, при изготовлении квантового компьютера, состоящего из квантовых точек: теперь их можно сделать действительно одинаковыми, как атомы.
Крупные хищники вымирают быстрее
Американские зоологи еще в 1999 г. исследовали образ жизни значительной части современных хищников. Было установлено, что крупные виды (масса тела одной особи превышает 21.5 кг) отличаются от мелких принципиально иным типом питания.
Сравнительно мелкий хищник может прокормиться беспозвоночными и охотится лишь на тех животных, чья масса тела составляет менее половины массы самого хищника. Более крупный предпочитает жертву массой даже больше, чем его собственная. Это явление, именуемое сверххищничеством, согласуется с энергетическим балансом: лев, например, охотясь на мышь, получил бы много меньше калорий, съев ее, чем потратил бы на ее поимку.
Существовало ли сверххищничество в древности, а если да, то каковы могли быть его последствия? Американский палеонтолог Б.ван Валкенбург (B.van Valkenburgh; Университет штата Калифорния в Лос-Анджелесе) решила проверить это на ископаемых животных. Исследовательница опиралась на результаты изучения давно вымерших североамериканских собачьих, принадлежавших двум подсемействам. Эти животные, как и многие другие, становились в процессе эволюции все более крупными.
В обоих подсемействах палеонтолог выявила признаки сверххищничества - в частности, относительно длинные челюсти, которые увеличивают мощность укуса. У современных нам псовых признак хищничества - большие размеры поглощаемых кусков мяса.
Выяснилось, что сверххищничество намного чаще встречалось у более крупных древних собачьих, тогда как мелкие обычно были всеядны. Такое различие не могло не влиять на судьбу видов. По утверждению автора, сверххищники существовали на протяжении примерно 6 млн лет; мелкие же виды псовых, которые довольствовались более скромной добычей, оставались на Земле в течение 12 млн лет.
Шведский палеонтолог Л.Верделин (L.Werdelin; Музей естественной истории в Стокгольме) высоко оценил работу Валкенбург. Причиной выявленной ею закономерности послужила, как он предполагает, более острая конкуренция среди хищников за обладание крупной добычей. А плоды, насекомые, грызуны доставались мелким всеядным хищникам без особого соперничества.
Эти выводы существенны и для специалистов по охране природной среды.
Science. 2003. V.302. №5648. P.11421 (США).
Динго - потомки дворняг
Дикая собака динго - эндемик Австралии, в природных условиях она больше нигде не встречается. Ученые долгое время искали ее местные “корни”, однако безуспешно. Теперь австралийский генетик А.Уилтон (A.Wilton; Университет штата Новый Южный Уэльс в Сиднее) установил, что это животное происходит от обычной домашней дворняги, населявшей некогда Старый Свет. По мнению Уилтона, примерно 5 тыс. лет назад предки динго прибыли на Южный континент вместе с первопоселенцами. Люди привезли тогда в Австралию очень немного четвероногих спутников - всего пару или небольшую стайку; не исключено, что это была лишь одна беременная самка…
Ископаемые остатки динго - большая редкость, а самые древние из них датируются временем, отстоящим от нас всего на 3500 лет. До островного австралийского штата Тасмания, который отделился от континента проливом 12 тыс. лет назад, они так и не добрались. Поэтому специалисты полагают, что в Австралии динго могли появиться в период между 3500 и 12 тыс. лет назад; вероятнее всего, около 5 тыс. А за много лет до того в Старом и даже Новом Свете их родственники уже были домашними животными.
Шведский исследователь П.Саволайнен (P.Savolainen; Королевский технологический институт в Стокгольме) и его коллеги из Новой Зеландии попытались выяснить происхождение динго по митохондриальной ДНК (мтДНК). Они проанализировали мтДНК от 211 особей динго, населявших самые разные уголки Австралии, от 676 собак из разных стран, 38 европейских и азиатских волков и 19 их ископаемых предков, живших на островах Полинезии. Оказалось, что у всех динго мтДНК весьма схожа. Любые ее вариации включают лишь единственную мутацию и очень мало отличаются от основного типа, свидетельствуя о том, что число основателей современных динго было весьма невелико - единицы особей. Судя по скорости мутаций, вся австралийская популяция существует не более 5 тыс. лет.
Ранее Саволайнен показал, что впервые волка одомашнили около 15 тыс. лет назад в Восточной Азии. Уилтон нашел сходство основного типа динго с некоторыми из псовых Сибири, Восточной и Юго-Восточной Азии, Японии, индонезийского архипелага и о.Новая Гвинея. Отсюда был сделан вывод, что предки динго появились 10-15 тыс. лет назад на территории нынешнего Китая. Затем их прихватили с собой люди, направлявшиеся в Индонезию; конечным пунктом их совместной миграции и стала Австралия.
На Международной антропологической конференции, состоявшейся в конце 2003 г. в Сиднее, сообщалось, что типичные для динго генетические характеристики у волка не встречаются. Это опровергает мнение, будто у динго есть непосредственные “дикие корни”. Вероятно, волкоподобное поведение динго в естественной среде, в том числе волчий вой, развилось, когда бывшие дворняги уже одичали в освоенной ими Австралии.
Сейчас численность динго быстро идет на убыль: они все чаще спариваются с домашними собаками. Зоологи выяснили, что около 80% всех динго, населяющих восточное побережье Австралии, представляют собой помесь. Если не принять программу изоляции чистокровных динго, они могут совсем исчезнуть в ближайшие полвека.
Science. 2003. V.302. №5645. P.556 (США).
Хитрые самки пятнистой гиены
Самки пятнистой гиены (Crocuta crocuta) имеют необычное строение наружных половых органов. Их клитор удлинен и образует трубку, так что по внешнему виду и способности возбуждаться он почти не отличается от пениса самцов. С тех пор как было обнаружено такое странное свойство, ученые не пришли к единому мнению по поводу похожести самок на самцов. Чаще всего они объясняли это побочным следствием повышенной агрессивности самок: самки у гиен значительно агрессивнее самцов и безраздельно доминируют над ними.
Американские зоологи М.Мюллер и Р.Рэнхем из Гарвардского университета, проанализировав собственные материалы и данные коллег, пришли к выводу, что такая мускулинизация гениталий самок - отнюдь не следствие, а средство достижения половой мимикрии (Muller M., Wrangham R. // The Quarterly Review of Biology. 2002. V.77. №1. P.3-16).
Прежде всего, недавно выяснилось, что мускулинизация гениталий самок вызвана не повышенным уровнем мужского гормона тестостерона (в связи с агрессивностью), а контролируется совсем другими гормонами. Поэтому первая трактовка отпала сама собой. В чем же тогда дело?
Из-за экстремально высокой агрессивности между самками молодые самки не имеют никакой возможности закрепиться в чужом клане. Им предстоит остаться в той группе, где они родились. Самцы же могут относительно свободно перемещаться. Однако исконные матроны тоже не очень-то расположены к молодым самкам - ведь, повзрослев, они могут вытеснить их с захваченных позиций. Поэтому в период до трехмесячного возраста, когда щенки женского пола достигают веса родителей, они подвергаются сильной агрессии со стороны как взрослых самок, так и своих сестер, нередко приводящей к смерти. Молодые же самцы подвергаются атакам значительно реже.
Исследователи заметили, что наибольшего развития мимикрия “под самцов” достигает как раз в “детский” период. Копируя самцов, самки увеличивают свои шансы на выживание.
© Опаев А.С.
Москва
Что такое “копулексус”?
Б.Стефенсон и П.Веррелл из Вашингтонского государственного университета (США) провели доскональные лабораторные наблюдения за брачным поведением лягушки-аскафуса (Ascaphus truei). Казалось бы, вполне рутинная работа; подобных проводится довольно много с целью выявить характер поведения тех или иных животных. Но в данном случае речь идет об особенном виде (Stephenson B., Verrell P. // J. of Zoology (London). 2003. V.259. №1. P.15-22).
У аскафуса есть другое название - хвостатая лягушка. Между тем она, как и все лягушечье племя, относится к отряду бесхвостых земноводных. Парадокс, однако, в том, что на самом деле хвостатая лягушка все-таки… бесхвостая! Просто на хвост внешне похож копулятивный орган самцов аскафуса. Это тем более поразительно, если вспомнить, что у бесхвостых земноводных оплодотворение внешнее (как у большинства рыб), и никаких копулятивных органов не должно быть и в помине. Впрочем, этим удивительные особенности хвостатой лягушки не исчерпываются. В противоположность остальным представителям отряда, славящимся своей певучестью (настоящим лягушкам, жабам, квакшам и пр.), она отличается молчаливостью: ни кваканья, ни иных форм брачного пения у водоемов, населенных аскафусом, не услышишь. К этому надо добавить, что хвостатая лягушка - примитивный представитель древнего семейства гладконогих, а следовательно, ее изучение представляет особый интерес для понимания эволюции земноводных. Вот почему результаты наблюдений Стефенсона и Веррелла довольно любопытны.
Исследователи провели десятки ссаживаний самцов и самок хвостатой лягушки и подробно описали их брачное поведение. Действительно, у этого вида ухаживание и спаривание происходят совершенно беззвучно. По-видимому, самцы отыскивают самок, используя неплохо развитое зрение, а также химические стимулы. Собственно ухаживание сведено к минимуму: обнаруживший партнершу самец без промедления крепко обхватывает ее передними лапами. Этот элемент поведения у лягушек называется “амплексус”. Термин мало знаком неспециалистам, но он отражает очень характерное явление. У всех бесхвостых земноводных самец, чтобы обеспечить наиболее полное оплодотворение откладываемых самкой яиц, плотно прижимается к ней, удерживаясь на ее скользком теле с помощью стиснутых в замок лап. Известны анекдотические случаи, когда ослепленные любовной страстью самцы лягушек или жаб намертво схватывали случайно подвернувшуюся рыбу или даже щепку, да так и плавали, удерживая неожиданный объект в сильных рефлекторных объятиях. Вот что такое амплексус.
Но объятия аскафусов - это не традиционный для остальных бесхвостых земноводных амплексус, поскольку связаны они не с выведением половых продуктов во внешнюю среду, а с самой настоящей копуляцией, при которой сперма попадает в организм самки, которая уже потом откладывает оплодотворенные яйца. И вот специально для обозначения характерного спаривания хвостатых лягушек недавно было предложено новое название - “копулексус”. Благодаря проведенным вашингтонскими исследователями наблюдениям выяснилось еще одно необычное обстоятельство: оказалось, что самец аскафуса может заключать самку в объятия-копулексус не только со спины, но и со стороны живота, что уникально для земноводных.
Анализ брачного поведения хвостатых лягушек с эволюционных позиций показал, что оно представляет собой сложный комплекс, во-первых, древних черт, унаследованных всеми земноводными от общих предков, во-вторых, тоже древних черт, но сохранившихся только у аскафусов, и, в-третьих, - совершенно уникальных, которые хвостатые лягушки приобрели в ходе собственной эволюции.
© Семенов Д.В.,
кандидат биологических наук
Москва
Нитраты под пустынями
Среди трудностей, которые приходится преодолевать растению в пустыне, обычно называют не только недостаток влаги, но и почти полное отсутствие в почве азота - важнейшего из питательных веществ. Такое мнение давно стало хрестоматийным. Однако вследствие случайного открытия, сделанного аспиранткой Института горного дела штата Нью-Мексико М.Уолвурд (M.Walvoord) и гидрологом П.Хартсуоф (P.Hartsough; Университет штата Невада в Рино), это представление оказалось сомнительным.
На территории ракетного полигона в Неваде бурили почву с целью изучить содержащиеся там хлориды. Анализ проб из колонки грунта показал, что на глубине нескольких метров концентрация хлоридов достигает максимума, свидетельствуя об исcушении климата, наступившем около 16 тыс. лет назад. Этот результат не вызвал удивления, но поразительным оказался факт, что в том же слое внезапно резко возросла и концентрация азота. Обычно своего пика содержание азота достигает лишь в самом верхнем, метровом слое почвы.
Совпадение в расположении максимумов концентрации обоих веществ наводят на мысль, что нитраты, как и хлориды, просачиваясь в глубь почвы, оставались невостребованными ни растениями, ни микроорганизмами. Чтобы проверить столь “еретическое” предположение, исследователи изучили почвы в четырех других пустынях на Юго-Западе и Западе США (Мохаве в Калифорнии, Сонора в Аризоне, Большой Бассейн в Неваде и Орегоне, Чиуауа в Нью-Мексико). В двух колонках тесная связь между ростом концентрации хлоридов и нитратов подтвердилась, а в остальных столь отчетливой зависимости нет, однако увеличенное количество нитратов на глубине тоже весьма заметно - 2 тыс. и даже 10 тыс. кг/га (для сравнения: американский фермер обычно вносит в почву от 25 до 250 кг/га нитратов в год).
Известно, что пустынная зона занимает около трети засушливой земной поверхности. Поэтому общие подповерхностные запасы азотистых веществ никак нельзя игнорировать. По оценке авторов работы, количество нитратов в почвах всей Земли на 16% больше, чем полагали до сих пор.
Гидролог-эколог Р.Джексон (R.Jackson; Дьюкский университет в Дареме), считая работу весьма важной, предостерегает от глобализации и даже регионализации таких выводов. Почему растительность пустынь “отвергает” питательные ценности нитратов - ведь ее корневые системы способны поглощать эти соединения с глубины 4 м? Не исключено, предполагает Джексон, что вторжение в пустыни Юго-Запада США древесной растительности за последнее столетие объясняется тем, что деревья имеют более длинные корни и достигают глубоких скоплений азотистых веществ. По-видимому, привычные положения о возникновении и развитии пустынных зон, а также о механизмах глобального азотного цикла потребуется пересмотреть.
Science. 2003. V.302. №5647. P.969, 1021 (США).
Проблемы геологического возраста
Уже почти 200 лет геологи и палеонтологи бьются над проблемой датирования важнейших эпизодов в истории нашей планеты.
В 1998 г. американский геохронолог С.Боуринг (S.Bowring; Массачусетсский технологический институт) и его коллеги детально изучили цирконы (ZrSiO4), взятые на территории Китая. Этот минерал содержит примеси гафния, тория, урана, кальция, натрия и др. и часто служит для определения абсолютного возраста пород на основе природного распада урана и тория и превращения их в свинец. Анализ полученных результатов позволил утверждать, что массовое вымирание видов на границе пермского и триасового периодов произошло в данном регионе 251.7±0.3 млн лет назад. Но затем другая группа специалистов во главе с Р.Мандилом (R.Mundil; Центр геохронологии в Беркли), изучив аналогичные цирконы из КНР тем же методом, пришла к выводу, что эта катастрофа произошла более 252.5 млн лет назад. Казалось бы, не столь большая разница, но для палеонтологов она весьма существенна. Многие из них полагают, что вымирание видов было следствием колоссального (миллионы кубических километров) излияния лавы, которое 251 млн лет назад привело на этой территории к образованию гигантских траппов - Сибирской платформы. Возникшее между геологами и палеонтологами разногласие остается пока неразрешенным.
Другой пример относится к Доломитовым Альпам - горам на севере Италии. Геохронологи решили определить, сколько времени потребовалось, чтобы карбонаты, содержавшиеся в скелетах микроорганизмов ископаемого моря, образовали нынешний 600-метровый слой (эти известняковые отложения именуются латемарскими по названию горы Латемар). Приняв, что каждый слой латемарских известняков соответствует одному климатическому циклу, который, в свою очередь, зависит от изменений земной околосолнечной орбиты, седиментологи пришли к заключению, что на это ушло около 8 млн лет. Но геохронологи, опираясь на известную скорость превращения урана в свинец, отвели на этот процесс лишь около 2 млн лет. И вот уже годы, как противоречие не может разрешиться…
На симпозиуме “Калибрация геологической шкалы времени”, организованном Национальным научным фондом США и Массачусетсским технологическим институтом (Вашингтон, октябрь 2003 г.) Б.Уордлоу (B.Wardlaw; Геологическое управление в Рестоне) призвал расширить сеть геохронологических лабораторий, укрепить и координировать сотрудничество между геологами и палеонтологами, чтобы ликвидировать разногласия, существующие в геохронологии при измерении возраста пород методами уран-свинцовой и аргон-аргоновой радиометрии. В настоящее время результаты датирования одного и того же образца разными методами различаются не менее чем на 1%. Поставлена задача уменьшить к 2015 г. расхождение примерно в 10 раз, что равнозначно, например, уточнению показаний часов до 3-4 с в час.
Science. 2003. V.302. №5644. P.375 (США).
Питон-де-ла-Фурнез пробудился
В ночь на 30 сентября 2003 г. внезапно началось конвульсивное содрогание земной коры в районе вулкана Питон-де-ла-Фурнез (cм. также: Вулкан Фурнез напоминает о себе // Природа. 2001. №2. С.27), который находится на о.Реюньон (французское владение в западной части Индийского океана). Эпицентр множества сравнительно слабых толчков находился около старого кратера Доломье, примерно на 2 км ниже вершины горы, высота которой 2631 м. Всего через несколько минут после начала активности на юго-западном склоне, на высоте 2350 м над ур.м. образовалась крупная прямолинейная трещина. Утром 1 октября число подземных толчков достигло максимума, после чего постепенно пошло на убыль.
Полной неожиданностью эти события назвать нельзя, так как с марта 2003 г. установленная здесь сеть приборов, регистрирующих растяжение земной коры, а также измерения с помощью системы GPS (Global Positioning System) указывали на усилившийся процесс подъема и “вспучивания” уровня земной поверхности. Некоторая активность внутри кратера Доломье наблюдалась в конце мая 2003 г.; с перерывами она возобновлялась в июле и августе, за чем и последовал сентябрьский пароксизм.
Питон-де-ла-Фурнез - один из наиболее активных вулканов мира. Его возраст, по геологическим данным, превышает 530 тыс. лет, активность же неким образом координируется с соседним вулканом Питон-де-Нэж. Существующие на первом из них три кальдеры образовались примерно 250 тыс., 65 тыс. и менее 5 тыс. лет назад в ходе медленного сдвига вулканической деятельности в западном направлении. На дне этих кальдер и на склонах самой горы в свое время возникли многочисленные пирокластические конусы.
До сих пор извержения чаще всего наблюдались на вершине горы, а иногда на склонах Доломье, этого 400-метрового лавового щита, выросшего внутри самой молодой из кальдер. Ее диаметр 8 км; с восточной стороны кольцевой гребень прорван и углублен ниже уровня моря.
Начиная с XVII в. на вулкане Питон-де-ла-Фурнез отмечено более 150 извержений, нередко сопровождавшихся потоками базальтовой лавы. Шесть извержений (1708, 1774, 1776, 1800, 1977 и 1986) происходили из трещин на внешней стороне кальдеры.
Верхние склоны горы безлюдны, поэтому во время последних событий никто не пострадал, но некоторая опасность для лежащих внизу долин, используемых в сельском хозяйстве острова, существует. Французские специалисты продолжают наблюдать за опасным поведением вулкана.
Bulletin of the Global Volcanism Network. 2003. V.28. №9. P.19 (США).
Современный климат Северной и Центральной Азии
Подтверждением истинного изменения климата в нашу эпоху могут служить только данные непосредственных наблюдений на метеорологических станциях мира. Их показания в последние 20-30 лет хорошо совпадают с предварительными расчетами на конец XX в: глобальная температура на земном шаре к 1980 г. повысилась на 0.5-0.7°С по сравнению с концом XIX в. (доиндустриальный период), а к 2000 г., вполне возможно, на 1°С.
М.К.Гаврилова (Институт мерзлотоведения СО РАН) проанализировала показания метеостанций Якутии, Прибайкалья, Забайкалья и Монголии с конца позапрошлого века до наших дней. По температуре воздуха, в частности, было выявлено, что на всей северной половине Азии 20-е столетие было теплее 19-го. За последние 100 лет годовые температуры повсеместно повысились на 2-3.5°; зимние температуры в Восточной Сибири поднялись на 10° в Якутии и на 7° в Прибайкалье, а в Монголии - на 5°С.
Неуклонное потепление особенно проявилось во второй половине XX в., с 70-80-х годов. За последние 50 лет температуры января повысились в Якутии на 7°, в Прибайкалье - на 4°, в Монголии - на 3°, т.е. потепление шло в 1.5-2 раза интенсивнее, чем в первой половине столетия.
Наиболее резкое повышение температур характерно для районов с континентальным климатом, наименьшее - с морским. Так, в западной арктической Якутии, Забайкалье и Восточной Монголии потепление проявляется мягче. Степень климатических изменений зависит также от широтной зональности (при некоторой локальности): тенденция потепления в Центральной и Восточной Якутии проявляется в 1.5 раза сильнее, чем в Южной Сибири и в 3 раза сильнее, чем в Монголии.
Вызывает беспокойство повышение годовых температур в Южном Прибайкалье, Западной, Северной и Центральной Монголии: с 70-х годов среднегодовые температуры перевалили здесь через “нуль”, т.е. стали положительными. Следовательно, мерзлые породы перешли в неустойчивое состояние, а это может сказаться, в частности, на прочности инженерных сооружений.
Возрастание высоты снежного покрова на территории Якутии в южном направлении может указывать на смещение к югу зимних циклонических процессов, т.е. на ослабление действия знаменитого Сибирского антициклона.
Всемирная конференция по изменению климата.
Тезисы докладов. М., 2003. С.397 (Россия).
ПалеоантропологияИз одного гнезда
Человек, обитавший на африканских просторах около 1.8 млн лет назад, уже ходил на двух ногах. Тело его по размерам не уступало нашему, он имел относительно большой головной мозг, узкие бедра и бочкообразную грудную клетку, пользовался каменными орудиями, употреблял мясо животных. Ареал его обитания простирался до Евразии.
Какой именно это был вид - среди антропологов нет согласия. Одни считают, что все африканские и азиатские находки относятся к одному виду - Homo erectus (человек прямоходящий), потомки которого, судя по ископаемым останкам, позже появились на территории Китая и Индонезии. А другие полагают, что африканские люди принадлежали к виду H.ergaster (человек работоспособный).
Американский палеоантрополог Т.Уайт (T.White) совместно с коллегами изучал обнаруженную в Эфиопии новую находку - останки ископаемого человека, жившего примерно 1 млн лет назад. Она подтверждает, по их мнению, гипотезу о принадлежности всех древних африканских и азиатских людей к виду H.erectus, так как многие главные черты строения найденного эфиопского черепа свойственны как ранним африканцам, так и несколько более молодым азиатам. А предположение, что вид H.erectus некогда разделился на два, исследователи считают заблуждением, и два вида одновременно не встречались. Однако американские антропологи Б.Вуд (B.Wood; Университет им.Дж.Вашингтона) и Дж.Шварц (J.Schwartz; Питтсбургский университет) почти уверены, что 1-2 млн лет назад разнообразие видов древних людей было бОльшим.
Мнение о человеке прямоходящем как единственном нашем предке - возврат к гипотезе, господствовавшей до середины 1980-х годов. Позднее многие специалисты, включая Вуда, стали считать, что найденные в Африке в 1970-х годах останки ископаемых людей, живших 1.8 млн лет назад на берегах оз.Туркан (Кения), серьезно отличаются от “классического” человека прямоходящего, давно известного с о.Ява (Индонезия). Яванский человек жил на 200-750 тыс. лет позже древнейших африканских людей. Тогда полагали, что древние люди из Азии были более массивными и принадлежали к иному виду. Из этого следовало, что H.ergaster и есть предок современного человека, а H.erectus представляет собой вымершую азиатскую ветвь (Существует и противоположное мнение. См., напр.: Виноградов Г.М. Наше фамильное древо снова ветвится // Природа. 2002. №3. С.73-75).
Но в 1997 г. аспирант Уайта Г.Гилберт (H.Gilbert) нашел в Эфиопии, в отложениях формации боури (геологический возраст около 1 млн лет), верхнюю часть черепа человека. Ее строение сочетает и африканские, и азиатские черты, включая сильно выступающие надбровные дуги, как у азиатских H.erectus. Авторы сопоставили эту находку с другими из Африки, Европы и Азии по 22 признакам и построили кладограмму, которая показывает, что новая находка занимает промежуточное положение между древними африканскими формами и несколько более молодыми азиатскими. Поэтому эфиопский антрополог Б.Асфау (B.Asfaw; Управление по изучению рифтовой долины в Аддис-Абебе), принимавший участие в исследованиях, решительно отвергает попытки “развести” порознь азиатские и африканские формы. Но другие палеоантропологи считают, что проблема еще далека от окончательного решения.
Science. 2003. V.295. №5563. P.2192 (США).
КАЛЕЙДОСКОП Венера на фоне солнечного диска
8 июня 2004 г. произойдет интересное астрономическое явление: Венера окажется точно между Солнцем и Землей, и ее темный диск размером в 1/30 солнечного можно будет видеть на его фоне примерно в течение 6 ч. Наблюдениям это событие будет доступно почти на всей территории России (конечно, при безоблачном небе).
Случаются такие покрытия Венерой Солнца довольно редко - четырежды за 243 года. Впервые их удалось наблюдать в 1631 и 1639 гг. - после того как И.Кеплер сумел предвычислить их наступление. Последний раз покрытие происходило в 1882 г., а 121 годом ранее, в мае 1761 г., его наблюдал М.В.Ломоносов. Он обратил внимание, что при двукратном прохождении Венеры через край солнечного диска в этих точках очертания Солнца размываются. Это явление было объяснено им как следствие рассеяния света атмосферой Венеры.
Следующее покрытие Венерой Солнца должно произойти в 2012 г., но, к сожалению, увидеть его на территории России не удастся.
ESO Press Release 03/04. 16 February 2004.
Электрические батареи из бактерий
Дж.Реквера и Д.Ловли (G.Reguera, D.Lovley; Университет штата Массачусетс в Амхерсте, США) предлагают получать электричество из бактерий сульфатредукторов. Как известно, во время дыхания электроны передаются от доноров к акцепторам, а следовательно, возникает ток (функцию акцепторов у большинства организмов осуществляет кислород, у анаэробов же эту роль играют некоторые металлы или органические вещества).
Первое время ученые экспериментировали на монослойных бактериальных пленках, а потом - на колониях в форме толстых пленок, которые состоят из своеобразных колонн, уходящих от поверхности в питательный раствор. Для колоний бактерий вида Geobacter sulfurreducens эффективность конверсии глюкозы в электричество оказалась наивысшей на сегодня - 90%. Исследователи ищут оптимальные условия для формирования колоний этих бактерий и пытаются генетически модифицировать их для достижения предпочтительной структуры биопленок и увеличения токового выхода.
Батареи нового типа можно будет использовать, например, для питания глубоководных сенсоров, которые применяют военные или океанологи.
Динамика гор
В сентябре 2001 г. высота Монблана - “крыши” Западной Европы - была определена в 4810.4 м. С того времени, по данным специалистов Национального географического института Франции, высота этой горы сократилась на 2±0.1 м в результате совокупного воздействия теплового нагрева и сильных ветров. Самый остроконечный пик горы сместился на 0.7 м в северо-западном направлении.
С 2004 г. за дальнейшей динамикой горы будет каждые два года следить экспедиция; а состояние ледяного покрова Монблана - отслеживаться по измерениям Глобальной системы позиционирования (GPS) и фотосъемкам.
Sciences et Avenir. 2003. №682. P.54 (Франция).
Афганские древности - трудный путь к спасению
Развитые страны и международные организации продолжают заниматься восстановлением памятников афганской культуры (cм. также: Как возродить афганские древности? // Природа. 2003. №1. С.88; Восстановление афганских памятников // Природа. 2003. №8. С.51.). Собраны средства для начала работ по капитальному ремонту Национального музея в Кабуле, который лишился 70 тыс. единиц хранения из 100 тыс. По данным директора музея О.Х.Масуди (O.K.Masudi), возвращено пока лишь 416 предметов. Британский музей в Лондоне за свой счет создал лабораторию по реставрации поврежденных экспонатов. Правительство Греции ассигнует на ремонт и восстановление хранилищ 750 тыс. долл., США на те же цели перевели 100 тыс. долл.
В августе 2003 г. начались работы по ремонту и укреплению скальных ниш в провинции Бамиан, где талибы разрушили почитаемые буддистами скульптуры, простоявшие 1700 лет. На восстановление здешних фресок Япония пожертвовала 1.8 млн долл. Италия и Швейцария выделили средства на укрепление шедевров староисламской архитектуры - Джамского минарета и одного из пяти минаретов знаменитого комплекса Мусалла в Герате.
Однако все эти усилия не отвечают масштабам бедствия. По некоторым оценкам, размах нелегальной торговли афганскими ценностями превышает даже те, что связаны с контрабандой опиума, т.е. исчисляются десятками миллионов долларов в год. Словом, надо использовать все возможности, чтобы спасти хотя бы часть культурных и исторических ценностей.
Science. 2003. V.301. №5626. P.25 (США)
Рисунки австралийцев-аборигенов
В 1995 г. некто, вернувшись из кустарниковых зарослей, расположенных в сотне километров от Сиднея, в захолустье национального парка “Уоллеми”, поведал о том, что наткнулся на стоянку древнего человека, рядом с которой есть пещера, где “на стенах что-то нарисовано”. Тотчас же палеоантрополог П.Такон (P.Tacon; Австралийский музей в Сиднее) отправился к урочищу Иглс-Рич - так значилась на подробных картах данная местность в штате Новый Южный Уэльс. Однако в течение восьми лет то наводнения, то лесные пожары, то жесточайшие засухи не позволяли добраться до этой “картинной галереи”.
Наконец в 2003 г. Такон и консультант-археолог У.Бреннан (W.Brennan) добились успеха. Но прежде им пришлось испросить разрешения у местных аборигенов на пребывание в священных для них местах, которое они еще не всякому дают. Но внезапные проливные и длительные дожди опять сделали кустарниковую заросль непроходимой. В конце концов исследователи добрались до урочища Иглс-Рич. На стенах и сводах пещеры древесным углем запечатлены 203 изображения ящериц, кенгуру и странных существ - полулюдей-полуживотных. Нынешние аборигены ничего по этому поводу рассказать не смогли. Специалисты, которым были вручены образцы соскобленного угля и фотографии рисунков, утверждают, что их возраст около 4 тыс. лет. Предстоящее детальное исследование должно ответить на возникшие вопросы.
Science. 2003. V.301. №5632. P.461 (США).
Английское искусство каменного века
Образцы наскальной живописи эпохи палеолита обнаружены в Великобритании, в пещерах Кресуэлл-Крегс (графство Дербишир). То, что люди обитали здесь в конце последней ледниковой эпохи (около 12 тыс. лет назад), было известно и ранее, но их “картинная галерея” оставалась незамеченной. Лишь после того, как в одной из пещер нашли кость с какими-то нацарапанными значками, археологи С.Риполл (S.Ripoll; Национальный заочный университет в Мадриде) и П.Петтит (P.Pettit; Оксфордский университет, Великобритания) вместе с независимым английским исследователем П.Баном (P.Bahn), применив специальное освещение, обнаружили петроглифы. Один из этих рисунков, по-видимому, изображает горного козла, встречавшегося тогда по всей Европе, а еще два, менее отчетливых, - фигуры птиц.
Если древность находки подтвердится, придется признать, что пещерное искусство в палеолите существовало и в относительно северных районах Европы (до сих пор петроглифы, относящиеся к этому периоду, находили как минимум на 450 км южнее - на северо-западе Франции) (cм. также: Наскальные изображения в пещере Арси-сюр-Кюр // Природа. 2001. №4. С.91.).
Antiquity. 2003. June;
Science. 2003. V.300. №5628. P.2028 (США).
Организация науки. Океанология
Перспективы программы океанского бурения
В октябре 2003 г. Национальный научный фонд США принял решение выделить 626 млн долл. Объединенному океанографическому институту для выполнения Международной программы океанского бурения на следующие 10 лет. Помимо американцев, в ней будут участвовать ученые из Японии; ведутся также переговоры об условиях присоединения к проекту специалистов из европейских стран.
Первоначально рассматривался вопрос либо о модернизации научно-исследовательского судна “ДЖОИДЕС Резолюшн”, отлично проявившего себя в предыдущих рейсах, но уже морально устаревающего, либо о приобретении нового корабля. В конце концов было решено продолжить эксплуатацию уже имеющегося плавсредства. В Японии тем временем идут работы по сооружению значительно большего судна - “Chikyu”, которое должно быть готово к концу 2006 г., а пока эта страна обязалась продолжить финансирование деятельности “ДЖОИДЕС Резолюшн”. Отказ от полной модификации этого судна, а тем более от приобретения нового, связан с тем, что правительство США не предоставило Национальному научному фонду необходимые для этого 100 млн долл.
Во избежание серьезного пробела в научных данных американские геофизики, сейсмологи и климатологи намерены возобновить экспедиции на судне “ДЖОИДЕС Резолюшн” в июне 2004 г. Первым районом исследований намечена северо-западная акватория Тихого океана, где в сентябре 2003 г. завершился его последний рейс. Вероятно, серия дальнейших двухмесячных экспедиций продлится до осени 2005 г. Если Конгресс США изыщет в 2004 г. необходимые средства, то Объединенный океанографический институт либо приобретет новое судно, либо начнет модернизацию старого, чтобы приступить к работе в Мировом океане осенью 2006 г. В случае финансовой поддержки со стороны Европейского консорциума Международная программа океанского бурения будет возобновлена в более ранние сроки.
Головные учреждения США в этом проекте - Обсерватория Ламонта и Доэрти по изучению Земли (Палисейдс) и Университет штата Техас (Остин).
Обсуждается также проблема бурения летом 2004 года в тех бассейнах Северного Ледовитого океана, глубинное строение дна в которых до сих пор оставалось слабо изученным. Эти работы станут частью той же Международной программы.
Science. 2003. V.302. №5643. P.213 (США).
КОРОТКОПо наблюдениям биологов, проводивших многократные подводные киносъемки самцов моржей (Odobenus rosmarus), они предпочитают отыскивать в песчаном дне съедобных моллюсков правой передней ластой. Анатомические исследования показали, что правая ласта у моржей более крупная.
Sciences et Avenir. 2003. №682. P.22 (Франция).
Разработаны новые методы испытаний фармацевтических средств, щадящие подопытных животных. До сих пор исследования медикаментов, которые могут вызвать у пациентов повышение температуры и другие неблагоприятные явления, велись in vivo. Теперь их можно проводить in vitro - по шести тестам эритроцитов крови человека. Эта методика поможет ежегодно сохранять жизнь 200 тыс. подопытных кроликов, к тому же она менее затратна, чем традиционная. Уже 200 лабораторий в мире испытывают лекарственные препараты по-новому.
Terre Sauvage. 2003. №182. P.18 (Франция).
Опрос телезрителей канала BBC World поставил Исаака Ньютона в ранг “наиболее популярной выдающейся личности Британии”. Номинированный среди 100 великих фигур британской истории, он оставил позади себя Уинстона Черчилля, на долю которого пришлось менее 17% респондентов, и даже леди Диану, занявшую третью позицию с 13%. В пятерку выдающихся личностей вошли Уильям Шекспир и Чарлз Дарвин.
Sciences et Avenir. 2003. №680. P.11 (Франция).
Первый в мире подводный электрогенератор, использующий энергию морских течений, поставлен на дно в проливе Квальсунд (70°30’с.ш., 23°55’в.д., Норвегия). 10-метровые лопасти генератора вращают потоки воды, проходящие здесь со скоростью 2.5 м/с. Вырабатываемой электроэнергии вполне достаточно для обеспечения 30 зданий, стоящих на берегу пролива. Хотя напор течения на лопасти значительно уступает давлению ветра, зато он усиливается за счет плотности воды, которая в 850 раз плотнее воздуха. Несмотря на высокую стоимость подводного электрогенератора (10 млн евро), правительство Норвегии планирует ввести в действие еще 19 подобных установок.
Sciences et Avenir. 2003. №682. P.56 (Франция).
Университет штата Вашингтон в Сиэтле (США) организовал экспедицию, цель которой содействовать сохранению и возрождению некоторых языков коренного населения штата Аляска. Ее возглавила лингвист Э.Тафф (A.Taff), ранее работавшая школьным учителем в отдаленных районах штата. Уже записана речь жителей о-вов Прибылова и Алеутских о-вов, которые помнят алеутский - один из девяти местных языков, находящихся под угрозой исчезновения. К сожалению, большинство детей не желают перенимать язык у старшего поколения и взрослые отказываются от попыток обучения.
Science. 2003. V.301. №5632. P.460 (США).
В Англии, на юге графства Уилтшир, неподалеку от Солсбери, найдены следы древнейших (25-30 тыс. лет назад) кострищ. Археолог-консультант Е.С.Пенни (H.C.Penny) считает, что присутствие в кострищах костных остатков коз и многочисленных предметов раннего палеолита указывает на существование здесь охотничьих угодий и древних промыслов.
Sciences et Avenir. 2003. №682. P.34 (Франция).
Национальное управление по аэрокосмическим исследованиям Франции с 2004 г. приступает к осуществлению программы по сокращению вредных выбросов в атмосферу от воздушных судов. Авиапредприятия Франции намерены сократить выброс в атмосферу диоксида углерода на 50%, а оксидов азота на 80%.
Sciences et Avenir. 2003. №682. P.54 (Франция).
По предложению объединений археологов разных стран американская администрация в Ираке отменила принятый прежним правительством страны план сооружения на р.Тигр обширного водохранилища. Ученые сочли недопустимым затопление ценнейших свидетельств древней цивилизации - на дне могли оказаться по меньшей мере 65 не тронутых раскопками крупных объектов, относящихся к периоду существования Ассирии (в том числе столица этого древнего государства г.Ашшур). Впрочем, последнее слово в этом вопросе принадлежит будущим иракским властям.
Science. 2003. V.301. №5635. P.905 (США).
РЕЦЕНЗИЯ
М.П.Ширшова
ЗАБЫТЫЙ ДНЕВНИК ПОЛЯРНОГО БИОЛОГА
М.: АВАНТИ, 2003. 184 с.Жить ради чести
М.Ю.Зубрева
Журнал “Природа”
МоскваЧеловек, скромно названный в заголовке книги полярным биологом, хорошо известен в нашей стране. Петр Петрович Ширшов (1905-1953) - участник самых знаменитых полярных экспедиций 30-х годов на судах “Сибиряков”, “Челюскин”, “Красин”. Дрейфовал на станции “Северный полюс-1” в составе легендарной папанинской четверки, Герой Советского Союза, действительный член Академии наук СССР. Во время войны - нарком, а потом министр Морского флота СССР, основатель и первый директор Института океанологии АН СССР.
Однако кроме этой парадной была и другая сторона жизни полярного исследователя. В небольшой книжке, написанной его дочерью Мариной Петровной, приоткрывается завеса над трагическими деталями последних лет жизни самого ученого и его жены, Евгении Александровны Гаркуши-Ширшовой (1915-1948), актрисы театра и кино: она снялась в нескольких фильмах, работала в провинции и в Москве.
Петр Петрович, или, как дома его называли, ПэПэ, родом из рабочего предместья Екатеринослава (Днепропетровска), образование получил в реальном училище, особый интерес проявлял к зоологии и ботанике. Вместе с братом Дмитрием, купив на вырученные от продажи собранных своими руками лекарственных трав лодку, пустился в первую экспедицию по Днепру. Вот его запись, свидетельствующая о незаурядной жизненной силе:
“В пятнадцать лет я твердо определил свою <…> дорогу. Даже завидно сейчас читать, с какою страстью мечтал тогда о научной работе, сколько пыла было в стремлении скорее добиться права работать в лаборатории. А ведь я был очень болезненным мальчиком, и постоянные боли в груди плюс голод мало содействовали сохранению жизнерадостности. И все-таки, после очередного упадка настроения, брал себя в руки и писал в такие минуты: «Эх! Плюну на все, буду жить, пока живется, работать, пока есть силы, может быть что-нибудь сделаю, чем заплачу за право жить!»”В 1921 г. Ширшов поступает на биофак Днепропетровского института народного образования и впоследствии становится гидробиологом, работая в этом качестве в Днепропетровске, затем в Одессе и снова в Днепропетровске. В 1929 г. со своей первой семьей (личная жизнь ученого была непростой) поселяется при Ботаническом институте в Ленинграде, где защищает кандидатскую диссертацию и работает до 1935 г.В ранние годы ПэПэ специализировался на пресноводном фитопланктоне. Объекты исследований - водоросли Буга и Днепра, Туломы и Невы. Летом 1930 г. опять вместе с братом Дмитрием он путешествует по Кольскому п-ову, обследуя здешние реки. В том же сезоне Ширшов впервые попадает на Север - сначала в Архангельск, а затем для составления гидробиологической карты на Новую Землю. Дело в том, что будущего академика исключили из комсомола за “морально-бытовое разложение и пьянство” (как он впоследствии отмечал в своих записках, “выбирать собутыльников никогда не умел”). Добрые люди посоветовали ему спрятаться в какой-нибудь глуши, пока все забудется. Карту литоральной и сублиторальной растительности архипелага Ширшову удалось составить, и впоследствии его рекомендовали гидробиологом в экспедицию, которая отправлялась на шхуне “Ломоносов” снова на Новую Землю и на Землю Франца-Иосифа. После этого ПэПэ буквально заболел Севером, и последовали уже упомянутые экспедиции, на которых мы не будем подробно останавливаться - об этом много написано.
Война застала Ширшова в Москве, он тогда был заместителем начальника Главсевморпути. Одержимый желанием уйти на фронт он пишет 13 октября 1941 г. своему коллеге-океанологу в Красноярск:
“Пытаюсь смыться в армию, но пока ничего не выходит из этого. Я ведь сплю и вижу предмет моих вожделений - танки, танки и еще раз танки! Во флот я ни за что не пойду - там нечего делать, - а вот комиссаром танковой дивизии, это вещь, о которой я только и думаю”.В своих записях он вспоминает еще об одном весьма важном для него событии:“В эти тяжкие дни, когда враг был у самой Москвы и над Арбатом дрались истребители, а по Садовому кольцу уныло брели голодные стада эвакуированного скота <…> в эти дни я полюбил Женю <…>, за то, что осталась она со мною, чтобы вместе уйти на фронт <…>, полюбил за то, что за изящной внешностью я встретил настоящего друга, смелого, жизнерадостного и любящего”.Киевская киноактриса Е.А.Гаркуша ехала через Москву на Север во фронтовые бригады, - они случайно встретились на Кремлевской набережной. Кстати сказать, это событие запечатлено на одном из смешных и трогательных рисунков Ширшова - нарком в облике пумы, актриса - зайца. Их в книге целая серия - “из жизни зверей”.
П.П.Ширшов. 1934 г.
Е.А.Ширшова. 1944 г.
На Горьковскую железную дорогу, куда Ширшов был назначен уполномоченным Государственного комитета обороны по делам эвакуации, они поехали уже вместе. Ему удалось почти невероятное - ликвидировать пробку из эшелонов с эвакуированными заводами к 1942 г. И в начале того же года Ширшову предлагают ехать в Сан-Франциско в составе закупочной комиссии по ленд-лизу. Он отказывается. Просится на фронт. И неожиданно получает назначение… в Наркомат морского флота. Здесь работы невпроворот: регуляция потоков грузов своих и поступающих по ленд-лизу, восстановление разрушенных портов, строительство новых причалов, собственного танкерного флота, полностью потерянного за войну.
В одном из писем он замечает:
“<…> что за каторга быть наркомом. Работать с утра до следующего утра, никогда не принадлежать себе, ни минуты, вечно быть в постоянном напряжении и всегда чувствовать, что что-то недоглядел, что-то упустил”.И все же в ту тяжелую военную пору они были счастливы. В декабре 1944 г. родилась дочь, названная по желанию отца Мариной, что в переводе с латинского означает “морская”. Летом 1946 г. нарком МГБ Абакумов “по-дружески” заехал к Ширшовым на дачу на Рублевском шоссе, чтобы подвезти Евгению Александровну в театр. Но это была дорога совсем в другое учреждение.Центральная часть книги, которую можно действительно назвать дневником, - это записи, сделанные Петром Петровичем от момента исчезновения его жены 29 июля 1946 г. до 29 декабря того же года, когда во внутренней тюрьме МГБ на Лубянке был выписан официальный ордер на арест. Все это время министр Морского флота СССР ничего не знал о ее судьбе. В своих записках он обращается к двухлетней дочери:
“Маринка моя! <…> Я знаю, что нет у меня другого выхода, что должен я жить ради тебя, ради твоей мамы, ради своей чести <…>. Я держусь изо всех сил, я буду держаться, чего бы мне это ни стоило. Но пусть никогда в жизни тебе не придется узнать, какой муки может стоить удержаться от самого простого, самого желанного выхода, такого быстрого и ясного <…>. Пусть никогда не узнаешь ты, как трудно оторвать руку от пистолета, ставшего горячим в кармане шинели <…>. Помоги мне, моя маленькая, удержаться на ногах. Дай мне говорить с тобой, как с большой”.Он не застрелился, смог пережить поток бессовестной лжи, вылившейся на его семью, работал. Его жену, несговорчивую актрису, держали и мучили в тюрьме, а народного героя оставили на свободе, хотя в присутствии большого количества людей он назвал Берию гестаповцем.Послевоенные годы, несмотря ни на что, были для него чрезвычайно плодотворными. Был создан Институт океанологии, давно им задуманный и выросший из небольшой лаборатории, он остался его директором, когда был снят с министерской должности в 1947 г. Начал бороздить океаны знаменитый “Витязь” - бывший немецкий банановоз “Марс” отобрал и припрятал для переделки в научное судно института заместитель Ширшова, в бытность его наркомом, - А.А.Афанасьев. Детективная история о том, “как академик у министра корабль украл”, вошла в анналы океанологии - академический “Витязь” был переоборудован на деньги Морфлота. По итогам первых научно-исследовательских рейсов судна девяти сотрудникам института была присуждена государственная премия, себя Ширшов из списка вычеркнул. Под его руководством создается транспортно-географическая характеристика морей, директор Института океанологии, он еще и председатель Бюро по транспорту при Совмине.
Петр Петрович был человеком многосторонним: умел общаться с детьми, любил животных, строил самые “настоящие” парусники, делал все сам, начиная от чертежей и кончая пушками, выточенными из бронзы (одна из таких моделей ныне в Музее Мирового океана, в Калининграде, на его любимом “Витязе”). Потом тяжелая продолжительная болезнь и смерть 17 февраля 1953 г. - он прожил всего 48 лет.
Марина Петровна связала себя с Институтом океанологии им. П.П.Ширшова, музеем которого ныне заведует. Свою мать не помнила, довольно долго ей говорили, что она на гастролях. “Крутой маршрут” молодой, красивой и талантливой жены ответственного работника сталинской эпохи не единичен. А фраза хозяина - “мы найдем ему другую жену”, по слухам, относилась не только к П.П.Ширшову. Однако от приведенных в книге документов из архива Лубянки берет оторопь. Жену министра не расстреляли, а “всего лишь” отправили на поселение - работать на фабрике Берия (!) Тенькинского горнопромышленного управления Дальстроя. Это за Омчаком, что в 800 км от Магадана. В 1948 г. она покончила с собой и похоронена на “привилегированной” части кладбища для ссыльных с фамилиями (на другой стороне сопки - зеки под номерами). Только в перестроечное время дочери удалось побывать на могиле матери и бросить горсть земли с отцовской могилы. В этой небольшой и очень скромно изданной книжке они вместе вполне зримо - на замечательных фотографиях 40-х годов и рисунках “полярного биолога”. Символично, что на обложке “Забытого дневника” книжный экслибрис П.П.Ширшова на фоне самодельной карты колымских лагерей.
НОВЫЕ КНИГИАстрономия
Е.Б.Гусев, В.Г.Сурдин. РАСШИРЯЯ ГРАНИЦЫ ВСЕЛЕННОЙ: История астрономии в задачах. (Учебно-методическое пособие). М.: МЦНМО, 2003. 176 с.
Курс по истории астрономии входит в программу вузов и средней школы. Для лучшего усвоения знаний полезно закреплять теорию практическими упражнениями и решением задач, однако авторам неизвестны задачники по истории астрономии. Таким образом, книга представляет собой первую попытку в этом направлении.
В учебном пособии представлено 426 задач по истории астрономии, которые, если следовать принятой терминологии, в большинстве своем являются качественными. Они имеют ряд преимуществ по сравнению с количественными задачами, поскольку обычно не требуют математических выкладок и позволяют сосредоточиться на сути изучаемого явления. В сборнике нет целенаправленного разделения задач: для учащихся вузов и для школьников.
Большинство задач посвящено двум фундаментальным эпохам в развитии астрономии - становлению гелиоцентрической системы и формированию астрофизической картины мира. Им предшествует краткое историческое введение. Последний раздел сборника основан на цитатах из трудов и высказываний ученых разных эпох; в определенной степени они дополняют предшествующий материал. Многие задачи носят астрофизический характер, поэтому могут быть также использованы на занятиях по физике.
Биология
В.Г.Черданцев. МОРФОГЕНЕЗ И ЭВОЛЮЦИЯ. М.: Т-во науч. изд. КМК, 2003. 360 с.
Коллективное движение эмбриональных клеток связано с направленным изменением их собственной формы и формы областей зародыша, в составе которых они движутся. Книга рассказывает о причинах и следствиях этого факта. Речь идет об особого рода объектах - развертках морфогенетического движения, действующих в раннем морфогенезе многоклеточных животных (от книдарий до хордовых), когда форма и расположение клеток эмбриональной ткани заключают в себе правила их движения и будущую форму.
Соединяя развертки между собой и с другими морфогенетическими процессами, не образующими разверток, автор, экспериментальный эмбриолог, получает основные типы строения многоклеточных животных.
На этом заканчивается первая часть книги, которую можно читать независимо от двух остальных. Во второй части сделана попытка показать, что в эволюции морфогенез основан на явлениях самоорганизации, возникающих при коллективном движении клеток.
В третьей, заключительной части книги, рассматривается отсутствие связи между эволюцией механизмов морфогенеза и прямыми или коррелятивными эффектами их отбора по приспособленности.
От других исследований в этой области, одной из центральных в современной биологии, книгу отличает геометрический (независимый от пространственно-временных координат развития) подход.
Зоология
С.Д.Степаньянц, В.Г.Кузнецова, Б.А.Анохин. ГИДРА: От Абраама Трамбле до наших дней. М.; СПб.: Т-во науч. изд. КМК, 2003. 102 с. (Из сер. “Разнообразие животных”.)
В Зоологическом институте РАН (Санкт-Петербург) начали создавать новую научно-популярную серию “Разнообразие животных”. Каждый из небольших выпусков будет посвящен какому-то известному представителю животного мира либо целым биоценозам - группам животных, обитающих вместе в одинаковых условиях. Материалы, изложенные в этой серии, написаны профессионалами и потому содержат не просто серьезную научную информацию, но и касаются современного состояния изученности каждого описываемого объекта.
Первый выпуск посвящен гидре. Описаны строение, физиология, биология, экология и родственные связи гидр. Дан ключ для определения гидр России и Центральной Европы. Особое внимание уделено вопросам их биохимии и генетики.
Создатели серии надеются, что тема каждого выпуска будет интересна широкому кругу читателей и послужит дополнительным материалом для школьных и университетских программ.
