2004 г.
Калейдоскоп
Рецензия
Новые книги
|
2004 г. |
Новости науки
Калейдоскоп Рецензия Новые книги |
Ритмика магнитных процессов на Солнце
Американским астрофизикам во главе с Н.Гопалсвами (N.Gopalswamy; Центр космических полетов им.Годдарда НАСА) удалось выяснить, какой именно фактор играет основную роль при очередном переориентировании магнитных полей на полюсах Солнца. Как оказалось, это корональные выбросы, что было установлено при анализе изображений светила, сделанных с космического аппарата “SOHO” (“Solar and Heliospheric Observatory”), орбита которого пролегает в 1.5 млн км от Земли. Изучено около 7 тыс. случаев таких выбросов, зарегистрированных между 1996 и 2002 г.
Большинство бурных корональных извержений происходит в низких и средних широтах Солнца, т.е. там, где появление солнечных пятен указывает на возникшие в магнитных полях нарушения. Именно эти области всегда привлекали внимание астрофизиков - процессы в них могут положить начало магнитным бурям, опасным для Земли. Группа Гопалсвами особенно тщательно исследовала те 1200 корональных выбросов, которые ушли в космическое пространство с широт выше 60°. Сопоставление времени этих извержений с полученными на Земле данными о характере магнитных полей в приполярных областях позволило обнаружить неизвестную ранее корреляцию между ними.
Как выяснилось, полярные возмущения имеют максимальную интенсивность в периоды длительностью примерно по 18 мес, за которые магнитные поля изменяются, то опадая, то заново возбуждаясь. Но как только новое магнитное поле стабилизируется, выбросы корональных масс прекращаются. К аналогичным выводам привели данные, попутно полученные военными спутниками США в период с 1979 по 1985 г.
Участники работы полагают, что каждый подобный выброс отрывает от основного массива магнитной структуры ее фундамент - волокна полярной короны. Близкое к поверхности постоянное течение плазмы, идущее от экватора, беспрерывно отталкивает магнитное поле в направлении полюсов. Когда 11-летний цикл активности близится к завершению, волокна образуют род арки, которая вздымается над поверхностью Солнца и вторгается в его корону. Основание арок “заякорено” на самом светиле; это последний “оплот” старой структуры магнитного поля, удерживающийся до тех пор, пока высокоэнергетичные корональные выбросы не растерзают их миллиардами тонн плазмы, извергнутыми из короны. Выброс ликвидирует волокна полярной короны и изменяет структуру магнитного поля так, что процесс переполюсовки окончательно завершается…
По мнению теоретика физики Солнца Бун Чай Лоу (Boon Chye Low; Национальный центр атмосферных исследований США в Боулдере), теперь стало очевидным: высокоширотные выбросы корональных масс на светиле не имеют прямой связи с уже неплохо изученными солнечными пятнами, возникающими около экватора. Ныне ученые приближаются к пониманию всей ритмики магнитных процессов на нашей “дневной звезде”.
Science. 2003. V.302. №5650. P.1490 (США).
Определение массы коричневого карлика
Астрономам известно уже несколько сотен чрезвычайно маломассивных звезд и коричневых карликов (их иногда называют субзвездными, подчеркивая, что до “настоящих” звезд они не дотягивают), но фундаментальные свойства этих необычных объектов, например масса и температура поверхности, известны все еще довольно плохо. Проблема состоит в том, что у холодных звезд не существует однозначной зависимости между светимостью и массой. Этим они отличаются от “нормальных” звезд, в ядрах которых горит водород. Точнее, светимость и поверхностная температура холодных карликовых звезд зависит не только от массы, но и от возраста. Поэтому более старый и массивный холодный карлик может иметь точно такую же температуру, как более молодой, но менее массивный.
Одна из основных целей современной астрофизики состоит в получении независимых оценок массы холодных карликов. Это возможно, если объект состоит членом двойной системы. Одну из этих систем - 2MASSW J0746425 + 2000321, которая находится на расстоянии 40 св. лет от Солнечной системы, - на протяжении четырех лет исследовала международная группа астрономов под руководством Э.Буаи (H.Bouy; Институт внеземной физики Общества им.М.Планка, Германия). Из-за тусклости холодных карликов для этих исследований пришлось привлечь самые мощные современные телескопы, включая VLT (Очень большой телескоп), “Кек-I” и “Джемини-Север” (Гавайские о-ва, США), а также космический телескоп “Хаббл”. Наградой стало первое точное измерение массы субзвездного объекта, да не одного, а сразу двух.
Высокое угловое разрешение всех примененных инструментов позволило различить обе звезды в двойной системе и на протяжении четырех лет следить за их относительным движением. Сделать это было нелегко: угловое расстояние между двумя компонентами пары очень мало: от 0.13 до 0.22ўў. Из-за размывающего эффекта земной атмосферы разделить эти звезды можно лишь с помощью различных технических ухищрений. На VLT, например, для наблюдений 2MASSW J0746425+2000321 была использована система адаптивной оптики. Ее действие основано на измерении качества изображения в реальном времени (до 100 раз в секунду) и подаче корректирующих сигналов на небольшое деформируемое зеркало, находящееся перед приемником излучения. Зеркало непрерывно меняет форму так, что возмущающий эффект атмосферы нейтрализуется. Эта технология улучшила разрешение по крайней мере в 10 раз.
За четыре года относительные положения компонентов двойной системы 2MASSW J0746425 + 2000321 были измерены семь раз, благодаря чему авторы работы смогли с хорошей точностью определить ее орбитальные параметры. Оказалось, что период обращения пары составляет чуть более 10 лет при большой полуоси орбиты 2.5 а.е. Этих данных достаточно, чтобы по третьему закону Кеплера вывести общую массу системы - около 0.15 M¤. Затем астрономы использовали фотометрические данные, а также спектры, полученные с помощью телескопа “Хаббл”, чтобы изучить оба объекта более подробно. Выяснилось, что звезды имеют примерно одинаковую температуру поверхности - около 1800 К. Они довольно молоды (по астрономическим масштабам) - всего несколько сотен миллионов лет. Более массивная звезда имеет массу от 0.075 до 0.095 M¤, меньшая - от 0.052 до 0.072. Таким образом, система 2MASSW J0746425+2000321 состоит, очевидно, из коричневого карлика, вращающегося вокруг чуть более массивной карликовой звезды. Это первая система из субзвездных объектов, изученная с такой тщательностью. Не исключено, что ей суждено стать “розеттским камнем” в новой области астрономии - астрофизики маломассивных звезд.
Взглянуть на астероид по-новому
Близкоземельный астероид 6489 Голевка стал объектом изучения международной группы астрономов в составе с.Чесли (S.Chesley; Лаборатория реактивного движения НАСА в Пасадене), Д.Вокрухлицкого (D.Vokrouhlicky; Карлов университет в Праге), М.Нолана (M.Nolan; Обсерватория Аресибо в Пуэрто-Рико) и др. Это небесное тело диаметром около 530 м им удалось надежно наблюдать методом радиолокации с помощью гигантской чашеобразной антенны Обсерватории Аресибо в периоды его максимального сближения с Землей в 1991, 1995 и 1999 гг. В следующий раз астероид подойдет к нашей планете лишь в 2046 г. В наблюдениях активно участвовала и радиообсерватория Голдстон (штат Калифорния). Уточнена форма астероида, скорость обращения вокруг собственной оси, построено достаточно четкое его изображение и определен центр масс.
Чрезвычайно полезным для исследования оказалось применение данных о так называемом эффекте Ярковского. Это явление представляет собой слабое негравитационное ускорение, испытываемое астероидами и метеорными телами под воздействием солнечного излучения, которое тело сперва поглощает, а затем переизлучает в инфракрасной полосе спектра, причем между этими процессами возникает пауза, обусловленная тепловыми характеристиками поверхности самого метеора или астероида. Такие явления с учетом орбитальных и вращательных характеристик тела приводят к медленному, но верному смещению направления главной оси его орбиты. За миллионы лет подобный дрейф может удалить эти объекты из главного пояса астероидов в область резонанса, где одерживают верх уже гравитационные возмущения, направляя их во внутреннюю часть Солнечной системы. Здесь-то и может возникнуть опасность столкновения с Землей.
Эффект Ярковского способен также объяснить, почему возраст небесных тел, определяемый по степени облученности космическими лучами, оказывается слишком большим по сравнению с теорией и почему семейство астероидов столь сильно рассеяно в пространстве. Наконец, немаловажно и то, что учет этого явления позволит установить вероятность опасного сближения астероида с нашей планетой.
До сих пор реальность эффекта Ярковского подтверждалась лишь в отношении искусственных спутников Земли. Но Вокрухлицкий с соавторами два-три года назад указывал: эту проблему можно изучать путем точного определения орбит близкоземельных астероидов, имеющих диаметры до нескольких километров, при условии, что четкие радиолокационные данные будут охватывать период не менее десятилетия. Тогда же был назван весьма удобный объект таких исследований - именно астероид 6489 Голевка.
Наблюдения и анализ полученных ими результатов (вероятный состав астероида, степень теплопроводности и трещиноватости его поверхности, местонахождение центра масс, вращение вокруг собственной оси, давление солнечного ветра, гравитация планет и других астероидов, а также иные параметры) доказали действенность эффекта Ярковского и его применимость для подобных астрономических и астрометрических исследований. Местоположение астероида 6489 Голевка на орбите из-за эффекта Ярковского сдвигается примерно на 15 км, что соответствует запаздыванию радиолокационного сигнала на 100 мкс.
Science. 2003. V.302. №5651. P.1739 (США).
Создан новый каталог скоплений галактик
Скопления галактик содержат сотни и тысячи галактик и некоторое количество темной материи. Относительно близкое скопление в созвездии Волосы Вероники насчитывает, например, тысячи галактик и простирается более чем на 20 млн св. лет. Другой хорошо известный пример - скопление в созвездии Девы. Находясь на расстоянии около 50 млн св. лет от нас, оно тем не менее занимает на небе область поперечником более 10° (в 20 раз больше полной Луны)!
Распределение вещества во Вселенной далеко от равномерности: звезды собраны в галактики, галактики - в скопления, а те - в сверхскопления. Эта упорядоченность на всех масштабах, от самых мелких до самых крупных, является реликтом ранней эпохи формирования Вселенной - так называемого “инфляционного” периода, когда микроскопические флуктуации плотности дали начало куда более крупным структурам. Скопления галактик образовались в самых плотных областях Вселенной, и потому они позволяют проследить крупномасштабную структуру нашего мира.
Руководствуясь этими соображениями, группа европейских астрономов под руководством Х.Бёрингера (H.Bцhringer; Институт внеземной физики Общества им.М.Планка, Германия) предприняла масштабное исследование - программу по обзору скоплений галактик REFLEX (ROSAT-ESO Flux Limited X-ray cluster survey - Рентгеновский обзор ROSAT-ESO с ограничением по потоку). Поскольку около одной пятой части оптически невидимой массы скопления существует в виде очень горячего диффузного газа с температурой порядка нескольких десятков миллионов градусов, скопления галактик являются мощными источниками рентгеновского излучения. Поэтому их проще всего обнаруживать с помощью рентгеновских телескопов.
Для своего исследования астрономы сначала отобрали объекты-кандидаты по атласу рентгеновского неба, созданному с помощью немецкого спутника “ROSAT”. Затем выполнили кропотливую работу по отождествлению скоплений в видимом диапазоне и определению их красного смещения (т.е. расстояния до них); спектры для этого были получены в период 1992-1999 гг. на нескольких телескопах европейской обсерватории Ла-Силья в Чили. И вот, наконец, двенадцатилетняя программа REFLEX завершилась публикацией уникального каталога с характеристиками 447 самых ярких рентгеновских скоплений южного неба. Более половины из них открыты в ходе обзора.
Статистический анализ каталога REFLEX - самого большого в своем роде - позволил участникам программы сделать вывод, что средняя плотность Вселенной составляет 0.27-0.43 от критической (при плотности выше критической расширение Вселенной должно в будущем смениться на сжатие). Очень важно, что эти ограничения совершенно независимы от других методов, используемых в настоящее время в качестве доказательства существования темной материи.
Каталог REFLEX послужит и многим другим полезным целям. С его помощью астрономы лучше поймут процессы, способствующие нагреву газа в скоплениях, изучат влияние межгалактической среды в скоплении на каждую отдельную галактику. Кроме того, такой каталог - хорошая отправная точка для поиска гравитационных линз, в которых скопление ведет себя подобно громадному увеличительному стеклу, позволяя наблюдать слабые и удаленные объекты, которые без этого были бы недоступны современным телескопам.
Странные магнитные поля Урана и Нептуна
Пролет “Вояджера-2” вблизи Урана в 1986 г. и Нептуна в 1989 г. принес неожиданную информацию о строении магнитных полей этих планет. У Земли, Сатурна и Юпитера магнитные поля имеют два четко выраженных полюса, расположенных приблизительно на оси вращения планеты. У магнитных полей Урана и Нептуна строгой дипольной структуры нет, а линия основных полюсов сильно наклонена к оси вращения, на Уране примерно на 59°, а на Нептуне - на 47°. Для объяснения этого явления предлагалось несколько механизмов, но ни один не получил всеобщего признания. Однако новое численное моделирование динамо-эффекта, генерирующего магнитные поля, показывает, что морфология поля может быть следствием своеобразной внутренней структуры этих планет (Aurnou J. // Nature. 2004. V.428. P.134-135). Тонкая электропроводящая оболочка, окружающая большое твердое ядро планеты с низкой проводимостью, создает динамо-эффект, способный генерировать наблюдаемые поля. Хотя полеты к Урану и Нептуну пока не запланированы, новые модели отчасти можно проверить по данным о структуре магнитных полей других планет.
Численная модель, представленная планетологами Гарвардского университета (Stanley S., Bloxham J. // Nature. 2004. V.428. P.151-153), показала, что, изменяя параметры внутренней структуры планеты, можно “создать” магнитное поле, подобное полям Урана и Нептуна. Все модели, демонстрирующие генерацию магнитных полей планет, состоят из одних и тех же компонентов: они содержат зону электропроводящей жидкости и источник энергии, обеспечивающий ее движение. Например, модель поля Земли учитывает богатую железом жидкую внешнюю часть ядра (электропроводящая жидкость) и охлаждение планеты (или радиоактивное нагревание), стимулирующее конвективные потоки в недрах. Другой необходимый элемент - вращение планеты, организующее движение жидкости: упорядоченное ее перемещение может породить крупномасштабное магнитное поле, а хаотическое его разрушает. И только когда эти условия соблюдены - в модели или в самой планете, - движущаяся электропроводящая жидкость превращается в динамо-машину, генерирующую магнитное поле.
Для планет земного типа конвективные движения обычно моделируются в толстой вращающейся оболочке, состоящей из жидкого проводника. Эта оболочка окружает относительно небольшое, твердое, электропроводящее внутреннее ядро. В результате получается дипольное магнитное поле, как у магнитного стержня, вытянутого вдоль оси вращения планеты. Подобная ситуация и у гигантов - Юпитера и Сатурна. У них маленькое твердое ядро окружено толстым конвективным слоем металлического водорода (под большим давлением водород диссоциирует на свободные протоны и электроны, поэтому его и называют металлическим).
Но такие модели не могут описать всех особенностей магнитных полей Урана и Нептуна, которые, по данным “Вояджера-2”, квадрупольны (т.е. похожи на комбинацию двух магнитных стержней - с двумя северными и двумя южными полюсами), а кроме того, как уже отмечалось, главная ось полей заметно отклоняется по направлению от оси вращения. Стенли и Блоксем построили численную модель, воспроизводящую эти особенности. Они предположили, что вместо толстой конвективной оболочки и твердого ядра на Уране и Нептуне имеется тонкий внешний конвективный слой ионизованной жидкости, окружающий внутренний жидкий ионизованный “океан”, где конвективное движение отсутствует. Детальные расчеты показывали, что при наблюдаемых низких тепловых потоках из недр этих планет конвективные движения могут возникать только в тонких приповерхностных слоях Урана и Нептуна, толщина которых составляет 20-25% радиуса планеты. Оказалось, что относительно простые изменения в структуре конвективной области могут привести к существенным изменениям геометрии магнитного поля, генерируемого динамо-эффектом. Причина таких изменений остается не до конца понятной. Не выяснено также, насколько устойчиво поведение этих сложных магнитных полей, поскольку пока были рассчитаны модели в сравнительно узком диапазоне параметров.
К сожалению, в ближайшие годы не запланированы экспедиции к Урану и Нептуну, а значит, не представится возможности уточнить структуру их магнитных полей. Остается надеяться, что работа космических зондов “Кассини” вблизи Сатурна и “Мессенджера” вблизи Меркурия позволит проверить, насколько верна модель Стенли и Блоксема. Но важно уже то, что она демонстрирует способность базового процесса - конвекции во вращающейся сферической оболочке с электропроводящей жидкостью - объяснять основные структуры магнитных полей всех планет в Солнечной системе.
© Сурдин В.Г.,
кандидат физико-математических наук
Москва
Что определяет максимальную высоту дерева
Самые высокие живые организмы на Земле - деревья: высота некоторых из них превосходит 100 м. Что же мешает таким гигантам вырасти еще выше? На этот вопрос попытались ответить Дж.Кох (Университет Северной Аризоны, США) и его коллеги из других университов США (Koch G.W. et al. // Nature. V.428. P.851-854). Они исследовали вечнозеленые секвойи Sequoia sempervirens из национального парка “Humboldt Redwoods” в штате Калифорния, выбрав экземпляры выше 110 м, включая и самое высокое дерево на планете. Чтобы добраться до крон секвой, приходилось из мощного лука выпускать стрелы с прикрепленными на концах прочными нитями, после чего через ветви протягивали веревки, помогавшие забраться наверх.
Как известно, вода от корней дерева поднимается по ксилеме - сосудистой ткани, а движут ее вверх, против силы тяжести, капиллярные силы. Чем выше дерево (а тем самым высота водяного столба), тем больше сила тяжести затрудняет подъем. Иными словами, давление водяного столба в ксилеме неуклонно падает с высотой; в итоге столб воды разрывается с появлением пузырьков воздуха (эмболия). На высотах больше 110 м, т.е. у вершин секвой-гигантов, давление в ксилеме очень близко к минимально возможному, при котором еще не возникает эмболии. Однако во время засух избежать падения давления ниже допустимого уровня не удается - верхняя часть кроны, вероятно, отмирает, но потом заменяется новой. Это согласуется с тем, что почти все высокие секвойи имеют несколько вершин. Как и давление в ксилеме, линейно с высотой снижается тургор - внутреннее гидростатическое давление в живых клетках, необходимое для их роста и развертывания листьев. При этом клетки на больших высотах мельчают, их стенки утолщаются, а листья становятся мелкими и плотными (регистрируется увеличение соотношения массы листа к его площади). Чтобы уменьшить риск возникновения эмболии и потери тургора, отверстия устьиц сокращаются. Но это имеет и негативное последствие - через устьица поступает меньше СО2. В результате эффективность фотосинтеза неумолимо снижается с высотой, что напрямую связано с установленным непосредственными измерениями падением концентрации СО2 внутри листьев и опосредованно - с вышеописанными изменениями в их структуре (в плотных мелких листьях повышена доля нефотосинтезирующей ткани, так как их клеточные стенки толще).
Эти четыре физиологических фактора - трудности обеспечения вершины водой, снижение эффективности фотосинтеза, падение уровня СО2 внутри листьев и увеличение их плотности - в совокупности ограничивают максимальную высоту деревьев. Кох с коллегами оценили максимально возможный теоретически рост секвой, проанализировав, на каких высотах изменения соответствующих параметров станут критическими. Полученное значение 122-130 м превышает рост известных на сегодняшний день самых высоких деревьев. Было предложено несколько объяснений такому несовпадению. Возможно, например, что секвойи-гиганты все еще продолжают расти или же они могли быть просто вырублены. Отмечено также, что секвойи наиболее засушливых мест не отличаются столь большим ростом, но при этом значения параметров, определяющих высоту дерева (минимальное давление в ксилеме и т.д.), у них сравнимы с их значениями на вершинах секвой-гигантов.
Таким образом, предел высоты дерева определяется доступностью воды. Высота, которой могут достигнуть секвойи, непостоянна, она меняется со временем в зависимости от климатических и атмосферных перемен - ведь на водообеспечение и углеродный баланс дерева влияет сумма факторов (уровень концентрации СО2 в атмосфере, изменения температуры и влажности внешней среды).
© Липина Т.В.,
кандидат биологических наук
Москва
Молекулярная биология. Медицина
“Холодная” амплификация ДНК
Многие диагностические тесты основаны на амплификации - “размножении” содержащегося в пробе конкретного фрагмента ДНК для последующего анализа с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР). Фермент, копирующий ДНК, синтезирует эту копию по шаблону - одной из цепей, в результате образуется двухцепочечная ДНК, и поэтому полученную молекулу необходимо вновь разделить для дальнейшего копирования на две одинарные цепочки. Достигается это кратковременным нагреванием с последующим охлаждением до температуры, при которой может работать копирующий фермент. Недостаток метода состоит в том, что он нуждается в дорогостоящем оборудовании для многократного нагрева и охлаждения реакционной смеси.
М.Винсент (M.Vincent; Биолаборатории Новой Англии в Беверли, США) с коллегами описали новый, не требующий нагревания метод амплификации ДНК, названный изотермической амплификацией. В предложенной ими процедуре двухцепочечная ДНК расплетается на одинарные цепочки ферментом геликазой. Этот белок движется вдоль молекулы ДНК, временно разрывая связи между цепочками. Добавляя геликазу к реакционной смеси, подобной той, что используется в ПЦР, процесс амплификации можно проводить при постоянной низкой температуре.
Подобно обычной ПЦР, изотермическая амплификация позволяет увеличивать содержание ДНК в пробе в миллионы раз. Кроме того, авторы предлагают способы усовершенствования метода, что делает его возможной альтернативой стандартной ПЦР, особенно в тех случаях, когда применение циклического нагрева и охлаждения невозможно или нежелательно (например, в домашних или полевых условиях в качестве диагностического теста на определенную генную мутацию или инфекцию).
Nature. 2004. V.430. №6998. P.416 (Великобритания).
Песенный дуэт кустарникового крапивника
В тропическом и субтропическом поясах гнездятся птицы не перелетные, они круглый год живут на своих территориях. Пары здесь сохраняются не один сезон, как у наших мелких воробьиных птиц, а иногда партнеры остаются верными друг другу на протяжении всей жизни. Неудивительно, что именно в тропиках чаще встречается необычная форма пения - дуэтное (или антифональное), когда самец и самка поют столь согласованно, будто одна особь.
Структуру дуэта одноцветного кустарникового крапивника (Thryothorus modestus), одного из лучших мастеров парного пения, подробно изучали в Коста-Рике шотландские биологи во главе с Н.Манном (Mann N. // Condor. 2003. V.105. №4. P.672-682). Крапивники населяют поросшие кустарником заброшенные пастбища и заболоченные земли. Во время пения самец нередко садится на вершине куста, а самка, ничем по внешнему виду от самца не отличающаяся, устраивается пониже, в одном-двух метрах от партнера. Самое удивительное в этом дуэте - филигранная согласованность партий самца и самки. Начинает всегда самец. Для этого в его репертуаре есть специальная индукционная фраза (I-фраза), представляющая собой набор из нескольких быстро следующих друг за другом высокочастотных звуков общей длительностью в 1 с. Ответ самки в виде частотно-модулированной A-фразы длится 0.5 с. Затем снова подключается самец, на этот раз с B-фразой, которая тоже продолжается около 0.5 с. И вслед снова партия самки, исполняющей A-фразу, и т.д. Весь дуэт можно записать как I(AB)n, где в среднем n = 3.6. Паузы между фразами самца и самки необычно коротки - всего лишь 0.06 с. Каждая особь имеет в своем репертуаре до 20 различных вариантов фраз (самцы - I и B, самки - A). Начиная дуэт с определенного варианта I-фразы, самец стимулирует использование самкой определенного варианта A-фразы. Время от времени в течение дуэтного пения могут происходить смены используемых вариантов одной из особей - это немедленно ведет к смене варианта у партнера. Таким образом, ведущая роль в формировании структуры дуэта (какие именно варианты фраз будут использоваться) принадлежит самцу. Однако самка может избирательно отвечать на те или иные I-фразы, игнорируя те, что по той или иной причине ей не понравились. В этом случае призывная, начальная I-фраза самца не находит своего отклика у прекрасного пола.
© Опаев А.С.,
Москва
Южно-Китайское море - молодой океанический бассейн
Интерес геофизиков вызывают строение и геологическая история дна и окраин Южно-Китайского моря, образовавшегося в кайнозойскую эру в ходе спрединга (растяжения дна). Оно являет редкий пример системы окраинных рифтов, существующих в наше время.
Для этого региона уже имеются относительно полные геофизические данные. Но чтобы установить, насколько протекающие здесь процессы характерны для всего Мирового океана, выяснить реальную роль природных тектонических сдвигов земной коры в образовании континентальных окраин, требовались новые наблюдения. Особого внимания заслуживают северная и южная окраины Южно-Китайского моря, которые сейчас находятся на разных этапах эволюции, поскольку в прошлом зависели от разных тектонических обстоятельств.
Высказывались предположения, что подвергавшиеся рифтообразованию окраины настолько молоды, что все еще можно наблюдать термические сигналы (повышение теплового потока), существование которых предполагается рядом моделей возникновения рифтов. Для выяснения этих вопросов была организована американо-китайская экспедиция, проводимая уже в течение ряда лет на борту научно-исследовательских судов “Tanbao” (Управление морской геологии провинции Гуанчжоу, КНР) и “Maurice Ewing” (Обсерватория по изучению Земли им.Ламонта и Доэрти при Колумбийском университете).
Установлено, что в различных районах Южно-Китайского моря процессы образования шельфовых и глубинных бассейнов шли совершенно по-разному. Первоначально экспедиция выполнила три разреза вдоль северной окраины моря с применением сейсмического зондирования. О вариациях в строении коры свидетельствуют: монотонное уменьшение ее мощности по мере продвижения в сторону океана; концентрация следов растяжения в зонах, где кора отличается слабостью (очевидно, это поверхности срывов и сбросов); отчетливое локальное уменьшение мощности коры непосредственно под рифтовыми бассейнами; обширные следы вулканической активности, сопровождающей образование рифтов; различие в физических свойствах слоев коры (верхние и средние ее части значительно более хрупкие, нижние более вязкие).
В 2004-м и последующих годах намечено выполнить три новых разреза, на этот раз - в районе южной окраины моря, и затем сопоставить данные о распределении напряженности в литосфере этих регионов, о составе пород, их возрастных и других характеристиках, времени магматической активности, а также о вариациях подъема и погружения коры в пределах всей этой системы рифтов.
Руководят проектом Бочу Яо (Bochu Yao; Управление морской геологии провинции Гуанчжоу) и геофизик Д.Э.Хейс (D.E.Hayes; Обсерватория Ламонта и Доэрти по изучению Земли при Колумбийском университете).
InterMargins Newsletter. 2003. №3. P.7 (Великобритания).
Волны жизни океанского планктона
Волны в океане никого не удивляют, но этого никак не скажешь о волне, которую недавно обнаружили в Индийском океане британские исследователи Дж.Дж.Бак, Г.Д.Квартли, М.А.Срокоч (J.J.Buck, G.D.Quartly, M.A.Srokosz; Саутхемптонский океанографический центр). Это волна размножения планктона.
Впервые планктонная волна была зарегистрирована в начале 1999 г. спутниковыми спектральными анализаторами, которые измеряют содержание хлорофилла в морской воде; подобные волны четко прослеживаются в данных 2000-го и 2002 гг. За три месяца - от зарождения до затухания - они проходят расстояние около 2500 км.
Эти волны жизни движутся с запада на восток, т.е. в направлении, противоположном направлениям среднего течения приповерхностных вод, распространения крупномасштабных океанских волн (волн Россби) и перемещения вихревых образований. Поэтому пик цветения планктона не обусловлен переносом этих микроскопических водорослей водными массами. Авторы исследования считают, что такая волна может порождаться системой реакция-диффузия (подобно нелинейным волнам, наблюдаемым при циклических химических реакциях, вроде реакции Белоусова-Жаботинского). “Реакцией” служит размножение планктона, а “диффузией” - размывание его скоплений турбулентными вихрями. Математическим моделированием получена грубая оценка скорости распространения этого автоволнового процесса - около 10 км/сут, что совпадает с данными наблюдений.
Geophysical. Research Letters. 2004. V.31. L13301 (США).
Фонтан пресной воды на морском дне
Французская компания “Nymphea Water” впервые извлекла пресную воду из источника, расположенного на дне Средиземного моря. Он называется Мортола и лежит в 400 м от г. Ментоны, на глубине 36 м, его дебит ~100 л/с. Подобные источники известны еще с античных времен, на сегодня их открыто более 1000.
Система каптажа (отвода воды) состоит из накрывающего источник металлического “тюльпана” и соединенной с ним гибкой трубой емкости диаметром 6 м, которая плавает на поверхности моря (в дальнейшем компания намеревается проложить водовод на берег). “Тюльпан” поставлен на прочные якоря и удерживается от сноса растяжными тросами. Он имеет форму перевернутой воронки высотой 10 м и диаметром 2 м, на вершине которой находится сфера из плексигласа, регулирующая дебит воды. Конструкция не требует затрат энергии - она лишь собирает воду там, где та изливается естественным путем. Самым трудным при ее проектировании было подобрать оптимальный диаметр трубы, чтобы не допустить, с одной стороны, подсоса соленой морской воды, а с другой - “удушения” источника.
Получаемая вода в четыре раза дешевле опресненной морской. В среднем она содержит 1 г соли на литр (для сравнения: концентрация соли в средиземноморской воде 38 г/л). Источник Мортола можно использовать для орошения, но применять воду из него для питья и приготовления пищи допустимо только после дополнительной обработки.
Предложенная каптажная система (затраты на ее создание составили 2 млн евро) при серийном изготовлении может помочь решению проблемы дефицита пресной воды (его испытывает 40% населения планеты). Сейчас компания ведет изыскательские работы в средиземноморских и ближневосточных странах. В прибрежных водах Сирии уже найден источник с дебитом 500 млн м3/год.
Science et Vie. 2003. №1032. P.30 (Франция).
Водные запасы на Земле к середине XXI века
С.Манабе (S.Manabe; Научная программа по атмосфере и океану, США) и Р.Везеролд (R.Veserold; Лаборатория геофизической гидродинамики, Национальное управление США по изучению океана и атмосферы) изучали, как может измениться глобальный гидрологический цикл к середине XXI в. в связи с суммарным увеличением парниковых газов и сульфатных аэрозолей. Используя модель океан-земля-атмосфера, авторы особое внимание уделили изменениям расходов воды в реках и влажности почвы.
Результаты исследования показали, что запасы воды увеличатся в тех регионах мира, которые уже ею богаты. Однако ее нехватка значительно усилится в тех областях и в сезоны, которые и сейчас отличаются относительной засушливостью. Это, по мнению авторов, может поднять важную проблему управления водными ресурсами во всем мире.
В реках намечается общее увеличение расходов воды. Для арктических рек, таких как Маккензи и Обь, этот рост составит наибольшую долю. В тропиках значительно увеличатся расходы воды рек Амазонка и Ганг/Брахмапутра. Однако изменения стока (в %) у многих других рек в тропиках и средних широтах имеют меньшую величину и разный знак - как положительный, так и отрицательный (в 103 м3·c-1, см. табл.).
Влажность почвы будет уменьшаться в течение большой части года во многих полузасушливых регионах мира (юго-запад Северной Америки, северо-восток Китая, Средиземноморское побережье Европы, пастбища Австралии и Африки). В процентном отношении снижение влажности особенно велико в сухой сезон. Высыхание почв в полузасушливых регионах приведет к некоторому расширению пустынь. В высоких и средних широтах влажность почвы уменьшится летом, но зимой увеличится на обширных площадях Евразийского и Северо-Американского континентов.
Если выбросы СО2 будут продолжаться на современном уровне, то в течение следующих нескольких столетий его концентрация может превзойти доиндустриальный уровень более чем в четыре раза, прежде чем начнет очень медленно снижаться.
К числу критических факторов, определяющих запасы воды на поверхности континентов, относится изменение атмосферных осадков. Согласно моделям, осадки значительно увеличиваются над территорией Сибири и Канады и уменьшаются над юго-западной территорией Северной Америки, Средиземным морем, большей частью Австралии и над Южной Африкой.
Всемирная конференция по изменению климата. Тезисы докладов. М., 2003. С.14-15 (Россия).
Грандиозное землетрясение 2002 года
Самый мощный на Земле подземный толчок за 2002 г. произошел 2 ноября на Аляске. Его магнитуда достигала 7.9 по шкале Рихтера; весь огромный штат - от приполярного Фэрбенкса до приморского Анкориджа - содрогался в течение 2 мин. По количеству выделившейся энергии это событие превзошло даже известнейшее Сан-Францискское землетрясение 1906 г., правда, к человеческим жертвам оно не привело, но лишь из-за малой плотности населения штата и благодаря тому, что эпицентр приходился на совсем уж безлюдную местность в Аляскинском хребте.
Научные данные, описывающие эту катастрофу, были проанализированы коллективом специалистов во главе с Дж.Фраймюллером (J.Freymuller; Геофизический институт при Университете штата Аляска в Фэрбенксе).
Землетрясение получило наименование Деналиского - по названию проходящего рядом с эпицентром сброса Денали (cм. также: Странная гора Мак-Кинли // Природа. 2002. №7. с.88.). Выяснено, что при разрыве земной коры произошло опускание одного из ее участков. Точное местонахождение эпицентра и магнитуда толчка были установлены благодаря тому, что в Аляскинский центр сейсмологической информации поступили данные более чем от 370 сейсмостанций мира. На месте были изучены многочисленные сдвиги на близлежащем шоссе, глубокие трещины в почве и другие свидетельства события. Большой интерес вызывало состояние Трансаляскинского нефтепровода, соединяющего его установки на побережье Северного Ледовитого океана и портовые сооружения на южном морском берегу штата, более чем в 1 тыс. км: несмотря на силу толчка, сколько-нибудь серьезного разрушения нефтепровода не произошло (строители учли в свое время рекомендации геофизиков).
По данным от спутника GPS (Global Positioning System) определены направление и характер движения огромного участка земной коры. Область сброса Денали, как показали измерения из космоса, в районе, где он пересекает шоссе, ведущее на Ричардсон, смещается ежегодно на 7 мм, а там, где соприкасается с автострадой на Паркс, - даже на 11 мм в год (это весьма значительная величина). По заключению Х.Флетчер (H.Fletcher; Геофизический центр в Фэрбенксе), землетрясение местами сдвинуло верхние слои почвы на 8 м; по-видимому, напряжение в земной коре накапливалось здесь примерно 1 тыс. лет.
26 новых сейсмостанций, установленные вокруг сброса Денали вслед за событием, вместе со старыми записали в течение месяца более 8 тыс. афтершоков. Сотрудники Сейсмологического информационного центра после просмотра сейсмозаписей волн, которые были вызваны Ненанским (Центральная Аляска) землетрясением, случившимся 23 октября того же года (M = 6.7), определили его как форшок (предваряющий толчок) Деналиского землетрясения (в момент ненанского события они находились в 30 км от его эпицентра и были остановлены мощными толчками, подбрасывавшими их машину и в течение 5 мин раскачивавшими большие деревья).
Значительная часть сброса Денали пересекает срединную область Аляскинского хребта. Здесь сброс местами оказался заполнен массами вечных льдов. Эту область сразу после землетрясения обследовали гляциологи М.Траффер (M.Traffer; Геофизический институт) и Д.Трабант (D.Trabant; Геологическая служба США) с коллегами. Они установили, что ледник Блэк-Рапидс испещрен свежими глубокими “ранами”, а в верхней части ледник покрыт слоем камней, лавина которых явно была вызвана подземными толчками. Площадь камнепада занимает около 13 км2. Молодой каменный покров полностью закрыл поверхность льда от воздействия солнца и атмосферы. Ранее ледниковый баланс был здесь отрицательным: толщина стаивавшего за лето льда превышала зимний снеговой слой примерно на 4 м/год. Теперь таяние значительно сократится до тех пор, пока новый каменный покров не будет снесен в долину, на что уйдут столетия. В верхней части ледника Гакона снего-каменная лавина обрушила существовавшие там величественные ледяные башни. (К счастью, случилось это в ноябре, а не в марте, когда местность заполняют горнолыжники и альпинисты.)
Все эти события привели к неожиданным последствиям в области вулканологии. С одной стороны, на протяжении 5 мес после землетрясения Денали отмечалось значительное снижение сейсмической активности вокруг вулкана Врангель (крайний юг штата Аляска), что резко контрастировало с его реакцией на мощнейшее Аляскинское землетрясение 1964 г. (M=9.2 по шкале Рихтера) - выделившаяся тогда тепловая энергия растопила за последовавшие 12 лет не менее 40 млн м3 скопившегося в кратере льда. Теперь ничего подобного не случилось. С другой стороны, деналийские толчки каким-то образом активизировали сейсмическую и гидротермальную деятельность в весьма далеких от Аляски вулканических областях - в Йеллоустоне, известном своими гейзерами и горячими ручьями, в кальдере Лонг-Валли (штат Калифорния), в Каскадных горах штата Вашингтон (гейзеры Маммот, Косо и Рейнир) и ряде других неспокойных в геофизическом смысле континентальных районов США. Но этими эффектами дело не ограничилось. Мощная энергия, выделившаяся при землетрясении, вызвала в твердом теле Земли поверхностные волны, которые, продвигаясь, в частности на юго-восток, достигли штата Луизиана во многих тысячах километров от источника. Следствием стали необычайно сильные морские волны.
Сейсмологи, вулканологи и представители иных геофизических дисциплин продолжают изучать различные аспекты этого грандиозного события.
Geophysical Institute Quarterly. 2003. V.18. №20. P.1 (США).
Землетрясение в Калининграде - неожиданность?
Серия землетрясений в Калининграде и области застала врасплох не только жителей и административные органы, но даже сотрудников МЧС. Все в один голос говорят, что такого здесь раньше не бывало. Местные жители были напуганы сначала самим сотрясением, а затем и предупреждениями МЧС о возможности повторения толчков. Многие провели ночь на улице, боясь возвращаться в дома. Что же случилось?
Сеть сейсмических станций Европы зарегистрировала 21 сентября три толчка - в 11 ч 05 мин, 13 ч 32 мин и 13 ч 36 мин (по Гринвичу). Самым сильным был второй толчок, хотя и первый из-за полной неожиданности и неподготовленности жителей к подобным явлениям вызвал смятение. Через 25 мин после толчка сигнал поступил на пульт оперативного дежурного МЧС, а спустя час на улицы Калининграда выехали машины с громкоговорителями, призывая жителей сохранять спокойствие и не заходить в дома. Поверхностный эффект первого толчка составил 5-6, а второго 6 баллов по 12-балльной макросейсмической шкале. Магнитуда, т.е. показатель выделенной в очаге сейсмической энергии, составляла 4-5; третий толчок (афтершок) оказался значительно слабее, хотя и он чувствовался в Калининграде и окрестностях. Благодаря заглубленности очага (оценивается в 10-15 км) сотрясения охватили не только территорию Калининградской обл. и северо-восточную часть Польши, но ощущались также в прибалтийских государствах, Белоруссии и даже в Финляндии. Надо признать, что за время инструментальных наблюдений (примерно за 100 лет) это наиболее значительное сейсмическое событие в районе Балтики. Его можно сопоставить только с Осмуссаарским землетрясением 25 октября 1976 г. у берегов Эстонии, интенсивность которого достигала 7 баллов в эпицентре (море) и 6 баллов на прилегающем побережье.
По инструментальным данным, эпицентры всех трех толчков располагались довольно кучно в 20 км к северо-западу от Калининграда и ближе к нему. В городе сотрясения ощущали все жители, особенно в домах старой постройки, а в новостройках - на верхних этажах. Качались стены, опрокидывалась мебель, падали предметы, в некоторых домах осыпалась штукатурка, появились трещины, повреждения дымоходов; были случаи, когда люди в панике выпрыгивали из окон. В городах Светлогорск и Пионерский, что в 30 км севернее Калининграда на побережье, сотрясения составили около 5-6 баллов, тем не менее именно здесь произошло смещение грунта и железнодорожного полотна - на несколько дней прервалось железнодорожное сообщение.
Предварительно можно считать, что эпицентральные зоны толчков вытянуты вдоль берегов Самбийского п-ова в соответствии с направлением основных разломов (то же самое имело место и при Осмуссаарском землетрясении 1976 г.). До специальных исследований связать очаг землетрясения с какой-либо конкретной геологической структурой затруднительно. Но нельзя не заметить, что, в отличие от многих других участков побережья Южной Балтики, как раз между Светлогорском и Балтийском давно уже обнаружены крупные дислокации палеогеновых и неогеновых отложений с амплитудой до нескольких десятков метров. Более того, в деформации вовлечены отложения микулинского межледниковья (130-110 тыс. лет) и даже позднеледниковья (около 15 тыс. лет назад). Зная это, не приходится удивляться сейсмическим проявлениям в районе.
А действительно ли раньше здесь землетрясений не происходило? В Калининградской области - да. А вот в Восточной Пруссии и Кёнигсберге - бывали. Просто в людской памяти давние события слабо запечатлеваются. Конечно, землетрясения в Южной Балтике, да и в Балтике вообще, - явление довольно редкое. В учебниках и даже специальных руководствах о них ничего не найдешь. На официальной карте сейсмического районирования России ОСР-97 Калининградская обл., как и вообще большая часть Северо-Запада, показаны как области практически безопасные в сейсмическом отношении; в них допускаются сотрясения интенсивностью не свыше 5 баллов, да и то не чаще чем раз в тысячи лет. Между тем юг и юго-восток Балтики совсем не столь сейсмически спокойны, как представляется. В прошлом землетрясения бывали на балтийских побережьях Германии и Польши, в Дании, близ о.Борнхольм. Самое сильное (до 7-8 баллов) разразилось ровно 100 лет назад в Норвегии и Южной Швеции. На юго-востоке Балтики только за последние 150 лет можно отметить Западно-Эстонское землетрясение 1877 г. (5 баллов), Нарвское 1881 г. (6 баллов), Рижское 1910 г. (5 баллов), Ладожское 1921 г. (6 баллов), Таллинское 1931 г. (5 баллов), Осмуссаарское 1976 г. (7 баллов). И вот теперь - Калининградское. По существу, охвачен весь пояс по южному обрамлению Фенноскандии. И если каждое новое землетрясение в этой области удивляет, то потому лишь, что у людей другой масштаб измерения времени, чем у природы. А просвещение, в том числе и научное, заглохло.
Бывали, например в первой половине XIX в., землетрясения и на территории нынешней Калининградской обл. Еще средневековый хронист, вошедший в историю под именем Петра из Дуйсбурга (XV в.), писал о “страшном дрожании” земли, так что старые дома грозили рухнуть в Мемельбурге (ныне Клайпеда). Произошло это в 1328 г. А еще раньше, в 1302 г., по его же сообщению, “явилось чудо в Прусской земле”, а точнее в Куршском заливе. Когда войско немецкого ордена переходило осенью по тонкому льду, вдруг лед стал подниматься и опускаться, “как вода при шторме”, и люди “то поднимались на лед словно на гору, то опускались словно в пропасть”. “Было землетрясение по всей земле Прусской, - отмечал хронист, - трижды поднималась земля с домами”. Неизвестно, были ли при нынешнем землетрясении какие-либо возмущения на море, но интересно, что и в этот раз оно состояло из трех разделенных во времени сотрясений и, по-видимому, несколько большей силы.
Теперь не только специалистам должно быть ясно, что в Южной Балтике возможны толчки как 5-6-балльные, так изредка и более сильные, до 7-8 баллов. Проектировщикам, строителям и административным работникам придется побеспокоиться. Есть здесь чем заняться и сейсмологам.
Кто знает, где и когда Балтийский регион снова встрепенется.
© Никонов А.А.,
доктор геолого-минералогических наук
Москва
Изменения климата на северо-западе Японского моря
Для оценки возможных последствий изменений климата и их воздействия на окружающую среду и экономику несомненный интерес представляют исследования динамики климата по отдельным регионам. Л.А.Гайко (Тихоокеанский океанологический институт Дальневосточного отделения РАН) изучает изменчивость температурного режима прибрежных районов залива Петра Великого (северо-западная часть Японского моря) по данным четырех береговых гидрометеорологических станций (ГМС) Госкомгидромета за период с 1881 г.
Год от года и температура воды, и температура воздуха изменяются почти синхронно, однако в юго-восточной части залива (ГМС Находка) такая взаимосвязь очень низка, что, по всей видимости, связано с воздействием Приморского течения и ветрового апвеллинга у северо-западного побережья Японского моря. На всех станциях за последние 70 лет прослеживается тенденция к увеличению среднегодовой температуры воздуха: выявлен значимый на 1%-ном уровне тренд. Для воды тенденция изменчивости температуры неоднозначна: в юго-западной части залива (ГМС Гамов и Посьет) она не выражена, в юго-восточной (ГМС Находка) отрицательна, а в центре залива (ГМС Владивосток) положительна и значима на 5%-ном уровне. Установлено, что 1982 г. стал переломным: на всех без исключения станциях с 1983 г. наблюдается резкий (на 5%) подъем температуры воды и воздуха (пришедшийся на эти же годы один из максимумов Эль-Ниньо подтверждает такие крупные атмосферные перестройки).
Для уточнения климатических особенностей в регионе проводилась оценка трендов по полугодиям, а в заливе Посьета - для каждого месяца. С декабря по май линейный сдвиг температуры воды и воздуха положителен (1%); с июня по ноябрь тренд не выявлен. Различия в режиме вод юго-западной и юго-восточной части залива Петра Великого, по мнению автора, можно объяснить значительным влиянием адвективных факторов (морских течений и апвеллинга). В температурных характеристиках воздушных масс такого различия между этими частями залива не отмечается.
В целом зимы и весны стали теплее, а летом и осенью температуры варьируют в пределах нормы.
Всемирная конференция по изменению климата. Тезисы докладов. М., 2003. С.394-395 (Россия).
Климат Земли за 740 тысяч лет
Ледники Антарктиды и Гренландии постоянно нарастают сверху за счет атмосферных осадков. При этом захватываются и на долгий срок сохраняются во льду пузырьки воздуха, свидетельствующие о состоянии атмосферы тысячи и даже сотни тысяч лет назад. А по соотношению во льду дейтерия (тяжелого изотопа водорода 2H) и обычного водорода можно судить о температуре воздуха в период образования льда, поскольку при конденсации паров воды более тяжелые (содержащие дейтерий) молекулы требуют меньшего охлаждения.
До недавнего времени рекордная по длине (3623 м) и продолжительности формирования (420 тыс. лет) колонка льда была получена в 1989-1998 гг. на российской станции Восток в Центральной Антарктиде. Анализ запечатанных во льду пузырьков воздуха позволил группе ученых из разных стран (Petit et al. // Nature. 1999. V.399. P.429-436) детально проследить динамику содержания в атмосфере важнейших парниковых газов - диоксида углерода и метана, а по относительной доле дейтерия в самом льду - динамику изменения температуры. Как выяснилось, эти показатели меняются синхронно, совершая колебания в соответствии с циклами Миланковича. Напомним: сербский астроном М.Миланкович еще в 20-30-е годы минувшего века предположил, что колебания наклона оси вращения Земли (с периодом около 40 тыс. лет), взаимодействуя с регулярными (с периодом в 100 тыс. лет) изменениями формы земной орбиты (то более вытянутой, то круговой), должны сказываться на распределении инсоляции по поверхности земного шара, приводя в конце концов к чередованию ледниковых и межледниковых периодов. Анализ керна со станции Восток показал, что решающими для определения земного климата в последние 420 тыс. лет были изменения формы орбиты, т.е. циклы по 100 тыс. лет. Для этого промежутка времени отмечены четыре довольно продолжительных ледниковых периода, разделенных сравнительно короткими периодами существенного потепления.
К сожалению, дальнейшее бурение льда на станции Восток пришлось приостановить - под скважиной в толще льда обнаружили озеро. Однако в других местах Антарктиды работы по глубинному бурению продолжались. В частности, колонка льда, охватывающая рекордный на сегодняшний день период времени - 740 тыс. лет, была поднята на Куполе С в Восточной Антарктике, примерно в 500 км от станции Восток. Первые результаты этих работ, которые ведутся в рамках проекта EPICA (European Project for Ice Coring in Antarctica), недавно опубликованы (Augustin L. et al. // Nature. 2004. V.429. P.623-628; См. также: Талалай П.Г. Очередной шаг к исследованию древнего льда Антарктиды // Природа. 2004. №8. с.84-85) группой из 56 авторов, представляющих европейские страны (в том числе Россию). Особенно интересны данные по относительному содержанию дейтерия, позволяющие сделать важные заключения об изменениях температуры за 740 тыс. лет.
Во-первых, выяснилось, что цифры, полученные на Куполе С для последних 420 тыс. лет, очень близки к уже известным по керну со станции Восток. Таким образом, независимо подтверждена прежняя реконструкция динамики климата во времени.
Во-вторых, изменения в содержании дейтерия за все 740 тыс. лет теснейшим образом коррелируют с динамикой другого, независимо полученного, показателя палеотемпературы, а именно - долей изотопа кислорода 18О относительно обычного 16O. Оба изотопа включаются в карбонат кальция CaCO3 в том соотношении, в котором они находятся в окружающей морской воде (из CaCO3 образованы раковины фораминифер, повсеместно распространенные и попадающие в донные отложения). В свою очередь, соотношение 18О/16О в воде связано с общей климатической ситуацией, поскольку при испарении с поверхности океана, последующей конденсации влаги в атмосфере и выпадении с дождем и снегом молекулы, содержащие тяжелый изотоп 18O, возвращаются быстрее, чем содержащие 16O (последние в значительно большем количестве уносятся на континенты и задерживаются там особенно долго, если попадают на ледники). Чем холоднее климат и больше масса ледников, тем сильнее обогащаются океанские воды тяжелым изотопом 18O.
В-третьих, для периода, охваченного керном с Купола С, отмечена смена типа динамики температуры, подтвержденная данными по содержанию 18О в донных осадках. А именно: если за последние 430 тыс. лет основными были циклы по 100 тыс. лет, причем короткие межледниковые периоды сменялись длительными ледниковыми, то для предшествующих 300 тыс. лет характерны колебания с периодичностью в 40 тыс. лет, причем межледниковья были менее теплыми, но на каждое из них приходилась большая часть цикла (в отличие от последних 420 тыс. лет), а общая амплитуда была меньше. Любопытно, что ситуация, складывавшаяся 430 тыс. лет назад, при окончании ледникового периода и начале межледникового, по амплитуде температурных изменений и содержанию парниковых газов напоминает наблюдаемую в настоящее время. Правда, потепление протекает быстрее, и преобразования, которые раньше потребовали 28 тыс. лет, сейчас заняли всего 12 тыс.Вверху - динамика относительного содержания дейтерия dD во льду Антарктиды: нижняя кривая - по данным керна со станции Восток, верхняя - по данным EPICA - керн с Купола С (пики соответствуют потеплениям). Внизу - динамика относительного содержания изотопа кислорода 18О в морских донных осадках.
© Гиляров А.М.,
доктор биологических наук
Москва
Арктика и Антарктика теплели несинхронно
О климатических связях, существовавших в отдаленные времена между Северным и Южным полушариями, обычно судят, сопоставляя колонки льда из Гренландии и Антарктиды. Французский геохимик Н.Кайон (N.Caillon) и его коллеги предложили иную методику. Она предполагает исследование ледовых кернов, взятых только в Антарктике: сопоставлять в данном случае следует данные изотопного анализа аргона и азота (Резкое потепление в конце ледникового периода // Природа. 2000. №11. с.66; Климат на юге и севере изменялся в противофазе // Природа. 2001. №10. с.84-85) и содержание метана. Первый показатель свидетельствует о колебаниях температуры на месте бурения. По концентрации же атмосферного метана (она возрастает, когда увеличивается площадь болот и увлажненных территорий) можно судить о температуре в Северном полушарии, где преобладает суша.
Ученые исследовали ледяные керны возрастом около 108 тыс. лет, взятые на южнополярной российской станции Восток. Анализ показал, что происходившее в ту эпоху потепление началось в Южном полушарии, а в Северное пришло лишь примерно 2 тыс. лет спустя. Это еще один аргумент в пользу гипотезы, согласно которой климат в полушариях изменяется несинхронно.
Geophysical Research Letters. 2003. V.30. №.17. P.1899 (США);
Science. 2003. V.302. №5642. P.19 (США).
Бабочка в янтаре
Именно в янтаре - окаменевшей смоле ископаемых деревьев - наилучшим образом сохраняются насекомые: не в виде плоского отпечатка, как почти во всех других породах, а в объеме, притом не теряя обычно даже мельчайших щетинок. По таким остаткам описаны сотни видов насекомых, но до недавнего времени среди них не было ни одной бабочки (Vane-Wright D. // Nature. 2004. V.428. P.477-480).
Первой такой бабочкой стала Voltinia dramba из семейства Riodinidae, жившая около 20 млн лет назад на Антильских о-вах ( Hall J.P.W. et al. // Proc. R. Soc. Lond. B. 2004. V.271. P.797-801). Образцы янтаря, содержащие пять прекрасно сохранившихся взрослых бабочек этого вида, были найдены на о.Гаити (территория Доминиканской Республики).
Семейство Riodinidae объединяет бабочек небольшого размера, близких родственников наших голубянок (Lycaenidae). Древнейшая из сохранившихся до наших дней групп дневных бабочек - толстоголовки (семейство Hesperiidae) - появилась, по-видимому, почти 70 млн лет назад. Напротив, риодиниды и голубянки - сравнительно молодая группа, образовавшаяся немногим более 50 млн лет назад. Большинство современных видов риодинид обитают в Южной Америке. На островах Карибского моря ранее был отмечен только один вид из этого семейства, но он не может быть потомком Voltinia dramba; ближайший к ней современный вид - Voltinia danforthi - живет в Мексике.
Гусеницы представителей рода Voltinia питаются листьями эпифитных растений (бромелиевых и орхидных), растущих на стволах деревьев. И бромелиевые, и орхидные возникли более 60 млн лет назад, поэтому вполне вероятно, что рацион у гусениц ископаемой бабочки был таким же, как у ее современных родственниц. Янтарь, в котором заключены древние бабочки, - это смола дерева из семейства бобовых, на стволах которого могли расти кормовые объекты гусениц.
Все пять обнаруженных в янтаре бабочек - самки, и авторы, описавшие ископаемый вид, предполагают, что они прилипли к смоле и утонули в ней, когда откладывали яйца или искали подходящее для этого место.
© Петров П.Н.,
кандидат биологических наук
Москва
КАЛЕЙДОСКОПСолнце вредит спутникам
4 ноября 2003 г. на Солнце произошла мощная вспышка, вызвавшая сильнейший поток частиц высокой энергии. Она была завершающей в серии ей подобных, происходивших в двух чрезвычайно активных областях Солнца. Эти явления заметно повлияли на физическую обстановку в окрестностях Земли, что зафиксировали, в частности, приборы на борту спутника “GOES”. Потоки высокоэнергетичных частиц были настолько интенсивными, что бортовые приборы ИСЗ “ACE” (“Advanced Composition Explorer”), предназначенного для изучения химического состава околоземной среды, на время зашкалило, и измерения прервались.
Из Японии пришли сообщения, что с ее спутником “ADEOS-2” была прервана связь; временно она была нарушена и с японским спутником “Codama”, используемым для ретрансляции солнечно-геомагнитных данных с других ИСЗ. Аналогичные трудности испытывало оборудование спутника “SMART” (“Small Missions for Advanced Research in Technology”), запущенного на переходную орбиту Европейским космическим агентством.
У ряда коммерческих геостационарных спутников-ретрансляторов телевизионных сигналов снизилось энергопитание из-за повреждения солнечных батарей частицами высоких энергий.
Earth System Monitor. 2003. V.14. №1. P.3 (США).
Европейское космическое агентство намерено в начале 2006 г. вывести на околоземную орбиту миниатюрный спутник “PROBA-2” (“Project for On-board Autonomy” - “Проект бортовой автономии”), которому предстоит стать родоначальником спутников, способных автономно принимать решения в зависимости от обстановки в окружающей среде и процессов на объекте наблюдения. Как и его предшественник “PROBA-1”, этот спутник будет иметь массу всего около 100 кг, а размеры не превысят обычную стиральную машину.
В научную задачу “PROBA-2” входит наблюдение за солнечной активностью, получение детальных изображений светила и его атмосферы, фотографируемой в УФ-спектре с интервалами не более 1 мин. Оборудование, разработанное бельгийскими учеными и инженерами, позволит заблаговременно обнаруживать взрывную активность на Солнце (приборы уже доказали свои возможности в этой сфере).
Spaceflight. 2003. V.45. №12. P.492 (Великобритания).
Инженеры и научные сотрудники НАСА США присоединились к разработке зонда “JIMO” (“Jupiter Icy Moons Orbiter” - “Орбитальный аппарат для исследования ледяных спутников Юпитера”), старт которого намечен примерно на 2012 г. Его отличительная особенность состоит в том, что для питания двигателей будет использована атомная энергия.
Энергия атома уже применялась с 1960-х годов в доставленном на Марс посадочном отсеке “Viking” или на зонде “Cassini”, работающем сейчас у Сатурна. Но радиоактивный распад использовался лишь для питания научных приборов, и суммарная потребляемая мощность радиоизотопных источников питания была невелика. Теперь же сами расстояния до объекта исследований, обширность и длительность научной программы требуют куда больших бортовых энергомощностей.
Если “Cassini” несет на борту около 600 кг научных приборов, то новому зонду предстоит взять в полет примерно 1.5 т. Четверть этой массы предназначена для высадки на юпитерианский спутник Европу.
Проект “JIMO” - часть более обширной программы “Prometeus”, тоже основанной на использовании атомной энергии. “JIMO” рассматривается как прототип будущих аналогичных зондов, предназначенных для исследования Сатурна, Нептуна и ряда удаленных от Земли астероидов.
Science. 2004. V.303. №5658. P.614 (США).
С ноября 2002 г. в космосе работают малые искусственные спутники Земли, предназначенные для обнаружения природных катастроф. Первым был “ALSAT-1”, созданный по заказу Алжира в Англии и запущенный с помощью российской ракеты “Космос” с космодрома Плесецк. За ним последовали “Nigeria Sat-1”, турецкий “BLISAT-1” и британский “DMC” (“Disaster Monitoring Constellation”). В 2005 г. к этой “эскадре” должен присоединиться китайский спутник. Аппараты могут следить за извержениями, волнами цунами, крупными пожарами и другими подобными явлениями, происходящими на площади 600 км2 при разрешающей способности приборов 32 м. Каждый участок земной поверхности просматривается ежесуточно, тогда как у прежних коммерческих ИСЗ повторное наблюдение совершается через 16 сут.
Spaceflight. 2003. V.43. №12. P.492 (Великобритания).
Европейское космическое агентство заключило контракты с пятью компаниями на разработку принципиально новых аппаратов для изучения Вселенной. Один из них - “ExoMars” - должен быть создан в 2009 г. Он станет флагманом космической эскадры “Aurora”, которой предстоит выйти на околомарсианскую орбиту и спустить на поверхность Красной планеты марсоход массой 200 кг; его орбитальный отсек послужит ретранслирующей станцией для связи с Землей.
Другой аппарат, именуемый “EVD” (“Earth re-entry Vehicle Demonstrator” - “Демонстратор, возвращаемый на Землю”), должен начать испытываться с 2007 г. Он станет одним из участников проекта “Arrow” (“Стрела”), предназначенного для разработки методики и технологии возврата на Землю капсулы с образцами марсианских пород сквозь плотные слои земной атмосферы. Основная операция самой миссии запланирована на 2011 г.
Spaceflight. 2003. V.45. №12. P.490 (Великобритания).
На июнь 2006 г. назначен запуск американского космического зонда “Dawn” (“Заря”), который будет направлен к двум крупнейшим астероидам - Весте и Церере. Этот эксперимент - часть более обширной программы “Discovery” (“Открытие”), предназначенной для исследования планет Солнечной системы. Своей цели “Dawn” достигнет в следующем десятилетии и в течение года будет обращаться вокруг этих небесных тел.
После того как космический аппарат “CONTOUR”, предназначенный для исследования комет, был безвозвратно потерян, специалисты НАСА принимают меры для увеличения надежности зонда “Dawn”. Вместе с тем необходимость экономии средств вынуждает сократить планируемый срок обращения аппарата вокруг Цереры и Весты с 22 до 12 мес. Пришлось отказаться от бортового магнитометра, что исключает измерения, которые могли бы подтвердить или опровергнуть гипотезу существования на Церере подобия океана.
Тем не менее планетологи и астрономы возлагают немалые надежды на эту космическую миссию. Руководит проектом К.Рассел (C.Russel; Университет штата Калифорния в Лос-Анджелесе).
Science. 2004. V.303. №5664. P.1595 (США).
Астрономия
В начале 2003 г. ведущая австралийская астрономическая обсерватория Маунт-Стромло, расположенная рядом со столицей страны Канберрой, была почти полностью уничтожена подступившим к ней лесным пожаром. В середине 2003 г. правительство выделило более 6 млн долл. на восстановление и усовершенствование обсерватории, в первую очередь - входящей в ее состав станции слежения за искусственными спутниками Земли, которая считается одной из лучших в мире.
В начале 2004 г. обсерватория вступила в строй. Ныне она способна отслеживать в месяц не менее 400 прохождений спутников в зоне своего действия. Маунт-Стромло снабжена мощным лазером с телескопом диаметром почти 1 м, а также высокоточной системой определения времени с помощью атомных часов и автоматической регистрации получаемых данных. Они поступают в распоряжение Международной службы лазерного слежения и Международной службы наблюдения за вращением Земли. Среди научных задач, решаемых с ее участием, следует отметить слежение за спутником “LAGEOS” (“Laser Geodinamics”), что дает возможность измерять самые незначительные движения литосферных плит, а также смещение оси вращения нашей планеты и ее полюсов.
AusGeoNews. 2003. №71. P.4 (Австралия).
Гидрология
Британское правительство поручило специально созданной комиссии во главе с инженером-гидрологом Э.Эвансом (E.Evans; Университет Глазго) оценить степень опасности наводнений и необходимые меры защиты от них. Выводы, к которым пришли 60 членов комиссии, неутешительны.
Среднегодовые убытки от последних “набегов” моря на Британские о-ва составили около 2.4 млрд долл. США. В ближайшие десятилетия эта сумма может возрасти в 20 раз. Причины тому - глобальное потепление, ведущее к подъему уровня Мирового океана, экономический рост и урбанизация с сопутствующим строительством жилых и промышленных объектов в прибрежных районах. Ныне в зоне подобного риска живут примерно 1.6 млн британцев. Чтобы обезопасить их от буйства водной стихии и ликвидировать возможные последствия, расходуется около 3.9 млрд долл. в год. Если государство не примет мер, вскоре в опасной зоне окажется до 3.6 млн человек, а соответствующие расходы к 2080 г. возрастут до 48 млн долл.
Воспрепятствовать особенно тяжким последствиям может отвод высоких морских волн в специально сооруженные бассейны. Это предпочтительнее, чем позволить воде переполнять дренажную систему, часто неспособную справиться с избыточным стоком. Кроме того, необходимо углубить дно одних рек и расширить русла других, чтобы увеличить их вместимость для паводковых вод, а также поднять прибрежные земляные валы, в первую очередь вдоль Темзы для защиты Лондона.
Science. 2004. V.304. №5671. P.662 (США).
Подводная археология
До недавнего времени подводные археологи сталкивались с большими трудностями в определении точного месторасположения верфей античного времени: корабельную древесину доставляли из различных районов, а изучение пород деревьев часто не давало определенных ответов. с.Мюллер (S.Muller; Университет Монпелье, Франция) считает, что вопрос можно решать на основании анализа пыльцы, сохранившейся в смолах, которые использовались для крепления корпуса судна.
Новый метод позволяет локализовать места постройки трех судов, потерпевших кораблекрушение у мыса д’Агд (43°15’с.ш., 3°30’в.д.). Обнаруженная пыльца платана восточного, или чинары (Platanus orientalis) указывает, что деревья привозили из Восточной Италии - единственного района Средиземноморья, где они тогда произрастали.
Sciences et Avenir. 2004. №685. P.20 (Франция).
РЕЦЕНЗИЯ
В.Н.Танасийчук.
ПЯТЕРО НА
РИО ПАРАГВАЙ.М.: Товарищество научных изданий КМК, 2003. 253 с.
История одной забытой экспедиции
С.В. Сахарнов
Санкт-ПетербургДокументальная повесть “Пятеро на Рио Парагвай” посвящена Второй российской экспедиции в Южную Америку (1914-1915) *. Написана она В.Н.Танасийчуком - доктором биологических наук, ведущим научным сотрудником Зоологического института РАН, сыном участника экспедиции, зоолога Н.П.Танасийчука. С детских лет Виталий Николаевич участвовал в экспедициях родителей по дельте Волги и Северному Каспию и свою жизнь тоже связал с зоологией, став энтомологом, специалистом по систематике двукрылых насекомых. Помимо многочисленных научных работ, он написал более сотни научно-популярных, в том числе 13 книг о природе и о мире насекомых. Проиллюстрированы они фотографиями автора, профессионально овладевшего методикой энтомологической фотосъемки. Новая книга, о путешествии отца и его спутников в Южную Америку, написана так, будто автор сам участвовал в экспедиции и видел все, о чем пишет. Основой для книги послужили документы, хранящиеся в архивах Российской академии наук и Санкт-Петербургского отделения Института антропологии и этнографии им.Петра Великого, чудом уцелевшие дневниковые записи и письма участников экспедиции, а также воспоминания их родственников. За прошедшие 90 лет вышло немало научных и научно-популярных публикаций об этом путешествии **, однако развернутого очерка обо всей экспедиции сделано не было. Документальная повесть восполняет этот пробел.
* Первая, как известно, состоялась в 1821-1828 гг. и была проведена академиком Г.И.Лангсдорфом - естествоиспытателем, этнографом и дипломатом (в 1812-1830 гг. он служил российским генеральным консулом в Рио-де-Жанейро), участником кругосветной экспедиции И.Ф.Крузенштерна (1803-1806).Итак, представим начало 1914 г. О грядущей первой мировой войне, до которой оставалось всего лишь несколько месяцев, еще никто не подозревал. Пятеро молодых людей, членов кружка при биологической лаборатории им.П.Ф.Лесгафта *** (двое этнографов - студенты Московского университета Генрих Генрихович Манизер и Федор Артурович Фиельструп, двое зоологов - ассистент лаборатории Иван Дмитриевич Стрельников и студент естественного отделения Николай Парфентьевич Танасийчук и, наконец, студент Психоневрологического института им.Бехтерева Сергей Вениаминович Гейман) решают ехать в малоисследованные по тем временам области Южной Америки. Самому старшему из них, Стрельникову, было всего 27 лет, а небольшой экспедиционный опыт был только у Фиельструпа, - год назад он успел побывать в Монголии вместе с американским антропологом А.Хрдличкой. Тем не менее намерения молодых людей были самые серьезные - сбор этнографических и зоологических коллекций для российских музеев. Как ни странно с сегодняшней точки зрения, научные учреждения эту студенческую авантюру поддержали и, что еще более важно, не прогадали.** Полный список литературы, посвященной Второй российской экспедиции в Южную Америку, опубликован в “Трудах государственного музея истории Санкт-Петербурга” (2001. Вып.6. с.140-142), где значится и журнал “Природа”: Манизер Г.Г. Из путешествия по Южной Америке в 1914-1915 гг. (1917. №5-6. с.621-659); Комиссаров Б.Н., Лукин Б.В. Русские ученые в Южной Америке (1965. №1. с.105-107).
*** Лесгафт Петр Францевич (1837-1909) - врач, анатом и педагог, создавший в Петербурге Биологическую лабораторию - по сути, научно- исследовательский институт и образовательное учреждение, где издавались собственные труды, существовал музей сравнительной анатомии и зоологии, библиотека, а по вечерам собирался кружок молодых биологов (студентов, преподавателей и их друзей - этнографов, филологов и т.д.), чтобы обсуждать проблемы биологии и философии.Научные интересы молодых ученых были различны, поэтому им пришлось разделиться. Они странствовали по Аргентине, Бразилии, Боливии, Парагваю, Чили. Условия работы порой были чудовищно тяжелы. Главной бедой было безденежье, главными опасностями - не змеи и ягуары, а существа более мелкие - клещи (после каждой экскурсии зоологи снимали с себя многие десятки их), песчаные блохи (внедряющиеся в кожу ног между пальцев) и личинки овода уру (Dermatobia hominis, что с латыни переводится как живущая в коже человека). Последняя личинка овода вышла из бедра Стрельникова, когда он уже вернулся в Петроград.Получив небольшие денежные пособия от музеев Академии наук, лаборатории Лесгафта, Московского университета и двух меценатов, добавив свои очень скромные сбережения и заручившись рекомендательными письмами к крупнейшим аргентинским ученым, “экскурсанты”, как они себя называли, выехали из Петербурга 21 апреля и добрались до Буэнос-Айреса 23 мая. В глубине Бразилии из случайных газет они узнали о начале войны и прекращении сообщения с Европой; рассчитанное на полгода путешествие затянулось на полтора.
Тропические леса с их обилием жизни были раем для зоологов. Каждый день они встречали тапиров, диких свиней, оленей, змей, обезьян и попугаев и, конечно, сонмище насекомых. Но добыть животное - только полдела, каждое из них нужно сохранить. До поздней ночи при свете костра зоологи снимали шкуры, натирали их солью и мышьяком, фиксировали в спирте рыб и ракообразных, раскладывали насекомых на ватные матрасики. Нередко приходилось буквально сражаться за спасение коллекций. Вот один из эпизодов:
“Зоологи сидели в ранчо и попивали кофе, когда их поразил какой-то странный шелест и незнакомый, неприятный запах. Комнату быстро заполняли муравьи, они вливались струями через дверь, через щели, разбегались по стенам, падали с балок. Они кишели в коробках с коллекциями, открытых для просушки…Покушались на собранные кровью и потом коллекции и другие лесные разбойники.Костер еще горел, и в нем было много углей. Зачерпнув их ведром, Стрельников засыпал ими пол; Танасийчук тем временем раскидывал горящие ветки на пути колонны, окружая ранчо огненным кольцом. Так, чуть не устроив пожар, они держали оборону до одиннадцати часов ночи, пока муравьи не ушли. Согласно литературе, эцитоны поедают только ту добычу, которую убили сами; к сожалению, в этот раз они действовали не по науке, и часть коллекций была повреждена. После этого пришлось подвесить коробки и ящики под потолком на смазанных вазелином шнурках и проволоках.
Во время баталии некогда было приглядываться к непрошеным гостям, но горсть муравьев все-таки сунули в морилку. Наутро, укладывая их на ватные матрасики, зоологи увидели - у этих муравьев нет глаз. Свои нашествия они совершают вслепую” (с.30).
“Стоило хоть на минуту оставить на столе собранных насекомых, как самые крупные из них таинственно исчезали. Когда пропала огромная, как птица, бабочка-тизания, Николай рассвирепел и решил принять меры. Он приладил над столом сачок на длинном шнурке, положил под ним несколько крупных кузнечиков, лег в гамак и стал ждать. Через несколько минут что-то круглое и темное показалось из щели в стене, немного помедлило, явно высматривая, нет ли опасности, - и бросилось к добыче. Николай отпустил шнурок, и в сачке забился великолепный паук-птицеед - огромный, мохнатый, черный, с красными коленками и восемью глазами, злобно смотрящими во все стороны. В коллекции у зоологов уже было несколько птицеедов; полюбовавшись грабителем, Николай отпустил его и впредь, приходя с экскурсии, всегда клал около логова что-нибудь съедобное” (с.136).Увлеченные сбором коллекций, зоологи порой забывали об опасностях. Впервые увидев заросли гигантской кувшинки - виктории амазонской (Victoria amazonica, или V.regia),“Стрельников бросился в воду и по грудь в ней пошел к ближайшему цветку. Оказавшийся поблизости кайман испуганно шарахнулся в сторону, а пираньи, по-видимому, были заняты другими делами. Стебель Виктории был покрыт массой длинных, очень острых шипов, и Митрич крепко исколол руки - но все-таки срезал цветок и вернулся, сияя. Вечером в письме он напишет: “все прекрасное колюче…”” (с.52).Зоологи странствовали по Бразилии, Боливии и Парагваю всегда вместе. Променяв индейцам все, что возможно, вплоть до “лишней” одежды, нередко голодая, изнуренные лихорадкой, в августе 1915 г. они добрались до Буэнос-Айреса и отплыли в Россию через Ливерпуль и Архангельск, увозя 43 пуда (почти 700 кг) зоологических, этнографических и ботанических коллекций.
Шарж Г.Г.Манизера. В гамаке сидит Фиельструп, Танасийчук занят своим ружьем, Гейман что-то наливает в котелок, а сам Манизер на все это мрачно поглядывает.У этнографов были свои заботы: добраться до “настоящих”, не тронутых цивилизацией индейцев, войти в доверие, выменивать у них предметы быта и оружие, составлять словари, уговаривать стариков и старух рассказывать предания и сказки. Работали они в глубине Бразилии, но вскоре Гейман, оказавшийся прекрасным сборщиком материала, увез собранные коллекции в Буэнос-Айрес и продолжил путь самостоятельно. Манизер и Фиельструп продолжали работать вместе, неделю они провели в племени шавантов, или файя.“Вместе с ними они охотились и собирали мед, учились стрелять из луков, а Манизер даже пытался зажигать огонь с помощью палочек - но добывал только дым без огня. На привалах Фиельструп с помощью Жулианы составлял словарь языка шавантов, а Манизер зарисовывал сцены из их жизни и делал наброски лиц, покрытых раскраской. К бытовым зарисовкам индейцы отнеслись равнодушно, но первый же набросок раскрашенного лица они обсуждали с таким азартом, что Генрих Генрихович вспомнил споры критиков на петербургских художественных выставках. Недовольные какими-то деталями, индейцы даже пытались поправлять рисунок. Тогда Манизер сделал схематичный набросок человеческого лица и протянул карандаш старику, особенно шумно участвовавшему в дискуссии. Тот покачал головой, достал откуда-то кусочек минеральной краски “уруку” и начал ею покрывать набросок. Манизер нарисовал еще десяток лиц, индейцы расхватали листки и стали самозабвенно дорисовывать. Новое занятие так захватило шавантов, что в этот день они больше никуда не пошли, а Манизер стал обладателем целой серии рисунков, изображающих раскраску мужчин, женщин и детей. Индейцы воспроизвели даже раскраску лиц умерших, которая делается для похорон.В середине декабря Фиельструпу из-за безденежья по жребию пришлось вернуться в Буэнос-Айрес. Аргентинские друзья отправили его в плавание на учебном фрегате вокруг всей Южной Америки в качестве представителя аргентинского и российского музеев этнографии. Он вернулся через восемь месяцев и увез в Россию 34 ящика коллекций, собранных всеми тремя этнографами. Тем временем Манизер еще два месяца работал у индейцев, затем добрался до Рио-де-Жанейро, надеясь на то, что российский посланник поможет ему добраться до России.И вот наступил последний вечер в лесу. Шумели на ветру деревья, на них вспыхивали светляки - все сразу, как будто по команде дирижера; жалобно кричала вдали какая-то птица. Этнографы лежали в гамаках, глядя на сидящих у огня индейцев. Скулили щенята, ползали дети, женщина укачивала младенца - и снова возвращалось уже не раз испытанное чувство нереальности. Казалось, что все это происходит не с ними, Генрихом Манизером и Федором Фиельструпом, а с героями прочитанной в детстве приключенческой книги, что стоит только проснуться - и будет опять Петербург, бесконечный университетский коридор, февральская метель за окном…” (с.73).
И тут судьба неожиданно улыбнулась путешественнику. Посланник, восхищенный энтузиазмом молодого ученого и объемом проделанной им работы, не только помог ему деньгами, но и свел с уже знаменитым тогда исследователем Бразилии полковником Рондоном, основателем Службы охраны индейцев. Рондон предложил ему отправиться на один из постов Службы и исследовать племя ботокудов - “носящих ботоки”, деревянные диски в ушах и губах. Почти полгода провел Манизер у этих индейцев, составив словарь их языка, изучив их мифологию, собрав коллекцию их утвари. Особым спросом у индейцев пользовались гребни, и Манизер был рад тому, что ему прислали их целую коробку для обмена. Когда же он составлял список всего, что ему нужно было выменять,
“подошла и присела рядом старуха, с любопытством глядя на странное занятие. Ее губа была растянута ботоком настолько, что когда-то разорвалась - но концы обрывков были аккуратно связаны кусочком лыка. Как все старухи у ботокудов, она курила трубку с длинным мундштуком, который препотешно лежал на ботоке, как на подносе… Кстати, надо же выменять ботоки!Наблюдая за повадками и характерами ботокудских дам, Манизер отметил:Этнограф достал красивый целлулоидный гребень, звонко провел ногтем по зубьям, причесался. Старуха заинтересовалась. Как хорошо, что можно говорить на ее языке, а не разыгрывать пантомиму на пальцах!
- Давай меняться на ботоки!
Задумалась. Подошли другие женщины, придвинулся старик - то ли дядя, то ли тесть Муни; гребень нравится всем. Решительным жестом старуха вынула кружки из ушей.
- И этот тоже, - показал этнограф на губное кольцо.
И тут совершенно неожиданно все вокруг покатились от хохота. Старуха смущена и сконфужена. Манизер сует ей в руку треснувший, кем-то выкинутый боток. После минутной нерешительности она, стыдливо прикрываясь, вытаскивает свой и вставляет “подержанный”. Снова хохот - потому что он гораздо меньше, и чтобы его удержать, старухе приходится оттягивать губы назад. Отсутствие ушных ботоков здесь, по-видимому, никого не смущает, и многие старики ходят без них; однако для женщины остаться без губного “колеса” - по-видимому, верх неприличия” (с.181).
Рисунки Г.Г.Манизера.“Среди женщин есть скромницы, сплетницы и интриганки. На лицах некоторых старух с приподнятыми бровями, сжатыми презрительно губами, в их позах с прижатыми к телу локтями столько достоинства, сознания своей правоты и неуязвимости, что отсутствие какой-либо одежды бросается в глаза как смехотворный контраст с манерою держать себя, до мелочей воспроизводящей ужимки важных барынь” (с.186).Из Рио в Россию Манизер отплыл 2 октября, увозя не только ценнейшие сборы, но и неожиданное открытие - в начале девятнадцатого века в Бразилии несколько лет работала российская экспедиция Г.И.Лангсдорфа, о которой в Петебурге никто не помнил!Тем временем Гейман, человек общительный и предприимчивый, почти без гроша в кармане умудрился побывать в Парагвае и Уругвае, а затем через Кордильеры перебраться в Чили. Чтением публичных лекций он накопил некоторый капитал и запасся рекомендательными письмами к самым разным персонам, вплоть до министров. Это помогло ему не только больше месяца прожить у араукан - одного из самых интересных племен Чили, но и собрать коллекцию их серебряных украшений, отправленную Фиельструпом в Россию. Вернувшись в Буэнос-Айрес, он продолжил странствия и добрался до США, где посольство поручило ему приемку боеприпасов для России на одном из оружейных заводов.
Коллекции, собранные пятью путешественниками, сейчас составляют гордость Института этнографии и Зоологического института Академии наук. Судьбы же их самих сложились по-разному - у кого счастливо, у кого трагически.
Иван Дмитриевич Стрельников после возвращения осел в Петрограде-Ленинграде. Докторская степень без защиты диссертации, научная и преподавательская работа и завидное здоровье. В девяносто три года, незадолго до смерти ученый радовался, что может получать удовольствие от чтения своего любимого Канта. Конечно, в подлиннике.
Иная судьба выпала его спутнику Николаю Парфентьевичу Танасийчуку. В 1918-1923 гг. он заведовал Петроградским зоосадом, затем стал работать на Мурманской биологической станции, навсегда связав свою жизнь с морем. На утлых суденышках он плавал к самой кромке льдов, изучал животный мир морского дна и закономерности передвижения рыбных косяков. Но в марте 1933 г. в “Ленинградской Правде” грянула статья “Осиное гнездо”, в которой сотрудники биостанции, в том числе “б. офицер Танасийчук” (никогда не служивший ни в какой армии) обвинялись во вредительстве *. Арест, еще один арест, три года лагерей. Прорвлаг на безводном берегу Каспия (в местности Прорва, расположенной между устьями Урала и Эмбы), затем ссылка в Астрахань, а после начала войны спецпереселение вместе с семьей в Актюбинскую область, откуда с огромным трудом удалось вернуться в Астрахань. Умер он в 1960 г.
* Подробнее об истории арестов на Мурманской биологической станции и их последствиях см.: Танасийчук В.С. Аресты на Мурманской биологической станции в 1933 году // Репрессированная наука. 1994. Вып.2. с.306-318; Танасийчук В.Н. Дорога в Джурун и обратно // Звезда. 1998. №11. с.202-214.В непрерывной работе, словно пытаясь обогнать судьбу, жил Манизер. Решив, что нельзя оставаться в стороне от войны, он торопливо - но тщательно редактируя, - пишет серию работ об индейских племенах Бразилии; ныне они считаются классическими в российской и бразильской этнографии. Уже надев погоны вольноопределяющегося, он дописывает книгу об экспедиции академика Лангсдорфа, заново открыв ее для России. А летом 1917 г. он умирает от тифа на румынском фронте...
Трагически сложилась судьба Федора Артуровича Фиельструпа. Он работал в этнографическом отделе Русского музея, в ноябре 1933 г. был арестован вместе со многими другими учеными и умер через десять дней после ареста. Одна знавшая его женщина писала - “Сын датчанина и англичанки, он умер как русский. На допросе”.Сергей Вениаминович Гейман жил в США, затем во Франции. В 60-е годы он несколько раз приезжал в СССР и передал в Институт этнографии свои путевые дневники.
Ценность книги не только в том, что она возвращает нашей науке и истории судьбу одной забытой экспедиции. Крайне поучительны условия, при которых она была задумана и осуществлена. Ее участники – отважные, предприимчивые, упорные в достижении своей цели - яркий пример служения науке и России. Страна не должна забыть их имена.
НОВЫЕ КНИГИБиология
М.В.Глазов. РОЛЬ ЖИВОТНЫХ В ЭКОСИСТЕМАХ ЕЛОВЫХ ЛЕСОВ. М.: Пасьва, 2004. 240 с.
Эта книга завершает первый этап исследований, ведущихся уже 30 лет на Валдайском стационаре Института географии РАН. Началось все с работ А.Н.Формозова, посвященных воздействию позвоночных животных на среду их обитания. Эти исследования привнесли в традиционную биогеографию экологические аспекты. В итоге советская, а затем и российская биогеография, бывшая на протяжении многих лет наиболее “экологизированной” в мире, легко восприняла “концепцию экосистемы” А.Тенсли (1935), став лидером по некоторым направлениям этой науки - например, по “зимней экологии”, изучению роли животных в биологическом круговороте зональных экосистем. Достойное место среди этих работ занимали исследования на Валдайском стационаре в Новгородской области, ставшим на долгие годы опорным “таежным” звеном сравнительно-географического анализа средообразующей роли животных в зональных экосистемах. Валдайский стационар - это детище М.В.Глазова. Цель проводимых им систематических наблюдений – изучение роли гетеротрофных организмов в функционировании и динамике еловых лесов. Была проведена строго дифференцированная оценка воздействия фитофагов на вегетативные и генеративные органы ели. Впервые в отечественной полевой экологии были проведены эксперименты по оценке реакции деревьев ели на искусственное изъятие фитомассы. Результаты изучения воздействия животных на репродуктивный цикл ели оказались для науки новыми.
Каждый, кто ознакомится детально с содержанием книги, найдет для себя что-то особенно интересное, привлекающее внимание. Книга Глазова долгожданная. Теперь появилась возможность получить добротное обобщение, вносящее существенный вклад в развитие отечественной экологии, биогеографии и биогеоценологии. Перспективным направлением исследований служит изучение внутренних механизмов экосистем и взаимодействие между их компонентами.
К сожалению, многие материалы остались неопубликованными, а некоторые практически недоступны специалистам. Поскольку в настоящее время повторение таких исследований практически невозможно, возникла необходимость обобщить хотя бы часть материалов, полученных в стационаре на протяжении 15 лет.
За период работы стационара был накоплен большой опыт комплексных исследований лесных экосистем, разработаны оригинальные методики изучения биологического круговорота лесных сообществ. Этот опыт может быть полезен многим молодым ученым, ведь наиболее интересные результаты еще впереди.
Охрана природы
Ю.А.Мажайский, с.А.Тобратов, Н.Н.Дубенок, Ю.П.Пожогин. АГРОЭКОЛОГИЯ ТЕХНОГЕННО ЗАГРЯЗНЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ. Смоленск: Маджента, 2003. 384 с.
В последние десятилетия XX в. человеческая деятельность стала ведущим по значимости и масштабу фактором загрязнения окружающей среды. Одно из последствий развития промышленного и сельскохозяйственного производства - это трансформация природных циклов миграции элементов, в результате чего происходит “металлизация” ландшафтов. При этом изменяется естественный химический состав почв и растений, в том числе растениеводческой продукции. Таким образом, назрела необходимость внести изменения в технологические процессы в промышленности и совершенствовать агротехнологии с целью уменьшения антропогенной нагрузки на ландшафты.
В книге авторы рассмотрели губительные для природы последствия деятельности человека, охарактеризовали основные источники загрязнения, указали пути миграции и трансформации вредных веществ. Основываясь на проведенных исследованиях, они предлагают систему усовершенствования сельскохозяйственного производства на агроландшафтах, подверженных наибольшему воздействию промышленных предприятий (например, Рязанской ГРЭС).
Обществоведение
Е.Л.Фейнберг. ДВЕ КУЛЬТУРЫ. ИНТУИЦИЯ И ЛОГИКА В ИСКУССТВЕ И НАУКЕ. Фрязино: Век 2, 2004. 288 с. (Из сер. “Наука для всех”.)
Эта книга - о феномене искусства самого по себе, о его объективной необходимости для человечества и о его связи с наукой. Эта связь приобрела особую значимость в нашу эпоху, которая, по общему признанию, есть время научно-технической революции, небывалого, грандиозного развития науки и техники, занявших ни с чем не сравнимое в истории место в жизни общества. По-новому встает вечная проблема “науки и искусства”. Принято считать, что мы - современники беспрецедентной “эпохи науки”; указывают даже определенное время ее начала - середину XX в. Но так ли это, оправдано ли подобное преклонение перед наукой и техникой современности?
Зачем искусство нужно человечеству? Каковы взаимоотношения искусства и науки? Где кончается логика и начинается интуиция? Ответы на эти вопросы есть в книге.
Общие проблемы “двух культур” - естественнонаучного знания, с одной стороны, искусства и гуманитарных наук - с другой, рассматриваются с философской точки зрения доктором физико-математических наук, академиком Е.Л.Фейнбергом.
На обложке - “Аллегория искусств” Франческо де Мура.
История науки
О.А.Гомазков. ПОРТРЕТЫ РАЗНЫХ ВРЕМЕН. ОЧЕРКИ. ЭССЕ. ПОВЕСТЬ. В авт. ред. М.: ИКАР, 2004. 172 с.
Имя Олега Александровича Гомазкова хорошо известно в научной среде. Ученый-физиолог, доктор биологических наук, автор нескольких монографий и множества научных статей, с 1966 г. он работает в научно-исследовательских институтах Российской академии медицинских наук в Москве. Его перу принадлежат научно-художественные публикации, которые в разные годы печатались в журналах “Юность”, “Природа”, “Химия и жизнь”, “Знание - сила”.
Новая книга профессора Гомазкова представляет литературные дневники ученого, где повествуется о судьбах поэта Евгения Боратынского, казанского медика Карла Фукса, царской дочери Ксении Годуновой, немецкого философа Лихтенберга и других. Книгу завершает небольшая повесть “День рождения сына”, где читатель найдет необычные описания Амстердама, Парижа и их великих обитателей - Х.Рембрандта, О.Родена, К.Бернара, Наполеона. Предисловие написано академиком В.П.Скулачевым, одним из ведущих современных ученых-биологов.
