2005 г.
Калейдоскоп
Коротко
Рецензия
Новые книги
|
2005 г. |
Новости науки
Калейдоскоп Коротко Рецензия Новые книги |
Древние звезды еще больше постарели
Целью экспериментов, поставленных коллективом итальянской лаборатории LUNA (Laboratory for Underground Nuclear Astrophysics - Подземная лаборатория ядерной астрофизики) в Гран-Сассо, было измерение скорости, с которой осуществляется углеродно-азотно-кислородный цикл, в ходе которого звездный водород превращается в гелий. Этот цикл определяет продолжительность жизни звезд в старых звездных скоплениях. Для установления возраста звезды необходимо учесть ее массу и вычислить, сколько времени она потратила, чтобы достичь своего нынешнего состояния.
Однако скорость углеродно-азотно-кислородного цикла не может быть большей, чем ее самый медленный этап - ядерная реакция, в которой изотоп 14N поглощает протон водорода и превращается в 15O. Интенсивность этой реакции можно оценить, бомбардируя в ускорителе ядра 14N протонами. Но подобные измерения искажаются “шумами” космических лучей, поэтому астрофизики всегда признавали, что здесь возможна ошибка в сторону преувеличения подлинной скорости.
Теперь группа европейских физиков, работающих на ускорителе LUNA, расположенном на глубине 144 м под землей, пришла к выводу, что превращение азота в кислород происходит вдвое медленнее, чем предполагали ранее. Значительная заглубленность аппаратуры позволяла им экранировать приборы от воздействия космической радиации. Мишень, изготовленная из 14N, была обстреляна протонами, после чего измерялось g-излучение азота в ходе его превращения в 15O.
В результате исследователи пришли к выводу, что большинство древних звездных скоплений на самом деле старше, чем полагали, по крайней мере на 700 млн лет. Возраст старейших из них составляет около 14 млрд лет, что близко к возрасту Вселенной (13.7 млрд лет), который указывают физики, определявшие его по данным микроволновой анизотропии.
Известный американский астрофизик Дж.Баколл (J.Bahcall; Институт перспективных исследований в Принстоне) признал этот эксперимент чрезвычайно полезным и убедительным, хотя и требующим некоторых уточнений. В связи с этим, по словам одного из руководителей работы - К.Броггини (C.Braggini), в ближайшее время предстоит повторить эксперимент на более реалистических энергиях столкновений: в уже проведенных исследованиях использовались энергии выше 140 кэВ, новые детекторы g-излучения позволят осуществлять столкновения частиц в диапазоне около 25 кэВ, т.е. вблизи той энергии, при которой данная реакция происходит в звездах.
Science. 2004. V.304. №5675. P.1226 (США).
О чем говорят планетные диски
Понимание того, как образуется планетная система вокруг той или иной звезды, - одна из главных задач сегодняшней астрономии. Условия возникновения нашей Солнечной системы с ее достаточно стабильным строем планет и их спутников могут представляться весьма редкими во Вселенной, а ограничение объектов исследования одной лишь планетной системой не позволило бы судить о том, насколько часто планеты формируются вокруг других звезд и, в конце концов, порождают стабильные небесные тела, где имеется вода в жидком виде, что могло бы привести к появлению жизни.
Однако за последнее десятилетие астрономам стало известно много (свыше сотни) планет, обращающихся вокруг различных ярких звезд, и сегодня уже очевидно, что образование планет - не столь редкое явление. Теперь перед наукой стоят задачи установить размеры таких “новых” тел, определить их орбиты и т.п., иначе говоря, уяснить процесс зарождения планет из пылевых дисков, окружающих звезды, ибо более неоткуда браться материалу, идущему на формирование планеты. Между тем распознать столь слабо светящиеся диски, состоящие из мелких, разреженных пылевых частиц, и получить их отчетливое изображение удалось пока лишь в нескольких случаях. Так, в середине 1980-х годов стали доступны данные о диске, окружающем звезду Бета Живописца, и долгие годы это был чуть ли не единственный пример.
П.Калас и Б.Меттьюс (P.Kalas, B.Mattews; Университет штата Калифорния в Беркли) совместно с М.Лю (M.Liu; Астрономический институт в Гонолулу, штат Гавайи) сумели не только открыть пылевой диск у звезды AU Микроскопа, но и получить некоторое представление о его составе и эволюции. Прежде всего отмечено его сходство с диском у звезды Бета Живописца. Оба объекта очень молоды: им немногим менее 20 млн лет. Но относительная близость звезды AU Микроскопа способствует ее детальным наблюдениям. Выяснилось, что у этой звезды очень небольшая масса, а до сих пор полагали, что кольца присущи куда более массивным звездам.
Известно, что в период ранней молодости звезды сближающееся с нею, но не падающее на это тело вещество образует “хоровод” из частиц разной величины, расположенный внутри диска, в котором содержится больше газа, чем пылевых частиц. В течение нескольких миллионов лет большая часть газа либо поглощается самой звездой, либо “сдувается” в открытое пространство. Немалая часть пыли слипается, образуя все более и более крупные тела - планетезимали (а в будущем - и полноценные планеты). На этой стадии мелкие зерна и пылинки уже не испытывают существенного воздействия газа, который в противном случае притормаживал бы их и защищал от звездного излучения. Но теперь пылевые частицы часто сталкиваются и быстро измельчаются, а диск превращается в скопление мельчайших обломков, очень слабо светящихся, и получить их изображение совсем непросто.
В видимой и близкой инфракрасной частях спектра наблюдаемый диск состоит из короткоживущих зерен, порожденных столкновениями планетезималей. Изображения этих дисков позволяют судить о том, что представляют собой планетезимали и как они распределены в пространстве. Более того, распределение зерен по величинам, их состав и асимметричность структуры свидетельствуют о физических условиях в диске и о его динамике. А это и есть основная информация, необходимая для понимания роли диска в процессе формирования планет.
Тот диск, который открыли Калас и его коллеги, используя снабженный коронографом 2.2-метровый телескоп обсерватории Мауна-Кеа (Гавайи), окружает звезду значительно меньшей массы (лишь около половины солнечной), чем у ранее известных звезд, имеющих свою протопланетную систему. Близость к нам этого диска (всего 10 пк) впервые позволяет рассматривать его мелкие детали и структуру, в том числе и вблизи самой звезды. Важно, что рядом с такими звездами формируются планеты: ведь объекты с малой массой гораздо чаще встречаются во Вселенной, чем гиганты.
Благодаря выведенному на орбиту в 2003 г. космическому телескопу “Spitzer”, приборы которого обладают очень высоким пространственным разрешением (см.: Космический телескоп “Cпитцер” // Природа. 2004. №3. С.80.), появилась надежда открыть куда более слабо светящиеся диски, чем известные ныне. К наблюдениям теперь привлечена и наземная система из 64 антенн ALMA (Atacama Large Millimeter Array - Атакамская большая миллиметровая сеть) (Сурдин В.Г. ALMA - крупнейший радиотелескоп // Природа. 2003. №10. С.69-70), которая способна получать информацию о холодных частицах и газах в далеких областях Вселенной.
Science. 2004. V.303. №5666. P.1982, 1990 (США).
Ньютон опять прав
Со времен Исаака Ньютона известно, что сила тяготения между двумя телами убывает обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. В наши дни астрономы и физики, наблюдая обращение планет вокруг Солнца и спутников вокруг Земли, а также взаимодействия крупных масс в лабораторных условиях, подтвердили этот закон: он сохраняется в масштабах от астрономических величин до нескольких долей метра. Однако недавно некоторые теоретики предположили, что закон Ньютона в самых мелких масштабах (меньших, чем диаметр человеческого волоса) может слегка нарушаться.
Подтвердить или опровергнуть такой факт очень сложно. Дело в том, что в данные микроскопических масштабов вмешиваются более существенные силы, например, электростатическое отталкивание. В экспериментах, поставленных учеными Университета штата Вашингтон в Сиэтле, был применен высокоточный маятник, который позволил, исключив значительную часть посторонних “шумов”, показать, что закон Ньютона сохраняется и в масштабе десятых долей миллиметра. Но и это не полностью удовлетворило специалистов.
На конференции Американского физического общества (Денвер, май 2004 г.) Ш.Бесслер (Sh.Baessler; Майнцский университет, Германия) описал эксперимент, проведенный его группой специалистов, который позволил проверить закон всемирного тяготения с точностью, в 100 тыс. раз превышающей прежнюю.
Легенда рассказывает, как Галилео Галилей ставил эксперименты, измеряя скорость падения с наклонной Пизанской башни шарообразных грузиков. Теория, естественно, подтверждалась, но точность такой проверки в наши дни уже неприемлема. Бесслер с коллегами тоже “сбрасывал” на неподвижную поверхность некие “грузики” - сильно охлажденные медленные нейтроны. При соударении с поверхностью нейтроны подскакивали, подобно теннисному мячу. Но так как нейтрон - объект квантовый, он и отскакивать может лишь квантованными “шагами”. Подобно существованию нижнего предела энергии, удерживающей электрон около ядра водорода, существует и минимальная высота отскока нейтрона, удерживаемого силами тяготения вблизи поверхности.
Если удастся определить высоту минимального отскока, тем самым с большой точностью можно установить и силу тяготения. При этом даже ничтожное ее отклонение от теоретического значения изменит высоту минимального отскока частицы на доступную измерению величину, будь то всего лишь нанометры.
В эксперименте немецкие ученые измеряли эту величину, постепенно поднимая потолок, поглощающий нейтроны, над неподвижной поверхностью. Обнаружилось, что все измерительные данные в точности соответствуют теории Ньютона - великий английский математик, физик и астроном XVII в. снова оказался прав.
Science. 2004. V.304. №5673. P.951 (США).
Спор о марсианском магнетизме
Все больший объем информации о Красной планете позволяет ученым рассматривать различные загадки природы Марса, ранее казавшиеся неразрешимыми. Так, планетологи во главе с Элкинсом-Тантоном (Elkins-Tanton) предлагают с новых позиций решать проблему наличия или отсутствия у Марса магнитного поля, что, очевидно, зависит от строения и состава глубинных недр.
Ученые предполагают, что в ранние времена истории Марса почти на всей планете существовал океан расплавленных пород, а тепловая энергия пополнялась в результате аккреции протопланетных тел. Это породило конвективные течения электропроводящего вещества мантии, запустившие магнитное поле Марса. В ходе кристаллизации жидких материалов, составлявших всепланетный океан, более горячие породы с меньшей плотностью оказывались под более плотными остывшими слоями, что приводило всю систему в крайне нестабильное состояние. Такая стратификация не могла существовать долго. Произошел переворот: более холодные вещества начали погружаться, порождая процесс токового разогрева всей массы. Так на Марсе возникло сильное магнитное поле, срок жизни которого был весьма ограничен.
Противоположную гипотезу выдвинули физики Уильямс и Ниммо (Williams, Nimmo), которые полагают, что ядро молодого Марса было разогрето в большей степени, чем мантия. Значительная разность температур приводила к достаточному запасу свободной энергии всей системы, чтобы запустить (хотя и ненадолго) марсианскую “динамо-машину”, создавшую магнитное поле Красной планеты, которое намагнитило породы ее коры. В таком случае ядро сохраняет высокую температуру и остается расплавленным по сей день.
Пока что решить, которая из гипотез верна, невозможно. Обе они в общем не противоречат данным, получаемым при анализе метеоритных тел, поступающих на Землю с Марса. Остается надежда на информацию, собираемую марсоходами в различных районах Красной планеты.
Meteoritical and Planetary Science. 2004. V.38. P.1753;
Geology. 2004. V.32. P.97;
Science. 2004. V.303. №5663. P.1439 (США).
Как взаимодействуют аэрозоли с облаками
Один из важнейших факторов, приводящих к климатическим изменениям, - взаимодействие между аэрозолями и облаками. Однако суть этого процесса недостаточно ясна.
Группа специалистов под руководством И.Корена (I.Koren; Центр космических полетов им.Годдарда НАСА США), проводившая исследования в Амазонии (Бразилия), где традиционно сжигают огромное количество биомассы (главным образом, при вырубке лесов), обнаружила неизвестные ранее эффекты, вызываемые дымом от пожаров. В тех регионах, где он образовывался в сухой сезон, наблюдалось активное подавление низких облаков, образующихся поверх турбулентного слоя толщиной 100-2000 м. Поглощение и рассеяние света аэрозолями приводило к уменьшению количества влаги, поступающей в лесной покров. Эти эффекты существенно изменяли климатические условия не только на региональном уровне, но и на всем континенте.
В Амазонии работали также метеорологи и специалисты по химии атмосферы, возглавляемые М.О.Андреа (M.O.Andreae; Химический институт им.М.Планка, Майнц, ФРГ). Они установили, что конвективные облака, у которых вертикальная протяженность больше горизонтальной - от 1 до 10 км и более, - переносят трассирующие вещества из загрязненной дымом нижней тропосферы в верхние ее слои, в область тропопаузы, а иногда даже в нижние слои стратосферы. Если загрязненность незначительна, это не влияет на образование осадков, если велика, - количество осадков резко сокращается. Вертикальный перенос загрязняющих веществ может приводить к значительным метеорологическим последствиям в сухих субтропиках и в более высоких широтах.
Science. 2004. V.303. №5662. P.1309, 1331, 1342 (США).
Нанокристаллы памяти уже на подходе
В 2004 г., после более чем года плодотворного сотрудничества, специалисты американских фирм “LSI Logic” и “Nantero” изготовили и передали в лабораторию тестовых испытаний первые кремниевые пластины с ячейками памяти на основе углеродных нанотрубок. Несмотря на то, что многие из них работали превосходно, технология изготовления таких устройств нуждается в дальнейшей доработке. Однако даже скептики уже не сомневаются, что кристаллы памяти из нанотрубок могут быть запущены в промышленное производство через два-три года. Остается, правда, неясным, какова будет цена этих запоминающих устройств (ЗУ).
Нанокристаллы памяти разрабатывают и другие американские фирмы. Так, “ZettaCore” выделила 20 млн долл. на разработку конденсаторов в ячейках динамических и статических запоминающих устройств с произвольной выборкой (ЗУПВ) на основе органических молекул, подобных молекулам хлорофилла; “Nanosys” и “Intel” совместно работают над увеличением срока службы флэш-ЗУ с использованием нанокристаллов; “California Molecular Electronics” разрабатывает молекулярный ключ для дисплеев и ЗУ. А британская компания “NanoMagnetics” разрабатывает для использования в магнитных ЗУ материал на основе белка ферритина.
Неудивительно, что многие фирмы, занимающиеся наноразработками, нацелены именно на рынок ЗУ (см. также: Молекулярные запоминающие устройства // Природа. 2004. №8. С.82-83; Магнитнорезистивная память с произвольной выборкой // Там же. №12. С.75) (аналитики насчитали в этой области около 20 альтернативных технологий) - сегодня он представляет собой один из самых больших секторов мирового рынка. Объем продаж устройств памяти в настоящее время составляет 48 млрд долл., а в 2008 г., по прогнозам некоторых специалистов, может достичь почти 57 млрд долл. К тому же этот сектор нуждается в радикальном обновлении, поскольку традиционные ЗУ страдают хроническими недостатками - такими как утечка конденсаторов; чувствительность к случайным сбоям, вызванным космическими лучами; большие размеры ячеек памяти статических ЗУПВ; трудности интеграции динамических ЗУПВ и флэш-ЗУ с логическими кристаллами; низкая скорость считывания флэш-ЗУ и ограниченный срок их службы.
http://www.reed-electronics.com/…/index. asp?layout=articlePrint&articleID=CA47544;
http://perst.isssph.kiae.ru/inform/perst/4_24/index.htm
Наноматериалы на марше
Область применения наноматериалов стремительно расширяется, поскольку используются различные их свойства. Например, очень высокая удельная площадь поверхности позволяет превращать инертные вещества, в частности платину, во взрывчатые, а вещества, не обладающие каталитическими свойствами, - в суперкатализаторы.
Впечатляющих успехов в области внедрения нанотехнологий достигли США. Вот лишь несколько примеров. Компания “Inframat Corp.” применяет производимые ею наноструктурные керамические материалы более чем в 150 изделиях, и это не предел. В ближайшем будущем фирма собирается изготавливать фильтры для очистки питьевой воды от мышьяка и свинца на основе дешевых нановолокон из MnO2 (объем их продаж очень быстро может достичь 1 млрд долл.), а позже займется получением покрытий для стоматологии и имплантантов для ортопедии.
Фирма “U.S. Global Nanospace Inc.” производит из нановолокон фильтры для очистки воздуха от микрочастиц (в частности, вирусов атипичной пневмонии), а также тонкую ткань, которая используется в качестве защитного покрытия, позволяющего вдвое увеличить прочность изделия и одновременно уменьшить наполовину его вес.
Военные специалисты наносят покрытия из керамических наноматериалов на узлы механизмов, которые работают в суровых коррозионных условиях, а также на гребные валы и трущиеся части перископов - чтобы повысить их износостойкость.
http://www/smalltimes.com/print_doc/cfm?doc_id=7954;
http://perst.isssph.kiae.ru/inform/perst/4_15/16/index.htm
Стресс беременных ящериц
Живородящая ящерица Lacerta (Zootoca) vivipara - самая обычная ящерица европейской фауны - стала в последние годы популярным модельным объектом для исследования тонких биологических механизмов эволюции и популяционной экологии.
Одно из таких исследований недавно провела группа французских зоологов во главе с С.Мейлан (S.Meylan; Университет им.Пьера и Марии Кюри). Ученые хотели выяснить, как стресс во время вынашивания потомства влияет на биологические характеристики новорожденных.
Для эксперимента отловили в природе 90 беременных самок живородящей ящерицы и до появления на свет потомства содержали их в лабораторных условиях, разделив на две группы, одну из которых подвергали стрессу, а другую - нет. Стресс имитировали, ежедневно нанося на кожу животных масляный раствор гормона кортикостерона, проникновение которого в организм приводило к повышению его концентрации в крови - физиологическая аналогия естественного стресса.
После рождения детенышей (которые у живородящих пресмыкающихся являются полной миниатюрной копией взрослых особей и с первых часов жизни способны к самостоятельному существованию) экспериментаторы сравнивали потомство самок двух групп по внешним признакам (размерам, массе тела, пропорциям), а также по способности к расселению. Дело в том, что новорожденные не остаются возле матери (ведь никакой родительской заботы эти ящерицы не проявляют), а постепенно расползаются в поисках пищи и благоприятной среды. Чтобы оценить склонность к расселению, французские исследователи применили оригинальный метод. Они помещали самку с новорожденными в контейнер с небольшими отверстиями, сквозь которые могли выбраться только детеныши. Регистрировали, сколько ящерят выползает за определенный промежуток времени, и как оценку этой величины использовали соотношение оставшихся в контейнере и выползших детенышей.
Оказалось, что повышенный стресс в период беременности не влияет ни на количество детенышей в потомстве, ни на соотношение полов, ни на внешние характеристики новорожденных, зато их склонность к расселению сильно зависит от повышенного уровня кортикостерона в материнском организме. Причем связь эта довольно сложна. Потомки более крупных, старших самок, испытавших стресс, отличаются значительно более низкой склонностью к расселению по сравнению с особями из контрольной группы, а детеныши мелких, молодых самок - существенно более высокой.
Таким образом, показано, что изменение гормонального уровня у самок влияет на поведение их потомства. Однако непосредственное биологическое значение наблюдаемых после стресса изменений в способности ящерят к расселению остается пока неясным.
Ecoscience. 2004. V.11. №1. P.123-129 (Канада).
Ранний этап ВИЧ-инфекции
Несмотря на то что на изучение вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) в настоящее время брошены силы многих научно-исследовательских лабораторий во всем мире, некоторые аспекты влияния этого вируса на организм человека еще не ясны. Вот почему важным представляется описание особенностей ранней фазы ВИЧ-заражения, чем и занимались одновременно две группы исследователей в США (Brenchley J.M., Schacker T.W., Ruff L.E. et al. // J. Exp. Med. 2004. V.200. P.749-759; Mehandru S., Poles M.A., Tenner-Racz K. et al. // J. Exp. Med. 2004. V.200. P.761-770).
В ходе работы сравнивались уровни разных классов Т-лимфоцитов в периферической крови, желудочно-кишечном тракте и лимфатических узлах на разных этапах после заражения ВИЧ. Оказалось, что именно слизистая оболочка кишечника человека является самой ранней мишенью для атаки ВИЧ. В этой ткани происходит быстрая потеря огромного числа особой категории лимфоцитов - CCR5(+) СD4 Т-клеток.
К сожалению, используемые на сегодняшней день лекарственные средства не исправляют данную ситуацию, хотя и приводят к относительному восстановлению популяции Т-клеток в крови.
Это открытие заставляет изменить подход к диагностике и разработке вакцин против СПИДа (Veazey R.S., Lackner A.A. // J. Exp. Med. 2004. V.200. P.697-700). Так, анализ периферической крови не позволяет понять основные события в патогенезе ВИЧ-инфекции, так как, в отличие от слизистой кишечника, число СD4 Т-клеток в крови не изменяется существенно на первой фазе инфекции. Вероятно, ключ к разработке эффективных вакцин против СПИДа лежит в стимулировании иммунного ответа слизистых оболочек.
© Липина Т.В.,
кандидат биологических наук
Москва
Численность леммингов определяют хищники
Хотя это всего лишь легенда, что лемминги массами бросаются вниз со скал, реальность для жителей Скандинавии и других приполярных областей не менее удивительна: время от времени их земли заполоняют полчища мелких грызунов; у нескольких видов подобных зверьков - леммингов и родственных им полевок - численность может быстро возрастать в сотни и даже тысячи раз и затем резко падать, причем эти колебания происходят регулярно.
Экология мелких млекопитающих стала самостоятельным направлением исследований в 1924 г., когда выдающийся британский эколог Ч.Элтон опубликовал одну из своих основополагающих работ по популяционным циклам грызунов. С тех пор исследователи постоянно изучали эти циклы, отчасти потому, что такие простые сообщества животных служат хорошими моделями более сложных экосистем, а также потому, что долгое время не удавалось добиться убедительного объяснения подобных явлений.
Ошейниковый лемминг, обитающий в приполярной тундре, - единственная жертва в одном из самых простых среди позвоночных взаимоотношений типа хищник-жертва. Леммингами питаются горностаи, песцы, полярные совы и длиннохвостые чайки, называемые большими поморниками. Теперь ученые полагают, что поведение этих четырех видов хищников полностью объясняет четырехлетние циклические колебания численности ошейниковых леммингов в восточной части Гренландии и, возможно, в других районах обитания этих зверьков, а нехватка пищи или подходящих местообитаний, в отличие от прежних гипотез, никакой роли не играет. Это утверждают О.Гилг и И.Хански (Gilg, I.Hanski; Хельсинкский университет, Финляндия) и Б.Ситтлер (B.Sittler; Фрейбургский университет, Германия) на основании своих многолетних полевых работ.
Один из районов тундры в Гренландии площадью 75 км2 они обследовали в летние месяцы на протяжении 15 лет, отслеживая численность леммингов и питающихся ими хищников. Оказалось, что популяционные циклы горностаев отстают от циклов леммингов. Это не стало неожиданностью, так как горностай - специализированный хищник, охотящийся исключительно на леммингов; круглый год оставаясь на изучаемой территории, он к тому же размножается медленнее, чем лемминги. Зато численность песцов, сов и больших поморников - хищников-генералистов, питающихся леммингами лишь тогда, когда те имеются в изобилии, - изменялась, как обнаружили авторы, в точности синхронно с численностью леммингов.
Исследователи предположили, что специализированные и неспециализированные хищники совместно ограничивают рост популяций леммингов, которые в противном случае увеличивались бы до тех пор, пока не истощили запасы пищи на данной территории. Горностаи благодаря отставанию в темпах размножения служат ключом к характерному для леммингов четырехлетнему циклу численности. В год их максимального обилия хищники-генералисты помогают горностаям контролировать рост популяции леммингов и делают это до тех пор, пока численность самих горностаев не достигнет максимума. В этот момент хищничество становится настолько эффективным, что популяция леммингов уменьшается до минимума. Как только три хищника-генералиста переключатся на другие виды жертв или покинут район, лемминги снова смогут размножаться достаточно быстро, чтобы опять достичь максимальной численности.
Для проверки этой гипотезы исследователи построили численную модель, включающую многие характеристики популяционной динамики каждого вида, в том числе скорость размножения животных, продолжительность их жизни и число съедаемых ими леммингов. Модель не включала количество корма или число местообитаний, доступных леммингам, но тем не менее она предсказала те же закономерности изменения их численности, которые наблюдались в природе.
American Association For The Advancement Of Science, 5.11.2003;
www.sciencedayly.com/releases/2003/11/031104063521.com
Неожиданные потери углерода в экосистемах тундры
В попытках свести никак не сводящийся баланс углерода (его концентрация в атмосфере растет не так быстро, как следовало бы ожидать исходя из количества сжигаемого ископаемого топлива) исследователи все чаще обращаются к тундровым экосистемам - возможным местам связывания (стока) CO2, который образуется и естественным путем, и выбрасывается промышленными предприятиями. Дело в том, что по крайней мере треть всех мировых запасов органического вещества почвы сосредоточена именно в тундре и лесотундре. Поскольку развитие растительности нередко ограничено нехваткой минеральных веществ (прежде всего азота и фосфора), предполагается, что массовое применение удобрений, а также поступление в атмосферу оксидов азота (легко образующихся при сжигании низкокачественного угля) могут привести к более быстрому росту растительности и, соответственно, связыванию дополнительного количества CO2 в процессе фотосинтеза. Однако результаты, полученные недавно М.Мэк (Mack M. et al. // Nature. 2004. V.431. P.440-443) из Университета штата Флорида совместно с ее коллегами из других научных учреждений США, оказались несколько неожиданными.
В течение 20 лет эти исследователи регулярно удобряли участки осоковой тундры на Аляске (в год вносили по 10 г азота и 5 г фосфора на 1 м2). Такое количество азота примерно в пять раз превышает то, что необходимо для поддержания нормальной первичной продукции осоковой тундры, и примерно равно тому, что потребляется в более теплых местах тундры, где развиваются кустарники. Через 20 лет эксперимента на удобряемых участках вместо осок появились кустарники - заросли карликовой березы. При этом, как и ожидалось, заметно возросло количество углерода в надземной растительной биомассе и в подстилке, скопившейся на поверхности почвы.
Однако полной неожиданностью стало резкое снижение количества углерода, содержавшегося ранее в органическом веществе почвы. В среднем потери составили около 2 кг углерода под 1 м2, что значительно больше количества, связанного в тканях растений. Иными словами, о простом перераспределении углерода между почвой и произрастающей на ней растительностью речи быть не может. Очевидно, что добавление азота и фосфора стимулировало не только рост кустарников, но и активность бактерий, разлагающих давно захороненное в почве органическое вещество. По-видимому, бактерии испытывали нехватку именно азота и фосфора, а не углерода, который находился в избытке (опять же относительно азота и фосфора). Возрастание активности бактерий, разлагающих органическое вещество, и привело к потере углерода, который, скорее всего, попал в атмосферу в виде CO2.
Таким образом, не следует предполагать, что дополнительный приток элементов минерального питания, приводя к увеличению первичной продукции (что означает реальный прирост биомассы растений), будет автоматически способствовать связыванию дополнительного количества углерода. Ни в коем случае нельзя не учитывать деятельность гетеротрофных бактерий, разлагающих органическое вещество и выделяющих при этом CO2. Если деятельность этих бактерий по каким-то причинам активизируется, то конечный итог (т.е. поглощение или выделение углекислого газа) будет определяться соотношением интенсивности фотосинтеза растений и дыхания микроорганизмов.
© Гиляров А.М.,
доктор биологических наук
Москва
Организация науки. Вулканология
Первая в России медаль
международной вулканологической ассоциацииНа сессии Генеральной ассамблеи Международной ассоциации вулканологии и химии недр Земли (IAVCEI - International Association Volcanology and Chemistry of the Earth’s Interior), состоявшейся в г.Пуконе (Чили, ноябрь 2004 г.), доктору физико-математических наук Олегу Эдуардовичу Мельнику, заведующему лабораторией общей гидромеханики Научно-исследовательского института механики Московского государственного университета им.М.В.Ломоносова была вручена медаль им.Л.Р.Вейджера (www.iavcei.org).
Эта награда присуждается в честь профессора Оксфордского университета Лоуренса Рихарда Вейджера (L.R.Wager, 1904-1965), который был одним из ведущих петрологов своего поколения. Известность ему принесли экспедиционные работы в восточной части Гренландии, участие в восхождении на Эверест в 1933 г., исследования в Южной Африке, Карибском бассейне, Шотландии и других районах земного шара. В память о своем супруге вдова профессора Вейджера основала фонд и поручила комиссии по наградам IAVCEI присуждать раз в четыре года две медали молодым ученым (до 40 лет) за значительные результаты в изучении вулканических процессов. Этой награды уже были удостоены советник правительства Италии по чрезвычайным ситуациям Ф.Барберри (F.Barberi, 1974), вице-президент IAVCEI Р.С.Дж.Спаркс (R.S.J.Sparks, 1978), директор обсерватории на вулкане Везувий Дж.Македонио (G.Macedonio, 1998) и другие известные ученые. О.Э.Мельник - первый из российских ученых, кому присуждена эта награда.
При изучении вулканических извержений ученые сталкиваются со сложнейшими и актуальнейшими проблемами, поскольку миллионы людей живут в непосредственной близости от активных вулканов. Магма - многокомпонентная среда, состоящая из расплава, кристаллов и растворенного газа. Когда она поднимается из глубин, происходит ее вскипание. Структура потока может меняться от сверхвязкой жидкости до газовзвеси. Чтобы рассчитать параметры потока на выходе из канала вулкана, необходимо построить модель течения с учетом физико-химических превращений и взаимодействия с окружающими породами. Усложняют ситуацию невозможность получения детальной информации о геометрии вулканической системы, отсутствие систематических данных о свойствах магмы и окружающих пород.
Казалось бы, при таких условиях численное моделирование малоэффективно. Но это не так. Во-первых, различные методы исследования вулканических систем позволяют получить большое количество косвенных данных: оценивается расход магмы, состав вулканических газов, изменения давления и температуры в процессе подъема, интенсивность выхода сейсмической энергии и другие параметры. Существующие математические модели тестируются на этом материале, но главное - позволяют связать информацию, полученную разнородными методами. Во-вторых, ценность моделей состоит в возможности объяснить физику явления и интерпретировать процессы, не поддающиеся непосредственному наблюдению. В-третьих, можно изучить влияние определяющих параметров на динамику процесса и тем самым для конкретного вулкана установить рамки его активности, а на их основании прогнозировать вулканическую опасность.
Медаль им. Л.Р. Вейджера.
Мельник известен в вулканологическом сообществе моделями вулканических извержений, построенными им в соавторстве с А.А.Барминым и С.Спарксом. Им рассмотрено течение магмы в канале вулкана при эксплозивном извержении, когда из жерла вулкана вырывается газово-пепловая струя, и при медленном выдавливании лавовых куполов (cм., напр.: Бармин А.А., Мельник О.Э. // Успехи механики. 2002. №1; Melnik O.E., Sparks R.S.J. // Nature. 1999. V.402. P.37-41). Модели тестировались на имеющихся данных наблюдений вулканов Шивелуч (Камчатка, 1964-2004), Суфриер Хиллз (Монтсеррат, Карибское море, 1995-2004), Маунт Сент Хеленс (США, 1980-1987), Сантьягито (Гватемала, 1922-2004). Это позволило выявить условия, при которых медленный рост лавового купола может смениться катастрофическим извержением. Были объяснены причины циклической активности вулканов, механизм приповерхностных землетрясений при росте лавовых куполов и другие явления, сопровождающие извержение. Построенные модели широко используются вулканологами разных стран для интерпретации получаемых данных.
© Короткевич Г.В.
Москва
Территория Аляски продолжает подниматься
Разрозненные геодезические и гравиметрические наблюдения 1980-1990-х годов говорили о том, что значительная часть земной поверхности в юго-восточной части штата Аляска испытывает постоянный подъем (Аляска поднимается // Природа. 2003. № 6. С.86). Для уточнения этих данных в 2003 г. Институт геофизики при Университете штата Аляска в Фэрбенксе организовал специальную экспедицию во главе с Р.Мотыкой (R.Motyka).
Показания приборов, установленных в 80 точках юго-восточных районов штата, подтвердили, что подъем продолжается. Причем два участка на территории длинного узкого географического выступа между Тихим океаном и Канадой вздымаются со скоростью примерно 30 мм/год. Это районы, прилегающие к заливу Глейшер-Бей, и ледник Якутат в горах Святого Ильи. Такая скорость вертикального движения земной поверхности наблюдается в очень немногих регионах планеты.
Используя небольшую лодку, надувной плот и гидросамолет, американские специалисты установили постоянно действующие приемные устройства, связанные со спутниковой системой GPS (Global Positioning System), в ряде пунктов, где ранее велись лишь временные наблюдения, а также в новых для этого района точках.
Компьютерный анализ и сопоставление прежних и новых данных позволили выяснить, что столь быстрый подъем поверхности на юго-востоке Аляски связан с изостазией - стремлением земной коры восстанавливаться по мере снятия гигантской нагрузки при массовом таянии ледникового покрова.
Действительно, еще в 1794 г. первопроходцы этого региона определили, что ледник у залива Глейшер-Бей занимает площадь около 6 тыс. км2, а его толщина достигает 1.5 км. С тех пор ледник отступил на 96 км, уменьшив и толщину и площадь. В результате устранения ледниковой нагрузки произошел подъем подстилавшей ледник суши более чем на 5.5 м. Правда, пока еще специалисты не могут точно отличить подъем, вызванный сокращением ледникового покрова, от подъема, связанного с глубинными тектоническими процессами, но очевидно, что первый из этих факторов является главным.
Весь изученный ныне регион рассечен крупнейшей системой тектонических разломов, проходящих от о-вов Королевы Шарлотты (ныне Хайда-Гваии) до горы Фэруэтер на границе Аляски с канадской провинцией Британская Колумбия. Здесь тектонические сбросы и другие процессы, связанные с существованием огромного Прибрежного хребта, окаймляющего почти весь запад Северной Америки, проявляют себя довольно активно, но постледниковый фактор все же должен играть большую роль в подъеме земной коры.
Geophysical Institute Quarterly. 2004. V.18. P.1 (США).
Пожары и атмосфера
Группа американских специалистов, возглавляемая Г.Р.ван дер Верфом (G.R.van der Werf), определила вклад отдельных регионов нашей планеты в загрязнение атмосферы продуктами пожаров, которые полыхали с января 1997-го по декабрь 2001 г. В 1997-1998 гг. крупные районы в Индонезии, Африке, Центральной Америке, Амазонии, а также в бореальных областях Северной Америки и Евразии были охвачены сильными засухами, вызванными Эль-Ниньо; в результате участились лесные, степные и болотные пожары. В 1999-2000 гг. на смену Эль-Ниньо пришло противоположное ему явление - Ла-Нинья.
Использовав данные спутниковых сканирующих радиометров, инфракрасных спектрометров и других приборов, которые регистрируют активность огня на поверхности Земли, исследователи оценили площади выгоревшей (полностью или частично) растительности и определили количество углерода, выделившегося при том или ином пожаре. Применив разработанную в Центре космических полетов им.Годдарда НАСА США модель переноса химических веществ в атмосфере, они получили картину распределения пожарных выбросов СО2, СО и СH4 по континентам.
Оказалось, что наибольший вклад (29%) в загрязнение воздушного пространства внес огонь, охвативший южную часть Африки. Север этого континента и крайний юг Южной Америки дали по 23% выбросов, а пожары в бореальных районах, Юго-Восточной Азии, Центральной и Северной Америке - от 4 до 10%. Выяснилось также, что доли выбросов изменялись по месяцам, так что некоторые регионы, традиционно считавшиеся “поглотителями” атмосферного углерода, внезапно становились временными его источниками.
Ученые пришли к выводу, что загрязнение атмосферы СО2, СО, СH4 и другими трассирующими (следовыми) газами в изучаемые годы обусловливалось крупномасштабными пожарами в гораздо большей степени, чем горением ископаемого топлива и биотоплива, окислением метана и летучих органических веществ.
Science. 2004. V.303. №5654. P.73 (США).
Как и когда зародилось земледелие в Индии?
Этот вопрос обсуждается уже много лет. По одной гипотезе, искусство обработки почвы принесли сюда 10 тыс. лет назад переселенцы из Месопотамии; по другой - местное население само, из поколения в поколение, училось возделывать землю.
По-новому к этой проблеме подошли Р.Кордо (R.Cordaux; Институт эволюционной антропологии им.Макса Планка в Лейпциге, Германия) и его индийские коллеги. Они опирались на то, что появление значительного числа пришлых людей неминуемо отразилось бы на генетических характеристиках местного населения.
Сегодня в Индии есть группы как “традиционных” крестьян, так и тех, что перешли к земледелию сравнительно недавно, на протяжении последних 3 тыс. лет. Сохранились и племена, издревле занимающиеся охотой и собирательством. Если верна модель привнесения навыков сельского хозяйства извне, “молодые” крестьяне должны быть генетически ближе к “традиционным” земледельцам, а в случае правильности второй гипотезы - к охотникам и собирателям.
Кордо и его коллеги провели анализ частоты встречаемости 14 групп Y-хромосом у 583 мужчин, из которых 71 - члены племен охотников и собирателей из южной части Индии, 60 - “молодые” земледельцы из того же региона, 283 - “традиционные” крестьяне, их земляки, и 169 - “традиционные” пахари из северной части страны (ключевые методы обработки почвы распространялись в Индии с севера на юг). Оказалось, что южане, не очень давно ставшие земледельцами, генетически ближе к “традиционным” крестьянам, чем к охотникам и собирателям.
Таким образом, получен серьезный аргумент в пользу гипотезы привнесения земледельческих навыков в Индию людьми, переселившимися сюда 10 тыс. лет назад.
Science. 2004. V.304. №5674. P.1125 (США).
Открытие астронома-любителя
Дж.У.Макнил (J.W.McNeil) - молодой астроном-любитель из городка Падука в американском штате Кентукки - “подарил” науке в начале 2004 г. неизвестный ранее небесный объект - “новую” туманность в созвездии Ориона. Международный астрономический союз закрепил за ней официальное название - Туманность Макнила.
Звездная вспышка, породившая этот объект, произошла около 30 лет назад, но до сих пор наблюдать его еще никому не удавалось.
Примечательно, что открытие сделано весьма скромными средствами: “на заднем дворе” у дома любителя с использованием всего лишь 3-дюймового телескопа, доступного каждому американцу. Важно отметить, что и сегодня астрономия не остается уделом лишь тех ученых, которые работают в знаменитых обсерваториях, пользуются гигантскими телескопами, стоящими миллионы долларов, и получают весомые государственные гранты. Любитель - все еще заметная фигура в деле изучения Вселенной.
Science. 2004. V.304. №5672. P.821 (США).
Диклофенак и грифы
На протяжении последних 10 лет популяция азиатских грифов резко уменьшается (см. также: Массовая гибель грифов // Природа. 2001. №6. С.31). Их внесение в список видов, оказавшихся под угрозой полного исчезновения, оказалось малоэффективной мерой.
Первые признаки надвигающейся катастрофы заметили в начале 1990-х годов в национальном парке Индии “Кеоладео” (штат Уттар-Прадеш). За последующие 10 лет популяции грифов видов Gyps bengalensis, G.indicus и G.tenuirostris сократились на 95%. Американские и пакистанские специалисты приступили к поиску подлинной причины столь бедственного положения и в результате выяснили, что массовую гибель птиц вызвал диклофенак. В теле мертвых грифов были обнаружены высокие концентрации этого сильного противовоспалительного средства, сами же симптомы болезни (тяжелые почечные поражения) воспроизводились в лабораторных условиях.
Диклофенаком в больших количествах пользуются в ветеринарии уже десяток лет для лечения скота в странах Южной Азии. Будучи птицами-падальщиками, грифы гибли от потребления в пищу трупов буйволов и овец, буквально напичканных этим препаратом.
К сожалению, эта подлинная причина была обнаружена слишком поздно. Почти полное исчезновение грифов нарушило экологическое равновесие: бродячие собаки стали активно размножаться, сбиваться в своры и осваивать зоны, лишенные их естественных санитаров.
Sciences et Avenir. 2004. №685. P.36 (Франция).
Скелет гигантского человека
В апреле 2004 г. мусульманский мир взбудоражила новость, опубликованная в одной из бангладешских газет: на ее страницах была напечатана фотография скелета, принадлежавшего… древнему гигантскому человеку, рост которого достигал высоты пяти-шестиэтажного дома. В сопровождавшем тексте рассказывалось, что это чудище обнаружено геологами-нефтяниками компании «Aramco», бурившими землю на территории Пустого квартала в пустыне Нефуд-Дахи (Саудовская Аравия).
Ажиотаж охватил журналы, газеты и страницы Интернета всех арабских и не только арабских стран; он подогревался тем, что в древних книгах, трактующих Коран, можно найти указание на то, что первый на Земле человек - Адам - был ростом 60 кубитов (локтей), а это соответствует примерно 27.5 м. Следовательно, мусульманские письменные источники нашли реальное подтверждение, а современная археология и антропология посрамлены…Каково же было смущение легковерных, когда выяснилось, что фотография сделана на основе скелета мастодонта, недавно обнаруженного палеонтологами Корнеллского университета (Итака, штат Нью-Йорк), когда они вели раскопки рядом с американским городком Хайд-Парк в том же штате.
Фотографию слоновьего предка использовал некий участник конкурса фотофальшивок, организованного в Интернете. Он и не думал вводить никого в заблуждение, когда, манипулируя другими изображениями, мастерил свою «композицию», передавал ее жюри и надеялся на премию и телевизионное воспроизведение своего детища. Теперь же он попросил не предавать свое имя гласности: разгневанные почитатели Пророка могут ему за это и шейные позвонки свернуть.
Science. 2004. V.304. №5675. P.1239 (США).
Медвежья спячка и… космические полеты
Продолжительное пребывание в неподвижном состоянии или нахождение в длительных космических полетах вызывает ослабление костных тканей, что может стать причиной остеопороза. Подобные последствия отмечают у большинства животных, впадающих в зимнюю спячку (белок, хомяков, летучих мышей). Однако без последствий выходит из зимней спячки черный американский медведь (Ursus americanus). По сообщению С.У.Донахью (S.W.Donahue; Мичиганский технологический университет, США), зимняя спячка продолжительностью в несколько месяцев не наносит какого-либо ущерба ни скелету, ни мускулатуре животного. Ранее полагали, что объясняется это устойчивым балансом между гормонами, ответственными за резорбцию (рассасывание) костей и течением остеогенеза.
В отличие от человека, у медведя ослабление костных тканей компенсируется постоянно протекающим остеогенезом, и, что особенно интересно, этот процесс активизируется, когда животное выходит из спячки. С другой стороны, поскольку во время спячки медведь, в отличие от других животных, впадающих в нее, не выделяет мочу, он не теряет кальций, и, следовательно, происходит непрерывное рециклирование этого важного элемента в остеогенезе. Не подсказывает ли таким образом медведь человеку, как можно без ущерба для организма совершить длительный полет на Марс?
Sciences et Avenir. 2004. №684. P.23 (Франция).
Левши и правши среди осьминогов
Группа этологов во главе с Р.Бирн (R.Byrne; Венский университет, Австрия) пришла к заключению, что, хотя природа и даровала осьминогу восемь рук, он всегда предпочитает действовать только одной из них.
До сих пор этологи только подозревали, что эти головоногие моллюски пользуются той рукой, которая наиболее удобна в определенной ситуации. Однако наблюдения Бирн и ее коллег показали, что как только осьминоги начинают исследовать какую-то полость или оказываются перед незнакомым объектом, они всегда действуют одной и той же рукой (хотя у каждой особи руки различаются): она всегда вытянута вперед и находится перед одним из двух глаз осьминога.
По данным австрийских ученых, прежде чем действовать предпочтительной рукой, осьминог оценивает ситуацию соответствующим глазом предпочтения. В отличие от кальмаров и каракатиц, осьминоги бросаются на привлекающие их объекты не по прямой, а сбоку. Наблюдения показали, что осьминоги в 92% случаев постоянно используют только один из двух глаз. Отвечая на вопрос, кого же среди осьминогов больше - праворуких или леворуких, Бирн полагает, что 50 на 50.
Science et Vie. 2004. №1043. P.11 (Франция).
Пещерная живопись в Англии
В июле 2004 г. английские и испанские специалисты по палеолитическим рисункам при повторном исследовании пещеры Черч Холл, находящейся в Кресуэлл Крэгс (графство Ноттингемшир) обнаружили на ее известняковых стенах не увиденные прежде изображения животных1. Теперь к 12 рисункам птиц и оленей, найденным в 2003 г., добавились еще 95 рисунков; среди них - изображения нескольких быков, головы лошадей, медведей, различных пернатых.
С середины 90-х годов XX в., когда в Боксгроуве (графство Сассекс) были найдены останки гоминид эпохи палеолита, в Великобритании не было сделано каких-либо значительных открытий, относящихся к этому времени.
Sciences et Avenir. 2004. №691. P.25 (Франция).
Второй международный геофизический год
В 2007-2008 гг. будет проводиться Второй международный геофизический год. Конгресс США принял резолюцию, в которой президенту предлагается представить подробный план участия в нем этой страны. Проект документа составлен в Национальной академии наук, Национальном научном фонде и НАСА США - головных в данном мероприятии учреждениях. Подчеркнута важная роль Национального геофизического центра США и американской части системы Мировых геофизических центров в сборе, хранении и распространении материалов, получаемых в ходе наблюдений, экспериментов, экспедиций и т.п.
Существенным отличием от МГГ 1957-1959 гг. будет широкое использование электронных средств наблюдений, концентрации, рассылки и анализа данных как через Мировые геофизические центры, так и через Интернет. Этому будут способствовать и создаваемые «виртуальные обсерватории», которые комплектуют все массивы данных по определенным регионам и дают их описание с учетом времени и места получения. Доступ к данным получат и наземные службы управления системами искусственных спутников Земли.
Сообщения о намерении участвовать в предстоящем МГГ-II поступают от все новых научных коллективов различных стран.
Earth System Monitor. 2004. V.14. №2. P.3 (США).
Сохранится ли Мертвое море?
Мертвое море - крупнейшее в мире соленое озеро и самое низкое место на поверхности суши (405 м ниже ур.м.) - сжимается, как шагреневая кожа. Ежегодно его уровень понижается на 1 м, поскольку питающая его река Иордан иссякает: слишком много воды уходит на обеспечение водой населения и орошение. С 1960 г. площадь озера сократилась на треть, и если не будут предприняты срочные меры к его сохранению, через 50 лет оно исчезнет.
Мертвое море - место массового туризма: оно славится лечебными источниками с высоким терапевтическим эффектом, прибрежные оазисы населяет уникальная флора и фауна, к тому же этот район тесно связан со многими событиями библейской истории. А еще здесь ведется добыча калия - ценного сырья для производства минеральных удобрений.
Международный комитет экспертов выступил недавно с проектом сохранения Мертвого моря. К нему предлагается проложить канал длиной в 200 км от Красного моря - ежегодный приток воды составит 1800 млн м3. Предусматривается сооружение завода по опреснению морских вод производительностью 850 млн м3 в год и ГЭС для обеспечения его электроэнергией. Израиль, Иордания и Палестинская автономия намерены обратиться к Всемирному банку с запросом о предоставлении 5 млрд долл. США на строительство и техническое оснащение канала.
Science et Vie. 2004. №1044. P.29 (Франция).
Аргентинские муравьи-агрессоры
Биолог Э.Сьюр (E.Suhr; Университет Монаш, Мельбурн, Австралия) обнаружила в буквальном смысле под городом Мельбурном гигантское скопление аргентинских муравьев (Linepithema humile). Суперколония занимает территорию диаметром в 100 км; ее обитатели все возрастающими темпами истребляют других насекомых, создавая серьезную угрозу биоразнообразию. У себя на родине эти муравьи не представляют такой опасности, поскольку разные популяции воюют друг с другом. Однако проникнув в 1939 г. в Австралию, L.humile перешли к войне с местной фауной.
Австралия не единственная страна, которая страдает от этих агрессивных вселенцев. Другая их суперколония обосновалась на всем средиземноморском побережье Франции - от Периньяна до Ниццы.
Science et Vie. 2004. №1045. P.36 (Франция).
В 2004 г. в Бонне состоялась первая межправительственная (с участием 154 государств) конференция по использованию возобновляемых источников энергии. О своих амбициозных планах в этой области заявили такие развивающиеся страны, как Китай, Марокко, Филиппины. В частности, КНР планирует к 2010 г. обеспечить за счет источников без вредных, загрязняющих среду выбросов 10% потребностей страны. Больших успехов в возобновляемой энергетике достигли Дания и Испания. Лидирующее место в мире по ветровым электростанциям занимает Германия, а по солнечным - Япония.
Terre Sauvage. 2004. №197. P.50 (Франция).
22 марта 2004 г. благодаря американо-европейскому спутнику «SOHO» была открыта 750-я по счету комета (аппарат вышел на орбиту в декабре 1995 г.). Это достижение принадлежит германскому астроному-любителю С.Хёнигу (S.Honig), который и ранее числился в рядах наиболее успешных «охотников» за подобными небесными телами. Новый объект относится к семейству комет, «царапающих» Солнце: они подходят близко к светилу и там начинают быстро испаряться.
Ждет ли такая участь комету Хёнига, вскоре будет ясно.Astronomy and Geophysics. 2004. V.45. №3. P.3, 28 (Великобритания);
Одно из самых тяжелых климатических событий в истории США - жесточайшая засуха, произошедшая в 30-х годах прошлого века. Она привела к разорению фермеров, усугубив экономический кризис, который переживала тогда страна. Недавно специалисты НАСА занялись поиском причины этого бедствия. Воссоздав на математической модели климатические условия того времени, они выяснили, что поверхностные воды южной части Тихого океана были тогда значительно холоднее нормы, а южной акватории Атлантического - теплее. Эти отклонения привели к ослаблению ветров, которые регулярно дуют из Мексиканского залива на Великие равнины, принося туда влагу.
Terre Sauvage. 2004. №194. P.50 (Франция).
РЕЦЕНЗИЯ
К.Саган.
КОСМОС:
ЭВОЛЮЦИЯ ВСЕЛЕННОЙ,
ЖИЗНИ И ЦИВИЛИЗАЦИИ.
Пер. с англ. А.Сергеева.
СПб.: Амфора, 2004. 525 с.
© Сурдин В.Г.“Космос” Карла Сагана
В.Г. Сурдин,
кандидат физико-математических наук
Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга
МоскваНечасто авторы отваживались давать своим книгам такое название. Наверное, это возможно лишь в редкие эпохи взлета естественнонаучной мысли. До сих пор нам был известен только один “Kosmos” - грандиозная работа Александра фон Гумбольдта середины XIX в. В те годы происходил прорыв в исследовании нашей планеты. А в конце XX в. Карлу Сагану выпала честь описать прорыв в исследовании иных планет на страницах своего “Космоса”.
В отличие от немецкого путешественника Гумбольдта, американский астроном Саган не собирался создавать энциклопедию фактов о природе. Он сразу подчеркивает это в подзаголовке своего “Космоса” - “Эволюция Вселенной, жизни и цивилизации”. Именно эволюция как связь во времени, как путь развития интересует автора в первую очередь. Это и немудрено: за прошедшие годы мы многое узнали, но мало поняли. Взять хотя бы Марс. Полвека назад он был туманным пятнышком в окуляре телескопа, а сегодня по его поверхности ползают роботы с микроскопами и масс-спектрометрами. Поток новой информации огромен, но представления о природе и эволюции этой “братской” планеты почти те же, что и полвека назад. Оказывается, прошлое так же туманно, как и будущее.
В книге Сагана на фоне огромного разнообразия фактов есть несколько сквозных тем, которые и придают произведению цельный характер. Во-первых, преемственность: наша нынешняя цивилизация - лишь малое звено в цепи развития природы и ее уникального создания - человека разумного. Во-вторых, бережное отношение к Земле. Произошедшая в середине XX в. вторая революция в астрономии (по выражению И.С.Шкловского) показала безмерное разнообразие природы космических объектов, утвердив этим мысль об уникальности Земли. Другого дома у человечества нет и не предвидится. Беречь нужно этот. Третья сквозная тема “Космоса”, хотя и не выделенная явно, это ответственность ученого. Саган показывает, что академическая замкнутость, келейность ведет в тупик: яркий пример - падение Александрийской научной школы 2000 лет назад. Главный ресурс человека - это знание, уверен Саган. Наука в ее разнообразных исторических формах - единственная гарантия существования человека. Это подчеркнуто в подзаголовке американского издания книги: “Cosmos. The story of cosmic evolution, science and civilisation”.
В тексте книги нет ни единой формулы и минимальное количество специальных терминов. Сам Саган объявляет ее “книгой для неподготовленной аудитории”. Однако круг затронутых в ней проблем столь широк, число исторических персонажей столь велико, обсуждаемые в ней научные и гуманитарные проблемы столь сложны, что точнее было бы сформулировать направленность книги - для широкой интеллектуальной аудитории. Впрочем, книга “Космос” - это лишь часть проекта Сагана, ставшего эпохой в популяризации астрономии и космических исследований. Второй и, безусловно, главной составляющей этого проекта стал документальный телесериал, созданный американской сетью кабельного телевидения PBS совместно с Карлом Саганом, который выступил в роли ведущего. Вскоре после выхода сериал “Cosmos” стал самым популярным за всю историю американского государственного телевидения: 13 полнометражных часовых серий с триумфом прошли на экранах 60 стран мира, их увидели более 500 млн зрителей.
В течение трех лет (1977-1979) команда Сагана работала над фильмом “Космос”, объехав многие страны, давшие миру великих философов, астрономов, инженеров. К сожалению, в нашу Калугу для съемок эпизода о К.Э.Циолковском американскую киногруппу не пустили. Да и сам “Космос” советскому зрителю не показали. У нас в те годы был свой космос. А жаль: фильм получился замечательный. В нем много уникальных кадров. Саган считал, что адресованный предельно широкой аудитории фильм “требует великолепного визуального ряда и музыкального оформления”. И то, и другое удалось, причем немалая часть иллюстраций оказалась на страницах книги (жаль, что не в русском издании).
Параллельно с работой над сериалом Саган написал книгу, которая вышла в 1980 г. в Нью-Йорке, в издательстве “Random House” и стала самым многотиражным научно-популярным изданием на английском языке за всю историю человечества. Она 70 недель не покидала списка бестселлеров, представленного на страницах “Нью-Йорк Таймс”. Теперь, спустя четверть века, ее перевод опубликован и на русском языке. Это приятно, тем более, что мы получили книгу к юбилею автора: 9 ноября 2004 г. Сагану исполнилось бы 70 лет.
Хотя я уверен, что имя Карла Сагана (1934-1996) знакомо каждому читателю “Природы”, все же напомню, что он был астрономом и отчасти биологом; занимался в основном изучением планет и астробиологией. В разное время работал в Йеркской обсерватории Чикагского университета, в Институте фундаментальных исследований Калифорнийского университета в Беркли, преподавал в Гарвардском университете, был сотрудником Астрофизической обсерватории Смитсоновского института, а с 1968 г. стал работать в Корнеллском университете, где спустя два года получил место профессора астрономии и пост директора Лаборатории планетных исследований.
Круг интересов Сагана был чрезвычайно широк. Он написал 600 научных и популярных статей, а также был автором, соавтором или редактором более 20 книг. За свою научную, просветительскую и литературную работу Саган был удостоен десятков почетных степеней, медалей и премий. Среди них высшая награда Национальной академии наук (США) “за большой вклад в использование науки на благо общества”. Саган выполнял множество общественных обязанностей: в 1968 г. был одним из основателей, а в 1975-1976 гг. руководил Планетным отделением Американского астрономического общества; он стоял у колыбели печатного органа этого отделения - журнала “Icarus”, ныне престижного международного научного издания, посвященного исследованию Солнечной системы. С 1970 по 1979 г. Саган был главным редактором этого журнала. Он был также президентом секции планетологии Американского геофизического союза, возглавлял астрономическую секцию Американской ассоциации развития науки. А еще он был одним из основателей Планетного общества, насчитывающего сейчас более 100 тыс. членов и осуществляющего не только просветительскую, но и серьезную научную деятельность по исследованию планет и космического пространства, а также финансовую поддержку крупных проектов по поиску радиосигналов от внеземных цивилизаций.
Вот таков автор этой книги, которая стала самым весомым его вкладом в популяризацию науки. Именно науки в целом, а не только астрономии. Саган в слово Космос вкладывает более глубокий смысл, чем просто “космическое пространство” (space). Для него Космос - это все сущее, всеобщий порядок вещей, гармония Вселенной, выведенная из хаоса наших первобытных ощущений работой любознательного интеллекта, методами науки. Вот что говорит сам Саган о книге и фильме “Космос”:
“Он создавался исходя из предположения, что публика гораздо умнее, чем принято думать, что глубочайшие научные вопросы о природе и происхождении мира вызывают любопытство и энтузиазм у огромного числа людей. Современная эпоха - это важнейший перекресток на пути развития нашей цивилизации и, возможно, нашего вида. Какую бы дорогу мы ни выбрали, наша судьба неразрывно связана с наукой. Поэтому так существенно для нас понимание науки, по сути это вопрос выживания. Кроме того, наука доставляет истинное наслаждение. Так устроено эволюцией, что мы получаем удовольствие от познания, - познающие выживают с большей вероятностью”.Сюжет книги Сагана - это эволюция наших представлений о космосе, жизни и человеке. В общем - Вселенная, жизнь, разум. Но если вы вспомнили сейчас о книге И.С.Шкловского с таким названием, то, уверяю вас, это совершенно разные произведения, прекрасно дополняющие друг друга. Разумеется, книга Шкловского стала эталоном для произведений такого рода; на ней вырос и сам Саган. Но он написал свою “сагу о Вселенной” для другой цивилизации, отнюдь не внеземной, к менталитету которой мы сейчас становимся все ближе и ближе. Советскому читателю Шкловский не должен был доказывать преимущество научного метода познания и верность теории эволюции. А Саган вынужден, и делает он это блестяще. В то же время, я с некоторой грустью читаю у Сагана: “Нам повезло жить среди одаренных и невероятно любопытных людей в эпоху, когда поиск нового знания ценится повсюду” (с.34). Не уверен, что мы с вами можем сейчас повторить эти слова с ударением на “повсюду”.Что послужило в свое время препятствием для перевода книги на русский язык, я не знаю. Возможно, это некоторые фразы в защиту общечеловеческих ценностей, таких как мир на Земле, экологическая безопасность, сохранение наиболее разумных представителей биосферы, например, китов, которых мы в те годы промышляли. Вряд ли могли понравиться нашей “самой миролюбивой державе” и такие фразы Сагана: “Общая стоимость такой программы, как полет “Викингов” на Марс или “Вояджеров” во внешние районы Солнечной системы, меньше затрат на советское вторжение в Афганистан” (с.492).
Саган весьма критически относится к политическим властям и религиозному фанатизму. Высшим человеческим качеством Саган считает космополитизм, который в любом государстве в той или иной степени вызывает отторжение: любой власти нужен гражданин страны, а не гражданин Космоса.
Книга и фильм Сагана создавались в годы невиданно активной гонки ядерных вооружений. Поэтому автор совершенно искренне опасался гибели нашей цивилизации, возможно, единственной в гигантской области Вселенной и - в любом случае - уникальной. Уроком прошлого Саган считал гибель Александрийской библиотеки, надолго прервавшей расцвет западной культуры. Причиной этого стала уникальность Александрии. Помня об этом уроке и учитывая мощь современного оружия, важно, - считает Саган, - тиражировать интеллектуальный продукт человечества и сохранить его в разных точках пространства: на Луне, Марсе, в памяти компьютеров межзвездных зондов. И первые шаги в этом направлении делает сам Саган с горсткой соратников, отправляя послание от лица человечества в космос на межпланетных аппаратах “Пионер” и “Вояджер”. В книге “Космос” этим посланиям уделено немного места, поскольку детально с ними знакомит другая книга Сагана - “Шорохи Земли”, не переведенная пока на русский язык.
Взяв в руки первое отечественное издание “Космоса”, я невольно стал сравнивать его с американским. К литературной обработке текста серьезных замечаний нет - перевод выполнен добросовестно, с полным пониманием предмета. Это большой успех издательства “Амфора”, которое уже не первый год переводит западные научно-популярные бестселлеры, но боже мой, насколько слабы были до сих пор эти переводы. “Космос” - иное дело. Переводчик А.Г.Сергеев и редакторы поработали на славу. Список моих замечаний к тексту ограничивается двумя десятками, что совсем немного для столь разноплановой и объемной книги.
Поскольку Саган работал над изданием четверть века назад, некоторые фактические данные устарели. Современное положение вещей уточняется в примечаниях переводчика, по большей части весьма уместных.
Единственное, но очень серьезное разочарование от русского издания этой книги возникло у меня в связи с почти полным отсутствием иллюстраций. Небольшой блок цветных картинок, вынесенный в начало книги, не может и в малой доле компенсировать потерю сотен великолепных снимков и рисунков - цветных и черно-белых, которые были в оригинальном варианте “Космоса”. Многие из них уникальны. Вместе с иллюстрациями исчезли и подписи к ним, существенно дополняющие текст. Это большая потеря. Не знаю, как согласуется с понятием об авторском праве такое “обрезание” книги, но будущим читателям я очень советую не ограничиться чтением, а раздобыть видеокассеты с “Космосом” - иллюстрации там!
В целом же книга Сагана произвела на меня сильное впечатление. Это достойный гимн тем поколениям людей, которые жили до нас, строили нашу цивилизацию и добывали знания в гораздо более суровых условиях, чем мы с вами. Такие книги надо читать. Кстати, друзья Сагана считают, что он обладал даром предвидения. Его однокашник по Чикагскому университету Питер Вадервоорт вспоминал, что в марте 1957 г. - до запуска первого спутника - Карл Саган поспорил с приятелем на коробку шоколадных конфет, что человек высадится на Луну к 1970 г. Фактически это случилось в июле 1969-го. Кстати, неизвестно, получил ли Саган свои шоколадки. Думаю, что нет: при жизни пророкам редко воздают по заслугам.
А Саган так и не успел состариться; он навсегда остался “молодым и щеголеватым”, как вспоминал о нем Шкловский. В рецензии на книгу журналист из “Тайм” написал: “Когда рядом с нами есть такие земляне, как Карл Саган, кому нужны пришельцы?” Книги Сагана тоже не старятся, поскольку кроме информации в них еще есть дух - они полны любознательности и восторга перед Вселенной.
НОВЫЕ КНИГИМедицина
Р.Андерсон, Р.Мэй. ИНФЕКЦИОННЫЕ БОЛЕЗНИ ЧЕЛОВЕКА. ДИНАМИКА И КОНТРОЛЬ. Пер. с англ. А.А.Романюха, С.Г.Руднев. М.: Мир; Научный мир, 2004. 784 с.
Классическая монография известных английских ученых Роя Андерсона и Роберта Мэя уникальна. На английском языке книга многократно переиздавалась, принята в качестве учебного пособия в ряде университетов. Русское издание необходимо для повышения уровня подготовки специалистов в области эпидемиологии, фундаментальной медицины и прикладной математики.
Основная идея состоит в следующем. В популяции выделяются группы людей, сходных по своему отношению к инфекционному агенту: восприимчивые, инфицированные, инфекционные, иммунные и другие. Затем формируются эмпирические законы перехода индивидов между группами и рассматриваются факторы, влияющие на скорости переходов. Это характеристики патогенов и их хозяев, а также среды обитания. Помимо биологических, рассматриваются и социальные факторы: особенности динамики инфекционных заболеваний в промышленно развитых, развивающихся и слаборазвитых странах, влияние социальной неоднородности населения на распространение инфекций. Особое внимание авторы уделяют проблеме снижения заболеваемости и искоренения опасных инфекций. Подробно рассматриваются как успешные, так и возможные негативные последствия программ вакцинации против таких инфекций, как корь, свинка, краснуха. Разработанные авторами математические модели объясняют особенности динамики эпидемического процесса.
Большое внимание в книге уделено эпидемии ВИЧ-инфекции и разработке методов контроля этого заболевания в разных социальных и возрастных группах. В первой части книги рассматриваются инфекции, вызываемые вирусами, бактериями и другими микропаразитами. Вторая часть посвящена эпидемиологии инфекционных заболеваний, вызываемых макропаразитами (прежде всего гельминтами).
Ботаника
И.А.Губанов, К.В.Киселева, В.С.Новиков, В.Н.Тихомиров. ИЛЛЮСТРИРОВАННЫЙ ОПРЕДЕЛИТЕЛЬ РАСТЕНИЙ СРЕДНЕЙ РОССИИ. Т.3. Покрытосеменные (двудольные: раздельнолепестные). М.: Т-во науч. изд. КМК, Ин-т технологических исследований, 2004. 520 с.
Трехтомный определитель подготовлен сотрудниками кафедры ботаники биологического факультета Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова и представляет собой универсальное иллюстрированное руководство для изучения сосудистых растений Средней России.
В первом томе описаны папоротники, хвощи, плауны, голосеменные и покрытосеменные однодольные (см.: Природа. 2002. №8). Второй том содержит характеристику около 500 видов растений и ключи для определения 56 семейств двудольных; 554 черно-белых изображений растений (см.: Природа. 2004. №2).
Третий том описывает 500 видов из 31 семейства двудольных растений: от грушанковых до сложноцветных, в том числе представителей таких крупных семейств, как первоцветные, бурачниковые, губоцветные, норичниковые, сложноцветные. Для 449 из них приведены черно-белые изображения общего вида и отдельных частей (цветка, плода, семени).
Отделы, классы и семейства растительного царства расположены в порядке широко распространенной в России системы А.Энглера. Роды внутри семейств и виды внутри родов приведены в алфавитном порядке латинских названий.
Охрана природы
ЖИВОТНЫЕ В МОСКВЕ: Млекопитающие, птицы, пресмыкающиеся, земноводные, рыбы. Под общ. ред. А.А.Минина, М.В.Глазова. М.: Пасьва, 2004. 176 с.
Пожалуй, никто не возьмется точно сказать, сколько видов животных обитает в Москве. Списки “городских” животных постоянно пополняются - например, в 2003 г. в Измайловском лесу обнаружена европейская землеройка, которую ранее в Москве никто не встречал. Понятно, что подобные сводки фиксируют лишь временной срез представлений о животном мире того или иного региона.
В книге отражено современное состояние фауны Москвы (с 1960 г.), представлены очерки о позвоночных животных как массовых, обычных, так и редких: 45 видов млекопитающих, более 150 видов птиц (в ходе ежегодных осенне-зимних миграций), 11 - земноводных, 5 - пресмыкающихся. В реках и водоемах зарегистрированы 36 видов рыб.
В работе над книгой были использованы материалы Красной книги города Москвы, опубликованной в 2001 г. Авторы не придерживались жестких схем видовых очерков, а попытались рассказать о наиболее важных и любопытных особенностях жизни позвоночных. Небольшая глава посвящена истории формирования фаунистического комплекса города. Значительная роль в книге отводится иллюстрациям - именно они позволят увидеть разнообразие животного мира нашего города. Книга предназначена не только учащимся и преподавателям средних школ, но и всем любителям природы.
История науки
Ю.Н.Вавилов. В ДОЛГОМ ПОИСКЕ. Книга о братьях Николае и Сергее Вавиловых. Под ред. И.А.Захарова. М.: ФИАН, 2004. 330 с.
Жизнь, научный и гражданский подвиг, трагическая судьба великого русского ученого Николая Ивановича Вавилова, биолога, генетика, географа, путешественника и общественного деятеля, приговоренного к расстрелу с согласия Сталина, давно вызывает интерес не только среди ученых в России и за рубежом, но и у значительно более широкого круга лиц.
Автор книги - доктор физико-математических наук Ю.Н.Вавилов (сын Николая Ивановича) - способствовал изданию ранее неопубликованных трудов отца, его международной переписки, собрал воспоминания его учеников и соратников, зарубежных ученых.
Книга содержит архивные документы, связанные с арестом и заключением в тюрьму Н.И.Вавилова, обнаруженные Ю.Н.Вавиловым во многих архивах: ФСБ, Президента РФ (фонд Сталина), Архиве РФ, Главной военной прокуратуры РФ, Национальном архиве США, Архиве Лондонского Королевского общества. Ряд документов публикуется впервые.
Здесь приводятся краткие воспоминания о жизни автора книги (его детских годах в Ленинграде и военных в Саратове), а также рассказы о встречах во время зарубежных поездок с известными людьми (русским художником и общественным деятелем С.Н.Рерихом, сенатором и будущим вице-президентом США Альбертом Гором, директором библиотеки Конгресса США Биллингтоном и другими).
В книге публикуются также статьи и воспоминания автора, посвященные его дяде, выдающемуся русскому и советскому физику С.И.Вавилову, оказавшему большую помощь семье брата в тяжелые годы.
История науки
Э.И.Колчинский, А.К.Сытин, Г.И.Смагина. ЕСТЕСТВЕННАЯ ИСТОРИЯ В РОССИИ. СПб.: ИИ РАН “Нестор-История”, 2004. 242 с.
Становление естественной истории в России пришлось на тот временной период, когда дифференциация естественных наук еще только начиналась, и первые русские ученые, выпускники лучших европейских университетов, работали во многих направлениях, относящихся сейчас к разным отраслям биологии. Это произошло на полтора столетия позже, чем в Западной Европе, но Россия сразу же сумела выйти на уровень тогдашней мировой науки.
Книга состоит из серии очерков, посвященных истории естествознания в России XVIII в. и позволяющих выяснить причины быстрого перехода от естественной истории к изучению биологического разнообразия, наследственности и географической изменчивости организмов, к созданию зоолого-ботанической систематики, к формированию отечественных школ в физиологии, анатомии, эмбриологии, карпологии, тератологии. Использован “принцип основателя” Э.Майра.
Привлечение нового архивного материала позволяет уточнить вклад членов Санкт-Петербургской академии художеств и наук в формирование основных отраслей биологии, в создание музеев, анатомических театров, аптекарских огородов и ботанических садов, уникальных зоологических, эмбриологических и тератологических коллекций, гербариев, в изучение флоры и фауны Российской империи.
Очерки, по сути дела, являются первым опытом монографического исследования особенностей перехода от естественной истории к биологии, происходившего в рамках национального научного сообщества. Авторы надеются, что книга поможет лучше понять ход исторического развития отечественной биологии.
История науки
Б.Л.Иоффе. БЕЗ РЕТУШИ. ПОРТРЕТЫ ФИЗИКОВ НА ФОНЕ ЭПОХИ. М.: ФАЗИС, 2004. 160 с.
Уходит время, и все меньше остается участников героического периода развития физики 1940-1960 годов - периода решения атомной проблемы и становления физики в нашей стране после вынужденного, связанного с войной, перерыва.
В книге собраны очерки-воспоминания о выдающихся физиках (Л.Д.Ландау, А.Б.Мигдале, И.Я.Померанчуке, Я.Б.Зельдовиче, А.И.Алиханове, В.Н.Грибове, А.И.Алиханяне, И.В.Курчатове), которых автор хорошо знал лично. Их портреты даются на фоне исторических событий и “без ретуши”. В книгу включен очерк о малоизвестных страницах истории советского атомного проекта, версия автора о причинах и целях поездки В.Гейзенберга к Н.Бору в 1941 г., размышления о будущем физики элементарных частиц. Книга адресована всем, интересующимся историей физики и ее ролью в жизни страны.
