2005 г.
Новости науки
Коротко
Рецензия
Новые книги
|
2005 г. |
Новости науки Коротко Рецензия Новые книги |
Тайна третьей планеты
Дж.Марси (G.Marcy; Калифорнийский университет в Беркли, США), П.Батлер (P.Butler; Институт Карнеги в Вашингтоне, США) и их коллеги объявили об открытии планеты у красного карлика Gliese 876, удаленного от нас на 15 св. лет. Спутник этой звезды является самой маломассивной из тех известных внесолнечных планет, которые вращаются вокруг "нормальных" звезд (с горением водорода в ядре). Нужно отметить, что за пределами Солнечной системы есть и меньшие планеты, но они обращаются вокруг пульсаров. Масса новой планеты заключена в пределах от шести до девяти масс Земли (наиболее вероятно значение 7.5). Эта величина вдвое меньше предыдущего рекорда среди планет нормальных звезд (тот по массе примерно соответствовал Нептуну). Планета вращается на расстоянии 3.2 млн км (0.021 а.е.) от звезды, с периодом всего 46 ч.
Находясь на таком близком расстоянии от своей звезды, новая планета не может попасть в "пояс жизни". Кроме того, она подвергается интенсивному облучению ультрафиолетовыми и рентгеновскими квантами. Хотя красные карлики типа Gliese 876 испускают меньше УФ-лучей, чем звезды солнечного типа, однако на них могут происходить мощные рентгеновские вспышки. Еще один нюанс, связанный со столь близкой орбитой, состоит в том, что планета под воздействием приливных сил может быть постоянно обращена к звезде одной и той же стороной. Если у нее нет значительной атмосферы, рассеивающей тепло, одна сторона планеты в этом случае всегда раскалена до 500-700 К, а другая - очень холодна.
Современные теории предсказывают, что планеты с массой свыше 10 масс Земли должны быть преимущественно газовыми: благодаря сильному тяготению они в процессе формирования собирают и удерживают большую атмосферу. У планеты Gliese 876d масса, скорее всего, ниже этого предела, поэтому атмосферы у нее может и не быть вовсе. Если она действительно представляет собой лишенный атмосферы каменный шар, то ее размер примерно вдвое превышает размер Земли.
Интересно, что звезда Gliese 876 бедна металлами. Сейчас считается, что образование планет связано с металличностью звезды: каменные планеты земного типа, состоящие из силикатов и железа, должны формироваться главным образом у звезд, богатых металлами. Наблюдения как будто подтверждают такую тенденцию, однако звезда Gliese 876 - исключение из этого правила: несмотря на бедность металлами, она имеет богатую планетную систему. Помимо новой планеты, в нее входят два открытых ранее газовых гиганта - "теплые юпитеры" с массами в 2.5 и 0.8 массы Юпитера и периодами 60 и 30 дней соответственно.
Эти два гиганта заключены в орбитальном резонансе 2:1, что и привлекло внимание исследователей. Именно интенсивный сбор данных об этом резонансе позволил авторам открытия обнаружить в колебаниях блеска звезды слабые признаки тяготения третьей планеты. Измеряя взаимные возмущения в орбитах двух "юпитеров", ученые смогли оценить их истинные массы и, следовательно, определить наклонение их орбит к картинной плоскости (плоскости, перпендикулярной лучу зрения) - около 50°. Значение в 7.5 масс Земли для нового объекта получено в предположении, что его орбита лежит в той же плоскости, что и орбиты двух гигантов.
Группа Марси объявила также, что при измерениях они иногда достигали точности определения лучевых скоростей почти в 1 м/с. Это означает, что вскоре доступны обнаружению станут планеты с массами меньше земной. Пока что планета Gliese 876d - самая похожая на Землю из всех известных экзопланет. Но она, очевидно, недолго продержится на этом почетном месте.
Комета или астероид?
Несколько лет назад американские астрономы, среди которых был Юджин Шумейкер (Eu.Shoemaker), известный предсказанием событий, связанных с падением кометы на Юпитер, и вскоре после этого трагически погибший в автомобильной катастрофе, изучили обстоятельства, приведшие к возникновению глубоководного залива Массильяно у берегов Италии.
Было установлено, что карбонаты в глубинах этого бассейна содержат необычайно высокое количество 3He, который на Земле является редкостью и, видимо, был привнесен сюда из космоса. Дальнейший анализ показал: в эпоху позднего эоцена (около 34-36.5 млн лет назад) сюда вторглось небесное тело, причем это был не единичный случай: по геологическим свидетельствам, приток на Землю межпланетных частиц, содержащих 3He, продолжался примерно 2.5 млн лет подряд.
Астрономы предположили, что в то время внутренняя область Солнечной системы подвергалась "нашествию" комет с длинным периодом обращения. По всей видимости, это было вызвано некими пертурбациями в облаке Оорта - скоплении сравнительно небольших небесных тел во внешней части Солнечной системы, - когда некоторые из них были выброшены с "привычных" орбит и после длительного странствия попали на Землю. Приблизительно к тому же времени относится и появление двух крупных кратеров: 100-километрового в диаметре Попигайского, образовавшегося 35.7 млн лет назад у северо-западной границы Якутии, и Чесапикского, диаметром около 75 км, появившегося приблизительно на 2 млн лет позже у берегов американского штата Вирджиния. Казалось, все сходилось, и причиной этих гигантских ран на теле планеты служил кометный "дождь".
По-другому подошли к этой проблеме геохимики Р.Тагле (R.Tagle; Минералогический институт в Берлине) и Ф.Клэйс (Ph.Claeys; Свободный университет в Брюсселе). Они учли, что падающие на Землю метеориты обычно содержат большую концентрацию металлов платиновой группы по сравнению с земной корой. Ученые проанализировали состав свыше 32 образцов породы, взятой в районе Попигайского кратера, где они некогда расплавились в результате мощного космического удара. Выяснилось, что во всех "расплавах" платиноиды содержатся в куда большей (в иных - в 15 раз!) концентрации, чем в местных породах.
Сравнение количества элементов, отличающихся низкими температурами конденсации (палладий и родий), с теми, что имеют высокие (платина и рутений), позволяет отнести космического пришельца к числу хондритов - каменных метеоритов с вкраплениями застывших шариков размером иной раз с горошину. Эти хондриты принадлежат к специфическому классу L, что характерно не для комет, а для малых небесных тел, составляющих внутреннюю часть пояса астероидов.
Такие характеристики трудно совместить с гипотезой кометного происхождения всех трех названных кратеров. Правда, концентрация платиноидов в теле комет пока еще неизвестна. Но весьма маловероятно, чтобы комета содержала те же соотношения этих элементов, что и хондриты класса L. Ведь кометы - это примитивнейшие тела Солнечной системы, химический состав которых сходен с углистыми хондритами, а те решительно отличаются от простых хондритов как раз по концентрации платиноидов.
Астероиды составляют лишь около 1% тел, входящих во внутреннюю часть облака Оорта. Нельзя, конечно, полностью исключить, что в состав кометного дождя входило и L-хондритовое тело, но это маловероятная случайность. Особенно уверенно исследователи говорят об астероидном происхождении сибирского кратера Попигай. Вероятность, что по времени появления он совпадает именно с кометным дождем, также невелика. Ведь небесное тело диаметром 5 км (а такого размера требует огромный поперечник данного кратера) сталкивается с Землей, согласно подсчетам астрономов, не чаще одного раза примерно в 30 млн лет.
Столь крупные "оспины" на лике планеты и увеличение концентрации платиноидов в этих астроблемах могут быть результатом мощного столкновения тел в поясе астероидов. Подобная гипотеза, но с участием комет, в свое время опровергалась Шумейкером и его соавторами на том основании, что кометная бомбардировка происходила бы значительно дольше, чем срок в 2.5 млн лет, установленный при анализе пород кратера Массильяно.
Однако в случае столкновения астероидов, о котором говорят Тагле и Клэйс, возникает иная шкала времени: для прихода этого объекта на Землю требуются лишь первые миллионы лет. Подобные столкновения порождают не только космическую пыль, но и множество намного более крупных обломков, которые взаимным тяготением и соударениями могут быть выброшены на орбиты, пересекающиеся с земной.
Новая гипотеза в состоянии объяснить как наблюдаемую высокую концентрацию платиноидов в импактитах (ударно-метаморфизованных породах астроблем), так и возникновение крупнейших кратеров на Земле, причем интервал между ними составляет всего несколько миллионов лет. Здесь вполне возможна аналогия с событием эпохи среднего ордовика (~480 млн лет назад), когда некий хондрит класса L рассыпался над Землей, а порожденные им микрометеориты и пылевые частицы осели в море у берегов нынешней Швеции.
Science. 2004. V.305. №5683. P.492 (США);
www.sciencemag.org./cgi/content/full/305/5683/492/
Метеориты с Луны
Двадцать с лишним лет назад американские полярники нашли в снегах Антарктиды странно выглядевший камень. Он лежал почти на самой поверхности ледника в районе холмов Аллана, у подножия Трансантарктического хребта. Необычный вид камня массой всего 31 г сразу навел на мысль о его внеземном происхождении. Когда находку показали специалистам из Космического центра им.Джонсона НАСА США, те сразу подтвердили: это метеорит. Более того, сравнение со множеством других тел небесного происхождения показало, что он прилетел с Луны. Согласно традиции, метеорит получил имя собственное ALHA (по месту находки) и номер 81005.
Это был первый случай несомненного опознания "лунного камня" на нашей планете, хотя уже тогда в Национальном институте полярных исследований Японии хранились три других еще не описанных аналога, тоже найденных полярниками этой страны на ледовом континенте. А еще позже к той же категории были причислены около 30 метеоритов, обнаруженных в разное время и главным образом в песках разных пустынь на Земле. Но ALHA 81005 был первым, чья история четко определена. Некогда камень лежал на поверхности Луны или неглубоко под нею, затем в этот район упало небесное тело, под воздействием силы удара он получил гигантскую энергию и с космической скоростью навсегда покинул Луну. Превратившийся в метеорит "булыжник" в течение примерно 200 тыс. лет обращался вокруг нашей планеты и примерно 9.7 тыс. лет назад, сойдя со своей орбиты, врезался в Землю в Южном полушарии, где и был обнаружен полярниками в 1981 г. Этот район известен многочисленными находками метеоритов, но не потому, что сюда они падают чаще, чем в другие места; просто здесь они накапливаются (за счет ледниковых течений) и лучше сохраняются.
В январе 2002 г. в безлюдной местности Сай аль-Ухаймир, что в Омане на юге Аравийского п-ова, был найден совершенно необычный для этих краев камень массой 206 г. Он тоже оказался метеоритом и получил название SaU 169. Его изучением занялась международная группа ученых во главе с Э.Гносом и А.Аль-Катири (E.Gnos, A.Al-Kathiri; Бернский университет, Швейцария). Ознакомление с каждым из 30 известных метеоритов лунного происхождения дает представление о многих параметрах этих пришельцев, но умалчивает о том, из какой именно области Луны они явились. До сих пор о селенологии ученые судят главным образом по тем образцам, которые привезли астронавты и автоматические аппараты, но все они совершали посадку примерно в центре обращенного к Земле полушария, а насколько он репрезентативен для всей Луны, пока не известно.
Неожиданностью для геохимиков стал тот факт, что в первых изученных ими образцах ("Apollo-12 и -14") очень высока концентрация элементов, которые считаются несовместимыми. На Луне к несовместимым относятся фосфор, редкоземельные и три радиоактивных элемента - калий, торий и уран. Лунные породы в основном состоят из четырех минералов. Когда они кристаллизуются из магмы, несовместимые элементы не входят в состав фазы и накапливаются в остаточном расплаве. Присутствие лунных пород с высокой концентрацией несовместимых элементов говорит о том, что магматическая дифференциация Луны происходила на том этапе, когда она, в отличие от прародителей большинства метеоритов, вовсе не была "примитивной". Все больше фактов свидетельствует, что на ранней стадии Луна в основном находилась в расплавленном состоянии. Данные гамма- и нейтронных спектрометров аппарата "Lunar Prospector" показывают, что химическая дифференциация по мере формирования ядра, мантии и коры шла как бы асимметрично. Одно из последних и крупнейших небесных тел, столкнувшихся с Луной 3.9 млрд лет назад, образовало на ее поверхности гигантскую впадину - Море Дождей. Полагают, что тело попало как раз в аномальный по геохимическому составу район кратера Лаланд. Выброшенные при ударе породы, богатые торием, засыпали часть поверхности Луны. Соответственно, во всех шести точках высадки американских астронавтов породы содержат эти древние брекчии, насыщенные торием (в среднем от 8 до 20 мкг/г). Содержатся там и другие несовместимые элементы.
Высказывается мнение, что эти брекчии возникли, когда столкнувшееся с Луной в районе Моря Дождей небесное тело нанесло удар по району, где породы обогащены несовместимыми элементами. По другой гипотезе, около 3.9 млрд лет назад произошла катастрофическая последовательность нескольких столкновений со сравнительно небольшим интервалом, которые привели к образованию всех крупнейших впадин на "нашей" стороне Луны.
Большинство попавших с Луны метеоритов, включая и ALHA 81005, содержат, в отличие от доставленных на Землю астронавтами, малую концентрацию тория (менее 1 мкг/г). Такие метеориты, видимо, происходят из обширнейших областей Луны (главным образом с ее обратной стороны), где и на поверхности этот элемент встречается не столь уж часто.
Оманский метеорит SaU 169, как теперь выяснилось, содержит частицы расплавленной брекчии с чрезвычайно высокой концентрацией тория (33 мкг/г) и других несовместимых элементов. Все это и позволяет Гносу с коллегами утверждать, что этот "пришелец" происходит из района высокой ториевой аномалии в кратере Лаланд. Главным же результатом работы Гноса и др. служит установленный ими возраст кристаллизации породы по изотопам свинца 207Pb и 206Pb, составляющий около 3.909±0.009 млрд лет. Эта величина для расплава, образовавшегося при внешнем ударе, получена на основании микроанализа цирконов. Авторы отмечают, что такой возраст точно датирует момент падения космического тела, породившего Море Дождей, и показывает, что это событие в жизни Луны произошло гораздо раньше, чем считалось прежде.
Science. 2004. V.305. №5684. P.622, 657 (США).
Карта эмиссии диоксида азота
Европейским космическим агентством опубликована карта концентраций (в молекулах на 1 см2) в атмосфере диоксида азота, вызывающего у людей заболевания дыхательной системы. Карта создана по материалам измерений с января 2003 г. по июнь 2004 г. со спутника "Envisat". Установленный на нем анализатор SCIAMACHY (Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Cartography) регистрирует даже выбросы дыма с судов.
Наиболее загрязненными зонами оказались Европа и северо-восточные части США и Китая. Максимальные концентрации NO2 выявлены в атмосфере над крупнейшим городом планеты, Мехико, а также над теплоэлектроцентралями на северо-востоке ЮАР.
Sciences et Avenir. 2004. №694. P.48 (Франция).
"Резерфордовские" атомы
Модель строения атома, предложенная в 1911 г. Э.Резерфордом, основывалась на представлении об атоме как о подобии Солнечной системы: основная масса сосредоточена в ядре, вокруг него по "планетарным" орбитам движутся электроны. Однако после создания основ квантовой механики стало понятно, что электрон в атоме похож не на планету, обращающуюся вокруг светила, а скорее на некое размытое облако. А можно ли "заставить" квантовые объекты уподобиться классическим?
Исследователи из Университета штата Вирджиния (США) (Maeda H. et al. // Science. 2005. V.307. №5716. P.1757-1760) сконструировали "резерфордовские" атомы лития: электроны в них вращаются вокруг ядра подобно классическим частицам. Чтобы изготовить такие атомы, электронное облако локализовали на орбите, т.е. сформировали из когерентной суперпозиции волновых функций волновой пакет (О волновых пакетах подробнее см.: Еремин В.В., Кузьменко Н.Е. Фемтохимия: квантовая динамика или химическая кинетика? // Природа. 2005. №8. С.3-10) (чем больше в нем состояний, тем лучше его удавалось локализовать). Для этого пико- и/или фемтосекундными лазерными импульсами возбуждали электрон в область энергий с большими значениями главного квантового числа, где электронные уровни расположены очень густо. Однако из-за эффектов дефазировки и дисперсии орбитальной (кеплеровской) частоты пакета он размывался уже через несколько десятков оборотов вокруг ядра. Во избежание этого на атом воздействовали слабым микроволновым полем, осциллирующим с кеплеровской частотой. Это поле синхронизировало движение электрона и не давало пакету расплыться в течение нескольких тысяч периодов обращения, что уже достаточно для ряда практических приложений (например, для обработки информации).
В атоме лития над заполненной 1s-оболочкой имеется один валентный электрон. Его-то и забрасывали на классическую орбиту, причем плавное увеличение или уменьшение частоты стабилизирующего поля позволяло изменять кеплеровскую частоту электрона, а значит - и параметры его орбиты. Так, понижение частоты с 19 до 13 ГГц привело к увеличению главного квантового числа с 70 до 79 (об этом свидетельствуют результаты измерения энергии ионизации).
Одним из возможных приложений данной методики может стать контролируемый перевод возбужденных атомов антиводорода в гораздо более устойчивые состояния с низкими главными квантовыми числами.
Подвижность масс нашей планеты
Специалистам известно, что распределение крупных масс, образующих Землю, непостоянно. Однако до недавнего времени оставалось неясным, как вариации этого распределения связаны с временами года, климатическими изменениями, движением вод на поверхности планеты и в ее недрах. Положение изменилось с запуском по американо-германскому заказу двух спутников, образующих систему GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment - Эксперимент по сбору данных о гравитационном поле и климате) (См. также: Новая гравиметрическая карта Земли // Природа. 2004. №6. С.85). На орбиту их вывела 17 марта 2002 г. российская ракета "Рокот", запущенная с космодрома Плесецк.
Одинаковые космические аппараты обращаются по круговой орбите на высоте около 500 км над земной поверхностью на расстоянии 220 км друг от друга и связаны между собой высокоточной микроволновой радиосистемой. Находящиеся на борту каждого из них приемники GPS (Global Positioning System), а также датчики высот и ускорений проводят точную гравиметрическую съемку в глобальных масштабах, регистрируя поле тяготения нашей планеты в каждом пункте с интервалом 30 сут. Система GRACE позволяет определять отклонения высоты геоида (воображаемой сглаженной фигуры Земли с повсеместным одинаковым ускорением свободного падения) с точностью 2-3 мм.
Обработку полученных данных ведет группа специалистов во главе с Б.Д.Тепли (B.D.Tapley; Центр космических исследований при Университете штата Техас в Остине). Учитывая динамическую эволюцию орбит и изменения расстояния между спутниками, исследователи определяют вариации глобального распределения масс в теле нашей планеты. Так, они установили, что годовые циклические вариации в некоторых регионах достигают 10 мм, причем их экстремумы приходятся на весну и осень. Выяснился немаловажный факт, относящийся к Южной Америке с ее огромной водосборной площадью Амазонии: здесь вариации геоида в основном обусловлены переменами в местонахождении поверхностных и глубинных водных масс. Гидрологи уже начали практически использовать этот факт для увязывания процессов, идущих на территориях размерами порядка десятков километров, и тех, что происходят в региональном и даже глобальном масштабе.
Пока база наблюдательных данных системы GRACE охватывает 14 мес в 2002-2003 гг., однако пребывание аппаратов на орбите рассчитано на пять лет, так что исследователи с нетерпением ожидают продолжения эксперимента. Данные новых наблюдений позволят лучше понять процесс эвстатического (повсеместного медленного) подъема уровня Мирового океана, вариации его глубинных течений, морских и сухопутных приливов, атмосферного давления, динамику полярных льдов и грунтовых вод, распределения тепловой энергии в водных массах океана и т.п.
Science. 2004. V.305. №5683. P.503 (США).
Генофонд среднерусской пчелы
В российском пчеловодстве назревает кризис. Ареал темной лесной (среднерусской) пчелы (Apis mellifera mellifera L.), которая хорошо приспособлена к холодной продолжительной зиме и к бурному, но кратковременному летнему взятку, за последние два века существенно сократился. Какова причина этого?
В лаборатории биохимии адаптивности насекомых Института биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН недавно разработана методика, по которой можно оценить состояние генофонда A.m.mellifera. Выяснилось, что в одной из наиболее крупных популяций среднерусской пчелы - башкирской - в большинстве регионов республики от 58% до 99% составляют гибридные семьи. Они генетически неоднородны, что отражает разные стадии межрасовой гибридизации. На общем неблагоприятном фоне выделяется бурзянская популяция, в которой количество гибридных семей составляет 14%. Таким образом, сохранился как минимум один генетический резерват башкирской популяции, который и необходимо использовать в селекционных работах, чтобы восстановить генофонд A.m.mellifera.
В исследованиях выявлены также различия в характере иммунного ответа A.m.mellifera и пчел южных рас. Эти особенности можно использовать в качестве селекционных признаков, определяющих устойчивость пчелы к климату северной части ареала.
© Николенко А.Г.,
доктор биологических наук
Уфа
Пингвины владеют искусством консервирования
В желудке королевского пингвина (Aptenodytes patagonicus) съеденная рыба может оставаться непереваренной две-три недели. Это позволяет самцу кормить птенцов до возвращения матери, отправившейся на поиски пищи. Почему же пищеварение замедляется? Французская исследовательница С.Тузо (C.Thouzeau; Национальный центр научных исследований в Страсбурге) и ее коллеги обнаружили вырабатываемый в организме птицы пептид сфенисцин, который ограничивает размножение бактерий, ответственных за переваривание пищи.
Этот пептид может найти применение в пищевой промышленности - для разработки более совершенных методов консервирования. Кроме того, сфенисцин представляет интерес для медиков, так как полностью блокирует рост микроскопического грибка Aspergillus fumigatus, который смертельно опасен для больных с ослабленным иммунитетом.
Sciences et Avenir. 2004. №684. P.29 (Франция).
Культивирование кардиомиоцитов зародышей человека
Кардиомиоциты - мышечные клетки сердца взрослого человека, - как известно, не могут делиться. Это отрицательно сказывается на функции сердца при различных его патологиях. В частности, на месте погибших при инфаркте миокарда кардиомиоцитов образуется рубец из соединительной ткани, не способный к сокращению. В связи с этим большое внимание уделяется разработке методов заместительной терапии - имплантации в орган экзогенных клеток на место утраченных или необратимо поврежденных. На роль клеток, способных заменить кардиомиоциты, рассматриваются скелетно-мышечные миобласты, стромальные стволовые клетки и некоторые другие. Большие надежды возлагаются на культивируемые (т.е. поддерживаемые вне организма) кардиомиоциты, полученные из эмбрионов и потому сохранившие способность к делению.
Условия получения и поддержания эмбриональных кардиомиоцитов в культуре сравнительно хорошо известны для животных. Коллектив ученых (Ерохина И.Л., Семенова И.Г., Емельянова О.И. // Цитология. 2005. Т.47. №3. С.200-206) из Института цитологии РАН (Санкт-Петербург) предпринял попытку культивировать кардиомиоциты абортивных человеческих зародышей, причем такие, которые сохраняли бы способность к делению и дифференцировке. При искусственно прерываемой беременности из желудочка сердца 19-22-недельных зародышей выделялись клетки, которые в специально подобранных условиях оставались жизнеспособными в течение 14 сут, при этом они синтезировали ДНК, делились и имели черты дифференцировки (мышечные фибриллы разной степени оформленности).
Авторы подчеркивают, что культивировать кардиомиоциты эмбрионов человека значительно сложнее, чем миоциты сердца новорожденных крыс. Однако при соблюдении ряда условий можно получать такие клетки в количестве, пригодном для проведения дальнейших экспериментов.
© Липина Т.В.,
кандидат биологических наук
Москва
В защиту беспозвоночных
Среди всех известных живых существ беспозвоночные составляют около 80% видов (как полагают, еще около миллиона до сих пор не открыто). В списке же охраняемых в США видов доля беспозвоночных равна примерно 38% (около 500 видов, хотя американские специалисты считают, что в защите срочно нуждаются не менее 1800). Необходимые меры не принимаются во многом потому, что традиционно насекомые и моллюски не слишком привлекательны для большинства людей. Следовательно, нужно разъяснять обществу роль беспозвоночных в общей пищевой цепи растительного и животного мира, их значение для опыления растений, поддержания качества воды, взаимодействия местных экологических систем и т.п.
В последнее время в этом направлении предпринимаются конкретные шаги. Так, сформирована специальная рабочая группа под названием "Коалиция по расширению Ноева ковчега", которой поручено привлечь внимание власти и общественности к проблеме защиты беспозвоночных. В штате Флорида по настоянию представителей Управления национальных парков США учрежден морской резерват, где под охрану взят местный вид колючего омара. Специалисты создают специальный сайт в Интернете для связи между разными природоохранными организациями и обмена имеющейся у них информацией.
Science. 2004. V.304. №5667. P.27 (США).
И в Заполярье нет девственных мест
Обычно считается, что область высоких широт Северо-Американского континента вдоль берегов Ледовитого океана от Аляски до Гренландии, включая бесчисленные острова Канадского Арктического архипелага, практически не затронута хозяйственной деятельностью человека. Действительно, постоянных и сколько-нибудь заметных поселений здесь почти нет, естественно, отсутствуют и загрязняющие природную среду промышленность, транспорт.
Биологи, палеоклиматологи и представители иных научных дисциплин нередко используют данные о сообществах планктона, сохранивших следы своей жизнедеятельности в осадочных породах многочисленных озер здешней тундры, в качестве "летописи" природных условий, которая раскрывает их естественную динамику на протяжении многих веков и даже тысячелетий.
Лишь в самое последнее столетие немногочисленные группы кочующих иннуитов (прежнее название - эскимосы) начали заниматься у морского побережья охотой на китов, да и то лишь в летнее время, и потому серьезных экологических нарушений они, как считается, вызвать не могли. Однако такое мнение опровергается (хотя бы частично) работами американской комплексной экспедиции, возглавляемой Дугласом (Doglas).
Исследования проводились на о.Сомерсет (сравнительно крупном острове в центре Канадского Арктического архипелага). Первые же раскопки и лабораторный анализ найденных артефактов и органических остатков показали, что иннуиты побывали в этих местах уже 800 лет назад, причем посещения отнюдь не оставались бесследными для здешней экологической системы.
Обрабатывая тушу убитого кита, охотники обычно сбрасывали скелет и ненужные части тела в ближайшее озеро. Привносимая таким образом органика изменяла азотный баланс водной среды и служила удобрением для планктонного сообщества. Важно, что эти изменения сохранялись в течение весьма длительного времени после ухода иннуитов в другие места, так что биологические следы таких перемен остаются и поныне. Вероятно, сходный эффект может быть обнаружен и в других высокоширотных регионах.
Все это говорит о том, что даже временное пребывание человека в, казалось бы, девственных областях, может серьезно изменять природные условия.
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2004. V.101. P.1613 (США).
Мы давно вдыхаем углеродные нанотрубки
Американские материаловеды и экологи провели исследования, результат которых удивил их самих: оказалось, что в воздухе часто содержатся разнообразные углеродные наноструктуры. Они возникают не только при каталитическом разложении газообразных углеводородов, но и, как показано в экспериментах, при обычном горении чистого (99.5%) метана. В продуктах горения СH4, собранных примерно в метре от центра ламинарного синего пламени, и в пробах аэрозолей воздуха, взятых вблизи оживленной дорожной трассы в Хьюстоне, обнаружены углеродные нанокристаллические полиэдры и другие фуллереноподобные наноформы, смеси полиэдров и многостенных углеродных нанотрубок, а также их агрегаты диаметром от 10 до 20 нм!
Многие взвешенные в воздухе частицы, собранные исследователями за несколько лет, представляли собой углеродные нанокристаллы и нанотрубки. Убедившись в современной распространенности таких структур, ученые стали искать их - и нашли! - в образцах гренландского льда возрастом 10 тыс. лет. Значит, по меньшей мере в течение этого времени такие вещества возникают в атмосфере естественным путем.
Если учесть, что метан используется как бытовое и промышленное топливо в различных термических процессах, то невольно возникает вопрос: не влияют ли на здоровье людей и окружающую среду ультратонкие частицы, которые способны проникать в организм человека с пищей, при вдыхании и через кожу и потому могут представлять риск для здоровья.
Journal of Materials Science. 2004. V.39. P.2199;
http://perst.isssph.kiae.ru/inform/perst/4_24/index.htm
Источник воды - под дюнами
Массив Бадан-Джарэнг (КНР, провинция Внутренняя Монголия) славится самыми высокими в мире дюнами (300-400 м, обычно же гряды подвижных песков возвышаются лишь на несколько десятков метров). Их высота обусловлена хорошим сцеплением песчаных зерен, которое объясняется подъемом в этом районе подземных вод: китайско-австралийско-британская экспедиция отметила очень высокую влажность песков уже на 20-сантиметровой глубине.
Подземные воды формируются за счет таяния снегов в горах, отстоящих от пустыни на 500 км; ежегодное их пополнение 500 млн м3. По мнению специалистов, их извлечение может стать неплохой альтернативой разработанному недавно китайскими исследователями дорогостоящему ирригационному проекту, основанному на переброске стока р.Датонг. Правда, использовать подземные воды можно лишь при условии, что это не приведет к разрушению дюн.
La Recherche. 2005. №382. P.14 (Франция).
"Spray" пересек Гольфстрим
В 2004 г. в США успешно прошли испытания подводного планера "Spray" - впервые малый (длиной 2 м) подводный аппарат-робот пересек Гольфстрим. "Spray" спустили на воду на некотором удалении от восточного берега США в сентябре, а в ноябре его обнаружили к северу от Бермудских о-вов. Таким образом, аппарат прошел более 1000 км, двигаясь со скоростью 25-35 см/с.
Подводным планером "Spray" называют из-за внешнего сходства с этими летательными аппаратами. Устойчивость планеру придают два элерона: их выдвижение из корпуса и поворот на 90° обеспечивают всплытие на поверхность и погружение (после выполнения этих операций они вновь уходят в корпус); каждый элерон имеет свою антенну телекоммуникации.
"Spray" измерял разные характеристики крупнейшего океанского течения на глубине примерно 1000 м. Каждые 7 ч он всплывал на поверхность для 15-минутного сеанса связи со спутником, во время которого сверял координаты и передавал накопленную информацию.
Проведенный после окончания плавания осмотр двигателей аппарата показал, что они способны обеспечить значительно более протяженные подводные плавания в Мировом океане.
Sciences et Avenir. 2004. №694. P.28 (Франция).
О климате за полтысячелетия
Швейцарский исследователь Ю.Лютербахер (J.Luterbacher; Бернский университет) с коллегами проанализировали все имеющиеся данные о климатологических изменениях в Европе для отдельных лет и времен года за последние полтысячелетия (О подобных исследованиях см. также: Тысячелетие климатических изменений: дебаты продолжаются // Природа. 2001. №2. С.84; Климат Прибалтики за последнюю тысячу лет // Там же. 2004. №1. С.88). Изучались исторические хроники, годичные кольца деревьев, колонки льда, осадочные породы на дне разных акваторий, сталактиты, сталагмиты и пещерные отложения, данные современных инструментальных наблюдений и др.
Широкомасштабное исследование позволило сравнить временные и пространственные вариации климата нашего континента за полтысячелетия (среднемесячные температуры реконструированы с пространственным разрешением 0.5x0.5° для территорий, находящихся между 35 и 70°с.ш., 25 и 40°в.д.) и за 1901-1995 гг.
Установлено, что за исключением двух кратких периодов (около 1530 и 1730 гг.) зимы в Европе были заметно холоднее, чем в XX в., причем минимальные температуры в течение нескольких десятилетий отмечались в XVI, XVII и XIX вв. Рекордно морозной была зима 1708/09 г., когда на значительной территории Европы январские и февральские температуры опустились более чем на 7°С ниже средних. Ученые относят этот факт на счет влияния отрицательной фазы Северо-Атлантической осцилляции в атмосфере (подробнее об этом явлении см.: Арктическая осцилляция — новый климатический фактор // Природа. 2000. №3. С.79—80; Тропики влияют на климат Северной Атлантики // Там же. 2002. №7. С.89).
В 1684-1738 гг. на континенте наблюдалось самое существенное (0.32±0.18°С в каждое десятилетие) зимнее потепление, особенно характерное для Юго-Западной и Северо-Восточной Европы, но максимально проявившееся в Скандинавии и Прибалтике (в западной акватории Балтийского моря в данный период значительно уменьшился ледяной покров).
С 1757 г. в Европе проявилась тенденция к летнему похолоданию (0.06±0.02°С в десятилетие), продержавшаяся до начала XX в. (в 1902 г. отмечалось самое холодное за изучаемый период лето). Затем наступило потепление, продолжавшееся до 1947 г., вслед за чем вновь пришло похолодание (оно длилось до 1977 г.). После этого началось беспрецедентное (0.7±0.2°С за каждые 10 лет) потепление, самое жаркое десятилетие которого пришлось на 1994-2003 гг. Самые высокие за полтысячелетия температуры (на 2°С выше средних для 1901-1995 гг.) отмечались летом 2003 г.
Исследователи полагают, что нынешнее потепление нельзя объяснить лишь естественными причинами. По их прогнозу, к концу XXI в. по меньшей мере половина всех летних сезонов будут настолько же или даже более жаркими, чем в 2003 г.
Science. 2004. V.303. №5663. P.1499 (США).
Образ жизни древней обезьяны
Палеонтологи полагают, что почти все древнейшие приматы были ночными животными: судя по найденным черепам, у них были очень крупные глазницы, а следовательно, и большие глаза, приспособленные к ночному видению. Считают также, что человекообразные обезьяны перешли на свойственный им сегодня дневной образ жизни более 34 млн лет назад. Не вписывались в эту теорию лишь мирикини трехполосная (Aotes trivirgatus), обитающая ныне в Центральной и Южной Америке (кстати, ее русское название - ночная обезьяна), и ископаемый тремацебус харрингтони (Tremacebus harringtoni), живший примерно 20 млн лет назад.
Недавно американский палеонтолог Р.Кей (R.Kay; Университет в Дареме, штат Северная Каролина) исследовал неплохо сохранившийся череп тремацебуса с помощью компьютерной томографии, позволяющей построить модель органа зрения изучаемого субъекта. Оказалось, что глазные впадины животного, если сопоставить их с размерами тела и величиной черепа, не очень-то и велики: статистически глазницы такой относительной величины располагаются как раз между свойственными дневным и ночным видам приматов.
Кроме того, ночные обезьяны ориентируются в темноте в значительной степени по запаху, поэтому для них характерны крупные органы обоняния. У ископаемого животного они, естественно, не сохранились, но Кей предположил, что их размер соответствовал ширине отверстия между бровями (компьютерная томография, проведенная на современных приматах, такую корреляцию подтвердила). У тремацебуса межбровная расщелина оказалась небольшой.
Таким образом, T.harringtoni не был ночным животным. С этим выводом согласно большинство коллег Кея.
Science. 2004. V.304. №5672. P.819 (США).
Когда человек "приручил" огонь?
Большинство специалистов считают, что это произошло около 500 тыс. лет назад - именно к этому периоду относятся находки первых костровых очагов, обожженных осколков кремня и костей. Более ранние свидетельства чаще всего относили на счет лесных пожаров.
Недавно израильские археологи, возглавляемые Н.Горен-Инбар (N.Goren-Inbar; Еврейский университет в Иерусалиме), назвали иную дату. Результаты их раскопок на севере Израиля, в районе пос.Гешер-Бенот-Яааков (эта местность давно известна своими стоянками древних людей; cм. также: "Битва" археологов с землеустроителями // Природа. 2001. №2. С.65), показали, что человек овладел огнем намного раньше. Среди более чем 23 тыс. обнаруженных здесь ископаемых семян и остатков диких плодов и ягод, а также примерно 50 тыс. фрагментов коры и древесины найдены многочисленные образцы, подвергшиеся воздействию огня. Обнаружено также множество обгоревших обломков кремневых орудий. Такие находки залегали компактными группами в слоях возрастом около 790 тыс. лет (археологи считают, что в этих местах находились очаги).
Доказательством того, что обломки дерева и кремня обгорели не под воздействием естественного пламени (например, вследствие удара молнии), служит тот факт, что обожжено лишь 2% образцов - иначе их локальная концентрация была бы намного больше.
Свидетельства сознательного использования на Ближнем Востоке огня почти 800 тыс. лет назад важны не только сами по себе. Данный регион считается коридором, по которому древние люди распространялись из Африки в Европу, и до сих пор было непонятно, как они могли выжить в ее значительно более суровом климате. Теперь выяснилось, что к тому времени они уже овладели огнем.
И все же многие специалисты указывают, что несомненные свидетельства использования огня - хорошо сохранившиеся очаги - находятся обычно в пещерах, а их возраст составляет лишь 250 тыс. лет. Специалист по анализу древесного угля Э.Асути (E.Asouti; Археологический институт в Лондоне) считает необходимым найти подтверждения того, что фрагменты обожженного дерева залегали совместно с обожженными кремневыми орудиями. Того же мнения придерживается М.Стеванович (M.Stevanovic; Университет штата Калифорния в Беркли), которая имеет многолетний опыт изучения процесса овладения огнем людьми эпохи неолита на Балканах. Однако и она называет работу израильских археологов весьма убедительной: ведь не может быть простым совпадением то, что наиболее ранние стоянки в Европе относятся примерно ко времени, отстоящему от нас на те же 800 тыс. лет.
Science. 2004. V.304. №5671. P.663, 725 (США).
В июле 2004 г. погиб последний живой черенок кустарника Robinsonia berteroi, произраставшего только на о.Робинзона Крузо (архипелаг Хуан Фернандес, Чили). Эндемик стал жертвой интродукции разных видов животных и растений: крыс, коз, кроликов, многих колючих кустарников и др. Местные власти не приняли никаких мер по спасению растения, а попытки специалистов возродить его черенкованием и репродукцией in vitro не принесли успеха. Случившееся должно привлечь внимание к сохранению оставшейся уникальной флоры архипелага, вся территория которого в 1977 г. по решению ЮНЕСКО объявлена биосферным заповедником.
КОРОТКОTerre Sauvage. 2004-2005. №201. P.46 (Франция).В Швейцарии найдено уникальное скопление отпечатков ног динозавров - более 580 на площади около 600 м2. Следы размером 8-40 см ориентированы параллельно друг другу или крестообразно; принадлежат они завроподам (травоядным четвероногим динозаврам) и тероподам (плотоядным, передвигавшимся на двух ногах). Все эти динозавры жили в юрский период - примерно 152 млн лет назад. С отпечатков ног сделаны слепки.
Terre Sauvage. 2004-2005. №201. P.48 (Франция).
Респираторные заболевания, принявшие характер эпидемии, распространяются среди американских военнослужащих в Ираке. По материалам медицинского журнала "Jama", несколько случаев (18 экстренных госпитализаций, из которых две закончились летальным исходом) уже были описаны. Скорее всего, речь идет об атипичной пневмонии, сопровождаемой инфильтрацией легочной ткани клетками-эозинофилами. Происхождение болезни пока остается неизвестным.
Sciences et Avenir. 2005. №696. P.21 (Франция).
По заключению Центра изучения снега в Гренобле, температура воздуха во французских Альпах возросла с 1958 г. на 1-3°С, что на 1°С больше, чем на всей Франции за весь XX в. Анализируя состояние снежного покрова на 23 горных системах французских Альп на протяжении 80-х и 90-х годов, исследователи установили соотношение между осадками и повышением температуры, а также чередование теплых и холодных лет: более теплые отличаются менее обильными снегопадами.
Science et Vie. 2005. №1050. P.36 (Франция).
РЕЦЕНЗИЯ
И.А. Немировская
УГЛЕВОДОРОДЫ В ОКЕАНЕ.
М.: Научный мир, 2004. 328 c.Нефтяное загрязнение океана
А.П. Лисицын,
доктор геолого-минералогических наук
Институт океанологии им.П.П. Ширшова РАН
МоскваРецензируемая книга - итог двадцатилетних исследований доктора геолого-минералогических наук И.А.Немировской, изучающей углеводороды не только в различных частях Мирового океана, но и в различных геосферах.
Количество публикаций по проблеме загрязнения нефтью и ее производными весьма обширно и обычно связано с описанием аварий и загрязнений конкретных водоемов. Как правило, в этих работах не учитывались многочисленные формы миграции нефти, ее превращения и аккумулирования в различных звеньях экосистем Мирового океана, распределение в пограничных средах (не только на поверхности моря). При определении количественных вариаций углеводородов преобладает "антропогенная точка зрения", т.е. все встречающиеся в водах и донных осадках углеводороды связывают с деятельностью человека и считают поэтому вредными для океанской среды. В отечественных публикациях распространен термин "нефтяные углеводороды" при определении суммарной углеводородной фракции. Между тем известно, что наряду с антропогенными (загрязнение нефтью и нефтепродуктами, поступление углеводородов с продуктами сжигания из атмосферы) существует множество природных источников поступления углеводородов
в морскую среду, которые действовали всегда и до появления человека. К таким источникам относятся органическое вещество (в его составе углеводороды планктона и макрофитов) и вещество, измененное последующими диагенетическими процессами в толще воды и в донных осадках, углеводородная составляющая природных гидротерм, дегазации мантии и литосферы, поступление с аэрозольным и космическим веществом, его трансформация со снегом и льдом. Эколого-геохимический подход к изучению загрязнения позволяет заключить, что в океане могут встречаться такие же концентрации природных углеводородов (а не только антропогенных), как и при воздействии загрязняющих веществ, т.е. не связанные с деятельностью человека геохимические аномалии постоянно существуют в природе. Не зная этих естественных (фоновых) уровней, мы не можем судить о действительных масштабах и свойствах антропогенных аномалий. Эти уровни мы зачастую не знаем как из-за несовершенства методов анализа углеводородов, так и в основном из-за слабой изученности различных природных океанологических процессов (в том числе биологических и геохимических). Поэтому необходимо не только изучать углеводороды как наиболее важные загрязняющие вещества, но и проводить анализ естественного биогеохимического круговорота углеводородов под воздействием разнообразных физико-химических условий. Особенно важны исследования геохимических барьерных зон, где наиболее интенсивно идут процессы рассеивания и концентрирования.
В рецензируемой книге много внимания уделено определению современного биогенного фона и принципа разделения естественной и антропогенной составляющих, что является важнейшей задачей как при мониторинговых исследованиях, так и при определении экологического состояния отдельных морских акваторий. В этом, как мне представляется, первая отличительная особенность книги, выделяющая ее в ряду других.
Вторая принципиальная особенность - системный междисциплинарный подход к исследованию углеводородов не в отдельном регионе океана или моря, а в глобальном масштабе, с охватом практически всех климатических зон Мирового океана - от Арктики и Антарктиды до экватора. В пределах этих зон исследования проводили в наиболее характерных областях: в системе река-море, на шельфе и склоне, в пелагиали.
Третья важная особенность этой работы - изучение углеводородов не только в морских водах, но с охватом всех внешних сфер: атмо-, крио-, седименто- и литосферы в их взаимодействии.
Автор изучил два различных класса углеводородов - алифатические и полициклические ароматические углеводороды, что в итоге дало наиболее объективное представление о поведении углеводородов в Мировом океане, были получены оригинальные выводы.
Следует также отметить и большой личный вклад автора, участвовавшего в дальних и трудных морских экспедициях. О достоверности полученных данных свидетельствует не только широкое использование стандартных методов, но и то, что анализ микроколичеств углеводородов основан на применении однотипных методов с единым уровнем систематических ошибок при экстракции, концентрировании и определении содержания и состава углеводородов в изучаемых объектах.
В ходе работы был использован целый комплекс современных физико-химических методов: ИК-спектрофотометрии, газовой хроматографии (в отдельных случаях в сочетании с масс-спектрометрией), высокоэффективной жидкостной хроматографии, что позволяет достоверно выявить различия не только в общем количестве, но и в составе углеводородов, проследить процессы их трансформации в морской среде, в толще вод от поверхности до дна, а также в донных осадках. В результате подробного рассмотрения существующих методов анализа углеводородов автор предлагает во многом уникальную схему выделения их из различных объектов и, более того, из различных геосфер. Убедительным подтверждением достоверности данных, полученных при использовании этой схемы, является опробирование предлагаемого комплекса процедур экстракции и анализа углеводородов на материалах, полученных в различных регионах Мирового океана (как при индикации нефтяного загрязнения, так и при изучении углеводородов на фоновом уровне).
Автор подробно анализирует источники углеводородов, рассматривая состав углеводородов морских организмов, нефти и нефтепродуктов, их вклад в поставку углеводородов в воды и донные осадки Мирового океана из природных и из антропогенных источников. Подводя итог изучению обширного литературного материала, автор приходит к важному выводу о большом вкладе биогенных алифатических углеводородов в воды и донные осадки океана по сравнению с антропогенными.
В работе много внимания уделено основным миграционным формам нефтяных загрязняющих веществ: нефтяным пленкам, смоляным комкам, а также поведению углеводородов в местах с их постоянным поступлением. На основе анализа большого массива литературных и самостоятельно полученных данных автор показывает, что наиболее устойчивая форма нефтяного загрязнения - не поверхностные пленки (как обычно считают), а смоляные комки. В длительных временных интервалах (10 лет, а иногда и более) не существует другого механизма самоочищения морской среды, кроме выбрасывания части агрегатов на побережье.
Последствия аварийных нефтяных разливов ощущаются в основном в прибрежной полосе. Из-за малой растворимости нефтяных углеводородов и быстрой деградации в них низкомолекулярных соединений, компонентный и молекулярный состав вещества разливов обычно не соответствует составу исходной нефти. Поэтому в местах постоянных поступлений содержание углеводородов в толще воды может и не превышать существующих предельно допустимых норм. Только при достаточно больших нефтяных авариях на море (разливы более 10 тыс. т) загрязнение в толще воды прослеживается длительное время (полгода и более), причем особенно долго, как
было установлено, в высокоширотных акваториях. В мелководных водоемах основным аккумулятором нефтяных загрязняющих веществ становятся донные осадки. Поэтому автор заключает, что данные по содержанию и составу углеводородов в донных осадках наиболее информативны как для изучения истории загрязнения акватории, так и для понимания последствий недавних разливов.
Большое внимание в работе уделено уникальным материалам по распределению углеводородов в снеге и льдах. В связи с добычей нефти в Арктике и на шельфе Сахалина такие исследования становятся особенно актуальными. Обычно работы в высокоширотных акваториях были приурочены к двум с половиной месяцам летнего сезона. Это связано с крайне суровой природой в этих районах - с минимальными на Земле температурами, тяжелыми льдами, полярной ночью. Имеющиеся данные по распределению углеводородов в снеге и льдах получены в основном в модельных экспериментах или при аварийных нефтяных разливах. Их уровни и дальнейшая судьба в удаленных районах практически неизвестны. Поэтому исследования, проведенные автором в Арктике и Антарктике не только летом, но и в начале осени, можно назвать пионерными. Показано, что особенности циркуляции воздушных масс, а также дрейфа морских льдов влияют на распределение и концентрации углеводородов в снежно-ледяном покрове океана, определяют места массового захвата, траектории транспортировки и места разгрузки льдов (в том числе паковых) при таянии.
Рассматривая поведение углеводородов в толще морских вод, автор заключает, что оно подчиняется основным закономерностям распределения органического вещества. Дополнительное поступление углеводородов с загрязнением (Саргассово, Красное моря), а также из эндогенных источников может нарушать эти закономерности. В поведении алифатических и полициклических ароматических углеводородов много общих черт: концентрирование в поверхностном микрослое (толщиной 200-300 мкм, на границе раздела атмосфера-вода), снижение содержания в поверхностных водах, неравномерное уменьшение на глубинах (концентрирование в области пикноклина). Более высокое содержание характерно для бухт, заливов, замкнутых и полузамкнутых морских бассейнов, особенно подверженных интенсивному антропогенному воздействию. Различия в источниках их образования (природные и антропогенные), их мощность и локализация, а также состав и физико-химические свойства этих углеводородных классов, форма их первоначального поступления в море - все это приводит к тому, что геохимические связи в распределении алифатических и полициклических ароматических углеводородов нарушаются, особенно в прибрежных районах.
Наиболее кардинальные изменения в свойствах углеводородов наблюдаются в пограничных зонах: вода-атмосфера, река-море, в слое пикноклина и в слое вода-дно. При этом происходит перераспределение углеводородов между растворенной и взвешенной формами, которое определяется их физико-химическими свойствами и способностью к межмолекулярным и сорбционным взаимодействиям. Такое распределение миграционных форм углеводородов характерно для большинства акваторий вне зависимости от их климатических и гидрологических характеристик.
В области река-море количество и состав углеводородов определяется основными закономерностями маргинального фильтра: гравитационным осаждением, физико-химическими (области флоккуляции и коагуляции) и биологическими процессами. В результате изменения физико-химических характеристик среды (солености, содержания коллоидов и др.) происходит сдвиг равновесия в системе вода-взвесь, что способствует интенсивному выведению антропогенных углеводородов (особенно эмульгированных нефтяных углеводородов и пиролитических высокомолекулярных полиаренов). Во внешней биологической области маргинального фильтра наряду с синтезом алифатических углеводородов происходит образование полиаренов, даже таких канцерогенных, как бензапирен.
Рассматривая закономерности поведения углеводородов в поверхностном слое донных осадков, автор отмечает наличие циркумконтинентальной и климатической зональности по аналогии с распределением типов донных осадков и органического вещества. Использование молекулярных маркеров (эти исследования имеют особый интерес) позволило определить степень накопления углеводородов разного происхождения в морских объектах (вклад автохтонных, аллохтонных, петрогенных и антропогенных углеводородов в формирование геохимического фона в различных условиях седиментации) и даже рассчитать абсолютные массы углеводородов разного генезиса в Мировом океане. Связь между распределением органического углерода и углеводородами наблюдается только при захоронении преобразованного органического водорода. Специфика состава углеводородов, определяемого автохтонными, аллохтонными, антропогенными источниками (генезисом), а также перераспределение в миграционных процессах могут нарушать эту зависимость.
Показано, что сорбция углеводородов донными осадками увеличивается при переходе от грубых к тонкодисперсным осадкам с высоким содержанием глинистых минералов. Поэтому тонкодисперсные илы, обогащенные органическим веществом, лучше аккумулируют углеводороды (по сравнению с песками). Эта зависимость нарушается в зонах лавинной седиментации и при массированном поступлении загрязняющих веществ, т.е. в отдельных случаях фациальная обстановка накопления оказывает решающее значение на содержание углеводородов в донных осадках.
Установлено, что более глубокое биохимическое превращение органического вещества в процессах седиментации способствует также увеличению содержания углеводородов в поверхностных слоях осадков. Морские донные осадки характеризуются доминированием аллохтонных, наиболее устойчивых углеводородов. Вклад автохтонных углеводородов значительно ниже и отмечается в устьевых участках рек и в прибрежных акваториях. Основная часть продуцируемых фитопланктоном углеводородов (для Балтийского моря 99.5%) участвует в активном круговороте и подвергается изменениям.
В целом можно отметить, что автором получены оригинальные данные об особенностях распределения углеводородов в водах и донных осадках Мирового океана, а также в осадочном веществе геосфер, контактирующих с водной толщью и осадками. Установлены новые закономерности поведения углеводородов, определены геохимические связи между органическим веществом, липидами, алифатическими углеводородами и полиаренами в эстуарно-шельфовых и пелагических осадках Мирового океана, в главных его климатических зонах, широком интервале глубин.
Заключительная глава книги посвящена процессам трансформации углеводородов при седиментогенезе и расчетам их баланса в Мировом океане. Автор на основе данных о потоках и взвеси анализирует ход преобразования углеводородов в водной толще океана вплоть до захоронения в донных осадках, выявляет определяющие его факторы. В результате получены важные выводы о механизме трансформации углеводородов в ряду вода-взвесь-донные осадки как комплексного процесса, включающего в себя биогеохимические преобразования и перераспределение компонентов разного генезиса в процессе миграции. Показаны изменения, которые происходят в процессе седиментации углеводородов, по мере осаждения на дно.
Необходимо отметить и выполненные автором расчеты потоков и масс алифатических углеводородов в океане. Показано, что нефтяные углеводороды играют существенную роль прежде всего в прибрежно-эстуарных зонах, где осаждается основная масса антропогенных углеводородов, поступающих с речным стоком в океан. Как правило, эти загрязнения не преодолевают маргинальный фильтр и потому не попадают в открытое море. Согласно полученным данным, основными зонами накопления углеводородов в современных донных осадках являются маргинальные фильтры и нижняя часть (подножье) континентального склона, где захоранивается 98% от всего поступления углеводородов в Мировой океан. Хотя выполненные балансовые расчеты сам автор рассматривает как "попытку" оценить вклад различных источников в геохимическом цикле углеводородов, попытка эта безусловно удачная.
Оценивая работу в целом, следует отметить, что это крупное фундаментальное исследование по геохимии углеводородов, которое представляет несомненный научный интерес для всех специалистов-океанологов, в особенности при экологических исследованиях Мирового океана.
НОВЫЕ КНИГИХимия
Ф.Банкер, П.Йенсен. СИММЕТРИЯ МОЛЕКУЛ И СПЕКТРОСКОПИЯ. 2-е перераб. изд.; Пер. с англ. М.: Мир; Научный мир, 2004. 763 с. (Из сер. "Теоретические основы химии".)
История издания этой книги на русском языке началась со встречи профессора Ф.Банкера и кандидата химических наук Ю.Н.Панченко в июне 2000 г. на 55-м Международном симпозиуме по молекулярной спектроскопии, проходившем в Огайо. Издательство "Research Press" при Национальном научно-исследовательском совете Канады отправило экземпляр книги на химический факультет Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова и, благодаря Панченко, появилась "русская версия" книги.
Авторы книги - известные специалисты из Канады и Германии, внесшие существенный вклад в создание современной теории строения химических соединений. С позиций квантовой механики и теории симметрии рассматриваются все многообразие квантовых состояний молекулярных систем, особенности различных взаимоотношений в молекулах, вероятности переходов, оптические правила отбора, состояния нежестких молекул и слабосвязанных кластеров, а также другие аспекты проявления симметрии в молекулярных задачах. Теоретические построения богато иллюстрированы примерами по результатам современных экспериментальных исследований, снабжены большим числом задач с готовыми решениями и подробно аннотированной библиографией. По сравнению с первым изданием (1981), ставшим уже библиографической редкостью, книга существенно переработана и дополнена новым материалом, отражающим основные достижения последних лет в развитии теории симметрии молекулярных систем.
Ботаника
Н.А.Секретарева. СОСУДИСТЫЕ РАСТЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АРКТИКИ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИЙ. М.: Т-во науч. изд. КМК, 2004. 131 с.
Изучение арктической флоры - одна из вех в истории российской ботаники. Нигде в мире не существует такого огромного материала, накопленного в результате целенаправленных многолетних исследований, и таких огромных гербарных коллекций, как хранящиеся в Ботаническом институте им.В.Л.Комарова РАН в Петербурге и других научно-исследовательских институтах, а также такого количества профессиональных флористов и систематиков по различным группам растений.
Новая книга представляет собой сводку по сосудистым растениям арктической и субарктической территорий России на данный момент. В ее основе лежит 10-томное издание - "Арктическая флора СССР" и многочисленные публикации как по флорам отдельных регионов, так и по редким и новым флористическим находкам, что отражено в прилагаемом списке литературы. Приведенный список сосудистых растений включает 1691 вид, из которых 1269 произрастают собственно в тундровой зоне, но только 764 являются для нее характерными. Компактность в изложении материала с полным перечнем всех видов и их всесторонними характеристиками в удобной табличной форме, несомненно, сделает ее настольной книгой в лабораторных условиях и карманной в полевых для всех исследователей Арктики.
Геология
И.В.Викентьев. УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ И МЕТАМОРФИЗМ КОЛЧЕДАННЫХ РУД. М.: Научный мир, 2004. 344 с.
Из цветных металлов наиболее крупные скопления в земной коре образуют медь, свинец и цинк. Их важнейшими концентраторами являются колчеданные месторождения, к которым относятся месторождения сульфидных минералов, преимущественно железа.
Книга посвящена спорным проблемам происхождения колчеданных месторождений, относящихся к кипрскому, уральскому, куроко- и срединно-океаническому типам. Описаны условия современного гидротермального минералообразования, а на примере двух гидротермальных полей Срединно-Атлантического хребта (Рейнбоу и Логачев) - новый тип сульфидных построек в океане, связанных с серпентинитами. На основании анализа руд и исследований состава сульфидов обсуждаются детали строения и генетические модели крупных колчеданных месторождений Урала и Рудного Алтая. По составу изотопов стронция и стабильных изотопов (S, C, O) сделан вывод, что при образовании этих месторождений основную роль играли морской и магматический источники воды. Благоприятными для отложения колчеданных руд на всех этапах были локальные структуры растяжения. Автор рассматривает характер распределения золота в сульфидах: в массивных сульфидах современного океана оно находится в "невидимой" форме, а в палеозойских колчеданных рудах образует субмикронные выделения собственных минералов, среди которых преобладают самородное золото (520-920 пробы) и теллуриды.
Обществоведение
И.Бирман. УРОВЕНЬ РУССКОЙ ЖИЗНИ. М.: Научный мир, 2004. 512 с.
Кому живется лучше - тулякам или же вологодским? Китайцам - итальянцам - албанцам? Испанцам - ирландцам - израильтянам? И что это такое - жить лучше? Живет ли российское население лучше, чем 20 лет назад, в 1980-х? Насколько россияне живут лучше по сравнению с 1917 г.? Есть ли различие между уровнем жизни и жизненным стандартом, и если да, то в чем? Насколько правомерно понятие среднего уровня жизни? Что такое реальные доходы населения, прожиточный минимум, потребительская корзина, индекс стоимости жизни? Что такое бедность, отлична ли она от нищеты, а если да, то насколько?
Автор, бывший советский экономист, живет в США 30 лет. Цитируя русскую и американскую литературу, он описывает различные стороны жизни главным образом в России и Америке, пишет об измерении уровня жизни, показывает трудности оценки и делает необщепринятые выводы. Книга написана в свободной манере, в ней много юмора - иронии и просто анекдотов. Можно сказать, что это нескучная книга на не очень веселую тему. Предназначена не только для специалистов, но и для "широкой публики", не имеющей экономического образования.
