VIVOS VOCO: Новости науки в журнале "Природа"

Астрофизика

Гибридный гамма-всплеск

Примерно раз в сутки в разных точках небосвода наблюдаются вспышки жесткого излучения - гамма-всплески. До сих пор все обнаруженные всплески четко разделялись на две категории: длинные и короткие. Всплески первой категории длятся более нескольких секунд, иногда до нескольких минут; продолжительность всплесков второй категории не превышает 2 с и доходит иногда до тысячных долей секунды. Еще совсем недавно астрономы пребывали в уверенности, что природа обоих типов гамма-всплесков в целом разгадана: длинные всплески порождаются массивными звездами, коллапсирующими с образованием черной дыры, а короткие всплески сопровождают слияние двух нейтронных звезд (или нейтронной звезды и черной дыры), опять же с образованием черной дыры.

И вот 14 июня 2006 г. космический телескоп "Swift" (NASA) зафиксировал всплеск, который не попадает ни в одну из известных категорий. Точнее, этот всплеск представляет собой "гибрид", сочетающий характеристики обоих классов гамма-всплесков. Вспышка GRB 060614 длилась 120 с - это очевидное свойство длинного всплеска, т.е. коллапса массивной звезды. Но такое событие должно сопровождаться вспышкой сверхновой, которая на сравнительно небольшом расстоянии (1.6 млрд св. лет) была бы хорошо заметна. Однако подробные наблюдения с привлечением более десятка наземных и космических телескопов никаких следов сверхновой не выявили. А.Гал-Ям (A.Gal-Yam; Калифорнийский технологический институт, США) и его коллеги прибегли даже к услугам космического телескопа "Hubble". С его помощью сверхновую удалось бы увидеть, будь она даже в сто раз слабее типичной вспышки. Но все попытки оказались тщетными.

Родительская галактика объекта GRB 060614 также нетипична для длинных всплесков. Поскольку эти события венчают собой эволюционный путь короткоживущей массивной звезды, вполне логично, что их находят в больших галактиках с активным звездообразованием. Но в данном случае галактика оказалась весьма скромной, поэтому массивных звезд, способных породить гамма-всплеск, в ней мало. Больше того - всплеск GRB 060614 произошел не в центре, а на периферии галактики, где звезд особенно мало. Да и скорость звездообразования в галактике по меньшей мере в 20 раз ниже, чем в других галактиках с длинными гамма-всплесками. Между тем короткие гамма-всплески в подобных карликовых звездных системах наблюдаются регулярно.

Теоретических моделей, которые могли бы объяснить существование гибридного всплеска, пока не существует. Может оказаться, что коллапс массивной звезды не всегда сопровождается мощной оптической вспышкой (сверхновой). Не исключено также, что в случае GRB 060614 мы столкнулись с крайне необычным представителем семейства коротких всплесков, однако это должно означать, что модель слияния нейтронных звезд нуждается в масштабном пересмотре. Гал-Ям и его коллеги предпочитают иное объяснение: возможно, некоторые всплески связаны с совершенно другим физическим процессом, который способен порождать гамма-всплески весьма различной длительности и не связан с эволюцией массивных звезд.

Не исключено, кстати, что всплеск 14 июня 2006 г. был далеко не первым наблюдавшимся "гибридом". Просто раньше ни для одного подобного события не удавалось собрать столь подробные данные.

Nature. 2006. V.418. №6896. P.405 (Великобритания).

Астрофизика

Звезда-рекордсмен теряет в весе

Насколько массивной может быть звезда? Этот вопрос не дает астрономам покоя на протяжении десятилетий. Теория утверждает, что верхний предел массы заключен где-то между 120 и 300 M_¤. Хотя тяжелые звезды очень ярки, измерить их точную массу затруднительно. Большинство звезд-тяжеловесов (некоторые исследователи считают, что практически все) предпочитает рождаться в тесных кратных системах, которые легко можно принять за одиночную, но очень крупную звезду. Кроме того, звездные гиганты редки, поэтому лишь несколько подобных объектов расположено достаточно близко к нам, чтобы их можно было подробно исследовать.

Одним из основных кандидатов на звание самой массивной звезды галактики Млечный Путь была до недавнего времени яркая молодая звезда Pismis 24-1 в ядре небольшого рассеянного звездного скопления Pismis 24, удаленного от нас на расстояние около 8000 св. лет. Предполагалось, что масса звезды Pismis 24-1 может быть неправдоподобно велика - от 200 до 300 M_¤. Однако новые наблюдения этого объекта с помощью космического телескопа "Hubble" позволили заключить, что он состоит из двух связанных компонентов примерно по 100 M_¤ каждый. Эти наблюдения выполнены группой астрономов под руководством Х.М.Апелланиса (J.M.Apellaniz; Институт астрофизики Андалусии, Испания).

Звездное скопление Pismis 24 находится в центре большой эмиссионной туманности NGC 6357 в созвездии Стрельца. Часть туманности ионизована молодыми массивными звездами. Интенсивное ультрафиолетовое излучение звезд нагревает газ, окружающий скопление, и выдувает в NGC 6357 своеобразный пузырь.

Исследователям удалось найти в том же скоплении еще один тяжелый объект - звезду Pismis 24-17. Ее масса составляет примерно 100 M_¤. Таким образом, в скоплении оказывается сразу три звезды-тяжеловеса, что нетипично для столь небольшой группировки: в среднем по Галактике на каждую вновь родившуюся звезду массой более 65 M_¤ приходится около 18 тыс. солнцеподобных звезд.

Тем временем исследование системы Pismis 24-1 продолжается: наземные наблюдения указывают, что Pismis 24-1 может оказаться тройной системой. Хотя в этом случае на каждый компонент будет приходиться масса около 70 M_¤, они по-прежнему будут входить в число 25 самых массивных звезд Галактики.

http://archiv.org/abs/astro-ph/0612012

Планетология. Климатология

Глобальное потепление Солнцем не объяснить

Реконструкция земного климата за последнюю тысячу лет показывает, что повышение средней температуры, начавшееся примерно в XVII в., сильно ускорилось за последние 100 лет. Преобладающая в климатологии точка зрения называет основной причиной глобального потепления в XX в. увеличение концентрации в атмосфере парниковых газов. Свой вклад в этот процесс может вносить и собственная естественная изменчивость климатической системы Земли. Однако поиски ответа на вопрос о причинах глобального потепления усложнены из-за потенциальной третьей причины: возможного увеличения яркости Солнца.

П.Фоукл (P.Foukal; корпорация "Heliophysics", США) и его коллеги проанализировали эволюцию связанных с яркостью Солнца параметров за последнюю 1000 лет, а также исследовали их связь с глобальной температурой Земли. Вариации яркости связаны с изменением количества солнечных пятен и ярких факелов. Солнечные пятна действуют как тепловые "пробки", перекрывающие выход энергии на солнечную поверхность, тогда как факелы - это тепловые "пробои", позволяющие теплу из глубинных слоев вырываться наружу. Во времена повышенной солнечной активности увеличивается количество и солнечных пятен, и факелов, но влияние факелов преобладает, приводя к общему повышению яркости.

Как именно солнечные пятна и факелы влияют на светимость Солнца? Чтобы понять это, Фоукл и его коллеги использовали как прямые наблюдения нашей звезды в период с 1978 г., так и косвенные предыдущие измерения. Данные, полученные на радиометрах американо-европейского спутника "SOHO", показали, что в годы солнечного максимума (например, около 2000 г.) Солнце было ярче всего на 0.07%, чем в минимуме активности. Авторы утверждают, что столь небольшие колебания яркости слишком малы, чтобы внести существенный вклад в глобальное потепление. Кроме того, рост средней температуры особенно ускорился с середины 1970-х годов, хотя никаких признаков увеличения солнечной яркости в этот период не найдено.

Чтобы охватить период до 1978 г., авторы использовали исторические записи о количестве солнечных пятен и исследовали радиоактивные изотопы, которые рождаются в земной атмосфере под воздействием космических лучей и сохраняются в ледяных пластах Гренландии и Антарктиды. В периоды высокой солнечной активности мощный солнечный ветер защищает Землю от космических лучей, в результате чего содержание изотопов в соответствующих слоях льда снижается.

Для того чтобы выявить возможное влияние долговременных изменений яркости, авторы использовали семь различных реконструкций температуры в Северном полушарии за последнее тысячелетие. Затем они оценили, как сильно могли повлиять на климат изменения солнечной светимости, связанные с солнечными пятнами и факелами. Оказалось, что некоторое увеличение яркости Солнца за последние 400 лет действительно произошло, но оно, по мнению авторов, может объяснить лишь небольшую часть глобального потепления за этот период.

Фоукл и его коллеги считают, что, помимо яркости Солнца в видимом диапазоне, нельзя исключить влияние на климат солнечного ультрафиолетового излучения или космических лучей. Однако физические модели этих эффектов пока недостаточно разработаны, чтобы можно было учесть их хотя бы приблизительно.

Nature. 2006. V.443. P.161 (Великобритания).

Физика

Сверхпроводящий кремний?

Кремний - полупроводник, при низкой температуре он почти не проводит электрический ток из-за малого числа свободных электронов и дырок. Для появления в кремнии свободных носителей заряда нужно его или нагреть, или легировать - заменить часть атомов Si на атомы, у которых валентных электронов либо больше (как у фосфора), либо меньше (как у бора).

Разумно предположить, что при достаточной концентрации носителей заряда кремний, подобно алмазу (Сверхпроводящий алмаз // Природа. 2005. №3. С.81), может стать сверхпроводником (на это указывают и теоретические расчеты). Однако до сих пор это явление наблюдалось лишь при огромных давлениях ~10 ГПа, когда Si переходит в другую кристаллическую модификацию. При нормальном же давлении невозможность перевода обычной гранецентрированной кубической фазы кремния в сверхпроводящее состояние обусловливалась, по иронии судьбы, тем же свойством этого элемента, которое делает его отличным полупроводником: Si легко поддается очистке от примесей, охотно принимает легирующие добавки, но если их концентрация n превышает предел "растворимости" (для бора, например, он составляет лишь 6Ч10²⁰ см^-3), то выталкивает из своей решетки атомы-"чужаки".

Лазерное легирование кремния бором

Большая группа исследователей из нескольких французских и словацких лабораторий использовала в своей совместной работе новую методику лазерного легирования кремния бором (Bustarret E. et al. // Nature. 2006. V.444. P.465-468). Тонкую пленку Si(001) с адсорбированным на ней слоем BCl₃ облучали импульсным УФ-лазером, в результате чего поверхностный слой плавился, а атомы бора диффундировали в пленку и при остывании замещали в ней атомы Si. Цикл плавление/затвердевание повторяли около 200 раз и получали легированный слой толщиной от 10 до 120 нм. Детальное исследование структуры таких слоев показало, что атомы бора расположены именно в узлах (а не в междоузлиях) решетки, хотя и распределены весьма неоднородно. Оценив концентрацию бора по изменению межатомных расстояний, получили n = (3-4)Ч10²¹ см^-3, что согласуется с концентрацией дырок n_h = (5±2)Ч10²¹ см^-3, определенной по эффекту Холла при комнатной температуре. Таким образом, величину n (и, соответственно, n_h) удалось повысить почти на порядок по сравнению с образцами, легированными обычными способами.

Индуктивный (слева) и резистивный (справа) сверхпроводящие переходы пленки Si:B.
Их большая ширина и ступенчатый вид - следствие неоднородного распределения акцепторов по пленке.

Вот в этих-то пленках исследователи и обнаружили сверхпроводимость при T_c = 0.34 К (в магнитном поле, перпендикулярном поверхности, она уменьшается). Конечно, такая температура сверхпроводящего перехода слишком низка, но, возможно, ее удастся повысить путем легирования кремния не акцепторными, а донорными атомами. Так или иначе, результаты работы по трансформации самого популярного полупроводника в сверхпроводник впечатляют.

http://perst.isssph.kiae.ru/Inform/perst/6_20/index.htm

Физика. Электроника

Новая концепция сверхпроводниковой памяти

Прототипы сверхпроводниковых цифровых устройств с высоким быстродействием и малой потребляемой мощностью, превосходящие по этим параметрам полупроводниковые приборы, уже созданы, однако широкого внедрения в практику они пока не получили. Основная проблема использования сверхпроводников в компьютерных технологиях (по крайней мере, при изготовлении запоминающих устройств) - недостаточная плотность размещения базовых элементов. Применяемая сейчас RSFQ-логика позволяет кодировать двоичные биты в виде квантов магнитного потока F₀, каждый из которых хранится в сверхпроводящем кольце. Расчеты показывают, что размер одиночного кольца должен быть порядка нескольких микрометров. Каким же образом можно радикально уменьшить размер той области, где хранится квант F₀?

Группа специалистов из США и Германии предложила новую технологическую концепцию - комбинированную ячейку памяти с ферромагнитной квантовой точкой, которая хранит в себе бит информации, и джозефсоновским переходом, который ее считывает (Held R., Xu J., Schmehl A. et al. // Appl. Phys. Lett. 2006. V.89. P.163509-163511). Ячейка состоит из двух расположенных рядом параллельных сверхпроводников, на одном из которых находится ферромагнитный островок. Запись осуществляется следующим образом. В результате пропускания электрического импульса по сверхпроводнику в ферромагнитном островке создается магнитное поле HFM, которое проникает в барьер джозефсоновского перехода. В зависимости от направления тока в проводнике силовые линии поля могут идти или от перехода (такой вариант можно принять за логический "0"), или к нему ("1"). Для считывания информации используется фоновое магнитное поле HBG, генерируемое постоянным электрическом током, который течет по второму сверхпроводнику. Направление вектора HFM можно вычислить, измерив величину джозефсоновского тока, который определяется суммарным магнитным полем H = HBG + HFM.

По оценкам, величина магнитного потока, проникающего при этом в барьер туннельного перехода, не зависит от поперечных размеров квантовой точки; следовательно, никаких ограничений на размер такой ячейки памяти не существует, и при создании электронной памяти можно достичь очень высокой компактности. Именно это обстоятельство исследователи считают основным преимуществом своей концепции. Но это касается одного элемента, а если их много? Не будут ли они влиять друг на друга? Ученые полагают, что если и будут, то незначительно: по мере удаления от ферромагнитной точки магнитное поле падает обратно пропорционально кубу индуктивности.

Ячейка памяти с ферромагнитной квантовой точкой, которая хранит в себе бит информации, и джозефсоновским переходом, который ее считывает.

Для проверки концепции использовались массивы ниобиевых джозефсоновских контактов, изготовленных по 3-микрометровой технологии. Сверхпроводящие провода были также из ниобия, а в качестве ферромагнетика выбрали пермаллой (Ni₈₁Fe₁₉), при этом размеры квантовой точки составляли 6 мкм ґ 9 мкм ґ 600 нм. К сожалению, величины управляющих токов для перемагничивания пермаллоя должны были составлять не менее 100 мА, однако это ограничение, по мнению исследователей, можно снять, подобрав оптимальный магнитный материал и улучшив дизайн элемента. В целом же они уверены в перспективности предложенной ими конструкции для электроники.

http://perst.isssph.kiae.ru/Inform/perst/6_20/index.htm

Информатика

Ключ на весь мир

Важный шаг в развитии квантовой коммуникации сделала недавно большая многонациональная (из Австрии, Великобритании, Германии, Нидерландов, Сингапура) группа ученых (Schmitt-Manderbach T. et al. // Phys. Rev. Lett. 2007. V.98. P.010504). Они передали секретный ключ по открытому пространству с одного острова, относящегося к группе Канарских, на другой, расположенный в 144 км от первого. Такое расстояние уже близко к высоте низкой спутниковой орбиты, а это означает, что в дальнейшем подобную информацию можно будет отправить с помощью космической связи в любую точку Земли. Скорость передачи составила 12.8 бит/с при затухании в канале 35 дБ. Для отправки большого объема данных такая скорость, конечно, слишком мала, но для пересылки шифровочного ключа - вполне достаточна.

В современной системе секретной коммуникации ключ - это некое большое простое число, которое надо каким-то особым способом передать получателю (что и становится самым уязвимым моментом). Затем информация передается по открытым каналам связи в виде ряда чисел, которые представляют собой произведение ключа на другое большое простое число. Никакая коммуникация, в том числе и квантовая, не исключает возможность подслушивания. Однако только квантовая криптография позволяет надежно его фиксировать (См. также: Квантовая криптография // Природа. 2006. №9. С.81).

В данном случае экспериментаторы использовали протокол Беннета-Брассара для однофотонной коммуникации, позволяющий отличить естественное затухание в канале от пропадания фотонов в результате подслушивания. Они модифицировали этот метод на основе протокола "decoy" (приманка)1: законные пользователи намеренно случайным образом подменяют полезные импульсы обманными многофотонными сигналами, и если затухание этих последних окажется существенно меньше, чем пропадание полезных импульсов, - значит, канал подслушивают. Для связи использовали слабые лазерные импульсы со средним числом фотонов в импульсе, равным 0.3. Хотя существуют идеальные однофотонные источники на квантовых точках, сигналы от них хорошо распространяются только в оптоволокне, что очень дорого для организации связи на больших расстояниях. К тому же вследствие затухания в оптоволокне через каждые 100 км необходимо ставить секретные промежуточные пункты, которые гораздо более доступны для разведки, чем спутник.

http://perst.isssph.kiae.ru/Inform/perst/2007/7_03/index.htm

Химия

Высокий лес нанотрубок заданного диаметра

Перспективность использования углеродных нанотрубок в электронике, электрохимии, для создания новых сверхпрочных материалов не вызывает сомнений. Однако до сих пор не были разработаны сравнительно недорогие и в то же время высокоэффективные технологии получения больших массивов трубок с заданными характеристиками. Наиболее популярен сейчас метод химического осаждения паров на поверхности металлического катализатора (в данном качестве используют наночастицы железа, никеля, кобальта). Этим способом, основанным на термическом разложении углеродсодержащих газов, получают "лес" вертикально ориентированных многослойных нанотрубок. Разброс их диаметров (он соответствует разбросу размеров частиц катализатора) уменьшить до сих пор не удавалось, поскольку технологически невозможно было получать одинаковые по величине металлические частицы.

Решение проблемы предложили японские исследователи, возглавляемые первооткрывателем нанотрубок С.Иджимой (S.Iijima). Они обнаружили, что средний диаметр синтезируемых нанотрубок зависит от толщины металлической пленки-катализатора. В экспериментах пленки железа разного поперечного сечения (от 0.8 до 1.9 нм) создавали на кремниевой подложке размером 20ґ20 мм, покрытой слоем Al₂O₃ толщиной 30 нм. Синтез углеродных нанотрубок производили в течение 10-30 мин. В качестве источника углерода использовали этилен, прокачиваемый через реактор при температуре 750°С со скоростью 10-150 см³/мин. При нагреве однородная пленка превращалась в слой упорядоченных частиц железа одинакового размера, соответствующего ее толщине. Иными словами, трубки требуемого диаметра удавалось получать всего лишь путем использования металлической пленки необходимой толщины.

Обычно длина трубок, синтезируемых методом химического осаждения паров, не превышает нескольких микрометров: по мере роста трубок снижается эффективность катализатора. Чтобы предотвратить окисление поверхности пленки железа, японские исследователи добавляли к этилену небольшое количество паров воды (0.002-0.05%). В результате этого простого новшества продолжительность эффективной работы катализатора возросла настолько, что длина нанотрубок достигала 2.2 мм, т.е. увеличилась на три порядка.

Таким образом, созданы серьезные предпосылки для массового производства нанотрубок как основы для новых сверхпрочных материалов.

http://perst.isssph.kiae.ru/Inform/perst/6_19/index.htm

Биология

Конкуренция и размер клюва земляных вьюрков

Как известно, концепцию естественного отбора Дарвин разработал на основе сравнительного изучения изменчивости размеров и формы клюва у земляных вьюрков - эндемиков Галапагосских о-вов (этот отряд певчих воробьиных даже получил название дарвиновых вьюрков). Однако сам процесс естественного отбора никто в природе до сих пор не наблюдал, а потому его существование и эффективность нередко оспаривались. И вот теперь, похоже, орнитологам П.Р. и Б.Р.Грантам (P.R., B.R.Grant; Принстонский университет, США) удалось наконец посредством прямых многолетних наблюдений подтвердить этот механизм по крайней мере для одного из видов - среднего земляного вьюрка (Geospiza fortis).

К косвенным доказательствам эффективности естественного отбора эволюционисты давно относили так называемое смещение признаков: близкородственные виды обычно плохо различимы морфологически в тех районах, где их ареалы не перекрываются, и намного лучше там, где они совместно обитают и где им приходится конкурировать друг с другом. Такая дивергенция по экологически важным признакам позволяет видам с близкими потребностями избегать конкуренции и устойчиво сосуществовать на одной территории. Этот процесс обратим: при исчезновении конкурента вид может занять его нишу и приобрести свойственные тому признаки.

Обитающий на Большом острове Дафне средний земляной вьюрок отличается необычно малым для этого вида размером тела и клюва, поскольку здесь отсутствует его обычный конкурент - малый земляной вьюрок G.fulinginosa. Объясняли это тем, что на острове вьюрку G.fortis доступны имеющиеся в изобилии мелкие семена, которые на других островах архипелага выклевывает его конкурент, малый земляной вьюрок.

Полевые наблюдения подтвердили связь размера клюва с видом корма птиц. В 1977 г. во время засухи на острове мелких семян перестало хватать, и вьюркам пришлось переключиться на более крупные и твердые, которые расклевывать могли только особи с более мощными клювами. Большинство вьюрков в этот год погибло, причем смертность была выше среди мелкоклювых особей. Таким образом, средний размер клюва в популяции определяется соотношением энергетических затрат при питании семенами разного размера; это соотношение зависит от размера клюва и обилия разных видов корма и может быть смещено появлением конкурента.

Средние земляные вьюрки с крупным (а) и мелким (б) клювами, а также их пищевой конкурент - большой земляной вьюрок (в).
Плоды якорцев ладанниковых показаны как в целом, так и расколотом вьюрком виде (из пяти пустых гнезд извлечены семена).
Фото П.Р. и Б.Р. Грантов

В 1982 г. ситуация на острове изменилась в связи с вселением большого земляного вьюрка (G.magnirostris), который может конкурировать со средним за пищу, особенно в сухой сезон, когда корма мало. Большой вьюрок обычно питается семенами якорцев ладанниковых (Tribulus cistoides), которые заключены в твердую оболочку с шипами. Расклевать ее могут не только G.magnirostris, но и крупноклювые особи G.fortis (именно поэтому они пережили засуху 1977 г.), но на это у них уходит втрое больше времени. Самые мелкоклювые особи G.fortis даже не пытаются добраться до содержимого этих плодов. Большой земляной вьюрок вытесняет среднего с участков, где произрастают якорцы, сокращая их количество до такой степени, что G.fortis становится "невыгодно" питаться плодами этого растения.

По прогнозу Грантов, большой вьюрок, лишая сородича этого вида корма, окажет селективное давление на его популяцию, в которой сохранятся лишь особи с малым размером клюва. Такой сдвиг произошел в 2004 г., когда популяция G.magnirostris достигла уровня, достаточного для реализации движущего отбора, направленного против крупноклювых особей G.fortis. Многолетние измерения величины их клюва с последующим статистическим анализом результатов подтвердили эту закономерность эволюционной динамики данного признака. Таким образом, теоретические положения эволюционной экологии впервые были подтверждены непосредственными полевыми наблюдениями.

Science. 2006. V.313. №5784. P.224-226 (США).

Зоология

Мимикрия у лягушек-древолазов

Бейтсовская мимикрия - подражание защищенным или несъедобным животным - особенно разнообразно проявляется среди земноводных и пресмыкающихся, так как в этой группе много ядовитых видов. Один из бейтсовских комплексов исследовали в Эквадоре американские зоологи К.Дарст и М.Куммингс (C.R.Darst, M.E.Cummings; Университет Техаса).

Комплекс состоит из трех видов лягушек-древолазов. Два из них - Epipedobates bilinguis и E.parvulus - относятся к одному роду и очень ядовиты. Как и положено ядовитым животным, их отличает яркая предупредительная окраска, основу которой составляют броские красные пятна. Но у E.bilinguis их дополняет желтый рисунок, а в окраске E.parvulus желтого цвета нет. Ареалы обоих видов перекрываются лишь в незначительной степени. Третий вид комплекса - Allobates zaparo - тоже древолаз, только неядовитый. Для защиты от хищников он подражает своим ядовитым родичам. При этом в местах совместного обитания с каждым из них он представлен соответствующей цветовой морфой.

Сам по себе подобный бейтсовский полиморфизм - довольно интересное природное явление. Но наиболее интересная коллизия возникает там, где встречаются оба ядовитых древолаза. Теоретически в такой ситуации для вида-имитатора возможны три варианта адаптации: внутрипопуляционный бейтсовский полиморфизм (существование в одной популяции как особей, подражающих E.bilinguis, так и особей, похожих на E.parvulus); формирование промежуточного фенотипа; подражание более ядовитому и более массовому модельному виду. Однако исследованный комплекс не соответствовал ни одному из этих вариантов! В районе совместного обитания более массовый вид - E.parvulus. Как показали проведенные исследования, он же и более ядовитый. И тем не менее Allobates здесь имеет такую же окраску, как E.bilinguis.

Чтобы понять биологический смысл этого неожиданного феномена, американские исследователи провели опыты с хищниками, роль которых в экспериментах выполняли куры. Набрасываясь на ядовитых лягушек и получая в результате негативный опыт, куры обучаются обходить их в дальнейшем стороной. Но выяснилось, что восприятие разных моделей окраски у хищников различно! Куры, усвоившие опасность более ядовитой модели E.parvulus, распространяют этот опыт и на вторую модель. Напротив, те хищники, которые "обучались" на менее ядовитой E.bilinguis, не переносят полученный опыт на E.parvulus. Другими словами, курица, которая "знает", что E.parvulus несъедобен, не будет нападать и на E.bilinguis. А вот та птица, которая усвоила ядовитость E.bilinguis, при возможности обязательно попробует на вкус E.parvulus. Таким образом, вероятность атаки хищника на древолаза, более ядовитого в этой паре, оказывается более высокой! Понятно, что виду-имитатору выгоднее подражать не ему, а E.bilinguis.

Nature. 2006. V.440. №7081. P.208-211 (Великобритания).

Зоология

Коловратки - симбионты амеб

Симбионты одноклеточных организмов до настоящего времени были известны лишь в одной группе многоклеточных животных - у нематод (Чесунов А.В., Милютин Д.М., Евсеев А.В. Многоклеточные паразиты простейших // Природа. 2000. №3. С.6-12). Недавно бельгийский зоолог из Университета Антверпена В.де Смет (Smett W.H.de // Zootaxa. 2006. V.1339. P.31-49) описал два новых вида коловраток, обитающих внутри раковинных амеб. У этих коловраток строение челюстного аппарата оказалось столь необычным, что их (и еще один свободноживущий вид) пришлось выделить в новый род Asciaporrecta и даже новое семейство Asciaporrectidae. A.arcellicola обнаружена в раковине амеб Arcella sp., собранных в Марокко и на Аляске, а A.difflugicola - внутри амеб Difflugia sp., найденных в Бельгии и на Аляске.

Обе коловратки не только живут в раковинах живых амеб, но и откладывают там яйца. Поскольку характер питания коловраток неизвестен, непонятны и их взаимоотношения с простейшими - комменсалы (сотрапезники) они или паразиты амеб. По крайней мере никаких следов редукции, характерной для многих паразитических коловраток, которые живут внутри кольчатых червей, ни у того, ни у другого вида не обнаружено.

Несомненно, представители нового семейства широко распространены в умеренных и арктических районах Северного полушария и наверняка будут обнаружены на территории России.

Вирусология

Может ли птичий грипп стать "человеческим"?

Как известно, изначально непатогенный вирус гриппа H5N1 стал высокопатогенным, причем не только для его естественных хозяев - диких водоплавающих птиц, но и для других животных, в том числе человека. Среди домашних птиц вирус H5N1 уже вызывает ежегодные эпизоотии и даже панзоотии, а среди людей его распространение пока ограничено. Чтобы вирус H5N1 приобрел пандемические свойства, он должен "научиться" проникать в организм человека через дыхательные пути (пока же заражение происходит через кишечник). По мнению специалистов, для этого вирусу гриппа птиц необходимо обменяться генами (так называемая реассортация) с одним из вирусов гриппа человека, которые передаются воздушно-капельным путем и ежегодно вызывают эпидемии (подробнее см.: Львов Д.К., Забережный А.Д., Алипер Т.И. Вирусы гриппа: события и прогнозы // Природа. 2006. №6. С.3-13). Возникающие время от времени реассортанты "птичьих" вирусов незнакомы иммунной системе человека, а потому быстро распространяются среди людей и поражают до четверти населения. Именно такие вирусы вызвали все пандемии ХХ в.: в 1918 г. - реассортант вируса H1N1, в 1957 г. - H2N2, в 1968 г. - H3N2.

Безусловно, самый эффективный способ профилактики сезонного гриппа - иммунизация населения, однако создать вакцину к несуществующему реассортанту вируса H5N1, который может вызвать пандемию, невозможно. В связи с этим ученые из Американского центра контроля и предотвращения заболеваний (Атланта, штат Джорджия) попытались с помощью метода обратной генетики сконструировать потенциально пандемический вирус (Science. 2006. V.313. №5787. P.601-602). Таким образом были созданы различные комбинации штаммов H3N2 (вируса сезонного гриппа человека) и H5N1, выделенного в 1997 г. Действие искусственно созданных вирусов проверялось на хорьках, чья дыхательная система столь же чувствительна к вирусу гриппа, как и у человека.

Чтобы смоделировать распространение вируса среди людей, зараженных и неинфицированных искусственными реассортантами хорьков заключили в разные, расположенные поблизости клетки, допуская свободную циркуляцию вируса по воздуху. Выяснилось, что все созданные гибриды вирусов вызывали у животных сравнительно мягкое течение заболевания. Реассортанты с наружными белками вируса человеческого гриппа H3N2 и с внутренними белками птичьего гриппа H5N1 хорошо реплицировались в клетках зараженных хорьков, но не передавались их соседям столь же успешно, как природный штамм H3N2. А гибриды с потенциально более опасной обратной комбинацией белков не только не размножались так же хорошо, как исходный H5N1, но и не распространялись среди хорьков. В другом эксперименте таким гибридам (с наружными белками H5N1 и с внутренними - H3N2) давали время на мутацию, после чего ими заражали здоровых хорьков. Этот цикл повторяли еще четыре раза, но тем не менее вирус не стал трансмиссивным.

Таким образом, выяснилось, что реассортантам необходимо большее количество генетических изменений, чем считалось ранее. Однако ученые считают, что нельзя недооценивать опасность, связанную с распространением вируса птичьего гриппа, и в настоящее время проводят исследования по реассортации с другими штаммами H5N1 и разными штаммами человеческого гриппа.

Морская геология

Биоморфные образования в фосфоритах

Происхождение многих осадочных месторождений полезных ископаемых трактуется разными исследователями по-разному. Так, генезис фосфоритов поначалу связывали с массовыми заморами морской фауны, затем - с бактериальными процессами, с химическим осаждением фосфата кальция из морской воды, с биогеохимическими реакциями, вулканогенными процессами, с процессами диагенеза и постседиментационным перемывом осадков. Ученые, придерживающиеся микробиологической гипотезы, ставшей популярной благодаря своей простоте, считают, что микроорганизмы концентрируют фосфор из морской среды, а после их отмирания фосфор остается в осадке и накапливается до масштабов месторождения. В качестве основного аргумента приводится то обстоятельство, что в фосфоритах нередко присутствуют образования округлой, удлиненной, нитчатой и трубчатой форм, близкие по размеру и облику к широко распространенным микроорганизмам - бактериям, низшим грибам и синезеленым водорослям.

Эту микробиологическую гипотезу опровергают Г.Н.Батурин (Институт океанологии им.П.П.Ширшова РАН, Москва) и А.Т.Титов (Институт геологии и минералогии СО РАН, Новосибирск), поставив в связи с этим вопросы: насколько такие микроструктуры действительно сопоставимы с бактериями; если их можно идентифицировать, то обладают ли они специфической функцией накопления фосфора; наконец, насколько широко эти гипотетические бактерии распространены в фосфоритах.

Используя наиболее совершенное электронно-микроскопическое оборудование, нейтронно-активационный и плазменный анализ, авторы исследовали биоморфные ультрамикроскопические частицы в современных фосфоритовых конкрециях из диатомовых илов шельфа Намибии, распространенные на глубинах 60-120 м, а также часто встречающиеся в тех же осадках нелитифицированные копролиты морских львов, колония которых обитает в этом районе. По химическому составу и те, и другие - типичные фосфориты с содержанием Р2О5 до 28-33% (материал для анализа был собран во время рейсов научно-исследовательских кораблей "Академик Курчатов" и "Михаил Ломоносов").

Было сделано около 100 электронных снимков микроструктур фосфоритов с четырьмя разновидностями фосфатных частиц: рыхлые, уплотненные, плотные стяжения и слабо литифицированный копролит морского льва. Основное внимание авторы уделили описанию морфологии наиболее распространенных аутигенных фосфатных образований - сгустков неправильной формы, глобулярных и палочковидных частиц.

Частицы неправильной формы встречаются во всех типах изученных образований, но в слабо литифицированных стяжениях, содержащих значительную долю материала вмещающих осадков, они не образуют сплошных масс и рассеяны среди опалового детрита. Если в диагенетических фосфатных стяжениях частицы неправильной формы образовались, по крайней мере частично, за счет дегидратации первоначально сплошной колломорфной фосфатной массы, то в копролитах происходила фосфатизация уже образовавшихся ранее форм выделения биогенного материала, прошедшего через пищеварительный тракт.

Глобулярные частицы обычно имеют правильную шарообразную форму, размером от менее одного до десятков микрометров в диаметре. Обычно они образуют агрегаты из тесно упакованных и частично слипшихся глобул разного диаметра; единичные частицы встречаются редко. Формирование глобул происходит за счет колломорфной фосфатной массы: сначала на ее поверхности формируются бугорки, которые по мере дегидратации геля обособляются в форме комковатых агрегатов и отдельных глобул.

Колломорфные и глобулярные выделения фосфата: а - сгустки фосфатного вещества на поверхности створки диатомовой водоросли (в центре снимка) в плотной конкреции; б - колломорфный фосфат (слева) в ассоциации с глобулярным в плотной конкреции; в - агрегат комковатого колломорфного фосфата и уплотненной конкреции; г - колломорфный фосфат в фосфатизированном копролите морского льва.
Скопления удлиненных частиц фосфата: а - сплошная масса этих частиц в рыхлой конкреции; б - в поровом пространстве уплотненной конкреции; в - на поверхности обломка панциря диатомовой водоросли в той же конкреции; г - бугорчатое строение поверхности удлиненных частиц в той же конкреции.

Удлиненные (палочковидные) частицы имеют размер от >1 до 8-10 мкм и бывают столбчатыми, веретеновидными, реже гантелевидными. Встречаются иногда порознь в ассоциации с колломорфным или глобулярным фосфатом или в виде скоплений правильной или произвольной формы, или в виде сплошной плотной либо пористой массы. В целом распределение таких масс неравномерно и не подчиняется какой-либо закономерности; в каждой конкреции есть участки, где эти частицы отсутствуют.

Нередко частицы одинакового или разного размера прорастают друг друга, а также образуют усеченные формы, вырастая из полостей на панцирях диатомей или прикрепляясь усеченным торцом вертикально по отношению к любому твердому субстрату.

Изредка в фосфоритах наряду с описанными частицами встречаются трубчатые и червеподобные образования различного размера и формы, вероятно, биогенного происхождения. Возможно, некоторые трубчатые формы - это остатки гигантских сульфидокисляющих бактерий, населяющих верхний слой диатомовых илов.

Таким образом, преобладающая часть бактериоморфных частиц в современных фосфоритах относится не к биогенным, а к минеральным образованиям. В пользу этого мнения свидетельствует следующее: размер частиц варьирует в широких пределах (до 10 раз и более), тогда как бактерии одного вида имеют одинаковые размеры; частицы взаимно прорастают друг друга, образуют закономерные сростки и могут иметь усеченные формы, что характерно для минералов, но не для бактерий; частицы распространены крайне неравномерно: в одних образцах или их участках они образуют сплошные массы, в других полностью отсутствуют.

Океанология. Т.46. №5. С.754-758 (Россия).

КАЛЕЙДОСКОП

Охрана природы

Гвианские природные ценности под угрозой

Гора де Кав, находящаяся в Гвиане (французская территория на Атлантическом побережье северо-восточной части Южной Америки), представляет собой исключительно ценную экологическую и биологическую зону. В ней насчитывается 100 видов млекопитающих, 254 вида птиц, 700 видов растений (из них 18 - эндемики); 96.7% площади Гвианы покрыто лесами ценных пород (около 20 разновидностей). Однако в районе горы де Кав намечено организовать добычу золота открытым способом. Многие экологические организации Франции возражают против осуществления этого проекта, поскольку он предусматривает не только создание огромного карьера, но также горно-обогатительного комбината, который использует цианид и нитрат свинца.

Канадская группа Камбиор, уже владеющая лесной концессией в 45 км от Кайенны (административного центра Гвианы), приступила к строительству первых сооружений, необходимых для работы карьера. С июня 2001 г. на территории крупнейшего природного резервата Франции - Нурагю, являющегося ее заморским объектом экотуризма мирового значения, действуют золотодобытчики-контрабандисты, а в мае 2006 г. там были убиты два егеря.

Terre Sauvage. 2006. №218. P.51 (Франция).

Охрана природы

Вымирание тунца

Спрос на синего, или обыкновенного, тунца (Thunnus thynnus), подогреваемый все возрастающим интересом к японской кухне, на протяжении последнего десятилетия постоянно увеличивается. Промысел этой рыбы в Атлантическом океане и Средиземном море ограничивается квотой в 32 тыс. т, но на самом деле он приближается к 50 тыс. т - такова оценка Всемирного фонда защиты дикой природы и Международной комиссии по сохранению тунцовых Атлантики.

Главная на сегодняшний день проблема - высокая смертность зрелых особей. Она ставит под угрозу самовоспроизводство вида, ведь такие рыбы мечут больше икры. Но рыбопромышленники именно в их ловле и заинтересованы: у особей массой свыше 150 кг мясо жирнее и, следовательно, вкуснее, а потому его лучше покупают (в основном японцы - они потребляют 80% синих тунцов Средиземного моря).

Sciences et Avenir. 2006. №716. P.36 (Франция).

Метеорология

Микрокапли рождают мощный ливень

Формирование крупных кучевых облаков тесно связано с восходящими воздушными потоками и их турбулентностью. Шведские метеорологи недавно нашли объяснение, почему из кучевого облака дождь проливается мощным ливнем: по достижении некоторой предельной скорости воздушный поток становится турбулентным, микрокапли внутри каждого объема образовавшегося кучевого облака движутся в разных направлениях, что увеличивает частоту их столкновений, ускоряет их слияние, наконец, они становятся настолько крупными, что падают на землю ливнем.

Science et Vie. 2006. №1069. P.24 (Франция).

Охрана природы

Где жить лошадям Пржевальского?

Китайские ученые нашли место для выпуска лошади Пржевальского (Equus przewalskii) в природу. Им должен стать Государственный заповедник Ши Ху (Xi Hu National Nature Reserve) площадью 660 тыс. га. Расположенный на севере провинции Ганьсу, он включает оз.Лобнор и окружающий его оазис. Из копытных животных в заповеднике обитают джейран, кулан и дикий верблюд. Китайские исследователи утверждают, что в историческом прошлом там обитали и лошади Пржевальского.

В настоящее время в Китае существует три центра разведения лошадей Пржевальского, два из которых находятся в провинции Ганьсу. Лошадей для возвращения в природу планируется взять из центра разведения редких животных Увей, расположенного на южной оконечности пустыни Алашань, где сейчас находятся 59 особей - потомки нескольких животных, завезенных из европейских зоопарков в 1989 г. В 2006 г. в центре родилось четыре жеребенка. Для выпуска подготовлены две гаремные группы численностью 13 и 9 особей. Эти группы, состоящие из лошадей разного возраста, содержатся в вольерах размером 4-5 га с естественным песчаным покрытием, почти лишенным растительности.

Программа реинтродукции лошади Пржевальского в заповедник Ши Ху разработана сотрудниками отдела охраны природы Министерства лесного хозяйства провинции Ганьсу. Дело за малым - найти денежные средства на строительство вольер для передержки животных в заповеднике Ши Ху и на их транспортировку к месту выпуска.

Археология

Парижские древности

Специалисты Национального института превентивных археологических исследований в ходе работ на вершине горы Сент-Женевьев, в центре Парижа, обнаружили следы одного из первых строений галло-романского города. Улица шириной 6 м была проложена в правление императора Августа (27 г. до н.э. - 14 г. н.э.). Самые старые из домов, с глинобитными полами, были сооружены из самана; начиная со второй трети I в. жилища стали строить из камня. В одном из них, датируемом XI в., сохранились фрагменты частных бань с плиточным декором, стенной художественной росписью и системой отопления под полом. Таким образом, открыт существенный пласт истории Лютеции - так в древности назывался Париж.

La Recherche. 2006. №398. P.18 (Франция).

Климатология

Ранняя весна в Европе

Из-за глобального потепления весна в Европе наступает примерно на неделю раньше, чем 30 лет назад. К такому выводу пришли А.Менцель (A.Menzel; Технический университет в Мюнхене, Германия) и Т.Спаркс (T.Sparks; Центр экологии и гидрологии, Монкс Вуд, Великобритания), проанализировав результаты 125 тыс. наблюдений за 542 видами диких и культурных растений в 21 стране за 1971-2000 гг. Исследователи сопоставили данные по температуре и время цветения, распускания листвы, появления плодов. Оказалось, что в последние годы в 78% случаев эти события начинаются раньше, в то время как их запаздывание наблюдается лишь в 3% случаев.

В Испанию весна приходит с опережением на две недели, в Великобританию - на 10 дней. Единственная страна, в которую весна приходит позже (на три дня), - Словакия. Сведений по Франции у Менцеля и Спаркса не было, поскольку эта страна не располагает национальной сетью таких наблюдений. Однако база данных "ФеноКлим" Института аграрных исследований Франции дает информацию, которую можно использовать для подобного исследования: в частности, плодовые деревья в этой стране начинают цвести на две недели раньше, чем 25 лет назад.

Преждевременный приход весны может оказать сильное воздействие на экосистемы, особенно на синхронизацию пищевых цепей.

Science et Vie. 2006. №1070. P.32 (Франция).

КОРОТКО

Американские ботаники К.Аткинс и М.Тейлор (C.Atkins, M.Taylor) обнаружили в национальном парке Редвуд (Северная Каролина, США) сразу три секвойи (Sequoia sempervirens), которые превосходят по высоте прежнего рекордсмена среди деревьев. Новому чемпиону (115.245 м) дали имя Гиперион, он на 2.4 м выше предыдущего - Гиганта Стратосферы. Другие два дерева-великана - Гелиос (114.696 м) и Икарус (113.142 м).

Science et Vie. 2006. №1070. P.34 (Франция).

* * *

Европейский зонд "Mars Express" позволил впервые наблюдать над поверхностью Марса, на высотах от 80 до 100 км, облака; раньше на таких высотах они не отмечались. Облака содержат СО₂ при температуре -193°С. Вероятнее всего, ядрами конденсации для них служат частицы марсианского грунта, принесенные ветрами, или же микрочастицы метеоритного происхождения.

Science et Vie. 2006. №1069. P.25 (Франция).

* * *

Все более частыми становятся случаи каннибализма у белых медведей моря Бофорта: на протяжении двух с половиной месяцев 2006 г. американский эколог зафиксировал три таких эпизода. Прежде, когда таяние ледникового покрова Арктического бассейна не было столь интенсивным, белые медведи умерщвляли друг друга в редких эпизодических схватках, в основном из-за самки. Ныне жертвами становятся ослабленные недостатком пищи особи, которых и преследуют сородичи. Сокращение ледового покрова ограничивает численность морских млекопитающих, за которыми охотятся белые медведи.

Science et Vie. 2006. №1068. P.36 (Франция).

* * *

Группа сотрудников Музея естественной истории (Осло), проводившая палеонтологические исследования на архипелаге Шпицберген (Свальбард) под руководством Й.Хурума, обнаружила ископаемые остатки морских рептилий, возраст которых определен в 150 млн лет (конец юрского периода). Среди них найден 21 скелет плезиозавров и шесть скелетов ихтиозавров. Однако наиболее впечатляющей и важной находкой стал скелет плиозавра. Эти ящеры отличались крупными плавниками, огромной головой и устрашающими размерами зубов. Длина тела шпицбергенского плиозавра при жизни составляла около 10 м.

Sciences et Avenir. 2006. №717. P.31 (Франция).

* * *

В 60-е годы прошлого века в замке Бэмбург - столице средневекового королевства Нортумбрия на севере Англии - был найден меч, датированный VII в. Недавно группа английских археологов провела рентгенографическое исследование меча, хранившегося со времени находки в специальном мешке. Оказалось, что его лезвие имеет уникальное исполнение: оно сделано путем соединения пайкой шести железных полос, а не четырех, как обычно. Вероятнее всего, этот меч - почетное оружие короля или особо заслуженного рыцаря.

La Recherche. 2006. №400. P.18 (Франция).

* * *

Посещение туристами десятков мест, включенных в список Мирового наследия человечества (городов Катманду, Непал и др., Большого барьерного рифа Австралии и т.п.) должно быть ограничено и даже вообще запрещено до 2020 г. Таково заключение "мозговой" лаборатории Центра футурологических исследований, получившей задание оценить стоимость ущерба, причиненного этим объектам как потоками туристов, так и потеплением климата.

Sciences et Avenir. 2006. №717. P.37 (Франция).

* * *

Комиссия Евросоюза по безопасности продуктов питания не рекомендует беременным и кормящим женщинам, а также детям, возраст которых менее 30 мес, употреблять в пищу некоторые виды рыб, способных накапливать метиловую ртуть. К этому ядовитому веществу очень чувствительна формирующаяся нервная система ребенка. Метиловая ртуть активно концентрируется в мышечных тканях таких хищных рыб, как меч-рыба, марлин и тунец.

Science et Vie. 2006. №1069. P.37 (Франция).

* * *

Почему некоторые виды впадающих в зимнюю спячку млекопитающих пробуждаются в течение зимы (несмотря на определенные затраты энергии) по нескольку раз? А.Люис и П.Хадсон (A.Luis, P.Hudson; Университет штата Пенсильвания, США) полагают, что в период зимней спячки иммунная система фактически отдыхает. С помощью математической модели они показали, что инфицированность млекопитающих патогенными организмами может контролироваться посредством пробуждения через определенные интервалы времени. По-видимому, такие пробуждения имеют целью стимулировать иммунную систему.

Science et Vie. 2006. №1069. P.19 (Франция).

* * *

Биологи Международного союза охраны природы произвели натурную киносъемку передвижений по дну на грудных плавниках ранее неизвестного вида акул. Съемки велись в водах, омывающих западную часть о.Новая Гвинея. Эта акула стала 50-м видом рыб, открытым в здешних водах.

Sciences et Avenir. 2006. №717. P.36 (Франция).

* * *

Группа германских и шведских физиков промоделировала образование фриков - гигантских (до 30 м) волн-убийц, прогноз которых в Мировом океане крайне сложен. Ученые пришли к выводу, что скорее всего фрики возникают, когда две серии волн, распространяющиеся в двух разных направлениях, встречаются под углом меньше 70°. Так, при столкновении под углом в 45° двух смоделированных трехметровых волн за 10 мин сформировался гребень высотой 10 м.

Science et Vie. 2006. №1070. P.22 (Франция).

* * *

Согласно исследованиям У.Л.Смита (W.L.Smith; Американский институт естественной истории, Нью-Йорк), в мире сейчас существует 1200 видов ядовитых рыб. Эта оценка в шесть раз превышает сделанную прежде; она существенно превосходит и число описанных видов ядовитых змей - от 450 до 500.

Sciences et Avenir. 2006. №717. P.37 (Франция).

* * *

К 15 августа 2006 г. американский зонд "Вояджер-1", запущенный в 1977 г., прошел расстояние, в 100 раз превышающее расстояние между Землей и Солнцем - приблизительно 15 млрд км. Отныне этот искусственный космический объект стал самым удаленным из всех ранее посланных человеком с Земли.

Sciences et Avenir. 2006. №716. P.19 (Франция).

РЕЦЕНЗИЯ

ПУТЕШЕСТВИЕ БРАТЬЕВ ДЕМИДОВЫХ ПО ЕВРОПЕ.
ПИСЬМА И ПОДНЕВНЫЕ ЖУРНАЛЫ 1750-1761 ГОДЫ.

Под ред. Г.А.Победимовой.
М.: Индрик, 2006. 511 с.

"Ботанизирование с Линнеусом в ботанике"

А.К.Сытин
кандидат биологических наук
Ботанический институт им.В.Л.Комарова РАН
Санкт-Петербург

Письма и журналы - 92 документа, адресованные Григорию Акинфиевичу Демидову (1715-1761) сыновьями Александром, Павлом и Петром, содержат разнообразные впечатления от увиденного в Европе и отчеты о занятиях.

Демидовы - знаменитый род, достигший высокого общественного положения в иерархии Российской империи благодаря уму, предприимчивости и энергии их крестьянских предков. Тульский уроженец Никита Антуфьев, возведенный Петром I в дворянское достоинство, был выдающимся предпринимателем, как и его сын Акинфий Никитич Демидов - промышленник-горнозаводчик. Акинфий первым начал добывать асбест и малахит в окрестностях Невьянского завода на Урале, где имел 17 железоделательных и медеплавильных заводов. Он открыл богатые месторождения серебра и золота на Алтае, вскоре ставшие высокодоходным приобретением Кабинета императрицы. Первое серебро Колыванского рудника Елизавета Петровна пожертвовала на пышную гробницу, заключившую мощи Александра Невского в 1752 г. Тогда же внуки Акинфия Демидова стали студентами Горной академии во Фрейберге (Саксония), где в недрах Рудных гор некогда изучал геологию их дед. Кроме теории и опыта, он вывез из Германии ценнейший минералогический кабинет, и, дополнив эту коллекцию сибирскими образцами, завещал ее Московскому университету. Избытки доходов от процветавших предприятий Демидовы вкладывали в благотворительность, создавая просветительские учреждения и научные проекты. Деловая хватка у некоторых представителей этой семьи сочеталась с трогательной любовью к растениям.

Прокофий Акинфиевич Демидов (дядюшка авторов писем), изображенный на знаменитом портрете Левицкого в ночном колпаке и халате, указующим на основанный им Воспитательный дом, был славен не только филантропией и причудами, но и ботаническим садом, заложенным на склонах высокого берега Москвы-реки. Академик П.С.Паллас составил его научный каталог по поручению Демидова. Младший его брат Григорий Акинфиевич, отец странствующих юношей, благоустраивал ботанический сад в Соликамске, тогдашней соляной столице Урала, процветавшей за счет торговых и промышленных путей, скрещивавшихся на рубеже Европы и Азии. В этом старейшем из ботанических садов России (основанном, по-видимому, в 1731 г.) наряду с оранжерейными экзотами выращивали редкие растения Сибири, Дальнего Востока и даже Северной Америки, открытые натуралистами Великой Северной (2-й Камчатской) экспедиции И.Гмелином, С.Крашенинниковым и Г.В.Стеллером.

Демидовы сохранили материалы последнего землепроходца, ложно обвиненного в государственной измене, после его безвременной смерти в Тюмени (1746). Основную часть коллекции доставил в Петербург Акинфий Демидов, а дублеты образцов некоторых видов растений его сын Григорий отправил Карлу Линнею (1707-1778) - рискованный шаг, который мог квалифицироваться как передача секретной информации иностранному государству.

Элемент детектива и авантюры неотделим от истории ботанических коллекций во времена освоения колоний, ибо экономическая выгода культивирования пищевых, технических, лекарственных и декоративных растений была сопоставима с экспортом высоких технологий в наши дни. А потому петербургский академик Гмелин, обрабатывавший материалы для "Flora sibirica" в Тюбингене, имел все основания опасаться за свою жизнь. Демидовы же, как стратеги, видели гигантский потенциал развития богатой ресурсами Сибири и ясно понимали, что нет ничего практичнее, чем хорошая теория, а потому установление прямых контактов с интеллектуальной элитой Европы было жизненной необходимостью семьи.

Демидовы - деятельные и удачливые пассионарии первых поколений, утрачивают энергию в потомках, все более склонных к созерцательной самоуглубленности, однако Александр, Павел и Петр достойно несут бремя фамильной миссии. Изданные документы молодых Демидовых, адресованные родителям, рассеивают предубеждения о спеси и самодурстве как родовой черте семьи - они скромны, любознательны, доброжелательны и патриархальны, весьма наблюдательны, расположены к серьезным занятиям и чужды светского тщеславия. Серьезные юноши (младшему, Петру, было 10 лет, Павлу - 16, Александру - 17), судя по их письмам, живут весьма скромно, но полны достоинства. Учение они начали с освоения латыни и немецкого у профессора Сигизмунди в Ревеле (1750-1751), а после продолжили образование в университе Гeттингена и горной академии Фрейберга в Германии, посетили Прагу и Вену, Швейцарию, Италию, Францию и Голландию, Англию и, наконец, прибыли в Швецию. В Упсале они прослушали курс зоологии и ботаники у Линнея, и наконец, повзрослевшие, через Ригу и Кенигсберг вернулись на родину. Обучаясь европейским языкам, они не забывали русского, о правильности употребления Петром родной речи беспокоился отец, а потому ему приходилось писать два варианта - на русском и французском языках.

Они изучали горное дело, испрашивая специальное разрешение для посещения областей, принадлежавших тогда Священной Римской империи - Теплиц, Пресбург (Братислава), Хемниц, где осмотрели 18 заводов, рудников и приисков, чтобы проверить теоретические знания практикой. Братья сравнивали особенности технологий горных разработок, спускались в штольни. Кроме того, занимались необходимыми молодым людям физическими упражнениями, включая манеж, фехтование, уроки танцев. Светские мероприятия сводились почти исключительно к обязательным визитам - долг вежливости по отношению к соотечественникам и местной знати. Во всем присутствует необходимость соблюдения меры - Петр испрашивает позволения купить дорогие английские золотые часы, убеждая родителей в практичности этой роскоши.

Братья охотно посещали библиотеки, в том числе многочисленные монастырские и церковные книгохранилища, и везде - книжные лавки, где, не жалея средств, приобретали не только книги, но географические карты, гравюры на меди: "купферштрик от великой aloe в Лейпциге, которая в большом бозельском саду цвела" (с.74) и ноты. Все трое постоянно упражнялись в исполнительстве на струнных инструментах: Александр - на виоле, Павел на скрипке, а младший Петр - на бассе (среднее между современными контрабасом и виолончелью), и все - на клавикордах. Тот же Петр в своем журнале, описывая картину Паоло Веронезе "Брак в Кане Галилейской", удивляется не прославленному колориту мастера, а его идее изобразить группу венецианских живописцев музицирующими, при этом сам Веронезе представлен с виолой, Тициан играющим "на бассе, Тинторетто на скрыпице, а Бассано на флейтраверзе" (с.160). Петр настаивает на покупке последней в Турине, специально для Афанасия, "который хорошо играит на сем инструменте и прилежен" (с.150). Очевидно, музыканты разыгрывали не только струнные трио, но и квартеты, включающие партию духовых инструментов. Афанасий, слуга сопровождавших молодых господ, бывал участником ансамбля. О возможности дать ему художественное образование ходатайствует из Рима перед отцом Петр: "он подлинно в разуме, трезв и переимчив и имеет к наукам особливую охоту, при котором бы случаи также и архитектуры обучиться мог" (с.151). Петр, умевший извлекать смычком из жильных струн своего баса дивные звуки, был столь же искусен в умении касаться душевных струн, взывает к милосердию, упоминая об успехах обучавшегося в Риме крепостного "человека" барона А.С.Строганова. Строганов, ненамного старший годами, одновременно в 1752-1755 гг. изучавший сокровища искусств Европы, уже тогда меценат, а впоследствии директор Публичной библиотеки и президент Академии художеств. Благородное соперничество между Демидовыми и Строгановыми в благотворительности и человеколюбии имело результатом создание Строгановского училища и Демидовского лицея.

Молодые люди патриотичны в самом высоком значении этого слова. Они не забывают о родине и думают о ее будущем, в большой степени предвидя возрастающее значение Сибири. Время несостоявшегося визита братья с удовольствием провели, занимаясь "про себя руские книги читали. Мы весма радуемся получить чрез оные пространнейшее знание о Сибире и Камчатке" (с.125). Во Франкфурте-на-Майне 11 октября 1756 г. "смотрели у доктора Эренрейх его собственный кабинет. Во-первых, прошли мы некотрые хорошие картины, а потом изрядную и великую коллекцию от раковин, улиток, различных дерев, мраморов, друз, и очень многих от различных сортов руд и других каменьев, яко агатов, ясписов, гранат и проч. Сию колекцию получил он от господина Мартини, который с Гмелином в Сибирь ездил. От саморослых золотых руд имеется один кусок изрядной руды из Колывани, а от саморослаго серебра были некоторые куски руд из Медведскаго острога" (с.107).

Непонятное слово "планты" от (planta - лат.) - растения, породило и другое - "плантомания", или страстное увлечение выращиванием редкостей в садах, а также гербаризация и создание коллекций. Эта распространенная болезнь в екатерининский век охватила Россию, но Демидовы значительно опередили это поветрие. В Англии они посетили многие из достойных внимания садов джентльменов в окрестностях Лондона, о которых упоминают кратко, но подробно описали Ботанический сад и гербарий Оксфорда, насчитывавший 20 тысяч листов. В отдельных репозиториях (хранилищах) находились коллекции самого Хэмфри Сибторпа (1713-1797), как и Чарлза Дюбуа, Роберта Морисона, Иоганна Якоба Диллениуса, а также Джона Жерарда "который не только [гербарий. - А.С.] оставил, но и построил продолговатый дом на содержание в оном сушеных плант и принадлежащих к ботанике книг (а ныне и профессор Сибторп в оном живет), и еще 3 000 фунтов дал, чтоб из оных интересов профессору жалованье платить" (с.259). Интересно и упоминание о знаменитом ботаническом саду в Монпелье, где профессором тогда был корреспондент Линнея Франс Буассье де Соваж де ла Круа, читавший медицину студентам и очень благоустроивший сад. Однако Демидовых постигла и некоторая неудача: "Мы садовника в нем не застали, и тако велели чрез его подмастерья ему сказать, чтоб самых редких семян к нам прислал, но он сего не зделал, может быть, что в толь короткое время собрать их не мог" (с.207). География садов обнаруживает разнообразие источников, питавших собрания русских любителей растений иноземными редкостями.

Наконец прибыли в Швецию, в Упсалу: здесь братья намеревались учиться анатомии у профессора Самуэля Аурвиллиуса и, конечно, у архиатера Линнея, величайшего из ботаников.

5 марта 1761 г.: "Из сего Журнала видите, что мы у господина Линеуса ежедневно имеем 2 часа… имели вторую классу зверей, т.е. о птиц, и всех наилутчих ботанических авторов, о каких материях ане наилучше писали и каких землей плант ане всех лутче описали, также объявил нам всех ботанических систем и которые наилучшие. Мы крайнее удовольствие и пользу от него имеем" (с.331). Очевидно, Линней излагал материалы, содержащиеся в двух первых разделах "Философии ботаники" (1751), - "Библиотека" и "Системы".

6 мая: "И тако остается нам толко господин Линеус, кой нас весьма просил здесь по крайней мере до начала предбудущего месяца остаться, ибо никаких плант не имели и только за несколько дней начинали у него учиться описать плант и их имена в его "Systema Naturae" найти. До сих пор имели у него о птиц и инсектах [насекомых. - А.С.]. Я уповаю, что милостивый государь батюшка не погневаетесь, что мы намерены до начала предбудующего месяца здесь остаться, дабы в ботанизирование с Линеусом в ботанике могли тем более научиться. Господин Линеус засвидетельствует вам нижайшей свой поклон и вас крайне благодарит за посуленные вами ему семена и себя щастливым почитается вашу иметь дружбу" (с.332).

Коллекционирование предметов натуральной истории было одним из действенных способов коммуникации в XVIII веке. Эта страсть преодолевала сословные барьеры, соединяя любителей природы невидимой нитью. Число корреспондентов крупных ученых достигало нескольких сотен человек, а у Линнея таковых были тысячи, но он, не жалея времени и средств, вербовал себе новых. Особенно он был заинтересован в упрочении контактов с Россией, и семейство Демидовых в этом отношении преуспело: "Мы здесь купили одну колекцию от 1200 инсект… притом же подарила нам госпожа де Мартевиль несколько сот разных изрядных инсект, того ради намерены купить хороший для оных шкап и их по Линеусовой системе ранжировать, а господин Линнеус посулил не токмо нас в оном пособить, но так же и собрание наше, сколько ему возможно, комплеттировать. Понеже милостивый государь батюшка - великий охотник и знаток до всей натуральной гистории, то уповаем, что сия колекция вам не неприятной покажется, а тем более, что собрании инсект весьма редки, а гистория оных наичуднейшая и весьма полезна" (с.332). Григорий Акинфиевич поручил сыновьям приобрести и сочинения Линнея: "Господина Линеусовыя книги нами по вашему повелению куплены, выключа некоих, которых доныне достать не могли, но стараться будем их получить" (с.314).

20 мая: "От господина Линеуса также великую пользу имели и хотя не могли ботанику совершенно [т.е. в совершенстве. - А.С.] у него научиться, то однако ж такую от оной идею достали, что великое удовольствие от оной имеем. Завтра пойдем мы в первый раз с Господином Линеусом ботанизировать" (с.334).

Петр Демидов просит не прогневаться батюшку за финансовую помощь (200 медных талеров или 16 рублей), оказанную братьями соотечественнику: "Здесь находится один весма бедной штудент имянем Hoppius, который из России, здесь 4 лет медицину штудировал, весьма прилежен, и господин Линеус, каки многие другие, его хвалят, но ни денег, ни кафтана не имел" (с.334). Как следует из комментария (с.451), Кристоф Хоппиус напечатал в 1764 г. в Або диссертацию о пришествии на Русь варягов, и там же, спустя два года, издал вторую ее часть об эпохе Ярослава Мудрого.

Александр Григорьевич Демидов после смерти отца стал главой семьи и вел огромное хозяйство. В их числе семь заводов в окрестностях Перми и Екатеринбурга и дом в Петербурге (Гривцова, 1). На его сестре Наталье был женат знаменитый архитектор И.Е.Старов, который проектировал для него дом и усадьбу в Тайцах, а для Петра Григорьевича - усадьбу в Сиворицах. Таицкий самотечный водовод - уникальная гидротехническая система, проект которой выполнили инженеры-гидротехники Ф.В.Бауер и Э.Карбонье, в 1770-1780-е годы поила пруды и каскады Царскосельского парка - "сии живые воды", воспетые Пушкиным и Ахматовой. Вопреки преданию, Таицкий водовод сооружен не на средства Демидова, а из государственной казны. Павел Григорьевич Демидов отказался от значительной доли наследства в пользу братьев и предался "философскому уединению" в своем имении Леоново на Яузе. Он путешествовал, неоднократно посещал Англию, где в 1765 г. купил партию клубней картофеля, стал почетным гражданином города Глазго (Шотландия), вместе с Н.М.Карамзиным посетил усадьбу Стробери Хилл. Павел Григорьевич вел обширную переписку с учеными, прежде всего с Линнеем. Лисицу-корсак из степей между р.Уралом и Иртышом в 12-м издании "Systema Naturae" (1768), как и несколько видов птиц, Линней дал по его материалам.

Он собрал коллекцию, которую описал Г.И.Фишер фон Вальдгейм в четырехтомном издании "Museum Demidoff", учредил Ярославское училище высших наук (Демидовский лицей), жертвовал деньги на содержание бедных студентов и их заграничные командировки. Желая обеспечить Сибирь квалифицированными специалистами, он создал фонд для учреждения университета в Тобольске, и этот капитал составлял 190 тыс. рублей к 1881 г., когда первый сибирский университет открылся в Томске. Но особенно щедр Демидов был к Московскому университету, где его коллекции демонстрировались в специальных помещениях особого естественно-исторического кабинета. Собрание Павла Демидова сгорело в пожаре 1812 г. Сохранилась только часть коллекции моллюсков, которая сейчас находится в Зоологическом музее МГУ.

Можно поздравить читателей с интересной книгой. Издательство "Индрик", специализирующееся на филологических трудах и в меньшей степени на мемуарной литературе, как всегда демонстрирует взыскательность в выборе текстов и высокую культуру их комментирования. Книга удачно иллюстрирована, хорошо подобраны портреты лиц, с которыми встречались Демидовы; к сожалению, отсутствуют портреты братьев и их родителей, хотя, забавная черта(!), существовал некогда семейный портрет четы Демидовых кисти Давида Людерса. Григорий Акинфиевич был изображен на фоне кабинета редкостей, а его супруга - на фоне сада. Роза, стоящая перед нею в горшке, имела 25 листьев, по числу прожитых в супружестве лет, пять увядших роз - число умерших детей, а пять свежих, которые жена протягивала мужу, - это живые дети (две дочери и трое сыновей), герои рецензируемой книги. Эта наивная аллегория в духе лубочных картинок как нельзя лучше свидетельствует, что приверженность патриархальной старине этой ветви Демидовых прекрасно сочеталась с любовью к просвещению.

НОВЫЕ КНИГИ

Физика

К.А.Томилин. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ В ИСТОРИЧЕСКОМ И МЕТОДОЛОГИЧЕСКОМ АСПЕКТАХ. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. 368 с.

Фундаментальные физические постоянные - одни из важнейших элементов современной физической картины мира.

Книга посвящена истории возникновения и развития концепции фундаментальных физических постоянных, играющей центральную роль в современной физике. В первой части представлена история появления в физике таких постоянных, как скорость света, постоянная Планка, элементарный заряд. Во второй части рассмотрена история констант взаимодействий - гравитационной постоянной, постоянной Ферми, постоянной тонкой структуры и постоянной сильного взаимодействия. В третьей части анализируются происхождение терминологии, основные свойства фундаментальных постоянных, модели эволюции физических теорий с точки зрения фундаментальных постоянных, естественные системы единиц, основанные на фундаментальных постоянных. Четвертая часть посвящена основным научно-исследовательским программам XX в. с разными подходами к фундаментальным постоянным: попыткам введения новых фундаментальных постоянных, "пифагорейским" попыткам обоснования их численных значений, выявления возможной зависимости некоторых физических констант от космологического времени, антропной программе. Книга рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся возникновением современной физической картины мира.

Океанология

В.П.Шевченко. ВЛИЯНИЕ АЭРОЗОЛЕЙ НА СРЕДУ И МОРСКОЕ ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ В АРКТИКЕ. Отв. ред. А.П.Лисицын. М.: Наука, 2006. 226 с.

Атмосфера - один из каналов обмена и перераспределения вещества на Земле, содержащий взвешенные в воздухе частицы аэрозоля. Они оказывают существенное влияние на качество воздуха, видимость, разнообразные гетерогенные химические реакции и на климат. Аэрозолем называется совокупность мельчайших частиц или жидких капелек, взвешенных в газовой фазе. Морская поверхность представляет собой мощный источник специфического аэрозольного вещества. Генератором аэрозолей считаются пузырьки, возникающие при обрушении волн.

В книге на основании материалов, полученных в арктических экспедициях (1991-2005), и литературных данных обобщены результаты исследований влияния аэрозолей на условия среды и морское осадконакопление в Арктике. Описаны процессы эолового переноса и трансформации осадочного вещества от источников до мест накопления в донных осадках. Полученные данные могут быть использованы для оценки современного состояния экосистемы арктических морей, а также служить фоновыми для оценки возможного антропогенного воздействия на природу Севера.

Автор книги - кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории физико-геологических исследований института океанологии им. П.П.Ширшова РАН. Круг его научных интересов включает исследование роли аэрозолей, снега, льда, водной взвеси, потоков осадочного вещества в процессах осадконакопления.

История науки

В.В.Потапов, Э.А.Вангенгейм. ВОЗВРАЩЕНИЕ ИМЕНИ. АЛЕКСЕЙ ФЕОДОСЬЕВИЧ ВАНГЕНГЕЙМ. М.: Таблицы Менделеева, 2006. 152 с.

Профессор Московского государственного университета, организатор и первый руководитель Единой гидрометеорологической службы СССР Алексей Феодосьевич Вангенгейм (1881-1937) - наиболее яркая и в то же время драматическая фигура дворянского рода Вангенгеймов, представленного в гидрометеорологической службе России и СССР четырьмя поколениями династии, насчитывающей более 150 лет. Книга посвящена памяти выдающегося педагога и организатора науки.

Арест, а затем ссылка в Соловецкий лагерь особого назначения настигли Алексея Феодосьевича в расцвете творческих сил. Он был полон идей, которые собирался воплотить в жизнь для построения в СССР самой передовой гидрометеорологической науки в мире, для внедрения новых методов в систему народного образования и многого другого. В 1934 г. он был репрессирован, в 1937 г. расстрелян, а в 1956-м реабилитирован посмертно.

В книгу включены биографические сведения, выдержки из писем Вангенгейма с Соловков (1934-1937), а также письма к дочери, в которых он присылал для нее "учебные пособия".

Воспроизведены отдельные страницы истории гидрометеорологии России конца 19-го - начала 20-го столетия. Отражен взгляд "изнутри" на человеческие отношения в советской науке и в условиях лагерной жизни.