Новости науки

6 7 8 9 10 11 12

N8 (984)

Биология

Весна - "время любви" не у всех европейских змей

Циклы размножения палеарктических пресмыкающихся довольно сложны: для этих животных характерно несовпадение периодов развития половых продуктов самцов и самок, сезонов брачной активности, сроков оплодотворения, физиологического состояния и т.д. К числу интересных аспектов биологии размножения этих пресмыкающихся в Палеарктике относится осенний - незадолго до ухода на зимовку - "всплеск" репродуктивной активности. Образно говоря, его можно считать либо "отголоском" - неполным повторением основного, весеннего брачного периода, либо "преамбулой" - фальстартом весеннего периода следующего года. Понятно, что главным сезоном размножения остается весна. Оказалось, однако, что и это правило имеет исключения.

Наблюдения испанского исследователя Кс.Пареллада (X.Parellada; Служба охраны фауны), которые в течение нескольких лет он вел в вольере с условиями, максимально приближенными к естественным, показали, что репродуктивный цикл у курносой гадюки (Vipera latasti) из каталонской популяции носит парадоксальный характер, отличный от типичного цикла размножения других европейских змей. Как выяснилось, у этих змей вообще нет весеннего брачного периода: после выхода из состояния зимовки, змеи были малоактивны (не отползали от убежища более чем на 50 см) и только грелись на солнце. Активность резко возрастала в начале лета (после линьки), но была связана исключительно с добыванием пищи - никакого сексуального интереса самец не проявлял. И лишь в конце лета природа брала свое, пик брачной активности приходился на сентябрь, а детенышей самка приносила уже на следующий год.

Такой необычный характер активности можно было бы отнести на счет нарушений биологического ритма, вызванного полувольным содержанием, или объяснить небольшим числом наблюдавшихся особей (мало ли какие бывают отклонения!). Но вольерные наблюдения совпадают с данными о сезонных явлениях в природной популяции курносых гадюк Каталонии, в частности с удивительно высокой осенней и низкой весенней активностью этих змей, что подтверждает существование уникального цикла размножения. Хотя, конечно, необходимы дальнейшие исследования и подтверждения этого феномена.

Scientia Herpetologica.
Papers of 7th Ordinary General Meeting of Societas Europea
Herpetologica. 1995. P.250 - 254 (Испания).

Палеоантропология

Важное "недостающее звено" найдено

Когда антропологи говорят о "недостающем звене", они чаще всего имеют в виду связи между древним человеком и древней человекообразной обезьяной. Характер этого эволюционного перехода можно считать неплохо изученным, по крайней мере в сравнении со значительно более ранним этапом, когда происходило разделение между лемурами и долгопятами, с одной стороны, и высшими приматами - с другой. Вот этот ранний этап и оставался "недостающим звеном" в эволюции человека.

Теперь такой пробел, по-видимому, начинает заполняться благодаря интереснейшей находке, сделанной в 1995 г. на берегах р.Хуанхэ (китайская провинция Шаньси). Там были обнаружены остатки (челюсть с несколькими зубами) животного величиной с мышь, существовавшего на этой территории около 40 млн лет назад.

Ископаемое животное, которому было присвоено наименование Eosimias centennicus, изучил палеонтолог К.Берд (C.Beard; Музей естественной истории им.Карнеги, Питтсбург, штат Пенсильвания, США). По его мнению, эосимиас стоит на эволюционной лестнице между древнейшими приматами (долгопят и лемур) и обезьянами - как низшими, так и человекообразными. В какой-то точке эволюции эти две ветви разошлись и в дальнейшем развивались независимо, а эосимиас существовал где-то близко от точки раздела.

Масса тела этого животного составляла около 100 г. Строение в большой мере было сходным со многими обезьянами - в частности, одинаково широкий подбородок и кинжалообразные клыки. С другой стороны, мелкие и тупые коренные зубы говорят о том, что эосимиас мог питаться плодами и насекомыми.

Все это в значительной мере подкрепляет недавно предложенную гипотезу, согласно которой высшие приматы отделились от всех остальных около 55 млн лет назад и в этот период более напоминали грызунообразного лемура, чем современных нам обезьян. Если это верно, то от долго державшейся теории, по которой появление первых высших приматов произошло много позже, придется отказаться.

Science. 1996. V.272. № 5258. P.82 (США).

Метеорология

Озонные дыры ставят новый рекорд?

Сезонно возникающая в заполярных районах Южного полушария озонная дыра образовалась в 1996 г. в сентябре, т.е. необычно рано, и сразу же охватила весьма обширное пространство. К этому моменту метеорологи британской антарктической станции "Фарадей" (недавно переданной украинским полярникам и ныне носящей имя В.И.Вернадского) уже зарегистрировали рекордно низкий для августа любого года уровень концентрации атмосферного озона. Аргентинские специалисты в том же месяце зафиксировали на высокоширотном о.Огненная Земля 35-процентное истощение озона, ранее отмечавшееся лишь в сентябре, когда озонные дыры обычно достигают максимума. Около 20 сентября на британской южнополярной станции "Холли-Бей" (залив Галлея) содержание озона в атмосфере опустилось до 130 ед. Добсона, тогда как ранее в аналогичный период оно, как правило, оставалось в пределах 350 - 400 ед. Добсона.

Интересно отметить, что все эти показатели близки к тем, которые еще в первых числах сентября 1996 г. прогнозировал озонометрист Д.Хоффман (D.Hoffmann; Национальное управление США по изучению океана и атмосферы). Он указывал, что углубление озонных дыр обычно наступает каждый второй год. Подобная цикличность, по его мнению, вызывается естественными колебаниями в движении воздушных масс Южного полушария: именно они приносят с севера большие "дозы" химических веществ, способных активно разрушать молекулы озона. С учетом роста общего содержания таких веществ в верхних слоях воздушной оболочки Земли это, считает Хоффман, и должно было привести к возникновению в конце сентября - начале октября 1996 г. весьма глубокой озонной дыры.

Не все метеорологи разделяют убеждение, что 1996 г. окажется в данном смысле исключительным. Так, Дж.Шанклин (J.Shanklin; Британское антарктическое управление) полагает, что сентябрьские данные могут быть связаны с не совсем обычной метеообстановкой, приведшей к нехарактерному перемещению воронки холодного воздуха, в пределах которой и осуществляется преимущественно массовое разрушение молекул озона. В 1996 г. эта воронка сместилась в сторону Южной Америки, поэтому разрушение озона началось раньше и в более северной области (над о.Огненная Земля), чем обычно. Но это не обязательно означает, что озонная дыра станет рекордной по размерам и интенсивности.

New Scientist. 1996. V.151. № 2949. P.6 (Великобритания).

Сейсмология

Землетрясения и безопасность

В рамках Международного десятилетия по уменьшению последствий стихийных бедствий (International Decade for Natural Disasters Reduction; 1990 - 2000) в январе 1997 г. в Кобе (Япония) проходил международный симпозиум по землетрясениям и безопасности. Организованный Центром по улучшению здоровья Всемирной организации здравоохранения, симпозиум собрал более 200 экспертов из 22 стран, впервые обсуждавших эти проблемы комплексно.

За последние 30 лет число крупных землетрясений с катастрофическими последствиями постоянно увеличивалось: в 60-х годах в мире произошло 89 таких событий, в 70-х - 139, а в 90-е годы - 392, т.е. возросло в 4 раза. Напомним наиболее сильные из них: в Китае (1976, погибло 242 тыс. чел.); Гватемале, (1976, 22 тыс. погибших); Мехико-Сити (1985, 5 тыс. жертв); Спитаке, Армения (1988, 25 тыс. погибших при материальном ущербе в 14 млрд долл.); Иране, (1990, убито 7 тыс. чел., нанесен ущерб на 7 млрд долл.); Кобе (1995, более 6300 чел. погибло, 30 тыс. получили ранения, 300 тыс. потеряли кров, финансовые убытки составили 100 млрд долл.).

Как отметили участники симпозиума, рост катастрофических последствий от землетрясений вызван не только более частыми или более мощными физическими процессами, но также уязвимостью населения, в особенности городской бедноты (в районах ее проживания до 80% смертных случаев связано с ветхостью старого жилья, неспособного противостоять сейсмическим ударам). Это обстоятельство необходимо иметь в виду при развертывании строительства в сейсмоопасных зонах, особенно важно учесть, что с 2000 г. половина населения земного шара будет проживать в городах, а к 2025 г. городское население составит 80%.

Симпозиум обсудил различные аспекты, связанные со снижением уязвимости людей. Тысячи переживших катастрофическое землетрясение остаются полностью или частично недееспособными, их психологический и социальный ущерб невозможно измерить; посттравматический стресс у многих жертв землетрясения сохраняется еще надолго после события.

Необходимость специальной подготовки к чрезвычайным ситуациям и быстрота реагирования на них мирового сообщества были осознаны в ходе спасательных операций: например, после землетрясения в Кобе 65% спасенных были найдены в первые 24 часа; во время Армянского землетрясения те же 65% спасенных были извлечены из-под развалин в первые 18 часов.

Главный урок, приобретенный при ликвидации последствий землетрясений, - оперативность доступа спасателей в зону бедствия. Поэтому первостепенная задача - развивать собственные возможности для снижения своей уязвимости.

World Health Organization. Press Release № 8. 24 January 1997 (Швейцария)

Геохимия

Состав морской воды непостоянен

В соответствии с существующими теориями, химический состав вод Мирового океана в продолжение геологической истории Земли менялся незначительно. Таким представлениям противоречат результаты исследований геохимика Л.Харди (L.Hardie; Университет им.Дж.Гопкинса, Балтимор, штат Мэриленд, США).

Он считает: современный состав морской воды начал формироваться всего около 24 млн лет назад, что в масштабах существования планеты срок весьма краткий. И только однажды, около 540 млн лет назад, солевой баланс вод был сходен с нынешним. В промежуточный период концентрация некоторых ионов, например кальция, менялась, превышая современную почти в три раза. К такому заключению Харди пришел на основании анализа древних известняковых пород и эвапоритов (осадков, выпадающих на дно в результате пересыщения раствора).

Коллеги встретили гипотезу с известной осторожностью. Многие согласны с тем, что содержание в известняках и эвапоритах ионов магния, кальция, калия и других элементов сильно колеблется со временем, но эти колебания, считают они, происходят уже в самих породах по мере изменения их химического состава, а не в морской воде. Например, многие известняки проходят через этап доломитизации, в ходе которой первично содержавшийся в них карбонат кальция преобразуется в кальциево-магниевый карбонат.

Автор гипотезы указывает, что химический состав в значительной мере зависит от состояния активности срединно-океанических хребтов. Важнейшим источником ионов, растворяющихся в морской воде, служат гидротермы, незначительное изменение активности которых может радикально преобразовать химический состав морских вод.

В процессе возникновения молодой земной коры в пределах срединно-океанического хребта морская вода в зонах растяжения дна просачивается в недра. При существующих там температурах и давлениях базальты подвергаются метаморфизму и превращаются в зеленые изверженные породы (диориты, диабазы и т.п.). Этот процесс сопровождается "изъятием" ионов магния из воды, а кальций и калий возвращаются обратно. Время от времени часть таких химически измененных вод снова уходит сквозь гидротермальную расселину.

Харди утверждает, что объем морских вод, участвующих в циркуляции, прямо связан с интенсивностью образования молодой земной коры. Ныне в районе срединно-океанических хребтов отмечается период необычайно низкой активности. Поэтому воды океана сейчас относительно бедны кальцием и калием, но богаты магнием. Однако в меловой период молодая кора формировалась значительно быстрее, так что циркуляция вод через растягиваемые ею участки шла очень активно. Это существенно повышало концентрацию в море кальция и калия и понижало содержание магния.

Geology. 1996. V.24. № 3. P.279 (США).

Геохимия

Кристалл ставролита в алмазе

Л.Дэниелс и Дж.Гарни (L.Daniels, J.Gurney; Кейптаунский университет, ЮАР) совместно с Б.Хартом (B.Harte; Эдинбургский университет, Шотландия) изучили необычный кристалл ставролита (железосодержащий алюмосиликат), обнаруженный в одном из алмазов из выработок Доколвайо (Свазиленд). Оказалось, что внутри алмаза, сформировавшегося в мантии на глубине около 120 км, находится крошечный "обломок земной коры".

Этот кристалл поперечником 0.08 мм является метаморфическим минералом, образующимся в сланцах при средней температуре и высоком давлении, что наблюдается в зонах субдукции, приуроченных к глубоководным желобам. В данном случае кристалл ставролита был погружен на большую глубину в ходе субдукции много миллионов лет назад.

Обычно ставролит при высоких температурах и давлениях, существующих на глубине 60 - 80 км, переходит в другие минералы - силлиманит или кианит. Но, как полагают исследователи, данный кристалл избежал подобных превращений благодаря тому, что находился внутри другого кристалла (например, граната).

Попав в мантию, он каким-то образом "высвободился", но лишь с тем, чтобы оказаться заключенным внутри алмаза, сформировавшегося на глубине не менее 120 км. Затем (более 120 млн лет назад) этот алмаз был подхвачен магмой и вынесен в пределы земной коры.

Это - первый случай прямого свидетельства того, что геологическая порода может опуститься из коры в мантию, а затем вновь подняться к поверхности.

Nature. 1996. V.379. № 6561. P.153 (Великобритания).

Геофизика

"Горячие точки" литосферных плит дрейфуют сами?

Геолог Дж.Нортон (J.Norton; Exon Exploration Company) по результатам изучения геологии Гавайских о-вов пришел к заключению, что "горячие точки", т.е. сравнительно ограниченные по площади участки земной поверхности на дне океана или на суше с аномально высоким тепловым потоком, связанным с повышенной магматической и гидротермальной активностью, не остаются на протяжении геологического времени неподвижными.

Согласно современной теории, получившей широкое признание, мощная струя или струи магматического расплава "прожигают" толщу литосферной плиты (в данном случае - Тихоокеанской). Этот процесс ведет к формированию цепи подводных вулканов или вулканических островов. При этом их геологический возраст понижается по мере дрейфа плиты от "горячей точки"1. Так, подводные горы Императорского хребта имеют возраст от 60 - 55 млн лет, а вулканы Мауна-Лоа и Килауэ (Гавайские о-ва) - 2 млн лет. Резкий излом между направлениями осей простирания Императорского хребта (от 51o с.ш. и 168o в.д. до 32o с.ш. и 176o в.д.) и Гавайского хребта (от 31o с.ш. и 176o в.д. до 22o с.ш. и 160o з.д.) понимается специалистами как классический пример смены направления дрейфа литосферной плиты.

Нортон, проведя тщательный анализ ряда других "симптомов" дрейфа Тихоокеанской плиты относительно соседних литосферных плит - ориентации тектонических разломов, инверсии магнитного поля, дислокации пород, слагающих плиту, - пришел к выводу, что перемещается сама "горячая точка". Разворот на 60o между осями простирания хребтов отмечает то время, когда "горячая точка" зафиксировала себя в современном положении в контакте с мантийным расплавом. Ранее этого времени он поднимался ближе к нижней поверхности литосферной плиты.

Если, согласно Нортону, "горячие точки" не являются фиксированными объектами, то их "след" - подводные горы или вулканические острова - не могут точно отражать дрейф литосферных плит по расплаву магмы (астеносфере).

La Recherche. 1996. № 283. P.16 (Франция).

Геофизика

Новый взгляд на "горячие точки"

Специалисты обычно объясняли происхождение большинства подводных горных хребтов тем, что литосферная плита, постепенно перемещаясь над расположенной в мантии "горячей точкой", как бы "проплавляется", и на ее поверхности возникает цепочка вулканов с убывающими возрастами. Считается, например, что Гавайский архипелаг представляет собой часть появившихся таким образом подводных гор, вершины которых, выйдя на поверхность моря, прослеживаются на запад почти до северо-восточного побережья Азии.

Такая точка зрения в известной мере опровергается теперь в результате обработки спутниковых данных, в частности недавно рассекреченных Военным министерством США и предоставленных в распоряжение научной общественности. Первоначально были открыты гравиметрические материалы, собранные в период между мартом 1983 и октябрем 1986 г. спутником "Geosat" над водами, омывающими Антарктиду. Затем общим достоянием стали аналогичные данные относительно любого района, лежащего к югу от 30o ю.ш. Кроме того, возникла возможность сопоставить эту информацию с собранной спутником "ERS-1", принадлежащим Европейскому космическому агентству.

На основании этих материалов геофизики Д.Т.Сандвелл (D.T.Sandwell; Скриппсовский институт океанографии, Ла-Холья, штат Калифорния) и У.Х.Ф.Смит (W.H.F.Smith; Национальное управление США по изучению океана и атмосферы, штат Мэриленд) смогли построить беспрецедентно подробную карту дна Мирового океана. На ней впервые обозначен ранее неизвестный подводный хребет вулканического происхождения, простирающийся на тысячи километров по дну Тихого океана к востоку от о.Таити. Хребет получил наименование Пукапука - по имени острова, возвышающегося здесь над уровнем моря. Стало очевидным, что во многих регионах Земли, и в первую очередь в южной части Тихого океана, могут существовать и другие подобные горы и целые горные системы. Около половины обозначенных на новой карте вулканов до сих пор были неизвестны.

Ранее такой хребет, как Пукапука, считался бы результатом воздействия глубинной "горячей точки". Но космическая съемка, а также результаты работы в этом районе научно-исследовательского судна отвергают такую модель. Образцы донных пород показывают, что вулканы этой цепочки, весьма удаленные друг от друга, извергались почти одновременно. В случае, если бы вся гряда была порождена постепенным прохождением литосферной плиты над одной "горячей точкой", такая синхронность была бы невозможной.

В связи с этим Сандвелл предлагает гипотезу, согласно которой хребет Пукапука (и ему подобные) возник вследствие растяжения земной коры, образующей ложе океана: растягиваясь, плита становилась тоньше, в ней возникали длинные трещины, позволявшие глубинным расплавам изливаться на поверхность, что и привело к возникновению вытянутой вулканической гряды. Автор ставит под вопрос широко принятое положение, согласно которому многие, если не все, вулканические островные цепи возникли благодаря действию "горячих точек"; кроме того, он считает, что далеко не все из "установленных" наукой "горячих точек" в действительности существуют.

Гипотезу Сандвелла поддерживают геофизики М.К.МакНатт (M.K.McNutt; Массачусетсский технологический институт, Кембридж, США) и Ш.Д. де Мец (Ch.D. de Mez; Университет штата Висконсин, Мадисон, США).

Основные гравиметрические данные, на которых основана эта гипотеза, поступили в Интернет и стали доступны научной общественности всего мира.

Journal of Geophysical Research. 1995. V.100. № B8. P.15087 - 15099 (США).

Комментарий к проблеме "горячей точки"

Гипотеза об образовании океанских вулканических цепей вследствие прохождения литосферной плиты над "горячей точкой" была высказана и разработана Дж.Вилсоном и В.Морганом четверть века назад1. Она тут же получила широчайшее распространение, являясь основополагающей в геодинамических построениях. Сейчас таким путем объясняется происхождение по сути всех линейных вулканических хребтов в океанах.

Д.Сандвелл и У.Смит на основе гравиметрических карт, составленных в результате обработки материалов, полученных со спутников "Geosat", резко ограничивают применение упомянутой гипотезы, в чем они, безусловно, правы.

Автор этих строк еще в начале 80-х годов рассматривал два классических в этом смысле примера - Императорский хребет, простирающийся на 3000 км в северной части Тихого океана, и хребет Лайн длиной 4000 км, протягивающийся в его центральной части. Здесь нет возможности приводить подробности выполненного анализа, скажу только, что при этом учитывался большой спектр разнообразных данных, и в том числе - возраст пород, структура хребтов, магматические явления, палеоботанические данные. В обоих случаях вывод был однозначным: вулканические цепи отражают зоны глубинной проницаемости в земной коре и верхней мантии, имеющие разломную природу. Об этом было написано в двух статьях в "Геотектонике", из которых явствовало, что механизм "горячей точки" совершенно не имеет того значения, которое ему приписывается, и, следовательно, тектоника литосферных плит теряет одну из своих базисных основ. Таким образом, работы Сандвелла и Смита практически лишь подтверждают соображения, высказанные автором 16 и 13 лет назад.

Следует заметить, что отечественный научный журнал "Геотектоника" в течение 20 лет, начиная с 1976 г., в полном объеме переводился на английский язык и издавался Американским геофизическим союзом. Впрочем, уже неоднократно приходилось замечать, что ссылки на наши публикации у зарубежных авторов если и встречаются, то как редчайшее исключение.

Академик Ю.М. Пущаровский
Москва

Из подводного вулкана рождается остров

Согласно теории "горячей точки", поднимающийся от нее "столб" магмы "проплавляет" медленно перемещающуюся над ней литосферную плиту. При этом возникает цепь вулканов. Удобным местом для наблюдения таких процессов служит дно Тихого океана в 35 км к юго-востоку от о.Гавайи - крупнейшего в архипелаге. Здесь под водой находится действующий вулкан Лоихи, который питается магмой от мощного "столба" расплавленных в недрах пород. Изверженная лава образовала на дне океана гору, которая возвышается на 3500 м и продолжает расти. Ныне ее вершина кроется в 980 м под поверхностью моря.

Ученые пришли к выводу, что менее чем через 100 тыс. лет этот вулкан поднимется над водой и станет новым островом. Но, несмотря на свою молодость, Лоихи до сих пор демонстрировал геофизикам лишь слабые косвенные свидетельства своей активности. Чтобы улучшить возможности наблюдения, геологи и геофизики Гавайского университета в Гонолулу во главе с Ф.Дюннебиром (F.Duennebier) намеревались установить на вершине подводной горы автоматическую обсерваторию, которая круглосуточно собирала бы сейсмо- и вулканологические данные и телеметрически передавала их на сушу.

Однако 16 июля 1996 г. на склонах вулкана Лоихи началась серия непрерывных мелких землетрясений. За первые 10 сут число подземных толчков превысило 4 тыс. (у 80 из них магнитуда составляла более 4 по шкале Рихтера). Когда к месту событий приблизилось научно-исследовательское судно "Каимикаи О Каналоа", весь его корпус дрожал от сотрясений, говорящих о том, что Лоихи окончательно проснулся. Несмотря на опасность, за борт была спущена исследовательская подводная лодка с тремя специалистами. Но изверженные вулканом газы и частицы пород сделали воду уже на расстоянии 1 м от иллюминатора совершенно непрозрачной.

Впрочем, для эхолокатора кругового обзора это не стало неодолимым препятствием. К своему удивлению, специалисты обнаружили, что участок склона горы протяженностью 260 м соскользнул внутрь кратера метров на 300 - видимо, к этому привело резкое перемещение лавы в глубине вулканического конуса. Такого явления вулканологи под водой еще никогда не наблюдали.

С интересным феноменом столкнулись и геохимики. В частности, они обнаружили, что вблизи вулкана морская вода почти не содержит солей. Специалисты объяснили это тем, что извержение было настолько мощным, что вызвало бурное кипение воды и в результате ее сильное опреснение.

Столь подробные исследования извержений на дне океана никогда еще никем не велись. Ученые считают, что ранее делавшиеся оценки времени, через которое может появиться на свет новый остров, были преувеличены. События, происходящие на вершине и склонах самого молодого из вулканов Гавайской вулканической гряды, продолжают оставаться под тщательным наблюдением представителей различных наук о Земле.

Smithsonian Institution Bulletin of the Global Volcanism Network. 1996. V.21. № 7. P.2 (США).

Геотектоника

Откуда взялись Анды?

Происхождение Анд - одной из величайших на Земле горных систем, которая протянулась вдоль тихоокеанского побережья Южной Америки на 9 тыс. км, - составляет предмет оживленной дискуссии среди геофизиков и теотектонистов.

Согласно одной точке зрения, образование Анд связано с тем, что земная кора Южно-Американского континента в восточной своей части имеет сравнительно большую жесткость, чем в западной, где ее "смягчают" тепловая энергия и вулканизм, возникающие в ходе погружения океанической литосферной плиты в Перуанско-Чилийский желоб. При этом западная окраина континента почти неподвижна, а восточная "давит" на нее, что и приводит к тектоническому скучиванию и воздыманию земной коры. Но дело не только в этом.

Полагают, что главной силой в данном случае служит расширяющийся Срединно-Атлантический подводный хребет, давление которого передается в горизонтальном направлении и подталкивает континент в лежащую западнее литосферную плиту.

Оппонент этой гипотезы П.Силвер (P.Silver; Институт им.Карнеги, Вашингтон, США), использовав модели распределения сил в недрах региона, которые были построены П.Мейджером (P.Meijer; Утрехтский университет, Нидерланды), пришел к заключению, что давление хребта впятеро меньше, чем необходимо для перемещения гигантской Южно-Американской плиты. По мнению Силвера и его сторонников, сила давления должна быть подкреплена мощным течением вещества мантии у основания континентальной плиты, как бы "затягивающим" его в западном направлении.

Им возражает геофизик Р.Кобленц (R.Coblentz; Университет штата Аризона, Тусон, США). Он считает, что Силвер преувеличивает силы, необходимые для воздымания Анд. Если "затягивающий" эффект и существует, его величина должна быть пренебрежимо мала по сравнению с воздействием расширяющегося Срединно-Атлантического хребта. Аризонские исследователи рассчитали силы давления в пределах Южно-Американской плиты, при этом они опирались на данные 300 различных измерений, которые были сведены воедино М.Л.Зобак (M.L.Zoback; Геологическая служба США, Менло-Парк, штат Калифорния); эта работа представляет собой часть крупномасштабного международного проекта "World Stress Map" ("Мировая карта давлений").

Согласно этим новым расчетам, явления, создающие и поддерживающие Анды в их нынешнем состоянии, находятся в пределах 10 - 20 МПа, т.е. близки к тем значениям, которые отвечают гипотезе "подталкивания" со стороны Срединно-Атлантического хребта. Такое заключение подкрепляет мнение тех ученых, кто считает, что плиты земной коры отделены от нижележащей мантии астеносферой - слоем со сравнительно малой вязкостью, играющим роль "смазки".

New Scientist. 2996. V.149. № 2014. P.20 (Великобритания).

Геология

167-й рейс "ДЖОЙДЕС Резолюшн"

Проблемы позднекайнозойской климатической и гидрологической эволюции в последние годы наиболее интенсивно изучались в Северной Атлантике. Северная же часть Тихого океана в этом отношении до сих пор остается практически неисследованной. Лишь в 145-м рейсе "ДЖОЙДЕС Резолюшн", который проводился в 1992 г. по трансекту вдоль Алеутских о-вов от Северо-Западной котловины на западе до залива Аляска на востоке, впервые были получены непрерывные разрезы верхнекайнозойских осадков. Их изучение позволило надежно датировать многие события того времени, в том числе начало покровного оледенения в Северном полушарии.

Программа 167-го рейса была целиком посвящена именно вопросам позднекайнозойской эволюции климатического и океанологического режимов в Северной Пацифике. Рейс проводился с 19 апреля по 16 мая 1996 г. вдоль калифорнийского побережья Северной Америки, в полосе между 30o с.ш. на юге и 42o на севере. Научное руководство осуществляли М.Лайл (Буазский университет, США) и И.Коидзуми (Университет Хоккайдо, Япония); Программу океанского бурения представлял К.Рихтер1.

Современное Калифорнийское течение - одна из наиболее изученных гидрологических систем в мире. Однако поведение этого течения и связанной с ним системы прибрежных апвеллингов в ответ на климатические изменения в позднем кайнозое малоизвестно. Имевшиеся данные свидетельствовали, что эти процессы теснейшим образом связаны с эволюцией покровного оледенения в Северной Америке. В свою очередь они оказывали существенное влияние не только на гидрологический режим Северной Пацифики, но и на климатические условия прибрежных районов суши.

В истории океанского бурения 167-й рейс уникален по количеству скважин (52), пробуренных только в одном относительно небольшом регионе с единственной целью - реконструировать его позднекайнозойскую климатическую и гидрологическую эволюцию.

Исследования проводились в 13 точках (1010 - 1022). Скважины располагались вдоль нескольких профилей вкрест простирания континентального склона в интервале глубин 912 - 4226 м. Общая длина керна, извлеченного из всех скважин, составила 7.5 км при среднем выходе керна более 97%. Максимальное проникновение в осадки (426 м) достигнуто в скважине 1018. Относительно мелководные скважины (1015, 1017, 1019) вскрыли четвертичные осадки; в основании разрезов наиболее глубоководных скважин (1010, 1011, 1016, 1021) установлены осадки средне- и позднемиоценового возраста; в промежуточных по глубине скважинах бурение заканчивалось на разных уровнях плиоцена.

Все вскрытые разрезы осадков содержат остатки разнообразных карбонатных и кремневых микроорганизмов. Их детальное расчленение по составу и сопоставление с надежными данными по палеомагнитным инверсиям позволит датировать самые различные события. Планктонные фораминиферы по всему разрезу демонстрируют значительные изменения в своем составе, отражающие климатические колебания. Установлено, что наиболее холодноводный состав они имели в позднем миоцене и в гляциальные периоды четвертичного времени. Климатические колебания находят отражение и среди ассоциаций бентосных фораминифер: они свидетельствуют, что придонные воды во время ледниковий содержали заметно больше растворенного кислорода, чем в межледниковья. Выяснилось также, что значительное понижение температуры поверхностных вод в этом регионе, зафиксировавшее, вероятно, начало покровного оледенения в Северном полушарии, произошло 2.5 млн лет назад, а в зоне термоклина, судя по радиоляриям, - значительно раньше, около 3 млн лет назад. Анализ изотопов кислорода и углерода в лабораторных условиях позволит количественно оценить колебания температуры и продуктивности вод в различные периоды. Ясно, что значительные вариации разнообразия и количественного состава кремневых микроорганизмов в полученных разрезах связаны с эволюцией систем прибрежного апвеллинга.

Практически во всех точках бурения содержание органического углерода в осадках повышено. Как показывает анализ газов, органическое вещество повсеместно имеет преимущественно морскую планктоногенную природу, что обусловлено значительным поступлением биогенных элементов и интенсивным развитием фито- и зоопланктона в районах прибрежного апвеллинга. Отмечено, что максимальными концентрациями органического углерода характеризуются осадки межледниковий.

Уникальные материалы рейса по литологии, магнито- и биостратиграфии, продуктивности, геохимии осадков и поровых вод и др. представляют собой надежную основу для разработки модели эволюции систем прибрежных течений и зон апвеллингов Мирового океана в позднем кайнозое.

И.А.Басов, доктор геолого-минералогических наук
Москва

Охрана окружающей среды

Куда девать углекислый газ?

Крупное газовое месторождение Слейпнер-Вест на дне Северного моря (в норвежском секторе) отличается особенно высоким содержанием попутного углекислого газа (10% общей добычи). Если бы весь этот газ поступил в атмосферу, это обозначало бы, что Норвегия в целом увеличила выброс CO2 сразу на 3%.

Виновники загрязнения атмосферы углекислым газом облагаются в Норвегии крупным налогом, так что разрабатывающей месторождение компании это обошлось бы в 35 млн ф.ст. ежегодно. В связи с этим была предложена методика захоронения CO2 в донных породах на глубине около 1км.

Методика состоит в следующем: добываемый горючий газ пропускают через установленную на буровой платформе поглотительную башню, содержащую раствор аммиака. Затем CO2 выделяют из раствора при нагревании и подвергают сжатию до состояния сверхкритической жидкости, а затем с помощью насосов закачивают в поры песчаников, опорожнившиеся при добыче газа.

Некоторые геологи высказывают опасения, что углекислый газ, вступая в реакцию с водой, содержащейся в порах, или с самой породой непосредственно, закупорит поры. Несмотря на это, с августа 1996 г. система уже начала работать; ежегодно предполагается закачивать в недра около 1 млн т CO2.

New Scientist. 1996. V.151. № 2041. P.11 (Великобритания).

Экология

Паводки: возвращение к естественному режиму

В 1963 г. на р.Колорадо, протекающей по засушливому Юго-Западу США, было завершено строительство крупной плотины Глен-Каньон. Дальнейшие наблюдения за ее режимом выявили ряд отрицательных эффектов: замедленное течение способствовало накоплению большого слоя ила; нарушены естественные условия обитания многих организмов; исчезли приречные участки и пляжи. Объясняется это в основном тем, что прекратились естественные весенние паводки, прочищавшие русло и равномерно распределявшие осадочные материалы. Искусственные же попуски воды имели вместо сезонного главным образом суточный характер, а сезонный относился уже к летнему, а не весеннему времени.

Гидрологи и экологи еще в 1982 г. приступили к изучению природной среды Большого Каньона; через 10 лет стало ясно, что для сохранения и возрождения естественных условий в этом национальном парке США необходимо возобновить периодические паводки, а чтобы не причинить ущерб экономике - устраивать их в "подконтрольном" порядке. Комиссия, состоящая из гидрологов, экологов, энергетиков и экономистов, избрала период, близкий к прежнему времени естественного повышения стока р.Колорадо - между 20 марта и 2 апреля. За эту неделю через плотину сбросили около 1300 м3 воды, т.е. примерно половину естественного стока во время паводка. Однако подсчитано, что этого вполне достаточно, чтобы целенаправленно перераспределить песок на дне реки, восстановить отмели и пляжи и вернуть обитателям различных биотопов их привычную среду. В последние двое суток искусственного паводка сток уменьшался понемногу, дабы не создавать слишком резких перепадов.

Эти меры уже привели к "омоложению" р.Колорадо; возникло 35 новых прибрежно-пляжных участков; три четверти существовавших увеличили свою площадь. Наибольший положительный эффект отмечен на 100-километровом отрезке реки, лежащем непосредственно вниз от плотины.

Некоторый ущерб эти меры все же причинили (правда, несущественный по сравнению с пользой): пострадали некоторые виды улиток, заселивших мелководья за время отсутствия весенних паводков; не удалось избавить р.Колорадо от чуждых ей ранее видов окуня и сазана. Для оценки некоторых эффектов требуются более длительные наблюдения.

Конференция Американского экологического общества (Провиденс, август 1996) в принципе одобрила эти мероприятия. Бюро ирригации и мелиорации США готовится к аналогичным мерам в отношении сильно зарегулированных рек Колумбии (Северо-Запад США), Снейк и Миссури (Средний Запад). Специалисты из Турции и Японии официально заявили о своей заинтересованности в методике их проведения.

New Scientist. 1996. V. 151. № 2045. P.8 (Великобритания).

Медицина

Cтраны, свободные от дракункулеза

Генеральный директор Всемирной организации здравоохранения Х.Накаяма официально охарактеризовал Пакистан, Иран и еще 19 стран (см. дальше) как свободные от дракункулеза - паразитарного заболевания, известного также под названием ришта

Вызывает ришту Dracunculus medinensis (гвинейский червь, мединский червь) - самый крупный из тканевых паразитов, поражающих людей. После инфицирования он мигрирует по телу, вызывая нестерпимую боль, которая сопровождается лихорадкой, тошнотой и рвотой. Не известно ни лекарств, помогающих больному справиться с болезнью, ни вакцин против нее.

Будучи щироко распространенной в начале ХХ в., сегодня она встречается в эндемичных для паразита районах 16 стран Африки, южнее Сахары, а также в Индии и Йемене.

Всемирная акция против дракункулеза началась в 1980 г. в рамках Международной декады питьевой воды. Между 1992 и 1996 гг. число эндемичных городов и поселков по всему миру сократилось с 23 тыс. до 9900.

В Пакистане последние случаи заболевания относятся к октябрю 1993 г.; Иран не сообщал ни об одном из них с середины 70-х годов. В настоящее время эти страны можно считать свободными от болезни. К такому заключению пришла международная комиссия из 12 экспертов по здравоохранению, проверившая официальные отчеты министров здравоохранения Ирана и Пакистана и материалы международных регистрационных команд, посещавших наиболее удаленные уголки этих государств.

В других 19 странах - Австрии, Барбадосе, Бельгии, Болгарии, Бразилии, Вануату, Доминиканской Республике, Кирибати, Колумбии, Кубе, Островах Кука, Монголии, Папуа - Новой Гвинее, Румынии, Сингапуре, Соломоновых Островах, Тринидаде и Тобаго, Финляндии, Швейцарии - о дракункулезе не сообщалось в течение всего этого столетия (возможно, там просто не существует условий для передачи инфекции).

Глобальное искоренение дракункулеза может быть зарегистрировано при условии, что в течение трех лет не поступит сведений ни об одном случае заболевания на Земле. В близком будущем дракункулез может стать первым заболеванием паразитарной природы, которое будет полностью искоренено людскими усилиями.

World Health Organization.
Press Release № 7. 24 January 1997 (Швейцария).

Медицина

Терапия против СПИДа

29 апреля с.г. в Женеве на Информационном совещании по применению антиретровиральной (ARW) лекарственной терапии СПИДа были обсуждены: клиническая практика ARW (в том числе применение трех препаратов, включающих, в частности, ингибитор протеазы***); возможная устойчивость вируса к новой терапии, уже проявившаяся при моно- и билекарственном лечении; лабораторный мониторинг течения болезни; передача инфекции от матери к ребенку; этические и другие проблемы, связанные со СПИДом.

Хотя клинические данные ARW-терапии дают впечатляющие результаты лечения, тем не менее генеральный директор ВОЗ Х.Накаяма предостерег участников совещения от излишнего оптимизма, указав, что в настоящее время СПИД еще нельзя считать только хроническим, но не смертельным заболеванием Он отметил также массированный характер терапии (15 - 20 таблеток в день через 1 - 2 час) при дороговизне лечения (1000 - 1500 долл. в мес.). Большинству пациентов мира, особенно в развивающихся странах и странах с переходной экономикой, такое лечение недоступно.

Испытания метода тройной терапии ARW проводятся пока всего два года. Срок слишком мал, и хотя у пациентов, прошедших курс лечения, ВИЧ не выявляется современными методами, тем не менее еще нет уверенности, что они не перестали быть вирусоносителями, а также что после некоторого перерыва им не потребуется продолжить лечение.

World Health Organization,
Press Release № 137. 20 April 1997.

*** имеется в виду вирусная протеаза, нарезающая незрелые вирусные белки на активные фрагменты. Ее ингибирование подавляет обратную транскрипцию и другие фазы размножения ВИЧ, а также уменьшает цитотоксичность самого фермента - V.V.

Генетика

Y-хромосомная эволюция человека

Присущую лишь мужской части населения Y-хромосому удобно использовать для создания генеалогического древа по мужской линии (митохондриальная ДНК характеризует женскую линию). Недавно Y-хромосомная эволюция человека была прослежена специалистами США, Великобритании, Канады и Израиля на примере группы евреев - иудейских священнослужителей.

В соответствии с библейской датировкой, иудейские священники - когены - передают свой сан уже примерно 3300 лет строго по мужской линии от израильского Первосвященника. В общем числе евреев мира (около 7 млн) когены составляют 5%. У левитов - более поздней ветви духовенства - нет строгого наследования сана по мужской линии, и они не включены в рассматриваемую группу.

Оказалась, что в наследственных признаках когенов и светской части населения имеется четкое различие. Так, один из гаплотипов обнаружен лишь у 1.5% священнослужителей, а у светских евреев - 18.4%. Другой гаплотип имеется у 54.4% когенов (включая и ашкенази - выходцев из Северной Европы и сефардов - евреев из общин Северной Африки и Ближнего Востока), а у недуховных лиц - только 32.5%.

Исследователи обращают внимание на тот факт, что время эволюции, в течение которого сформировались найденные различия, очень мало - всего 3000 лет. Важность проведенной работы для оценки скорости и механизма Y-хромосомной эволюции человека несомненна.

Nature. 1996. V.385. № 6611. P.32 (Великобритания).

Химия

И снова об углеродной "четности" органических молекул

Недавно обнаруженный факт преобладания количества органических соединений с четным числом атомов углерода в них над соединениями с нечетным продолжает обсуждаться научным сообществом.

Объяснение факта преобладания "четных" молекул в органических веществах естественного происхождения предлагает М.Кейзер (M.Kaser; педиатрический факультет Калифорнийского университета, Сан-Франциско, США). Обратив внимание на то обстоятельство, что большое число биогенных органических соединений содержат по 40 - 80 атомов углерода в молекуле (особенно это проявляется при рассмотрении кристаллизующихся органических соединений), он отметил, что подавляющая часть этих молекул представлена производными моносахаров (а именно гексоз) или ароматических соединений на основе бензола C6H6.

Когда мы говорим о синтетических веществах, добавляет автор, надо иметь в виду, что зачастую их получают из углеводородного сырья естественного происхождения - в этом случае тоже понятно появление большого количества веществ, молекулы которых содержат четное число атомов углерода.

Автор подчеркивает также, что молекулы уксусной кислоты (CH3COOH) и ее производных (пребиотические молекулы, образованные метаном и формальдегидом), возможно, являются теми первичными кирпичиками, из которых построено живое, что и обусловливает наличие "четных" молекул в биоте.

Еще одно объяснение периодичности чет-нечет в органических соединениях предлагает П.Дж.Стэнли (P.G.Stanley; факультет биохимии и молекулярной биологии Университетского колледжа, Лондон, Великобритания). Многие органические соединения являются димерами или полимерами более мелких мономерных звеньев. Поскольку димеры и полимеры четных молекул могут быть только четными, а димеры и полимеры нечетных - и четными, и нечетными, общее количество четных соединений с большими молекулярными массами должно преобладать над нечетными.

Nature. 1997. V.385. № 6619. P.782 (Великобритания).

Астрофизика

Магнитогидродинамические процессы на Солнце

Как известно, на поверхности Солнца постоянно наблюдается различного вида активность: вспышки с температурой в сотни миллионов градусов, выбросы плазмы, взрывные процессы. Последние были подробно исследованы с помощью космического УФ-спектрометра SUMER (Solar Ultraviolet Measurments of Emitted Radiation instrument), установленного на спутнике SOHO (Solar and Heliospheric Observatory).

Одновременно на всей солнечной поверхности происходит около 30 тыс. взрывных событий. Продолжительность каждого - порядка 1 мин, протяженность - 1500 км, скорость выбрасываемого вещества - до 150 км/с. Нет сомнений, что важнейшую роль в развитии взрывных процессов на Солнце играет магнитное поле. Интенсивное преобразование энергии магнитного поля в кинетическую энергию плазмы можно, как полагают специалисты, объяснить за счет перезамыкания магнитных силовых линий.

До последнего времени применимость для описания солнечной активности простой двумерной модели перезамыкания, схема которой представлена на рисунке, не имела надежного подтверждения. Однако спектрограммы, полученные с помощью SUMER и обработанные группой исследователей во главе с Д.Иннесом (D.E.Innes; отделение астрономии Института Макса Планка, Германия), дали весьма веские доказательства существования процесса перезамыкания.

Спектрограммы сняты вблизи длины волны 0.14 нм при угловом разрешении около 1 угл. сек, что соответствует 715 км на поверхности Солнца. Зафиксирован ряд спектров, на которых видны вытянутые симметричные структуры, качественно соответствующие приведенной схеме. Существенно, что на противоположных участках объекта допплеровские сдвиги имеют различные знаки. Это доказывает, что действительно существуют две противоположно направленные струи истекающей плазмы, скорость которых, оцененная по величине допплеровского сдвига, достигает 100 км/с.

Трехмерное описание магнитогидродинамических процессов значительно сложнее и требует использования современных вычислительных средств - мощных компьютеров и специализированных алгоритмов. Несомненно, данные наблюдений SOHO и других космических аппаратов в сочетании с теоретическими расчетами обеспечат в ближайшем будущем значительный прогресс в физике Солнца.

Nature. 24 April 1997. V.386. P.811 - 813 (Великобритания).

Российско - норвежско-финская экспедиция, завершившая всестороннее экологическое обследование Кольского п-ова, сообщила о результатах своей работы на конференции, состоявшейся в сентябре 1996 г. в Норвегии.

Основным источником загрязнения здесь служит район Мончегорска, который российские специалисты именуют "техногенной пустыней". С 1973 по 1988 г. ее площадь возросла с 415 до 760 км2. Образцы воды, взятые в любом из ручьев района, по содержанию никеля заметно превосходят предельно допустимый уровень, установленный для питьевой воды в Норвегии. Мхи, произрастающие на общей площади 400 км2 вокруг медеплавильных и никелевых предприятий Мончегорска, Никеля и Заполярного, содержат от 100 до 330 частей никеля на 1 млн (для примера: средняя его концентрация во мхах Великобритании - лишь 2.2 части/млн). Растительность на этой территории погублена почти полностью; остались лишь редкие мелкорослые березы.

Согласно официальным российским сведениям, в 1994 г. предприятия Мончегорска выбросили в атмосферу 1619 т никеля, 984 т меди и 9775 т диоксида серы. Кроме того, ежегодно в окружающее пространство здесь поступает несколько сот килограммов платины и палладия и несколько килограммов золота (эти редкие металлы содержатся в рудах, которые для переработки доставляются из Норильска).

В 5 км к югу от Мончегорска в верхних слоях почвы (в основном в первых 5 см) были определены средние концентрации ряда металлов. По 25 образцам почвы они составили (в частях/1 млн):

золото - 0.0095

платина - 0.0496

палладий - 0.1876

медь - 2108

никель - 2176.

По мнению главного геохимика экспедиции К.Реймана (C.Reimann), все эти величины, определенные сотрудниками Геологической службы Норвегии, равны почти половине тех концентраций, при которых коммерческие компании считают добычу этих металлов экономически оправданной. Концентрация указанных элементов под Мончегорском близка, как отмечает норвежский геолог Р.Бойд (R.Boyd), к их содержанию в рудах Талнаха около Норильска.

В снеге и дождевых осадках, выпадающих за год в радиусе 19 км от Мончегорска, количество ценных металлов на 1 км2 в денежном выражении составляет 10 тыс. долл. США. В соответствии с российскими официальными данными это означает, что в атмосферу ежегодно выбрасывается: никеля - на 15.9 млн долл.; кобальта - на 5.9 млн долл., меди - на 2.8 млн долл. С учетом стоимости "выброшенного на ветер" золота ежегодные потери превышают 50 млн долл.!

Установка соответствующих фильтров на трубах металлургических заводов Кольского п-ова может окупиться в беспрецедентно короткие сроки, при этом резко улучшится экологическая обстановка в весьма обширном регионе - таков вывод участников конференции.

New Scientist. 1996. V.151. № 2049. P.5 (Великобритания).

.