|
Согласно астрофизическим данным Солнце вначале имело много меньшую, чем сейчас, температуру. Однако существуют геологические свидетельства, что даже тогда, в первый миллиард лет существования Земли, ее океаны не замерзали. В качестве объяснения выдвигается гипотеза, по которой высокая температура на планете поддерживалась благодаря тепличному эффекту, создаваемому атмосферой двуокисью углерода, пропускающей солнечное излучение к поверхности Земли, но препятствующей его переизлучению обратно — во внешнее пространство. Без этого в Мировом океане не могли бы происходить процессы зарождения и эволюции жизни, начавшейся по крайней мере 3,5 миллиарда лет назад.
До сих пор не существовало точных оценок количества СО2 в атмосфере Земли на ранних этапах ее развития. Такую оценку предлагает геохимик Д. Марэ (Эймссовский исследовательский центр НАСА, Маунтин-Вью, штат Калифорния, США). Он проанализировал образцы базальтовых пород из подводных хребтов в Карибском море, Тихом и Атлантическом океанах, Сопоставлялось количество обнаруженного в образце углерода с содержанием в нем редкого изотопа гелия.
Был сделан вывод, что содержание СО2 в атмосфере Земли в первый миллиард лет ее существования было в тысячу раз большим, чем в настоящее время, то есть составляло около 39 процентов. Температура в приземном слое достигала почти 100 градусов Цельсия, и вода океанов была близка к точке кипения.
Сейчас, согласно выводам Марэ, вулканы и вулканические расселины, находящиеся на дне Мирового океана, ежегодно выделяют не менее 30 миллионов тонн углерода в форме СО2. Еще 3 — 3,5 миллиона тонн поставляют «сухопутные» вулканы. Прежние оценки давали цифры или в 10 раз меньшие, или в 10- — 1000 раз большие, что объяснялось значительным загрязнением изучавшихся образцов. Использование Марэ методики, ранее применявшейся лишь для исследования образцов лунных пород, позволило кардинальным образом повысить точность.
По-видимому, по мере охлаждения внутренних областей Земли поток С02, выделяющийся на поверхность, ослабел. Общее количество углерода в коре, океанах и атмосфере могло также сократиться в активизировавшемся процессе суб-дукции — погружающиеся тектонические плиты уносили с собой значительное количество углерода.
Можно предположить, что в ходе геологической эволюции происходит циклическая переработка углерода. Об этом говорит установленный ныне факт, согласно которому углерод, выделяющийся сейчас из недр, имеет тот же изотопный состав, что и углерод, содержащийся в древних осадочных породах. Около половины СОг, выделившейся на поверхность за геологическую историю, уже прошло такую циклическую «переработку», поступив обратно в недра Земли.
«Природа», 1988, № 9, с. 115 — 116
Космические «снежки» — источник Мирового океана!
ЦА. Франка (Университет аптвг а Айова, Айова-Сити, СШХ/обработав данные спутника, высказала предположение, что за время существования Земля ежегодно подвергалась бомбардировке миллионов кометообразных небольших тел. Вывод основан на необычном распределении в земной атмосфере кислорода, излучающего в ультрафиолетовой части спектра. Спутник зафиксировал «дыры» протяженностью около 2 тысяч километров, в пределах которых подобное свечение на 5 — -20 процентов ниже средней величины по планете. Возможно, «дыры» образуются под воздействием небольших комет, состоящих из рых-. лого снега, покрытого непрочной и тонкой коркой пыли.
Дальнейшие расчеты показали, что для возникновения наблюдаемого количества «дыр» с Землей должно было сталкиваться ежегодно около 18 миллионов комет диаметром около 12 метров, несущих не менее 100 тонн воды каждая; этого было бы достаточно для образования со временем на Земле всего Мирового океана.
«Природа», 1988, № 12, с. 103
О форме земного ядра
Известно, что во многих районах крупномасштабные прогибы земной поверхности совпадают с аномалиями гравитационного поля планеты. Так, обработка данных, полученных со спутников, показала, что в Индийском океане к югу от Шри-Ланки существует район с сильно ослабленным гравитационным полем; здесь же, в зоне поперечником около 2000 километров, поверхность океана ниже ок-
ружающей области на 130 метров. Очевидно, именно характер этого гравитационного поля и обусловливает статический прогиб уровенной поверхности океана. Установлено, что и породы дна этой части океана отражают подобное воздействие. Первоначально в этом усматривали указание на то, что в земной коре или верхней мантии «недостает» определенной массы. Ныне группа сотрудников Национального института геофизических исследований Индии (Хайдарабад) во главе с Дж. Неги, изучая более поздние спутниковые данные, обнаружила в той же части Индийского океана довольно отчетливую магнитную аномалию. Такие аномалии в принципе могут быть вызваны сильно намагниченными породами на поверхности дна. Но спектральный анализ вертикальной компоненты этого аномального поля показал, что она четко прослеживается и в длинноволновом диапазоне, а это говорит о том, что данная аномалия связана с электрическими токами в земном ядре.
Такая связь гравиметрических и магнитных явлений заставила индийских исследователей искать их общую причину на границе между ядром и мантией. Возникло предположение, что под аномальной областью лежит долинообразная впадина в ядре глубиной 5 — 10 километров, заполненная мантийным веществом, которое, как известно, обладает меньшей плотностью, чем вещество ядра, а следовательно, отвечает за наблюдаемую гравитационную аномалию. Неправильная форма ядра вызывает и соответствующую аномалию в магнитном поле.
Несмотря на некоторую опосре-дованность подобных утверждений, нет ничего, что бы им противоречило. Прямое картирование границы между ядром и мантией
сейсмическими методами пока может обнаружить лишь весьма крупномасштабные ее поднятия и впадины. Более подробная съемка этой границы станет возможной, если Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства выполнит свое намерение запустить специальный геомагнитно-гравиметрический спутник (что намечено сделать в следующем десятилетии).
Точное определение фигуры Земли, строения ее ядра, распределения в ней масс имеет большое теоретическое и практическое значение. В частности, оно может предсказывать изменения скорости вращения планеты, длины суток; оно играет существенную роль в проблемах астрометрии и навигации.
«Природа», 1988, № 4, с. 116 — 117
Сто восемьдесят полюсов Земли
у О том, что наша планета большой магнит, знает каждый. Но механизм возникновения у нее постоянного магнитного поля остается во многом непонятным. Размышляя над этим, в Институте геологии и геофизики Сибирского отделения АН СССР однажды сопоставили координаты магнитных полюсов, определенные еще в 1958 году. Тогда по программе геофизического года этим занялись сразу сто восемьдесят обсерваторий мира. В итоге всеми ими были получены сильно расходящиеся между собой данные — множество так называемых виртуальных полюсов: для
каждой обсерватории Северный и Южный полюсы имели свои географические координаты. Парадокс не получил в то время никакого объяснения. Теперь же ученые решили проверить зависимость
расхождений между этими ненастоящими полюсами от расстояний между обсерваториями, где полюсы определялись. И оказалось, что расхождения были тем больше, чем дальше друг от друга располагались обсерватории. Эта новая закономерность, ненамного увеличив наши знания о природе земного магнетизма, тут же породила новые вопросы. Например, надо ли понимать полученный результат как некоторое отрицание факта наличия у Земли всего двух настоящих магнитных полюсов? .Очевидно, нет. Просто на результаты измерений в разных местах накладывалось влияние многих местных и глубинных магнитных аномалий. И потом, можно ли после всего этого верить показаниям компаса? Разумеется, да. За исключением отдельных районов, скажем, зоны Курской магнитной аномалии, его стрелка точно показывает направление магнитного меридиана, а поправка на магнитное склонение в каждом данном месте учитывает как кривизну самого магнитного меридиана, так и расхождение его с меридианом географическим. «Знание — сила», 1988, №10, с. 16
Эль-Ниньо и землетрясения
Сейсмолог Д. Уокер (Гавайский геофизический институт, Гонолулу, США) изложил на конференции Американского геофизического союза в Сан-Франциско результаты проведенного им статистического анализа сейсмичности в восточной части Тихого океана в сопоставлении с явлением Эль-Ниньо.
Известно, что Эль-Ниньо (катастрофическое потепление вод и находящихся над ними атмосферных масс) охватывает экваториальные районы океана с интервалами примерно 5 — 7 лет. По данным Уокера,
пять последних случаев Эль-Ниньо (с 1965-го по начало 1988 года) достаточно точно совпадали с резким возрастанием числа землетрясений в районе Восточно-Тихоокеанского поднятия вблизи острова Пасхи. Так, в 1965-м и в 1976 — 1977 годах в двухтысячекилометровой полосе Восточно-Тихоокеанского поднятия каждый раз наблюдалось более 20 землетрясений. В периоды других Эль-Ниньо — в 1972 — 1973, 1982 — 1983, 1986 — 1987 годах число подземных толчков было несколько меньше, но все равно заметно превышало среднюю величину, составляющую лишь 1,8 в месяц.
Набранная статистика, по мнению самого исследователя, еще недостаточна, чтобы полностью исключить случайное совпадение явлений. Некоторый скептицизм высказал и видный геофизик С. Зебиак (Геологическая обсерватория имени Ламонта и Доэрти при Колумбийском университете, США), сам занимавшийся аналогичными работами. Однако изучение возможной корреляции между метеооке-анологическими и сейсмологическими процессами в глобальном масштабе признается целесообразным.
Последние геологические и палеоклиматологические данные, полученные при анализе колонок льда, поднятых при бурении в Андах, указывают, что явление Эль-Ниньо существует на Земле на протяжении по крайней мере последних 100 тысяч лет.
«Природа», 1988, № 7, с. 115 — 116
Почему нет землетрясений
Почему в Антарктиде и в Гренландии не бывает землетрясений? Как полагает американский геофизик Арч Джонстон, дело в том,
что землетрясениям препятствует огромная тяжесть ледяного панциря, покрывающего эти части суши.
«Наука и жизнь», 1988, № 9, с. 120
Вулканы и климат
К. Сир (Британское управление антарктической съемки, ЛондоИ) и М. Келли (Университет Восточной Англии, Норидж) установили, что извержение вулкана в Северном полушарии вызывает быстрое похолодание, но не меняет заметно температуры в Южном. Вулканическая же активность в Южном полушарии влияет на погоду в обоих полушариях, причем эффект наступает после извержения спустя 6 — 12 месяцев.
К подобному выводу исследователи пришли, проанализировав достаточно полные данные о температурах на поверхности Земли и сопоставив их с информацией об извержениях ряда вулканов, в том числе Мон-Пеле (о. Мартиника, Ка-рибский бассейн) в 1902 году и четырех вулканов Южного полушария, включая Кракатау (Индонезия) в 1833 году.
Сразу после извержения в Северном полушарии температура в этой части планеты снижается на несколько десятых градуса и остается низкой в течение двух лет, причем наиболее сильно это отражается на летнем сезоне. Вулканические события в Южном полушарии проявляются в противоположной части света примерно через полгода, но в своем полушарии сказываются лишь через месяцев. По-видимому, связано это с неравномерностью расположения суши и океана в обоих полушариях Земли. Тепловая инерция океана столь велика, что последствия появления в атмосфере вулканичес-
кой пыли, снижающей солнечную радиацию, сказываются с большим сдвигом.
«Природа», 1988, № 12, с. 113
Почему длина суток меняется!
Методами астрометрии давно показано, что длительность суток — величина непостоянная. Но причины, вызывающие подобную неравномерность в скорости вращения Земли, до сих пор окончательно неясны.
По мнению большинства специалистов, изменения продолжительности суток, которые отмечаются в течение промежутков длительностью от нескольких дней до нескольких лет, связаны в первую очередь с приливными силами со стороны Луны и Солнца, а во вторую — с такими сложными атмосферно-океанологическими факторами, как явление Эль-Ниньо (периодическое мощное потепление и изменение направления воздушных и морских течений в Тихом океане).
Более долговременные изменения скорости вращения планеты (на протяжении десятилетий или даже веков) обычно объясняют взаимодействиями между жидким ядром Земли и более «жесткой» мантией. Однако неясен механизм такого взаимодействия.
К. Ранкорн (Университет в Нью-касле-на-Тайне, Великобритания) полагает, что между ядром и мантией планеты действуют электромагнитные силы, служащие источником «пульсаций» во вращении Земли: изменения земного магнитного поля индуцируют электрические токи в мантии. Хотя мантия — довольно слабый проводник, но сила таких токов достаточна, чтобы вызвать вращающий момент, способный ускорить или замедлить
движение мантии, а тем самым — и планеты в целом, сократив или удлинив продолжительность суток.
М. Юбэнкс (Лаборатория движения НАСА, Пасадена, штат Калифорния, США) обратил, однако, внимание на то, что, хотя подобная электромагнитная модель приемлема, она все же требует слишком высокой электропроводности мантии.
Около 20 лет назад Р. Хайд (Лаборатория динамики геофизических жидкостей, Брекнелль, графство Беркшир, Великобритания) выдвинул другую причину долговременных изменений скорости вращения планеты. Она связана с неправильностью «топографии» ядра Земли — его неровной поверхностью на границе с мантией. Эта граница изобилует выступами и впадинами, которые вызывают при их перемещениях друг относительно друга трение, достаточное для возникновения неравномерности во вращении Земли. Недавно существование подобных выступов было подтверждено, методами сейсмологии.
Теперь М. Юбэнкс совместно с Р. Хайдом и Ж. Дики (Лаборатория реактивного движения) завершили анализ измерений, сделанных между 1962 и 1987 годами с помощью лазерных приборов, установленных на искусственных спутниках Земли, на Луне, а также методами оптической астрономии и интерфотометрии со сверхдлинной фазой. Анализ показал, что подобные выступы существуют, они должны возвышаться над окружающими слоями не более чем на 500 километров. Сейчас ведутся наблюдения, которые вскоре должны окончательно подтвердить или опровергнуть реальность таких выступов.
«Природа», 1988, № 6, с. 117 — 118
Кольца земли
Барсуков, Т. Назарова
году в Советском Союзе Тущены на вытянутые эллинские орбиты спутники «Электрон». Два из них — «Электрон-1» и «Электрон-3» — были оснащены регистраторами метеорных частиц. Результаты первых измерений говорили о постоянном наличии вблизи Земли довольно большого пылевого образования. Однако тогда на эту информацию не обратили должного внимания.
В начале 80-х годов советские ученые вторично обработали эти экспериментальные данные. В результате составилось первое качественное представление о структуре и форме пылевого образования вокруг Земли. Оказалось, что метеорное вещество отдельных сгущений, движущихся вокруг планеты по достаточно стабильным орбитам, распределено здесь неравномерно. Иначе говоря, Землю окружает несколько колец, по-разному наклоненных к плоскости экватора и состоящих из мельчайших, а потому невидимых пылинок.
Для проверки этих выводов аналогичным образом обработали результаты метеоизмерений американского геодезического спутника ГЕОС-2, летавшего на несколько лет позже и при этом значительно выше советских аппаратов. Новые материалы подтвердили картину, дополнив ее интересными подробностями. Стало ясно, что пылевые кольца располагаются вокруг Земли на высоте от 400 до 235 тысяч километров. При этом количество метеорных частиц заметно уменьшается по мере удаления от поверхности планеты.
Открытие колец у Земли заставило иначе взглянуть и на пылевое окружение Луны. Впервые оно было зафиксировано в 1966 году первым искусственным спутником Луны — советской автоматической станцией «Луна-10». Повторная обработка полученных тогда данных подтвердила, что пылевое образование вокруг Луны имеет структуру, подобную земной.
Когда-то в семье планет Солнечной системы обладателем колец считался один Сатурн. Потом они были обнаружены у Юпитера и Урана, в научной печати появляются сообщения и о наличии колец у Нептуна. И вот теперь кольца из метеорной пыли обнаружены у Земли и Луны, и есть данные, что такие кольца окружают и Солнце. Будущие космические полеты несомненно готовят нам еще немало новых открытий.
«Наука и жизнь», 1988, № 8, с. 76
Виновен ли солнечный ветер!
Американские ученые Дан и Бейкер установили, .что каждые 27 дней мощность потока электронов в солнечном ветре резко повышается. Они допускают, что этот поток электронов может участвовать в разрушении озонового слоя земной атмосферы. Если этот вывод подтвердится, то озонная дыра над Антарктидой должна изменяться в зависимости от одиннадцатилетнего цикла солнечной активности. «Знание — сила», 1988, № 9, с. 17
Как «устроена» гроза
Установлено, что во время грозы число разрядов в одной местности намного больше, чем в другой. Это явление изучали специалисты по атмосферному электричеству во главе с Р. Орвиллом (Университет штата Нью-Йорк, Олбани, США).,
Развернутая ими широкая сеть приборов, регистрирующих разряды, впервые зафиксировала, что
во время многих гроз, особенно осенью и зимой, электрическое поле атмосферы приобретает необычное строение. Большинство молний, возникающих на «переднем крае» бури (по направлению ветра), обладает положительным зарядом, то есть ток течет с облака к поверхности Земли. Однако всего в 100 километрах, в «тылу» грозы, большинство молний несет к Земле отрицательный заряд.
Такое биполярное строение грозы было обнаружено, когда несколько локальных сетей, измеряющих атмосферное электричество, объединили в единую систему. В качестве предполагаемой причины биполярности гроз называют горизонтальные ветры. Обычно грозовое облако имеет вертикальное строение: верхняя часть несет положительный заряд, а нижняя — отрицательный. Однако наблюдения показывают, что при горизонтальном ветре на уровне верхней части облака оно начинает клониться к Земле и положительный заряд смещается в направлении ветра. Со временем такое смещение приводит к появлению в «передней» части грозы центра с положительным зарядом.
Противники подобного объяснения отмечают, что горизонтальные ветры обычно слишком слабы, чтобы перенести такой заряд в район грозового фронта. Для решения проблемы необходимо сопоставление спутниковых и радарных данных с данными наземных наблюдений атмосферного электричества.
«Природа», 1988, № 12, с. 104
К загадке Бермудского треугольника
Б. Соколов, доктор геологоминералогических наук
К числу важнейших резул полученных при изучении пр накопления осадков на дне вого океана, относится обнаружение в верхней части осадочного разреза скоплений газогидрата — твердого соединения преимущественно метана с водой. Газогид-раты формируются в глубоководных котловинах, в нескольких сотнях метров от уровня дна, при низких температурах и высоких давлениях. В этих условиях образуется жесткий горизонт толщиной 200 — 300 и более метров, сцементированный газогидратом. По существу, на огромных пространствах возникает панцирь, плотно закупоривающий нижележащие, относительно хорошо проницаемые отложения. Эта гигантская своеобразная пробка препятствует циркуляции и оттоку вверх газово-жидких флюидов, образующихся в осадочных толщах за счет разложения органического вещества и самих пород.
Под газогидратным панцирем могут скапливаться достаточно большие количества газа и жидкого вещества. В состав этой флюидной массы в первую очередь входят вода, метан, углекислота, сероводород и другие компоненты, образующиеся при разложении органики, карбонатных и эвапоритовых осадков; кроме того, объем газовой составляющей пополняется и за счет разложения самого газогидрата, оказавшегося в процессе погружения в зоне более высоких температур.
Прорываясь по трещинам через газогидратный панцирь, газы в виде отдельных расширяющихся пузырей и факелов будут двигаться че-
рез водную толщу к поверхности. Такие факелы, правда небольших размеров, уже установлены в различных районах Мирового океана. Так, Л. П. Зоненшайн (Институт океанологии имени П. П. Ширшова АН СССР) описал выходы газа в виде факела высотой 0,5 километра в Охотском море. Выбросы значительных объемов газа могут иметь катастрофический характер в том случае, если растрескивание газо-гидратного панциря происходит стремительно. Такая возможность может реализоваться в тех океанских котловинах, которые быстро погружаются в условиях спредин-га дна. Огромные массы газа устремятся тогда через толщу воды к поверхности океана. Если на их пути окажется корабль или низко летящий самолет, экипаж мгновенно попадет в облако бескислородного газа и погибнет от удушья.
Бермудская котловина может быть отнесена к категории впадин с газогидратным панцирем (наличие газогидратного слоя установлено несколькими скважинами), который периодически дробится в ходе раскрытия Атлантического океана, происходящего со скоростью 1 — 2 сантиметра в год. Растрескивание дна будет приводить к выбросам газа, которые способны погубить экипажи кораблей в очаге их действий.
Косвенным подтверждением предлагаемого механизма могут служить трагедии озер Монун и Ниос, расположенных в разломной зоне Камерун. Выбросы главным образом углекислого газа, скопившегося в донных осадках этих озер, привели к гибели многих тысяч людей. Объем облака газа, вырвавшегося из озера Монун, оценивается в 1000 квадратных метров. Аналогичные случаи имели место на рифтовом озере Киву и в других районах мира.
Для изучения и предотвращения катастрофических выбросов необходимы специальные методы исследования. Возможно, наиболее действенным будет систематическое гидроакустическое наблюдение придонных частей тех водоемов, где появились подводные выбросы.
«Природа», 1988, № 5, с. 34
Удивительный живой мир Ностальгия по архею!
Цианобактерии, или синезеленые водоросли, иногда называют самыми первыми живыми существами на древней Земле. Организмы эти до сих пор отличаются от остального населения планеты своим необычайно упрощенным свойством — они не имеют ядра и пола. Фотосинтез у них, однако, проходит обычным путем — под действием света поглощенный из воздуха углекислый газ расщепляется, углерод усваивается, а кислород выделяется обратно в атмосферу-
Но есть у цианобактерий еще одно важное свойство — они прямо поглощают атмосферный азот. Напомним, что азот необходим во всех процессах биосинтеза белков и нуклеиновых кислот. Его много вокруг, в воздухе, но никто, кроме синезеленых водорослей да еще азотфиксирующих бактерий, в современной биосфере не может поглощать его из атмосферы. В состав высших организмов азот попадает только через длинные пищевые цепи поедающих друг друга организмов, причем в самом начале этих цепей — азотфиксирую-щие бактерии и цианобактерии. Интересно, что выделение кислорода и поглощение азота у сине-зеленых водорослей происходит,
похоже, по принципу «или — или». Это выяснили в совместных опытах исследователи из МГУ и Института биохимии имени А. Н. Баха АН СССР. Вот что получается.
При нормальном освещении цианобактерии выделяют много кислорода, а азота поглощают мало. Однако стоит повысить интенсивность света, как фотосинтез подавляется, кислород перестает выделяться, зато азот начинает поглощаться в повышенных дозах. Как это понимать? Тут, может быть, стоит вспомнить, что в условиях бескислородной атмосферы древней Земли предки синезеленых подвергались интенсивному облучению солнечной радиацией. Результатом их деятельности того периода послужило, во-первых, накопление связанного азота — источника питания будущих более высокоорганизованных форм живого, и, во-вторых, постепенное выделение кислорода в атмосферу и связанное с этим ослабление интенсивности солнечного света. А цианобактерии, видимо, в любой момент готовы вернуться к прежней жизни в бескислородной среде, той самой, которая была у них в архее. «Знание — сила», 1989, № 1, с. 15
Как рождались бронтозавры
нтозавры (еще их называют врами) — вымершие гиган-~мноводные, жившие в юр-ий период мезозойской эры. Обитали они в Северной Америке, а может быть, и в Европе.
Как видно, эти огромные ящеры не были холоднокровными рептилиями. Американский зоолог Роберт Бейкер утверждает, что одним из первых млекопитающих на Земле были бронтозавры. Многолетние исследования показывают, что их потомки появлялись не из
яйца, а, по всей вероятности, рождались, так как вес каждого «ребенка» составлял около ста шестидесяти килограммов. По-видимо-му, Бейкер имеет основания считать, что наступил крах «яйцевой гипотезы».
До сих пор никому не удалось найти целиком скорлупу яиц бронтозавра или хотя бы ее частицы. «Знание — сила», 1988, № 6, с. 59
Растения — экстрасенсы!
Вот какой феномен исследуют в Институте экологической генетики АН Молдавской ССР в Кишиневе*. Измеряя ритм биопотенциалов у проростков кукурузы, ученые обратили внимание на такой факт. Если одно из растений полностью закрыть светонепроницаемым колпаком, а второе освещать мигающим светом, то примерно через восемь часов частота следования импульсов у первого растения подстроится под ритм второго. Создавалось впечатление, что колебания потенциала от освещенных проростков каким-то образом передавались неосвещенным. Но как? Дело в том, что оба растения находились в одном грунте. После полива его водой связь между ними временно прекращалась. Прерывалась она также в случае, если оба растения помещались корнями в водопроводную воду. Но возобновлялась, если эта вода оказывалась дистиллированной. Получалось, что связь между организмами усиливается в экстремальных условиях и ослабляется или прекращается совсем в условиях нормальной обеспеченности корней влагой и минеральными солями.
Передача информации, предполагают ученые, происходит в зоне корневых контактов. Сигналы связи скорее всего имеют обычную электрохимическую природу. «Знание — сила», 1988, № 12, с. 9
Глазастые растения
Многие растения как бы провожают взглядом солнце. Классический пример — подсолнух. Однако до сих пор не удавалось понять механизм этого явления. Может быть, цветы и травы могут видеть? Биолог Фалтон Фишер из Университета Симона Фрейзера в Ванкувере давно занят изучением такого «солнечного зрения». Он считает, что некоторые растения запоминают, с какой стороны восходит солнце, и заранее, в ночной темноте, разворачивают туда листья, готовясь принять первые утренние лучи. Есть также данные, что иные представители флоры по-разному реагируют на синий и красный свет. Красный — необходим для фотосинтеза, а вот синий как раз и определяет направление движения растения. Как же он распознается? Для восприятия синевы должен существовать какой-нибудь рецептор наподобие сетчатки глаза, считает Фишер. Простой срез, сделанный бритвенным лезвием, обнажил рецепторные желтые клетки в середине жилок листа. Были обнаружены и удлиненные прозрачные полости во всю длину жилок, причем их кривизна помогает концентрации света именно на чувствительных желтых клетках. Синяя часть солнечного спектра своими импульсами включает систему сахарного обмена растения. Когда такое «световое послание» достигает точек — центров вращения листа, находящиеся с противоположных сторон маленькие водянистые клетки набухают или, наоборот, сжимаются. Так лист «не спускает глаз» с солнца. Канадские исследователи заняты теперь поисками субстанции, подающей команду двигательным клеткам растения.
«Техника — молодежи», 1988, № 4, с. 51
Растения-светлячки
Можно ли заставить светиться листья, бактерии и клеточные культуры? Оказывается — да. Американский биолог Давид Оу, работающий в Центре генетики растений в Беркли (штат Калифорния), выделил ген, кодирующий фермент люцефераза. Этот белок (кстати, в переводе с латинского люцифер — значит «носитель света»), как известно, участвует в процессе биолюминесценции. Удалось поставить серию эффектных экспериментов. Доктор Оу охотно демонстрирует опыт с табачной рассадой. Он помещает кустик на несколько часов в особый раствор, после чего в растение вводится ген «светового» фермента. В затемненном помещении рассада начинает излучать призрачный зеленый свет.
Однако свечение растений — не самоцель, ученые, надеются раскрыть наконец секреты процессов мутации и научиться избегать нежелательных явлений. Ведь иногда, например при клонировании — выращивании растений из единичных клеток, имеющих полную наследственную программу, происходят сбои в генетическом механизме. Есть надежда, что свечение облегчит наблюдение и за процессом передачи наследственного материала, ответственного за сопротивляемость флоры к некоторым заболеваниям. Можно говорить о чисто утилитарном применении «биосветового» эффекта. Представим себе ленту искрящихся цветов вдоль кромки шоссе или, скажем, новогоднюю елку, которая мерцает сама по себе. Скоро все это можно будет увидеть, считают/ен-ные инженеры.
«Техника — молодежи», 1988, № 10, с. 43
Лекарство для цветов
Среди множества болезней, одолевающих культурные и дикие растения, есть настоящие вирусные заболевания. Вызывают их так называемые карлавирусы. Каждый вид из этого семейства вирусов облюбовал себе «хозяина», отношения с которыми могут сложиться самые разные: от безвредного для растения сосуществования до поражения его вирусным заболеванием и гибели. Поэтому в любом случае неплохо иметь в запасе какие-то способы борьбы с карлави-русами.
В поисках таких средств во Всесоюзном онкологическом центре АМН СССР обратились к антителам, имеющимся в крови человека и других млекопитающих и играющим там сходную защитную роль. В многочисленных экспериментах препараты вирусов хризантемы, картофеля и табачной мозаики последовательно подвергали воздействию растворов, приготовленных из крови человека, обезьяны, кролика, козы и мыши. Во всех случаях вирусы хризантемы и картофеля подавлялись, а табачной мозаики — нет. Исследование, таким образом, дало положительный результат: средство борьбы хотя бы с некоторыми карлавирусами найдено — это антитела, имеющиеся в крови всех млекопитающих. Но тогда непонятно, откуда они взялись у животных?
Ученые предполагают два возможных механизма их возникновения. Иммунная система может быть хорошо «знакома» с этими вирусами из-за употребления, животными и человеком в пищу зараженных растений, почему она и вырабатывает нужные антитела. Другой путь — случайное совпадение каких-то белковых структур у карла-вирусов и у обычных вирусов, а также у бактерий и грибов, атакующих организм млекопитающих в их нормальной повседневной жизни. «Знание — сила», 1988, № 10, с. 16
Микроклимат в траве
На Дальнем Востоке есть трава — вейник Лангсдорфа. тигая летом высоты в метр и бо она создает на почве под своим прикрытием определенный микроклимат. Днем здесь на десять градусов прохладнее, а ночью — на градус-два теплее, чем на открытых местах. Меняются тут и влажность, скорость ветра, уровень солнечной радиации. Причиной всего этого, считают ' в Хабаровском комплексном НИИ Дальневосточного отделения АН СССР, служит геометрия стебля вейника. Над каждым квадратным метром почвы он раскидывает до четырнадцати метров своих зеленых поверхностей.
«Знание — сила», 1988, № 8, с. 88
Оазисы в глубоководной пустыне
В районах океанических гидро-термалий — мест, где на поверхность морского дна выходят горячие минеральные растворы, — жизнь, казалось бы, невозможна: глубина — свыше полутора-двух тысяч метров, нет солнечного света, огромное давление, морская вода насыщена ядовитым сероводородом. И все эти районы — оазисы жизни среди пустынь глубоководного мира. Здесь обитают моллюски и вестиментиферы, напоминающие шланги с красными наконечниками. Чем же питаются эти животные? Как выяснили американские ученые, главные «кормильцы» — сероводородокисл яющие бактерии. Они живут внутри моллюсков и трубкообразных вести-менгиферов. Перерабатывая сероводород вместе с кислородом, бактерии производят органические вещества и поставляют их в кровь животных — это и пища, и материал для роста тканей.
Во время экспедиции научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш» микробиолог В. Ф. Гальченко установил, что у се-роводородокисляющих бактерий есть помощник — метанокисляю-щие бактерии.
В смеси газов, которые выходят на поверхность морского дна из гидротермальных трубок, второе место по процентному содержанию после сероводорода занимает метан. И оказывается, в морской воде содержится множество бактерий, которые перерабатывают этот газ.
Исследователь поместил кусочек жабр обитающего рядом с гидротермальной трубкой моллюска в пробирку с раствором, насыщенным газом метаном. Пометил радиоактивным изотопом углерода 14 С. Через несколько часов приборы показали, что кусочек жабр моллюска поглотил метан и переработал его в углекислый газ и ряд других органических соединений. Значит, моллюски живут и за счет метанокисляющих бактерий.
«Наука и жизнь», 1989, № 1, с. 17 — 18
Пчелы окружают ос
«Окружить и задать жару» — так можно сформулировать стратегию, которую используют в борьбе с хищными осами японские медоносные пчелы. Осы, подкараулив у входа в улей рабочих пчел, ловят их и скармливают своим личинкам. Однако, если врага обнаружит сторожевая пчела, к нему тотчас же устремляется 200 — 300 пчел, образуя шар, в середине которого оказы-
вается оса. Температура внутри шара за четыре минуты поднимается до 46 градусов по Цельсию и около двадцати минут остается на этом уровне. Затем пчелы разлетаются, оставив на месте осу, погибшую от перегрева. При десятках наблюдений ни разу ученые не смогли обнаружить в убитых хищниках след от укола жалом. Как показали опыты, пчелы выдерживают более высокую температуру, чем осы.
«Наука и жизнь», 1988, № 5, с. 109
Что нам стоит дом построить...
В животном мире кто только не строит себе домов! Особенно отличаются этим похожие на моль маленькие бабочки-ручейники, обитающие обычно неподалеку от водоемов. Интересно, что взрослые особи домов не строят, этим занимаются их личинки в период жизни в воде. Там каждая личинка сразу по выходе из яйца, спасаясь от врагов, немедленно начинает обустраиваться. Возводится жилище, причем у каждого вида свое. А так как в наших краях водится до шестисот видов ручейников, то все варианты их домиков до сих пор делили на пять типов. Среди них домики из секрета, выделяемого железами, лиственные домики, домики из песка, комбинированные жилища, на постройку которых идет все, что попадется, и, наконец, просто поры, выгрызаемые ру-чейниками-сверлильщиками в размякших в воде палочках.
Все эти типы жилищ и соответствующие им программы поведения личинок изучили сотрудники Воронежского лесотехнического института и задались вопросом: а зачем нужно такое многообразие типов домостроительной деятельности? Ее анализ показал, что ручейник может попеременно выступать в разных «строительных ролях», меняя тип возводимого сооружения, достраивая его или перестраивая, — в зависимости от изменения внешней обстановки. Приспособительный смысл этого понятен. В воде, в меняющихся условиях среды, личинка ручейника может воспользоваться любым доступным материалом, чтобы надежно спрятаться от врагов. На суше такой возможности для взрослых насекомых уже не представится. Вот почему в эволюции и произошло растягивание во времени периода подводного личиночного образа жизни ручейников и сокращение периода их жизни на суше в виде маленьких и беззащитных бабочек.
«Знание — сила», 1988, № 7, с. 43
Тайна мушиных ног
м-анские зоологи докопались-В» тайны мушиных ног. Они WHkinn наконец, как мухи ухит-тся бегать по вертикальному оконному стеклу и даже ходить по потолку вверх ногами. До сих пор существовало мнение, что на кончиках мушиных ног имеются присоски, с их помощью мухи держатся на гладком стекле. Оказалось, ничего подобного. Хотя у мух имеются на кончиках ног наряду с когтями и подушечки, покрытые волосками, которые заканчиваются утолщенными кончиками, но эти кончики волосков отнюдь не являются присосками. Вероятнее всего, это выходные отверстия желез: мушиная нога оставляет как след крохотную капельку, совпадающую с волоском ноги на поверхности, по которой движется муха. Капельки состоят из вискозной жидкости, содержащей жир. Именно они удерживают муху на стекле. Доказательство: когда мух заставили сначала ползти по промокательной бумаге, пропитанной веществом,
растворяющим жир, мухи не могли удержаться на оконном стекле.
«Знание — сила», 1988, № 7, с. 94
Светофор на паутине
Долгое время энтомологам казались загадочными действия некоторых видов пауков. Вроде бы чем незаметнее соткана паутина, тем лучше для ее хозяина — чаще будут попадаться насекомые. Однако исследователи обратили внимание на странные утолщения в отдельных местах некоторых паутин, явно демаскирующие их. Утолщенные места паутины имели различную форму: то в виде кругов, то в виде крестов или линий. Зачем же пауку понадобилось это художество?
Недавно американские ученые Корнеллского университета объявили, что им удалось разгадать загадку. По их мненйю, пауки таким образом дают возможность птицам вовремя заметить паутину и облететь ее, не повредив. Разумеется, уплотнения в паутине замечают и некоторые насекомые и тоже стараются ее облететь. Прежде всего это относится к бабочкам — любимой пище пауков. Ученые наблюдали, как некоторые бабочки резко изменяли направление своего полета перед такой паутиной. Но для паука, вероятно, лучше потерять несколько любимых насекомых, чем сооруженную не без труда паутину.
«Знание — сила», 1988, № 12, с. 82
Муха-паук
Канадские биологи открылЦред-кую форму мимикрии В ЖИВОТНОМ мире: жертва спасается, копируя внешность своего неприятеля. Муха одного вида, имеющая черные-полосы на крыльях, использует
свою окраску, чтобы имитировать полосатые ноги своего самого большого врага — зебрового паука. Он не плетет паутины, а ловит жертву из засады. Когда зебровый паук приближается к мухе, она раскрывает крылья, чтобы было лучше видно ее полосатую окраску, и начинает передвигаться подобно пауку. Хищник принимает жертву за своего собрата и отодвигается.
Такая мимикрия вводит в заблуждение лишь зебрового паука. Остальные хищники — жабы, ящерицы и некоторые пауки — не поддаются на такую уловку. Исследователи назвали стратегию мух — «овца в волчьей шкуре».
«Знание — сила», 1988, № 10, с. 59
Моллюск-ясли
В медленно текущих реках и стоячих водоемах Европы, а также в некоторых районах Азии обитает небольшая, до девяти сантиметров длиной, плоская рыбка горчак, относящаяся к семейству карповых. В период икрометания — с марта по август — у самки горчака вырастает длинный трубкообразный яйцеклад, с помощью которого она и откладывает до ста штук икринок. Но куда?! В жаберную полость двустворчатых моллюсков!
В этом случае природа «одним выстрелом убивает двух зайцев»: во-первых, развиваясь в моллюске в течение месяца, икра находится в полной безопасности (а ведь самка откладывает так мало икринок), а во-вторых, когда мальки горчака покинут свои «ясли», они унесут с собой на жаберных крышках прикрепившиеся к ним эмбрионы моллюска, где те и проведут положенное им время.
«Знание — сила», 1989, № 1, с. 23
Почему лягушки не болеют?
Почему к лягушкам, которь живут в грязных болотах и лужа полных бактерий, не пристает никакая инфекция? Этим вопросом занимался американский биолог Майкл Заслофф, который наблюдал за одной африканской лягушкой с тяжелыми ранами в загрязненном лабораторном бассейне. Поиски ответа на вопрос привели американского генетика к следующему выводу: в коже лягушек идут уникальные противоинфекционные процессы, на основе которых мог бы возникнуть совершенно новый класс действенных антибиотиков.
«Знание — сила», 1988, № 7, с. 94
Лягушка-«сейсмолог»
Американские зоологи Эдвин Люис и Питер Неринс из Калифорнийского университета, проводя наблюдения за белогубыми пуэрто-риканскими лягушками, заметили, что эти животные явно реагируют на мельчайшие сотрясения почвы, сопровождающие осторожные шаги человека.
Расположив поблизости от места обитания лягушек применяемые в геофизике и сейсмологии геофоны и микрофоны, ученые затем проверили свою гипотезу, согласно которой эти животные и сами должны производить подобные колебания в качестве сигналов для себе подобных.
Рабочая гипотеза подтвердилась. Оказалось, что самцы этого вида издают примерно четыре раза в секунду «чириканье» или стрекотанье продолжительностью 40 миллисекунд. Каждому такому всплеску, различимому человеческим ухом, предшествует глухой удар или «шлепок», производящий лишь сейсмическую, а не акустическую вибрацию, которую люди не слышат, но лягушки, несомненно, умеют воспринимать.
Можно считать установленным факт, что органы слуха у этого вида могут обнаруживать сейсмические вибрации. Подобная вызываемая лягушкой вибрация распространяется в радиусе трех-шести метров, прежде чем быть поглощенной новыми шумами. Таким образом, воспринимающее сигнал животное должно находиться от издающей его особи на подобном расстоянии.
Наблюдения показали, что пуэрто-риканские лягушки обычно собираются в такие группы, где каждая сидит не далее чем в двух метрах от ближайшей соседки, то есть в пределах хорошей различимости сейсмического сотрясения почвы. Высказывается предположение, что «шлепки» помогают самцам этого вида устанавливать и охранять свою территорию от вторжения конкурентов.
До сих пор было известно, что некоторые животные производят удары по земле, чтобы вызвать звуковую волну, распространяющуюся в воздухе. Это первое свидетельство того, что какое-либо животное осуществляет «коммуникацию» посредством сейсмического сигнала.
«Знание — сила», 1988, № 7, с. 58
Ошибки нет!
Английский ихтиолог и писатель Фрэнк Банкланд, описывая в прошлом веке рыбу пинагор длиной до шестидесяти сантиметров и весом до трех килограммов, которая мечет икру в Баренцевом и Белом морях, утверждал, что на вкус она похожа разве что на сладкий клей.
Однако многие и до сих пор считают эту рыбу деликатесом.
Выходит, ихтиолог ошибся? Никакой ошибки нет! Просто самцы и самки этой своеобразной шаровидной рыбы разные на вкус. Тушки самцов очень ценят любители жирной рыбы, а что касается самок, то они действительно невкусные. «Знание — сила», 1988, № 12, с.
Когда черепашкам становится тесно
В. Смирнова
Когда какой-то вид организмов размножится слишком сильна но или поздно вступают в регуляторные механизмы, ослабляющие его размножение, снижающие численность. У разных видов такой механизм обратной связи работает по-разному. Как показали исследования, проведенные в Институте эволюционной морфологии и экологии животных имени А. Н. Северцова АН СССР, у насекомых, выросших в большой тесноте, строение органов восприятия меняется так, что их чувства притупляются. Снижается чувствительность к половым феромонам — веществам, помогающим особям разных полов встретиться для размножения. Из-за этого падает темп размножения.
В институте были проведены опыты с вредной черепашкой. В контрольных ячейках было всего по
2 — 5 личинок. В эксперименталь-1 ные ячейки биологи клали до ста личинок. Оказалось, что у черепашек, выведенных в условиях перенаселенности, изменилась структура чувствительных усиков — антенн. Они несут на себе множество сенсилл — волосков, которые реагируют на различные запахи. В тесноте у взрослого насекомого сенсилл оказалось почти в семь раз
меньше, чем у насекомого, выведенного «на просторе». Кроме того, у насекомых, выросших в условиях перенаселенности, значительно сужено отверстие на конце сенсиллы, а ведь именно через это отверстие вещества из внешней среды попадают в полость внутри сенсиллы, где находится чувствительное нервное окончание. Так снижается чувствительность черепашки к феромонам, тормозится размножение.
Предполагают, что таким морфологическим изменениям предшествуют сдвиги в организме насекомого, выросшего в неблагоприятных условиях скученности.
«Наука и жизнь», 1989, № 2, с. 155
Меню нерестящихся лососей
А. Максимович
Давным-давно замечено, что тихоокеанские лососи — кета, горбуша, нерка и другие — во время нереста перестают питаться. Между тем, двигаясь к своим нерестилищам, они уверенно преодолевают не только встречное течение рек, но и мели, перекаты, даже водопады и другие препятствия. Откуда же берут они энергию?
Ученые Института биологии моря (г. Владивосток) выяснили, что основным источником энергии для лососей в этот период служат мышечные белки. Это вроде бы противоречит общеизвестной истине, что энергию организму поставляют в основном жиры и углеводы. Но, с одной стороны, запасы этих веществ с началом голодания довольно быстро расходуются, а с другой стороны, аминокислоты, из которых состоят белки, вполне могут служить материалом для синтеза глюкозы — главного поставщика энергии для живой клетки. В обычных условиях синтез глюкозы поддерживает питание, а во время нерестового голодания единственным источником материала для синтеза глюкозы остаются белки собственного организма.
Примерно через неделю после начала голодания (за это время уничтожаются запасы жира и углеводов) усиливается обычный процесс расщепления белков на аминокислоты и одновременно синтез глюкозы в печени, а также в скелетных мышцах, преимущественно в красных. Дело в том, что у лососей два вида мышц — белые и красные; во время голода «на съедение» идут белые мышцы, а красные работают до конца нереста. И хотя наработанная из белых мышц глюкоза поддерживает активную работоспособность красных, все-таки отсутствие питания делает изменения в организме необратимыми: рыба теряет более половины массы тела, нарушается работа механизмов, регулирующих обмен веществ, и вскоре после нереста, совершенно обессилев, рыба скатывается по течению родной реки и погибает.
«Наука и жизнь», 1988, № 12, с. 30
KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ
|
