VIVOS VOCO: Новости науки в журнале "Природа"

Астрофизика

Еще один гамма-всплеск совпал со сверхновой

Среди возможных объяснений природы гамма-всплесков длительностью порядка минуты и более ныне лидирует гипотеза об их связи со вспышками сверхновых. К несчастью, до сих пор надежно наблюдать гамма-всплеск одновременно со вспышкой сверхновой ученым удалось лишь однажды - в апреле 1998 г., хотя менее уверенные совпадения наблюдались и после этого (Гамма-всплески - взрывы сверхновых? // Природа. 2003. №7. С.76). И вот - новое совпадение.

Космический гамма-телескоп "Swift" (НАСА) зафиксировал всплеск жесткого излучения GRB 060218 в созвездии Овна 18 февраля 2006 г. Менее чем через 3 мин были определены координаты всплеска: вспомогательный УФ-телескоп аппарата "Swift" навелся на нужную точку и обнаружил затухающее послесвечение (http://arxiv.org/abs/astro-ph/0603686). Вскоре к его наблюдениям подключились телескопы по всему миру.

С самого начала стало ясно, что всплеск необычен. Прежде всего, он длился около 30 мин, т.е. в 100 раз дольше, чем обычные длинные гамма-всплески. Некоторые ученые высказывали предположение, что это и не гамма-всплеск вовсе, а послесвечение какого-то другого объекта, расположенного внутри Млечного Пути. Но последующие наблюдения на многочисленных наземных телескопах позволили связать это послесвечение с небольшой галактикой, удаленной от нас на 470 млн св. лет. Такое расстояние слишком велико, чтобы на нем в этом диапазоне можно было разглядеть что-то кроме гамма-всплеска. И все же GRB 060218 оказался намного ближе почти всех остальных всплесков, за исключением одного, о котором речь пойдет ниже.

Новый поворот в исследовании этого всплеска относится к 21 февраля 2006 г., когда А.Содерберг (A.Soderberg; Калифорнийский технологический институт, США) и ее коллеги с помощью 8.1-метрового телескопа "Gemini-South" (Чили) обнаружили сверхновую SN 2006aj, координаты которой в пределах точности совпали с координатами гамма-всплеска. К этому времени свет сверхновой уже затмил затухающее послесвечение гамма-всплеска.

Как уже отмечено, наблюдать сверхновую одновременно с гамма-всплеском удалось лишь однажды - 25 апреля 1998 г., когда всплеск, обнаруженный итало-датским спутником "Beppo-SAX", наложился на вспышку сверхновой SN 1998bw. Их совпадение стало одним из решающих доказательств в пользу того, что длинные гамма-всплески связаны со сверхновыми. Всплеск 18 февраля 2006 г. - новое свидетельство в пользу той же гипотезы.

У обоих событий много общего. Во-первых, апрельский всплеск тоже был очень близко расположен, точнее, еще более близко - расстояние до него составило всего 120 млн. св. лет. Во-вторых, оба события оказались довольно "тусклыми" по сравнению с другими длинными гамма-всплесками - их энергия в 10-100 раз уступает энергии большинства наблюдавшихся явлений (несмотря на большую длительность февральского события 2006 г.). Если бы подобные взрывы произошли на расстоянии в миллиарды световых лет, наблюдать их было бы невозможно. Это открытие заставляет предположить, что мощные всплески, наблюдаемые практически по всей Вселенной, представляют собой лишь "верхушку айсберга". На самом же деле существует более многочисленное население всплесков низкой светимости, которые удается заметить, только если они происходят относительно близко.

Согласно распространенной модели, длинные гамма-всплески наблюдаются, когда ядро массивной звезды коллапсирует, образуя черную дыру или нейтронную звезду. Падающее вещество звезды закручивается в аккреционный диск вокруг коллапсара. При этом магнитное поле фокусирует часть вещества диска в два противоположно направленных джета, бьющих вдоль оси вращения с околосветовой скоростью. Гамма-излучение генерируется ударными волнами внутри джетов, а сама звезда взрывается как сверхновая типа Ib или Ic. Эти типы вспышек характеризуются отсутствием линий водорода в спектре сверхновой, видимо, потому, что богатые водородом внешние слои были сорваны звездным ветром, предшествовавшим взрыву. Сверхновые SN 1998bw и SN 2006aj относятся к типу Ic, что согласуется с моделью коллапсара.

Но остается без ответа важный вопрос: почему некоторые сверхновые типа Ib или Ic сопровождаются гамма-всплесками, а другие - нет? Ключ к решению вопроса, по-видимому, дает механизм вращения: если до коллапса звезда вращалась с высокой скоростью, то в момент взрыва часть ее энергии вращения могла каким-то образом передаться джетам, обусловив возникновение яркого гамма-всплеска. Предшественниками слабосветящихся гамма-всплесков, подобных событиям апреля 1998 г. и февраля 2006 г., могли быть медленно вращавшиеся звезды, у которых большая часть энергии коллапса ушла на вспышку сверхновой.

Астрономия

Как выбросить миллион звезд?

Шаровые звездные скопления (ШЗС) - старейшие обитатели Млечного Пути. В научно-популярной литературе их иногда называют реликтами эпохи образования галактик. Изучение ШЗС позволяет получить уникальную информацию о том, какие звезды образовывались в нашей и других звездных системах многие миллиарды лет назад. Однако на протяжении этого времени некоторые скопления подвергались приливным возмущениям со стороны Галактики, которые могли существенно исказить первоначальную картину распределения звезд ШЗС по параметрам. Любые попытки восстановить картину звездообразования в давнюю эпоху формирования этих скоплений будут неудачными, если мы не сможем разделить чисто эволюционные изменения параметров звездного населения ШЗС и изменения, "индуцированные" взаимодействием с гравитационным полем Млечного Пути.

Шаровые скопления движутся по вытянутым эллиптическим орбитам, периодически проходя через густонаселенные области Галактики. Подойдя слишком близко к внутренней плотной части Млечного Пути, шаровое скопление испытывает ее возмущающее влияние и начинает терять звезды. Под воздействием приливных сил из скопления в первую очередь выбрасываются наименее массивные объекты, что приводит к их относительному дефициту. С течением времени функция распределения звезд скопления по массам, изначально сильно возраставшая в области малых масс, становится плоской, а число звезд в скоплении постепенно сокращается (заканчивается этот процесс полным разрушением скопления).

Обнаружить недостаток маломассивных звезд, вызванный приливными силами Млечного Пути, астрономам удалось уже у нескольких скоплений. Однако для более подробного исследования функции масс в ШЗС было желательно обзавестись "эталонным" скоплением, в котором распределение звезд по массам не подвергалось воздействию Галактики. Г.де Марки (G.de Marchi; Европейское космическое агентство) и его коллеги решили, что таким эталоном вполне может стать шаровое скопление NGC 6218. Его галактическая орбита определена с большими погрешностями, однако даже в рамках этих погрешностей она пролегает далеко от центра Галактики, сводя возможное воздействие приливных сил к минимуму.

Скопление NGC 6218 (М 12), расположенное в созвездии Змееносца на расстоянии в 23 тыс. св. лет от Земли, содержит порядка 200 тыс. звезд, большая часть которых имеет массу от 20 до 80% от массы Солнца. Де Марки и его коллеги с помощью многорежимного приемника излучения FORS1, установленного на телескопе VLT, измерили яркости и цвета свыше 16 тыс. звезд скопления со звездной величиной до 25m. Поскольку расстояние до скопления известно, видимую звездную величину можно перевести в истинную и построить функцию распределения звезд скопления по светимости. Уже это распределение в NGC 6218 оказалось необычно плоским, причем и на периферии скопления, а не только в его ядре, где недостаток тусклых маломассивных звезд может быть обусловлен динамическими эффектами, связанными с большой звездной плотностью.

По известной зависимости масса-светимость авторы работы преобразовали распределение звезд по светимостям в распределение по массам. По Галактике в целом и в большинстве звездных скоплений самыми многочисленными являются маломассивные звезды. Однако в скоплении NGC 6218 все оказалось не так. На его периферии относительная доля звезд по числу не зависит от массы, а в ядре массивные звезды и вовсе доминируют над маломассивными. "Скопление удивительным образом лишено маленьких звезд, - отмечает де Марки. - На каждую звезду с массой 1 M_¤ мы ожидали найти почти четыре звезды с вдвое меньшей массой. Наши наблюдения показывают, что на самом деле в целом по скоплению количество звезд различных масс примерно одно и то же".

В других подобных шаровых скоплениях, исследованных той же группой, функция масс имеет вполне ожидаемый вид, возрастая с убыванием массы. Известные же скопления с дефицитом маломассивных звезд - NGC 6712 и Pal 5 - совершенно очевидно испытали на себе действие приливных сил Галактики, причем в последнем случае выброшенные из скопления звезды удается наблюдать непосредственно. С чем же может быть связано неожиданно плоское распределение звезд по массам в NGC 6218?

Можно, конечно, предположить, что такое ШЗС уже родилось необычным. Однако авторы работы предпочитают другое объяснение: куда более вероятно, что исследователи просто в корне неправильно представляют себе галактическую орбиту NGC 6218. Прежние оценки указывали, что это ШЗС никогда не приближается не только к центру, но даже к плоскости Галактики ближе чем на несколько килопарсеков. Однако если учесть самые современные данные, то может оказаться, что орбита NGC 6218 очень нерегулярна и в прошлом иногда проходила на расстоянии всего 600 пк от центра Галактики. Такое тесное сближение не могло пройти для скопления бесследно. По оценкам де Марки и его коллег, NGC 6218 потеряло в четыре раза больше звезд, чем имеет сейчас, т.е. выбросило в гало Млечного Пути почти 1 млн светил. Процесс такой потери был, вероятно, постепенным. Если же он случился одномоментно, то завершился уже очень давно, так как в структуре скопления какие-либо признаки динамической катастрофы отсутствуют.

http://arxiv.org/abs/astro-ph/0512024

Физика. Химия

"Умные" нанопокрытия

На международной конференции, состоявшейся в 2005 г. в Берлине, специалисты рассказывали о последних достижениях нанотехнологий при изготовлении покрытий с новыми свойствами. Пример таких материалов - уже производимые лаки с наполнителем из наночастиц, сочетающие свойственную неорганическим кристаллам устойчивость к появлению царапин с гибкостью органических пластиков. Исследователи предложили заглянуть в будущее этой области наноприменений.

Важнейшая задача индустрии покрытий - борьба с коррозией. Сейчас кислород к поверхности металла проникает даже сквозь самые лучшие защитные слои. Разрушение начинается в микроскопических трещинах или раковинах, появляющихся при износе. Специалисты работают над материалами, наночастицы которых при активном окислении дефектных мест высвобождали бы ионы, подавляющие коррозию, а затем, после залечивания поверхности, прекращали бы высвобождение до следующей "атаки". Но коррозию "опознают" так называемые врожденно проводящие полимеры, а углеродные цепи, по которым текут заряды (как в микрочипах по проводникам), сами способствуют коррозии, если условия не контролируются. Конструирование "умных" покрытий, которые сохраняли бы защитные свойства в непредсказуемых условиях, - непростая задача.

Весьма актуально и создание наноматериалов, препятствующих распространению пламени. Они широко используются с 1970 г., однако более 90% смертельных случаев на пожарах связаны не с огнем, а с отравлением ядовитыми газами. К сожалению, многие из них выделяются именно огнезащитными покрытиями, так что поиск альтернативы составам, содержащим эпоксидные смолы или акрилаты, помог бы сохранить жизни людей. Сейчас создаются замедляющие возгорание покрытия с наночастицами оксидов алюминия и кремния. Малый размер частиц позволяет вводить их в водные суспензии, а не в токсичные органические соединения. Остается решить проблему относительно высокой (~100°С) температуры, необходимой для нанесения такого защитного слоя: покрывать им можно пока только металлы, но не стены внутри помещений, где это особенно нужно.

Другой подход - создание материала, способного подавлять огонь. Уже испытывается эластомер с керамическим наполнителем, при комнатной температуре выглядящий как обычный лак, а при возгорании мгновенно вспенивающийся. Исследователи покрыли им деревянную лестницу и подожгли ее, поддерживая температуру 900°С в течение получаса. После этого ступени лестницы остались весьма прочными (выдержали нагрузку 100 кг).

Еще одна область применения нанопокрытий - борьба с бактериями. Специалисты по молекулярной биологии разработали защитное покрытие против биологического и химического оружия. Это биореактивный пластик с белками-наполнителями - ферментами и антителами, - которые обеззараживают поверхность, как только на нее попадают яды или патогены. Проблема, однако, состоит в том, что белки функционируют только внутри организма. Тем не менее уже установлено, что в материале, задерживающем воду (например, полиуретане), 60% ферментов остаются активными на протяжении 20 недель. Из такого материала можно создать самоочищающуюся камеру, внутри которой человек будет в полной безопасности; можно нанести его на внешнюю поверхность защитной оболочки или построить с его помощью укрытие с системой, предупреждающей о начале невидимой атаки.

Антимикробные покрытия могут найти применение в операционных, а также в производстве медицинских инструментов, например зондов, которые должны длительно оставаться в теле человека. Главное препятствие сейчас - высокая стоимость антибактериальных нанопокрытий. Однако можно надеяться, что в скором будущем с этим недостатком удастся справиться.

Science. 2005. V.309. № 5733. P.376-377 (США);
http://perst.isssph.kiae.ru/Inform/perst/5_18/index.htm

Химия

"Бумага" из двухслойных нанотрубок

Открытые недавно двухслойные углеродные нанотрубки представляют собой гексагональные графитоподобные двумерные структуры, образующие вложенные друг в друга полые цилиндры. Они обладают уникальными физико-химическими свойствами, которые до конца еще не исследованы. В первую очередь это объясняется тем, что существующие методы синтеза позволяют получать лишь очень небольшие количества данного вещества, к тому же сильно загрязненного частицами металлического катализатора, графитовыми наночастицами и нанотрубками других модификаций.

Преодолеть эти трудности удалось недавно группе специалистов из Японии, Мексики и США (Endo M., Muramatsu H. // Nature. 2005. V.433. P.476). Они разработали наиболее эффективный метод синтеза вещества - химическое осаждение паров с применением катализаторов на основе молибдена и железа. Смесь Ar и СH₄ (в отношении 1:1) в течение 10 мин прокачивали через заполненный катализаторами реактор при температуре 875°С. Затем полученный материал обрабатывали на протяжении 10 ч при температуре 100°С 18%-м раствором соляной кислоты для удаления частиц катализаторов, после чего 30 мин обдували горячим (500°С) воздухом, чтобы избавиться от однослойных нанотрубок (они химически более активны, чем двуслойные) и частиц аморфного углерода.

После осаждения на фильтре получили бумагоподобный материал черного цвета с повышенной гибкостью, который, судя по результатам исследования с помощью просвечивающего электронного микроскопа, примерно на 95% состоит из двухслойных нанотрубок, объединенных в жгуты. Анализ спектров комбинационного рассеяния синтезированного вещества показал, что в нем присутствуют две группы таких трубок: в одной отношение внутреннего диаметра к внешнему составляет примерно 0.77:1.43, а в другой - 0.90:1.60.

http://perst.isssph.kiae.ru/Inform/perst/5_04/index.htm

Зоология

Симбионты оказались паразитами

Волоклюи (Buphagus) - два вида африканских скворцов, называемых еще буйволовыми скворцами, - широко известны своей необычной кормовой специализацией. Эти птицы находятся в тесных симбиотических (взаимовыгодных) взаимоотношениях с крупными африканскими копытными, от слонов до бородавочников. Постоянно сопровождая пасущиеся стада, они выклевывают из толстой шкуры своих хозяев клещей и кровососущих насекомых и, кроме того, предупреждают травоядных об опасности, поднимая крик в случае приближения хищника. Однако в последнее время все больше накапливается наблюдений, которые показывают, будто эти птицы, наряду со своей обычной диетой, могут пить кровь из ран животных, выступая, таким образом, в роли паразитов.

Подробно исследовать этот вопрос взялась группа ученых из Зоопарка г.Цюриха во главе с А.Мак-Эллиготом (McElligot A. // Zoo Biology. 2004. V.23. №4. P.347-354). В одном из обширных загонов этого зоопарка, демонстрирующего посетителям африканскую саванну, содержались вместе несколько черных носорогов (Diceros bicornis) и группа красноклювых волоклюев (B.erythrorhynchos). Несмотря на то, что эти птицы получали корм в избытке, большую часть времени хотя бы одну из них можно было видеть на одном из носорогов. Больше половины времени, проводимого на спинах толстокожих гигантов, волоклюи занимались не чем иным, как пили кровь из небольших ранок, сделанных по преимуществу ими самими. Хотя носороги подчас предпринимали попытки согнать птиц, существенных результатов достичь им не удавалось.

Не исключено, что в природе волоклюи меньше времени уделяют паразитическому способу существования, так как копытные там в избытке заражены разнообразными насекомыми, служащими пищей птицам. Для более точных сведений требуются дальнейшие наблюдения в природе. Но совершенно не исключено, что взаимоотношения волоклюев с копытными окажутся вовсе не симбиотическими, как это подчас рисуется во многих учебниках по экологии, а паразитическими.

Орнитология. Биоакустика

Трепещущие крылья рождают мелодию

Самцы многих видов птиц семейства манакиновых (Pipridae), обитателей тропических лесов на западных склонах Анд в Колумбии и на северо-западе Эквадора, могут производить механические звуки взмахами крыльев с сильно видоизмененными перьями. Этими звуками они привлекают самок в период токования. Считается, что морфологические изменения перьев развились у самцов под действием полового отбора - самки предпочитают самцов, наиболее выразительно исполняющих брачные танцы и песни, стараясь этим привлечь к себе внимание самок. Однако у разных видов манакинов эти особенности развились независимо и сильно разнятся по морфологии "звучащих" перьев и способу извлечения звуков взмахами крыльев. Но самый необычный способ характерен для одного из этих видов - Machaeropterus deliciosus: только он может производить не просто шумы, а громкие мелодичные звуки.

Механизм извлечения таких звуков раскрыла орнитолог К.Боствик (K.Bostwick; Корнелльский университет, США) с помощью одновременной аудио- и видеозаписи токования манакина. Во время ритуальной демонстрации птица поднимает крылья над спиной и затем начинает очень быстро трясти ими вперед и назад, делая более 100 движений в секунду (типичная частота взмахов крыльями у колибри вдвое меньше, всего 50 раз в секунду). На одном из перьев имеется жесткий заостренный кончик, на соседнем - ряд поперечных гребней, расположенных на определенных расстояниях друг от друга вдоль осевой линии пера (подобие стиральной доски). Жесткий кончик пера, поочередно задевая эти гребни, колеблется со звуковой частотой, издавая мелодичные звуки. Кончик касается каждого гребня дважды: сначала - когда перья сталкиваются, а затем - когда они вновь разъединяются. Это качающееся движение порождает 14 колебаний жесткого кончика пера за один цикл "трепетания" крыльями, что при частоте трепетаний 100 раз в секунду генерирует звук с частотой 1400 Гц на основной гармонике.

Такая биомеханика звукообразования - ребристая пластина-терка и скользящая по ней вибрирующая пластина - хорошо известна у многих насекомых, например у цикад, но никогда прежде не наблюдалась у позвоночных. По мнению Боствик, этот пример подчеркивает, насколько мощным формообразующим фактором может служить половой отбор.

Science. 2005. V.309. №5735. P.736. (США)

Микробиология

Метанотрофные бактерии - симбионты сфагнума

В глобальном цикле метана, второго по значимости (после СО₂) парникового газа атмосферы, важную роль играют болота. Именно здесь в анаэробных условиях обитают бактерии-метаногены, образующие СH₄ как побочный продукт окислительно-восстановительных реакций. Однако далеко не весь этот газ поступает в атмосферу. Часть его используют (для энергетических нужд, а также как источник углерода) другие бактерии - метанотрофы, которые существуют за счет окисления метана, сопровождающегося образованием углекислого газа: СН₄ + О₂ = СО₂ + Н₂О. Поскольку для этой реакции необходим кислород, метанотрофы обитают в аэробной зоне водоемов и болот - над тем горизонтом, где сосредоточены метаногены.

Группа голландских исследователей под руководством А.А.Рагубарсинга (A.A.Raghoebarsing; Университет г.Неймеген) недавно обнаружила, что метанокисляющей активностью обладает сфагновый мох Sphagnum cuspidatum, значительная часть которого погружена в воду. Однако другие виды сфагнума (S.magellanicum и S.papillosum), произрастающие в более сухих местах, таким свойством не обладали. Оказалось, что метан окисляют метанотрофы, которые присутствуют в бесцветных, лишенных хлорофилла, клетках листочков мха, находящихся под водой. В этих клетках (их называют гиалиновыми), пронизанных порами и наполненных водой, метанотрофные бактерии образуют скопления, хорошо различимые в световом микроскопе. Поскольку метанотрофы нуждаются в кислороде, возникло предположение, что они его получают непосредственно от сфагнума, вырабатывающего кислород в ходе фотосинтеза, подобно всем другим зеленым растениям. Метан поступает из окружающей растение болотной воды (метаногены там обычно весьма активны), а выделяющийся углекислый газ, видимо, используется самим мхом.

Эксперименты с непосредственной оценкой включения в метаболизм CO₂, меченого стабильным изотопом ¹³С (а в других опытах - меченого тем же изотопом CH₄), показали, что примерно 15% углерода, связанного сфагнумом в процессе фотосинтеза, происходит из метана, который ранее окислили симбиотические метанотрофные бактерии.

Nature. 2005. V.436. P.1153-1156. (Великобритания)

Физиология

Дыхание растений не зависит от их размера

В 1932 г. М.Клейбер (Kleiber M. // Hilgardia. 1932. V.6. P.315-353), проанализировав множество данных по скорости дыхания (как показателя интенсивности метаболизма) R птиц и млекопитающих, пришел к выводу, что эта величина растет пропорционально массе тела W в степени 3/4: R ~ W^0.75. Иными словами, крупным животным хотя и требуется больше энергии, чем мелким, но в расчете на единицу массы они расходуют ее меньше. Затем это правило было подтверждено А.Хеммингсеном на очень большой выборке организмов, включавшей также холоднокровных животных и одноклеточных (Hemmingsen A.M. // Rep. Steno Meml. Hosp. Nordisk nst. Lab. 1960. V.9. P.6-110). И хотя на графиках, построенных в логарифмических координатах, линия регрессии R по W для теплокровных располагалась выше линии, характерной для холоднокровных (к примеру, какой-нибудь небольшой зверек потребляет в 20-30 раз больше энергии, чем такого же размера ящерица), наклон ее оставался неизменным, равным 3/4.

Немногочисленные данные по дыханию целых растений вроде бы также укладывались в эту зависимость, а вера в универсальность показателя 3/4 особенно укрепилась после публикации в 1997 г. работы Дж.Веста, Дж.Брауна и Б.Энквиста (West G.B., Brown J.H., Enquist B.J. // Science. 1997. V.276. P.122-126). Они предложили математическую модель, объяснявшую появление показателя 3/4 через фрактальную структуру распределительных систем организмов: кровеносной у позвоночных животных, трахейной у насекомых или системы сосудистых пучков у высших растений. Правда, модель Веста подвергалась серьезной критике (например, польскими исследователями - Kozlowski J., Konarzewski M. // Funct. Ecol. 2004. V.18. P.283-289). Некоторые авторы вообще полагали, что показатель 3/4 определен с большой ошибкой, а на самом деле скорость дыхания должна изменяться пропорционально массе тела в степени 2/3, как следует из соотношения площади поверхности и величины объема. Последняя точка зрения высказывалась уже очень давно, но, увы, анализ совокупностей эмпирических данных свидетельствует, что по крайней мере для животных показатель степени гораздо ближе к 3/4, чем к 2/3.

На фоне этих, казалось бы, устоявшихся представлений настоящей сенсацией стали данные по дыханию растений, полученные недавно П.Райхом из отдела лесных ресурсов Университета Миннесоты (Сант-Пол, США) совместно с коллегами из двух других университетов США, а также Института дендрологии Польской академии наук (Корник, Польша) (Reich P.B., Tjoelker M.G., Machado J. -L., Oleksyn J. // Nature. 2006. V.439. P.457-461). Интенсивность дыхания оценивалась по выделению СО₂ в темное время суток, а объектами служили целые растения 43 видов, различающиеся по сухой массе на шесть порядков. Все растения были многолетними, среди них четыре вида древесных (два голосеменных и два покрытосеменных). Всего в опытах использовано около 500 растений: часть их выращена в теплице, а часть взята из природной среды.

В логарифмических координатах множество точек, отражающих связь дыхания растений с их размерами (сухой массой), разбилось на две совокупности, характеризующиеся одинаковым наклоном линий регрессии, но различающиеся пересечением с осью ординат. Одна отвечала растениям, выращенным в теплице, а другая - взятым из естественной среды обитания. Самое интересное, что наклон обеих линий регрессии значимо не отличался от единицы, т.е. дыхание растений росло прямо пропорционально их массе. Но в расчете на единицу массы крупные растения дышали с той же интенсивностью, что и мелкие.

Еще более любопытное заключение сделали Райх с соавторами, когда от массы растений перешли к общему количеству азота в растениях (подчеркнем, содержание азота определялось непосредственно в этом же исследовании). Эффект оказался просто потрясающим - все точки легли на одну линию, наклон которой значимо не отличался от единицы. Очевидно, что в естественной среде растениям часто не хватает азота, и отсюда менее интенсивная их жизнедеятельность, в том числе и скорость дыхания.

Авторы подчеркивают, что не рассматривают свои результаты как дезавуирующие теоретические построения Веста и его коллег. Не исключено, что у животных и растений зависимость дыхания от массы тела действительно отличается. У растений нет процессов, аналогичных тем, что происходят в капиллярах кровеносной системы животных. А у животных нет расположенных по периферии органов, аналогичных листьям, - мест, где происходит интенсивный обмен с атмосферой, где идет как фотосинтез, так и дыхание.

Сейсмология

Землетрясения в Балтике - неучтенный фактор риска

В бывшем СССР и России накоплен серьезный опыт сейсмического районирования и оценки опасности высокосейсмичных территорий. В меньшей степени это относится к регионам платформенным, а тем более - к акваториям в их пределах. Балтика в целом, как и ее восточная часть, к сожалению, практически выпали из рассмотрения специалистов. Такая недоработка особенно отчетливо обнаружилась после возникновения и изучения Калининградского землетрясения 21 сентября 2004 г. с магнитудой M = 4.9 и интенсивностью I = 6.5.

К важнейшим его чертам относятся: обширнейшая область ощутимых сотрясений (R ~ 600-800 км), их мультиплетный характер и сопровождающие это событие деструктивные проявления как на прилежащей суше, так и над очагами в акватории. Подобные признаки были характерны и для землетрясений XX в. - Скандинавского 1904 г. (M = 7.1, I = 8), Осмуссаарского 1976 г. (M = 4.7, I = 7). Между тем на существующей Карте сейсмического районировании России (ОСР-97) прибалтийские территории показаны с балльностью I Ј 5 и возможным превышением на 1% за сотни-тысячи лет.

Целенаправленные поиск и обработка сведений о прошлых землетрясениях в регионе позволили обнаружить около 20 тектонических событий с 5-7-балльным поверхностным эффектом в Восточной Балтике за последние 700 лет. Уже на данной стадии исследования выделяются очаговые зоны Нарвская, Таллиннская, Осмуссаарская, Венспилская, Самбийская, Лебская, где выявлены повторные события, из которых отдельные достигали, вероятно, интенсивности 7-8 баллов.

Преимущественное расположение эпицентров у берегов не должно вводить в заблуждение относительно сейсмичности дна акватории. Выявление очагов землетрясений в акватории - это вопрос времени и точности регистрации. Помимо собственно сотрясений, опасность могут представлять обнаруживаемые в ряде случаев сопровождающие их явления, такие как подводные и береговые оползни; разрывы и нарушения связности водонасыщенных грунтов на дне и берегах; залповые и фонтанирующие выбросы флюидов со дна; цунами и цунамиподобные явления. При перспективных разработках в области безопасности важно иметь в виду, что каждое последующее сейсмическое событие в регионе оказывалось до сих пор неожиданным по месту и силе, что определенно свидетельствует о невнимании к предыдущим землетрясениям и недостаточном знании закономерностей сейсмотектонического развития региона.

Как показали Восьмые геофизические чтения им.В.В.Федынского (Москва, 2-4 марта 2006 г.), слабая изученность всего комплекса неблагоприятных проявлений в Балтийском регионе (и не только во времени, но и в пространстве), а главное - невнимание к полученным недавно данным со стороны специалистов и административных структур, ответственных за составление и реализацию крупных национальных и транснациональных проектов, абсолютно недопустимо ни с точки зрения безопасности, ни с точки зрения экономики.

Археология

Предметы промысловой магии из святилища Кучерла

В Горном Алтае археологам известен уникальный комплекс - святилище Кучерла-1 (Куйлю), в котором выявлено сочетание разновременных петроглифов и связанных с ними многослойных культурных напластований (cм., напр.: Деревянко А.П., Молодин В.И. // Проблемы хронологии и периодизации археологических памятников Южной Сибири. Барнаул, 1991). Недавно при камеральной обработке археологических материалов этого комплекса внимание В.И.Молодина (Институт археологии и этнографии СО РАН, Новосибирск) привлекли два оригинальных предмета, которые были найдены в третьем слое святилища, относящемся к эпохе раннего железного века; в этом же слое было обнаружено более 30 тыс. обломков костей и рогов различных животных.

Автор изучил два небольших фрагмента костей, на которых выгравированы изображения горного козла. Одному из фрагментов придана форма овала. Рисунок нанесен на вогнутую поверхность рога и скорее всего выполнен металлическим предметом. Изображение отличается предельной схематичностью и условностью, пропорции тела не соблюдены, голова не проработана, прямыми штрихами показаны пара передних ног и одна задняя. О том, что на изделии представлен именно горный козел, а не какое-либо иное животное, свидетельствуют рога, переданные условно, однако воспринимаемые вполне однозначно.

	Овальный фрагмент рога (5.5ґ2.3 см) с предельно условным изображением горного козла.
	Фрагмент рога с нанесенным на него эскизом будущей скульптуры животного.

Более интересно второе изделие, также выполненное на небольшом фрагменте рога. На плоской и слегка прошлифованной поверхности нанесена толстой гравировальной линией фигура, вероятнее всего, тоже горного козла. Хотя изображение достаточно схематично, тем не менее присутствуют все основные детали зверя. По мнению Молодина, на этом фрагменте кости представлен эскизный набросок, по которому древний мастер намеревался изготовить скульптуру. Видны начальные стадии этой работы: выполнив эскиз, мастер стал обрабатывать заготовку по контуру, высверливая и вырезая ножом ненужные части исходного материала. Однако по непонятной причине он оставил начатую работу и совершил обряд жертвоприношения, поместив это не вполне законченное произведение под стеной с петроглифами.

Горный козел - излюбленный объект охоты обитателей Горного Алтая. Семантический смысл святилища на р.Кучерла, по-видимому, связан с промысловой магией, истоки которой уходят в глубокую древность, а ее проявления сохранились у многих аборигенных народов, и по сей день населяющих Сибирь. Вместе с тем находки в жертвенниках, которые сопутствуют наскальным рисункам животных, их же скульптурных изображений - явление нечастое и, несомненно, отражает какие-то конкретные обряды.

Раскопки третьего слоя культового комплекса на р.Кучерла позволяют полагать, что суть мистерий, производимых рядом с наскальными изображениями, сводилась не только к нанесению рисунков и жертвоприношениям, но и к проведению ритуальной трапезы, о чем свидетельствует обилие костей животных и каменных очагов.

Сборник докладов международной конференции "Мир наскального искусства". М., 2005. С.186-189.

КОРОТКО

Франция предъявила права собственности на судно "Griffon", найденное недавно на дне оз.Мичиган (США). Корабль, затонувший в 1679 г., был построен первооткрывателем Луизианы Р.Р.Кавелье де Ла Салем и стал первым европейским судном, изготовленным специально для навигации по Великим озерам. Теперь французские и американские археологи ждут судебного решения.

Sciences et Avenir. 2005. №705. P.36 (Франция).

В августе 2005 г. животный мир Франции серьезно пострадал от браконьеров. В Южных Альпах королевские орлы отравились приманками со стрихнином или цианидами, предназначенными для уничтожения волков; жертвами такой практики орлы оказываются на протяжении нескольких последних лет. А за две недели до открытия сезона охоты, 15 августа, в разгар периода гнездования, сотня охотников-браконьеров устроила массовый отстрел уток и лысух в болотах Камарга на юге Франции. Эти действия подрывают работу различных объединений по защите природы.

Terre Sauvage. 2005. №210. P.13 (Франция).

Дж.Донлэн (J.Donlan; Корнеллский университет, США) отстаивает идею реинтродукции слона, льва, верблюда, гепарда и лошади в гигантские прирооохранные парки Северной Америки. По его мнению, это позволило бы восстановить там утраченное биоразнообразие. Действительно, очень близкие родственники названных животных населяли Северную Америку еще 13 тыс. лет назад, а их исчезновение повлекло за собой обеднение флоры и фауны. Реинтродукция слона, например, уменьшила бы сокращение площадей прерий, ныне зарастающих лесами.

Science et Vie. 2005. №1057. P.40 (Франция).

На северо-востоке Китая найдены ископаемые остатки двух птеродактилей, возраст которых определен в 120 млн лет. Морфологически они близки формам, известным по находкам в Англии и Франции.

Sciences et Avenir. 2005. №705. P.18 (Франция).

РЕЦЕНЗИЯ

Н.А.Суркова, М.И.Алферина.
МИХАИЛ АНДРЕЕВИЧ ЗЕНЗИНОВ.
КРАЕВЕД, ЕСТЕСТВОИСПЫТАТЕЛЬ ЗАБАЙКАЛЬЯ
(20-70 годы XIX в.).
Улан-Удэ: Изд.-полигр. комплекс ГОУ ВСГАКИ,
2004. 255 с.

"Я сделался чудесным травознайкою..."

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

В биографо-библиографическом словаре С.Ю.Липшица "Русские ботаники" М.А.Зензинову посвящена целая страница [1]. Ботаник и краевед из Нерчинска, сборы растений которого хранятся в гербарии Ботанического института им.В.Л.Комарова РАН и Лесной академии в Петербурге, он также был корреспондентом Ф.Б.Фишера и К.И.Мейера, ведущих петербургских ботаников, и автором 18 ботанических работ. Однако даты жизни, равно как и биографические сведения, отсутствуют, и даже инициалы неверны.

Скудные сведения о Михаиле Андреевиче Зензинове (1805-1873) восполняет новая книга, опубликованная в Бурятии. Она хорошо издана - твердый переплет, цветные иллюстрации, справочный аппарат, включающий библиографию самого Зензинова (55 названий), списки источников, именной указатель (а точнее - аннотированный список персоналий) дополнен алфавитным перечнем фамилий со ссылками на текст, имеются указатели растений, животных и географических названий. Словом, авторы и издатели в полной мере обладают культурой, необходимой для публикации серьезного труда по истории науки и общества. Оба социальных института находят отражение в книге, создавая фон для героя повествования.

Купеческий род Зензиновых был богат, но Михаил Андреевич, человек весьма самобытный, обуреваемый страстью к познанию, не преуспел в коммерции. Капитал, оставленный в наследство вдове, составлял всего семь рублей. Казалось бы, и научное наследие Зензинова обратилось в пепел. В 1878 г., спустя пять лет после его кончины, собранные им коллекции растений и насекомых, манускрипты, свезенные на берег Нерчи, были сожжены вместе с делами нерчинского архива. Но детские впечатления о рукописях и гербарии деда, хранившихся в московском доме Зензиновых, сохранили воспоминания внука, впоследствии эмигранта, профессора Иллинойского университета В.М.Зензинова, и, по предположению авторов, они и составили основу личного фонда Зензинова в отделе рукописей Российской Государственной библиотеки.

Собранные по крупицам фрагменты рукописей вскрывают пласт самобытной культуры купеческого сословия Восточной Сибири, весьма отличной от нравов московского Замоскворечья, и это является важным достоинством книги. Деятельность Зензинова была посвящена ботанике и востоковедению, двум весьма утонченным родам интеллектуальной деятельности. Пример самовоспитания его как исследователя показывает, как споро могут преодолевать русские люди дистанцию, отделяющую первобытное полукрестьянское сознание от многовекового опыта европейской образованности. Страсть к познанию Зензинова была лишена честолюбия - член-корреспондент Географического и Вольного Экономического обществ, почетный гражданин города Нерчинска, автор более 60 статей подписывался псевдонимами "Ононский Пастух" и "Пастух-Даурец".

Интересы Михаила Зензинова касались сельского хозяйства, этнографии, но более всего медицины и ботаники. "Я сделался чудесным травознайкою, изучаю тибетскую медицину, коею руководствуются ламы", - писал он декабристу Дмитрию Иринарховичу Завалишину [1. С.145]. Зензинов руководствовался высокой целью - создать руководство по древней восточной медицине на русском языке, чему способствовали и знание им монгольского языка и даурской флоры. Оригинальные рисунки растений, воспроизведенные в книге, свидетельствуют о точности руки и зоркости даровитого самоучки. Успешная практика Зензинова, стремившегося к наведению мостов между Востоком и Западом, доказывает плодотворность личной инициативы.

М.А.Зензинов.

Уникальность ситуации определялась географией империи - близость Кяхты открывала дорогу в Китай, Забайкалье же было не только местом ссылки, но и поселения вольнолюбивых диссидентов. Задолго до ссыльных декабристов в Нерчинске в 1780-1783 гг. жил Эрик Лаксман - блестящий натуралист, но строптивый человек, академическая карьера которого закончилась бегством из Петербурга со стрельбой и погоней. В 1772 г. природу Забайкалья изучал профессор П.С.Паллас, который неоднократно бывал в Чите. В этой связи необходимо упомянуть о деятельности чиновника читинской администрации Власова. "Друг и корреспондент Палласа, который и сам был обязан Власову за правильность сведений. У Власова был отличный ботанический сад местных растений края. Поэтому в его семействе были очень распространены ботанические сведения", - пишет о свойственнике Завалишин [2. С.349]. Его теща, дочь Власова - С.И.Смолянинова, - была крестницей Палласа. По-видимому, духовное влияние знаменитого ученого - воспреемника и друга семейства, привносили любовь к истине и нерасторжимые с нею либеральные идеи в круг читинской интеллигенции. Сочувствуя ссыльным женам декабристов, Смолянинова оказывала тайное посредничество в переписке, за что провела две недели под домашним арестом [2. С.366]. В переписке Завалишина и Зензинова Смолянинова упомянута по семейным обстоятельствам, из чего становится ясно, что узы родства в этой среде определялись не столько сословными предрассудками, сколь душевными склонностями. Теме "декабристы и ботаника" посвящен один из последних томов "Научного наследства" [3]. Таким образом, утопии, завещанные эпохой Просвещения, имели свойство воплощаться на русской почве. Семена, посеянные ею, обладают большой жизнеспособностью, и сроки всхожести их измеряются веками, о чем свидетельствует и книга о замечательном краеведе Забайкалья. Ею открывается серия "Нерчинское купечество", вып.1; надеемся, что продолжение следует.

Литература

1. Липшиц С.Ю. Русские ботаники. М., 1950. Т.3. С.368.

2. Дмитрий Иринахович Завалишин. Воспоминания. М., 2003.

3. Естественнонаучное наследие декабриста П.И.Борисова / Сост. О.А.Александровская, К.С.Куйбышева, В.К.Рахилин, Н.И.Сафонова. Научное наследство. Т.29. М., 2002.

НОВЫЕ КНИГИ

Математика. Механика

С.М.Айзикович, В.М.Александров, А.В.Белоконь и др. КОНТАКТНЫЕ ЗАДАЧИ ТЕОРИИ УПРУГОСТИ ДЛЯ НЕОДНОРОДНЫХ СРЕД. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. 240 с.

Контакт - это основной метод приложения нагрузок к деформируемому телу; кроме того, концентрация напряжений в зоне контакта часто инициирует разрушение материала, поэтому в механике деформируемого твердого тела контактные задачи считаются главными. Аналитические решения могут быть получены только для очень ограниченного класса контактных задач, а значит, важно развивать численные и численно-аналитические методы их решения. Особое значение в настоящее время имеют контактные задачи для неоднородных сред, так как непрерывное изменение механических свойств по одной из координат характерно для многих тел, что связано с условиями их создания и эксплуатации.

Книга посвящена разработке и обоснованию новых эффективных математических методов, позволяющих решать статистические контактные задачи теории упругости для неоднородных сред. Результаты, полученные в работе, дают возможность делать расчеты и определять параметры контактного взаимодействия функционально-градиентных материалов и могут быть использованы как в непосредственных инженерных расчетах, так и при оценке эффективности прямых численных методов.

Издание рассчитано на научных и инженерно-технических работников, специалистов в области машиностроения, приборостроения и других отраслей современной техники, а также для преподавателей и студентов, изучающих область механики деформируемого твердого тела.

Геоморфология

С.С.Черноморец. СЕЛЕВЫЕ ОЧАГИ ДО И ПОСЛЕ КАТАСТРОФ. М.: Научный мир, 2005. 184 с.

Катастрофические селевые потоки приводят к радикальному изменению строения днищ горных долин. Отсутствие исследований изменений рельефа после селевых катастроф нередко способствовало тому, что природные процессы, обычно предшествующие очередному экстремальному событию, оставались незамеченными, и катастрофа снова происходила неожиданно.

В книге разработана концепция четырехстадийных циклов катастрофического селеформирования. Дело в том, что в первые годы после катастрофы происходят очень значительные преобразования очагов, когда перемещается большое количество рыхлого материала. Поэтому разработан способ расчетов объема селевой массы, прошедшей через каждое сечение русла в течение всего селя. Выявлены особенности ледово-водно-каменных селей по сравнению с другими типами селевых потоков. Предложена система новых показателей для характеристики селевых объектов. Прослежена адаптация рельефа к новым условиям после крупных селей. Приведены методика и результаты мониторинга селевых очагов в реальном времени и с помощью повторных съемок. Показана динамика рельефа до и после селевых катастроф на Центральном Кавказе.

Автор книги - геоморфолог, кандидат географических наук. Изучал последствия двух крупнейших природных катастроф последних лет - Герхожанской (2000) в Кабардино-Балкарии и Геналдонской (2002) в Северной Осетии, а также занимался мониторингом состояния селевых очагов в других долинах.

География

К.С.Померанец. ТРИ ВЕКА ПЕТЕРБУРГСКИХ НАВОДНЕНИЙ. СПб.: Искусство-СПб., 2005. 214 с. (Из сер. "Три века Петербурга".)

Наводнения - самые грозные стихийные бедствия в Петербурге. Это едва ли не первая научная проблема отечественной гидрометеорологии, прошедшая все стадии исследований - от визуальных наблюдений, описаний, измерений и накопления фактов до раскрытия причин этого явления и его прогноза на основе математической теории.

Автор книги - Ким Семенович Померанец, кандидат географических наук, - более 30 лет занимается изучением природы наводнений. В своем исследовании он рассматривает проблему этого грозного стихийного бедствия в самых разных аспектах: причины возникновения и механизм развития наводнений, их статистика и прогнозирование, защита от потопов. Самая объемная глава посвящена памятным петербургским наводнениям. Основу ее составляют описания очевидцев, документальные и мемуарные источники; в ней передана историческая атмосфера, воспроизведены неповторимые черты быта, языка каждой эпохи. В других главах рассматриваются научно-технические аспекты: статистика наводнений, их характер, причины возникновения, механизм развития, вопросы прогнозирования и защиты. Отдельная глава посвящена изображению наводнений в художественной прозе и поэзии. Заключительная часть содержит краткую характеристику морских наводнений на побережьях Европы и других континентов. Представлена разнообразная наглядная информация - фотографии, графики, схемы, статистические таблицы.

Издание предназначено для широкого круга читателей - учащейся молодежи, туристов, экскурсоводов и всех, кто интересуется природой, географией, историей Петербурга. Книга отмечена дипломом Анциферовского комитета за популяризацию.

История науки

П.Н.Зырянов. АДМИРАЛ КОЛЧАК, ВЕРХОВНЫЙ ПРАВИТЕЛЬ РОССИИ. М.: Молодая гвардия, 2006. 637 с. (Из сер. "Жизнь замечат. людей".)

Александр Васильевич Колчак (1874-1920) прожил бурную и насыщенную событиями жизнь. Он был участником трех арктических экспедиций, защищал Порт-Артур, во время Первой мировой войны командовал Черноморским флотом. В разгар Гражданской войны возглавил "белое" государство, объединившее Сибирь, юг и север России и боровшееся против большевиков. На этом посту он потерпел поражение и погиб.

Фамилия Колчак турецкого происхождения. В переводе на русский язык она означает "боевая рукавица" - соединенная со стальной пластиной, такая рукавица защищала правую руку, а левая прикрывалась щитом. Основатель рода Колчаков, Илиас-паша Колчак, был комендантом турецкой крепости Хотин. В 1739 г. при Анне Иоанновне хотинский гарнизон сдался русской армии, а Колчак-паша отдал свою саблю.

Имя Колчак долго волновало Россию. Теперь, когда наступает время единения и согласия, необходимо вернуться к этой загадочной и трагической фигуре. Адмирал имел сложное мировоззрение. Большое влияние на него оказала японская философия с догматом самоотречения. В то же время это был человек действия. В книге он показан со всеми своими поисками, разочарованиями и ошибками, что не умаляет его мужества, стойкости, искренней преданности России, чьи интересы он ставил выше интересов своего режима и личной судьбы.

Автор, известный историк, попытался воссоздать подлинный образ Колчака, осмыслив большой массив исследований и документальных источников.

История науки

В.Л.Гинзбург. О СВЕРХПРОВОДИМОСТИ И СВЕРХТЕКУЧЕСТИ. АВТОБИОГРАФИЯ: Сборник статей и выступлений. М.: Физматлит, 2006. 228 с.

В 2003 г. автору этого сборника была присуждена Нобелевская премия по физике "за пионерский вклад в теорию сверхпроводников и сверхтекучих жидкостей". В издании опубликованы: Нобелевская лекция Виталия Лазаревича Гинзбурга, прочитанная им в Стокгольме 8 декабря 2003 г., статьи, освещающие его деятельность в области сверхпроводимости и сверхтекучести, а также включена основополагающая работа В.Л.Гинзбурга и Л.Д.Ландау "К теории сверхпроводимости". Книгу завершают автобиография, написанная по просьбе Нобелевского фонда ("нобелевская" автобиография), и статья "Опыт научной автобиографии", дающая представление о научных работах автора и в других областях физики.

Издание предназначено для физиков - преподавателей средней и высшей школы, студентов и научных работников, а также для историков науки.

История науки

А.И.Еремеева. ИСТОРИЯ МЕТЕОРИТИКИ. ИСТОКИ. РОЖДЕНИЕ. СТАНОВЛЕНИЕ. Науч. ред. Г.М.Идлис. Дубна: Феникс+, 2006. 896 с.

Эта книга - результат долгой работы автора с архивами. На большом историческом материале анализируется история рождения и становления новой науки - метеоритики, разрешившей тысячелетнюю загадку "огненных шаров", "падающих звезд", "небесных камней" и вызвавшей революционную смену картины мира в минералогии, метеорологии и астрономии. Дается краткий обзор формирования метеорной астрономии, зарождавшейся в недрах метеоритной концепции Э.Хладни и выделившейся в самостоятельную науку.

С уникальной полнотой и детальностью в книге представлен важный период в развитии естествознания, вся история первого российского метеорита Палласово Железо, сыгравшего ключевую роль в истории рождения новой науки; описана судьба самого Хладни, совершившего, по мнению автора книги, локальную научную революцию. В новом свете представлены многие события истории астрономии и минералогии, выяснены некоторые забытые имена и расставлены приоритеты. В заключительной главе автор, оттолкнувшись от истории метеоритики, развивает общий взгляд на концепцию научных революций и предлагает свое видение. Работа дает богатейший справочный материал для будущих исследователей истории науки.