VIVOS VOCO: Новости науки в журнале "Природа"

Самая яркая сверхновая. Вибе Д.З.
Автосистемы ночного видения
Фораминиферы могут дышать… нитратами. Гиляров А.М.
Применение нанотрубок в диагностике рака
Расшифрован геном медоносной пчелы. Никоноров Ю.М. и др.

Астрофизика

Самая яркая сверхновая

Современная теория звездной эволюции предсказывает, что звезды с массами более 10 M_¤ заканчивают "жизненный путь" сильным взрывом, который наблюдается нами как вспышка сверхновой. Максимальная яркость вспышки зависит от начальной массы звезды и от того, насколько эффективно она теряла вещество в ходе эволюции. Сверхновые - один из самых интересных астрофизических объектов, поэтому практически каждая из них подвергается глубокому исследованию. Н.Смиту (N.Smith; Калифорнийский университет в Беркли, США) и его коллегам не пришлось жалеть о внимании, уделенном ими сверхновой SN 2006gy (http://arxiv.org/abs/astro-ph/0612617).
Эта сверхновая была открыта 18 сентября 2006 г. Вспышка произошла настолько близко к ядру активной галактики NGC 1260, что некоторые исследователи сочли, будто она и есть это ядро. Однако наблюдения, проведенные
4 ноября на 3-метровом телескопе Ликской обсерватории (США), четко показали, что сверхновая отстоит от ядра галактики почти на 1 угловую секунду (что соответствует обычному расстоянию в 1000 св. лет). В характеристиках SN 2006gy сразу же обнаружилось два важных отличия от других подобных объектов. Во-первых, ее светимость нарастала очень медленно. Чтобы достичь максимальной яркости, ей понадобилось не три недели, как другим подобным сверхновым, а больше двух месяцев. Во-вторых, максимум блеска SN 2006gy оказался в несколько раз ярче самой яркой сверхновой из всех известных до сих пор и в 100 раз ярче типичной сверхновой этого вида. Такой яркости до сих пор не видели еще ни у одной вспышки. Кроме того, период максимального блеска оказался у нее необычно долгим, более трех месяцев (из-за чего ее и спутали изначально с ядром галактики). Невероятно мощное свечение сброшенной оболочки свидетельствует, что ее масса составляет около 100 М_¤ - в совокупности со скоростью расширения порядка 4000 км/с это соответствует суммарной энергии взрыва свыше 10⁵² эрг, что в 10 раз больше, чем типичная энергия вспышки сверхновой.
По мнению авторов работы, необычные свойства объекта SN 2006gy указывают на то, что в галактике NGC 1260 взорвалась звезда очень большой массы, вероятно порядка 110 М_¤. Теория предсказывает, что на поздних стадиях эволюции таких светил мощный звездный ветер срывает с них водородную оболочку, обнажая массивное ядро, в котором почти весь водород уже превратился в гелий. Однако этому предсказанию противоречат линии водорода, наблюдающиеся в спектре SN 2006gy. Кроме того, отсутствие заметного торможения выброса сверхновой говорит о том, что вокруг нее нет значительных количеств вещества, сброшенного на предыдущей эволюционной стадии. С другой стороны, она все-таки окружена небольшой "туманной" оболочкой, возможно, остатками звездного ветра звезды-предшественницы. В этом отношении объект, существовавший на месте сверхновой SN 2006gy, мог походить на известную сверхмассивную звезду h Киля, расположенную в нашей Галактике. Авторы статьи считают, что появление туманности вблизи звезды-тяжеловеса может быть признаком ее скорого конца, и призывают не сводить с h Киля внимательных глаз.

© Вибе Д.З.,
доктор физико-математических наук
Москва

Техника

Автосистемы ночного видения

Для пешехода риск оказаться сбитым автомобилем в ночное время вчетверо выше, чем днем: водитель не может использовать фары дальнего света, чтобы не ослеплять водителей встречного транспорта, а при включении ближнего света темный объект можно различить лишь на опасном расстоянии 30-50 м. Системы ночного видения позволяют заблаговременно обнаружить пешеходов, велосипедистов, животных даже при движении с ближним светом. Сейчас разрабатываются системы ночного видения в дальнем и ближнем ИК-диапазонах.
Системы первого типа - пассивные, они фиксируют тепловое излучение с длиной волны l = 8-12 мкм (в этом диапазоне теплые объекты излучают более интенсивный поток и отчетливо различимы на экране). Дорога просматривается на расстоянии 300 м при горизонтальном угле обзора 36° и частоте обновления сигнала 30 Гц. Сигнал с тепловых датчиков после цифровой обработки формирует на экране дисплея видеоизображение - высококачественное для людей и животных, отличающихся по температуре от окружающей среды, и не столь контрастное для неживых объектов. К недостаткам систем дальнего ИК-диапазона относится невозможность установления датчиков за ветровым стеклом, а к достоинствам - низкая зависимость от погодных условий.
Системы второго типа освещают дорожные объекты излучением с l ~ 1800 нм и воспринимают отраженный поток. Они дешевле, поскольку технология их изготовления хорошо отработана на других изделиях, например видеокамерах. К числу их преимуществ относится и то, что такие системы потенциально могут выполнять дополнительные функции, например сигнализировать о сходе с полосы движения. Системы ближнего ИК-диапазона отличаются более высоким разрешением, их можно удобно разместить в автомобиле, но они чувствительны к засветке фарами надвигающегося автомобиля или другими ИК-системами, а дальность обнаружения объекта зависит от его отражательной способности.
Испытания, проведенные в Институте транспортных исследований при Мичиганском университете (США), показали, что по сравнению с системой ближнего ИК-диапазона использование системы дальнего ИК-диапазона увеличивает расстояние, с которого водитель способен различить силуэт пешехода, в три раза (119 и 35 м).
Первая система ночного видения дальнего ИК-диапазона была установлена на модели "Cadillac Deville" в 2000 г., а вслед за этим в 2002 г. оснастили системой ближнего ИК-диапазона "Lexus Toyota". Несмотря на потребительский интерес и оптимистические прогнозы, число продаж систем ночного видения на автомобиле оказалось невысоким. Однако после недавнего появления на BMW 5-7-й серий и на "Honda Legend" системы дальнего ИК-диапазона и системы ближнего на "Mercedes" S-класса ожидается новая волна интереса.

Nature photonics. 2006. September (пробный выпуск). P.12-13 (Великобритания);
http://perst.isssph.kiae.ru/Inform/perst/6_17/index.htm

Биохимия

Фораминиферы могут дышать… нитратами

Некоторые бактерии, обитающие там, где нет свободного кислорода (а так нередко бывает на дне водоема или в почве), способны вместо него использовать для окисления органических веществ (углеводов, спиртов, органических кислот) нитраты NO₃^-, восстанавливая их до свободного молекулярного азота N₂. Такой способ получения необходимой для жизнедеятельности энергии называют денитрификацией, а бактерий, осуществляющих данный процесс, - денитрификаторами. Например, реакция окисления глюкозы за счет нитратов может быть записана как

5C₆H₁₂O₆ + 24KNO₃ ® 24KHCO₃ + 12N₂ + 18H₂O.

Денитрификаторы возвращают в атмосферу тот азот, который когда-то был связан азотфиксаторами. Но если процесс азотфиксации очень древний, возникший, по-видимому, на самых ранних этапах развития биосферы, то денитрификация (замкнувшая ту часть глобального углеродного цикла, которая связана с выходом в атмосферу) могла появиться лишь после того, как другие бактерии, нитрификаторы, стали производить нитраты, окисляя (также для получения энергии) аммонийные соединения. Но это в свою очередь могло произойти в условиях кислородной атмосферы Земли, т.е., согласно современным представлениям, не ранее чем 2.4 млрд лет назад. По-видимому, способность к денитрификации возникала в эволюции не единожды: свойственна она представителям разных групп бактерий, порой совсем неродственных, но оказавшихся в среде, где нет свободного кислорода, а есть нитраты.
До недавнего времени считалось, что все денитрификаторы - бактерии, прокариоты. Поэтому настоящей сенсацией стала статья, опубликованная большой группой исследователей из Дании, Нидерландов, Испании и Швеции об осуществлении денитрификации одноклеточными эукариотами, а именно фораминиферами (Risgaard-Petersen N., Langezaal A., Ingvardsen S. et al. // Nature. 2006. V.443. P.93-96). Эти организмы, похожие на амеб, но имеющие известковую раковинку, весьма обычны в морях.
Все началось с того, что, изучая верхний слой грунта в одном из фьордов Швеции, эти исследователи обнаружили в верхних 20 мм донных осадков, в анаэробных условиях (кислород там исчезал уже на глубине 2-3 мм), очень много нитрата, и находился он не в воде между частицами грунта, а внутри живых клеток. Но единственными организмами, присутствовавшими там в большом количестве, были фораминиферы Globobulimina pseudospinescens, поэтому подозрение пало именно на них, тем более, что распределение численности этих простейших по глубине полностью совпадало с распределением нитратов. Поскольку накопление нитратов в клетке требует немалых энергетических затрат, очевидно, фораминиферам нитраты зачем-то очень нужны.

Профили распределения кислорода и численности фораминифер (слева), нитритов и нитратов в воде и в клетках этого простейшего (справа). Кислород обозначен кружками, содержание клеток - в виде серой гистограммы; концентрация NO₃^- и NO₂^- в воде показана квадратными фигурками, в клетках - розовой гистограммой. (По: Risgaard-Petersen N. et al., 2006.)
Предположение о "нитратном дыхании" у фораминифер, обитающих в анаэробных условиях, высказывалось уже 15 лет назад (Bernhard J.M., Reimers C.E. // Biogeochemistry. 1991. V.15. P.127-149), однако доказательств тогда не было. Авторы обсуждаемой работы эту гипотезу проверяли в лабораторных экспериментах, используя изотоп азота ¹⁵N. Фораминифер помещали в воду, лишенную кислорода, но содержащую меченый нитрат ¹⁵NO₃^-, и через некоторое время начинал выделяться молекулярный азот с изотопом ¹⁵N. Затем авторы проверяли, не образуется ли N₂ за счет анаэробного окисления аммония по реакции
NH₄⁺ + NO₂^- ® N₂ + 2H₂O.

Этот процесс известен давно, но только три года назад были найдены бактерии, осуществляющие его в природе, - у верхней границы анаэробной зоны Черного моря (Kuypers M.M, Sliekers A.O., Lavik G. et al. // Nature. 2003. V.422. P.608-611). Образующийся в ходе такого окисления молекулярный азот получает один атом от аммония, а другой от нитрита. Еще один способ образования молекулярного азота бактериями - это анаэробное (с помощью нитратов) окисление метана (подробнее см.: http://elementy.ru/news/430204). Однако в опытах с фораминиферами ни анаэробного окисления аммония, ни анаэробного окисления метана не было выявлено.
Авторы, видимо, исходили из того, что денитрификацию в клетках фораминифер могут осуществлять эндосимбиотические бактерии. Поэтому они определили скорость процесса для одной фораминиферы, а потом, зная среднюю денитрифицирующую активность бактериальной клетки, рассчитали, какое количество бактерий должно быть ассоциировано с одной клеткой простейшего. Оказалось, что их должно быть от 5600 до 22500. Однако с помощью электронной микроскопии и метода флуоресцентной гибридизации исследователи обнаружили, что на поверхности фораминиферы присутствует не более сотни бактериальных клеток, а внутри фораминифер симбиотических бактерий вообще нет. Поэтому был сделан вывод о способности самих фораминифер осуществлять денитрификацию и о протекании этого процесса в митохондриях (органеллах, используемых для обычного - кислородного - дыхания), где и находятся необходимые для него ферменты.
Неполная денитрификация ранее обнаруживалась у трех эукариотических организмов: инфузории Loxodes и грибов Fusarium oxysporum и Cylindrocarpon tonkinense. В анаэробной среде инфузория восстанавливает нитрат до нитритов, а грибы - до оксида азота. Но только фораминиферы - единственные из эукариот - способны сами, без помощи симбиотических бактерий, осуществлять полную денитрификацию: от нитрата до образования молекулярного азота. Пока, правда, остается неизвестным, ни насколько распространена среди фораминифер эта способность (в данной работе денитрификация выявлена еще у Nonionella cf. stella и Stainforthia spp.), ни когда она возникла и каков ее вклад в биосферный цикл азота.

© Гиляров А.М.,
доктор биологических наук
Москва

Химия. Медицина

Применение нанотрубок в диагностике рака

Американские специалисты из университетов Джефферсона и штата Делавер, возглавляемые К.Текером, сделали первый шаг к созданию на основе нанотрубок системы диагностики рака (Teker K. et al. // IEEE Sensors J. 2006. V.6. P.1422-1428). Они изучили взаимодействие нанотрубок с антителами - белками класса иммуноглобулинов, которые иммунная система вырабатывает в ответ на появление в организме чужеродных веществ (антигенов). Одно из наиболее важных свойств этих белков - специфичность: каждый из них избирательно взаимодействует с определенным антигеном.
Сначала исследователи с помощью поверхностно-активных веществ эффективно разделили нанотрубки. Затем на каждую из них нанесли люминесцентную метку, чтобы легче было изучать связывание нанотрубок антителами методом конфокальной (люминесцентной, усовершенствованной с помощью конфокальной диафрагмы) микроскопии. Нанотрубки взаимодействовали с антителами, специфичными к рецепторам, расположенным на поверхности клеток рака молочной железы человека. Оказалась, что степень связывания для протяженного образца очень высока - более 80%.

Нанотрубка с присоединенным антителом.
Изображение получено с помощью атомного силового микроскопа.

Кроме того, экспериментаторы научились обнаруживать антитела, используя полевые транзисторы на основе одностенных нанотрубок. Антитела, содержавшиеся в специальном растворе, адсорбировались на нанотрубках, что влекло за собой изменение проводимости канала транзистора: она снижалась тем заметнее, чем выше была концентрация антител.
Исследователи также считают, что с помощью устройств на одностенных нанотрубках можно выявлять живые раковые клетки в биологических жидкостях неинвазивным методом. Он основан на взаимодействии характерных поверхностных маркеров, часто выделяемых циркулирующими раковыми клетками, с адсорбированными антителами. Такое взаимодействие может привести к изменению проводимости, соответствующему концентрации маркеров.

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

Генетика

Расшифрован геном медоносной пчелы

До настоящего времени были установлены полноразмерные геномы только трех видов насекомых: плодовой мушки (Drosophila melanogaster), малярийного комара (Anopheles gambiae) и тутового шелкопряда (Bombyx mori). Теперь к этому краткому списку добавилась медоносная пчела (Apis mellifera). Расшифровкой ее генома в течение четырех лет занимались 170 ученых из 14 стран мира (Weinstock G.M. et al. // Nature. 2006. V.443. №26. P.931-949). Руководили этой коллаборацией генетик Дж.Вайнсток (G.M.Weinstock; Медицинский колледж в Хьюстоне) и нейробиолог Дж.Робинсон (G.E.Robinson; Университет Иллинойса).
Как выяснилось, геном пчелы имеет ряд особенностей, часть из которых мы приводим. Он более схож с геномами позвоночных, а не дрозофилы и комара. Особенно это касается генов, отвечающих за циркадные ритмы, интерференцию микроРНК и метилирование ДНК.
У A.mellifera меньше, чем у плодовой мушки и комара, генов, ответственных за формирование покровов, врожденный иммунитет, вкусовые рецепторы и ферменты детоксикации (Claudianos C. et al. // Insect Molecular Biology. 2006. V.15. №5. P.615-636), но больше генов обонятельных рецепторов. Новыми оказались гены переработки нектара и пыльцы. Это связано с экологическими особенностями медоносной пчелы и социальной организацией семьи.
Эволюционно новы также девять генов, кодирующих белки маточного молочка. Произошедшая от одного древнего гена (Drapeau M.D. et al. // Genome Research. 2006. V.16. P.1385-1394), эта группа участвует в регуляции таких функций в пчелиной семье, как воспитание маток и пчелиного расплода.
Не обнаруженные ранее у дрозофилы и комара гены микроРНК неодинаково работают у пчелы как в разных ее кастах, так и на разных стадиях развития. Существование подобного механизма усиливает социальное разделение в пчелиной семье.
По генетической детерминации пола (Cho S. et al. // Genome Research. 2006. V.16. P.1366-1375), количеству генов секретируемых клетками мозга нейропептидов, которые модулируют нейронную активность и поведение насекомых (Hummon A.B. et al. // Science. 2006. V.314. №27. P.647-649), медоносная пчела оказалась сходна с дрозофилой. В геноме A.mellifera обнаружено несколько семейств генов, отличающихся размерами от известных у других насекомых как в большую, так и в меньшую сторону. Эти гены не образовывались de novo, а стали результатом удвоения предкового гена. Всего у пчелы обнаружено 60 дупликаций, отсутствующих у других насекомых.
У медоносной пчелы было идентифицировано 1136 SNP-сайтов (single-nucleotide polymorphism - однонуклеотидный полиморфизм). На их основе проведен филогенетический анализ 10 подвидов A.mellifera и подтверждено существование четырех эволюционных ветвей (М, С, О и А), выделенных по морфометрическим характеристикам Ф.Рутнером около 30 лет назад. Примечательно, что подвиды ветви М (A.m.mellifera и A.m.iberiensis) оказались значительно более сходны с африканскими (A.m.intermissa, A.m.scutellata и A.m.lamarckii; ветвь А), чем с географически близкими подвидами Восточной Европы (A.m.ligustica A.m.carnica; ветвь С).
В дальнейших исследованиях была не только подтверждена гипотеза африканского происхождения вида A.mellifera, но и предложены пути его проникновения в Евразию: через Испанию в Центральную Европу и Россию; в Восточную Европу через Альпы, а затем в Азию (Whitfield C.W. et al. // Science. 2006. V.314. №27. P.642-645).
Недавно появилось доказательство древности надсемейства Apoidea: в Бирме найдена сохранившаяся в янтаре ископаемая пчела, которую назвали Melittosphex burmensis (Poinar G.O. et al. // Science. 2006. V.314. №27. P.614). Возраст находки оказался равным примерно 100 млн лет.
Таким образом, расшифровка генома медоносной пчелы уже принесла много новых интересных данных об этом социальном насекомом.

© Никоноров Ю.М., Беньковская Г.В., кандидаты биологических наук
© Удалов М.Б.
Уфа

КАЛЕЙДОСКОП

Перелетных птиц становится все меньше
Новый тип вулканизма
Косметика Древней Греции
"Инвентаризация" острова
Красная книга пополняется
Обнаружен фрегат Людовика XIV
Венецианские чумные захоронения

Охрана природы

Перелетных птиц становится все меньше

Королевское общество защиты птиц (Великобритания) и международная организация "Bird Life" сообщают, что перелетных птиц в небе Африки и Европы стало значительно меньше, а некоторые виды уже исчезли. Всестороннее изучение накопленных с 1970 г. материалов по зимующим и перелетным птицам Европы показало, что это касается более 60 видов.
Вероятнее всего, столь бедственное положение объясняется изменениями окружающей среды в Африке, которые вызваны засухами, расширением площадей под сельскохозяйственную деятельность, использованием пестицидов, опустыниванием территорий. Ситуация усугубляется тем, что в последнее время из-за более раннего прихода весны в Европе период обилия насекомых не совпадает со временем появления птенцов, что приводит к их гибели.
Специалисты призывают Европейский Союз принять срочные меры по защите птиц в соответствии с Конвенцией об охране мигрирующих видов диких животных.
Science et Vie. 2006. №1067. P.30 (Франция).

Вулканология

Новый тип вулканизма

"Малое пятно" ("Petit spot") - такое название дано новому типу вулканизма, который открыла группа исследователей под руководством Н.Хирано (N.Hirano; Токийский технологический институт, Япония). Речь идет о подводных кратерах, находящихся на глубине 6000 м и удаленных на 800 км к востоку от побережья Японских о-вов. Какими-либо признаками вулканической активности эта океанская впадина ранее не была отмечена, однако между 2003 и 2005 г. там обнаружены микровулканы, возраст которых оценивается в 8 млн лет. Вероятнее всего, они возникли в результате магматических излияний на поверхность дна океана.
Согласно теории тектоники плит, твердая земная кора (литосфера) перемещается по пластичному слою - астеносфере. Однако в тех случаях, когда вязкая магма астеносферы доходит до состояния плавления, она изливается через трещины в океанической коре и порождает вулканизм "малого пятна".
До настоящего времени были известны три крупных типа вулканизма: аккреционный, когда магма изливается при раздвижении двух плит (как, например, в Исландии); субдукционный, когда одна плита проскальзывает под другую (как в Андах), и вулканизм горячей точки, когда магма поднимается с больших глубин (например, о.Реюньон).
Science et Vie. 2006. №1069. P.32 (Франция).

Химия

Косметика Древней Греции

Рецепт, найденный в одном греко-римском документе, свидетельствует: с античных времен греки использовали для окраски седых волос в черный цвет косметические средства, изготовляемые на основе свинца. Химики Центра исследований и реставрации музеев Франции и исследовательская лаборатория фирмы "L’Oreal Recherche", крайне заинтересованные одной удивительной прописью, которая содержится в записях знаменитого греческого врача К.Галена (II в. н.э.), провели химические анализы и установили, что греки принимали во внимание токсичность этого металла.
Французские исследователи сообщают, что около 2000 лет назад древние греки стали красить волосы смесью из оксида свинца (PbO), гашеной извести (Ca(OH)₂) и воды. Анализы, проведенные на фармацевтическом факультете Шатне-Малабри (департамент Верхняя Сена) на искусственной коже, показали, что свинец из античной смеси диффундирует из волос очень слабо, в допустимых для здоровья пределах.
Ограничение высвобождения свинца, как оказалось, связано с тем, что кератин (основной белок волос) ставит заслон проникновению металла, способствуя образованию нанокристаллов свинцового блеска (сернистого свинца). Методом электронной микроскопии установлено, что рост нанокристаллов PbS внутри волос во время их окрашивания обусловлен надмолекулярной структурой белка. Анализ позволил понять, как это происходит.

Sciences et Avenir. 2006. №718. P.20 (Франция).

Экология

"Инвентаризация" острова

На о.Эспириту-Санто (о-ва Новые Гебриды, юго-западная часть Тихого океана), принадлежащий государству Вануату, недавно высадился "десант" из 160 ученых - представителей 25 стран мира. Они намерены провести биологическую и этнографическую описи этого небольшого острова (по площади равного примерно половине о.Корсика). Планируется детально изучить самые богатые и одновременно самые уязвимые его экосистемы - коралловые рифы и тропические леса. Для этого будут соответственно использоваться океанографический корабль и специальный летательный аппарат, позволяющий исследовать верхнюю часть крон деревьев. Спелеологи исследуют пещеры, этнографы - взаимоотношения местных жителей (их около 3 тыс.) с природной средой.
Организатор этой широкомасштабной работы, океанограф Ф.Буше (Ph.Bouchet; Национальный музей естественной истории, Франция), полагает, что на острове можно найти множество новых эндемичных видов, половину которых составляют беспозвоночные.

Sciences et Avenir. 2006. №714. P.32 (Франция).

Охрана природы

Красная книга пополняется

Несмотря на все принимаемые меры, Красная книга Международного союза охраны природы и в 2006 г. пополнилась видами растений и животных, оказавшимися под угрозой исчезновения. К настоящему времени таковых насчитывается уже 16 125. К ним относятся треть видов амфибий, четверть хвойных деревьев, восьмая часть птиц, четверть млекопитающих; и, главное, этот список нельзя считать исчерпывающим.
По оценкам, на планете существует 16 млн видов, но из-за больших трудностей в изучении бактерий, водорослей, грибов и микрофауны почв сведения по ним очень скудны. (Между тем для функционирования экосистем эти группы очень важны!) Из всего этого огромного разнообразия известно 1.8 млн видов, а изучено до степени, позволяющей решить вопрос о занесении в Красную книгу, лишь 40162.
По заключению специалистов Международного союза охраны природы, 99% видов, находящихся под угрозой исчезновения, оказались в бедственном положении в результате антропогенного воздействия. Главные причины вымирания - утрата и деградация традиционных ареалов обитания, увеличение доли вселенцев, охота и рыбная ловля без каких-либо ограничений, а также изменения климата.

Terre Sauvage. 2006. №218. P.52 (Франция).

Подводная археология

Обнаружен королевский фрегат Людовика XIV

После восьми лет подводных археологических работ французские археологи М.Л’Ур и Э.Вейра (M.L’Hour, E.Veyrat) обнаружили обломки и предметы вооружения королевского фрегата "Дофин", пролежавшие на дне 302 года у входа в порт Сен-Мало (Франция). Эти археологи широко известны своими масштабными археологическими исследованиями в морях Китая, Мозамбикском проливе и недавно найденными фрагментами корабля "Лаперуз" у о.Ваникоро (Тихий океан).
"Дофин", который был доверен Людовиком XIV Мишелю Дюбокажу - моряку-корсару из Гавра, - открыл островок Клиппертон в Тихом океане. 11 декабря 1704 г. фрегат во время бури был выброшен на скалы у берега Сен-Мало. Якорь и пушка "Дофина", поднятые с глубины 17 м, станут экспонатами Музея морской истории в Сен-Мало.

Sciences et Avenir. 2006. №715. P.21 (Франция).

Археология. Палеоэпидемиология

Венецианские чумные захоронения

Совместная франко-итальянская археологическая экспедиция, работая на о.Санта Мария ди Назарет, расположенном в Венецианской лагуне, обнаружила 80 могильных рвов и более 2000 скелетов, относящихся к периоду между 1348 и 1630 гг. (даты первой и последней эпидемий чумы в городе Дожей). На протяжении трех веков Лазарет Веккио на о.Санта Мария служил для изоляции заболевших чумой. М.Сигноли, антрополог и специалист по изучению "погребений катастроф" (M.Signoli; Национальный центр научных исследований, Франция), считает, что обнаруженные останки принадлежат лишь части жертв, вызванных прошедшими в Европе чумными волнами.

Противочумный защитный костюм, использовавшийся в Венеции XVIII в.
(по гравюре П.Фёрста).

Эти многотысячные погребения позволят специалистам не только исследовать демографическую структуру населения (возраст, пол), но также определить, какая именно форма чумы свирепствовала во время венецианских эпидемий (бубонная, легочная или септическая).
В наше время Всемирная организация здравоохранения ежегодно регистрирует 3000 случаев заболевания чумой.

Sciences et Avenir. 2006. №716. P.25 (Франция).

КОРОТКО

Французские и бразильские биологи из Центра международной кооперации по развитию агрономических исследований в результате 20-летних усилий вывели в ботаническом саду г.Монпелье (Франция) новую разновидность каучуконосного дерева - гевеи (Hevea). Она отличается высоким содержанием каучука в млечном соке и в то же время устойчива к грибу Microcyclus ulei, который выжил это дерево из Южной Америки (сейчас гевея культивируется в тропических районах Азии и Африки). Цель исследователей - возвращение гевеи на родину, однако на первом этапе ее посадят в районах, не пораженных грибом.

Science et Vie. 2006. №1064. P.42 (Франция).

* * *

Начиная с апреля 2007 г. дирижабль, получивший название "PoleAirShip" (командир этого воздушного судна - Ж.-Л.Этьен), будет совершать облеты арктического ледового покрова для оценки его динамики. За последние 30 лет под воздействием глобального потепления он уже потерял 40% своей толщины. При таком темпе, считают климатологи, не пройдет и полувека, как ледовый покров в период арктического лета будет исчезать полностью.

Sciences et Avenir. 2006. №713. P.27 (Франция).

* * *

Угольный бассейн Джария на северо-востоке Индии известен многочисленными пожарами в подземных копях: более 70 очагов находятся на особом учете. Такие пожары, длящиеся десятками лет (один из них - с 1916 г.), превращают этот район в ад: постоянно высокая температура воздуха, оползни, срочные эвакуации населения… Для картографирования динамики пожаров индийские экологи разработали метод анализа космических снимков, сделанных спутниками Национальной администрации США по океану и атмосфере.

Sciences et Avenir. 2006. №715. P.27 (Франция).

* * *

В конце мая 2006 г. произошло извержение вулкана Картала на Коморских о-вах (Индийский океан). Лава заполнила основной кратер, покрыв всю его поверхность породой красного цвета. Над самим кратером образовывались облака тоже красного цвета. Хотя лава не вышла за границы кратера, извержение сильно встревожило жителей острова, внимательно следивших за его ходом.

Geotimes. 2006. V.51. №7. P.39 (США).

* * *

До 4000 т углерода в сутки - такое количество в конечном счете изымают из атмосферы скопления сальп (Salpae). Эти полупрозрачные свободноплавающие колониальные животные в ночное время питаются фитопланктоном на поверхности океана, а днем спускаются на 800-метровую глубину. Их экскременты, обогащенные органическим веществом, быстро достигают дна, не проходя процесса разложения и не высвобождая таким образом СО₂ в атмосферу. Оценку массы органического углерода, поступающего на дно Атлантического океана в результате жизнедеятельности сальп, дали американские биологи.

Science et Vie. 2006. №1068. P.32 (Франция).

* * *

Сенегальские колобусы (семейство мартышек), которые 30 лет находятся в зоне вырубки лесов, адаптируются к истощению своего биотопа: вместо традиционного лиственного корма животные питаются найденными на земле плодами и зернами. Такая перемена в рационе уже привела к тому, что численность популяции снизилась с 600 до 500 особей.

Science et Vie. 2006. №1065. P.23 (Франция).

Для улучшения дорожного покрытия из щебенки англичане намерены использовать отработавшие свой срок автомобильные покрышки: на 1 км дорог потребуется 250 тыс. покрышек, что представляется экономически выгодным по сравнению с довольно сложной операцией по рециклированию покрышек. Разработанная фирмой "HoldFast rubber Highway" технология уже прошла испытания и показала преимущества перед заменой асфальтом.

Science et Vie. 2006. №1067. P.30 (Франция).

* * *

Американская компания "Chevron" в середине 2006 г. объявила об открытии в Мексиканском заливе на глубине 2100 м гигантского нефтяного месторождения, запасы которого оцениваются от 3 до 15 млрд баррелей. Промышленная эксплуатация месторождения, которое позволило бы увеличить запасы углеводородов США на 5-25%, начнется, однако, не раньше чем через пять лет и потребует колоссальных инвестиций.

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

* * *

Исследования, проведенные в Университете провинции Альберта (Эдмонтон, Канада), показали, что у американских дроздов, живущих в зонах, где отмечены высокие концентрации ДДТ, мозг аномально мал. Это сказывается на способностях птиц петь и исполнять брачные ритуалы: бедный репертуар и низкая интенсивность песен самцов не могут привлечь внимание самок из незагрязненных зон.

Science et Vie. 2006. №1068. P.33 (Франция).

РЕЦЕНЗИЯ

А.И.Морозов.
ВВЕДЕНИЕ В ПЛАЗМОДИНАМИКУ.
М.: Физматлит, 2006. 576 с.

© Михайловский А.Б

Физика плазмы
глазами одного из ее основоположников
А.Б.Михайловский,
доктор физико-математических наук
РНЦ "Курчатовский институт"
Москва

Автор книги, А.И.Морозов, - физик мирового класса, который уже в течение полувека обогащает науку и технику результатами своих основополагающих теоретических и экспериментальных исследований. Многие его идеи и разработки воплощены в жизнь, другие ждут своего часа. Его научные интересы весьма широки. Они включают плазменные ускорители, плазмооптику, магнитное удержание плазмы, а в целом выходят далеко за пределы физики плазмы, простираясь до фундаментальных проблем философии науки. Морозов стал единственным из российских ученых, награжденным медалью Общества электрических реактивных двигателей. Эта высокая награда является благодарностью лишь космической части мирового научно-технического сообщества. Но велик вклад ученого и в земные приложения физики плазмы, равно как и в закладку краеугольных камней теории плазмы. Например, в обиходе современной физики плазмы фигурирует "плазмооптика". Как этот термин появился в обиходе? Благодаря Морозову, который и явился основоположником соответствующего раздела физики плазмы.
Путевку в науку Морозову дали академики М.А.Леонтович и Л.А.Арцимович. Он является одним из самых выдающихся учеников Леонтовича. Начав свою работу в науке в качестве чистого теоретика, он в течение нескольких лет совместно со своим коллегой Л.С.Соловьевым занимался развитием основ теории удержания плазмы в магнитно-термоядерных системах. Одним из результатов этой работы стало предсказание возможности возникновения магнитных островов в таких системах, что впоследствии было подтверждено экспериментально. И когда перед Леонтовичем встала проблема сформировать авторский коллектив для написания многотомной книги "Вопросы теории плазмы", одним из тех, кого он пригласил, был Морозов. Эта книга в дальнейшем стала играть роль букваря по теории плазмы для всех, кто в той или иной мере соприкасался с плазмой, причем не только у нас в отечестве, но и во всех зарубежных странах. Затем с просьбой к Морозову обратился Арцимович. Это было вызвано необходимостью помочь С.П.Королеву в разработке электрореактивных двигателей для космических аппаратов. Просьба заключалась в том, чтобы Морозов часть своего времени стал уделять экспериментальным исследованиям по проблеме таких двигателей в качестве научного руководителя. Он положительно откликнулся на эту просьбу Арцимовича. Как следствие всего вышесказанного, основными вехами творческой биографии Морозова явились многочисленные достижения как в эксперименте, так и в теории. Последние были связаны, с одной стороны, с плазменными ускорителями, а с другой - с проблемой управляемого термоядерного синтеза. Область научных интересов Морозова расширялась также вследствие необходимости подготовки курса лекций на физическом факультете МГУ, который он читал более 20 лет. В результате он стал носителем весьма внушительного объема плазмофизической и "около-плазмофизической" информации. Рецензируемая книга стала фиксацией "выжимок" этой информации, поэтому ее издание представляется весьма важным событием в жизни российского физического сообщества. Вместе с тем это событие оказывается весьма отрадным в контексте преодоления трудностей, переживаемых современной российской наукой и укрепления ее международных позиций: я не вижу чего-либо сопоставимого по значению с книгой Морозова, но изданного за пределами России.
Название книги "Введение в плазмодинамику" требует некоторых разъяснений. Здесь есть два смыслообразующих термина: "введение" и "плазмодинамика". О резонности первого ясно уже из его сопоставления с нашим несколько более грубым термином "выжимки". Автор аргументирует резонность этого термина в более развернутом виде:
"Прежде всего, это действительно введение. Оно должно познакомить читателя с терминами, основными экспериментальными фактами и основными "базовыми" моделями - системами уравнений, описывающих большие группы плазмодинамических процессов. "Введение" на конкретных примерах должно показать, как этими моделями пользоваться, и, наконец, ознакомить читателя с конкретными их реализациями - образцами современных плазменных технологий. Таким образом, хотелось бы, чтобы, освоив данное "Введение", читатель имел достаточно широкий кругозор, приступая к изучению специальной литературы".
Использование термина "плазмодинамика", а не "физика плазмы" представляется в определенной степени резонным потому, что, как отмечает автор, в книге много внимания уделяется течениям плазмы. Последние же, в свою очередь, являются следствием наличия в плазме значительных электрических полей. Поэтому книга как бы раздвигает горизонты традиционной физики плазмы, изучающей магнито-плазменные равновесия в пренебрежении электрическими полями и учитывающей их лишь при анализе возмущений таких равновесий. В этом контексте можно сказать, что предмет книги есть нечто большее, чем то, что обычно понимается под физикой плазмы. Поэтому то, что Морозов называет "плазмодинамикой", можно было бы назвать "расширенной физикой плазмы". Однако он предпочел первое. В последующем изложении мы будем следовать терминологии автора. Он вводит также термин "общая плазмодинамика", понимая под этим физическую дисциплину, включающую физику плазмы и некоторые другие соприкасающиеся с ней дисциплины. О необходимости иметь дело с "общей плазмофизикой" и о ее взаимосвязи с другими дисциплинами автор говорит так:
"Физику твердого тела или электродинамику во многих случаях можно изучать, вообще ничего не зная о плазме. Но с плазмой так не получается. В любом эксперименте приходится сталкиваться с взаимодействием плазмы с твердыми телами (электродами, стенками, зондами) и с процессами излучения в широком диапазоне длин волн и т.п. Поэтому общая плазмодинамика должна включать в себя в той или иной степени все разделы физики".
Морозов руководствуется соображениями, что его книга представляет собой введение именно в общую плазмодинамику, а не в физику плазмы в общепринятом понимании последней. Эти соображения учтены им и в содержании книги.
Автор подчеркивает разнообразие различных форм реальной плазмы и использование представлений о плазменных процессах в целом ряде смежных областей физики:
"…Плазма фактически является связующим звеном различных форм вещества от разреженного газа до предельно плотных субстанций. Поэтому не удивительно, что аналоги плазменных процессов прослеживаются и в других средах. И не зря появились набирающие силу термины "плазмоподобные среды" (полупроводники, металлы, электролиты), "кварк-глюонная плазма", хотя в последнем случае речь идет о качественно отличной субстанции черных дыр".
Обратим внимание читателя на еще один пример "плазменных аналогий", рассмотренный в книге:
"Ярким примером таких подобий является прямая (формальная) аналогия нелинейных дрейфовых вихрей в неоднородной плазме с циклонами и антициклонами в атмосфере Земли и планет (в частности, с Большим Красным Пятном на Юпитере) и далее с динамикой ряда спиральных туманностей".
Свой весьма неполный обзор "плазменных аналогий", обсуждаемых в книге, мы завершим, апеллируя к ее следующему фрагменту:
"…Можно привести пример и более отдаленной аналогии. Так, учитывая, что ньютоновское гравитационное взаимодействие подобно кулоновскому, - но без "зарядов" двух знаков, многое из плазмодинамики может быть перенесено на описание скопления гравитирующих масс, таких как… кольца планет. Этот подход, в частности, привел А.М.Фридмана к предсказанию существования спутников Урана, которые вскоре были обнаружены американским межпланетным зондом "Вояджер" в 1986 году".
Основной материал книги представлен во введении и последующих 10 главах, о которых будет сказано ниже.
Во введении к книге можно найти все то, что обычно и пишется во введениях к монографиям. Но помимо этого, здесь есть и фрагмент, аналог которого вряд ли можно найти в каких-либо других монографиях. Этот фрагмент имеет характер эссе. Его заголовок таков: "Об истории плазменных исследований". Эта история разделена на три временных интервала. Первый из них начинается с середины XVIII в. и завершается концом 20-х годов XX в., второй касается событий 30-х и 40-х годов, а третий - 50-х и 60-х. В этом эссе сконцентрирована весьма обширная информация научно-исторического характера. Можно предположить, что она кропотливо собиралась автором в течение весьма длительного времени с использованием обширного массива документов и была дополнена не менее обширным массивом того, что хранилось в памяти Морозова как свидетеля и активного участника событий. В рамках эссе читатель обнаружит также четыре фотогалереи портретов ученых, имеющих отношение к научной дисциплине, излагаемой в книге. Суть этих фотогалерей разъяснена в следующих подписях под ними: "Основоположники гидро-плазмодинамики", "Пионеры управляемого термоядерного синтеза", "Основоположники классической космодинамики" и "Основоположники космических электрореактивных двигателей".
Комментируя свои "портретные галереи", автор, в частности, отмечает:
"Конечно, всех изобразить здесь невозможно. Поэтому выбор портретов отчасти субъективен. Будем надеяться, что другие сделают это лучше".
Заметим также, что в восьмой главе есть еще три портрета. Кто на них изображен и за какие достижения - об этом ниже.
Морозов отмечает трудность, которую ему пришлось преодолевать при решении проблемы выбора принципов систематизации материала:
"Обычно курсы физики плазмы строятся в виде разбора конкретных процессов в плазменных конфигурациях, выбранных достаточно произвольно. Но поскольку "простых" плазменных систем не бывает, то внимание авторов сосредоточивается на нескольких системах, чаще всего на однородной плазме (волны) или на "термоядерных" установках (токамак и т.п.). Ясно, что для сколь-нибудь общего обзора плазменных явлений (и технологий) такой путь неприемлем. В основу "Введения" мы положим рассмотрение принципов моделирования, или, другими словами, принципов построения иерархии "базовых" моделей, их взаимоотношений друг с другом, а также демонстрации их работы".
В итоге в книге появились 10 глав, наименованные так:

1. Поля, частицы, блоки (нуль-мерные модели).

2. Одножидкостные модели плазмы.

3. Двужидкостные гидродинамические модели плазмы.

4. Бесстолкновительные кинетические модели процессов в плазме. Уравнения Власова-Максвелла.

5. Кинетика двухкомпонентной плазмы при классических столкновениях.

6. Плазменные процессы с трансформацией частиц и излучением.

7. Взаимодействие плазмы с поверхностями твердых тел.

8. Неустойчивости и самоорганизация плазмодинамических систем.

9. Процессы в космосе и плазмодинамика.

10. Примеры современных плазменных технологий.

Содержимое большинства глав в достаточной степени прокомментировано самим автором, что облегчает работу рецензента. Морозов, в частности, отмечает:
"…В начале у нас появляется раздел, посвященный структурам (морфологии) магнитных полей, одночастичным и нуль-мерным (блочным) моделям плазмы. [Очевидно, здесь идет речь о содержимом главы 1. - А.М.] Затем последовательно рассматриваются однокомпонентные и двухкомпонентные модели [это относится к главам 2 и 3. - А.М.], затем различные кинетики [это - о главах 4 и 5. - А.М.], процессы ионизации и переноса излучения [здесь слегка конкретизируется содержимое главы 6. - А.М.], наконец, описываются взаимодействия плазмы со стенкой" [так слегка переформулируется название главы 7. - А.М.].
Затем автор разъясняет возможности, которые открываются при использовании упомянутых базовых моделей. Мы дополним соответствующий авторский комментарий указанием на то, что далеко не в каждой монографии по физике плазмы можно найти что-либо, относящееся к тематике шестой и седьмой глав.
Касаясь содержимого восьмой главы, автор пишет, что в ней "рассматриваются некоторые общие вопросы, связанные с колебаниями в плазмодинамических системах". При таком лаконизме читателю трудно определить, в чем состоит изюминка этой главы. Чтобы помочь читателю приблизиться к разрешению этого вопроса, обратимся к портретам, фигурирующим там. На них изображены Дж.С.Рассел, А.М.Обухов и Б.А.Трубников. В восьмой главе разъясняется, что Рассел попал в книгу благодаря тому, что он первым наблюдал солитоны, впоследствии ставшие одним из центральных предметов исследования нелинейной физики, а вместе с тем - и нелинейной плазмодинамики. Портрет Обухова представлен в качестве фрагмента "тандема" Чарни-Обухов. Имена этих двух ученых послужили основой термина "уравнение Чарни-Обухова", широко используемого как в плазмодинамике, так и за ее пределами. Наконец, портрет Трубникова оказался в книге в связи со знаменитым "списком Трубникова", характеризующим совокупность так называемых "квазичаплыгинских сред". За всем этим стоит обширный круг явлений, названных автором общим термином "самоорганизация плазмодинамических систем".
Содержимое девятой главы так прокомментировано автором:
"В данной главе коротко описаны некоторые типичные плазменные и не только плазменные космические образования. При этом особое внимание будет, с одной стороны, обращено на специфику ряда космических явлений, а с другой - на наличие нетривиальных аналогий между космическими процессами и "классической" динамикой плазмы в лабораторных условиях".
К сказанному добавим, что под "плазменными космическими образованиями" он подразумевает, прежде всего, магнитосферу Земли и Солнце. О последнем автор пишет так:
"Это не просто "термоядерный реактор над головой", как часто говорят, но и сложнейший МГД-генератор токов и магнитных полей".
Содержимое последней, десятой главы Морозов обрисовывает так:
"Здесь… основное внимание будет идти о системах, принявших "товарный" вид, в том числе о плазме в быту и медицине, в технологиях, включая синтез ювелирных алмазов, и о электрореактивных космических двигателях. …Мы обрисуем современные технические решения основных термоядерных схем… остановимся на возможностях, которые скрывают многозарядные ионы в фундаментальной физике".
Подытоживая материал десятой главы, автор прогнозирует:
"…В XXI веке плазма станет фундаментальным компонентом "суммы технологий" человечества. А сейчас все освоенное - это только первые шаги в плазменное эльдорадо".
Вспоминая Леонтовича, Морозов писал:
"Леонтович видел свою задачу в создании теоретической физики плазмы как цельной науки, а не в том, чтобы блеснуть тем или иным частным результатом. Поэтому его деятельность была направлена на формирование коллектива исследователей, способных всесторонне застраивать этот "этаж" физики в тесной увязке со всем зданием. По этой же причине он считал своим важнейшим делом стимулировать написание ведущими специалистами обзоров по различным вопросам".
Морозов - один из этой когорты исследователей. Оглядываясь на вышесказанное о его книге, заключаем, что он в полной мере унаследовал видение своего Учителя в отношении того, каким должен быть характер деятельности ученого. Книга Морозова - это пример "застройки" соответствующего "этажа" физики "в тесной увязке со всем зданием".
Алексей Иванович Морозов награжден медалью Французской национальной академии аэронавтики и космонавтики.

НОВЫЕ КНИГИ

Биология
А.Б.Савинов. БИОСИСТЕМОЛОГИЯ (системные основы теории эволюции и экологии): Учеб. пос. Н. Новгород: ННГУ, 2006. 205 с.
Учебное пособие предназначено для преподавателей и студентов биологического, а также физико-математического факультетов, на которых изучаются теория систем и управления, кибернетика.
Материалы книги призваны показать, что в современных условиях изучение интегративных дисциплин - теории эволюции и экологии - целесообразно основывать на методологии системно-кибернетического подхода к объектам биосферы. Исходя из этого, предложено развивать новое научное направление - биосистемологию, в рамках которого надо рассматривать вопросы организации, функционирования и эволюции биологических систем разных уровней (субклеточного, клеточного, организменного, популяционного, биоценотического) в группах организмов различных рангов, всех царств живой природы. В учебнике подробно излагаются и обобщаются современные представления о биосистемах на примерах реальных видов организмов, их популяций и биоценозов. Рассматриваются прикладные аспекты биосистемологии (системные принципы экологического мониторинга).
Используемый автором книги термин "биосистемология" образован не для обозначения одного из ответвлений системологии, а происходит от двух слов: биосистема (биологическая система) и logos (в переводе с греч. - наука), дословно - наука о биологических системах. Под биологическими системами в данном случае подразумевается совокупность материальных систем разного уровня организации, представляющих разные царства живой природы, и обладающих свойствами, специфическими для живой материи.

Геология
Ю.М.Пущаровский. ИЗБРАННЫЕ ТРУДЫ: Тектоника Земли. Этюды. В 2 т. Отв. ред. Ю.Н.Разницин. М.: Наука, 2006.
В издании представлены основные работы академика Ю.М.Пущаровского, касающиеся различных аспектов тектоники континентов, океанов и Земли в целом.
В первом томе собраны статьи, посвященные общетектонической проблематике. Сюда входят такие вопросы, как структурная асимметрия Земли и направленность ее тектонического развития; роль нелинейных факторов в тектогенезе; строение, тектоника и геодинамика мантии Земли; объем тектоносферы; обособленное движение континентов как основной фактор, определяющий главные черты структурного плана нашей планеты; неотектоника океанов и ряд других.
Во второй том включены публикации по океанской тектонике, освещающие результаты исследований, выполненных до 2005 г. Большое внимание уделено тектоническому районированию Тихого, Атлантического и Индийского океанов с проведением сравнительно-тектонического анализа. Сделан вывод о том, что в Индийском океане ярко проявлена рассогласованность структурного плана дна, вызванная воздействием на океаногенез большого спектра нелинейных геодинамических факторов.
Наряду с мелкомасштабным районированием, в книге обращается внимание на среднемасштабное геологическое картирование наиболее изученных участков океанского дна, которое открывает новые пути к модельным построениям структурного развития мирового океана. Конкретная разработка такого рода выполнена в отношении центральной части Атлантического океана. Ряд статей посвящен геодинамике спрединга, отличающейся неустойчивостью режима и отражающей большую изменчивость глубинной энергетики.

История науки
РЫЦАРЬ СВЕТЛОГО ОБРАЗА. К СТОЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ ДАВИДА ЛЬВОВИЧА АРМАНДА. Ред. -сост. А.Д.Арманд. М.: ИГ РАН, НИА-Природа, 2006. 170 с.
В книге собраны доклады, выступления, воспоминания и архивные материалы, освещающие жизнь, научное творчество и общественную деятельность Д.Л.Арманда (1905-1976).
Давид Львович считал "своими" проблемами разработку закона об охране природы - среды обитания животных, растений и самого человека, борьбу с водной и ветровой эрозией, безотходное промышленное производство, введение севооборотов на целине, травосеяние, снегозадержание на полях, усовершенствование сельскохозяйственной техники, улучшение использования пахотных земель, земельный кадастр - трудно все перечислить.
Арманд более 40 лет трудился в Институте географии Академии наук СССР. Здесь же работают многие его коллеги и ученики. По их инициативе в апреле 2005 г. в Институте состоялось заседание Ученого совета, посвященное столетнему юбилею Давида Львовича. Основу книги составляют материалы этого заседания и дополнительно собранные документы и свидетельства. Они характеризуют не только творчество выдающегося ученого, его личность и время, в которое он жил, но также и развитие областей географической науки.