Текст
химия и жизнь
научно-популярный журнал
академии наук ссср
И
Шестьдесят лет
Великой
Октябрьской
социалистической
революции
^
' *l
f Л
\
Наука и социализм
«Социализм и наука неразделимы, и в этом одна из причин победы
социализма» — эти слова товарища Л. И. Брежнева отражают то огромное
значение, которое Коммунистическая партия ио Советское государство
придают развитию науки и техники. Основываясь на принципах,
выработанных еще Лениным, КПСС всегда видела в науке «орудие социализма».
И замечательные достижения, благодаря которым советская наука,
неразрывно связанная с народом, сегодня занимает одно из ведущих мест в
мире,— в значительной мере результат заботы и внимания, которые
уделяются ей в нашей стране.
За годы Советской власти у нас выросла огромная армия научных
работников, насчитывающая сейчас более 1250 тысяч человек — это одна
четвертая часть всех научных работников мира. Многие из них трудятся
в научных учреждениях Академии наук СССР — штаба советской науки,
в ее отделениях, филиалах и научных центрах; плодотворно работают
академии наук, созданные за годы Советской власти во всех союзных
республиках; большой вклад в решение задач, стоящих перед наукой и
техникой, вносят ученые отраслевых научно-исследовательских
учреждений и высших учебных заведений. Количественный и качественный рост
советской науки связан с самыми насущными потребностями нашего
общественного развития и диктуется ее значением в эпоху
научно-технической революции.
Особо важную роль в ускорении технического прогресса во всех
отраслях хозяйства играет химия, основы целенаправленного бурного развития
которой были заложены в партийных решениях послевоенных лет и
особенно в известном Постановлении0майского A958 г.) Пленума ЦК КПСС.
Химическая промышленность растет у нас намного быстрее, чем
промышленность в цепом. По общему объему химической продукции СССР
занимает сейчас второе место в мире, по выпуску минеральных
удобрений в девятой пятилетке вышел на первое место. А в десятой пятилетке
общий объем производства химической и нефтехимической
промышленности возрастет еще на 60—65%.
Все эти достижения опираются на успешную, самоотверженную работу
советских ученых-химиков, синтезирующих новые вещества с заранее
заданными свойствами, разрабатывающих новые химические реакции,
технологические процессы, создавая предпосылки для увеличения мощности
агрегатов и повышения качества продукции, и, в не меньшей степени, на
героический труд миллионов работников химического производства.
Новейшие достижения науки и техники оказывают преобразующее
влияние на всю структуру общественного производства, на все народное
хозяйство, их нельзя не учитывать при решении самых различных вопросов
руководства экономикой. Как записано в новой Конституции СССР,
опора на достижения научно-технического прогресса — важное условие ро-
ста производительности труда, повышения эффективности производства
и качества работы. Не случайно в ходе подготовки к XXV съезду КПСС,
которому предстояло определить основные направления развития
народного хозяйства нашей страны на пятилетку. Академия наук СССР
совместно с министерствами и ведомствами по поручению ЦК КПСС и
Советского правительства разработала проект Комплексной программы
научно-технического прогресса и его социально-экономических
последствий на перспективу — до 1990 годв. Эта программа, работа над
которой продолжается, сталв необходимой состввной частью как текущего,
так и долгосрочного планирования развития нашей экономики.
С превращением науки в непосредственную производительную силу
исключительно важное значение приобрела сейчас проблема
эффективности использования научного потенциала, проблема дальнейшего
укрепления взаимосвязи науки с производством. Дело здесь не только в
том, чтобы внедрять на отдельных предприятиях отдельные новые
машины, технологические процессы и усовершенствования. Задача
заключается в том, чтобы техническое перевооружение, основанное на
передовых научно-технических достижениях, охватило целые отрасли
хозяйства, поднимая их на качественно более высокий уровень.
Решение этой задачи требует поиска новых организационных форм
интеграции науки и производства. Одна из таких форм, рожденная
совсем недавно, — это разработка комплексных программ
фундаментальных и прикладных исследований, выполнение которых существенно
повлияет на темпы развития и самой науки, и технического прогресса в
народном хозяйстве. Например, в Сибирском отделении Академии наук
СССР ведутся исследования по пятнадцати таким комплексным
программам, охватывающим самые разные области — от микроэлектроники до
сельского хозяйства; в работах по этим программам участвуют
крупнейшие предприятия многих отраслей промышленности.
Высоко оценил Центральный Комитет нашей партии и работу
Академии наук УССР, где ведется сквозное планирование — от научной идеи
до ее практического воплощения, и благодаря этому существенно
сокращаются сроки освоения научных результатов производством. Здесь
возникла еще одна новая форма объединения теоретических
исследований с практикой: на базе ведущих академических институтов созданы
крупные научные комплексы, включающие институт, конструкторское
бюро, экспериментальное производство и опытный завод. А в
недалеком будущем украинские ученые предполагают сделать следующий шаг
в этом направлении — создать академические научно-технические
объединения.
Особо ответственную роль предстоит сыграть науке в решении
важнейшей задачи, поставленной партией,— задачи подъема сельского
хозяйства страны на качественно новый уровень, превращения его в
высокоразвитый сектор экономики. Повышение эффективности
сельскохозяйственного производства, его интенсификация, перевод на индустриальную
основу требуют самого активного участия ученых разных специальностей.
Участвуя в выполнении этой задачи. Секция химико-технологических и
2
биологических наук Президиума АН СССР, совместно с Министерством
сельского хозяйства СССР, ВАСХНИЛ и Министерством химической
промышленности СССР разрабатывает обширную программу применения в
сельском хозяйстве пестицидов и биологических средств защиты растений.
Выполнение этой программы позволит существенно повысить
эффективность сельского хозяйства и будет, по сути дела, качественно новым
этапом его химизации.
В числе важнейших направлений развития научных исследований,
предусмотренных XXV съездом КПСС, есть еще одна проблема, которая
может быть решена только на пути комплексного подхода,
долгосрочного целевого планирования. Это проблема сохранения окружающей
среды и рационального использования природных богатств нашей страны.
Именно химии предстоит решить эту кардинальную проблему. Именно
она должна уже теперь разрабатывать принципиально новые
технологические процессы, основанные на возможно более полном, комплексном
использовании сырьевых ресурсов, позволяющие создавать практически
безотходные производства, которые не только не будут нарушать
экологическое равновесие в природе, но, напротив, будут способствовать еще
большему ее процветанию.
В этой области, где экономические и хозяйственные аспекты
тесно переплетаются с экологическими, особенно наглядно выступают
преимущества социалистического общественного строя, позволяющего на
плановой, целенаправленной основе сконцентрировать на решении
определенных конкретных задач лучшие научные силы страны. Примером
здесь может служить разрабатываемая сейчас комплексная
научно-исследовательская программа по охране вод бассейна Днепра, выполнение
которой развернется в следующей пятилетке. В этой программе предстоит
предусмотреть все аспекты развития огромного региона на много лет
вперед и так регламентировать использование вод днепровского
бассейна, чтобы, с одной стороны, полностью удовлетворить потребность в воде
промышленности, сельского хозяйства и всех других отраслей экономики,
а с другой — не только не нанести ущерба природе, но и оздоровить воды
реки. При этом затраты на природоохранные мероприятия будут
сокращены на 15—30% —такой эффект будет достигнут именно благодаря
комплексному подходу к решению проблемы.
«...Только на основе ускоренного развития науки и техники, — говорил
на XXV съезде КПСС товарищ Л. И. Брежнев, — могут быть решены
конечные задачи революции социальной — построено коммунистическое
общество». Встречая замечательный праздник — шестидесятилетие
Великого Октября, советские ученые вносят свой весомый вклад в решение
этой благородной задачи.
Главный редактор журнала «Химия и жизнь»
академик И. В. ПЕТРЯНОВ-СОКОЛОВ
1*
3
Год шестидесятый
Быстрыми темпами развивается химизация народного хозяйства нашей
страны. СССР вышел на первое место в мире по выпуску
минеральных удобрений. Химическая промышленность нашей страны с каждым
годом увеличивает производство наиболее ценных удобрений —
сложных и комплексных. Заботясь о насущных нуждах народного хозяйства,
химики не упускают из виду и нужды грядущего дня. «Основные
направления развития народного хозяйства СССР на 1976—1980 годы»
предусматривают проведение научных исследований, открывающих
принципиально новые пути и возможности для создания техники и технологии
будущего.
Эффективность
химизации:
шаг за шагом
Химизация — процесс внедрения в
народное хозяйство химических
материалов и химических методов
производства. По мере развития
производительных сил и расширения
круга потребителей химических
продуктов содержание понятия
«химизация народного хозяйства»
существенно менялось. Идея химизации
получила официальный статус
общегосударственной
народнохозяйственной проблемы на рубеже 1920—
1930-х годов, когда был создан
Комитет по химизации народного
хозяйства под председательством
В. В. Куйбышева.
ПЕРВЫЙ ЭТАП
В тридцатых годах была возможна
лишь частичная химизация
отдельных отраслей. Искусственные и
немногочисленные синтетические
материалы еще не могли стать
полноценной заменой традиционных
природных материалов. Сам термин
«заменитель» определял тогда
неполноценность, ущербность многих
видов химической продукции. Но и
эти замены расширили сырьевую
базу народного хозяйства, позволили
увеличить выпуск дефицитной
продукции, полнее удовлетворить
потребности промышленного
производства и населения.
Первой отраслью народного
хозяйства, для которой достаточно
четко была сформулирована идея
комплексной химизации, стало
сельское хозяйство. Его нужно было
обеспечить минеральными
удобрениями и средствами защиты от
сорняков и вредителей. Цель была
ясной, средства — доступными,
технология представлялась относительно
несложной, и даже при ограниченном
ассортименте химических
продуктов можно было значительно
интенсифицировать сельскохозяйственное
производство.
Однако до Великой
Отечественной войны мы не смогли, не успели
развить производство средств
химизации сельского хозяйства в
необходимых масштабах. Минеральных
удобрений хватало лишь под посевы
технических культур. Только хлопок,
сахарная свекла и некоторые другие
культуры получали удобрения в
количествах, близких к рациональным.
И уже на первом этапе химизации
возник ряд трудностей. Выяснилось,
например, что недостает фосфорных
удобрений, и потому даже полное
удовлетворение потребности
растений в азоте не дает ожидаемого
эффекта. Применение первых
ядохимикатов тоже породило немало
сложностей. В первый год
применения химические средства защиты
растений активно уничтожали вре:
дителей и сорняки, но те из них, что
выживали, быстро
приспосабливались, и нужно было заменять
ядохимикаты новыми столь часто, что
промышленность не успевала
перестраиваться.
Что же касается других —
несельскохозяйственных отраслей, то в них
дело обстояло намного сложнее.
Техника и тогда нуждалась в
пластмассах, но качество пластмасс того
времени, равно как и возможности
их производства, еще не позволяли
даже ставить задачу не только
комплексного, но и просто заметного
насыщения ими достаточно широких
сфер использования. Освоенные в
промышленном производстве
искусственные волокна не обладали
необходимым комплексом технических
свойств для того, чтобы просто
заменить природное волокно, не
говоря уже о получении экономического
эффекта от такой замеьы. Даже
замечательное достижение советской
органической химии —
синтетический каучук, получаемый по методу
5
С. В. Лебедева, не обладал еще
необходимым качеством и в
ответственных резиновых изделиях
применялся только в смеси с
натуральным. В планах на третью пятилетку
A938—1942) предусматривалось
создание крупных производств
продуктов органического синтеза. Это
было важной предпосылкой для
создания промышленности пластмасс. Но
война сорвала эти расчеты.
ВТОРОЙ ЭТАП
Проблема химизации, подъема и
опережающего развития химической
промышленности была поставлена
партией в известных постановлениях
ЦК КПСС и Совета Министров
СССР в конце пятидесятых годов.
К этому времени было успешно
завершено послевоенное
восстановление промышленности. Крупных
успехов добилась тяжелая индустрия.
Ежегодная продукция советского
машиностроения по сравнению с
1939—1940 годами увеличилась в
10 раз. Создавались уникальные по
мощности, производительности и
точности обработки станки, двигатели,
генераторы электрической энергии.
Стали преодолимы трудности
производства химической аппаратуры,
работающей при высоких
температурах и давлениях. Новые
процессы химического синтеза -позволяли
уже в определенных случаях
получать материалы с заранее
заданными свойствами. Был и отечественный
опыт быстрого освоения новых
процессов органического синтеза.
Но серьезного экономического
обоснования потребности в
средствах химизации и возможностей
химии в тех или иных отраслях еще
не было. Ориентировались на
уровень передовых стран Европы и
Америки, понимали, что догнать их
будет не просто. Начали строить
большие заводы и комбинаты,
пустили их. Естественно, не обошлось без
издержек, но в целом насыщение
различных отраслей народного
хозяйства химическими продуктами
именно в это время приобрело
массовый и плановый характер.
Вместе с тем новые технические и
производственные возможности
породили новые (и достаточно
сложные) экономические проблемы. Во-
первых, в ходе химизации
возникают серьезные изменения в
структуре сырьевого баланса множества
отраслей народного хозяйства. Во-
вторых, этот этап химизации требует
огромных капитальных вложений.
Наконец, в-третьих, нужно было
научиться правильно, с наибольшим
эффектом распорядиться плодами
химизации. Поэтому стали
абсолютно необходимы глубокие
исследования экономических проблем,
связанных со вторым и последующими
этапами химизации.
В ходе этих исследований
(детально говорить о них не будем —
дело прошлое) и была впервые
сформулирована идея комплексной
химизации уже не одного только
сельского хозяйства, но и многих
промышленных отраслей.
ТРЕТИЙ ЭТАП
Это, собственно, нынешний этап.
Химизация стала одним из главных
направлений научно-технического
прогресса. Слова Леонида Ильича
Брежнева на XXV съезде КПСС о
ведущих отраслях народного
хозяйства, чья продукция «служит
своеобразным катализатором, который
ускоряет перевод всей экономики на
новейшую техническую и
технологическую базу», целиком и полностью
относятся к химии. Опережающее
развитие химической
промышленности — не эпизодическая мера, а
постоянный курс партии.
90 000000 тонн минеральных
удобрений выпустила наша
промышленность в последний год девятой
пятилетки. Всего за десять лет, с 1966 по
1975 год, поля стали получать в 2,8
раза больше минеральных
удобрений. Интенсивно проходило
насыщение химическими продуктами и
внедрение химических методов
производства и во многих других
отраслях. Химические материалы стали
не только полноценными
заменителями природных, во многих случаях
по сочетанию технически важных
свойств они превзошли заменяемые
традиционные материалы.
Появились и принципиально новые
материалы, не имеющие аналогов в
природе.
6
Перевод на нефтегазовое сырье
надолго, по меньшей мере на
несколько десятилетий, снял
сырьевые ограничения для производства
полимерных материалов и
продуктов органического синтеза.
Совершенствование и освоение
химической технологии позволило вовлечь
в переработку более бедные руды,
превратить в промышленное сырье
многие виды доступных и
относительно изобильных природных
материалов, ускорить и удешевить
производственные процессы. На
эффективности общественного
производства (что, в общем, и должно быть
главным результатом технического
прогресса) эти меры сказались
очень сильно. Так, замена
натурального шелка синтетическим дает до
20000 рублей экономии на каждую
тысячу рублей, затраченную на
создание производства синтетического
волокна.
Но и на нынешнем этапе развития
производительных сил химизация
еще не стала всеобщей,
комплексной в полном смысле этого слова.
Почти все отрасли потребляют
химические продукты и в свою
очередь участвуют в создании и
обеспечении химических производств.
В каждой нехимической отрасли
появилась подотрасль —
постоянный партнер и поставщик
химических предприятий. (Это относится и
к строительству, и к
машиностроению, и к горнодобывающей, и к
лесоперерабатывающей
промышленности, не говоря уже о
нефтепереработке и металлургии.) Химизация
стала всеобщей заботой, и все-таки
правильнее считать, что наше
общество, наше общественное
производство сегодня еще находится на пути
к всеобщей комплексной химизации.
Сегодня перед экономической
наукой стоит задача, глубоко
проанализировав достигнутый уровень
химизации, наметить перспективы
максимально эффективного
развития ее в будущем. Отдельные части
нынешнего комплекса не всегда
взаимодействуют с наибольшей
эффективностью, которая зависит и от
ассортимента средств химизации, и
от его соответствия потребностям
всех отраслей. И еще — от того,
насколько правильно распределяются
между потребителями химические
материалы и способы переработки,
в какой мере они способствуют
интенсификации, усовершенствованию,
удешевлению производства.
Например, только в 1975 г. оптимизация
структуры производства и
распределения пластмасс между
потребителями позволила сберечь около
200 миллионов рублей.
Все аспекты химизации, как
явления социального, тесно связаны
между собой. Поэтому химизацию
ближайшего будущего целесообразно
рассматривать как единый
комплекс, охватывающий своим
воздействием все народное хозяйство,
искать и отыскивать способы
наиболее согласованного планирования
всех элементов этого комплекса с
учетом динамики их развития. И
пожалуй, главная на сегодня задача—
добиться согласованной
оптимизации их функционирования.
ОПТИМИЗАЦИЯ СЕГОДНЯ И ЗАВТРА:
ЦЕЛИ, ВОЗМОЖНОСТИ
Оптимизация это — в самом общем
виде — выбор наилучшего
варианта из множества возможных. В то
же время оптимизация — один из
наиболее радикальных способов
увеличения экономического эффекта, в
том числе эффекта химизации. И в
области производства химических
материалов, и в сферах их
потребления.
Идеальные условия
оптимизации — когда можно перебрать
все возможные варианты, провести
их сравнительную оценку. При
решении проблем химического
производства в масштабах страны этот
путь, к сожалению, неприемлем:
слишком много переменных,
слишком много трудно учитываемых
влияний (в том числе и взаимных),
слишком много привходящих
факторов.
В подобных случаях прикладная
математика рекомендует выбрать из
множества допустимых один
главный критерий. Но какой из них
предпочесть в нашем случае? Объем
продукции? Минимум затрат?
Фактор времени? Все важно. Поэтому
первой задачей оптимизации стано-
7
вится получение достоверной
информации о предпочтительности тех
или иных сочетаний. Ее получают,
опираясь на данные экономической
и химической науки.
При этом -нельзя забывать, что
даже одна из основ экономики —
показатель экономического эффекта—
величина, далеко не постоянная, что
с течением времени и она
изменяется. Несмотря на эти и другие
сложности, экономика химической
промышленности уже сейчас
располагает научно обоснованной
методикой оптимизации основных
показателей отрасли.
Процесс оптимизации начинается
с ответа на вопрос: что и для кого
производить и в каких масштабах,
то есть с оптимизации структуры
производства. Начинают
оптимизацию с конечных продуктов.
Критерием здесь служит максимум
суммарной эффективности всей
группы рассматриваемых веществ. После
этого оптимизируют производство
полупродуктов, потребность в
которых определена выпуском конечных
продуктов. Поэтому здесь критерий
иной — выработать эти
полупродукты с минимальными затратами.
После оптимизации структуры
производства решаются задачи
оптимизации состава предприятия
(какие продукты целесообразно
производить в одном месте) и выбора
проектов с учетом сроков
завершения строительства и распределения
затрат по годам (как текущих
затрат, так и на капитальное
строительство) . Оптимизации поддаются
также распределение
капиталовложений между объектами, уровень
концентрации производства,
рациональные формы комбинирования и
кооперирования производств.
Нмконец, после выоора
оптимального варианта сооружения
установок и производств решается задача
рационального размещения
предприятий и как следствие
конкретные вопросы очередности их
строительства, реконструкции и
расширения.
Оптимизация становится
инструментом, позволяющим многократно
увеличить эффект химизации. Не
утратит она значения и в будущем.
ЧЕТВЕРТЫЙ ЭТАП
Внимательный читатель, наверное,
уже предвкушает радость
предвидения, предугадывания, полагая,
что сейчас прочтет о комплексной
химизации всего народного
хозяйства как деле близкого будущего.
Он ошибается: пока только контуры
комплекса химизации очерчены в
построениях межотраслевых
балансов.
Построение таких балансов —
дело сложное, многовариантное.
Более того, в последнее время
появилась необходимость в новых
построениях балансового типа,
отражающих не только материалы, но и
технологические процессы,
используемые в народном хозяйстве. Только
при этом возможна объективная
оценка экономического эффекта
химизации нехимических отраслей.
Новые балансовые схемы должны
учитывать все многообразие
существующих процессов и материалов.
В наши дни проблема химизации,
в том числе и комплексной,
перестает существовать как некая
«самостоятельная единица». Она
становится частью "еще более широкого
комплекса, определяемого одним
словом: материалы. Уже сегодня
для экономики страны крайне
важно взаимное согласование и
сочетание производства (и
распределения!) черных и цветных металлов,
химических материалов во всем их
многообразии, древесины и всех
других материалов.
Каждый новый этап химизации
требует от экономической науки
новых исследований. Мало выяснить
и проследить закономерности
развития отрасли. Не менее важно
совершенствовать, углублять
методику расчетов основных показателей.
расширять области их приложения.
При этом главными останутся
критерии, определенные XXV съездом
нашей партии: эффективность и
качество.
Академик Н. П. ФЕДОРЕНКО,
кандидат экономических наук
Е. П. ЩУКИН
8
Экономика, производство
Воскресенские
химики
Читателю, имеющему к химии
профессиональное отношение, нет
надобности представлять
Воскресенский химический комбинат.
Крупнейшее предприятие, лидер
отрасли; старейшее предприятие,
ровесник первой пятилетки.
Впрочем, подмосковный город
Воскресенск и его комбинат
известны и тем, чьи служебные интересы
с химией напрямую не
соприкасаются. Каналы информации разные:
сообщения в центральных газетах,
яркая заводская марка на мешках с
удобрениями, наконец, хоккейные
репортажи. Между прочим,
Воскресенский «Химик» — единственная
в высшей лиге команда из
скромного города, в котором нет и ста тысяч
жителей...
Однако нас в этом очерке
интересуют не проблемы маленького
города и не хоккейные феномены, а
само производство. По привычке,
многолетней и стойкой, воскресен-
цы называют свое предприятие
комбинатом. На официальных бланках
сейчас другое название — Воскре-
сенское ордена Ленина и ордена
Октябрьской революции
производственное объединение «Минудобре-
ния» имени В. В. Куйбышева. И
если читатель время от времени будет
встречать слово «комбинат», то это
лишь отголосок бесед в Воскресен-
ске.
ПЕРВОЕ ДЕЛО
Директор Воскресенского
производственного объединения «Мииудобреиия» Глеб
Александрович МЕРКУЛОВ:
Общая картина такова: мы работаем
стабильно, с программой справляемся.
В десятой пятилетке предстоит увеличить
выпуск продукции примерно в 1,6 раза.
Подобные вещи вообще не даются без
труда. Но у иас есть дополнительная слож
ность: комбинат немолод. Никакие
переделки не позволят старым цехам встать вровень
с современными. И приходится
прикладывать неимоверные усилия, чтобы
поддерживать оборудование в таком рабочем
состоянии, при котором завод не вступит в
конфликт с окружающей "средой.
Вот почему в основе нашей программы —
строительство, резкое обновление основных
фондов. Для примера назову новые
производства серной кислоты и двойного
суперфосфата. Когда они будут введены в строй, мы
сможем постепенно освободиться от
несовершенных установок. Несовершенство их
и в том, что на каждой занято очень много
людей. Мы же планируем: весь прирост
выпуска продукции — без увеличения числа
работающих.
Наглядное подтверждение
можно было получить, не выходя из
кабинета, — за окном у
полуразрушенного остова промышленного
здания бульдозеры сгребали
разбитые кирпичи. Ломали цех простого
суперфосфата. Отслужил он свое,
да и удобрение бедноватое.
Строек, правда, из кабинета не
видно. Они далеко от
заводоуправления, а территория комбината
такова, что единым взором ее не
окинешь...
После такого вступления
следовало бы ожидать конкретных сведений
о новых производствах. Однако Глеб
Александрович вдруг изменил тему.
Или, пожалуй, осветил ее с другой
стороны.
Заметьте особо: строительство и
реконструкция позволяют решить еще одну проблему...
как бы ее назвать... удовлетворенности, что
ли, работающих людей своим трудом. То
есть ие сугубо техническую, а скорее
социальную проблему.
Сегодняшний молодой рабочий, как
правило, со средним образованием Для него
старая техника, требующая немалого
ручного труда, не интересна. Дело даже ие в том,
что тяжело работать. Скучио работать. И
есть с чем сравнивать — с современными,
насыщенными автоматикой производствами.
И рабочий справедливо рвется туда.
9
Величие жнмнческого производства, огромного
и малолюдного, ночью ощущаете■, пожалуй,
лучше всего
Мы строим новые цехи по самым
современным схемам. Мы внедряем
автоматизированные системы управления
производством. Не только ради того, чтобы
оптимальным образом управлять процессом,
ио — и это не менее важно — для того,
чтобы сделать работу привлекательной. Когда
мы понемногу отказываемся от ручного
труда, когда заменяем аппаратчика
оператором, мы уже сейчас решаем хотя бы
отчасти ту самую социальную проблему —
заинтересованности. Не только результатами
труда, но самим трудом. Это — самое первое
дело.
Что ж, посмотрим, как обстоят дела
в конкретном цехе. А пока надо бы
узнать, кто может достойно
представить комбинат.
Не раз случалось мне,
осведомляясь о лучшей смене на
предприятии, получить мгновенный и
однозначный ответ: вот безусловные
лидеры, о них и пишите. Здесь, в Вос-
кресенске, на простой вопрос о
лучшей смене быстрого ответа не
последовало. И дело тут не в
сложности поиска, а в сложности выбора.
Нет, не случайно директор сразу же
завел разговор о качестве труда!
После короткого обсуждения с
председателем завкома А. И.
Георгиевским был назван, наконец, цех—
сложных удобрений — и одна из
его смен, значащаяся под буквой
«Г». Героев со всесоюзной славой в
ней нет, об этом меня сразу
предупредили. И все же...
Начальник цеха сложных удобрений Игорь
Павлович МУХИН:
Наш цех делает нитроаммофоску, полное
удобрение. Ои самый большой среди
технологических цехов на комбинате, в каждой
смене по семьдесят человек. И продукции
выпускает соответственно: примерно по
семьсот тонн за смену. Виеплаиовая
остановка на полчаса, и нет вагона удобрений.
Вот почему я говорю: если кто-то
существенно перевыполнил план — хорошо, ио
это не самоцель. Если же все смеиы
работают ритмично, без сбоев и авралов — вот
тогда по-настоящему хорошо. Смена «Г»
работает нормально. Только не
перехвалите...
Смена выходила в ночь. От
предложения встретиться с провожатым
у проходной я отказался — вроде бы
запомнил, куда идти, — и
отправился в гостиницу бороться с
бодрствованием.
НОЧЬ КАК НОЩ>
От заводских ворот до цеха минут
двадцать ходьбы. То есть минут
пять езды на автобусе, да не
курсируют по территории автобусы. А
жаль: несколько тысяч человек рань-
10
ше времени выходят из дому и
позже возвращаются. Не берусь
судить, дали бы эти минуты какой-
нибудь экономический выигрыш;
однако могу сказать уверенно, что
весной и осенью шагать к дальнему
цеху мимо строек, опасливо
поглядывая на самосвалы и маневровые
тепловозы, — не самое приятное
дело. Цех, в отличие от театра,
начинается не с вешалки, а намного
раньше — с самой проходной.
Пожалуй, ночью яснее всего
можно ощутить величие химического
производства, огромного и столь
малолюдного. К промышленному
будущему, в котором участие
человека сведется к выдаче программы
и контролю, химия подошла,
наверное, ближе всего». Так я думал,
блуждая вокруг громадного здания,
которое, судя по размерам и
скудным дневным ощущениям, должно
было оказаться цехом сложных
удобрений. Я заходил по очереди во
все двери и видел пустынные
огромные залы. Нет, все-таки семьдесят
человек для такой махины совсем
не много.
Без всякой надежды открыл я
очередную дверь — и наконец-то
увидел человека в царстве машин. За
маленьким письменным столом в
уголке необъятного зала сидела
женщина в спецовке и записывала в
журнал показания приборов.
— Справа будет лестница, —
сказала она, — два этажа вверх,
выйдете прямо к ЦПУ.
— К чему, простите?
— К центральному пульту
управления. Начальник смены там.
Начальник смеиы «Г» цеха сложных
удобрений Алексей Федорович ВОИНОВ:
Не думаю, что вы обнаружите в нашей
смене что-то особенное. Работаем как
умеем. Однако умеем, наверное, уже неплохо —
приработались что ли. И к технологии, и
друг к другу. В прошлом году дали
полторы тысячи тонн удобрений сверх плана. Без
форсирования. Оборудование у нас с
резервом, это мы понимаем. Стараемся выжать из
него побольше, лишь бы сырья хватило.
Полнее использовать производственные
мощности — вот для иас лозунг дня.
Надо бы для начала показать вам
технологию. В принципе это с равным успехом
может сделать любой из трех аппаратчиков
ЦПУ. Хотя бы Владимир Александрович
Белов, он у иас отвечает за систему «Юг».
Вы не беспокойтесь, два человека тут
остаются, этого достаточно. За час вы все
хозяйство быстрым шагом обойдете. А
хороший аппаратчик все равно должен знать за
час вперед, что у него в аппаратах
произойдет.
Цех, планомерно осмотренный,
оказался не таким уж пустынным;
впрочем, у хранилищ фосфорной
кислоты было, как и следовало
ожидать, пусто. Насосы подавали сырье
под самый потолок, в
нейтрализаторы. Сюда же поступал
газообразный аммиак, и в результате
очевидной химической реакции получался
фосфат аммония — основа
будущего удобрения.
Осмотрев нейтрализатор, из
которого ровным потоком шла белесая
горячая пульпа, мы отправились
вниз, спускаясь мало-помалу к
нулевой отметке — именно так, как
движется материальный поток.
Следующим по порядку был грануля-
тор — солидный вращающийся
барабан. В него лился струйками
жидкий аммиак, где-то в дальнем конце
из форсунок поступала
расплавленная аммиачная селитра,
полученная в соседнем отделении. Вместе с
мелочью, отсеянной на грохотах,
всыпался еще один компонент
удобрения — хлористый калий.
Здесь необходимо краткое
пояснение. Цех сложных удобрений
работает по так называемой ретурной
схеме. В системе находится
заведомо больше веществ, чем
получается готовой нитроаммофоски.
Гранулы образуются разного размера—
и совсем маленькие, и слишком
крупные. Маленькие возвращаются
в гранулятор и подрастают в нем.
Большие сначала дробятся, а потом
тоже оправляются в гранулятбр.
И лишь золотая середина
составляет готовую продукцию. Такая схема
требует дополнительных
энергетических затрат, однако есть у нее
неоспоримое преимущество:
устойчивость работы. Если вдруг пойдут
слишком мелкие или слишком
крупные гранулы, то не будут
загублены вещества: все вернется в процесс.
11
Сквозь жерло гранулятора видны
внушительные ножи-лопасти,
перемешивающие розоватую
крупитчатую массу. Вообще-то жерло
прикрыто фартуком, однако иногда его
снимают — когда надо, скажем,
сколоть налипший на ножи продукт.
Для этой цели рядом с барабаном
лежит изрядной длины стальной
прут — шуровка, и аппаратчик
(кстати, высшего разряда)
переходит от умственного труда к
физическому, то efcTb шурует.
Сушильный барабан — великан
по сравнению даже с гранулятором.
Лопасти толкают гранулы, они
встречаются с потоком горячих
газов из-топки и ссыпаются вниз, на
транспортер, который уносит их к
грохотам. Однако прежде чем
отправиться вслед за гранулами,
задержимся ненадолго у башен,
занимающих в цехе немалую . площадь.
В этих башнях-абсорберах
очищаются газы, и задержанию
подлежит в первую очередь аммиак. Он,
кстати, зря не пропадает — стоки
после абсорбции отправляют опять
в нейтрализатор. Таким образом,
удается убить сразу двух зайцев:
меньше нагрузка на очистные
сооружения и более полно
используется сырье. Всегда бы так!
На грохотах (которые грохочут, в
общем-то, не так уж и громко) с
помощью сит отделяют
гранулы-недоросли и гранулы-переростки.
Последние направляются в дробилки,
где они принимают разумный
размер. А готовый продукт на всякий
случай проверяют на контрольном
грохоте и охлаждают.
До сих пор людей мы встречали
немного — по одному-два человека
на отделение. И вдруг попали в зал,
где сразу было человек десять.
Следуя вдоль транспортера с готовой
продукцией, неизбежно придешь в
отделение расфасовки. Согласно
существующим нормам,
нитроаммофоску нельзя отправлять навалом—
она легко поглощает влагу и
слеживается. Значит, надо разложить ее
по пластиковым мешкам и заварить
наглухо.
Сыплют гранулы не вручную,
однако механизация далеко не полная:
надо подставить мешок,
расправить его, надо сложить края, чтобы
машина могла мешок заварить.
Приходится иметь в каждой смене
по три бригады фасовщиц. И еще
бригаду грузчиков, ибо этот
заключительный этап — совсем ручной.
Точнее, спинной или плечевой.
Крепкие парни подхватывают
здоровенные мешки, прибывшие с
наклонного транспортера, и оттаскивают их
в глубь вагона. Нареканий на их
работу нет. Но очень уж она в
контрасте со всей цеховой
механизацией.
Мы вернулись к пульту и еще раз
проследили технологию по
многометровой, дугой изогнутой
мнемосхеме. Ноги после прогулки по
многочисленным трапам слегка гудели.
Между тем мы прошли только одну
половину цеха, южную. Так что все,
что говорилось здесь о технологии,
надо умножить на два.
Старший аппаратчик ЦПУ Михаил
Дмитриевич АРБУЗОВ:
Масштаб, верно? А расфасовка и иас не
устраивает. Вам бы приехать к нам, скажем,
через полгода. Или через год. Очень многое
может измениться. Вообще мешков ие
будет. Аммофос грузят навалом, прямо в
вагоны — так проще и удобнее, он ведь все
равно ие слеживается. А наша
нитроаммофоска как раз слеживается. Но это сейчас,
при нынешней технологии. Вы не заметили
возле гранулятора вертикальную трубу?
Жаль. Пойдемте, посмотрим вместе.
Возле гранулятора действительно
стояла скромная на вид труба,
опутанная сеткой труб потоньше.
Рядом с махиной гранулятора это
сооружение выглядело немного
наивно. Между тем это был настоящий
реактор, призванный заменить
несравненно более крупный
нейтрализатор. Однако не в размерах дело.
Если готовить в этом реакторе
пульпу, то.получаются неслеживающие-
ся гранулы нитроаммофоски. 'Хоть
сейчас грузи их в вагоны без всяких
мешков...
В ЦПУ было людно. Заходили
аппаратчики — изучали показания
приборов, корректировали процесс,
перекидывались шуткой со своим
прямым начальством. Раздался
телефонный звонок. Воинов поднял
трубку, записал несколько цифр,
noli
додвинул листок Арбузову. Тот
сразу отправился к приборам у
мнемосхем, второй аппаратчик Е. И.
Коровин— за ним. Покрутили
верньеры — ведь отсюда, из ЦПУ, можно
регулировать параметры процесса.
Однако вслед за тем оба
отправились к аппаратам, в цех, — доверяя
приборам, не мешает и проверять.
Все шло своим чередом — ночь
как ночь. Если бы только в сон не
клонило...
СЛАЖЕННОСТЬ
Начальник смены А. Ф ВОИНОВ:
Первая моя забота — чтобы было у нас
взаимопонимание. Я думаю так: если в
смене есть ядро, она будет хорошо работать.
Привить профессиональные навыки — дело
недолгое, молодежь-то образованная.
Навыки товарищества — вот что главное. Для
этого и нужно ядро.
Когда я выразил желание
посмотреть на работу одного из тех, кто
составляет ядро, мне посоветовали
сходить к Надежде Семеновне
Федоровой, аппаратчику дробления; а
поскольку мои предположения о
дороге к дробилкам оказались крайне
приблизительными, Арбузов
вызвался проводить меня.
Надежда Семеновна с сожалени- .
ем оторвалась от одной из дробилок,
в которой до того орудовала
ломиком, и, перекрывая шум своего не
самого тихого в цехе участка,
прокричала: «Лучше бы попозже,
некогда!» Несолоно хлебавши, я
отправился к пульту. А Михаил
Дмитриевич, взяв у Надежды Семеновны
ломик, принялся методично
раскалывать розовый ком в дробилке.
Взаимопонимание, о котором мне
говорил Воинов, не было просто
красивым словом.
Арбузов вернулся, сообщил, что
Федорову лучше пока не беспокоить,
и посоветовал сходить к грануля-
торщикам. Полагаю, не без тайного
умысла: грануляторы рядом с ЦПУ.
Однако и на сей раз опять не
повезло. Анатолий Яковлевич
Шумилин был занят прочисткой
отверстия на струйном реакторе — того
отверстия, из которого берут пробы
на анализ. Взобравшись по трапу к
верху трубы, он долго и упорно
ковырял проволокой, пока не
раскрошил закристаллизовавшийся
сгусток фосфата. И только закончил,
поставил заглушку, как вдруг,
прислушавшись, побежал в ЦПУ.
Вернулся, покрутил вентили, продул
линию аммиака. И все это время
Анатолий Яковлевич был не один. Ему
по очереди ассистировали
Александр Ларин и Александр Пупанов.
Они работают на другом гранулято-
ре, однако в тот час у них не было
абсолютно неотложных дел.
Наконец, все уладилось, и
Анатолий Яковлевич, слегка умаянный
беготней, несколько неожиданно
начал свой рассказ.
Аппаратчик грануляции А. Я. ШУМИЛИН:
Я доволен своей работой, потому что
здесь, у гранулятора, спокойно. Это вы в
такой момент попали. Не всегда так.
Вы сами видели — я сегодня без
напарника, ио одного меня ие оставляют. Хотя
никого я не звал. Все мы в равной степени
заинтересованы, чтобы система работала
ровно.
Мне кажется, я нашел то место, которое
искал, — здесь, у гранулятора. Никакого
особого роста для себя не жду, мне на
работе интересно. Отлаживаем струйный
реактор, форсунки, наверное, придется
переставлять. Мелковаты заботы? А ничуть. Для
меня они — самые глубокие.
Вот, конечно, шуровкой работать ие
сладко. Кто бы придумал, как избавиться от
этого...
Аппаратчик Александр КУДИНОВ:
Очень часто приходится работать в
одиночестве, а это утомляет. И отвлечься иель*
зя, скажем, газету почитать. Опасно. Одни
шанс из тысячи, что случится неприятность,
но уж если оиа случится...
Детей стращают козой, а нас — козлом.
Это когда масса схватится, затвердеет в
аппарате. Тогда придется останавливать
процесс, прочищать оборудование.
Представляете: останавливается вся нитка. Из-за
тебя. А неприятности всем, и работы хоть
отбавляй, и план сорвешь.
Я поглядываю на приборы, на сигнальную
лампочку у мешалки: если оиа погасла, то
либо беда, либо просто перегорела. Бывало,
что перегорала. По другой причине пока не
гасла.
Дважды наш разговор прерывался:
один раз мой собеседник занялся
13
>
t
Начальник смены «Ги
А. Ф. Воинов
старший аппвратчнк
М. Д. Арбузов (справа|
н вппарвтчмк гранупвцмм
А. В. Пупанов
Перед началом смены.
Слева направо — фасовщицы
Л. В. Спиридонова,
Е. Н. Бвсивковв, В. В. Лацепнев
Летучка у пультв. На снимке —
аппвратчнкн смены «Г»
Фото А. Наковв
Г*
t
\
14
:-J*j
л m ^.s
I Щ
15
титрованием, другой раз отправился
к переговорному устройству — его
вызывал снизу граиуляторщик. Есть
в цехе, конечно, внутренняя
телефонная связь, но когда надо срочно
вызвать соседа, к ней не прибегают.
Рабочие площадки на разных
уровнях связаны между собой трубками
с раструбами — как капитанская
рубка с машинным отделением на
старом пароходе. Постучал
железкой по металлической конструкции,
вызвал соседа — тот приложил ухо
к раструбу, вот связь и налажена.
. На фоне индустриальных махин и
управления с центрального пульта
такая связь выглядит архаичной и
наивной, однако же действует
безотказно. По крайней мере не
случается такого, чтобы соединили
неправильно...
Аппаратчик дробления Н. С. ФЕДОРОВА:
Мне приятно, когда обо мне и о моих то*
варищах говорят хорошо. Я переживаю за
наши успехи в соревновании. И не в
материальном стимуле здесь дело.
У нас так принято: получила смена
премию за призовое место — мы ее не делим.
Ни поровну, ии как-то иначе. Вкладываем
эти, скажем, триста рублей в свой, сменный
фонд. И все вместе придумываем, как
деньгами распорядиться. Один раз иа экскурсию
в другой город поедем. Другой раз устроим
вечер. В третий — с семьями за город.
Мие кажется, что мы тратим нашу общую
премию самым лучшим образом: иа
сплочение коллектива.
Заместитель председателя завкома
профсоюза Игорь Александрович БИТКИН:
В соревновании важна сравнимость
результатов, а у нас в объединении много
разнородных производств. Поэтому мы
разделили все цехи и службы на семь групп.
И в каждой ежемесячно подводим итоги
соревнования. Но классное место (и
соответственно премию) цех, смена или бригада
получают лишь в том случае, если удержат
лидерство два месяца подряд. Таким
образом поощряется ие одноразовый успех, а
стабильность хорошей работы.
В последнее время по группе удобрений
чаще других победителем становился цех
сложных удобрений, а среди смей, пожалуй,
рмена «Г».
А. Ф. ВОИНОВ (из выступления иа
пятиминутке) :
Выработку мы даем, нарушений
технологии нет, вот мы и стали что-то слишком
спокойными. Вчера забыли пропарить
реактор. Режим не всегда вовремя
корректируем. Так ие пойдет.
Вопросы есть? Если нет вопросов —пошли
работать.
На пятиминутку вся смена собира
ется на четвертом этаже «бытовки».
Редко кто приходит в последний
момент. Женщины обсуждают
домашние дела и проблемы воспитания,
мужчины курят в коридоре,
отчаянно стучат костяшками домино по
столу, спорят на хоккейные темы —
а все-таки выиграет «Химик» у
«Спартака»...
После слов Воинова об излишнем
спокойствии я ожидал увидеть
повышенную суровость и в действиях
начальника, и в его распоряжениях.
Но так и не дождался. Алексей
Федорович еще по дороге в цех
подходил то к одной группе, то к другой,
перешучивался, походя давал
советы, причем отнюдь не
начальственным тоном. Да так, наверное, и
должно быть в смене, которая
работает нормально.
«Из ответов на вопросы анкеты следует, что
52,3% рабочих Воскресенского л/о «Мин-
уд обрения» поддерживают с начальством
дружеские отношения на работе и в
свободное время. 73,8% поддерживают отношения
товарищеские, делятся новостями,
советуются по производственным вопросам...
Основная масса рабочих, ответивших на
вопросы анкеты, удовлетворена деловыми н
личными качествами своего
непосредственного начальника и считает его для себя
примером G5,4%). Рабочие считают, что в их
коллективе существуют отношения
взаимопомощи и взаимопонимания F7,7%)».
Из социологического обследования.
У меня есть твердое убеждение, что
в цехе сложных удобрений эти
цифры оказались бы еще выше,
ТЕКУЩИЕ ДЕЛА
Реконструкция в цехе близка к
завершению. Еще недолго — и вместо
нынешних 1960 тонн
нитроаммофоски цех станет вырабатывать
ежесуточно 2600 тонн. Скачок ощутимый.
Но уже сейчас коллектив цеха ста-
16
рается дать, пусть и не так много,
но все же несколько больше
продукции, чем ему положено по плану. А
каждая лишняя тонна удобрений,
особенно высокоэффективных, —
только на благо. Вопрос в том,
откуда берутся эти тонны.
Начальник цеха И. П. МУХИН:
В традициях нашего комбината —
планировать увеличение мощности не сверху, а
снизу, в цехе и иа участке. У нас, в
частности, было сделано так.
Каждый инженер и техник получил
задание: составить перечень самых нужных,
самых неотложных дел. Даже не задание это
было, скорее просьба. И вносить
разрешалось не только реальные предложения, ио и
самые фантастические. Не пригодятся
сейчас, так, может быть, в будущем...
Предложений было много. Скажем, такое:
модернизировать краны, которые работают
иа складе. Нитроаммофоска, долго
пролежавшая иа складе, может превратиться в
монолитный ком, с которым краны не
справляются. Даже бульдозер ничего не дает;
остаются только отбойные молотки, ио это,
понятно, ие дело.
Технические подробности вряд ли
интересуют читателя, поэтому
скажем лишь, что остаток
нитроаммофоски на складе не превышает
сейчас 11 тысяч тонн. И до нуля довели
бы, если бы не вагоны.
Главный экономист объединения Яков Из-
раилевич МИНЦ:
С моей точки зрения, взаимоотношения
предприятия с железнодорожным
транспортом нуждаются в коренном пересмотре.
Сейчас положение таково: железнодорожники
обязаны обеспечить предприятие потребным
количеством транспорта в течение декады.
Так, подекадно, и согласуются планы
перевозок. Однако далеко ие всегда мы можем
десять дней работать на склад! И не можем
десять дней ждать сырье. Значит,
приходится создавать большие запасы сырья,
задерживать отправку готовой продукции, то
есть вынужденно замораживать средства.
Ведь как иногда случается: отправили с
Урала в Воскресеиск состав с хлористым
калием. А он в Куйбышеве простоял
несколько суток — срок поставки еще не
закончился. А потом, в самом конце этого
срока, приходят два состава сразу. Это
называется сгущенными поставками. Комбинат
может лихорадить, ио железная дорога
действует согласно уставу, к ней нельзя
предъявить претензий.
Вот почему мы считаем: нужен ие
декадный график, а почасовой. Чтобы мы точно
могли планировать погрузку и отгрузку, а
следовательно, и весь ритм работы
комбината. Для иас это первостепенной важности
вопрос, если принять во внимание те
огромные материальные массы, которыми
оперирует комбинат. А одновременно надо
усилить ответственность предприятия за
простой вагонов.
Однако вернемся к цеховым
проблемам.
— Из Новололоцка должен в ближайшее
время прийти полиэтилен. Импортные
поставки задерживаются. Дорхимэавод обещал
двадцать тонн, грузовики уже ушли в
Москву.
— Но двадцати тонн иам хватит только
на двое суток...
Из разговора в дирекции.
Когда на том же комбинате
заходишь в цех аммофоса, его складские
помещения поражают пустотой.
Въезжает вагон, сверху всыпается
в него внушительная порция
удобрений — вот и все.
Чтобы нитроаммофоска не
слеживалась, как не слеживается
аммофос, чтобы не надо было
упаковывать ее в мешки, и
поставлен в цехе струйный реактор.
Говорить о принципе его действия пока
преждевременно, а результат — не-
слеживающиеся гранулы — я видел
своими глазами. Между тем об этой
проблеме еще недавно говорили:
хорошо бы в ближайшее десятилетие
что-то придумать. А решили за
полгода. После реконструкции цех будет
выпускать только неслеживающиеся
гранулы.
Конечно, отгружаемые навалом,
без тары, удобрения требуют
повышенного внимания «Союзсельхоз-
техники», руководителей колхозов
и совхозов. Такие удобрения не
оставишь под открытым небом, для них
нужны приемные пункты, складские
помещения. Однако с аммофосом,
например, этот вопрос давно решен.
Будем надеяться, что и с
нитроаммофоской, удобрением более ценным,
17
неразрешимых проблем тоже не
возникнет. Опыт уже есть. И не только
зарубежный (а в большинстве стран
минеральные удобрения перевозят
навалом), но и отечественный.
Делать такие удобрения выгодно
и предприятию. Только в цехе
сложных удобрений высвободится около
80 человек, а люди очень нужны в
новых цехах. И не забудем:
полиэтилен не так уж дешев, а за год только
в Воскресенске превращают в
мешки одноразового пользования сотни
тонн полиэтилена.
И вот что любопытно — все
работники цеха, независимо от ранга и
рабочего места, переводили разговор
с текущих дел на реконструкцию.
Они связывали с нею свои надежды
на будущую работу, они гордились
ею, ибо были не наблюдателями, а
участниками.
БЕСЕДЫ О КАЧЕСТВЕ
Тех, кто добивается высокого
качества работы, надо поддерживать
морально и материально — это
очевидно. Однако это справедливое
положение не всегда, к сожалению,
выполняется. Речь идет о
содержании питательных веществ в готовом
удобрении.
Вроде бы и двух мнений быть не
может: чем это содержание выше,
тем лучше удобрение. И тем лучше
работают люди, его выпускающие...
«Содержание суммы питательных веществ,
%, не менее 51. Содержание азота (N),
% —17±1; содержание общей P2Os, % —
17±1; содержание калия в пересчете на
К20, % —17±1».
Из Государственного стандарта.
«Начальники смен! Содержание P2Os
недопустимо высоко —16,8%. Вы оставите
многих без премии!»
Из журнала распоряжений
по цеху сложных удобрений.
Странное, на первый взгляд,
распоряжение — делать продукт чуть
хуже, чем можно его сделать. Правда,
в рамках стандарта, но поближе к
нижней его границе. Но ведь все, что
не питательнее вещества, то в
удобрении — не более чем балласт. Им
урожайность не повысишь. А его
надо везти — .в мешках ли, просто в
вагонах — но везти, иногда и за
тридевять земель.
Поищем объяснений.
Главный экономист Я. И. МИНЦ:
На нитроаммофоску, так же, как н на
некоторые другие удобрения, иет
дифференцированных цеи. За продукцию разного
качества платят одинаково. А если так, то качество
готовой продукции ие стимулируется. Более
того, делать лучшую продукцию
оказывается невыгодным.
Поясню иа примере. Нам нужно
получить удобрение, содержащее суммарно 51%
питательных веществ, причем содержание
каждого из трех компонентов не должно
быть ниже 16%. Можно поступить так:
взять всех компонентов по 17%. Однако
хлористый калий намного дешевле
аммиака, а тот, в свою очередь, дешевле
фосфорной кислоты. Значит, если взять чуть
поменьше азота н фосфора, скажем, по 16,5%,
и чуть побольше калия— 18%, то мы
получим совершенно стандартную продукцию,
которая обойдется предприятию дешевле.
Тогда предприятие получит прибыль. А из
прибыли формируется ФМП — фонд
материального поощрения.
Сельскому хозяйству нужны в первую
очередь азот и фосфор — а мы даем ему
больше калия. Иначе останемся без
прибыли, без ФМП. Уменьшатся доплаты
рабочим, а инженерно-технические работники
полностью лишатся премии — им
выплачивают премию только из ФМП. Это неминуемо
повлечет за собой снижение интереса к
работе, отток квалифицированных кадров. И в
результате предприятие пострадает еще
больше.
Вот так получилось, что экономические
интересы государства н предприятия на этом
узком участке разошлись.
Директор объединения Г. А. МЕРКУЛОВ:
Вопрос с оплатой за питательные
вещества — это, как мие кажется, просто
недоразумение. Временное и легко устранимое.
Ранее существовала оплата не за тонну
удобрения, а за тоиио-процеит. Она
учитывала н количество туков н их качество.
Отмену такой оплаты надо признать
неудачным экспериментом. С его последствиями
пришлось столкнуться на практике, видимо,
всем предприятиям, выпускающим
удобрения.
Вряд ли можно считать разумным, когда
завод вынужден идти на организованное
18
снижение питательных веществ в туках. На
этом государство терпит убыток. Возьмем
хотя бы транспортные расходы. Уже в этом
году наша промышленность выпустит около
100 миллионов тонн минеральных
удобрений. Предположим, что содержание
питательных веществ увеличилось в среднем
только на десятую долю процента. И
соответственно уменьшилось количество
балласта. Это составит сто тысяч тонн. Значит,
можно не перевозить сто тысяч тонн
бесполезных веществ! А десятая доля процента —
далеко не все, что можно сделать.
Странно, что мы вынуждены идти на
ухищрения, чтобы иметь возможность
материально стимулировать работников. Надо
бы как раз наоборот: чтобы предприятие
на улучшении качества получало
дополнительную прибыль.
В самом недалеком будущем можно бы
аттестовать неслежнвающуюся
нитроаммофоску на Знак качества. Но это
экономически невыгодно, ведь содержание Рг05
должно быть тогда высоким н себестоимость
увеличится. Правда, за Знак качества есть
дополнительная оплата, но она не перекроет
наших дополнительных затрат.
Между прочим, Знак качества — это не
просто символ, а итог большой
исследовательской и практической работы, которая,
кстати, требовала и материальных затрат.
Люди, потратившие немало сил для
повышения качества продукции, вправе ожидать
поощрения. А мы, к сожалению, не
торопимся с аттестацией...
И все же — я в этом уверен —
Воскресенская нитроаммофоска уже в
недалеком будущем получит Знак
качества, как получили его многие
другие продукты объединения. Но
для этого надо ввести в действие
экономические рычаги. Не берусь
судить, лучшее ли решение — оплата
за тонно-процент; но если этот
рычаг по какой-либо причине не
годится, можно подумать и о другом. Но
только сейчас, как можно скорее.
Каждые сутки выходят с
контрольного грохота две тысячи тонн
удобрений. И в каждой грануле — совсем
немного, на процент-другой, меньше
питательных веществ, чем в ней
могло бы быть. Помножьте две тысячи
тонн на один процент. Солидное
число, не так ли? А теперь помножьте
на число дней в месяце. На число
месяцев в году...
Вот почему, я говорю: как можно
скорее!
И еще несколько слов о качестве —
не продукции, а самого
производства.
Воскресенск стоит на берегу
Москва-реки. Раньше бы сказали —
на левом берегу, но сейчас и на
правом, сразу за мостом, вырос город.
Называется он Новлянским районом,
или, в разговоре, просто «Новлян-
ском». Его дома спускаются прямо
к берегу, так что в теплую погоду
выйти из дому и искупаться —
минутное дело.
Между комбинатом и Новлянском
ходят автобусы, достаточно часто —
очередь на остановке рассасывается
быстро.
Отстояв последнюю на неделе
смену, Воинов и его товарищи
направлялись домой. Впереди были два
дня отдыха — отсыпной и выходной.
Поскольку с «Химиком» все было
ясно — он все-таки обыграл
«Спартак», основной темой мужского
разговора стала рыбалка.
Обсуждались стандартные методы и тонкие
ходы. Высказывались разные мнения
о том, на каких участках рыба
охотнее дает себя обмануть.
— А я иногда закидываю удочку
прямо напротив дома, — сказал
Воинов. — Клюнет — хорошо, не
клюнет — и не надо. Зато после
мнемосхемы на воду поглядеть — такая
разрядка...
— Неужели клюет? — спросил
кто-то. — Я-то думал, что в реке
рыбы не осталось.
— Рыба есть, — серьезно ответил
Алексей Федорович. — Вот раньше
почти не было, а теперь есть.
На этом и закончим.
о. ольгин,
специальный корреспондент
«Химии и жизни»
19
Проблемы и методы
современной науки
АЗОТ И УРОЖАЙ
Нитрогеназа
и ее модели
В 1976 году Межведомственный совет по
молекулярной биологии и молекулярной
генетике АН СССР утвердил проект,
названный «Нитрогеназа и ее модели»,
Нитрогеназа — главный фермент в
биологической фиксации азота, а проект — это
программа исследований фермента н его
химических моделей, искусственных
катализаторов, благодаря которым — пока, правда,
в лаборатории — удается восстановить
молекулярный азот в мягких условиях (то есть
при нормальных температуре и давлении).
В работе участвуют несколько учреждений
Академии наук СССР, включая. Институт
химической физики, Институт элементооргани-
ческнх соединений и Институт биохнмнн
им. А. Н. Баха. Руководитель проекта —
профессор А. Е. Шилов.
Выделение упомянутых исследований в
специальный проект связано с
необходимостью объединить биохимиков, химиков и
физиков, скоординировать и
сконцентрировать их усилия на этом важнейшем
научном н практическом направлении.
Проект — это сложный узел, в котором
сходятся пути разных научных школ н
целых поколении ученых; исследования
отдельных групп шли параллельно, затем
пересекались и снова расходились... Для того
чтобы хоть немного разобраться во всем этом,
познакомимся подробнее с той ролью,
которую играют в природе процессы перехода
азота из газообразного состояния в
связанные формы, в соединения; заглянем в
прошлое азотной проблемы и проследим за тем,
как биологи и химики продвигались в
познании тайн биологической фиксации азота
навстречу друг другу в течение более чем
двухсот лет.
Превращением газообразного азота, на три
четверти заполняющего воздушный океан
вокруг Земли, в пригодные для растений и
животных, так называемые фиксированные
формы в природе занимается
многомиллиардная армия особых микроорганизмов. Они
есть почти повсюду: азотфиксирующнми
бактериями буквально начинены клубеньки
бобовых и некоторых других растений,
обитают они в почве, морях н океанах.
Заметный вклад в фиксацию азота вносят
микроскопические водоросли и грибы. Валовая
продукция всех этих организмов достигает
примерно 175 млн. т азота в год.
Ежегодно с урожаем
сельскохозяйственных культур с полей вывозится около
100 млн. т азота. Примерно 40% потерь
возмещают бактерии. Другой источник —
минеральные удобрения; в наше время на поля
всех стран мира вносится в год около
45 млн. т азота. Хоть цифра и грандиозная,
но элементарный подсчет свидетельствует:
этого явно мало, дефицит не покрыт.
Современное промышленное производство
связанного азота не обеспечивает нужд мирового
сельского хозяйства.
На IV Международном симпозиуме по
фиксации азота, который состоялся в
1974 году в США, были приведены
тревожные данные. Острый недостаток элемента
№ 7 в почве ощущается особенно сильно в
развивающихся странах; урожаи здесь
очень низкие. В 1973 году пашнн этих стран
получали в среднем по 30—32 кг азота на
гектар, а оптимальное его количество,
необходимое для получения устойчивого
урожая, 100—110 кг на гектар.
По оценкам специалистов, в 1980 году для
пропитания быстро увеличивающегося
населения земного шара потребуется огромное
количество продуктов — в них должно
содержаться по крайней мере 95 млн. т азота.
Чтобы получить эти продукты, понадобится
60 млн. тонн минеральных удобрений на
сумму более 10 млрд. долларов в год.
Старыми методами мировая промышленность
уже не может справиться с этой задачей.
Особую озабоченность вызывает рост
энергетических затрат на производство аммкака.
А ведь он не весь отправляется на поля;
значительные количества азота расходует
химическая промышленность — на
производство волокон, пластмасс, красителей.
Вот почему изучению биологических и
химических процессов фиксации
молекулярного азота придается первостепенное значение;
20
от результатов нсследованнй зависит, будут
ли обеспечены жизненные потребности
человечества. Не меньший интерес представляет
эта проблема и с точки зрения, так сказать,
чистой науки.
ДВУХСОТЛЕТНИЕ ЗАБЛУЖДЕНИЯ
Более 200 лет прошло с тех пор, как
английский хнмнк Даннель Резерфорд открыл
в воздухе азот. Химическая инертность газа
была столь ярко выражена, что и название
ему дали соответствующее (зоэ —
по-гречески «жизнь», «а» — частица отрицания).
Уверенность химиков в инертности
молекулярного азота была настолько велика, что
онн не обратили внимания на замечательные
открытия в конце XIX и начале XX века,
которые поставили под сомнение
неприступность азотной молекулы.
В 1885 году в докладах французской
академии наук появилось сообщение М. Берт-
ло о возможности биологической фиксации
атмосферного азота: ее способны
осуществлять микроорганизмы почвы. В этом же году
вышла в свет статья русского микробиолога
С. Н. Внноградского «Об усвоении
свободного азота атмосферы микробами». С этой
работы начался долгий путь ученого н его
учеников, который привел их в конце концов
к полному доказательству того, что азот
воздуха восстанавливается бактериями в
аммиак и что в процессе принимает участие
водород нз углеводов, содержащихся в
пище микробов.
Огромная потребность в связанном азоте,
наличие безбрежного океана молекулярного
азота (в атмосфере его примерно 4-1015
тонн) и реальность фиксации N2
микроорганизмами в мягких условиях — все это как
бы бросало вызов биохимикам и химикам.
Первым следовало выделить нз
микроорганизмов основное действующее вещество,
изучить его, раскрыть механизм действия, а
вторым — повторить каталитические реакции,
но уже без участия бактерий.
Однако прошло много десятков лет,
прежде чем ученые всерьез приняли этот вызов
и добились первых реальных успехов.
ПРИЧИНЫ НЕУДАЧ
В 20-х годах нашего столетия в историю
азотной проблемы было вписано имя
А. Н. Баха. Алексей Николаевич был не
только замечательным химиком. Он обладал
широкой биохимической эрудицией н хорошо
знал, что многие химические превращения
в живых организмах ускоряют специальные
биологические катализаторы, ферменты,
вещества белковой природы. Удивительный
мнр ферментов с их способностью в
миллионы н миллиарды раз увеличивать скорости
только определенных химических реакций в
то время уже начинал привлекать все
большее внимание химиков и физиков.
А. Н. Бах предположил, что и
молекулярный азот превращается в аммиак или
другие соединения тоже под действием
специального фермента или группы ферментов;
в таком случае их можно выделить, очистить
н изучить физико-хнмнческими методами.
Предположение полностью подтвердилось
почти через сорок лет.
В течение этого времени биохимики
разных стран предпринимали немало попыток
изолировать ферментную систему азотфик-
сацнн и заставить ее функционировать вне
микроорганизмов. Но экспериментаторов
преследовали неудачи. Это в конце концов
породило в среде биохимиков скепсис н
разочарование. Появились теории,
утверждающие, что поставленная А. Н. Бахом задача
невыполнима, и система ферментов,
фиксирующих азот, может функционировать
только в составе целых, не поврежденных
внешним воздействием клеток.
Причины неудач выяснились позднее.
В микроорганизмах есть более 2000 разных
белков н множество других веществ.
Поэтому извлечение заданного фермента нз этой
мешанины — чрезвычайно сложная
экспериментальная задача. А в случае нитрогеназы
(так назван главный азотфнкснрующнй
фермент) проблема еще более осложнена
крайней чувствительностью системы связывания
азота к следам кислорода и примесям
некоторых металлов: это необходимо учитывать
и при извлечении фермента, и при его
проверке. Кроме того, необходимо присутствие
восстановленных форм некоторых
соединений и источника химической энергии — АТФ.
Выполнить задачу (выделение н
испытание) впервые удалось лишь в 1966 году
известным американским биохимикам В. Бью-
лену и Л. Мортенсону, они учли все.
Химики, принявшие «азотный вызов»,
оказались в еще более трудном положении, чем
биохимики. Биохимики, специалисты по
азотфиксацин, работали в обстановке все
возрастающей уверенности в своих силах.
Этому способствовало бурное развитие
современной биохимии, обогащение ее
всевозможными методическими новинками и в
особенности успехи коллег, получавших одни за
другим все новые н новые ферменты. К
настоящему времени выделено около 1000
индивидуальных ферментов; в сотнях лабора-
21
торий нашей страны и за рубежом
успешно продвигается изучение механизма их
действия и детального строения с
помощью современных физико-химических
методов.
А у химиков по мере детального изучения
физико-химических свойств молекулярного
азота накапливалось все больше сведений,
которые, казалось, должны были укрепить
мнение о его чрезвычайной химической
инертности.
НЕПРИСТУПНАЯ
КРЕПОСТЬ
Посмотрите на рис. I. На нем схематически
изображены традиционные способы
воздействия на химические связи в попытке
перевести азот в радикал, ион, возбужденную
частицу, которые бы относительно легко
вступали в дальнейшие реакции. Тут же
проставлены величины энергии, которую
необходимо затратить на активацию. Они очень
высоки. 1Молекулярный азот представлялся
в виде неприступной химической крепости.
О какой фиксации в мягких условиях
может в таком случае идти речь?
Даже химические процессы,
сопровождающиеся выделением тепла, в мягких
условиях идут с достаточной скоростью, только
если энергия активации меньше 30—35 ккал
на моль. А реакции с поглощением тепла.
для запуска которых требуется больше 15—
20 ккал на моль, как правило, вообще
неосуществимы. Атом водорода — реакционно-
способная частица с запасом довольно
большой энергии (чтобы из газообразного
водорода получить один грамм-атом водорода,
необходимо затратить около 50 ккал), но и
она не н состоянии присоединиться к
молекулярному азоту.
'В молекуле N2 атомы связаны тронной
химической связью, причем первая из них, с
разрыва которой приходится начинать,
чтобы одолеть молекулу, особенно прочна. На
разрыв ее требуется почти 130 ккал на моль.
В ней-то причина высокой инертности N2.
Только очень реакционноспособные
вещества, такие, как, например, металлический
литий, способны, образуя новые связи с
азотом, скомпенсировать эти огромные
энергетические затраты. Напомним: биологическая
фиксация азота идет при нормальных
температуре и давлении, ы нейтральных водных
растворах, под действием весьма слабых
восстановителей, близких по своей
восстановительной силе к молекулярному водороду.
Именно в этом и заманчивость
биологической фиксации азота.
ИДУЩИЕ НА ШТУРМ
Решающий вклад в проблему химической
фиксации молекулярного азота внесли
советские ученые.
Начало 60-х годов. Филиал Института
химической физики АН СССР. По инициативе
академика Н. Н. Семенова и профессора
А. Е. Шллова здесь организован отдел
гомогенного катализа. Он берется за создание
принципиально новых искусственных
катализаторов, моделирующих основные черты
строения и механизм действия ферментов
А также за изучение ферментативной
фиксации азота.
Институт элементоорганических
соединений АН СССР. В те же годы под
руководством профессора М. Е. Вольпина
предприняты поиски новых путей вовлечения N2 в
химические реакции. В 1964 году в Докла-
Трлдициоиные способы атаки на мимические сами
n анергия, требуемая для каждого из >thi
способов применительно к молекуле ааета
H-N=N-H
t
присоединение электрона
42 ккал
/
I I
N=N
/ 130i
тепловое воздействие
в (
N = N
присоединение атома я реитгеиовснне лучи,
водорода , • лотон электронов
367 иная
NfiN
22
дах АН СССР — первое сообщение о
прорыве линии обороны «азотной крепости».
М. Е. Вольпнну и В. Б. Шуру удалось
заставить молекулярный азот превратиться в
аммиак; реакция шла в эфире н тетрагндрофу-
ране в присутствии переходных металлов
(молибден, ванадий) н сильных
восстановителей. Впоследствии Вольпнн и его
сотрудники получили и изучили большое
количество подобных систем.
Биохимическими аспектами фиксации
азота свободножнвущнмн и клубеньковыми
микроорганизмами занимались в Институте
бнохнмнн им. А. Н. Баха (лаборатория
члена-корреспондента АН СССР В. Л. Крето-
внча).
Пионерские работы Вольпина и Шура
произвели большое впечатление на мировую
химическую общественность и открыли новое
направление в химии.
Следующий шаг был сделан в 1965—
1966 годах А. Алленом и С. Зенофом
(Канада) и А. Е. Шиловым с сотрудниками.
Канадцы получили комплекс молекулярного
азота с аммиакатами рутения. Но азот был
не из воздуха, а получался при окислении
гидразина, который предварительно
вводили в координационную сферу металла, —
так сказать, красивый экспериментальный
фокус.
Советские ученые тоже получили
комплекс: у них в реакцию с амальгамой цинка,
восстановленной пентааммиакатом рутения,
вступал атмосферный азот.
Этн работы вызвали целый каскад
исследований и положили начало новой области
исследований: синтез и изучение азотных
комплексов, число которых в настоящее
время достигло нескольких сот.
ШТУРМ ПРОДОЛЖАЕТСЯ
Во второй половине 60-х годов в проблеме
фиксации азота сложилась парадоксальная
обстановка: подступы к азотной молекуле
как будто найдены, но по сутн дела азот
по-прежнему оставался неприступен. К
этому времени уже было известно несколько
работающих систем Вольпина—Шура. Но
для них нужны были сильные
восстановители, значит, не мягкие условия. Канадские
ученые и группа Шилова синтезировали
много стабильных комплексов с молекулярным
азотом, но дальше дело не шло —
восстановить азот не удавалось. Кроме того, было
совершенно непонятно, каким же образом
нитрогеназе удается обойти энергетические
трудности.
Недоумения в известной степени
прояснены в работах А. Е. Шилова и автора этой
статьи. Мы начали с теоретического анализа
кинетических и термодинамических
особенностей восстановления N2 и пришли к
заключению, что для атаки на азот не пригоден
ни один нз традиционных способов
воздействия на химические связи (рис. 1), потому
что все онн рассчитаны на разрыв только
одной нз трех связей в NsN. Если же
придумать реакцию, в результате которой
обязательно одновременно рвались бы сразу две
связи в N2 и освободившиеся четыре
электрона вступали во взаимодействие с атомами
металла катализатора, то такой процесс
пошел бы относительно легко. Для разрыва
второй связи нужна значительно меньшая
энергия, чем для первой, а атомы,
приобретшие суммарную энергию, способны уже к
дальнейшим превращениям.
Этот механизм, условно названный нами
четырехэлектронным, принципиально
отличался от традиционных. Вот в чем его
преимущества: если все произойдет, как мы
предполагали, образуются четыре новых
связи с атомами металла, и это полностью
компенсирует энергетические затраты на
активацию азота.
Впоследствии были уточнены и более
конкретные экспериментальные детали. И
наконец, в 1969 году А. Е. Шилов и его
сотрудники одолели азот: фиксация была
выполнена в растворах, содержащих воду и этанол;
температура и давление — нормальные;
применены катализаторы, содержащие
гидроокиси молибдена и титана. Причем
экспериментаторы, варьируя условия реакции,
получали по желанию либо гндразнн, либо
аммиак. Впоследствии была предложена целая
серия подобных систем, включая системы
для электрохимического восстановления
азота.
Все это хорошо, ну а как все-таки
работает нитрогеназа?
МНОГОЭЛЕКТРОННАЯ АТАКА
В СССР, США, Англии и других странах
продолжали изучать строение и свойства
самой нитрогеназы. В лаборатории
ферментативного катализа ИХФ АН СССР исследуют
активный центр этого фермента.
Для того чтобы представить сложность
стоящих перед исследователями проблем,
вероятно, достаточно сообщить, что
молекулярный вес нитрогеназы около 350 тысяч и
что одна макромолекула содержит кроме
белковых цепей еще 32 атома железа, два
атома молибдена и две сульфгндрильные
группы.
23
Выполнить эту трудную задачу оказалось
возможным благодаря большому набору
физико-химических методов, среди которых
главную роль играют новые, созданные в
той же лаборатории ферментативного
катализа. Например, методы спиновых, электрон-
ноплотных и люминесцентных меток. В
различные участки активного центра ннтроге-
назы избирательно вводились метки
(радикалы, атомы ртути, люминесцируюшие
молекулы). В результате удалось определить, как
расположены атомы железа и другие участ-
2
Схема активного центра молекулы нитрогенаэы;
сам фермент состоит нз нескольких белковых
блоков (отдельные белые лятна на рисунке);
чвстм активного центра расположены на равных
блоках, но работают иаи единое целое;
• активном центре, как предполагают ученые,
есть две цели переноса злектронов от донорое
к атому молибдена; наиопившиесв в центре
•лектроны обрушиваются затем на молекулу взота
ки активного центра, и, кроме того, изучить
тонкие изменения в структуре фермента при
его функционировании. В частности,
оказалось, что атомы железа и молибдена не
разбросаны беспорядочно по макромолекуле
фермента, а собираются в определенные
группы (кластеры). Этн многоядерные
комплексы обладают способностью, во-первых,
накапливать электроны, поступающие от
восстановителя, и, во-вторых, направлять их
на атомы молибдена: так готовится, а затем
и осуществляется многоэлектронная атака
на азотную крепость.
Стратегия и тактика этого боя будут
понятны, если взглянуть на рис. 2. Здесь
изображена схема активного центра ннтрогеназы
и порядка его работы, созданная в
лаборатории ферментативного катализа.
Предполагается, что в ферменте есть две
симметричные цепи переноса электрона и что там, где
оии сходятся, и наступает связывание
азота. Справа на рисунке показана химическая
структура многоядерных комплексов
железа н молибдена, из которых состоит одна
цепь, а слева на контурах точно такой же
цепн проставлены расстояния между
различными участками (в ангстремах).
Молекула азота попадает в щель, где
сидят два атома молибдена, окруженные ли-
гандами (что представляют собой лнганды
точно, пока не ясно). Электроны от
внешнего донора поступают сначала на маленькие
белковые фрагменты, содержащие железо
(показаны сверху), а затем в дело
включаются комплексы АТФ с Mg2+, с их помощью
электроны переносятся дальше — на
большой фрагмент, в составе которого железо и
молибден. Затем по системе атомов железо-
серных комплексов электроны доносятся до
молибдена. И здесь обрушиваются иа азот.
Нитрогеназа получает электроны от одно-
электронных биологических доноров, так
называемых ферредоксинов (они есть в живой
клетке), а выстреливает в азот целую пачку
электронов. Значит, фермент фактически
выполняет роль своеобразного конденсатора, а
также «переключающего устройства».
Кстати, «переключение» процессов .с одноэлект-
ронных на многоэлектронные, по-видимому,
общий принцип бнокаталнза.
Интересно отметить, что модельные
каталитические системы, полученные в
лаборатории А. Е. Шилова, содержат главные
элементы этой схемы: систему накопления и
подачи электронов; приспособление для
многоэлектронной атаки и активный центр,
состоящий из двух атомов трехвалентного
молибдена.
ЗАВЕСА ТОЛЬКО ПРИОТКРЫТА
К числу важнейших составных частей
проблемы биологической фиксации относятся
биосинтез ннтрогеназы в микроорганизмах,
регуляция ее активности, взаимоотношения
с другими биохимическими системами
клетки. Особый интерес представляет изучение
снмбиотической азотфнксации, то есть
работы бактерий, сотрудничающих с бобовыми.
Благодаря им около 40% азота
возвращается в почву.
Все это детально исследуется в
лаборатории члена-корреспондента АН СССР
В. Л. Кретовича в Институте бнохнмин
АН СССР нм„А. Н. Баха. Там, кстати,
обнаружили, что молибден в состав нитрогеназы
включается в виде особого полипептидного
блока (молибден с лигандамн). Это и есть
главная часть фермента. Причем оказалось,
что такие же блоки есть и в других более
простых молнбденсодержащих белках
самого разного происхождения, например в ксан-
тнноксндазе, одном из белков молока, нли
ннтратредуктазе Видимо,' между ннтрогена-
зой и другими ферментами есть глубокая
эволюционная связь.
Итак, совместно советские и зарубежные
ученые в значительной мере приподняли
завесу над тайнами биологической фиксации
азота, сделали решающие шаги на пути ее
химического моделирования. Однако работа
далека от завершения.
Необходимо еще углубить наши знания о
бнологин фиксации, предстоит еще
практически использовать их для повышения
урожайности растений, нужно создать
промышленные катализаторы синтеза аммиака.
Проект «Нитрогеназа и ее модели» ускорит эту
работу, сделает ее более целенаправленной и
эффективной.
Цель проекта — не только питательные
вещества для растений. Один из
перспективных выходов этих исследований — дешевый
синтез гидразина из молекулярного азота.
Гидразин — весьма энергоемкое топливо,
пока очень дорогое. В результате реакции
его с кислородом, например в
автомобильном двигателе, выделилось бы внушительное
количество тепла (— 135 ккал/моль) й
совершенно безвредные продукты — азот н
вода.
Удобрения и гидразин — всего лишь два
примера. Но и их, вероятно, достаточно,
чтобы показать, что у проекта «Нитрогеназа н
ее модели» большие перспективы.
Доктор химических неук
Г. И. ЛИХТЕНШТЕЙН,
Институт химической физики АН СССР
25
213 млрд. рублей, вложенных
за две последние пятилетки
в наше сельское хозяйство,
позволили создать прочный
фундамент для его превращения
в высокоразвитый сектор
экономики. Огромное значение
имеет теперь специализация
и концентрация
сельскохозяйственного
производства, создание
научно-производственных
объединений. Вместе с тем уже
сегодня выдвигаются предложения
по созданию
сельскохозяйственной технологии
будущего — они выглядят как
фантастика, но имеют вполне
реальную научную базу.
Экономика, производство
Дела и заботы
НПО «Днестр»
НПО — это новый тип предприятий у иас в
стране, научно-пронзводствеиные
объединения. Впервые они появились в
промышленности, потом в сельском хозяйстве, есть уже
н смешанные НПО. Возникать оии стали
недавно, буквально на наших глазах, шесть-
семь лет назад, и с каждым годом число их
растет: сейчас в СССР уже восемнадцать
сельскохозяйственных НПО.
Зачем они нужны? Как устроены?
В докладе А. Н. Косыгина и а XXV
съезде КПСС «Основные направления
развития народного хозяйства СССР на 1976—
1980 годы» говорится: «Ускоренное
внедрение достижений науки и техники в
производство — одна из наших кардинальных
задач. Без этого экономика уже не может
успешно двигаться вперед по пути
интенсификации и повышения качества». Для
выполнения этой задачи и созданы
объединения. Оии — продукт нашего времени, тех
идей, которые в последнее время
преобразовывают хозяйство страны вообще, а
сельское хозяйство в особенности.
Для того чтобы получить ответы на
второй вопрос, обратимся к примеру: научно-
производственное объединение «Днестр»,
год рождения—1973, место рождения—'-
молдавский город Тирасполь на левом
берегу Днестра.
БЕЗ БЮРОКРАТИЧЕСКИХ
ЗАГРАЖДЕНИЯ -
«Из кареты, пыхтя и отдуваясь, вышел
толстяк, одетый во все зеленое. Его красные
пухлые, надутые щеки, казалось, вот-вот
лопнут, как перезрелый помидор. Это и был
кавалер Помидор...»
Джанни Родарн, наверное, ие любит
помидоры, может, писателя закормили ими в
детстве? Иначе почему тогда ои сделал
кавалера Помидора отрицательным героем, да
еще с таким отвратительным характером.
А я очень люблю помидоры, и мне это
кажется несправедливым...
О том, как вкусны и полезны помидоры,
зиают все. В них есть и витамины, и
аминокислоты, и органические кислоты, и, что
особенно важно, микроэлементы, в которых
очень нуждается человеческий организм. Но,
к сожалению, самих томатов у нас мало.
Объединение «Днестр» было создано для
того, чтобы помидоров н других овощей
стало больше, и как можно скорее, причем не
только в Молдавии, а и во всей стране
(почему понадобилось научно-производственное
объединение, а не просто институт, станет
ясно из дальнейшего изложения).
Проблема, конечно, непростая. С самого начала,
например, было понятно, что справиться с
ней можно, если радикально изменить само
овошеводство, сделать его промышленным.
И в НПО занялись индустриализацией
овощеводческих приемов.
В состав НПО «Днестр» входит
Молдавский научно-исследовательский институт
орошаемого земледелия и овощеводства со
своими опытными хозяйствами, Катульская
опытная станция орошаемого земледелия,
четыре совхоза — «Днестр», «Авангард»,
«Леонтьево» и «Раскайцы», конструкторское
бюро с экспериментальным заводом н
годичная школа овощеводов.
Из одного уже перечня составных частей
объединения видно, что его создатели
хотели собрать, так сказать, под одной крышей
(на самом деле крыш много) и ученых, и
инженеров, и проектировщиков, и
производственников; сосредоточить в одних руках и
лаборатории, и испытательные полигоны, н
завод — источник необходимого
оборудования, то есть убрать с пути той нли иной
научной разработки, скажем нового сорта нлн
технологии его выращивания,
межведомственные барьеры н всевозможные
бюрократические заграждения. Ведь нередко ситуация
складывается так, что отработанное в
институте нововведение, хотя и одобрено
заинтересованными людьми, но до поля так и не
доходит: либо нет места и денег для
производственных испытаний, либо не хватает
рабочей силы и нужной техники...
Четыре года, в течение которых работает
НПО «Днестр», подтвердили, что идея
создать такое учреждение оказалась
правильной. Нельзя, правда, сказать, что стоило
родиться идее н все пошло как по маслу!
недоделок еще немало, но зато сейчас
результаты научных исследований института стано-
27
вятся достоянием производства в три-четыре
раза быстрее, чем раньше.
ПОМИДОРНЫЕ КОМБАЙНЫ
При выращивании томатов одна из
трудностей состоит в том, что почти все приходится
делать вручную, в том числе и собирать
плоды. Обычно овощи созревают в разнобой,
поэтому снимают их выборочно и рабочие
несколько раз обходят одно н то же поле
Это плохо уже потому, что рабочая сила
расходуется нерационально, но беда и в
другом — такой урожай труднее сохранить;
часть томатов перезрела и начинает гнить,
заражая еще хорошие. Решение проблемы
состояло прежде всего в том, чтобы вывести
новые сорта томатов, которые созревали бы
одновременно н в то же время сохраняли бы
все достоинства старых: вкус и
биохимический состав.
В НИИ орошаемого земледелия и
овощеводства выполнили гигантскую работу -
вывели много новых сортов томатов,
высокоурожайных (до 500—600 ц/га), прекрасных
по вкусу; а также, например, сорта
«Новинка Приднестровья», «Нистру», «Факел», о
которых следует сказать особо.
Самое главное достоинство новинок как
раз в том, что плоды на них созревают
дружно и вырастают примерно
одинаковыми по размеру. Такие томаты удобно
убирать машинами. Были бы машины...
Пока селекционеры выводили сорта, во
многих причастных к сельскому хозяйству
конструкторских организациях работа шла
своим чередом; не сидели сложа руки и
работники КБ «Днестра». Тнраспольцы
собирали идеи и анализировали их. Потом
появились собственные проекты, а затем,
наконец, н готовая продукция Создан, например,
целый набор машин для механизации
семеноводства. В НПО проходил
производственные испытания и комбайн для уборки
помидоров; его спроектировали конструкторы
Ростсельмаша. Комбайн скашивает растения
вместе с плодами, а потом отделяет их от
стебля и ссыпает в контейнеры. Строится
уже завод, который будет выпускать такую
технику.
СЕМЕНА, СЕМЕНА, СЕМЕНА
Главная продукция хозяйств объединения —
семена овощей и бахчевых культур.
Как у нас вообще заготовляют семена?
В разных районах страны есть колхозы и
совхозы, в обязанность которых входит
выращивание семенного материала. У них его
покупает Всесоюзное объединение «Сортсем-
овощ», а затем продает всем хозяйствам.
В Молдавии выращиванием семян овощей
раньше занимались 45 колхозов и совхозов.
О чем говорит эта цифра? О
раздробленности и распыленности. Для каждого из
хозяйств семеноводство было одной нз
многочисленных отраслей. Кроме небольшого
количества семян какой-нибудь культуры они
должны были сдавать государству и зерно,
и фрукты, н мясо, и молоко. А
семеноводство — очень требовательная отрасль: нужны
обширные плодородные пашнн, причем
участки с растениями на семена необходимо
располагать подальше от других полей,
чтобы ветер да трудолюбивые
насекомые-опылители не загрязнили сорта. В
многоотраслевом хозяйстве создать такие условия
почти невозможно. А раз не соблюдены все
правила выращивания семян, они получаются
неполноценными. От всего этого страдали
урожаи по всей республике и кое-где за ее
пределами
Сейчас большую часть семян овощей в
Молдавии производит НПО «Днестр».
В 1976 году под них было отведено более
5200 гектар и произведено свыше 24 000 ц
семян B5 культур, 60 сортов).
Кроме томатов в институте выведены
новые сорта сладкого перца, баклажанов,
огурцов, лука, моркови. И не только для
Молдавии. Сорта и гибриды овощных культур
НПО выращивают сейчас во многих
районах нашей страны, общая площадь,
которую они занимают, достигает 100 000 га.
Помимо семян и овощей НПО «Днестр»
производит в год более 6 тыс. тонн зерна,
около 7 тьц.\ т фруктов н винограда, а также
мясо и молоко; всего — на 15—20 млн.
рублей. Но для такого мощного предприятия
это не обременительно. Часть продукции
сдается государству, а часть поступает в
магазины и столовые — для работников
объединения. Прибыль НПО достигает 5--6 млн.
рублей в год.
ВЫНУЖДЕННЫЕ ПЕРЕМЕНЫ
Когда НПО только начинало работать,
сразу стало ясно, что отдельные звенья его
нуждаются в совершенствовании.
Молдавский научно-нс«ледовательский
институт орошаемого земледелия и
овощеводства был создан в 1956 году. Раньше
здесь была опытная станция, а еще раньше,
до Октябрьской революции, усадьба
известного агронома И. И. Погибко; после
революции он передал усадьбу государству.
Сейчас институт — крупнейшее в стране
среди близких ему по профилю учреждении
28
(более 400 работников, из них около 200 —
научные сотрудники). Так вот, до входа в
состав объединения п институте было 27
исследовательских лаборатории и столько же
тем. Работы лаборатории были мало
увязаны друг с другом, некоторые
исследования — явно бесперспективны. Недостатки
становились особенно очевидными, когда
дело доходило до завершающего этапа:
результаты трудно было обобщить, еще
сложнее оказывалось передать их практикам.
А ннститут-то — прикладной...
В 1975 году наступило время перемен.
Все исследования были подразделены на
восемь комплексных тем, они охватывают все
важное, что есть сейчас в селекции,
семеноводстве и технологии выращивания овощей
и бахчевых культур — в открытом грунте и
теплицах.
Особое внимание в институте уделяют
производственной и агротехнической оценке
промышленных технологий на орошаемых
землях. Общеизвестно, что многим овощам
нужна обильная влага. Но водные ресурсы
республики ограничены; Днестр
используется почти полностью: в оросительную систему
вводят уже реку Дунай, а дальше что? Рек в
Молдавии немного. В общем, воду
приходится экономить. Поэтому нужны такие
сорта овощей и такие приемы нх
возделывания, которые позволили бы как можно
эффективнее использовать имеющуюся влагу,
если хотите, с наибольшим коэффициентом
полезного действия; чтобы иа единицу
затраченной воды можно было получать
максимальный урожай наилучшего качества.
Конечный результат исследовании — так
называемые технологические карты, то есть
подробный перечень всех условий,
соблюдение которых обязательно при выращиваини
определенных сортов, чтобы добиться от ннх
наибольшей отдачи. Картами
руководствуются в хозяйствах НПО, но кроме того,
технологические карты — это тоже продукция
объединения «Днестр»; их передают
колхозам и совхозам республики.
НПО — большое, сложное предприятие.
Во главе стоит генеральный директор, его
заместители — директора совхозов, КБ и
завода. Кроме того, в управлении делами
принимает участие ученый совет. В финансовом
отношении составные части объединения
сохраняют относительную самостоятельность,
они на собственном балансе; доходы
каждого ему и зачисляются. Есть, однако, и общие
траты — на содержание управленческого
аппарата, на строительство и дороги.
Руководить НПО не просто. Но,
скажем, директорам совхозов, КБ и завода
стало жить немного легче— с ннх частично
снята забота о снабжении своих
подразделении. Объединение — солидная организация,
и с ним больше считаются, поэтому
руководству НПО скорее удается получить
необходимые стройматериалы, удобрения, средства
защиты растении и прочее. Да и на первых
порах «Днестр», как новое, в некотором
смысле экспериментальное предприятие, —
находился под особой опекой государства.
ЕЩЕ ОДНА ПРОДУКЦИЯ
Каждый. год приносит в
сельскохозяйственную практику много нового: неизвестные
ранее концентрированные удобрения, с
которыми следует очень осторожно обращаться,
иначе вместо пользы они принесут вред;
новые инсектициды, гербициды, ростовые и
гормональные вещества; новые сорта
растений, урожайные, но очень капризные и
требующие совершенно иной подготовки почвы
н другого ухода, чем старые. Короче говоря,
необходимо переучиваться. Поэтому при
НПО создана годичная школа, которая
готовит мастеров-овощеводов.
Ежегодно в школе учится 100 человек.
Кроме штатных преподавателей здесь
преподают сотрудники института. Но
ученики не только слушают лекции, на весь год
они — рабочая сила объединения н своими
руками должны продемонстрировать на его
полях, чему научились. Помимо школы
институт устраивает краткосрочные курсы и
семинары для переподготовки агрономов
Время идет, н многие учреждения меняют
свой облик. Одни как бы дробятся: от
крупных институтов отпочковываются институты
поменьше и начинают свою собственную
жизнь. Другие учреждения, наоборот,
разрастаются, вбирая в себя родственные,
более мелкие. Наверное, никто сейчас не
возьмется с абсолютной уверенностью
утверждать, что научно-производственные
объединения — это верх организационного
совершенства; вполне возможно, что в будущем
появятся еще более удачные решения. Но
для нынешнего этапа развития хозяйства
страны, когда речь идет о необходимости
быстрой модернизации многих отраслей, об
интенсификации процесса их развития,
которую невозможно осуществить без
современной науки, такая форма предприятий
оказалась очень удобной.
Д. ОСОКИНА,
специальный корреспондент
«Химии и жизни»
29
Экологически
чистая энергия
Если не так давно даже Герцен считал
термин «человечество» абстрактным, если в
большом ходу было выражение «за
тридевять земель», то сегодня все чаще звучит:
«мы, человечество», а Земля — всеобщая
забота Иначе нельзя — жизнь заставляет,
уж больно тяжко цивилизация давит на
природу.
Мощь цивилизации в энергии. Но
обладать энергией еще не все. Всегда ли можно
ее тратить?
Среди многочисленных сортов грязи,
порожденных цивилизацией, солидное место
заняло тепловое загрязнение среды.
Прародитель, млея у костра, блаженствовал.
Потомки открыли закон природы, по которому
всякий рабочий процесс — хочешь не
хочешь — сопровождается выделением тепла.
Не совсем справедливо это назвали платой
за работу.
Современный турбогенератор в агрегате
с котлом сверхвысокого давления пара
расходует с пользой — дай бог — четыреста
килограммов из каждой тонны топлива.
Остальные шестьсот идут на обогрев
атмосферы. Конечно, это лучше, чем паровоз с
к. п. д. 7—8%- Но сколько паровозов надо
выставить, чтобы они по вредности
сравнялись с этим шедевром технической мысли —
ведь мощность-то у него чуть ли ие триста
тысяч киловатт!
Есть другие процессы, с более высоким
к. п. д., но при любом из них, самом
продуманном, часть энергии превращается в
бездарные калории рассеянного тепла.
С развитием знаний мы перестали
рассматривать планету как скопище камней,
воды и газа. Это система с множеством
внутренних связей, способная к саморазвитию.
Считают, что перегрев планеты на 3—4°
принесет ощутимые — а может быть, и
необратимые — изменения климата или еще
чего-то. Это, так сказать, термический
потолок, достижение которого не за горами.
Теплота есть теплота, она неизбежно
получится и при термоядерных реакциях.
Выходит, что еще не созданные ТЭС
ограничены в своих возможностях даже не
трудностями осуществления управляемой
реакции, не сырьем, а тем, что планете будет
жарко.
Правда, перед излучением Солнца пока
меркнут энергетические возможности
цивилизации — оно более чем в десять тысяч
раз превышает количество тепла от всех
добываемых ныне топлнв! И это лишь
ничтожная его часть, дошедшая до Земли, —
по академику В. И. Вернадскому, одна
сорокапятимиллиардная доля излучения
Солнца.
Цвет материи, живое вещество Земли,
работает с огромными потерями. Растения —
приемники солнечной энергии, усваивают в
среднем лишь 0,1% полного солнечного
спектра, падающего на них. Последующие
ступени экологической лестницы, черпающие
энергию, связанную растениями, немного
добавляют к суммарному к. п. д. В
знаменитом примере эколога Ю. Одума солнечная
энергия, падающая на четыре гектара,
дарит жизнь 20 миллионам растений люцерны,
способным прокормить 4,5 теленка, которые
могут поддержать существование одного
мальчика весом в 48 кг. И все. Мальчик
«работает» с к. п. д. около 0,000001% от
энергии, поступившей в данную экосистему.
Уйма солнечной энергии уходит на
испарение воды: 435 000 км3 осадков выпадает
на планету за год. На это перекачивание
расходуется 35-1012 квт. Цифра, казалось бы,
огромна. Но это же меньше двух тысячных
от энергии солнечных лучей, упавших на
Землю!
Еще кое-что тратится по мелочам.
Скажем, на образование ураганов. Вероятно, в
сложном хозяйстве планеты и ураганы для
чего-то нужны. Козьма Прутков утверждал:
ветер есть дыхание природы. Но ведь на
один такой энергичный вздох, на ураган
средней руки расходуется 30 млрд. квт!
Конечно, энергия не наша, а все-таки обидно.
И еще обиднее, что львиная доля,
несусветное количество солнечного богатства
прямиком превращается в теплоту. Без всякого
к. п. д. Вот и получается, что планете
далеко хотя бы до того же паровоза!
А теперь самое главное. В отличие от
других источников энергии из солнечной ре-
30
•да показывает, что «спи бы
питал с в только телятиной, то нужно было бы
вырастить 4,5 тапвика, для прокорма которые
требуется 20 000 000 рвстаний пюцврны.
Средня в пирамида —
биомасс в этой упрощенной экосистеме.
Нижняя пирамида отражает »нврготические
потери экосистемы
ки можно черпать сколько угодно, вреда
для планеты не будет. Количество тепла
заранее «спланировано*: на Землю падает
5-Ю20 ккал в год, и Земля столько же
возвращает в космос. Безразлично, какие
превращения испытывает энергия на планете,
прежде чем уйдет обратно в космос, лишь
бы дебет и кредит совпали.
Сколько бы выиграло человечество, если
бы смогло заставить Солнце выполнять
большую экологически чистую работу!
ПРОЦЕНТ УДАЧИ
В солнечном спектре выделяют
инфракрасную, видимую и ультрафиолетовую части.
Что лучше?
Согласно легенде, Архимед зеркалами
сконцентрировал солнечное тепло и поджег
римские корабли. Этот способ в ходу и
сегодня: школьник с помощью лупы
прожигает себе брюки, а гелиотехники
мастерят установки для опреснения воды. Но
тепловая энергия «громоздка» в
использовании, у нее мала область
непосредственного применения. Лучше бы ее превратить в
универсальную форму — в электричество,
пускай с неизбежными потерями.
Как? Довольно просто: внутри
«оранжереи», покрытой материалом, впускающим
весь солнечный свет, но не выпускающим
вторичное инфракрасное излучение, можно
получить температуру до 500°С. Нагретое
рабочее тело (пар) может вращать турбину
электростанции. Пусть потери энергии будут
80—90% — даже тогда, согласно расчетам,
удастся сиять 30 000 квт с квадратного
километра «парника».
Видимую часть спектра можно
использовать по-другому. Фоточувствительиые
полупроводниковые электроды погружают в вод-
* ный раствор электролита. Кванты света
(правда, с использованием
ультрафиолетовой части спектра) вызывают фотолиз воды.
К. п. д. около 1%. Есть и другой способ
добычи водородного горючего.
Полупроводниковые (чаще всего кремниевые) солнечные
батареи превращают энергию светила в
электричество. А потом электрохимически
разлагают воду. Теоретический к. п. д. —
28%.
Разлагать воду можно и с помощью
деталей, изъятых из живой клетки. Любая
травника выделяет кислород и использует
водород в своих энергетических реакциях.
Активнейший участник этого процесса — хло-
ропласты, оргаиеллы, содержащие зеленый
пигмент хлорофилл. Биологи сумели
выделить хлоропласты и продлить их «жизнь»,
прикрепив к поверхности специального
белка. И органелла продолжала привычно
расщеплять воду на кислород и водород. Пока
к. п. д. «полуискусствеиного» процесса
меньше 1%, но есть надежда увеличить его раз
в десять.
Следующий способ — обратиться к
всамделишним живым клеткам. Сперва зеленые
растения (одноклеточные водоросли, как
наиболее быстрорастущие) накапливают
энергию Солица. На втором этапе полученную
биомассу разлагают водородные или метан-
образующие бактерии. Получается
газообразное топливо. К. п. д. такого процесса
может быть почти 10%.
Все эти способы получения энергии
экологически чистые, оздоровляющие среду.
ЧЕТЫРЕХЪЯДЕРНЫЙ
КЛАСТЕР
То, о чем идет речь в этом разделе,
почерпнуто в основном из недавнего сообщения
академика Н. Н. Семенова на заседании
Президиума АН СССР. Основное внимание
докладчик уделил способу преобразования
солнечной энергии, который, по его словам,
можно было бы назвать химической биони-
31
кой: копируется не сам природный
механизм, а его принцип.
Нетрудно заметить, что цель большинства
экологически чистых энергетических
процессов — получение водорода. Он и
высококалорийное топливо, и сырье для химической
промышленности. В компактной водородной
«упаковке» солнечную энергию можно
хранить сколько угодно.
Вся земная жизнь пронизана
молниеносными движениями водородных атомов — от
воды дб воды. Растения с помощью энергии
Солнца расщепляют неподатливую
молекулу Н20 — и пара «горячих» атомов
водорода мчится по дорожке химических
превращении, разбрызгивая энергию, до тех пор,
пока не окажется в составе солидной
органической молекулы. Растения и животные
при дыхании расщепляют органическую
молекулу — и «горячие» атомы водорода
льнут к кислороду — в мире возникает
новая молекула воды. Триста граммов
воды синтезирует организм человека за
сутки!
Везде — водород. Это удобно. Копируя
принцип естественного процесса, надо
химическим способом, с помощью Солнца,
получить из воды водород. Но прежде,
по-видимому, надо как-то ухватить квант
солнечного света.
Везде, где можно, планета подставляет
солнцу комочки, пластинки или пласты
зеленого пигмента растений. Этот краситель
поглощает свет. Его молекулы (К)
переходят в электронно-возбужденное состояние
(К*). Рядом с ними соседи — плохие
доноры и плохие акцепторы электронов.
Однако возбужденная светом молекула заставит
их «реализовать энергетически невыгодный
перенос электрона от плохих доноров (Д) к
плохим акцепторам (А)». Вот что
получается:
K+hv = K*
К*+А=К++А-
К++Д = К+Д+
Энергия света, возбудившая молекулу
пигмента, перешла в энергию разделенных
электрических зарядов. Возникли два
центра, дающие начало
окислительно-восстановительным реакциям: от А~ - цепочка
восстановления воды до водорода, от Д1 —
окисляющая воду до кислорода Можно
начинать фоторазложение воды
Нет, ничего не получится. Заряды реком-
бииируют, ведь они же рядом. Надо их
разделить. Например, создать
полупроводниковую мембрану и сделать так, чтобы на
одной стороне мембраны были молекулы
плохого донора, а на другой — плохого
акцептора.
Суммарная реакция будет выглядеть так:
4Д ♦ +4А -+2И20—*4Д+ 4А+2Н2+02.
Для успеха реакции акцептор должен
последовательно отдать два электрона
катализатору, способному одномоментно, сразу,
передать эту пару двум молекулам воды. На
роль такого катализатора подойдет,
например, металлическая платина.
А вот с кислородом труднее. Для его
выделения нужен катализатор, отрывающий
сразу четыре электрона от двух молекул
воды. Возможно, что у растений за выделение
кислорода отвечают ионы марганца.
Недаром водоросли, меняющие тип питания, при
световом — автотрофном питании требуют
марганца в 100—1000 раз больше, нежели
при темиовом. Четыре иона марганца,
образующие «четырехъядерный кластер», в
комплексе с двумя молекулами химически
связанной воды вполне устроили бы нас.
Может быть, вместо марганца придется
употребить железо или рутений. Сейчас идет
разработка этой реакции. Человек повторит
природу, но на более совершенном уровне:
для переноса четырех электронов растению
требуется восемь квантов света, а
искусственная система сможет обойтись
четырьмя — эффект удвоится.
Предполагают, что к. п. д. такого
процесса может достигнуть 28% — то же, что и
на полупроводниковых солнечных батареях.
А при подборе пигментов для каждого
участка солнечного спектра возможно и
дальнейшее повышение к. п. д., скажем, на 50%.
Но проценты мало что говорят сердцу и
уму. Нужен наглядный расчет. При к. п. д.
28% в виде химической энергии водорода
можно с квадратного километра облучаемой
Солнцем поверхности снять около
50 000 квт Квадратный километр — это
много. Но если где-нибудь в пустыне
сделать энергетическое поле размером 70Х
Х70 км, оно даст вдвое больше энергии,
чем производится сегодня в нашей стране
всеми ТЭЦ, ГЭС и т. д.
«Мне кажется, — сказал академик
Н. Н. Семенов, — что ситуация,
сложившаяся сейчас в проблеме овладения солнечной
энергией, близка к ситуации, которая была
в атомной физике непосредственно перед
открытием процесса деления ядер. В
известном смысле наше теперешнее положение
даже лучше, чем у физиков-атомщиков в то
время. Ведь на опыте природного фотосин-
32
*
Скама фотокимичасиого раздела ння зарядов
(по а над амину Н. Н. Семенову): К — мопанупа
пигмента в основном и вообу ждан ном |К* J
состоянии, в которое онаТЁПвреюдит при
поглощении кванта свата hV;
А — акцептор; Д — донор влантронв;
АЕ — звпасвнквл внергил
теза мы знаем, что катализаторы выделения
кислорода, работающие по четырехэлектрои-
иому механизму, действительно существуют.
Это важное соображение в пользу того,
чтобы развивать работы в этом направлении
с надеждой на успех».
ЗАБОТА ДРЕВНЯЯ КАК МИР
И наконец, еще одни способ связывания
солнечной энергии, который может быть чист
экологически. Получение пищи. Этот
способ знаком всем и служит предметом
неустанных забот.
Когда говорят о борьбе за урожай,
обычно ие думают об эффективности природного
способа фоторазложеиия воды. Цель ясна:
побольше засеять и побольше собрать. А что
касается к. п. д. — это уж как бог дал...
Мы уже знаем, что он дал в среднем 0,1%.
Немного. Но и немало. Достаточно, чтобы
прокормить людей всей планеты при
ликвидации социальной несправедливости, при
разумном глобальном планировании.
Однако традиционные способы
выращивания растений обладают врожденными и,
увы, неисправимыми пороками. Мала доля
использования солнечной фотосиитетически
активной радиации (ФАР). Кроме того,
сезонный характер работ и другие причины
снижают годовую производительность
посевов. А площадь посевов огромна. Это влечет
за собой трудности в организации полевых
работ и переработке продукции. Эрозия и
истощение сельскохозяйственных земель
требуют все больших затрат на мелиорацию,
иа повышение плодородия...
Нетрудно заметить, что главная причина
хлопот — почва. Это и опора для растений,
это и обеспечение водой н минеральными
элементами.
А что, если вовсе отказаться от почвы?
Ведь уже во многих странах работают (и не
плохо) разнообразные аэропоииые и
гидропонные установки — «механические поля».
Что, если их модифицировать, увеличить...
Такого рода расчетами занимались в
лаборатории кандидата технических наук
В. Н. Головина. И не только рассчитывали,
а и ставили эксперименты по конвейерному
непрерывному культивированию растений.
На простом гидропоинческом устройстве
семена или молодые проростки
периодически увлажнял питательный раствор, кото
рый, так сказать, кормил корни. По мере
возмужания растений, плотно прилегающих
друг к другу, их раздвигают. Движения
посева зависят от продолжительности
вегетационного периода, интенсивности ФАР и
возраста растений. Разумеется, все
операции — от закладки семян до возврата транс
пирированной влаги и сбора урожая —
можно автоматизировать.
От лабораторной установки до
промышленности - дистанция солидная. Однако
принципы перестройки традиционного
растениеводства уже пора формулировать.
Зачем крошечным проросткам огромная
посевная площадь и напрасно льюшийся
избыточный поток солнечных лучей? При
первоначальном плотном размещении
проростков и последующем их рассредоточении
можно втрое повысить удельную
производительность и увеличить коэффициент
поглощения ФАР посевом.
Зачем почва, если удобнее без нее?
Возможность безеубстратиого выращивания
экспериментально подтверждена
исследователями разных стран для всех главных
культур: пшеницы, риса, картофеля, овощей...
Оптимизация условий резко повышает
фотосинтетическую активность растений.
Даже в поле с его далеко не идеальными
условиями к. п. д. культурных растений около
1,5%. В искусственных же условиях его
можно будет поднять иа порядок — до
15% при теоретическом пределе 24%.
И в довершение всего искусственная
посевная площадь ие отдыхает — работает
2 Химия и жизнь № 11
зз
иифраирасиая радиации
солнечный свет
\ \ ч ч n ч .
прозрачный экран
мехализм передвижения растении
система минерального иитании
Упрощенная с мама конвейерного посвва
растительная пища
150 км
норма
/</'•
»•> <Ы* М' ч*
40;W * *- * * *
чЬ- 4tr *• >av
ЛЬНОВОЛОКНО
65 нм
300 км
Размеры «экологически чистого» фитодрома,
способного обеспечить растительными продуктами
400 000 000 человек, не таи уж и велики
34
круглый год- В результате урожай с
единицы площади посева увеличивается в 50—
100 раз.
Итак, вместо привычного сельского
хозяйства — интенсивное промышленное
растениеводство. Безсубстратное
культивирование, подбор сортов, биостимуляторы,
автоматика. Как при этом может измениться
лик Земли?
В. Н. Головин с сотрудниками рассчитали
гигантскую механическую теплицу —
фитодром, который способен прокормить
400 млн. человек. Фитодром должен
поставлять всю растительную часть пищи, включая
сахар, корма для животноводства, сырье
для целлюлозной промышленности
(двукратное увеличение потребности по сравнению с
1970 годом) и льноволокно (в пять раз
больше, чем потребность 1970 года).
Не будем терзать читателя обилием
коэффициентов, таблиц и уравнений. Скажем
только, что в расчетах фигурируют вполне
реальные величины и готовые технические
решения, самый что и и на есть
сегодняшний, а быть может, и вчерашний уровень
развития техники. Например, конструкции
фитодром а предполагаются отнюдь не
пластмассовыми — обыкновенное железо.
300 млн. тони.
Величина ФАР соответствует условиям
Каракумов.
Капитальные затраты — 600 млрд. рублей.
Стоимость всяческой продукции фитодро-
ма (при окупаемости сооружения за 10 лет)
составит один рубль на человека в сутки.
Размеры фитодрома представлены на
рисунке.
Унылые хождения по овощным
магазинам вызвали к жизни приблизительный
расчет местного городского фитофотария,
работающего на искусственном освещении в
часы, свободные от пиковых расходов
электроэнергии. В городе с населением в миллион
человек капитальные затраты на фитофота-
рий не превысят 250 млн. рублей при
численности обслуживающего персонала в 3000
человек и стоимости суточного рациона
овощей для каждого горожанина тридцать
копеек. Но это — так, частное решение, крик
души...
Вернемся к фнтодрому. Вся «обслуга»
гигантского сооружения (производство,
хранение и переработка продуктов, ремоитно-
восстановительиые, транспортные и другие
работы) может быть выполнена системой
городов с общим населением в 20 млн.
человек. Согласно же справке ЦСУ СССР 1968
года, нынешний способ производства
продуктов питания отнимает около 40%
трудовых ресурсов страны при общей
численности сельских жителей 100 млн. человек.
Независимость от почвы позволит
сосредоточить фитопроизводство в пустынях и
засушливых землях, изменить цели
дорогостоящих мелиоративных работ и направить
усилия на создание обширных зон отдыха,
заповедников, на восстановление и
улучшение природной среды.
Почти все удобрения и ядохимикаты
пойдут в дело, дождь ие будет уносить их в
реки. А это означает, что реки станут чище.
Да и вообще расход воды в фитодромах
будет невелик — ее нужно ровно столько,
сколько испаряют растения. Это
немаловажный плюс по сравнению с обычным
орошаемым земледелием. Во всяком случае для
фитодрома не надо поворачивать сток
северных рек на юг.
Остановится эрозия — ие надо будет
пахать поля. Отпадет иужда в теперешних
громоздких тракторах и комбайнах.
Перестанет редеть лес целлюлозу даст
фитодром.. Регулярность сбора урожая снизит
потерн. Централизованное и непрерывное
выращивание растении позволит наладить
научно обоснованное рациональное питание,
оперативно откликаться на запросы рынка.
Разумеется, в подобных расчетах многое
не учтено, многое неточно. Да и можно ли с
карандашом в руках учесть все — от
формирования богатой С02 искусственной
атмосферы внутри фитодрома до
психологической ломки человека, привыкшего
обращаться за пищей к матерн-землице?
Но самое важное: фитодром в силу своей
замкнутости экологически чист и исключает
неблагоприятное воздействие на биосферу.
В. ВАРЛАМОВ
2*
35
последние известия
Мутации
под контролем
Разработан и применен на
практике метод,
позволяющий вызывать у
микроорганизмов желаемые мутации.
Способность различных физических и химических
факторов вызывать у живых существ мутации — скачкообразные
изменения наследственных признаков — сейчас широко
используется на практике для получения новых
разновидностей микроорганизмов, производящих антибиотики и
другие вещества, новых сортов растений —
высокоурожайных, не подверженных болезням.
Но, к сожалению, все мутагены действуют не
целенаправленно: они вызывают множество мутаций, среди
которых лишь единицы случайно могут оказаться полезными для
той или иной цели. Поэтому ученые всего мира давно ищут
способы, которые позволили бы управлять мутационным
процессом. В частности, один из методов управляемого
изменения наследственных признаков был предложен
профессором Р. И. Салгаником еще в 1961 году.
Суть идеи заключалась в следующем. В нормальном
состоянии ДНК состоит из двух комплементарных нитей,
сцепленных между собой многочисленными водородными
связями; однако когда клетка делится, двойная спираль с
определенной скоростью раскручивается" и на каждой из
половин синтезируется по копии. Можно было полагать,
что в тот короткий момент, когда тот или иной участок
ДНК уже расплелся, но еще не оброс комплементарными
нуклеотидами, он должен становиться особо
чувствительным к химическим мутагенным воздействиям. А так как
ДНК расплетается постепенно, то если в определенный
момент нанести клетке короткий «мутационный удар»,
должна возникнуть строго определенная мутация.
Над проверкой этой идеи ряд лет работали сотрудники
Института цитологии и генетики Сибирского отделения
АН СССР. Сначала были зарегистрированы и выделены из
целых молекул однонитевые участки ДНК, возникающие
при репликации. Оказалось, что с однонитевой ДНК
многие химические мутагены действительно реагируют
значительно интенсивней, чем с двунитевой. На финише этой
большой работы ученые использовали для решения
поставленной задачи культуры клеток, делящихся
синхронно — то есть такие популяции, в которых у большинства
особей репликация ДНК начинается одновременно в одной
и той же точке и волной проходит по одним и тем же генам
в хромосомах; были использованы мутагены,,
преимущественно затрагивающие однонитевые участки ДНК.
Как сообщает газета «За науку в Сибири» C0 июня
1977 г.), используя эти культуры и мутагены, исследователи
получили полное подтверждение своим
предположениям: при нанесении «мутационных ударов» по
разным точкам репликации ДНК у микроорганизмов
наблюдались вспышки соответствующих генетических мутаций.
С помощью созданного метода была получена
разновидность микроорганизмов, обладающих способностью в
промышленных масштабах производить ценный
противовирусный препарат — бактериальную нуклеазу — и
организовано его опытное производство.
М. БАТАРЦЕВ
36
последние известия
«Что такое?
Кто такой?»
Неизвестным спонтанно
делящийся излучатель
обнаружен учеными Дубны в
метеоритах. Возможно, этот
неизвестный излучатель —
один из долгожнвущих
«свержэлементов».
Поиски в природе трансурановых элементов, в том числе
сверхтяжелых элементов с атомными номерами около 114
и 126, идут уже много лет. Однако все предыдущие
сообщения об открытии сверхэлементов в природе неизменно
опровергались после контрольных опытов. Тем не менее
поиски элементов с «острова стабильности»
продолжаются во многих странах, в том числе и у нас.
И вот теперь из Дубны пришло сообщение о том, что
в веществе метеоритов, относящихся к классу углистых
хондритов, обнаружен спонтанно делящийся излучатель,
который, возможно, и есть один из сверхэлементов.
Чувствительные методы регистрации спонтанного
деления разрабатывали в Дубне в течение многих лет. Одна
из примет такого деления — множественная эмиссия
нейтронов. Так, при делении ядра урана в среднем образуются
1,99 нейтрона, кюрия-248—2,98 и так далее.
Множественная эмиссия нейтронов — верный признак того, что
произошло спонтанное деление какого-то ядра.
А может быть, не спонтанное? Космические мезоны
способны расщепить даже такие стабильные ядра, как ядро
свинца. И будут лететь нейтроны. Поэтому, как было и при
опытах конца 30-х годов, в результате которых К. А. Петр-
жак и Г. Н. Флеров открыли спонтанное деление, опыты
нужно было вести в условиях, при которых исключалось
бы влияние космических лучей.
Образцы метеоритов Ефремовна, Саратов и Алленде
помещали в соляную шахту, глубина которой соответствует
1100 м водного эквивалента. Образец окружали
замедлителем нейтронов (парафин или оргстекло), в котором
расположили высокочувствительные к тепловым нейтронам
пропорциональные счетчики с гелием-3. Счетчики Гейгера
завершали снаружи эту «многослойную конструкцию».
Время от момента испускания нейтрона до захвата его
ядром гелия-3 — примерно 70 микросекунд. Поэтому
если в течение 200 мкс регистрировались два нейтрона (или
больше), то это означало, что нейтроны были испущены
одновременно, что характерно для спонтанного деления.
Всего зарегистрировали 42 таких события. Особенно
много их (пять пар нейтронов, две тройни и одна четверка)
зарегистрировали в последней серии опытов, когда
образцы метеорита Алленде общей массой 10,5 кг
выдерживали в шахте в течение 45 дней.
Обнаруженный эффект, как считают авторы, намного
превышает уровень фона от спонтанного деления
содержащихся в образце микропримесей урана и ядерных
взаимодействий космических частиц. Предположение о
том, что этот эффект — от неизвестного нового
излучателя, кажется наиболее оправданным. Концентрация
излучателя — 10_м—10~15 грамма на грамм метеоритного
вещества.
Уже сделаны первые попытки химического
концентрирования нового излучателя, но выяснить, кто он и чей
аналог, пока еще не удалось.
В. СТАНЦО
37
F ^ I П< НГ
кОсновные направления развития
народного хозяйства СССР на 1976—1980 годы»
предусматривают рост выпуска
синтетических смол и пластических масс в 1,9—
2,1 раза. Особо оговорена в втом
программном документе необходимость
повысить качество и срок службы пластмасс,
увеличить выпуск новых видов
полимерных материалов, прежде всего
конструкционного назначения.
Как будет решаться вта задача! Как
решить ее с наибольшей эффективностью!
Фундаментальный
подход
Промышленность пластмасс отличается
редким разнообразием выпускаемых
продуктов: по свойствам, назначению,
способам производства. Среди сотен продуктов
промышленности пластмасс есть главные:
по весу почти половина выпускаемых
пластмасс — это полиэтилен, поливинил-
хлорид, полистирол и фенолформальде-
гидные пластики. (За рубежом эту
четверку полимерных гигантов дополняет еще
и полипропилен; у нас его производство
несколько задержалось.)
К сожалению, всем этим «гигантам»
академическая наша наука уделяла и уделяет
меньше внимания, чем они того
заслуживают.
Широкие исследования по химии и
физике полимеров были организованы в
нашей стране в конце пятидесятых годов
после известных постановлений ЦК КПСС и
Совета Министров СССР. Большинство
исследователей, что вполне объяснимо,
предпочло тогда же взяться за новые
малоизученные проблемы. Считалось, что в
крупнотоннажных процессах все ясно: сливки
научных открытий сняты, а увеличение
масштабов производства — дело техники и
технологии.
Действительно, необходимые темпы
развития производства важнейших пластмасс
какое-то время можно было
поддерживать, «тиражируя» установки мощностью
от 1 до 12 тысяч тонн продукта в год. И
кроме того, у промышленности была (и
есть) палочка-выручалочка рационализации
и модернизации.
МОДЕРНИЗАЦИЯ — ЕЩЕ НЕ ВСЕ
Каждому, кто когда-либо имел дело с
заводской технологией, особенно с
технологией полимеров, известен этот путь. Не
успели соорудить новый объект (установку,
цех, завод, комбинат), как тут же, спустя
год, а чаще уже через два-три месяца, у
технологов появляются идеи, как этот
объект перестроить, модернизировать,
улучшить или упростить. И улучшают. И
дают больше продукции...
Этот путь надолго стал основным, чуть
ли не единственным путем развития
производства крупнотоннажных полимерных
материалов. Однако при всех
достоинствах метода модернизации (меньшие
затраты, развитие инициативы и технического
творчества производственников) его, этого
метода, на нынешнем этапе развития
производства уже недостаточно.
Эмпирический подход не учитывает, не может учесть
совокупности всех или хотя бы
большинства факторов, определяющих
производительность аппаратуры и качество
продукта. Создание новых
высокопроизводительных агрегатов и интенсивных методов
производства для крупнотоннажной химии
полимеров стало насущной потребностью.
Приведем лишь один пример, на наш
взгляд, типичный.
Ситуация классическая:
производительность цеха зависит от скорости реакций,
происходящих в его аппаратах. Если это
цех полимеризации, то скорость основного
процесса определяется в первую очередь
концентрацией мономера в аппарате. В
конце процесса, когда мономера остается
немного, скорость реакции падает.
Допустим, удалось разработать
технические приемы отделения непрореагировав-
шего мономера и возвращения его в
процесс. Если так, то целесообразно будет
несколько уменьшить конверсию
мономера — степень его превращения за один
цикл. За счет одного можно выгадать в
другом: уменьшить время нахождения
массы мономера в реакторе, выиграть в
скорости, во времени и тем самым
повысить производительность аппаратуры.
38
Такой прием широко распространен в
химической технологии, но, если помните,
скорость процесса мы можем повысить,
лишь увеличивая концентрацию мономера
в аппарате. А в процессе полимеризации
любое изменение режима синтеза так или
иначе сказывается на молекулярной массе,
длине молекул, пусть даже не всех.
Изменение массово-молекулярного
распределения (этим длинным термином нам
еще придете я пользоватьс я, поэтому
обозначим его для краткости тремя
начальными буквами ММР) приводит к изменению
свойств материала. И если не учитывать
связи между условиями синтеза и
структурой полимера, последствия
модернизации могут оказаться весьма плачевными.
А как учесть все?
МОЖЕТ БЫТЬ, МАТЕМАТИКА?
В начале шестидесятых годов большую
популярность среди химиков получил
другой подход к проблемам технологии —
математическое моделирование химических
процессов. Используя различные
математические методы, с помощью ЭВМ
составляли системы уравнений, более или
менее полно описывающих условия
процесса. И — опять же с помощью ЭВМ — эту
систему уравнений решали. Результатом
должно было стать выявление оптимальных
условий и параметров реального процесса.
Одно время в математических моделях
многим виделась этакая технологическая
панацея. Полагали, что можно построить
любые модели, не прибегая к длительным
и трудоемким экспериментам чисто
химического и термодинамического характера.
Реальные процессы и аппараты
уподобляли широко известному «черному ящику», в
котором любое возмущение непременно
вызовет отклик на выходе. Подчеркиваем,
на выходе.
Надежды зти оправдались лишь
частично. Как говорится, «гладко было на
бумаге, да забыли про овраги» — овраги
макрокинетики. Многолетняя практика показала,
что чисто формальными методами
построить хорошую математическую модель
сложного технологического процесса
нельзя. А ценность плохой модели невелика:
с ее помощью можно автоматизировать
процесс, но и автоматизация не даст в
этом случае серьезного выигрыша в
производительности.
Остается третий подход — самый
сложный: досконально исследовать физико-хи-
мию процесса (термодинамику, кинетику,
связь структуры материала с условиями
синтеза и со свойствами) и лишь после
этого, располагая суммой знаний о про
цессе и материале, строить заведомо
хорошую математическую модель на
фундаментальной основе.
И ФИЗИКА, И ХИМИЯ...
Предпосылки для развития такого —
фундаментального подхода к технологии
полимеров сложились еще 15 лет назад, но...
кинетику и механизмы реакций, а также
динамику изменения свойств полимеров
в процессе, как правило, изучали вне
связи с нуждами промышленности. Как,
каким способом, в каких условиях эти
полимеры получены, исследователей обычно
не интересовало. С другой стороны,
технологи полимерных производств
разрабатывали свои схемы без учета новых
данных, не зная о недавно выявленных
тонкостях кинетики и динамики
процессов. Поэтому новые проекты оказывались
частично устаревшими изначально.
Сложилась ситуация, которую точнее всего
характеризует образ ножниц.
Вредность этих ножниц самоочевидна,
и по принципу «если гора не идет к
Магомету, Магомет идет к горе» сотрудники
Института химической физики Академии
наук СССР заключили договор с
Кусковским химическим заводом на совместное
исследование и совершенствование
одного из самых старых полимерных
производств — полистирольного. В этой
комплексной работе приняли участие
сотрудники нескольких институтов разных
ведомств. '
Почему был избран полистирол? Это
один из пластиков большой четверки,
производят его без малого 70 лет;
считается, что физика и химия полистирола
изучены очень хорошо.
Однако в ходе наших совместных
исследований выяснилось немало любопытных
обстоятельств. Так, кинетические константы
процесса полимеризации стирола
многократно измерялись и прежде, но лишь при
конверсии мономера менее 10%. А в
сегодняшней технологии ее величина
достигает 90—97%! При. этом вязкость
реакционной смеси увеличивается в десятки тысяч
раз, значительно изменяются не только
значения кинетических констант, но и сам
механизм процесса.
Это относится не только к полистиррлу.
Кинетическая теория процесса
полимеризации создавалась и развивалась на основе
39
исследований разбавленных растворов. Она
описывала в основном начальные стадии
процессов. А сегодня нужно описать
(строго количественно) весь процесс
полимеризации в условиях нынешнего и будущего,
еще более интенсивного производства, в
условиях концентрированных систем. Эта
огромная работа еще только-только
начинается.
Вернемся, однако, к полистиролу. Затевая
комплексное фундаментальное
исследование этой важной пластмассы, мы считали,
что полистирол лишь начало, начало пути
от частного к общему.
Серьезные трудности возникли, как ни
странно, при расчете и измерении
молекулярной массы и ММР
(массово-молекулярного распределения) продукта. Технологи
определяют молекулярную массу полимера
по вязкости растворов и расплавов. Этот
метод прост и — мало информативен.
В институтских лабораториях приняты
намного более точные, но и более
трудоемкие, занимающие много времени методы
анализа ММР. Опять ножницы? Интересно,
что на полученных в нашем институте
кривых ММР образцов кусковского
полистирола оказалось несколько пиков,
расшифровка которых потребовала больше времени,
чем полный цикл исследования идеально
приготовленного лабораторного образца.
Вряд ли стоит рассказывать в этой статье
о других деталях проведенной работы.
Отметим лишь ее комплексность.
Потребовались, например, консультации
теплофизиков, специалистов по реологии и
деструкции полимеров, по автоматизации... Без
вмешательства последних трудно было
обойтись при расчете возможных
отклонений тепловых режимов реактора при
увеличении нагрузки. Одним словом, в основе
фундаментального подхода лежит
профессионализм в лучшем смысле этого слова.
На основе комплекса всех этих сведений
была построена и апробирована
кинетическая модель процесса. Она позволила с
достаточной точностью предсказать влияние
температуры, концентрации реагентов и
условий смешения на скорость реакции,
производительность пилотного реактора,
средние молекулярные массы и ММР
получаемого продукта. Появилась реальная
возможность анализировать процесс
методами прикладной математики.
Нг ЭВМ просчитали различные
варианты конфигурации каскада реакторов,
выяснили, как влияет конфигурация на
производительность каскада в целом. Было
оценено влияние побочных факторов чисто
производственного характера. На основе
этих оценок несколько перестроили
аппаратуру. И вот результат: производительность
агрегата увеличилась почти в полтора раза
Одновременно удалось повысить тепло
стойкость полистирола на 10%, а
прочность — на 25%. Содержание остаточного
мономера в продукте снизилось вдвое.
Вот преимущества фундаментального
подхода.
И это не все. Научная и
производственная информация, накопленная в ходе этой
работы, поможет в дальнейшем
конструировать новые высокоэффективные агрегаты
большой единичной мощности. Тому же
Кусковскому заводу удалось в кратчайшие
Сроки наладить производство ударопрочно-
го стирольного сополимера в значительной
мере благодаря проведенным
комплексным исследованиям.
По окончании этой работы мы уверены:
в производстве всех, подчеркиваем, всех
массовых полимеров есть огромные
резервы.
Дело за тем, чтобы объединить усилия
академической, вузовской и отраслевой
науки, теснее связать ее с производством
на основе фундаментального подхода к
полимерам.
Время, когда полимерные материалы были
лишь неполноценными заменителями
материалов природных, ушло безвозвратно. Уже
сегодня, если считать по объему,
производство полимерных материалов сравнимо с
выплавкой стали. Завтра их потребуется
еще больше.
Академик Н. С. ЕНИКОЛОПОВ,
кандидат химических наук
С. А. ВОЛЬФСОН
40
Вещи и шещестша
Полиэтилен
Живая клетка — миниатюрное и немыслимо
сложное чудо природы — создавалась
тысячелетиями эволюции, миллиардами
поколений. По сей день самые могучие научные
коллективы не в состоянии одновременно
воспроизвести и сотой доли химических
реакций, протекающих в одной-единственной
клетке: от простейшего присоединения и
ионного обмена до сложнейшей
поликонденсации альдегидов в углеводы, углеводов в
полисахариды, аминокислот в белки. А ведь
там идут еше и реакции разложения,
деструкции...
Все многообразные живые организмы —
амеба и бронтозавр, ландыш н секвойя,
колибри и человек — могут существовать,
развиваться, размножаться лишь потому, что в
клетках их организмов идет непрерывный
обмен веществом н энергией с окружающей
средой. «Инструмент такого обмена —
химические реакции: соединения и
разложения, ионного обмена н поликонденсации.
Но — не полимеризации. Не идет эта
реакция в природе, а почему?
Природа не нуждается в знании
кинетических и термодинамических законов — в
ней все происходит вроде бы стихийно. Но
в этой стихийности можно проследить и
целенаправленность. Эволюция вещества в
природе шла от простого к сложному.
Элементарные частицы группировались в
атомы, те — в простые молекулы, потом во все
более сложные и крупные. Казалось бы,
полимеризация — соединение многих малых
молекул в одну большую (без каких-либо
побочных продуктов) —должна быть одним
из этапов химической эволюции вещества.
Но все природные полимеры — целлюлоза,
лигнин и другие — образовались иным
путем, в реакциях поликондеисации.
Полимеризация же без вмешательства человека не
шла. Почему? Ответ иа этот вопрос
попробуем найти в истории одного из самых
привычных и важных для нас синтетических
полимеров — полиэтилена.
Где только не встретишь его в наши дни!
Космонавты-лунопроходцы ссыпают лробы
лунного грунта в полиэтиленовые капсулы.
Домашние хозяйки хранят в
полиэтиленовых пакетах разнообразные продукты.
Строители Каракумского моря устилают дно
песчаной котловины полиэтиленовой
пленкой. Полиэтилен стал вездесущ, а всего
полвека назад ни один ученый не
представлял, как его получать. Более того,
принципиальная возможность полимеризации
этилена НаС = СН2 многим казалась
сомнительной.
КАК ОБОЙТИ ТЕРМОДИНАМИКУ
Дело было в том, что превращение этилена
в полиэтилен должно сопровождаться
выделением тепла, тепловой эффект этой
реакции— 22,15 ккал/моль. Но для того же
этилена известны и другие реакции. Он может,
например, превращаться в графит и водород,
тоже в экзотермическом процессе с
тепловым эффектом 11,14 ккал/моль. А
превращение этилена в метан н графит идет с
выделением 30,44 ккал/моль.
Естественно, что последняя реакция —
энергетически самая «выгодная нз трех.
Поэтому хнмикн были уверены, что попытки
полимеризовать этилен приведут не к
полиэтилену, а к смеси углерода и метана с
примесью водорода. Нужно было искать, как
подавить реакции разложения...
В конце концов это удалось. О работе
лауреатов Нобелевской премии Карла Циг-
лера и Джулио Натта, открывших способ
нонно-координационной полимеризации
этилена, написано много. Действительно,
использование металлоорганического
комплексного катализатора Циглера — Натта
позволило перехитрить природу, подавить
побочные реакции разложения и превратить
этилен в полиэтилен: Однако вспомним, что
это открытие было сделано в 1953 году, а
промышленное производство полиэтилена
началось еще в 1939 году, совсем другим
способом.
Согласно принципу Ле Шателье, всякое
внешнее воздействие на систему приводит
к таким изменениям в ней, которые
ослабляют это внешнее воздействие. Поместим
этилен в аппарат высокого давления. Если
в нем начнется какая-то реакция, то по
принципу Ле Шателье она должна будет
идти так, чтобы давление упало. А для этого
нужно, чтобы объем продуктов реакции был
меньше, чем у исходного этилена. Из трех
возможных химических реакций этилена,
рассмотренных выше, лишь полимеризация
41
идет с резким уменьшением объема газовой
фазы: превращение этилена в метан и
углерод не изменит объема (сколько молей газа
было, столько и останется), а третья
реакция увеличит объем вдвое. Таким образом,
высокие давления должны способствовать
полимеризации этилена, вопрос только в
том, как добиться, чтобы реакция началась.
Инициировать реакции полимеризации
довольно просто. «Стоит добавить к жидкому
мономеру органическую перекись, слегка
нагреть, и начнется разложение перекиси.
Образуются свободные радикалы, которые
будут взаимодействовать с мономером,
возбудят его молекулы, н реакция
полимеризации пойдет сама собой. Но для этилена
этот путь осложнен двумя
обстоятельствами.
Во-первых, у этого газа критическая
температура — 9,9°С. При обычной температу
ре, какие бы давления мы ни прилагали,
превратить этилен в жидкость невозможно.
А во-вторых, при высоких давлениях
температура разложения перекиси повышается:
ведь при таком разложении выделяется кис
лород, объем увеличивается и принцип Ле
Шателье начинает действовать против
нужного нам процесса.
Выход мог быть только один: еще больше
повысить давление (чтобы получить более
высокую концентрацию этилена) и
температуру (ради разложения перекиси), а кроме
того, подобрать такую перекись, которая бы
эффективно инициировала полимеризацию и
в этих условиях. Именно таким
инициатором полимеризации этилена оказалась его
собственная перекись,, образующаяся из
мономера и кислорода воздуха.
Чтобы узнать все эти, в общем-то,
простые вещи, понадобилось немало лет.
Практический результат этих исследований
впервые был получен весной 1936 г. в
Государственном институте высоких давлений. В
специальной установке при температуре
300°С и давлении 3000—4000 атмосфер из
этилена с ничтожной примесью кислорода
воздуха группа советских ученых под
руководством профессора А. И. Динцеса
получила эластичные матовые кусочки нового
необычного материала. Он ни в чем не
растворялся, на него не действовали даже
крепкие кислоты, а при нагревании эти
матовые кусочки вытягивались в тонкие,
достаточно прочные нити.
Но пожалуй, самым ценным свойством
полиэтилена (а это был он) оказались его
уникальные электроизоляционные
характеристики. Первым потребителем полиэтиле-
па стали радиолокационная техника и
производство изоляции для кабеля.
Приблизительно в то же время
полиэтилен был получен и в Англии. Его — в виде
белого воскообразного материала —
получили под давлением в 3000 атмосфер. Вскоре
конструкторы фирмы ICI разработали
унифицированную конструкцию однокамерного
реактора высокого давления A500—5000
атмосфер) с мешалкой. С тех пор без малого
40 лет все в мире (кроме одного)
производства полиэтилена высокого давления
пользуются реакторами этого типа. В таких
реакторах получены миллионы тонн
полиэтилена.
А единственным исключением была
«трубчатка» — реактор принципиально иной
конструкции, созданный группой профессора
Аркадия Ильича Динцеса во Всесоюзном
научно-исследовательском институте нефтяной
промышленности (ВНИИНП). О том, что за
этим последовало, расскажем чуть позже, а
сейчас познакомимся с полиэтиленом
поближе: не так-то прост этот простой полимер.
КАК МНОГО РАЗНЫХ
ПОЛИЭТИЛЕНОВ
Теоретически разрывная прочность
полиэтиленовых цепей огромна — до 1400 кг/мм2.
Па практике пока удается добиться в
лучшем случае в сто раз меньшей прочности.
Несоответствие теоретической и
практической прочности полиэтилена объясняет
разработанная советскими химиками
академиком В. А. Каргиным и профессором Г. Л.
Слонимским теория надмолекулярных
структур. Полиэтилен действительно может быть
прочнее стали, но лишь тогда, когда его
макромолекулы распрямлены, расположены
параллельно, без складок, а микрокристаллы
точно так же ровно уложены в крупный
монокристалл устойчивой гексагональной
структуры. В обычном же полиэтилене
микрокристаллики срастаются хаотично,
образуя структуры, называемые сферолитами
или «шиш-кебаб» (см. микрофотографии на
с. 43). Заставить полиэтилен
кристаллизоваться определенным образом достаточно
трудно. Для этого необходимо
перерабатывать его на специальном оборудовании под
давлением 5000 атмосфер, постепенно
повышая температуру. Прочность получаемых
таким образом монокристаллов намного ближе
к теоретической.
Но главная трудность в том,, что для
идеальной кристаллизации необходимо, чтобы
прежде всего сами макромолекулы были
строго линейными. А растущие при свобод-
42
На >тик микрофотография! показана структура
обычного полиэтилена. Хаотичные сросткн.
напоминающие шампуры с шашлыком
(hi называют структурами типа «шиш-небаб»),—
»та, можно сказать, первая ступень
упорядоченности структуры попи»типена —
показаны на левой фотографии.
Справа — так называемые сферопиты;
такая структура у еще менее упорядоченного
полимипена
норадикальной полимеризации радикалы
полиэтилена чрезвычайно реакционноспособны.
Хорошо, если встретится с таким радикалом
молекула мономера: радикал удлинится на
одно звено и пойдет искать следующую
молекулу. Но он может столкнуться и с
серединкой другой макромолекулы. В этом
случае радикал вырвет из нее атом водорода и
дезактивируется. Вместо него на ловлю
новых молекул мономера выйдет
макрорадикал с активным центром посредине.
Такое явление называется передачей
кинетической цепи на полимер и приводит
к образованию разветвленных
макромолекул.
Анализ полиэтилена, полученного при
высоком давлении, показал, что в нем такие
разветвления обычно разделены десятками,
реже сотнями элементарных звеньев.
Поэтому у нас есть полное право называть такой
полимер полиэтиленом, не забывая, однако,
что истинный полиэтилен имеет несколько
иное строение.
Строго линейный полиэтилен научились
получать лишь в пятидесятых годах после
открытия Циглером и Натта реакции ионно-
коордииационной полимеризации. В этом
полиэтилене каждая следующая молекула
мономера почти всегда «пришивается»
катализатором строго по месту назначения.
В полиэтилене высокого давления
линейные участки кристаллизуются так же, как
в линейном полиэтилене. Плотность таких
кристаллитов в среднем 1,014 г/см3. Вблизи
разветвлений образуются более рыхлые
аморфные области. В них плотность около
0,85 г/см3. Чем больше разветвлений, тем
больше аморфных участков, тем ниже
плотность полимера.
Плотность заводского полиэтилена
высокого давления обычно бывает около,
0,92 г/см3, поэтому его часто называют
полиэтиленом низкой плотности. В 1975 году в
мире было произведено около 12 млн. тонн
полиэтилена высокого давления; больше
70% этого пластика было переработано в
пленки и листовой материал. Это самый
распространенный вид полиэтилена.
Полиэтилен, полученный методом Цигле-
ра — Натта, имеет плотность около 0,95 г/см3.
Его называют полиэтиленом высокой
плотности или низкого давления. У линейного
специально закристаллизованного
полиэтилена плотность приближается к 1 г/см3.
С изменением плотности меняются
прочность, эластичность и другие свойства
полиэтилена. Следовательно, варьируя условия
синтеза, можно получать несколько разных
полиэтиленов с довольно сильно
отличающимися свойствами.
После 10—12 лет службы изделий из
полиэтилена их прочность уменьшается
примерно на четверть. В основном это
результат поверхностного старения. Многие
специалисты считают, что есть прямой смысл
после 6—7 лет эксплуатации собирать
полиэтиленовые изделия и подвергать их
повторной переработке, вводя при этом новую
порцию противостарителей. На опыте
доказана рациональность изготовления труб для
телеграфных кабелей из вторичного
полиэтилена высокого давления. Но, конечно, на
одном вторичном сырье далеко не уедешь.
43
Кристаллы полиатил4на. Увеличено ■ IS 000 раэ.
Особенно четко виден монокристалл в левой
части фотографии
Создавать, налаживать и осваивать
производство «свежего» полимера необходимо, и
такие производства строятся.
ТРУБЫ ВЕДУТ К «ПОЛИМИРУ»
Вертикальный цилиндрический реактор с
мешалкой, как уже упоминалось, стал
главным аппаратом производства полиэтилена
высокого давления. Сверху в такой реактор
подают этилен под давлением в несколько
тысяч атмосфер, снизу вытекает расплав
полиэтилена. Полимер получается довольно
сильно разветвленным, но это никого не
удивляет; передача кинетической цепи на
полимер в этих условиях представлялась
неизбежной.
Несколько лет назад сотрудники НИИНП
в Москве и Охтинского химкомбината в Ле
нииграде пришли к выводу, что
классический реактор с мешалкой, может быть, и не
лучший вариант. Было предложено вести
полимеризацию этилена в длинной трубе,
без мешалки. Почему? Во-первых, легче
будет контролировать и регулировать
температуру реакционной массы. Во-вторых, по
мере расходования мономера можно в
разные части трубы впрыскивать новые порции
этилена. Тем самым удастся уменьшить
передачу кинетической цепи, получать более
прочный полиэтилен.
Схемы трубчатого реактора и реактора с
мешалкой (и под ними — структуры
получаемых полиэтиленов) приведены иа с. 45.
Схемы в известной мере условны, но
преимущества полиэтилена, получаемого в
трубчатом реакторе, они показывают очень
наглядно. Вдобавок в трубу по ходу
полимеризации можно вводить (в разные зоны)
разные вещества — инициаторы полимеризации,
модификаторы и даже другие мономеры.
Изменение конструкции реактора позволяет
регулировать свойства получаемого
полимера, а также получать сополимеры.
К сожалению, в те годы, когда эта
конструкция была изобретена и 'впервые
опробована, не было возможности
воспользоваться этим интереснейшим изобретением. В
СССР не было производства труб, способ-
44
t
Сжемы классического реактора с мешалкой
и трубчатого реактора длв производства
полиэтилена. Внизу под скемами условно
показаны структуры полмжтилена,
образующегося ■ том или ином процессе
ных выдержать давление в 5000 атмосфер,
и пока металлурги не научились делать
такие трубы, реактор-трубчатка оставался в
проекте. Промышленное производство
полиэтилена и в нашей стране шло в
цилиндрических реакторах с мешалками.
Первый полиэтиленовый завод, иа
котором установлены трубчатые реакторы,
сооружен лишь недавно. Его построили в
Иовополоцке (Белорусская ССР).
Естественно, что такой завод имело смысл
оснастить самыми современными средствами
автоматизации, использовать при его
проектировании и строительстве опыт самых
передовых полиэтиленовых предприятий.
Уникальную установку, производящую в год
50 000 тонн высококачественного
полиэтилена, назвали «Полимир-50>. В ее
проектировании и сооружении наряду с советскими
специалистами приняли участие их коллеги
из ГДР. Аппараты и трубы сверхвысокого
давления были разработаны и изготовлены
у нас. Германская Демократическая
Республика поставила часть вспомогательного
оборудования и средств автоматики. Монтаж
уникальной установки вели специалисты
обеих стран. Первую продукцию «Полимир-
50> дал в 1975 году.
На «Полимире-50> можно получать
полиэтилен 17 базовых марок. Прибавьте к
этому вариации в пределах каждой марки,
возможность получать сополимеры (в
частности, с винилацетатом). Перестройка
производства с одной марки полиэтилена на
другую происходит автоматически.
Себестоимость получаемого здесь полиэтилена
высокого давления в 1,3—1,5 раза ниже,
чем где бы то ни было в мире, а
потенциальные возможности установки таковы, что
к 1980 году ее мощность можно будет
довести почти до 100 тыс. тонн в год.
В 1976 году коллектив авторов «Полими-
ра-50>, в том числе три специалиста из ГДР,
удостоен Государственной премии СССР.
Кандидат химических наук
В. В. КОПЫЛОВ
Статиснг.о
Химия и СЭВ
В 1971 году социалистические государства,
входящие в Совет экономической
взаимопомощи, приняли долговременную программу
социалистической экономической
интеграции. Эта программа, как отмечалось на XXV
съезде КПСС, подняла экономическое
сотрудничество стран СЭВ на новую, гораздо
более высокую ступень. Появились новые
формы сотрудничества: совместное освоение
природных ресурсов, совместное
строительство крупных промышленных комплексов,
кооперация не только между отдельными
предприятиями братских стран, ио и целыми
отраслями промышленности. Эта программа
успешно выполняется.
В сентябре, в дни работы Международной
выставки «Химия-77>, в Москве встретились
министры химической промышленности
социалистических стран, входящих в СЭВ.
Информацию об этой встрече мы опубликуем
позже. А здесь приводятся статистические
данные о развитии химической
промышленности стран СЭВ за 15 лет, с 1960 по 1975 г.
РОСТ ПРОИЗВОДСТВА ХИМИЧЕСКОЙ
ПРОДУКЦИИ, %
(к уровню I960 г.)
Годы
Страны —
члены СЭВ
(всего)
1950 г.
1965 г.
1970 г.
1975 г.
26 182 316 525
НРБ
ВНР
ГДР
ПНР
СРР
СССР
ЧССР
12
20
32
21
13
28
24
219
219
144
188
302
187
166
580
402
201
344
778
326
266
981
650
302
616
1610
531
428
ВЫПУСК МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ,
ТЫС. Т ПИТАТЕЛЬНЫХ
ВЕЩЕСТВ
Годы
U
о
О
о
—
U
ш
<о
о
U
о
h-
О
t-
ш
h-
о>
■и
75 г
970
о
— *
ВЫПУСК ХИМИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ
РАСТЕНИЙ, ТЫС. Т ДЕЙСТВУЮЩЕГО
НАЧАЛА
Годы
— I — ас
Страны—
члены СЭВ
(всего)
6509 12015 20528 32582 159
НРБ
ВНР
ГДР
ПНР
СРР
СССР
ЧССР
125
102
2166
477
71
3281
287
340
265
2507
738
293.
7389
483
434
518
3244
1629
895
13099
709
626
629
3984
2581
1729
21994
1039
144
121
123
158
193
168
147
t-
сэ
<г>
о
—
и
л
О
о>
"—
и
о
h~
о>
~
и
ю
1-
о>
•"■ 1
Страны— 60 196,9 249,1 405,8 162,9
члены СЭВ
(всего)
НРБ
ВНР
ГДР
ПНР
СРР
СССР
ЧССР
2,0
9.4
0,5
6,1
9,7
32,3
—
6,3
13,0
зол
9,5
23,3
103,2
10,9
14,6
4,9
19,8
10,4
24,8
163,8
10,8
19,7 135
15,5316
43,4 219
13,4 129
35,9 145
264,1 161
13,8 128
46
ВЫПУСК ПЛАСТМАСС
И СИНТЕТИЧЕСКИХ СМОЛ, ТЫС. Т
Годы
L.
1960
U
1965
U
1970
U
1975
UO
«о»
*"- —
О)
С амы —
члены СЭВ
(всего)
541,7 1301 2671,14465,8 167
НРБ
ВНР
ГДР
ПНР
СРР
СССР
ЧССР
7,3
9,9
115
40,1
12,4
293
64
33,2
27,2
219
91,1
75,5
729
126
89,2
55,9
370
224
206
1481
245
155,7
123,3
587
432,7
346,7
2392
428.4
175
221
159
193
168
162
175
ВЫПУСК ХИМИЧЕСКИХ
волокон, тыс. т
Годы
и
1960
U
1965
U
1970
U
1975
*
«U
и" о
1 1975
к 197
Страны —
члены СЭВ
(всего)
515.4 790,3 1186,3 1839,3 155
НРБ
ВНР
ГДР
ПНР
СРР
СССР
ЧССР
—
4,2
156
77,8
4,1
211
62,3
—
6,3
173
104
21
407
79
23,1
9,6
215
138
76,6
623
101
68,2 295
20,1 209
277,6 129
219,7 159
158,5 207
955 153
140,2 139
Технологи,
ПРОСТО И НАДЕЖНО
В институте АрмНИИМаш
разработай новый метод хи
мической обработки рабочей
поверхности деталей машин
и инструментов. Метод
очень прост. Поверхность
детали обезжиривают,
промывают в проточной воде
и водном растворе соляной
кислоты A:1). Затем
деталь повторно промывают
в воде и погружают на
10—15 минут в кипяший
водный раствор трехокиси
молибдена (концентрация —
3—5 г/л). Результаты
сравнительных испытаний
показали, что после такой
обработки изиосоустойч ивость
поверхности повышается в
10—15 раз, а коэффициент
трения снижается на 25—
30%. Образующийся на
детали слой ферромолибдагов
обладает высокой
антифрикционной способностью.
Этим методом можно
обрабатывать детали из
любого сплава иа основе
железа и из металлокерамики.
Ои уже внедрен иа Чарен-
цаваиском
инструментальном заводе и дал
экономический эффект 1330 тысяч
рублей в год.
«Промышленность
Армении>, 1977, № 5
СЕРЕБРА ТЕРЯЕТСЯ
МЕНЬШЕ
Золото - серебряный сплав,
получаемый из шлама ме-
деэлектролитных
производств, обычно содержит
намного меньше серебра,
чем сам шлам. Часть
серебра теряется при
окислительном обжиге, главная
цель которого — отгонка
содержащегося в шламе
селена. Чтобы уменьшить
потери дефицитного
серебра, на одном из
отечественных предприятий
цветной металлургии
опробованы варианты выплавки
золото-серебряного сплава из
шлама с добавлением ме-
таллизаторов (сода,
известь). Добавка в шихту
примерно 2% соды и 0,4%
угля позволила
значительно уменьшить переход
серебра в шлаки и тем
самым повысить выход
драгоценного металла.
«Цветные металлы»,
1977, № 6
ГРАНИТ? НЕТ, СТЕКЛО!
На Гусевском стекольном
заводе начали выпускать
новый декоративный
облицовочный материал по
технологии, разработанной
совместно с Ленинским стекольным
заводом. Новый, материал
по цвету и факдуре
напоминает дорогие мрамор и
гранит. На самом же деле
это частично
закристаллизованное стекло, полученное
термической обработкой
стеклянного гранулята.
Сходство с камнем достигается
благодаря специальной
обработке и добавлению в
гранулят окрашивающих
окислов — Сг203, Со203,
NiO. Свойства «псевдогра-
нита> и «псевдомрамора» —
высокая термическая
устойчивость, морозостойкость —
позволяют использовать их
как для внутренней, так и
для внешней отделки
зданий.
«Стекло и керамика»,
1977. № 7
47
Год шестидесятый
Охрана здоровья каждого гражданина, каждой семьи, каждого
рабочего коллектива и всего народа в целом — важная функция
социалистического государства. Физическое и духовное здоровье человека, его
трудоспособность и долголетие рассматриваются в нашей стране как
общенародное достояние. Вооруженная научно обоснованными
методами воздействия на болезни, оснащенная современной техникой,
советская медицина, как и вся советская наука, превратилась в
производительную силу общества.
Проблемы и методы
современной науки
Биологическое
решето,
или искусство находить
ИГОЛКУ В СТОГЕ СЕНА
«И терпентин на что-нибудь
полезен»,— говаривал незабвенный
директор Пробирной палатки Козьма
Прутков. Он был прав:
терпентинное масло, иначе скипидар, издавна
добываемый из живицы, с успехом
применяется для лечения ожогов,
отморожений, при невралгиях и пр.
Вещество сугубо хозяйственного и
производственного назначения
оказалось ценным лекарственным
средством.
А вот еще пример, взятый из
другой области и по времени более
близкий к нам. Знаменитый химик
Николай Зелинский, одним из
первых синтезировавший иприт (ди-
хлордиэтилсульфид), первым
почувствовал на себе и его ядовитое
действие. В дальнейшем, как
известно, иприт, полученный немецкими
химиками, был применен в качестве
боевого отравляющего вещества.
Но это было лишь мрачным началом
его гораздо более славной карьеры.
И сегодня азотистые иприты —
химические родичи дихлордиэтилсуль-
фида — занимают не последнее
место на полках аптек: это
высокоэффективные противоопухолевые
препараты.
Современная медицина не меньше.
чем промышленность, обязана своим
прогрессом химии. Началось это,
разумеется, не вчера: идея
использовать достижения химии (точнее
алхимии) для целей врачевания
восходит к Парацельсу, жившему в
первой половине XVI века. В
девятнадцатом столетии сформировалась
научная фармакология, с начала
нашего века стремительно развивается
химиотерапия — лечение
инфекционных и близких к ним заболеваний
синтетическими препаратами строго
направленного действия. Вместе с
тем пример открытия мышьяковых
противосифилитических
препаратов — история, вошедшая в
учебники, — показывает, насколько
трудным, утомительным, подчас
бесплодным делом является поиск лекарств:
было синтезировано и проверено
более 900 органических соединений
мышьяка, прежде чем удалось
отыскать высокоэффективное и малоток-
сичиое, поистине целебное средство.
Но даже сегодня, когда к услугам
врачей существуют и развитая
фармакохимия, и многоотраслевая
фармацевтическая промышленность,
возможности химии лишь в малой
степени используются медициной.
Медицина все еще, можно сказать,
подбирает крохи с химического
стола. Ежегодно органический синтез
поставляет десятки тысяч новых, не
известных прежде соединений.
Среди них могут оказаться вещества
мощного терапевтического
действия — противораковые,
противовирусные, сердечно-сосудистые и мало
ли еще какие. Одно из этих десятков
тысяч может спасти жизнь сотням
тысяч людей. Вопрос в том, как его
отыскать.
СКРИНИНГ. С ЧЕГО НАЧАТЬ?
Покупая в аптеке таблетки от
головной боли, мы не задумываемся о
том, какой путь прошло лекарство,
прежде чем оно заняло место в
Фармакопее — государственном списке
разрешенных к употреблению
лекарственных средств. Новый
медикамент может быть принят на
вооружение лишь после испытаний в
клинике. Но прежде он должен быть
испробован на животных. А до
этого — в лаборатории на более
простых объектах: изолированных
органах, тканях, отдельных клетках.
А еще раньше, до того, как
выяснять биологическое действие
препарата, надо исследовать его физико-
химические свойства. Так мы еерну-
44
лись к источнику, из которого
современная медицина черпает свои
средства. Но источник этот —
безбрежное море: нужно процедить, так
сказать, тонны воды — просеять
десятки тысяч веществ, чтобы
отобрать из них единицы.
Идея «биологического решета»,
иначе скрининга (screen
по-английски — сито), сама по себе не
новость. Но в мировой практике такое
просеивание до сих пор
осуществлялось лишь применительно к какому-
нибудь конкретному виду
биологической активности: например, так
искали средства против рака. Или
же, по примеру Эрлиха —
основателя химиотерапии, проверяли только
какой-нибудь определенный класс
химических соединений. Совсем
другое дело проверять все соединения
на все виды действия.
Даже если говорить об одних
только опытах на животных,
перспектива возможных затрат такова, что
поневоле растеряешься. Сколько
нужно мышей, кроликов, морских
свинок, чтобы испытать Хотя бы одно
вещество! И сколько понадобится
этого вещества! А с другой стороны,
синтезировать сразу большое
количество явно бессмысленно: кандидат
скорее всего не выдержит испытаний.
Нужно также учесть, что отнюдь не
все препараты, действующие на
человека, активны в организме
животного. Морфин в обычных дозах не
оказывает никакого влияния на
собак. Белладонна вообще не
действует на кроликов. И т. д.
I Словом, ясно, что в такое
заведомо малоприбыльное предприятие,
как отыскивание иголки в стоге
сена, необходимо вйести систему.
Поиск химических лекарств должен
быть организован на научной основе.
Иначе годы труда и миллионные
средства будут выброшены на ветер.
В 1972 году в Советском Союзе
был основан
научно-исследовательский Институт по биологическим
испытаниям химических соединений
(директор — член-корреспондент АН
СССР Л. А. Пирузян). И мы
пользуемся случаем напомнить всем, кто
занимается органическим синтезом:
любое вновь создаваемое вещество,
где бы оно ни было получено,
должно пройти проверку на
биологическую активность в нашем институте.
ВНЕЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ
МЕТОДЫ. РЕШЕТО ФОРМУЛ
Существует старый рецепт, как
поймать льва, который шастает где-то
на просторах пустыни Сахара. Надо
мысленно разделить пустыню
пополам, лев окажется в одной из
половин. Потом отрезать от нее еще
половину и т. д. Приблизительно так
же поступаем и мы.
Институт получает от химиков
некое вещество X. О его биологической
активности ничего не известно.
Впрочем, так ли уж ничего? У
мистера Икс могут быть
родственники — близкие по структуре
соединения; быть может, кто-нибудь их уже
испытал. Поэтому прежде чем
браться за ружье, мы попробуем поймать
«льва» математически: структурная
формула нового кандидата вводится
в электронно-вычислительную
машину, в памяти которой хранятся
сведения о биологической активности
любого из когда-либо испытанных
соединений. Допустим, ЭВМ
сообщила, что один из химических
аналогов нашего вещества
используется для лечения туберкулеза, а
другой эффективен против грибковых
заболеваний. Это значит, что
область поисков сразу сужается: в
первую очередь нужно испытать наш X
на те виды активности, которые
присущи его химической родне, —
посмотреть, как он действует на
туберкулезную палочку или, скажем,
на друзы актикомицетов —
болезнетворных микроскопических грибков.
Множество фактов говорит о
том, что между биологической
активностью веществ и их химическим
строением существует определенная
связь. Например, известно (мы
ограничиваемся самым простым,
«студенческим» примером), что введение
фенольного кольца в молекулу
барбитуровой кислоты добавляет к
снотворному действию барбитуратов
противосудорожное действие;
поэтому люминал, в структуре которого
имеется это кольцо, применяют и как
снотворное, и против эпилепсии.
Однако среди братьев Бонапартов
только одни оказался великим пол-
50
ководцем. Наличие биологически
активных соединений среди родни
нашего X — это лишь указание на
возможные свойства самого X.
Конкретизировать эту вероятность
позволяет расчетный скрининг. Попытаемся
в двух словах объяснить, что это
значит...
Дело в том, что зависимость
лекарственного эффекта от
химического строения родственных (а иногда
даже различных по структуре)
соединений можно выразить в виде
формулы — например, найти
корреляционное уравнение, которое
покажет, как соотносятся дозы
вещества, достаточные, чтобы вызвать
определенное действие, и те или
иные физико-химические параметры.
Такие уравнения позволяют заранее,
до всяких экспериментов, определить
количественную меру активности
нового «Наполеона»: будет ли это
вещество более активным, чем его
аналоги, и тогда есть смысл проверять
его подробно, или, несмотря на
именитую родню, оно окажется бедным
родственником, с которым лучше
сразу же расстаться.
Итак, изрядная часть стога, в
котором спрятана иголка (или
пустыни, где гуляет лев), уже отпадает:
расчетный скрининг сразу, без
необходимости ставить опыты наугад,
отсеивает бесперспективное
соединение. Или указывает направление, в
котором его все-таки стоит испытать.
Что дальше?
МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МОДЕЛИ.
ПО КОГТЯМ-ЛЬВА
Расчетный скрининг, как мы видели,
учитывал сведения о химических
аналогах испытуемого соединения.
Но у мистера X может и не найтись
близкой родни. Или она есть, но нет
корреляционных уравнений.
Вообще радужная картина, нарисованная
в предыдущей главе, требует
оговорок. Теория — теорией, а на
практике, к сожалению, близость
химического строения не всегда служит
гарантией биологического сходства.
И выходит, что мы как будто
вернулись на круги своя, к исходным
позициям: вещество с неведомыми
свойствами — и неизвестно, как за
него браться.
Кто не слыхал рассказ о том, как
однажды к спящему Жоржу Кювье
подкрался некий шутник, одетый в
шкуру быка с копытами и рогами, и
зарычал: «Съем тебя!» Великий
палеонтолог пробормотал спросонья:
«Ерунда. Рога, копыта — ничего не
выйдет. Травоядное».
Из этого анекдота можно вывести
немаловажную для нас мораль: если
некто наделен копытами и рогами,
значит всякий, у кого есть рога и
копыта, должен быть его
родственником и во всяком случае имеет мало
шансов оказаться львом. Льва
узнают по когтям.
Если известно, что действие таких-
то лекарств основано на их реакции
с таким-то веществом, входящим в
состав нашего организма, значит
всякое соединение, которое способно
взаимодействовать с этим
веществом, может оказаться лекарством.
Это уже совсем другое дело.
Открывается путь, по которому можно
вести поиск, не обрекая себя на
.слепое метанье наугад. Для каждого
вида фармакологической активности
существуют (или должны
существовать — мы найдем их) сравнительно
простые лабораторные тесты,
физико-химические, биофизические или
биохимические модели: они-то и
дадут возможность опознать в
незнакомце будущее лекарство.
Вот пример, поясняющий
сказанное. Фармакологическое действие
так называемых полиеновых
антибиотиков состоит в том, что они
связывают холестерин, входящий в
состав клеточных мембран некоторых
болезнетворных грибков. Обмен
веществ в мембране грибка
нарушается, и паразит гибнет. Поэтому
можно косвенно судить о биологической
активности антибиотика по тому,
вступает ли он в реакцию со
свободным холестерином в пробирке. Но
отсюда следует, что каждое
вещество, химически сходное с полиенами,
может стать потенциальным
противогрибковым антибиотиком, если
окажется, что оно активно реагирует
с холестерином.
ОТ МОЛЕКУЛЫ — К ОРГАНИЗМУ
Далеко не всегда, однако, ясна
молекулярная суть действия лекарства.
51
Кроме того, не всякий биополимер
можно выделить в чистом виде,
чтобы опробовать на нем
предполагаемое лекарственное вещество.
Поэтому во многих случаях первичный
отбор потенциальных лекарств
проводится на более сложных по своей
организации системах.
Здесь мы сталкиваемся со старым
вопросом: что является точкой
приложения лекарств? На какие
«кнопки» они нажимают?
Ответ как будто очевиден. Как
всякое химическое вещество,
лекарство действует на какое-то другое
вещество — молекулы встречаются
с молекулами. Однако такое
объяснение не исчерпывает всей
многозначности феномена, именуемого
лекарственным действием, ибо это
действие можно проследить не только
на отдельных веществах,
присутствующих в организме, но и на
субклеточных структурах (биомембраны,
митохондрии и т. п.), клетках,
тканях, органах, наконец, на отдельных
организмах.
Таким образом, необходимость
первичного отбора на разных
уровнях диктуется и возможностями
эксперимента (в одних случаях
доступны более простые объекты, в
других — более сложные), и «мно-
гоэтажностью» самого
лекарственного действия.
Уровни можно «скрестить».
Иногда это оказывается даже особенно
плодотворным. Вот один пример.
Вещества, обладающие так
называемой глюкокортикоидной
активностью (к ним относятся преднизолон
и его аналоги, используемые для
лечения различных воспалительных
процессов), оказывают
противоположное действие на отдельные
клетки и на ткань в целом: под влиянием
этих веществ устойчивость клеток к
механическим и химическим
повреждениям повышается,
устойчивость же ткани, напротив, снижается.
Так открывается простой путь для
отбора новых глюкокортикоидов:
если испытуемое вещество проявляет
себя сходным образом при
воздействии на клетки и ткань, то есть
если в его присутствии ткань
оказывается более ранимой, а клетки,
наоборот, более прочными, это
вещество имеет шансы стать новым
Наполеоном, в данном случае — новым
вариантом преднизолона.
Еще пример совмещения
уровней — бактерии. Это тот случай,
когда в одном лице представлены
две ипостаси — клетка является
организмом.
На микробах, естественно, испы-
тываются предполагаемые
антибактериальные средства. Правда, тут же
надо оговориться, что если
вещество уничтожает возбудителей в
культуре (т. е. в пробирке, или, как
принято говорить, in vitro), это еще не
значит, что оно будет вести себя так
же in vivo — в организме животного
или человека: здесь наше
соединение может разложиться или,
наоборот, образовать прочный комплекс
с каким-нибудь биополимером и не
успеет добраться до цели. И все же
отбор на такой сравнительно
простой модели, как бактерии, дает
очень много. Неактивные вещества
сразу отсеиваются, активные
подлежат изучению на животных.
ВЕРХОВНЫЙ УРОВЕНЬ
Кажется, что испытания на целом
организме должны дать наиболее
наглядный результат. В самом деле,
достаточно ввести препарат
лабораторному животному и посмотреть,
что получится.
Здесь, однако, действует то же
правило, которое хорошо знакомо
врачам в клинике: чтобы увидеть
что-нибудь, надо знать заранее, где
это искать. Иными словами,
исследователь должен иметь наготове
несколько гипотез возможного
действия исследуемого препарата и
«подстеречь» его именно иа тех выходах,
которые подсказаны гипотезой.
Практически это может выглядеть
так. Вы скармливаете — или
вводите шприцем, разница не так уж
важна — здоровой мышке некоторое
количество вещества X. Существенно,
чтобы вещество обладало
избирательным действием, то есть
преимущественно влияло на состояние
какой-то определенной системы.
Допустим, что это высшая
нервная система — мозг. Тогда
«выходом» (доказательством присутствия
в организме активного нейротропно-
52
го вещества) будет служить
электроэнцефалограмма — кривая
биоэлектрических потенциалов мозга,
сокращенно ЭЭГ. Если после
введения вещества X кривая меняет свой
вид по сравнению с нормой, значит
есть основания предполагать, что
это вещество действует на мозг.
Тут встают по меньшей мере две
проблемы. Первая: что значит
«действует на мозг»? Хотелось бы сразу
уточнить это действие. Снотворное,
возбуждающее или, может быть,
противосудорожное?
И вторая, неизбежно вытекающая
из первой: существует ли
соответствие между изменениями ЭЭГ и
конкретными фармакологическими
свойствами изучаемого препарата?
Каково оно, это соответствие? Вопросы
эти совсем не так просты...
ЭЭГ — не «фотография» мозга, а
последовательность сигналов,
которые лишь косвенно указывают на
тот или иной характер «настройки»
определенных зон головного мозга.
Перевести этот прихотливый узор на
обычный язык физиологии гораздо
трудней, чем, например, перевести
язык жестов, которыми пользуется
глухонемой человек, на
общепонятный язык слов. Но эта проблема
выходит за рамки нашего краткого и
по необходимости схематического
рассказа. Поэтому ответим кратко:
в Институте по биологическим
испытаниям химических соединений
разрабатываются методы
расшифровки ЭЭГ, позволяющие по одному
виду кривой довольно точно
прогнозировать действие испытуемого ней-
ротропного препарата.
Не пора ли подвести итоги?
Расчетный скрининг указал на
вещество Икс как на возможного
кандидата в лекарства. Первичный
экспериментальный скрининг
подтвердил, что Икс должен обладать
определенным видом биологической
активности. Наконец, углубленные
испытания на животных доказали, что
этому веществу присуще
лекарственное фармакологическое действие.
Казалось бы, есть все основания
передать новоиспеченное снадобье в
клинику.
Но нет. Еще много фильтров
ожидает его, прежде чем оно попадет в
аптеку или на рабочий стол
больничной медицинской сестры. О
дальнейших похождениях уже
раскрывшего свое инкогнито мистера Икс*
мы расскажем в другой раз.
Доктор химических наук
М. А. ЛАНДАУ
Из писем
в редакцию
Специальность
«криобиология»
В пятом номере журнала
напечатана статья А. М.
Бражникова и Э. И. Каухче-
швили «Холод и жизнь», в
которой обсуждаются
актуальные вопросы молодой
науки — криобиологии.
Исследования,
проведенные у нас в стране и за
рубежом, уже позволили
создать методы
низкотемпературного
консервирования суспензий некоторых
клеток «и тканей.
Применение криоконсервированных
клеток крови и костного
мозга в медицинской
практике, половых продуктов
крупного рогатого скота в
животноводстве, ценных
штаммов ми кроор га ни змов
в микробиологической
промышленности, быстрое
замораживание мясных
полуфабрикатов в пищевой
промышленности, новые
методы криохирургического
лечения — все это
бесспорные доказательства той
большой роли, которую
играет криобиология в деле
научно-технического
прогресса. Однако некоторые
проблемы криобиологии, и
в частности, криоконсерви-
рование органов, остаются
до сих пор практически
неразработанными.
Одна из причин,
тормозящих теоретическое и
практическое решение
организации клеточных и
тканевых банков в нашей
стране,— это отсутствие
стройной системы подготовки
научных и
инженерно-технических кадров. Важным
шагом вперед явилось
создание специальности
«инженер-криобиолог» по
инициативе Московского
технологического института
мясной и молочной
промышленности. Однако для
более широкой подготовки
научных кадров, особенно
высшей квалификации, уже
сейчас необходимо, чтобы
в перечне специальностей
Высшей аттестационной
комиссии при Совете
Министров СССР появилась и
специальность «криобиология».
Директор Института
проблем криобиологии
и криомедицины АН УССР
Н. С ПУШКАРЬ
53
НОВЫЕ ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ПРЕПАРАТЫ
ктика
Наука —
промышленность
медицина
Г.
lb',
,113г 1 П I '
Годы 1
Сердечнососудистые
Химиотерапев-
тические
препараты (про-
тивобактери-
альные,
тивовирусные,
противогрибковые и
противопара-
зитарные) '
Средства для
лечения
опухолей
Препараты,
действующие
на
центральную нервную
систему
Местноанесте-
зирующие и
ганглиобло-
каторы
Гормональные
препараты
Средства,
влияющие на
свертывающую систему
крови
останавливающие и
тикоагулянты).
Препараты,
стимулирующие
кроветворение
Средства для
борьбы с
отравлениями,
обезвоживанием
организма,
дефицитом
электролитов ит. п.
Антиаллергические и
подавляющие
тканевую
несовместимость
1974 |
орангелин
карбокромен
аймалин
сульфокам-
покаин
бензодиксин
ампициллин
теоброфеи
фузидин-
натрий
флореналь
гентами-
цин сульфат
дитразин
цитрат
дактиноми-
цин
проспидин
пиразидол
пирроксан
аминолон
целновока-
ин
мегестранол
гидрокортизон (мазь)
нитрофарин
ацесоль
дисоль
трисоль
1975 j
пармидин
димизин
аспаркам
нонахлазин
сульфален
метациклии
эрициклин
эритромицин фосфат
ампиокс
микогептин
нитроксолин
левовинизоль
легразоль
тегралезоль
дииодбензотэф
хлодитан
меторин
дамилен
нналамид
имехин
тиротропин
феноболин
брикеты
листьев
крапивы
зимозан
аллопуринол
азотиаприн
1976
тропафен
эсфлазид
ремантадин
диклокса-
циллин
хиноксидин
амфоглюка-
мин
амфоте
рицин (мазь)
лизоцим
метотрексат
меновазин
прегестол
соматотро-
пин
оксицело-
декс
метилтио-
урацил
(свечи)
хлосоль
полисурь-
мин
фенкарол
ГОДЫ | 1974
Лекарства в наши дни —
главное оружие медицины.
Никогда прежде
лекарственная терапия не занимала
такого привилегированного
положения; никогда не было
так много лекарств. Ни
лечение, ни предупреждение,
ни распознавание болезней
невозможны без
медикаментозных средств.
Созданное усилиями
химиков, фармакологов,
биологов, лекарство должно,
однако, пройти долгий путь,
Продолжение табл.
1975 | 1976
прежде чем оно появится в
аптеке. Наше
законодательство предписывает
оценивать каждый новый
медикамент с трех точек зрения.
Во-первых, он должен быть
эффективным. Во-вторых,
безвредным для того, кто
им пользуется. И в-третьих,
новое средство должно
обладать четкими
преимуществами перед сходными по
действию препаратами,
которые уже выпускает
промышленность.
Нужно сказать, что не все
этн условия предусмотрены
медико - фармацевтическим
законодательством
большинства зарубежных
государств. Например, в США
законом определены два
критерия оценки лекарств:
безопасность и
эффективность. Фармацевтический
рынок западных стран
загроможден множеством
дублирующих друг друга
препаратов. выпускаемых
разными фирмами под
разными названиями.
Путь лекарства от
научно-исследовательского
института до лечащего врача,
— путь, во время которого
оно, собственно, и
становится лекарством, —
представляет собой
последовательность фильтров, на любом
из которых кандидат
может застрять и оказаться
забракованным. О жесткости
существующей у нас
системы отбора могут дать
представление следующие
примеры. В 1975 году
Государственному
Фармакологическому комитету
Минздрава СССР было
представлено 197 новых лекарственных
средств, действие которых
было тщательно изучено в
опытах на животных. Из
них комитет допустил к
испытаниям в
специализированных клиниках 83
препарата. После испытании
разрешено к медицинскому
применению (н передано
заводам) 57, т. е. менее
одной трети. В 1976 году
представлено 158 препаратов,
допущено к испытаниям в
клиниках 102, а
окончательно получили зеленую
улицу всего лишь 44
лекарства.
Освоение новых средств
сопровождается постепенной
отменой старых, поэтому
ассортимент лекарств не
только и не столько
увеличивается, сколько обновля-
Протеолитиче-
ские фермен- i
ты, средства
для лечения
ожогов,
заживления ран
и язв
Средства для
лечения
сахарного
диабета
Средства,
применяемые в
педиатрии
Средства для
лечения
глазных болезней
Противовоспалительные,
болеутоляющие,
жаропонижающие
Отхаркивающие,
желчегонные,
слабительные,
средства для
лечения
хронического
никотин изма и
др.
ливиан эластолитин террилитин
салазопирида- пластодерм
зин винизоль
пропоцеум
(мазь)
стрепто-
лиаза
глибутид
гипофенат бромид калия видехол
и натрия с
фруктовым
сиропом
глазные пленки с атропином, дикаином,
пилокарпином, неомицином, сульфапи-
ридазином A974—1975 гг.)
глицирам
цефекон
метилурацил
(мазь)
диоксибен-
зойная
кислота
мукалтин брикеты листь- лиобил
ев сенны кафиол
анабазин
55
ВЫПУСК НОВЫХ МЕДИКАМЕНТОВ В СССР (СУММАРНЫЕ ДАННЫЕ)
Годы
1968 1У00 1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
Итого
Новые лекарственные ве- 20 26 24 10 15 13 17 22 27 174
щества
Новые лекарственные 57
формы (для уже
применяемых веществ)
68 64
44
44
30 40 47 52 446
Новые виды растительного
лекарственного сырья
4 4 5 6 26
Вспомогательные, диаг- 5
ностические и другие
средства
2 10 6 8 59
ется. Выражаясь
фигурально, змея — символ
лекарственного врачевания — то
и дело сбрасывает старую
кожу.
За последние девять
лет — с 1968 по 1976 год
включительно — было
снято с вооружения 617
устаревших средств.
Одновременно советская
лекарственная индустрия освоила 705
новых медикаментов
(включая различные
лекарственные формы). Эти лекарства
можно разделить на
две группы:
оригинальные — целиком
созданные у нас — и
воспроизведенные, которые
применяются и за рубежом, но
воссозданы нашими
предприятиями на основе
собственной технологии. Часть
лекарств импортируется.
Всего к началу 1977 года в
стране применялось около
2750 лекарственных средств
отечественного
производства. Сюда входит несколько
десятков разновидностей
лекарственных форм
(таблетки, облатки, порошки, кап-
сулируемые вещества,
инъекционные препараты,
аэрозоли, свечи, ннфузы,
настойки, капли, мази, новая
форма — глазные пленки — н
многое другое) и около
шести десяти основных фар-
макотерапевтических групп,
представляющих все
достижения современной
лекарственной химии. . Примерно
1500 средств добываются из
растений, и почти вдвое
больше синтезированы
химиками. Таков
лекарственный арсенал нашей
медицины.
При огромном количестве
снадобий, ежегодно
предлагаемых фармацевтическими
концернами всего мира,
найти неразведанную
золотую жилу, создать
принципиально новое
высокоэффективное лекарство не так-то
просто. И .однако
некоторыми лечебными препаратами,
полученными в СССР за
последние годы, мы вправе
гордиться, быть может, не
меньше, чем иными
техническими новинками или
инженерными сооружениями.
Среди них можно назвать
важнейшие для
здравоохранения препараты: ионахла-
зин (новое
сердечно-сосудистое средство, создано в
1975 году Всесоюзным
научно-исследовательским
институтом фармакологии
АМН СССР), дактнномицин
(противоопухолевый
антибиотик, получен в 1974 году
Всесоюзным
научно-исследовательским институтом ан
тибиотиков), ремантадин
(противогриппозный
препарат. Институт органического
синтеза АН Латвийской
ССР), К-строфантин-бета
(сердечный гликозид —
препарат в принципе не новый,
но впервые полученный из
дешевого отечественного
лекарственного сырья),
анабазин (новое средство
против курения),
полусинтетические пенициллиновые
антибиотики ампициллин и
диклоксациллин,
анестезирующие средства иирмека-
ин и целновокаин и ряд
других.
Л. КАЗЬМИНА
56
Портреты
Теорема
Каблукова
Почетный академик Иван Алексеевич
Каблуков был героем — почти автором — доброй
половины расхожих анекдотов о Рассеянном
Ученом, который настолько увлечен наукой,
что не замечает и не помнит вещей самых
простых и обыденных.
В этом году исполнилось 120 лет со дня
его рождения, и умер он уже много лет
назад, но многие до сих пор как живого пом
нят чудаковатого профессора с его
неповторимо сочным старинным говором, с
увлекательными, эффектными опытами во время
лекций — профессора-пасечника, который не
столько гордился своими учеными титулами,
сколько званием колхозника села Витенево.
За шесть десятилетий Иван Алексеевич
выучил целые поколения химиков,
агрономов и инженеров, создал свою — каблуков-
скую — школу физической химии; не
пропустил ни одного лекционного часа даже в
такие дни, когда регулярное чтение лекций
тоже требовало героизма. В голодное
время, в 1919—1921 годах, уже пожилым
профессором, он дважды в неделю — и в мороз,
и в слякоть — совершал пешие, с котомкой
за спиной походы от
Петровско-Разумовского, где жил в квартире при
Сельскохозяйственной академии, до центра Москвы, чтобы
прочесть в yHHBepcnfeTe лекцию. На
обратный путь сил уже не хватало, и он ночевал
где-нибудь у знакомых, а домой шел
наутро.
Многое из того, что Иван Алексеевич
рассказывал студентам в своих знаменитых
лекциях по физической химии, рождалось на
его глазах и при его участии. Дело в том,
что Каблуков был в числе первых, кто по
достоинству оценил и начал развивать в
конце прошлого века теории, которые ныне
кажутся естественными любому школьнику,
однако в те времена воспринимались как
ересь, поскольку противоречили
общепринятым учениям.
Наука движется вперед силами людей
разных, зачастую несовместимых по складу
мышления и темперамента,— и в этом ее
могущество. Однако ученый, создавший
новую теорию, убедившийся после
бесчисленных опытов и сомнений в ее
предсказательных возможностях, бывает предан ей
самозабвенно и не склонен к комп]ромиссам с
теми, кто высказывает другие, нередко тоже
резонные воззрения. Так возникают бурные,
сотрясающие ученый мир дискуссии,
которые в былые времена иногда далеко
выходили за «парламентские» рамки. И вот в
такие узловые, решающие моменты важную
роль играют люди, способные здраво
оценить и понять, в чем прав и в чем не прав
каждый из неуемных, непримиримых
спорщиков, бьющихся — каждый по-своему — за
построение одного и того же здания
научной истины.
Именно эту роль и сыграл Каблуков,
когда в шумных спорах рождалось современное
учение о природе растворов. Он не создал
свою новую теорию — их и без того хватало.
Но он как бы доказал теорему, которую
трудно выразить в математических,
химических или любых иных формулах: для
постижения истины—даже в самых что ни есть
точных науках — недостаточно обладать
узко профессиональной «ученостью»:
требуются тут и такие неизмеримые свойства, как
независимость мышления, внутренняя
культура и человечность.
I. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Детство и юность Каблукова были на
редкость счастливыми, хоть и прошли в
большой бедности. Иван Алексеевич был
восьмым среди тринадцати детей сельского
зубного лекаря — вольноотпущенного
крепостного. Родителям, казалось бы, некогда было
заниматься педагогикой: отец с утра до
ночи рвал зубы и работал на огороде, мать
шила на всю ораву одежду — покупать
было не на что, но огромная семья была на
удивление дружной, и из всех детей вышел
толк.
Старший сын — Николай Алексеевич —
стал одним из крупнейших русских
экономистов, профессором. Пять дочерей стали
сельскими учительницами.
Каблуковы всегда помогали друг другу.
Иван Алексеевич едва ли поступил бы в
Московский университет без материальной
и моральной поддержки старшего брата. Ко-
57
гда он пришел на первый курс, даже паль
то на нем было с братнего плеча.
Каблуковы любили и умели учиться — в
этом, пожалуй, был корень всех достижений
и Ивана Алексеевича, и его родни. Ну, и
конечно, с учителями ему везло: списку каб-
луковских наставников может позавидовать
каждый.
Будучи студентом, он начал изучать
производные глицерина, и чем руководил им
не кто иной, как сам В. В. Марковников. Это
была хорошая работа — из нее выросла
подом магистерская диссертация.
В 1880 году после окончания курса с
золотой медалью способного выпускника
оставили при кафедре химии, а спустя год
командировали для усовершенствования в
лабораторию Петербургского университета —
к А. М. Бутлерову, который стал его
наставником не только в химии, но и в
пчеловодстве (они вместе работали на знаменитой
бутлеровской пасеке). Одновременно
Каблуков слушал лекции Д. И. Менделеева.
В Петербурге он разработал удобный
способ синтеза формальдегида, близкий к тому,
что и поныне применяется в
промышленности. Это тоже была добр.отная работа,
которую можно было бы развивать дальше, но
н она не стала для Каблукова главной;
Иван Алексеевич все еще не считал свое
ученье законченным.
Вернувшись в Московский университет,
Каблуков вскоре стал приват-доцентом
кафедры химии. В защищенной перед этим
магистерской диссертации (он посвятил ее
Бутлерову) наблюдательные люди отмети
ли в общем-то не свойственное тогдашним
химикам-органнкам пристрастие к точным
физическим измерениям. Оно было не слу
чайным. Став приват-доцеитом. Каблуков не
ограничился преподаванием или
разработкой новых синтезов, а снова пошел на
выучку, и притом именно к физикам — на
кафедру А. Г. Столетова.
Однако и это место учебы оказалось не
последним. В 1889 году на 32-м году жизни
Каблуков отправился за свой счет в
Лейпциг, чтобы обучаться физической химии,
которая с тех пор стала основной областью
его исследований. Наставники и здесь
достались знатные: лейпцигскую лабораторию
возглавлял тогда Вильгельм Оствальд, а
непосредственным руководителем и близким
другом Каблукова стал Сванте Аррениус.
(Это было, кстати, сказать, еще одной
отличительной чертой Ивана Алексеевича: не
знал он никаких других отношений с
окружающими, кроме "человеческих, дружеских.)
59
2. СИСТЕМА ДОКАЗАТЕЛЬСТВ
Каблуков приехал в Лейпциг в то самое
время, когда казалось, что рушатся устои
простых и естественных воззрений на знакомый
всем процесс растворения — воззрений,
которые подтверждались вековым опытом химии,
lime Ломоносов, а чо него и Ньютон писали,
что при растворении соли, вне всяких
сомнений, ее частицы соединяются с частицами
Н01Ы. К началу XIX века уже знали, что
растворять можно не только в воде, но и в
спирте, в эфире и во многом другом, а
также что твердые вещества, выделенные из
растворов, часто содержат строго
определенное количество растворителя — как бы
остаток тех соединений, что могли существо-
вать в растворе.
Эта определенность и послужила основой
теории растворов, которую разработал
Менделеев. Объявив о своем намерении
«оживить эту массу данных обобщениями и
гипотезами», он начал изучать зависимость
плотности растворов от их состава. Менделееву
удалось обнаружить много интересного.
Оказалось, что плотность водного раствора
спирта достигает минимума, когда на одну
молекулу спирта в нем приходится ровно
три молекулы воды. На графике,
описывающем ту же зависимость для растворов
серной кислоты, тож^е обнаружились «особые
точки» - изломы, и их положение в
точности соответствовало соединениям молекулы
кислоты с одной, двумя, шестью и ста
пятьюдесятью молекулами воды. Позднее,
впрочем, выяснилось, что последняя точка
ничем особым не отличается, — видимо,
сказалась безмерная увлеченность великого
химика своей гипотезой.
Всего же Менделеев за двадцать с лишним
лет изучил растворение 233 веществ, после
чего окончательно сформулировал в 1887
году свою теорию: раствор — это смесь
растворителя (в частном случае—воды) с
непрерывно образующимися и
распадающимися сольватами (гидратами) растворенного
вещества. Теория получила название гидрат-
ной и быстро стала общепринятой.
И вот на эту самую теорию покушаются
Аррениус, и Оствальд-, и авторитетный
теоретик Вант-Гофф, н с ними — небольшая
группа молодых фнзико-химиков, которую
оппоненты называли «дикой ордой иоии-
стов»! Растворяясь в воде, учнл первый в
мире «иопист» Аррениус, соль (или кислота,
или щелочь) распадается, диссоциирует на
электрически заряженные ионы, которые
путешествуют в среде воды совершенно
свободно, без всякой связи с ее молекулами.
Как частицы одного газа — в другом.
Говорилось это, разумеется, не
голословно, а подтверждалось измерениями и точек
замерзания растворов, и точек их кипения,
и осмотического давления, и
электропроводности. Однако хля тогдашних химиков,
привыкших иметь дело о вещами конкретными
и осязаемыми, эти самые ионы, на которые
без всякого усилия распадаются вещества
предельно прочные, эти ионы, образующиеся
из тел электрически нейтральных, по все же
несущие почему-то электрический заряд, все
равно казались чистой ересью.
Каблуков тоже был химиком, прошедшим
классическую школу, но теория Аррениуса
привлекла его еще в Москве, едва он о ней
прочитал. А приехав в Лейлциг, он был
поражен энергией и радостным художническим
энтузиазмом молодежи, населявшей
лабораторию Оствальда.
Здесь поклонялись точности — измеряли
тысячи точек замерзания, и Вант-Гофф
острил по этому поводу: «Над Европой навис
новый ледниковый период». Здесь, вычисляя
степени диссоциации предельно
разбавленных растворов, считали ионы чуть ли не
поштучно. Здесь едва ли не каждую неделю
открывали новые эффекты, правила,
закономерности.,.
Каблуков в этой компании оказался
одним из «пожилых» — Аррениус был двумя
годами его моложе, а «патриарх» Оствальд
всего на четыре года старше.
Дело для Каблукова нашлось немедленно.
Требовалось ии много ни мало — начать
новое направление физической химии:
проверить применимость законов, выведенных для
водных растворов, к растворам в других
жидкостях. Каблуков был первым, кто стал
измерять электропроводность в спирте и
эфире,— и тут же обнаружил, что правила
здесь действуют во многом иные. В
соответствии с законом Оствальда по мере
разбавления раствора диссоциация должна
усиливаться и молекулярная электропроводность
обязана расти. Но это было установлено для
воды, а в спирте или в эфире
электропроводность хлористого водорода росла лишь
до некоторого предела, после которого
разбавление начинало ее снижать.
Так был открыт эффект аномальной
электропроводности, который и поныне во всех
учебниках упоминается в сочетании с
именем Каблукова. Но главным тогда было,
пожалуй, ие то, что он стал владельцем своего
персонального эффекта, а то, что этот
эффект наводил иа крамольную — с лейпциг-
ской точки зрения — мысль: а вдруг
Менделеев прав и вода действительно играет
какую-то особую, активную роль при
образовании растворов?
Нужно сказать, что к гидратиой теории
юные отцы электролитической диссоциации
относились с задиристой, мальчишеской
непочтительностью. Ведь Менделеев делал
свои измерения с точностью, отнюдь ие
достигавшей пятого знака после запятой, и—
что ужаснее всего — не применял при этом
ни одного из столь любимых «иоиистами»
электрических приборов. Не последнюю роль
играл тут, пожалуй, и тот факт, что
диссоциацию на ионы Менделеев со свойственной
ему прямотой громогласно объявил
несусветной чушью. Его авторитет был огромен.
И как раз в то время, когда Каблуков
мирно измерял электропроводность, острота
полемики о растворах достигла предела, так
что сообщения, поступавшие в Лейпциг из
многих европейских столиц, напоминали
сводки с поля боя.
В центре событий всегда оказывался
Оствальд, который называл себя «бродячим
* проповедником». В обыденной жизни он
был человеком добродушным и корректным,
но в-запале спора его неуемный
темперамент брал верх, так что оствальдовские
«проповеди» далеко не всегда отличались
кротостью. А поскольку многие его
оппоненты тоже за словом в карман не лезли, то
иногда затрагивались и личные достоинства
того или иного уважаемого коллеги и даже
авторитет той или иной национальной
школы.
В 90-е годы в записной книжке А. П.
Чехова появилась знаменательная фраза:
«Национальной науки нет, как нет
национальной таблицы умножения». Наука всегда
объединяла мыслящих людей, и только
недостаточность знаний, нехватка точно уста
новленных фактов открывала простор
ссорам, домыслам и игре самолюбий.
К концу лейпцигской стажировки,
длившейся полгода. Каблуков, надо думать, как
никто другой понимал и сильные и слабые
стороны как гидратиой теории, так и теории
диссоциации — ведь он был учеником
основоположников обоих учений, казавшихся
непримиримыми. Кроме того, ему был глубоко
чужд фанатизм любого рода, поэтому
именно Каблуков, и никто иной, сказал
негромкое, но решающее слово в. шумной,
полемике о растворах. Еще до возвращения в
Москву он понял, что противоречие между
двумя учениями-кажущееся. Диссоциация
на ионы действительно существует — прав
59
Аррениус! Но в растворе ионы
существуют не сами по себе, а в
виде соединений, в виде комплексов с
молекулами растворителя — и в этом верна
теория Менделеева! Поэтому-то столь
важную роль играет природа растворителя, а
вода, которая связывается с ионами
особенно прочно, столь резко отличается от других
жидкостей.
В наши дни такое объяснение усваивается
со школьной скамьи, и потому кажется
совершенно естественным, но в то время его
тоже приняли в штыки. Когда Каблуков
вернулся в Россию, ему крепко доставалось при
каждом публичном выступлении, и притом
доставалось от его же собственных,
глубоко им почитаемых учителей. Однако Иван
Алексеевич неукоснительно отстаивал
теорию диссоциации, дополненную
представлением о сольватации ионов, и наконец в
1891 году, выдержав жаркий научный
диспут, успешно защитил докторскую
диссертацию «Современные теории растворов (Вант-
Гоффа и Аррениуса) в связи с учением о
химическом равновесии». На ее титульном
листе было посвящение — «Дорогим
родителям».
Конечно, выиграть диспут — это еще не
значит убедить в своей правоте всех: для
физиков и химиков наилучшими
аргументами являются факты, опытные данные. Но
издание убедительной, живо написанной каб-
луковской диссертации лривлекло многих
молодых исследователей к проверке новой
теории — и факты посыпались как из рога
изобилия.
Добывали их по всему свету, и
американец Г. Джонс, тоже прошедший лейпцигскую
выучку, в первые годы XX века выполнил
бесчисленные измерения не только ставших
уже традиционными температур кипения и
замерзания, но и подвижности ионов, и
поглощения ими света, и многого другого.
Преданный точным числам, Джонс
подсчитал, что вместе с многочисленными
учениками он потратил на измерения сто человеко-
лет работы. В результате было однозначно
доказано, что каждый ион в растворе не
свободен, а окружен оболочкой из молекул
растворителя, т. е. подтвердилось то самое,
что говорил Каблуков. Конечно, при.шать
это было нелегко, и Джонс утверждал, что
создал совсем-совсем новую теорию.
Пожалуй, это было некоторым преувеличением,
однако трудами Джонса и других
экспериментаторов «гидратио-ионная» теория из
ряда гипотез перешла в разряд бесспорных
истин.
3. СЛЕДСТВИЯ И ПРИЛОЖЕНИЯ
Уже будучи доктором химии, на 42-м году
жизни, Каблуков снова пошел в ученики. На
этот раз — к крупнейшему русскому
термохимику В. Ф. Лугинину. К этому времени,
впрочем, стало выявляться истинное
назначение его бесконечного ученичества: Иван
Алексеевич оказался прирожденным
учителем, а химическая наука не такова, чтобы
можно было о ней компетентно
рассказывать, не «пощупав руками» все ее основные
разделы.
В 1899 году Каблуков стал профессором
Московского сельскохозяйственного
института — нынешней академии имени К. А.
Тимирязева, спустя четыре года — профессором
Московского университета. Еще он читал
лекции в Московском инженерном училище,
станшем позднее Институтом инженеров
железнодорожного транспорта, и всюду его
лекции собирали битком набитые
аудитории, ибо уже в то время сложился
неподражаемый, каблуковский, стиль преподавания.
Иван Алексеевич был чужд ораторских
эффектов, по-домашнему нетороплив, речь
пересыпал какими-то своими особыми,
нередко довольно крутыми словечками. Но
суть дела, подкрепленная его логикой,
запоминающимися опытами, которые он
показывал на каждой лекции, и даже этими
самыми словечками, врезалась в память
слушателей до конца жизни.
Таков же был и стиль его учебников,
выдержавших множество изданий «Основных
начал неорганической химии» и «Основных
начал физической химии»,— краткие
параграфы, написанные самобытным языком с
запоминающимися, неожиданными
сравнениями, и после почти каждого параграфа —
описание демонстрационного опыта.
Имя Каблукова пользовалось уважением
ученых всего мира: участник почти всех
международных научных съездов и
конгрессов начала века, он был добрым знакомым
многих светил мировой физики и химии. К
мнению Каблукова прислушивались. Когда
в 1909 году он предложил присудить
Нобелевскую премию Оствальду, его единодушно
под держа ль. и сын рижского бондаря —
01ин из основоположников современной
физической химии, кстати, к тому времени уже
переставший назло всему свету отрицать
существование атомов и молекул, был
увенчан высшей ученой наградой.
Успехи на профессорском поприще,
однако, не заставили Каблукова забросить
исследования. Поселившись в
Петровско-Разумовском, он все свое свободное время
60
проводил на институтской пасеке.
Сочетались тут интересы и пчеловода, и химика:
продолжая исконную, начатую еще
Бутлеровым работу по внедрению в России
рационального пчеловодства, Каблуков
одновременно начал обстоятельное изучение
химического состава меда, воска и прочих
продуктов, которые он называл «подмесями».
Не зря же он прошел весь искус
органической химии!
Но более всего его по-прежнему
занимали растворы. Он зиал о растворах все, что
можно, и постоянно искал возможность
извлечь из своего знания пользу для людей.
...Теория растворов применима к
металлургическим процессам, к производству
строительных материалов.
...Теория растворов объясняет
происхождение залежей полезных ископаемых.
...Она помогает в изучении свойств меда.
И Каблуков ездит по всему свету, ищет
возможности усовершенствовать технологию
производства на русских заводах, изучает
перспективы добычи азотных, фосфорных и
прочих удобрений из отечественного сырья,
забирается в самые глухие углы России.
И все же большая часть его предложений
попадала под сукно — Российская империя
предпочитала ввозить химические продукты
из Германии; только во время первой
мировой войны в Крыму, в Саках, на основе
рекомендаций Каблукова начали
производить калийные соли и бром...
Лишь при Советской власти начали
осуществляться многие замыслы Каблукова.
В 1925 году были открыты огромные
месторождения калийных солей в Соликамске,
и Иван Алексеевич, которому было уже
68 лет, немедленно отправился на Урал
помочь в организации их добычи: по масштабу
работы здесь были не сравнимы с теми, что
велись в Крыму. Затем на своей кафедре в
Сельскохозяйствеиной академии Каблуков
возглавил изучение процессов образования
сложных удобрений.
Воспоминания о нем большинства
очевидцев относятся к 30-м годам. Крепкая
крестьянская фигура Ивана Алексеевича уже
начинала сутулиться, борода поседела, но
глуховатый бас сохранил полную силу, а
лекции продолжали поражать ясностью
мысли и остроумием. По-прежнему каждый из
его бесчисленных дипломников и аспирантов
становился для Ивана Алексеевича членом
семьи, о котором он помнил и которому
помогал многие годы спустя. По-прежиему
долгие часы проводил он на пасеке за
самой мирной на свете крестьянской работой.
...В начале 30-х годов обнаружили
залежи апатитов на Кольском полуострове, и
77-летний профессор снова собрался в
дорогу. На этот раз — в Хибиногорск, чтобы
увидеть, как сбывается его давняя мечта об
отечественных фосфорных удобрениях.
К этому времени Каблуков стал героем
труда A926 г.), заслуженным деятелем
науки A931 г.), почетным академиком A932 г.).
Его пригласили преподавать во Всесоюзную
промышленную академию, где учились
высшие командные кадры советской индустрии.
Одновременно он уделял все больше
внимания популяризации науки и ее истории.
История его увлекала с детства —
Каблуков не без юмора вспоминал, что еще когда
он был непоседливым, не блиставшим
отличиями гимназистом, одна из немногих
пятерок его табеля всегда стояла в графе
«история». Теперь он сам был живой исто
рией русской науки, и его воспоминагия о
Бутлерове, Менделееве, Марковникове
были бесценными свидетельствами очевидца.
Уходить от дел Каблуков не собирался.
В 1940 году вышел новый его «Курс
лекций по неорганической химии», затем —
полное издание его многолетнего труда «О
меде, воске, пчелином клее и их подмесях». И
все же годы брали свое: Иван Алексеевич
тяжко заболел. Началась война. Он был
эвакуирован в Ташкент. Там Каблуков
скончался, не дожив четырех месяцев до 85-летии.
Распространенное мнение о том, что научные
открытия никак не связаны с человеческими
качествами их авторов, далеко от истины.
Открытие, большое или малое,— это только
видимый, измеримый результат тихой, но
непрерывной работы, в которую человек
вкладывает все, что у него есть за душой.
Тот вклад, который Иван Алексеевич
Каблуков в ряду со многими, куда более
прославленными, чем он, деятелями мировой
науки внес в создание современного учения
о растворах,— это важное, по, может быть,
не самое главное его открытие.
Люди были для Каблукова дороже и
интереснее, чем молекулы или ионы. Поэтому
и удалось ему совершить не одно открытие,,
а многие десятки и сотни.
То было открытие десятков и сотен
крупных ученых или просто хороших
специалистов, но всегда честных и добрых людей,
которым посчастливилось учиться у
человека истинно щедрой, истинно большой
души— Ивана Алексеевича Каблукова.
В. ЗЯБЛОВ
Сорок лет назад, с открытия в нашей стране реакции трансаминирова-
ния, которая связывает белковый и углеводный обмен, родилось новое
направление биохимических исследований. Все последующие годы
отечественная наука занимала в нем лидирующее положение. Сейчас
исследования вступили в решающую фазу. В Советском Союзе
расшифрована аминокислотная последовательность фермента трансаминазы и на
основе рентгеноструктурного анализа построена пространственная
модель этого белка.
Трансаминаза, которой посвящены публикуемые здесь две статьи,
возможно, окажется тем белком, на примере которого будут выяснены
основные принципы ферментативного катализа.
1 Ч А -1 *' Ы
Молекулярный
конвейер
В живой клетке одновременно идут самые
разнообразные химические реакции.
Зададим естественный вопрос: почему все эти
процессы не «перепутываются»? Ведь кар
тина, в которой продукты и
промежуточные соединения одних реакций тотчас же
взаимодействуют с исходными
соединениями и так далее, явно противоречит нашему
интуитивному представлению о
строжайшей упорядоченности химических событий
в живых организмах. В учебниках можно
прочесть: все реакции в живых
организмах ускоряются ферментами,
представляющими собой белки. Надо сказать, от
этого определения не становится легче.
Кажется, что ускорение реакции может лишь
увеличить хаос. Но это не так, и вот
почему. Ускорение реакций ферментами столь
чудовищно велико, что в их отсутствие
большинство «химикалиев» клетки инертны
и практически не реагируют друг с другом
И только присоединяясь к активному
центру ферментов, молекулы могут вступать в
реакцию. Но здесь они защищены белком
от посторонних молекул, так как каждый
белок-фермент катализирует только те
реакции и только с теми веществами, для
которых он предназначен.
Вот мы и сформулировали три главные
свойства ферментов: во-первых,
чрезвычайно высокая каталитическая эффективность;
во-вторых, абсолютная специфичность по
типу реакции (из многих возможных
превращений данного вещества осуществляется
лишь одно) и, в-третьих, специфичность к
субстрату (то есть из многих веществ,
способных к данному типу превращения,
фермент взаимодействует лишь с одним или
несколькими; они и называются
субстратами этого фермента).
Из сказанного следует, *что ферментов
должно быть огромное количество,
примерно столько, сколько в клетке различных
субстратов, то есгь сотни тысяч. Можно ли
тог ia говорить об общих, универсальных
принципах работы ферментов? Ответ мы
попытаемся дать в этой статье.
40 ЛЕТ НАЗАД...
Московские биохимики Александр Евсеевич
Браунштейн и Мария Григорьевна Крицман
открыли новый класс реакций, идущих в
клетке. В этих реакциях происходят
взаимные превращения аминокислот и
органических кислот. Открытие было очень
важным потому, что выявляло связь между
углеводным обменом (источником энергии)
и синтезом аминокислот, из которых
построены белки.
Вот эта реакция, получившая название
реакции трансаминирования:
Н
I
Rx—С—СООН -|- R.,—С—СООНч=*
I " I
NH., О
аминокислота кетокислота
Н
I
^^Яг—С—СООН + R2—С—СООН
■; I
О NH2
кетокислота аминокислота
62
Здесь Ri и R2—химические группировки,
которыми аминокислоты (и кетокислоты)
отличаются друг от друга.
Свое название реакция получила
потому, что, как видно из уравнения,
аминогруппа одной аминокислоты переносится
на кетокислоту, превращая ее в новую
аминокислоту. (Опытами доказано, что процесс
идет именно так, а не путем обмена
радикалами Ri и R2.) Таким образом, процесс
позволяет аминокислотам и органическим
кислотам обмениваться аминогруппами,
превращаясь в новые амиио- и кетокислоты.
Например, если в клетке ие хватает какой-
нибудь аминокислоты, то ее можно
«сделать» из кетокислоты и другой
аминокислоты с помощью реакции
трансамииирования.
Поскольку биохимики больше всего на
свете уверены в том, что для всякой
реакции есть свой фермент, то и не открытые
еще тогда ферменты для реакции траис-
аминирования были названы трансамииа-
зами.
ВИТАМИН В6—СПУТНИК
ТРАНСАМИНАЗ
Конечно, сразу нашлись энтузиасты,
которые захотели выделить траисаминазу,
чтобы исследовать реакцию в пробирке.
Извлечение определенного белка из клетки, в
которой содержатся сотии тысяч разных
белков, очень непростая задача. Мы ие будем
останавливаться на том, как это делается.
Скажем только, что к каждому белку
нужен индивидуальный подход. В случае
трансаминазы, например, помогла ее
устойчивость к нагреванию. На одной из стадий
очистки экстракт прогревают, разрушая
большииство посторонних белков. Но все-
таки даже многостадийная очистка далеко
не всегда позволяет получить
индивидуальный белок. Чаще всего посторонние
примеси придают образцу желтоватый цвет.
Поэтому понятно, что впервые получивший
траисаминазу американский биохимик
И. Сайзер с неудовольствием
констатировал: «К сожалению, препарат оказался
желтым». Но он напрасно винил себя. Чем
больше очищали траисаминазу, тем желтее
становился ее раствор. Стало ясно, что
белок содержит прочно связанный
окрашенный компонент, так называемый кофер-
меит. Им оказался пиридоксальфосфат —
вещество из группы витамина Вб.
Ключевую роль витамина В6 в реакции
траисаминирования предсказывали еще до
выделения чистых трансаминаз. В первые
послевоенные годы химик Э. Сиелл открыл,
что реакция трансамииирования может идти
в пробирке без всякого фермента — нужно
только кроме субстратов добавить
пиридоксальфосфат (и такие ионы, как Fe3+).
Схема реакции с участием пиридоксаль-
фосфата была предложена независимо и
практически одновременно академиками
А. Е. Брауиштейном и М. М. Шемякиным
в СССР, а также Э. Сиеллом, Д. Метцле-
ром и М. Икавон в США в 1953—1954
годах. По этой схеме молекула гшридоксаль-
фосфата выполняет роль «челнока»,
отрывая аминогруппу от аминокислоты и
передавая ее кетокислоте. Таким образом, потле
каждого цикла, пиридоксальфосфат
предстает в неизменном виде и, следовательно,
проявляет себя истинным катализатором.
Тут самое время задать вопрос: раз
фермент ие нужен, так зачем же он нужен?
Ответ прост: ни одно из трех
отличительных свойств ферментативной реакции,
сформулированных в начале статьи, не
проявляется в этой реакции. Характерное время
реакции составляет от десятка минут до
часов (вместо тысячных долей секунды,
когда работает трансаминаза). Кроме
трансамииирования в растворе идут и другие,
побочные реакции. И наконец, в процессе
участвуют почти любые аминокислоты и
кетокислоты, тогда как фермент работает
только с одной парой амино- и кето-
кислот.
Но ие стоит отчаиваться из-за этих
несовершенств. Раз уж пиридоксальфосфат
присутствует в трансаминазе, то,
несомненно, он выполняет ту же функцию, что и в
бесферментной системе, только белок делает
его работу более эффективной, а
реакцию — специфичной. Ответить на вопрос,
как белок это делает, и означает понять
механизм ферментативного катализа.
Кажется, что мы опять вернулись к тому, о
чем говорили в начале статьи: как же
работает белок? Но это только так кажется.
ВСЕ ПОЗНАЕТСЯ В СРАВНЕНИИ
Можно количественно стравиить две
реакции — ту, в которой участвует
трансаминаза, с той, которая идет без этого белка.
Изменяя условия бесферментнон реакции,
например варьируя рН или добавляя
дополнительные катализаторы, можно судить о
том, как работает фермент или, точнее, что
дополнительно ему приходится делать,
чтобы медленный неспецифичиый процесс
превратился в чрезвычайно быстрый и
специфичный. Эта возможность количественно
амииокнслота (нентральиал форма)
Н
R—С—СООН
R — С — СООН
n(h2
О
\
Ь
ноХ|Чо'
но
сн5
hzo3poch?
н^\
он
СН3
н/Ч./^сНз
N+
Н
пиридоксальфосфат (натионная форма)
Н
координата реанции
Ч
R
\
•.-..«*///;
пиридоксальфосфат
'''"/у>,///У
змн.нонислота
СООН
Н
I
координата реакции
«4
<
1
Першая стадия реакции между аминокислот*
и пнрндоксапьфосфатом — образование нк
ковапвнтного номппвкса
сравнить ферментативный и нефермеитатив-
ный процессы сделала реакцию траисамини-
рования уникальной в выяснении механизма
белкового катализа. К этому сравнению
мы и переходим.
Напомним: траисаминаза ведет реакцию
примерно в миллион раз быстрее, чем пири-
доксальфосфат. Но гораздо больше дает
сравнение скоростей не суммарной реакции,
а ее отдельных стадий. Траисаминирование,
как это уже было сказано, слагается из
отдельных последовательных стадий. И вот
две группы исследователей — в США и в
Италии — определяют скорости отдельных
стадий. Первая группа работает с
модельной системой (без фермента), вторая — с
реакцией, .которую катализирует одна из
траисамииаз, аспартат-траисаминаза.
Что же показало сопоставление? Вот
первая стадия реакции — ковалеитиое
присоединение аминокислоты к пиридок-
сальфосфату (рис. I). Характерное время
реакции для этой стадии в модельной
системе составляло примерно 1000 с. При
тех же условиях фермент работал на этой
стадии в миллион раз эффективнее. Его
время было около 0,001 с, и понадобились
сложные методы для регистрации столь
быстрого процесса. Попытаемся объяснить
эту разницу.
В растворе молекулы движутся
хаотически. Чтобы произошла химическая реакция,
реагентам (в нашем случае—пиридоксаль-
фосфату и аминокислоте) надо столкнуться
друг с другом. Но этого еще не достаточно.
Нужно, чтобы реагенты были определенным
образом ориентированы друг относительно
г
Пнрмдоксапьфосфат и аминокислота так вэанмно
ориентированы, что реакция становится
возможной. Координата реакции проходит
перпендикулярно плоскости СНО. как лонаэано
на рисунке. Только та молекула аминокислоты,
которая попадает своем аминогруппой е узкие
секторы, сможет прореагировать
с пнрндоксапьфосфатом
друга (рис. 2), вдоль, как принято
говорить, координаты реакции. В нашем
случае координата реакции лежит
перпендикулярно плоскости НСО пиридоксальфос-
фата. И прореагирует только та молекула
аминокислоты, которая попадет своей
аминогруппой в узкие секторы, окружающие
координату реакции. Остальные
столкновения будут безрезультатны. Вероятность
«правильного» столкновения составляет
примерно 0,001. Это означает, что из
тысячи столкновении в среднем лишь одно
могло бы быть продуктивным, и это
неизбежная ситуация для раствора. Ну а в
случае с ферментом?
Давно уже предполагали, что участок
поверхности активного центра фермента
представляет как бы слепок с формы
субстрата. Именно такой комплементарностью
объясняли субстратную специфичность:
чужой ключ не подойдет к замку. Но эта
модель предполагает строгую ориентацию
субстрата на ферменте. Значит, если
допустить, что ориентация происходит очень
быстро и молекула субстрата удерживается
в активном центре достаточное время, то
можно объяснить тысячекратное
увеличение скорости ферментативной реакции на
даииой стадии.
Но опыты показывали, что эффективность
траисаминазы на этой стадии ие в 1000, а
в миллион раз больше. Следовательно,
оставалось объяснить разницу еще в тысячу
раз...
Объяснение оказалось довольно
неожиданным и очень интересным. Все дело в
том, что в воде и аминокислота и пири-
доксальфосфат диссоциируют на ионы.
Получается смесь различных иоииых форм.
Например, для аминокислоты RCHNH2COOH:
RCHNH+COO-.RCHNH СОО~,
RCHNH^COOH.
А реакционная способность разных
ионных форм отнюдь ие одинакова. И когда
группа Т. Брюса (США) определила
индивидуальную скорость реакции для
каждого сочетания ионных форм аминокислоты и
пиридоксальфосфата, то оказалось, что
-быстрее всего реагируют (см. верхний
рисунок) незаряженная форма аминокислоты
и положительно заряженная форма пири-
доксальфосфата.
Остальные ионные формы в сотни и
тысячи раз менее реакциоииоспособны. Если
сравнить теперь скорость взаимодействия
самых активных форм со скоростью первой
3 Химия и жизнь № II
65
стадии реакции, которую ведет траисамииа-
за, то оказывается, что белок всего лишь
в 100—1000 раз эффективнее. Вспомним
теперь, что тысячекратное увеличение
достигается правильной ориентацией реагентов
иа ферменте.
И вот мы приходим к чрезвычайно
важному выводу: можно полностью объяснить
все различия в скорости первой стадии
модельной и ферментативной реакций, если
предположить две вещи:
первая — на траисамииазе реагирующие
вещества принимают наиболее активную
ионную форму и
вторая — фермент ориентирует реагенты
вдоль координаты реакции.
А теперь — о бесфермеитиой системе.
Конечно, ориентировать в ней реагенты нельзя
в принципе. Но ведь и в ней присутствуют
ионные формы, между которыми реакция
может идти очень быстро. Почему же она
идет не в тысячу, а в миллион раз хуже,
'чем с ферментом? Ответ состоит в том, что
доля этих форм ничтожна. Казалось бы,
можно повысить концентрацию
положительно заряженного пиридоксальфосфата,
понижая рН среды. Но при этом
одновременно понижается концентрация наиболее
активной нейтральной формы другого
участника реакции — аминокислоты Нос
вытащили — хвост увяз, и наоборот. Именно из-
за того, что в растворе нельзя
удовлетворить взаимоисключающие требования,
процесс идет очень медленно.
Вот мы еще иа один шаг приблизились
к пониманию работы фермента. Фермент
должен уметь заставить каждый из
реагентов принять свою наиболее активную
форму (которая есть и в растворе, ио
только в очень малой пропорции). Следующий
очевидный вопрос—как именно удается
это ферменту?
ПРИНЦИП МНОГОТОЧЕЧНОГО
СВЯЗЫВАНИЯ
Что в переводе иа язык физики, означает
слово «заставить»? Заставить — значит
перевести соединение из энергетически
выгодного для него состояния в состояние с
большей энергией, то есть невыгодное. Но
ие нарушает ли при этом фермент закон
сохранения энергии? Поскольку этого
нельзя допустить, необходимую энергию
ферменту следует позаимствовать. Откуда?
Единственная возможность — использовать
часть энергии связывания реагентов в
активном центре.
Чтобы уяснить, как это может
происходить, представим себе тонкую упругую
стальную полоску. Очевидно, что согнутое
ее состояние — энергетически невыгодное.
Однако если прикрепить к полоске по краям
кусочки железа и поднести магнит, то
пластинка согнется. В этом случае часть
энергии взаимодействия железа и магнита идет
иа удержание полоски в согнутом
положении. Если полоску взять покороче—так,
чтобы ее ие пришлось сгибать, то связь с
магнитом будет сильнее. Функцию кусочков
железа в случае пиридоксальфосфата
выполняют принадлежащие этой молекуле
химические группы. Исследования,
проводимые доктором химических иаук М. Я- Кар-
пейским в Институте молекулярной
биологии АН СССР, показали, что пиридоксаль-
фосфат закреплен иа ферменте всеми
своими боковыми группами. Вероятно, вы уже
догадываетесь, для чего нужно такое
«многоточечное» связывание. Ведь чтобы
заставить пиридоксальфосфат принять
энергетически невыгодную («напряженную», по
аналогии со стальной полоской) ионную
форму, обладающую наибольшей реакционной
способностью, надо позаимствовать какую-
то часть энергии его присоединения к белку.
Поэтому и приходится закреплять кофер-
меит по возможности прочнее.
Так нам удалось конкретизировать
первый принцип работы фермента: участники
реакции переводятся в наиболее реакциои-
носпособиые формы благодаря
многоточечному связыванию. Кроме того,
многоточечное связывание помогает правильно
ориентировать реагенты, то есть выполнить
второй принцип катализа.
МОЛЕКУЛЯРНЫЙ
КОНВЕЙЕР
Но если реакция состоит ие из одной, а из
многих последовательных стадий, то двух
этих принципов недостаточно. Нужно,
чтобы было соблюдено еще одно условие.
А именно: оба принципа — ориентация и
стабилизация — должны выполняться иа
каждой стадии многостадийной реакции. Это
весьма непростое требование, так как
разные стадии — это по существу разные
химические реакции. А условия, оптимальные
для одной реакции, вовсе ие обязаны
совпадать с оптимальными условиями для
другой. Хуже того, в реакции траисамииирова-
иия отдельные стадии требуют прямо
противоположных условий. Одна из стадий
лучше идет в щелочной среде, а другая —
в кислой. Ясно, что в бесфермеитиой
системе нельзя одновременно выполнить оба
66
условия. А можно ли это сделать в
присутствии фермента?
Представим себе, что иа одной стадии
реагенты располагаются вблизи той группы
в составе фермента, которая захватывает
протон (это эквивалентно щелочным
условиям), а перед следующей стадией, в
которой требуются кислые условия,
реагирующие вещества меняют свою позицию
относительно фермента и оказываются в
близком соседстве с группой, отдающей
протон. Иными словами, чтобы выполнить
третий принцип — «переключение условий»
на каждой стадии, иам приходится
предположить, что по ходу реакции
меняется взаимное расположение реагентов
и белка.
Можно спросить — кто же их двигает?
Вопрос законный, и без ответа на него все
рассуждение повисает в воздухе, ибо
нельзя объяснять непонятное неизвестным.
Попробуем проанализировать ситуацию.
Что значит, что реакция многостадийная?
Это значит, что исходное химическое
соединение последовательно превращается в
другие соединения, меняя химическую, а
следовательно, и пространственную
структуру. Но поскольку реагент постоянно
связан с ферментом, то изменения
структуры реагента неизбежно меняют и его
расположение на ферменте. Это как раз и
позволяет понять, что же перемещает
реагент относительно белка: сама химическая
реакция.
Итак, теперь мы можем
конкретизировать и третий принцип: «переключение
условий» от стадии к стадии происходит
благодаря структурным перестройкам
участников реакции.
Как это могло бы происходить у транс-
аминазы, показывает модель,
предложенная М. Я. Карпейским и автором этой
статьи (цветная схема иа с. 68). В ней
«переключение условий» после первой стадии
совершается вследствие поворота кофер-
меита иа белке. Повернувшись, реагенты
сближаются с теми каталитическими
группами белка, которые должны вести
следующую стадию реакции. Не правда ли, в
такой модели фермент похож на конвейер но
«обработке» субстрата?
Надо сказать, что построение моделей■-
одни из этапов научного исследования. Это
Возможное объяснение опыта Аригоии.
Вертикальные стрелки — направление, по которому
идет реанцня (снизу кофермент защищен белком).
Слева — ситуация до взаимодействия с субстратом,
справа — после присоединения субстрата.
Когда группа C=N поворачивается на 180°,
кофермент подставпяет для реакции другую сторону
N—
У
Н F
СН3 ОН N
белок
белок
3*
67
тот самый момент, когда накопленных
данных уже достаточно для попытки
представить возможный механизм явления, но еще
недостаточно, чтобы утверждать, как все
на самом деле происходит. Модели
полезны тем, что позволяют планировать
конкретные эксперименты и думать над
объяснением уже сделанных. Наша модель
заставляет думать о том, как можно было бы
обнаружить в эксперименте предсказанный
поворот пиридоксальфосфата и
существуют ли факты, которые могли бы
подтвердить или опровергнуть модель.
ВЕРТИТСЯ ЛИ
КОФЕРМЕНТ?
Повод для размышления дают очень
интересные опыты, сделанные Д. Аригони в
Швейцарии. Он изучал реакцию кофермен-
та в трансаминазе с простыми
восстановителями и получил удивительный результат.
Оказалось, что в свободном ферменте, то
есть в отсутствие субстрата и в фермент-
субстратном комплексе для этих
соединений были доступны разные стороны
кольца кофермента. Посмотрите еще раз на
схему. Кофермент трансаминазы,
поворачиваясь, отклоняется от белка одной своей
стороной и соприкасается — другой. То
есть для взаимодействия с «внешним
миром» у кофермента оказывается доступной
то одна (в исходном белке), то другая (в
комплексе с субстратом) сторона. Это —
возможное объяснение опытов Д. Аригони.
Но единственное ли? Можно ли считать
обсуждаемую модель доказанной? Нет,
нельзя. Для этого надо доказать, что не
существует другого объяснения.
А другое объяснение было предложено
доктором химических наук Е. С.
Севериным (Институт молекулярной биологии
АН СССР). Оно очень простое и тоже
хорошо согласуется с результатами Арнгони.
Не обязательно поворачивать весь
кофермент, достаточно повернуть другой
стороной лишь ту группу, которая участвует в
реакции (рис. 3).
Но — гипотезы гипотезами, а последнее
слово всегда за природой. Мы не можем
навязать ей свои модели, а она нам может.
Пока что мы убедились лишь в том, что
фермент — это своеобразная молекулярная
машина, в которой жесткость всей
конструкции сочетается с движением
некоторых частей. Именно потому, что фермент —
машина, он может быть столь эффективным
катализатором. Узнать подробности о
работе этой машины удастся лишь после того,
как увидим ее конструкцию ■— ее
пространственную структуру.
И поэтому все, кто познакомился с
проблемой ферментативного катализа, будут с
нетерпением ждать результатов рентгено-
структурного исследования трансаминазы.
Кандидат физико-математических наук
В. И. ИВАНОВ,
Институт молекулярной биологии
АН СССР
Так, может быть, идет начальная
стадия трансаминирования ■ активном центре
фермента.
Синий цвет — кофермвнт, красный —
субстрат. Зацггрижованные области — точки
прикрепления реагентов н белну. Вверну
изображено искодное
состояние, ногда субстрат
уже присоединился к активному центру,
но еще не начал реакцию с ноферментом.
Кофермвнт лежит в-
гориэонтальной плоскости.
Внизу — мимическая связь субстрата
с нофермвнтом уже образовалась.
Это заставляет кофермент повернуться
в новую плоскость
60
• • «
• m
• в • •
• • • • • * •
• • t • •
• • •-••••• • •
• • •••••■••• • •
• • I
• * » • « • •
■ • • •
• • • • • I • #
• • • • 9 % в • » ф »
••••• • * щ т #.••••
• • • * • • •
••••• » » ^ » * •••••.
• • • • Ф m • • • • .
• • • • • . • •
• • • ■
• • * • m • •
• -•
• • ••••§»••• * •
• • ••• + •«• m »
• » « • • f • • . •
• • • • •
• • • • • • .
• *
• • • •
•
m •
'•»
>• « • i
«Насквозь»
изученный
фермент
Свойствам аспартат-трансамнназы
посвящено огромное множество исследований,
молекула этого фермента как будто
«насквозь» изучена, и все же о механизме
работы трансаминазы мы говорим лишь
предположительно, все радужные перспективы
ожидают нас где-то в будущем. Чего же
пока не хватает?
РЕНТГЕНОВСКИЙ СНИМОК
МОЛЕКУЛЫ
Мы пока не знаем, как молекула выглядит.
Мы рассуждаем о фнзнологнн молекулы, не
зная ее анатомнн: мы не знаем
конкретного взаимного расположения тех
химических групп белка, которыми определяется
все, на что фермент способен. Ииымн
словами, нам необходимы сведения о
геометрии молекулы, .нам нужен «портрет», а еще
точнее «рентгеновский снимок», поскольку
требуется знать детали строения как на
поверхности, так н внутри молекулы.
Такой рентгеновский снимок мы
действительно можем получить с помощью
рентгеновых лучей, хотя, разумеется, дело не
сводится к простому просвечиванию.
О строении молекулы мы узнаем, используя
метод рентгеиоструктурного анализа
кристаллов белка. Рискуя впасть в немилость-
у посвященных, попробуем хотя бы в
нескольких словах напомнить суть этого
метода.
В растворе молекулы фермента вольны
как угодно перемещаться и меняют свою
70
Рентгенограмма кристалла
аслартат-трансаммназы
ориентацию. Для изучения геометрии
молекулы это не годится — действительно,
можно ли фотографировать человека, если он
все время ерзает и крутит головой?
Получая кристалл белка, мы приобретаем
возможность закрепить молекулы друг
относительно друга и придать им одинаковую
ориентацию. «Рентгеновский снимок»
кристалла выглядит довольно любопытно
(фото на стр. 70). Пучок лучей, попадая на
кристалл, отклоняется во множестве
дискретных направлений и взаимодействует
с веществом фотопленки. После проявления
мы видим четкие дифракционные пятна с
разной степенью почернения. Степень
почернения можно измерить, получается
множество чисел. В них и заключена
информация о строении молекул исследуемого
белка.
Раньше она была скрыта в кристалле,
теперь она скрыта в цифрах. Что же
дальше?
Когда имеешь дело с цифрами, дальше,
естественно, следуют расчеты — не столько
сложные, сколько громоздкие и
длительные; выполняют их обязательно с помощью
электронной вычислительной техники.
КАК ЭТО ДЕЛАЕТСЯ
Рентгеноструктурный анализ кристаллов,
состоящих из небольших молекул, — дело
хоть и не простое, но обычное. Работа с
белками намного сложнее.
Чтобы сколько-нибудь подробно узнать
пространственное расположение химических
группировок в молекуле аспартат-транс-
аминазы, надо проделать около ста тысяч
измерений. Имеющаяся рентгеновская
техника вместе со всей автоматизацией —
если еще эту технику ни с кем не надо
делить — позволяет выполнить все эти
измерения за два-три месяца «чистого» времени
(за вычетом времени на все неурядицы, без
которых пока никому обойтись не удается).
Много ли это? Пожалуй, не слишком. Если
оценить полный срок всей работы, то
месяцы превращаются в годы — два-
три года как минимум. Впрочем, и
после этих лет остается еще много чего
сделать.
Основное время уходит на расчеты. Они
не обходятся без ошибок. Нет,
вычислительная машина практически никогда ие
ошибается, ошибается человек. Он же эти
ошибки находит, исправляет, осмысливает
результаты расчетов, с тем чтобы затеять
новые.
Пусть, однако, все нужные расчеты
проделаны и построена модель молекулы
белка. Что же дает эта модель, видны ли и
ней отдельные атомы? Строго говоря, при
исследовании белков до отдельных атомов
добраться не удается: проглядывают лишь
контуры более крупных группировок, содср
жаших по пять-шесть атомов. К счастью,
практически для всех таких группировок
уже известны определенные геометрические
стандарты, с их помощью можно построить
модель белка, в которой обозначен каждый
атом молекулы.
НАЧАЛО ПОЛОЖЕНО...
Итак, вроде бы все ясно. Надо получить
кристаллы аспартат-трансаминазы, отнести
их в рентгеноструктурную лабораторию и
два-три года подождать — в надежде, что
там, в лаборатории, будут во всю работать.
Но не все так просто. Что там два-три
года — случается, что и десяти не хватает.
Оказывается, очень много времени уходит,
чтобы работу начать. Это, во-первых. Во-
вторых, нужны кристаллы, получение
которых зависит от случая. По крайней мере
'это относится к выращиванию самых
первых кристаллов. Вы пробуете множество
вариантов, тратите уйму белка —
кристаллы не растут. А белка жалко.
Чуть раньше других нащупали метод
получения кристаллов
аспартат-трансаминазы, пригодных для рентгеноструктурного
исследования, в лаборатории Александра
Евсеевича Браунштейна в Институте
молекулярной биологии АН СССР. Это было
весной 1975 г. В 1976 г. крупные кристаллы
научились получать уже довольно
уверенно. К августу того же года набрали
приличную скорость и «структурщики»,
работающие в Институте кристаллографии
АН СССР под руководством Бориса
Константиновича Вайнштейна.
В том же 1976 г. получили хорошие
кристаллы аспартат-трансаминазы в Швейца
рии. Это были кристаллы несколько иной
аспартат-трансаминазы — не той, с которой
работали в Москве. И кристаллическая
модификация казалась другой. Группа
профессора Иоганна Янсониуса в Базеле в
начале 1977 г. активно взялась за
исследование этих кристаллов.
К этому времени успеха добились также
и в США, в группе Дэвида Метцлера. Если
в Москве и в Базеле работали с
кристаллами из куриных сердец, то в США сумели
71
закристаллизовать свиную аепартат-тр-анс-
аминазу. Кристаллы оказались весьма
близки к московским, но разница все же не
так и мала. Рентгеновскую часть работы
взял на себя Артур Арнон, уже познавший
хитрости рентгеноструктурного анализа в
работе с другими белками.
ПЕРВЫЕ ВПЕЧАТЛЕНИЯ
При рентгеноструктурном анализе
кристаллов белка какое-то время можно вначале
сэкономить, если весь цикл исследования
строить на малом числе измерений. Правда,
при этом модель передает гораздо меньше
деталей строения молекулы. Мы видим
облик молекулы лишь в общих чертах,
атомные детали остаются недоступны.
В этой экономии есть свой резон. Это как
бы разведка, позволяющая найти наиболее
благоприятный путь исследования. Если
вести работу без такой разведки, ошибки
могут оказаться очень дорогими.
В начале 1977 г. московской группе
кристаллографов удалось построить модель
молекулы аспартат-трансаминазы с
разрешением 5А. Когда мы говорим, что
структура получена с разрешением 5А, это
означает, что детали мельче. 5А сильно
размыты и практически не видны. Фотографию
этой модели вы видите на стр. 73.
Молекула аспартат-трансаминазы — это
димер, состоящий из двух химически
идентичных субъединиц. Субъединицы хорошо
видны на нашей модели. В самом грубом
приближении каждая субъединица
выглядит эллипсоидом с осями 40, 50 и 60 А.
Если оценивать размеры всей молекулы, то
в одном из измерений надо взять два раза
по 40 А, то есть всего получится
80 А.
Во многих белках фрагменты
полипептидной цепи оказываются скрученными в
цилиндрическую спираль. Обычно такая
спираль близка к знаменитой
альфа-спирали, теоретически предсказанной Лайнусом
Полингом в 1951 г.: на пять оборотов
альфа-спирали приходится 18 мономерных
звеньев- 18 аминокислотных остатков. На
моделях, соответствующих разрешению 5 А,
такие спирали выглядят сплошными
прямолинейными стержнями, четко
отделяющимися от других частей молекулы. В молекуле
аспартат-трансаминазы на долю
альфа-спиралей приходится около 40% всей
структуры, каждая субъединица насчитывает
девять таких альфа-спиральных участков
различной длины. Особенно выделяется
длинная альфа-спираль, вытянутая на 40 А.
Расположение альфа-спиралей в обеих
субъединицах явно повторяется: это делает
особенно наглядным структурное сходство
субъединиц.
Само по себе это сходство даже нельзя
назвать результатом исследования —
трудно было бы представить что-либо иное.
Вместе с тем, когда это сходство
обнаружилось, стало намного спокойнее — значит,
не сделано никаких существенных ошибок
и полученная модель отражает истинные
черты молекулы.
ОХОТА ЗА КОФЕРМЕНТОМ
11 опять измерения, цифры, расчеты. Со
временем из этих цифр вырастет новая
модель молекулы, намного более детальная.
На ее основании мы какие-то гипотезы
подтвердим, а какие-то опровергнем. Причем
опровергать почему-то приятнее.
В первую очередь мы должны
проследить ход полипептидной цепи белка в
пространстве, должны увидеть, куда
присоединяется молекула субстрата, должны
узнать, как сориентирован относительно
других частей молекулы кофермент пнри-
доксальфосфат.
Кстати, а где он расположен? Нельзя ли
найти его на уже построенной пятианг-
стремной модели - ведь размеры кофер-
мента как раз таковы, чтобы его можно
было увидеть даже и сейчас.
Увидеть-то можно — трудно опознать.
Какой-то кусочек «вещества» модели,
безусловно, соответствует пиридоксальфосфату,
но ой ничем не выделяется из основной
массы молекулы белка. Иными словами, на
пятиангстремной модели мы могли бы
увидеть пиридоксальфосфат лишь в том
случае, если бы его удалось как-то пометить.
Вариантов довольно много. Например,
можно получить препарат апофермента
(фермент без кофермента, в нашем
случае аспартат-трансаминаза без пиридок-
сальфосфата). Далее апофермент надо
закристаллизовать и проделать еще раз* всю
ту же работу с кристаллами апофермента,
вплоть до построения модели. На этой
модели все должно быть, как и прежде, и
лишь в одном каком-то месте в каждой
из субъединиц должен исчезнуть маленький
кусочек «вещества», соответствующий ко-
ферменту.
Это, конечно, целая история. Кто-то
должен начать работу с апоферментом,
►
Модель молекулы
аспартат-трансаминазы
П
\
I
F*
i
■H
опять будет очень трудно получить
кристалл, да и рентгенщикам работа долгая.
Другой вариант полегче: получив
препарат апофермента, надо ввести в него
модифицированный пиридоксальфосфат, к
которому химики добавят, скажем, атом
брома. У нас снова будет весь фермент,
можно надеяться, что и кристаллизация не
вызовет новых забот. Если кристаллы
получатся такие же, как и раньше, то
рентгеновской работы потребуется меньше.
Используя те же цифры, которые привели
нас к структуре немодифицированного
фермента, мы можем сразу вслед за
измерениями провести расчет так называемой
радостной структуры: все те детали,
которые в модифицированном белке остались
прежними, «вычтутея»; мы увидим, лишь
то, что в молекуле изменилось, — в нашем
случае только лишний атом брома. У
брома высокая электронная плотность, его
будет легко заметить, и станет ясно, где
находится кофермент, к которому атом
брома прикреплен.
Но и тут не все просто. Бром в
пиридоксальфосфат ввести можно, и химики это
уже проделывали, но сейчас они заняты
другой работой. Уже н веществ нужных под
рукой нет. А биохимикам надо очень уж
аккуратно манипулировать с белком:
удалять обычный пиридоксальфосфат, вводить
модифицированный. Справятся ли?
Вариант третий, самый легкий: в готовые
кристаллы надо ввести какой-либо
ингибитор молекулу, которая подобно субстрату
хорошо связывается с белком, да так на
нем и остается, не претерпевая никаких
превращений. Надо лишь подобрать
ингибитор, который бы покрепче связался с
белком. Например, гидразид изоникотиновой
кислоты.
У этого варианта есть свои минусы, но
раз уж он такой легкий, начали именно
с него. Что же получилось? Разностная
структура, рассчитанная для этого случая,
позволила, во-первых, увидеть множество
участков, где появилась новая плотность,
которой раньше не было. Во-вторых,
оказалось немало участков, где плотность,
наоборот, исчезла, хотя потерь вещества на
этот раз не планировалось. В-третьих, в
разных субъединицах картина оказалась
разной.
Объяснить именно этот результат не так
уж трудно. Он означает, что молекула
белка при введении ингибитора испытала
значительные конформационные изменения.
Если участок молекулы сместился, мы
потеряем вещество в старом месте и
приобретем в новом. Различия в субъединицах
обусловлены разным влиянием на них
соседних молекул.
Но где же плотность самого ингибитора?
Эта новая плотность должна была
одинаково проявиться в обеих субъединицах.
Однако найти ее не удалось. Честно
говоря, какие-то опасения, что именно так и
случится, у нас были с самого начала.
Дело в том, что хорошие кристаллы аспар-
тат-трансаминазы растут лишь в
присутствии метиласпарагиновой кислоты, которая
образует комплекс с ферментом.
Ингибитор вытесняет метиласпарагиновую
кислоту. Если при этом он становится на ее
место, мы его плотность увидеть не сможем.
Вариант четвертый —отмыть кристаллы
от метиласпарагиновой кислоты. Без нее
кристаллы не растут, но уж если они
выросли, может быть, останутся целыми и
после ухода кислоты из молекулы
фермента. Снова эксперимент, а результат почти
тот же, что и в предыдущем случае,
причем картина изменений почти полностью
повторилась, только с несколько меньшим
контрастом: видимо, метиласпарагиновая
кислота отмылась не полностью.
А не попробовать ли просто провести
реакцию переаминирования в кристалле?
Добавили цистеинсульфинат, переводящий
кофермент в пиридоксаминфосфатную
форму, и кристаллы прямо на глазах стали
обесцвечиваться. Отмыли кристаллы от
продукта, провели новый эксперимент, уже с
бесцветными кристаллами. Поскольку уже
нет ни продукта, ни субстрата, мы
должны увидеть эту потерянную плотность.
Увы! Картина оказалась снова такой же:
сильные конформационные изменения, и
опять те же самые. По-видимому, — это
отмечалось и раньше — когда место
субстрата оказывается свободным, туда
устремляются присутствующие в растворе анионы
сульфата.
Провели еще несколько аналогичных
экспериментов, по четыре с половиной тысячи
измерений каждый. И опять та же
картина...
КОФЕРМЕНТ НАЙДЕН
Пиридоксаминфосфатная форма аспартат-
трансаминазы отличается тем, что
кофермент связан с белком несколько менее
прочно: количество связей с белком
оказывается на одну меньше — отсутствует альди-
минная связь. Может быть, попытаться
отмыть кофермент из полученных бесцветных
74
кристаллов? Причем контроль здесь
довольно прост. Кристаллы апофермента уже
нельзя сделать желтыми, добавив нужный
субстрат.
Трудно было поверить в успех этой
работы. Если уж простое добавление
ингибиторов приводит к сильным конформаци-
онным изменениям, то что же можно
ожидать после удаления кофермента?
Наверняка кристаллы разрушатся.
И действительно, многие кристаллы
разрушились. Но, к счастью, не все. Когда
уцелевшие кристаллы поставили на
рентгеновский дифрактометр, то все думали, что
работа с ними будет труднее, поскольку
качество их едва ли сохранилось
прежним. Но.., съемка пошла очень хорошо.
Уж не перепутали ли мы кристаллы?
Когда приступили к расчетам, опасения
возросли: получались почти те же цифры,
какие давали кристаллы фермента в
комплексе с метиласпарагиновой кислотой.
И вот последний расчет. Поначалу
разностная структура стала вырисовываться
совсем почти пустой. Но вот четкий,
сильный минимум плотности — долгожданная
потеря вещества, вызванная уходом
кофермента из молекулы. Пока еше шла выдача
результатов, прикинули, где такой же
минимум должен быть во второй
субъединице. Есть — действительно точно такой же.
И больше ничего. Никаких конформацион-
ных изменений! Чтобы лучше понять наше
удивление, вспомните, что кристаллы
прошли через стадию пиридоксаминфосфатной
формы фермента, котора я да вала очень
сильные изменения. Значит, фермент,
потеряв пиридоксальфосфат, вернулся в
исходную форму.
В модели белка кофермент оказался
расположенным в не очень глубокой, но
довольно широкой нише, не слишком
далеко—на расстоянии 10 А — от области
контакта между субъединицами. Если же
говорить о всей ннше, то один ее кран
образован веществом другой субъединицы.
ДАЛЕКА ТЫ, ПУТЬ-ДОРОГА...
Пройдет какое-то время — может быть.
год, может, два. Будет построена более
детальная модель молекулы. Мы проследим,
как уложена в пространстве цепь белка,
увидим, какие аминокислотные остатки
сближены с нишей активного центра.
В этом отношении нам очень поможет
известная уже последовательность
аминокислотных остатков — эта последовательность
для свиной аспартат-трансаминазы была
определена в лаборатории Юрия
Анатольевича Овчинникова в Институте биооргани-
ческон химии АН СССР в 1973 г. Годом
позже эта последовательность была
подтверждена совместной работой английских
и итальянских исследователей
Спрашивается, сумеем ли мы придать
реальность гипотезам о механизме
действия нашего фермента? Можно твердо
сказать, что если и сумеем, то не сразу. Те
конформационные изменения, которые уже
обнаружены, весьма любопытны И
крайне интересно, какие участки цепи, какие
аминокислотные остатки к этим изменениям
причастны и как они связаны с зоной
активного центра. Значительно труднее
будет проверить выдвинутую В. 11. Ивановым
и М. Я. Карпейским гипотезу о повороте
кофермента в ходе реакции, поскольку
наиболее громоздкие заместители кофермента,
в частности фосфат, при этом остаются
неподвижными.
Большие перспективы дают кристаллы
апофермента. Они предоставляют большую
свободу моделирования. Можно надеяться,
что непосредственно в кристаллы можно
вводить модифицированный
пиридоксальфосфат с жестко связанными аналогами
субстратов. Любые результаты будут
интересны, но интерпретация их едва ли будет
простым делом. Ту же работу, несомненно,
будут вести и в Швейцарии, и в США.
Сопоставление результатов должно быть
весьма полезным.
Надо еще заметить, что кофермент и
ближайшие к нему аминокислотные
остатки — это еще не весь белок. Каковы
функции остальных частей молекулы фермента?
И получается, что наш «насквозь»
изученный фермент еще содержит бездну
неизвестного. Всей бездны нам, пожалуй что,
и не одолеть, но будем надеяться, что
уроки, которые мы сейчас берем у аспартат-
трансаминазы, придадут нам чуть больше
уверенности в наших суждениях о
ферментах.
Кандидат физико-математических наук
В. В. БОРИСОВ,
Институт кристаллографии АН СССР
75
Фотоинформа!1"'
Мы — держава
тракторная
Слово «трактор»)
происходит от латинского traho,
что значит тащу, тяну. То
есть по-русски трактор —
тягач. Пожалуй, трудно
было бы иначе назвать эту
машину, которая пашет и
убирает, копает траншеи и
возит грузы, крутит
генераторы передвижных
электростанций, карабкается по
горным склонам,
форсирует болота и валит лес,
как например, ТБ-1 —
вооруженный «поворотной
гидрорукой» трелевочный
трактор Онежского завода
(верхняя фотография на
этой странице). Словом,
«тянет» там, где отступает
любая другая наземная
техника.
Наша страна до конца
десятой пятилетки выпустит
миллион с лишним
тракторов — больше, чем
кто-либо в мире. Надежность,
прочность, соответствие
международным
стандартам машин с маркой
«Сделано в СССР» завоевали им
рынок даже в странах,
держащих не последнее место
в тракторостроении,— США,
Франции, Англии. Мы
представляем в нашей подборке
ветеранов отечественного
тракторного экспорта —
Липецкий трактор Т-40А
(фото на этой странице внизу)
76
Л \\f !*•*'•''Г
J*. '1Гг^с
:<rtt%<.
: J
lii'i
in
1.1:1!
Ill
hr?
и МТЗ-52 из семьи всемирно
известных «Беларусей»
(снимок на этой странице),
Но сегодн я недостаточно,
чтобы трактор был
надежен и силен. Он должен
быть еще и удобен, и красив.
Харьковские колесный
Т-150-К и гусеничный
Т-150 — скоростные модели.
На колесном можно пахать
со скоростью 14 км/час. А
двадцатитонный прицеп
Т-150-К тащит по проселку
еще в два раза быстрей. Не
намного уступает ему в
резвости гусеничный Т-150. На
их крышах (снимок на с. 76
в середине)— плоская
«коробочка».
Это—испарительный воздухоохладитель,
созданный Харьковским
тракторным заводом и
Государственным союзным научно-
исследовательским
тракторным институтом (НАТИ).
Харьковская
«коробочка» при всей простоте
конструкции поддерживает
температуру в закрытой
кабине на том же уровне, что
и за бортом. Если не ниже.
А без нее в кабине жарче,
чем на улице, градусов на
десять. А раз можно
работать с закрытыми дверцами,
значит, трактористу меньше
досаждает пыль. Правда,
там, где пыли нет, можно
работать и без кабины. На
Владимирском Т-25 (фото на
с. 77) вместо нее каркас
безопасности,
предохраняющий тракториста на тот
случай, если трактор вдруг
опрокинется-
Общеизвестный признак
трактора — шум. Ревет
двигатель, шумят трансмиссии,
дребезжит от тряски кабина.
Но облицуем кабину
изнутри искусственной кожей и
смонтируем ее на
виброизоляторах — так делается на
всех колесных тракторах, и
уровень шума упадет до
нормы — до 85 децибел.
Избавляются и от тряски.
В старых тракторах
вибрационные нагрузки на водителя
достигали 0,5 g. Новая
конструкция кресла — оно
разработано в НАТИ и сейчас
проходит испытания —
уменьшила тряску
наполовину. А конструкторы уже
думают об автономной
подвеске поста управления:
кабину на ходу болтает, а
тракторист вместе с креслом и
основными рычагами
движется плавно.
Теперь о материалах.
Трактор, конечно, машина
железная. Из одних
пластмасс его не построишь. Но
замена металлической,
весом около семи килограмм
крыши на пластмассовую, из
препрека (нового материала,
созданного в НИИ
пластмасс), даст в масштабах
отрасли экономию стального
листа в тысячи тонн.
Топливным бакам из пластмассы —
раньше их делали из
дорогого освинцованного листа —
не страшны ни коррозия, ни
удары, ни даже пожар. Они
плавятся, но не взрываются.
В Харькове на заводе
тракторных двигателей
топливопроводы из дефицитной
меди заменили на поливинил-
хлоридные. Трубопроводы
гидравлических систем из
армированного пластика,
кстати, удивительно
нарядные, выдерживают давление
до 250 атмосфер. А замена
приборных щитков на пено-
полиуретановые придает
кабине современного
трактора вполне элегантный вид.
Б. БАГАРЯЦКИЙ
Фото Л. ЧИСТОГО
78
Непровисающий
вольфрам
Спираль в обычной
электрической лампочке
разогревается до 2500° С. При такой
температуре вольфрам
настолько теряет прочность,
что деформируется под
действием собственного веса.
Если сделать спираль из
чистого вольфрама, то 5—10
минут спустя после
включения тока она провиснет,
коснется стекла, и лампочка
перегорит.
Но ведь обычно
лампочка служит дольше —
спирали не провисают даже через
десятки часов горения. Это
потому, что сделаны они из
иепровисающего
вольфрама.
Непровисающий
вольфрам появился около сорока
лет назад в одной из
венгерских лабораторий.
Говорят, что однажды емкости,
в которых готовился
вольфрамовый порошок, плохо
почистили. Проволока,
изготовленная из этого порошка,
служила дольше, чем
всегда. Химический анализ
показал, что вольфрам
помимо обычных примесей
содержит еще калий, кремний
и алюминий (всех очень
помалу, суммарно не более
0,03%). Микроструктура
проволоки ничем не отличалась
от проволоки из чистого
вольфрама — обе имели
типичную волокнистую
структуру (фото 1). Однако
различия немедленно
появились после работы спиралек
в электрической лампочке.
Чистый вольфрам состоит
из крупных, приблизительно
равноосных зерен, границы
которых почти
прямолинейны и сходятся под углом
120° (фото 2). У
иепровисающего же вольфрама —
огромные, вытянутые зерна,
их извилистые границы
наклонены под небольшим
углом к оси проволоки
(фото 3).
Объясняют ли эти
структуры свойства вольфрама?
Несомненно. Когда металл
сильно нагре^, зерна начи-
79
нают скользить друг
относительно друга. В чистом
вольфраме границы зерен
параллельны или почти
параллельны нагрузке, а сами
границы прямолинейны.
Зерна скользят легко, и
проволока провисает. Но
когда границы извилисты, а
нагрузка перпендикулярна к
ним, то проскальзывание
сводится к минимуму и
проволока не провисает.
Все это стало ясно
довольно давно, но вот объяснить,
почему возникает структура,
видная на фото 3, сумели
совсем недавно. Немалый
труд вложили в решение
этой проблемы сотрудники
ВНИИ тугоплавких металлов
и твердых сплавов.
Электронный микроскоп и
электронный оже-спектрос-
коп помогли обнаружить в
непровисающем вольфраме
цепочки пор, идущие
параллельно оси проволоки
(фото 4—5). Эти,поры
образуются при температуре выше
1200° С, когда начинает
испаряться нерастворимый в
вольфраме калий. При
несколько большей
температуре— за 1800° С —
начинаются новые события. Одни
зерна растут за счет других,
а значит, их границы
приходят в движение (фото 6).
В чистом вольфраме этому
движению ничто не
препятствует. А в непровисающем
вольфраме поры
выполняют роль тормоза (стрелки
на фото 4 и 5 показывают
заторможенные цепочками
пор границы зерен).
Поры заставляют зерна
расти преимущественно
вдоль оси проволоки. Если
цепочка пор прерывается, то
зерно растет и
перпендикулярно оси проволоки —
но лишь до тех пор, пока
граница зерна снова не
наткнется на следующую
цепочку пор. В итоге в
вольфраме образуются
огромные вытянутые зерна с
извилистыми границами, а
сам он делается непрови-
сающим.
Казалось бы, все ясно. Но
почему именно калий,
алюминий и кремний вызывают
этот эффект? Какова роль
алюминия и кремния в
образовании столь необычной
структуры? Предполагают,
что они препятствуют
слиянию пор при высоких
температурах. Как именно?
Пока не ясно...
В. ПАРШИКОВ
Фарфор
совершенствуется
Русскому фарфору в этом
году исполнилось 230 лет
(изобрели его в нашей
стране —
в третий раз
за его историю —
в 1747 году). Первый
в мире научный труд
о фарфоре был написан
известным русским ученым
Д. И. Виноградовым,
современником
М. В. Ломоносова. Сейчас
в СССР делают самый
разный фарфор.
Дацитовый —
на Артемовском и
Владивостокском заводах;
дацит —
это сырье,
содержащее каолин, кварц
и полевой шпат, оно
напоминает знаменитый
китайский фарфоровый
камень.
Костяной — в Ленинграде
(свое название он получил
не только за цвет слоновой
кости, но и потому,
что в фарфоровую массу
вводят жженую говяжью
кость). А совсем недавно
на Дулевском фарфоровом
заводе, одном из
крупнейших не только
у нас, но, пожалуй,
и в Европе, освоена
технология получения
цветного фарфора —
голубого и розового
(снимок вверху).
Веками фарфор
обжигали в горнах —
сначала его сюда
загружали, потом
нагревали, потом ждали,
когда горн остынет, потом
выгружали обожженный
фарфор. А затем все
начинали сначала.
Сейчас горны
встречаются все реже —
вот и этот, изображенный
на нижнем снимке, доживает
свой век на Дулевском
фарфоровом заводе.
На смену горнам пришли
высокопроизводительные
туннельные печи, в которых
обжиг идет непрерывно.
С одной стороны
загружается сырой
фарфор, с другой —
выходят вагонетки
с готовой продукцией.
81
X
Использовать природу можно по-разному,— говорил на XXV съезде
Коммунистической партии Советского Союза Л. И. Брежнев.— Можно —
и история человечества знает тому немало примеров — оставлять за
собой бесплодные, безжизненные, враждебные человеку пространства.
Но можно и нужно облагораживать природу, помогать природе попнее
раскрывать ее жизненные силы. Есть такое простое, известное всем
выражение «цветущий край». Так называют земли, где знания, опыт людей,
их привязанность, их пюбовь к природе поистине творят чудеса. Это
наш, социалистический путь!
<Ж1&
Проект
«Стерх»
Ранним июльским утром из самолета,
прибывшего во Внуково с Крайнего Севера,
вышли несколько человек, привлекшие
внимание окружающих: мужчины. словно
клушки, суетились вокруг деревянного
ящика с иностранными предостерегающими
красными надписями «Fragile!» —
«хрупкий!». Ящик, весьма схожий с окованным
сундучком, несли так осторожно, как,
вероятно, молодая мать впервые берет на руки
дитя.
Наконец, один из прибывших, доктор
биологических наук Владимир Евгеньевич
Флинт, мужчина внушительного роста,
покряхтывая, втиснулся на заднее сидение
«Волги», а мы с Эдуардом Назаровым
тихонько опустили окованную поклажу на его
колени. То, что лежало в сундучке,
обошлось государству в десять тысяч
рублей, но на самом деле ни в рублях, ни в
долларах оценить это было нельзя.
«Волга», не мешкая, направилась на
другой московский аэродром, в Шереметьево,
где американка Элизабет Андерсон
приняла срочный груз с тем, чтобы он в тот же
день очутился за океаном. Для успеха
операции было крайне важно, чтобы
содержимое сундучка ие более чем за сорок восемь
часов перекочевало из заболоченной тундры
низовьев Индигирки в Воспроизводительный
центр Международного фонда охраны
журавлей (Бэребу, штат Висконсин, США).
Дистанция немалая — кусище Азии,
Европа, Атлантика, изрядная часть США...
Во Внуково кончилось мое участие в
орнитологической экспедиции Центральной
лаборатории охраны природы МСХ СССР. А
началось оно, пожалуй, на московской
квартире В. Е. Флинта, к которому я явился
совсем по другому поводу.
Слава богу, люди устроены так, что о чем
бы ни шла речь, все же ввернут несколько
слов про насущную заботу. Слово за слово,
и к моему удивлению выясняется, что
Владимир Евгеньевич, с которым я знаком не
одни год, вице-президент МФОЖ —
Международного фонда охраны журавлей, того
самого, что расположился в Висконсине. Нет,
Флинт не исключение — у Фонда есть и
другие вице-президенты: англичанин сэр Питер
Скотт, сын знаменитого полярника Роберта
Скотта; японский принц Я- Ямасима;
индиец Салим Али — старейший орнитолог
мира; Диллон Рипли — президент
Международного совета по охране птиц. Само собой
понятно, что все они неплохо знают мир
пернатых. А основали Фонд нынешние его
директора Джордж Арчибальд и Рональд
Сови.
Беседа течет дальше, и вот из папки
извлекается копия письма.
27.03.1977
Москва
Д-РУ Джорджу Арчибальду,
Международный фонд охраны
журавлей, Бэребу, Висконсин.
Дорогой друг!
Проект по взятию яиц стерха продуман,
хотя есть и трудности. Главная — точно
угадать время. Ваше предложение о том.
чтобы проследить, когда будет отложено
первое яйцо, нереально по техническим
причинам. Поэтому нужно ориентироваться
на общий ход весны, а весна бывает разная.
Например, в прошлом году одна пара, за
которой наблюдал мой товарищ, начала
насиживание только 12 июня. Весна была
поздней. В другие же годы журавли могут
начать насиживание даже 1 июня. К
счастью, у меня есть хороший помощник, он
поедет раньше, в конце мая, и сообщит
мне, когда прилетят стерхи и какая будет
весна. Обо всем этом я буду
телеграфировать в Бэребу, чтобы Элизабет могла
выехать вовремя. Срок же инкубации
установлен точно в прошлом году для одной пары:
птенцы вылупились на 27-й день!
Со мной отправится хороший
кинооператор, который в прошлом году снимал стер-
хов у гнезда. Он снимет для кино на
цветную пленку всю процедуру взятия и
транспортировки яиц и смонтирует эту часть со
своим фильмом. Вам надо обязательно
снять прилет яиц в Штаты, инкубацию и то,
что последует после (я даже боюсь сказать,
что могут вылупиться птенцы!). Потом мы
смонтируем общий фильм о стерхе. и это
будет почти так же важно, как
инкубирование птенцов. Одним словом, я полон
надежд.
Согласно плану, я поеду на Индигирку
примерно 10—12 июня и совершу облет на
самолете всего гнездового ареала,
подсчитав и нанеся на карту все гнезда. Около
20 июня прибудут остальные сотрудники, и
93
л
в нужное время я развезу их к гнездам на
вертолете. Каждый будет иметь палатку и
спальный мешок, запас продовольствия
и термостат для яиц. Каждый будет в
течение двух дней выслеживать гнездо, а затем
я снова облечу всех и заберу вместе с
яйцами стерха. Для ящика-термостата мы
разработали амортизационную установку,
которая поможет избавиться от вибрации. В
остальном мы будем придерживаться вашей
инструкции... Надо надеяться, что погода,
которая в тундре часто бывает плохой, не
сыграет с нами злой шутки...
С искренним приветом ко всем друзьям
из Фонда охраны журавлей, особенно
Элизабет, которую, вероятно, увижу летом
в Москве.
Ваш В. Флинт
Как все просто и логично на бумаге! Но уж
кому как не Владимиру Евгеньевичу было
не знать, сколь таровата на выдумки
природа.
Начальство и издательская бухгалтерия,
проявив чудеса оперативности, немало
способствовали тому, чтобы сотрудник журнала
смог быть свидетелем хотя бы части
советско-американского эксперимента. И вот я
в Чокурдахе — маленьком северном
поселке, приютившемся между Индигиркой и
взлетной полосой аэродрома. Поселок куда
короче этой самой полосы, да и ширина у
него более чем скромная. Но тем не менее
в летную погоду жизнь здесь бьет ключом.
Утром, отведав несколько блюд из
оленины и оставив на столе батарею стаканов из-
под компота, мы подхватываем
разнокалиберную амуницию кинооператора Эдуарда
Назарова и спешим в дальний угол
аэродрома, где отдыхают от труда скромные Ан-2
и Ми-4. Нас четверо: Флинт, орнитолог
Александр Сорокин, Назаров и ваш
корреспондент.
Настроние неважное: вчера выжали из
«Аннушки» все, что можно, а нашли только
три гнезда. Само гнездо с самолета увидеть
почти невозможно. Зато- громадные белые
журавли отчетливо выделяются среди
рыжеватой весенней тундры. Если стерхиня
не взлетает ср^зу при приближении
самолета, а сперва бежит по болоту, это
свидетельствует, что журавлиха отвлекает
грохочущее чудище от своего дома. Большего
и не надо — можно смело метить на карте
место, чтобы вертолет высадил здесь
наблюдателя, который будет вести себя тише воды
ниже травы, стараясь в бинокль найти
кучку сухой осоки среди болота — гнездо, в
котором лежат два крупных темных яйца.
Пилоты хлопочут возле машины,
уточняют замысловатый маршрут. Наконец,
«добро» на взлет. Флинт обосновался у правого
переднего иллюминатора, Александр — у
левого. Мне уготовано смотреть под-
крыло — подбирать крохи, если они останутся;
84
4
Белым журавль на самом деле не совсем
белый — концы крыльце* черны
как смоль
Вскоре кончается захламленная бочками
пз-под горючего, израненная вездеходами
тундра (шрамы от этого средства
передвижения сохраняются годами), и под крылом
проплывают более или менее нетронутые
места. Лишь песцовые ловушки из бревен
и геодезические знаки говорят, что люди
здесь есть.
Со стометровой высоты видны трещины
на льду, еще сковывающем глубокие озера,
а на мелких, растаявших, кишит жизнь.
Ныряют утки, резвятся чайки. На небольших
холмиках токуют турухтаны. Песцы,
завидев самолет, сворачиваются в белый шар н
прижимаются к земле — авось не заметят.
Серые стайки гусей и небольшие стада
диких северных оленей суматошно спасаются
от самолетной тенн. Не поймешь, чего
больше под крылом — земли или воды. Наверное,
мы чувствовали бы себя уютнее, если бы у
«Аннушки» вместо колес были поплавки.
Ибо, если с мотором что случится, па
колесах садиться некуда.
Самолет долго выписывает зигзаги, как
вдруг резко валится на левый борт, а из
пилотской кабины несется ликующий вопль:
«Стерх слева!»
Почему кричит пилот? Почему журавля
первым увидел не орнитолог, а летчик? Этот
парадокс Флинт растолковывает мне так:
«Пилоты — впередсмотрящие. И когда они
знают, что ищут, и хотят помочь, то
предмет поиска обычно объявляется слева —
командир подруливает к подозрительной
точке*.
Самолет закладывает немыслимые
виражи. А внизу, совсем рядом, стерхиня,
увиденная мною впервые в жизни,
энергичными шагами шпарит по неглубокому болоту.
От ее ног, как от лодок, расходятся волны.
Красный клюв вытянут вперед, словно
эстафетная палочка. Решив, что наблюдатели
одурачены и гнездо в безопасности, она
легко и плавно взлетела. И тут я опешил —
белый журавль оказывается не совсем
белый: концы громадных крыльев черны как
смоль.
Александр и Владимир Евгеньевич
обсуждают — гнездо или нет? Безусловно
гнездо — вон к перепуганной мамаше
присоединился глава семейства и уговорил ее
сесть неподалеку. Две элегантные птицы
стоят в болоте и смотрят на самолет,
нарушивший их быт. О чем они думают?
Наверное, молят, чтобы грохочущее чудище
поскорей убиралось восвояси, а то яйца,
оставленные без присмотра, украдут прожор
ли вые поморники или чайки и птенчиков не
будет. «Аннушка», услышав журавлиную
мольбу, круто берет вверх.
Внутри алюминиевой птицы всеобщее
оживление — как-никак найдено четвертое
гнездо! 1! очень удачное- неподалеку
холм, куда вертолету нетрудно высадить
наблюдателя. Жизнь пошла совсем
хорошая... Па радостях (я и кок и стюард)
откупориваю банку абрикосового сока,
прихваченную в столовой, н обношу ею и
громадными бутербродами экипаж и коллег,
которых теперь и вовсе не от icpeujb от
иллюминатора.
Но четыре гнезда — это мало, ой как мало.
По одному из пунктов
советско-американского соглашения об охране окружающей
среды мы должны отправить за океан шесть
яиц стерха. И чтобы избежать
всевозможных случайностей, надо разыскать не
меньше восьми таких вот благоприятных гнезд,
чтобы с холма заранее можно было
нарисовать точный маршрут. Зачем? Бывалые
сотоварищи поясняют: «В тундре и опытному
человеку ничего не стоит заблудиться в
полукилометре от нужной точки». (В
справедливости этого мнения я позже убедился
воочию.) Кроме того, «лишние» гнезда, которые
следует искать, вовсе не лишние. Яйцо
можно разбить, оно может быть перенасижено,
да и в гнезде может оказаться не два, а
лишь одно яйцо.
Брать же следует одно, чтобы не
уменьшить приплод редчайшей птицы. Изъятие
одного яйца ничего не меняет в природном
балансе: журавленок, появившийся первым,
заклевывает (а может, и топит) своего
младшего брата. Жестокость
несмышленыша запрограммирована эволюцией.
Вероятно, родители не могут выходить двойню. И
второе яйцо страховочное, на тот случай.
если погибнет первое.
Среди якутов бытовало поверье — мол.
человеку, увидевшему стерха, уготовано
счастье Понятно, что счастье каждый день не
встретить. Значит, стерхи и раньше были
редкостью. Но зато они обитали на многих
заболоченных равнинах Сибири, а теперь
выводят птенцов лишь в низовьях
Индигирки, где их редкие гнезда разбросаны на
территории в 30 000 квадратных километров.
Сюда из неведомых южных краев на лето
прилетает основная часть племени белых
журавлей — три сотни птиц. Слова «неведо-
85
Кучку суюй осоин с двумя крупными темными
яйцами — гнездо стержов — зоологи не могли
найти в течение дауж столетни
мые южные края» в предыдущей фразе не
описка — где зимуют якутские стерхн. нау
ке ii впрямь иенеюмо. Правда, про шолага
ют, что будто бы в Китае.
Другая, совсем крошечная часть и без то
го малочисленного племени белых журавлей
выводит детей пето в низовьях Оби, а
зимует в Индии на заповедном болоте Гхаиа
Бхаратпур. В позапрошлом году здесь
коротали зиму 67 стерхов. в прошлом — только
57.
Подытожим цифры: на обширнейшей и
богатейшей арене жизни, какую
предоставляет биосфера планеты, уцелело около 400
белых журавлей. Размножается же ежегод
но, по-видимому, не более 60—70 пар.
Понятно, что стерху грозит вымирание,
понятно, почему его латинское имя (Grus
leucogeranus Pallas, 1773) фигурирует в
«Красной книге» («Red Data Bonk»)
Международного союза охраны природы и
природных ресурсов и в «Красной книге» СССР
Моральная ответственность за жизнь бело
го журавля лежит на нашей стране - роли
па птицы там. где она строит гнездо
Lc.ni из тех шести яип. что мы должны
отправить в Висконсин, появятся детеныши
и. возмужав, года чере * три отложат яйца.
то кладки станут собственностью СССР
Начнется осуществление второй части
проекта «Стер.х». Начнется чудо —
восстановление былой численности белых журавлей. Не
подумайте, будто яйца, доставленные из
Висконсина, засунут и инкубаторы или будут
разводить журавлят в неволе. Пет. Все
проще и сложнее. Вторая часть проекта так
оригинальна, изящна и неожиданна для
непосвященных» что лучше рассказать о ней,
когда придет время.
Из латинской родословной стерха
явствует, что в научные анналы его внес в 1773
голу наш соотечественник, академик Петр
Симон Паллас, опубликовавший знаменитый
труд «Путешествие по разным провинциям
Российского государства» Паллас описал
взрослых журавлей. Пи гнезда, ни птенцов
он не видел.
Уны, не повезло не только Палласу —
битых шести лет после него никто in
зоологов не мог найти не то что гнезда, а хотя
бы скорлупу стерхов. Сами понимаете, какие
тут разгорелись страсти
И вот п 1963 году орнитолог В. К.
Воробьев впервые увидел жилище и птенцов
стерча. Детишки белого журавля оказались
рыжыми. Двумя годами позже гнездо
выследил В. Г.. Флинт. Чтобы, птицы «указа
ли» дом, ему пришлось сутки лежать в
cua.iT.iioM мешке, спрятавшись за бревном
стлрон песцовой ловушкн. Впервые в Зоо
86
музей попала кладка стерхов и столь
вожделенное гнездо: несколько слоев осоки с
болота глубиной по колено. Выяснилось,
что журавли не всегда строят новую
колыбель дли птенчиков — иногда подновляют
старую. Впрочем, уменьшительное
«птенчик» здесь вряд ли уместно — яйца стерхов
солидные, по 200 граммов, соответственно
крупны и отпрыски. Вспоминая об этом
12 лет спустя, Владимир Евгеньевич
говорит, что ныне природоохранительная мораль
поднялась на такой уровень, что никому из
зоологов и в голову не придет взять кладку
стерха: пусть музейная полка остается
пустой, зато в тундре одним журавленком
будет больше.
Мать сидит в гнезде, чуть распластавшись,
вытягивая шею вверх лишь в случае
тревоги. Раз в два часа она встает и
переворачивает яйца, чтобы те равномернее
прогревались, чтобы кислород сквозь скорлупу
тоже поступал равномернее. Утром и
вечером яйца переходят на попечение папаши —
тот греет их, пока мать бродит по округе
и глотает что бог послал: наклонив голову
вбок, выдергивает корешки болотных
растений, а на холмике ловит насекомых или
мышей. В прошлом году, следя в бинокль
за жизнью стерхов, узнали, что они пьют,
как курицы. Прежде же утверждали, будто
журавлям пить ни к чему — едят-то они
все мокрое. Узнали, что мышами они
интересуются до поры до времени — пока не
созрели ягоды. Рыба тоже лишь подспорье в
меню. А отсюда следовало, что зазубрины
на красном клюве этих птиц предназначены
в основном для того, чтобы легче было
выдергивать мокрую осоку.
Поев, мамаша опять выполняет роль
грелки, а отец встает на стражу обители. Ночью
(хотя в тундре в июне ночью светло как
днем) он несет службу метрах в 150 от
гнезда. Днем — подальше. Но и ночью и
днем он никак не насмотрится на подругу,
прямо-таки не сводит с нее глаз. Во всяком
случае, где бы он ни был, стоит ее
побеспокоить, как он через минуту-другую
оказывается возле взволнованной матери.
И еще один штрих журавлиного быта —
сон. Мы привыкли спать лежа, а они
попадают в объятия Морфея, стоя на одной
ноге в холодном болоте. Кто знает, может,
чтобы не схватить ревматизм, стерхи греют
другую ногу среди перьев живота? Голову
же засовывают под крыло. Само собой
разумеется, спрятать голову — вовсе не значит
сохранить ее. И для безопасности они лезут
в самую топь, да так, чтобы поблизости не
было пи бугра, ни кустика. I! нее же
журавль просыпается каждые пять минут!
Внимательно осмотрев окрестности и
поменяв ногу, опять отдается скоротечному
покою. По и па такой, с позволения сказать,
сон обычно выделяет не больше двух часов
в сутки.
Стерх — существо преосторожиейшес. В
этом и его счастье и горе. В чем же горе?
Да в том. что белый журавль необычайно
чувствителен к так называемому фактору
беспокойства. Конечно, беспокойство
бывает разное. Нетрудно отколотить клювом
песца или пернатого обитателя тундры,
зарящегося на яйца. Сложнее прогнать дикого
северного оленя, который тоже готов их
слопать. Но с дикими оленями сражаться
приходится редко — спасаясь от гнуса, те
откочевывают к морю, на север еще до
разгара насиживания. А вот стада домашних
оленей для стерхов сущий кошмар. Еще
хуже оленегонные собаки пастухов. И если
такая лавина минует гнездо, перепуганные
птицы все равно не возвращаются к дому,
пока стадо не скроется за горизонтом.
Этого только и ждут пернатые бандиты —
поморники, пожирающие все и вся.
Право, неужели нельзя во временное
пользование отдать журавлям кусочек
огромной тундры? Неужели нельзя сделать
сезонный заказник—во время выведения
птенцов не гонять стада в междуречьях
Хромы, Береляха и Аллайхи? Наверное,
можно. И есть весомая надежда, что имен
но так и будет.
Экспедиционная жизнь между тем течет
своим чередом. Дни стоят летные, погожие
и похожие одни на другой. Теперь, прежде
чем «Аннушка» уходит в небо, хлопочем
вокруг нее н мы: оттираем бензином
иллюминаторы от налипшей грязи и
раздавленных комаров, чтобы лучше видеть, мелом
на нижнем крыле делаем разметку, чтобы
точнее определить сектор подсчета
живности, над которой будем лететь. Вчера по
одному борту и полосе обзора,
ограниченной мелом на крыле, за 6 часов полета
насчитали 688 оленей, 104 куропатки и т. д.
Забегая вперед, скажу, что за неделю
полетов ни по левому, ни по правому борту не
увидели ни одного волка, на истреблении
которого порой так настаивают некоторые
ретивые охотники.
На небольшой высоте в тундре немудрено
заблудиться и самолету: талые воды так
изменили очертания озер, что на карте они
сами на себя не похожи. Вот и случается,
87
Осторожное семейстю с тер ход не подпускает
близко. Поэтому пришлось мх быт снимать
телеобъективом с большого расстояния
что мы блуждаем. Тогда самолет по
спирали набирается ввысь, находит ориентир, и
опять час за часом зигзаги, зигзаги...
Мы мотаемся над тундрой не зря -
больше тридцати журавлиных гнезд легли на
карту. (С гордостью могу заявить, что,
несмотря на то, что меня постоянно держали
в самолетном хвосте, одно гнездо
проглядели и наблюдатели, и пилоты — оно на моем
личном счету.) Встречались и парочки,
заключившие брачный союз, завладевшие
территорией, но еще не построившие
колыбель по причине пеполовозрелости. Для
выполнения обязательств перед американцами
найденных гнезд вполне достаточно. Но
американцы — американцами, а наука —
наукой. Надо уточнить, сколько же гнезд в
главной стерховой обители.
С другой стороны, наука — наукой, а
американцы — американцами. Говорят, что они
любят считать деньги. И нам тоже
приходится заниматься этим. На экспедицию
отпущено чуть больше 10 тысяч рублей.
Аренда самолета — штука недешевая, а наша
«группа разведки» должна оставить
средства хотя бы на 15 часов вертолетных рейсов,
для «группы захвата», для изъятия яиц.
Летный же час вертолета обходится в
копеечку — больше 200 рублей, куда дороже,
чем у «Аннушки-.
Как-то в разгар бухгалтерских
рассуждений я съязвил, что яйца стерла будут
прямо таки золотыми. И сразу же получил по
носу: милый и уравновешенный Владимир
88
г
<г+~<
\i
:;&.-«
... - /....
V'»4 V
Первое в мире фото
двух птенцов стерха. Журавлята
на кратковременном попечении
В. Е. Фпнита чувствовали себя
довольно спокойно
Евгеньевич резко предложил мне
подсчитать, сколько стоит зарубежное турне какой-
нибудь второстепенной футбольной
команды, и не помышляющей о спасении
журавлей, а просто гоняющей мяч.
Конечно, в Чокурдахе в свободное от
полетов время мы занимались не одной
бухгалтерией. Сколько разговоров о
журавлиной судьбе! Здесь в малолюдной тундре они
лишь случайно могут попасть под выстрел,
а вот в Афганистане можно увидеть
подстреленного стерха на базаре (с низовьев
Оби на зимовку в Индию журавли
пробираются через Афганистан). И в душу неволь
но закрадывается не кладут ли якутских
стерхов в суп китайцы?
Но больше всего разговоров о сроках.
Когда брать яйца? Здесь следовало стрелять
только в десятку: яйцо надо взять не рань
ше 22-го и не позже 24 го дня насиживания.
Раньше брать нельзя - зародыш еще не
окреп и не выдержит вертолетной и
самолетной тряски, даже если в термостате
(помните окованный сундучок из начала
очерка?) понизить температуру, чтобы
замедлить биохимические процессы,
затормозить развитие. Позже брать тоже нельзя,
потому что птенец может вылупиться в
дороге и погибнет или, наоборот, так устанет
от передряг, что не сможет пробить скор
лупу.
А как довезти? Вдруг испортится погода.
89
когда вертолет уйдет к гнездам за «группой
захвата»? Или погода испортится раньше и
вертолет вообще не сможет высадить
наблюдателей? А замысловатая вязь из погоды и
«состыковки» расписания союзных и
международных рейсов (Чокурдах— Норильск—
Москва, Москва—Лондон —Нью-Йорк...)?
На какой рейс брать Элизабет билет в
Лондон? Не опоздает ли в тот день чокурдах-
ский самолет в Москву? Как с таможней?
В общем, задачка — не соскучишься.
Береженого бог бережет. В полном
соответствии с этой древней мудростью
Владимир Евгеньевич приготовил всяческие
запасные варианты. К одному из них и пришлось
прибегнуть, но, в общем-то, не из-за погоды.
Хотя додумались даже до того, что если
погода напакостит нам или Элизабет, то яйца
стерхов и даже появившихся птенцов
можно спасти, скажем, иа подмосковной
птицефабрике в индюшачьих инкубаторах (+37°).
И что в первые дни жизнь журавлят можно
поддержать творогом, рубленым яйцом,
салатом... А уж потом вручить их в опытные
руки сотрудников МФОЖ, где опека пойдет
по проторенной тропке: в Висконсине и
специальное оборудование, и детально
разработанный журавлиный рацион, и методика
выращивания птенцов... Увы, над всем этим
нашим специалистам еще только предстоит
работать.
Вот уже год, как в Висконсине
здравствует пара стерхов, взятая напрокат у
зарубежных зоопарков. С начала марта журавлей
держали в помещении, где снизили
температуру и продлили световой
день—имитировали условия тундры. И впервые в
неволе стерхиня снесла яйцо. Изъяв его,
вынудили журавлиху отложить второе. Изъяли и
его. Оиа снесла третье... В конце концов она
отложила добрый десяток яиц. К
превеликому сожалению, все они оказались неопло-
дотвореиными. Но американцы не унывают—
стерхиия выглядит великолепно, и на
будущий год приплод будет, пусть даже с
помощью искусственного осеменения...
Давайте, пожалуй, оставим Висконсин и
займемся экспедиционными событиями.
Встречаем пополнение из Москвы — «группу
захвата» во главе со старшим научным
сотрудником Ардалионом Алексеевичем
Винокуровым. Увешанные рюкзаками,
спальниками и биноклями, они тащат тот самый
сундучок, что будет хранить и обогревать яйца
стерха в пути над Евразией и Атлантикой.
Сундучок что надо. С шестью запорами.
Внутренность, обитая теплоизоляцией,
хранит белоснежный куб — пенопластовый
футляр с заботливо вырезанными шестью
ячейками. Сюда и лягут яйца журавля. Из
сундучка торчат проводки термопар —
температура в нем должна быть 32°С.
Обогревать же искусственное гнездо будет не
какое-нибудь хитроумное изобретение вроде
электрокамина, а положенные внутрь,
заправленные кипятком добрые старые
медицинские грелки, такие же, какие бабушки
клали нам в детстве на разбушевавшиеся
животы.
Трогать утробу сундучка позволяют
только чистыми руками: малейшая капля
машинного масла или другого нефтепродукта
может убить яйцо — нефтепродукты легко
проходят сквозь скорлупу и отравляют
зародыш. Не разрешают лезть внутрь и руками,
намазанными ДЭТой-20. (Готов
поклониться в ноги химикам, создавшим этот
чудодейственный противокомарииый эликсир!)
Выслушав наставления такого рода, мы с
Назаровым поднимаем бунт: раз так, то
можно ли помещать драгоценные яйца в
поролоновые мешочки, которые уже
разложены по ячейкам? Откуда вы знаете, что
поролон пропускает кислород и углекислоту?
Вдруг при нагревании ои выделяет какие-то
вещества!
Вопросительные взгляды в мою сторону
(как никак — сотрудник «Химии и жизни»)
остаются без ответа. Увы, я, как и все
присутствующие, химфака не кончал.
А нужный справочник в Чокурдахе не
раздобыть...
Червь сомнения быстро превращается в
удава. «Яйца стерха будем заворачивать в
шерстяные иоски,— решает Владимир
Евгеньевич,— выстираем их сегодня и
хорошенько просушим». Однако носки членов
экспедиции оказались в таком плачевном
состоянии, что посылать их в Америку
стыдно. И тогда Ардалион Алексеевич получает
чрезвычайное задание — раздобыть три
пары новых шерстяных носков. И
представляете, наутро ои их откуда-то притащил! Оии
были даже с заводской этикеткой.
Но это утром, а пока мы идем иа берег
Индигирки праздновать общий сбор. Около
часа ночи. Тепло. Местная молодежь,
разбившись на парочки, вздыхает под солнцем,
а не под луною. Парочки фланируют вдоль
берега. Он — в неизменной кожаной куртке
на меху, она — в неизменных сапожках на
чудовищно толстой платформе. Такова
новейшая местная мода.
Мы сидим на камнях и долго смотрим,
как какой-то пожилой дядя удочкой вы-
90
таскивает рыбку за рыбкой в уже почти
полное ведро. Мы торчим на берегу не без
умысла. Дело в том, что в крохотной
гостинице с вечным объявлением «МЕСТ НЕТ»,
их действительно нет. Для таких, как мы,—
«командировочных» отведено две комнаты:
мужская н женская. В других же отдыхают
экипажи дальних самолетов или живут
семьями специалисты. И чтобы коллеги не
остались кормить комаров на улице, мы, с
разрешения доброй администраторши,
вплотную сдвинули все койки, дабы
прибывшие поместились на полу в спальных
мешках. Но как к этому отнесутся старожилы —
соседи по номеру (их четверо), мы не
знали и решили их перехитрить
Пусть придут, улягутся, уснут... А уж
потом явится наша ватага. Перехитрить не
удалось. Соседи пришли после нас. И мы
снова убедились, что северяне — люди
добродушные, привыкшие ко всему:
протискиваясь на свои койки, они и глазом не
повели на парней, храпевших на полу.
Однако экспедиция не намерена долго
оккупировать пол: надо на вертолете
добраться до нескольких домиков, затерявшихся на
речке Берелях. Оттуда и планируется
начало десантной операции к гнездам стерха,
ибо выполнить эту процедуру с аэродрома
невозможно — у вертолета не хватит
горючего. А в Еерелях он прибудет 28 июня без
людей, заполнив свое нутро бочками с
бензином и сможет тут дважды дозаправиться.
И вот мы в Береляхском отделении
оленеводческого совхоза. Жители от мала до
велика спешат к замолкнувшей
металлической стрекозе. Появление вертолета всегда
радость: это и письма, и газеты, и коробки
с пленкой кинофильма, и встреча с новыми
людьми..
Неимущему журналисту обладатели
спальных мешков преподнесли две палатки —
одну вместо матраца, другую вместо одеяла.
Как бы хорошо в них сейчас закутаться!
Тем более, что жребий уготовил мне
следующее дежурство на кухне. А кормить эту
прорву — занятие не из легких. Да и в Бере-
ляхе мы всего ничего, даже толком не
знаем, где брать воду, дрова...
Но нельзя же упустить редчайшее
зрелище на Земле — колонию легендарных
розовых чаек! Тем паче, что до нее рукой
подать, километров 15
...Топаем по кочкарнику, где того и гляди
свернешь ногу, или по полигональной
болотистой тундре, которая для меня хуже
кочек: у меня обычные резиновые сапоги — по
колено. И когда другие прямехонько, по
воде, пересекают «полигон» — шести- или
пятиугольное болотце, чтобы не отстать,
приходится торопливо огибать топь.
Постепенно появляется некий навык. Вот
болотце с зеленой осокой — лучше не
суйся, провалишься в ледяную воду. А по
этому, с лиловыми цветочками, можно
шлепать смело — воды по лодыжку, теплой,
как море под Сочи. А болотце со мхом
сплошное коварство: то мелко, то глубоко
Так или иначе, но к чайкам я добрался
весьма успешно, черпанув воды лишь одним
сапогом.
Все торжественно и молча расселись на
кочках метрах в двадцати от ближайшего
гнезда. Если кто-нибудь вставал, это
волновало розовогрудую владелицу гнезда и
она взлетала. Но, сделав круг, опускалась
обратно. Изящнейшие птицы! И
интеллигентные. Если другие чайки, заметив людей,
поднимали несусветный гам, то эти молча
наблюдали за нами. Казалось, они
смотрели на нас с таким же интересом, как мы
на них.
Когда смолкли шелчки фотоаппаратов и
восторженный шепот, Владимир
Евгеньевич дает команду двигаться дальше, к
холму на горизонте возле него гнездились-
какие-то редкостные гагары и... (разобрать
не успел — огибал «полигон»).
После холма начинается такая топь, что,
черпнув холодной воды другим сапогом,
пасую и говорю, что пой iy не с ними, а
присоединюсь к Ардалиону Алексеевичу
Винокурову, который «объекты
кольцевания» ищет в более или менее сухом месте.
Винокурова видно было отчетливо с
холма, а стоило спуститься на равнину, как он
no4Yn растворился среди однообразных
кочек. Но я замечаю, что в одиночестве и ему
скучно, и он берет курс на сближение.
Проходит час-другой, и вот мы, миновав уже
ставшую розной колонию розовых чаек,
блаженно вытягиваемся па кочках для
дружеского перекура.
На горизонте маячит Берелях. Над нами
вьется дымок сигарет. Плавно течет
беседа про то, что в Зоомузее коллекция
здешних пернатых бечна, что почти *не
кольцевали местных уток, куликов, чаек...
Пока мы нежились на мягких кочках,
пока рассуждали про то, про се, Солнце
незаметно затянуло. И нас, и Берелях
накрыл лондонский туман. (Праваа, в
Лондоне ни я, ни Винокуров не были, но пишут,
что в тамошнем тумане дальше носа не
видно.) Только что мы пребывали в такой
91
То, что poioiue чайим на самом деле розовые,
видно, лишь когда они ныряют
млм проносятся над самой головой
уверенности близкого дома, что даже не
взяли азимут на жилье. А ведь компасы
есть у обоих!
Ну и что ж. Ид/ги надо вроде бы сюда,
так поближе. Пошли. И пришли иа
могильник, который и в глаза ие видывали.
Поворачиваем обратно и натыкаемся иа
песцовую ловушку. Радуемся ей — все-таки
знакомое место. А тумаи, как в страшных
сказках, становится все гуще, все холоднее.
Но ничего, Берелях-то близко. Нам бы
найти холмик, от которого надо сворачивать
вправо, и дело в шляпе. Но холмика все
нет и нет. Зато попадаются протоки, да
такие, что и в высоких сапогах ие одолеть.
Ветер стих, засеменил нудный мелкий
дождь. Холодно. Туман и ие думает
рассеиваться. Начинаем соображать, .что
влипли. Хочется есть, но есть нечего.
Пересчитываем сигареты, спички и ложимся спать —
измотались. Лежим, стараясь, чтобы все,
что ниже спииы, ие очень мокло — ие
подхватывать же радикулит. Одно хорошо —
комары куда-то подевались, словно их и
ие было.
Сколько всякого произошло, прежде чем
мы добрались до Береляха! Подавали
сигнал дымным костром из осоки, выкурили
последнюю сигарету, хотели съесть яйца из
найденного гнезда, но пожалели
метавшуюся вокруг птаху...
И основной экспедиционной группе
тумаи тоже показал почем фунт лиха — они
пришли к жилью куда позже иас. Правда,
и маршрут у них был подлиннее.
Лишь после шестиадцатичасового сиа
где-то в мозгу срабатывает пружинка
долга и предосторожности — я же очередной
кашевар! Если эту братию, еще
пребывающую в мешках, сразу не накормить, то,
проснувшись, сожрут меня самого со всеми
причиндалами!
Погода препакостная, тумаи, дождь.
Руки и ноги ломит после непривычного
вояжа по туидре. В который раз дивлюсь
феномену: в Москве ничего ие стоит
обзавестись насморком, посидев у открытой
форточки, а в экспедиции, пробултыхавшись
в болотах и протоках, даже не чихнешь.
В одной руке у меня ведро, в другой —
гнилая доска — топливо. Ищу спуск с
крутого берега к реке, чтобы набрать мутной
торфяной воды. Набираю. Плетусь дальше
к валяющемуся ящику из-под консервов.
Собираю щепки...
Часа через полтора котел вермишели,
изрядно сдобренной свиной тушенкой,
издавал такой чарующий запах, что и мертвый
бы проснулся. Но ребята спят. Вскипятил
два чайника Спят. Разогреваю вермишель.
Спят. И когда от голода и запахов в
голове началось этакое коловращение,
устраиваю побудку.
Здоровенный котел опустел с ужасающей
скоростью. Пускаю в оборот хлеб, масло,
джем, печенье... Только хруст и чавканье.
Наконец, движения челюстей замедляются
и «пану Станиславу», как величают меня в
экспедиции, объявляется благодарность за
калорийный завтрак.
После еды Владимир Евгеньевич и
Сорокин аккуратно раскладывают медицинские
шприцы с длинными изогнутыми иглами,
аптекарские весы, сверла и принесенные из
тундры, уже промаркированные птичьи
яйца разного цвета и величины: гагар, кру-
глоносого плавунчика, плосконосого
плавунчика...
Сперва яйцо взвешивают с точностью до
миллиграммов. Потом скорлупу буравят
сверлом. Медицинским шприцом через это
отверстие осторожно высасывают
содержимое. Потом долгая промывка теплой
водой с помощью того же шприца. И лишь
после этого яйцо заворачивают в вату —
оно готово для отправки в музей. Так
яйцо за яйцом, кладка за кладкой.
Миска заполнилась свежим (только что
из-под птиц!) янтарным содержимым.
Готовить редкостное блюдо —
яичницу-коктейль (ие выбрасывать же добро)
Владимир Евгеньевич никому ие доверяет и
жарит ее сам.
92
Очень вкусно и очень странно. В чем же
странность — никак не разберусь.
Неожиданно черту под гастрономическими
размышлениями подводит Винокуров: «Вот
уже скоро три десятка лет пробую птичью
яичницу и все не могу понять, откуда
берется запах и вкус вареных раков». И
верно, откуда в туидре раки?
После экзотической яичницы Ардали-
он Алексеевич и я занимаемся будничными
делами. Я готовлю ужин, он разбирает
птичьи метки и кольца по размерам, по
потребности и еще по каким-то только ему
известным признакам. Время от времени он
мие поясняет: «Если под кольцо, одеваемое
на тощую лапу птенца, подложить поролон,
чтобы он не потерял метку, то будет преть
лапа. Так что под кольцо лучше класть
пластилин».
Винокуров изобрел новую, хорошо
заметную в бинокль, метку для куликов — поли-
винилхлоридиый галстук. Пять лет
наблюдений принесли отрадные сведения: линька
птиц, украшенных таким галстуком, идет
нормально. А цифры, написанные иа
пластике специальным красителем (секрет
фирмы «Винокуров и К°»), выдержали
передряги погоды и даже не блекнут в
желудках хищников, проглотивших куличка.
Иногда надо, чтобы птица носила метку
недели две, не больше. И потому
Винокуров мечтает, чтобы химики сделали
пластик, который бы под действием солнца или
влаги распадался через строго
определенное время. Ибо, если на крылья или шею
куропаток нацепить постоянные яркие
метки, то демаскированных птиц вскоре сожрут
хищники.
Вот так идет экспедиционная жизнь. Но
никто ие забывает о главном — близок
коронный день, ради которого все собрались,
близится 28 июня, день высадки десанта.
Увы, на улице серая тоска. Владимир
Евгеньевич в который раз просит меня
сходить на радиостанцию и узнать, прилетит
ли почтовый вертолет? В который раз
радист сквозь треск и шум помех
связывается с Чокурдахом и произносит одну и ту
же фразу: «Чокурдах закрыт по
метеоусловиям».
И вдруг неожиданный грохот винтов —
почтовый вертолет опускается прямо
посреди поселка. Наскоро запихнув вещички
в рюкзаки, мчимся с Владимиром
Евгеньевичем ухватить его, пока не улетел. Ибо
заранее было уговорено, что в Чокурдахе я
потребуюсь, как ои выразился, «для более
массированных контактов с официальными
Такова тундра
в главной ствржовой обители,
в низовьяж Индигирки
лицами, а также для человеческих
разговоров».
Почтовый вертолет прорвался в «окно».
Стоило его колесам прикоснуться к
аэродромному бетону, как снова навалился
туман. Другие же опасения Флиита были
излишни. Летчики, загруженные работой по
горло, к нашей экспедиции благосклонны —
десантный рейс внесен в план полетов.
И вот 28 июня. Великий день! Нет, не
великий, а ничтожный. Кажется, что небо
олицетворяет все свинцовые мерзости
жизни Волею погоды из многочисленных
вариантов изъятия яиц остается одноразовый,
аварийный, только из тех гнезд, на
которые вертолет сможет опуститься в
буквальном смысле слова, даже если это панически
перепугает стерхов. Нельзя же сорвать
международное соглашение!
А соглашение трещит, его что есть силы
срывает циклон. .Владимир Евгеньевич,
опасаясь дразнить судьбу, стоит сбоку
затянутого туманом летного поля, а я лезу
наверх к синоптикам. Милая женщина
показывает метеокарты со всякими там
циклонами и антициклонами и, будто
виновна она сама, как-то извиняясь, говорит:
«Ничего хорошего для малой авиации ие
ожидается». Вечером снова визит к
синоптикам. Картина прежняя. Владимиру
Евгеньевичу не остается ничего, как
телеграфировать в Главное управление по охране
природы, заповедникам и охотничьему
хозяйству МСХ СССР, под эгидой которого
93
осуществляется экспедиция, о нашей
задержке и, следовательно, о переносе срока
вылета Элизабет из Москвы в Лондон.
Вечером следующего, столь же унылого
дня синоптики встречают меня совсем по-
другому — улыбаются и делают подарок:
«Завтра ожидается летиая погода, если
ветер не переменится!» Ох уж это «если», ох
уж этот ветер. Мы следили за ним,
пожалуй, получше, чем синоптики. И выследили!
Ура! 30 июня иад тундрой безоблачное
небо!
В восемь утра распахиваются люки
вертолетного хвоста, и по доскам в его нутро
вкатывают бочки с бензином. Потом
приглашают нас — нагруженный
металлический Боливар все же может унести двоих.
В Береляхе бортмеханик и бортрадист
выкатывают бочки, дозаправляют машину.
А тем временем наша компания
притаскивает сундучок и деревянную треногу с
пружинами, на которые подвешивают
термостат, чтобы уменьшить тряску. Вот и
грелки с кипятком, дабы в искусственном
гнезде не застудить журавлиные яйца.
Владимир Евгеньевич командует, чтобы на
железных лавках вертолета заняли места
Синокуров, Сорокин и еще двое
сотрудников лаборатории.
Никто и не подозревал, что через
двадцать минут проект «Стерх» очутится иа
грани катастрофы. Эти минуты были
истрачены иа то, чтобы найти в тундре палатку
кинооператора Назарова. Он, в прошлом
штурман-подводник, летая вместе с нами на
«Аннушке», нанес на экспедиционную карту
местоположение всех обнаруженных гнезд.
И теперь ему вместе с пилотами предстоит
выбрать те гнезда, где вертолет сможет
опуститься не далее чем в сотне метров.
Иначе яиц ие найти.
Ошеломляющая, катастрофическая
новость: Назаров в ночь иа 29 июня снял
вылупление птенцов! Он торопится,
рассказывает: «Пернатые родители по случаю дия
рождения устроили концерт из песен и
плясок». Говорит что-то еще...
У экспедиции же опустились руки. Что
собирать? Птенцов? Опозорились перед
американцами, опозорились... Под общие
охи и ахи Владимир Евгеньевич берется за
бинокль — спокойствие и эрудиция
подсказывают выход. Вот цепочка его
умозаключений. В гнезде Назарова птенцы
могли вылупиться раньше потому, что оно в
низине и загорожено от северного ветра.
Кроме того, стерхи, вероятно, знают толк
в терморегуляции: в начале насиживания
94
в солнечные дни самка доверяла обогревать
кладку дневному светилу, редко садилась
на яйца и этим обманула Назарова. Весиа
же была не из теплых. Значит, есть
надежда, что в открытых местах туидры в
журавлиных гнездах еще можно взять
яйца с нужным сроком насиживания. Но
сначала надо обследовать ближайшие
колыбели стерхов...
Летим. Новости неутешительные —
несколько журавлиных домиков уже пусты:
родители увели отпрысков. И тогда
вертолет поворачивает на восток, туда, где
тундра ровна как стол и северные ветры
гуляют на свободе.
Наконец, в темном царстве забрезжил
луч света — гнездо. Самка сидит крепко.
Поднялась и побежала, лишь когда
вертолет прошел почти над нею. Это — празд-
пччный час Винокурова. Высадив его для
выслеживания кладки, вертолет торопится
к следующим, теперь уже гипотетическим
журавлиным колыбелям. Вот еще одна
реальная колыбель. Но увы, холмика подле
гнезда нет и в помине. И тогда командир
вертолета Леонид Кузьмич Басов делает,
казалось бы, невозможное — опускает
машину прямо в болото, которое с хлюпаньем
проглатывает колеса. Мастерство пилота
таково, что вихрь, поднятый винтом, все
же не выкатил беззащитное яйцо из
плоского гнезда, хотя сели в каком-то
десятке метров поодаль. Стрекочет киноаппарат...
Отныне в одной из ячеек термостата
лежит не пустой носок, а с драгоценным
содержимым. Владимир Евгеньевич уверяет,
что яйцо такое, какое необходимо, мол, и
пахнет как нужно и глянец иа нем
подходящий...
Только взлетели, как вертолет
прямо-таки валится наземь без каких-либо просьб
орнитологов — Басов нашел журавленка!
Как он рассмотрел рыженькое тщедушное
существо? Другого птенца тоже нашел
дилетант — я обнаружил его между своими
сапогами. И впервые в мире появляется
фотография двух птенцов стерха — один чуть
побольше, понастырнее, другой поменьше и
спокойнее. Естественно, в Москву их ие
берем, оставляем жить среди родных болот.
Кому из них уготовано вырасти,
превратиться в журавля?
И снова бреющий полет по маршруту,
уже пройденному «Аннушкой». Увы,
аппетит вертолетного мотора вселяет все
больше опасений. В конце концов, он и не
позволил выполнить программу-максимум:
чтобы к пяти взятым журавлиным яйцам
Четыре журавлиные вица а целости
и сохранности вместе с сундучком В. Е. Флинт
передал иэ рун в руки Элизабет Андерсон
в здании авропорта Шереметьево
(снимок Е. Арбузове)
(Винокуров с его драгоценной добычей уже
на борту) добавить шестое, обусловленное
буквой соглашения с Фондом охраны
журавлей, не хватает каких-то ста литров
бензина.
На аэродроме пожимаем руку Басова —
без его «сумасшедших» посадок и взлетов
вряд ли в термостате оказалось бы больше
двух яиц.
Громадный Ил-18, как это часто бывает,
прибыл в Москву с запозданием на
несколько часов. Эти часы по каким-то
непонятным аэрофлотовским причинам он
простоял в Норильске. А когда самолет
стоит, пассажиров, как известно, из него
выпроваживают. Слоняемся в аэропорту
«северного эльдорадо», а на душе скребет.
Теплится ли жизнь в термостате,
оставленном в самолетном салоне? Вдруг, из
какого-либо яйца захотел вылупиться птенец?
Помочь бы ему...
Винокурову приходится несколько раз
заправлять кипятком грелку в аэродромном
буфете и заворачивать ее в мой свитер,
чтобы не остыла, прежде чем объявят
посадку.
Слава богу, весь долгий путь
температура в сундучке-термостате держалась на
должном уровне. Но счастье редко бывает
безоблачным — одно яйцо погибло. Птенец
начал проклевывать скорлупу и не осилил...
Четыре же журавлиные яйца в целости и
сохранности вместе с сундучком Флинт
передал Элизабет Андерсон из рук в руки в
здании аэропорта Шереметьево.
Спустя томительную неделю, заполненную
то мрачными, то радужными
предположениями, из далекого Висконсина В. Е.
Флинту пришла телеграмма: «Два цыпленка
вылупились. Два яйца оказались иеоплодот-
ворениыми. Поздравляем. МФОЖ». А еще
через десять дней принесли другую
депешу: «Журавлята чувствуют себя хорошо и
растут. МФОЖ».
Так началась совершенно новая,
невиданная и невозможная прежде деятельность
на глобальной стезе охраны природы —
возрождение угасающего племени стерхов.
Станислав СТАРИКОВИЧ,
специальный корреспондент
«Химии и жизни»
Фото Эдуарда НАЗАРОВА
и Владимира ФЛИНТА
95
Яблоки—
круглый
год
В «Основных направлениях развития
народного хозяйства СССР на 1976—1980 годы»
записано: «Улучшить обеспечение населения
овощами и фруктами в течение всего года».
Для выполнения этой задачи надо в первую
очередь значительно увеличить
производство овощей и фруктов. Но затем — и это
не менее важно — все выращенное в садах,
иа бахчах, в огородах должно дойти до
нашего стола.
КАК СОХРАНИТЬ УРОЖАИ
Многое делается для того, чтобы мы могли
потреблять больше овощей и фруктов. На
их производстве специализируются не
только отдельные колхозы и совхозы, но и
целые районы страны (Молдавия, Крым,
Леикоранская долина, Волго-Ахтубииская
пойма). Увеличивается производство
овощей в закрытом грунте. Площадь теплиц
за последнее десятилетие выросла в 11 раз.
Улучшается агротехника, растет
урожайность.
В прошлом году в Советском Союзе
было собрано 9,5 мли. т плодов и ягод,
5,4 млн. т винограда, 23,5 мли. т овощей.
За период с 1967 по 1976 г. введены в
строй новые холодильные мощности для
хранения овощей, фруктов и картофеля иа
11,3 млн. т.
Делается многое. Но предстоит сделать
еще больше.
До сих пор реализация и потребление
фруктов носят преимущественно сезонный
характер. Примерно три четверти фруктов
поступают в продажу с августа по декабрь.
Объясняется это и тем, что в составе
плодовых насаждений немало летне-осенних
сортов, и тем, что многие выращенные
плоды плохо хранятся по своей природе. Но все
же главная причина — в несовершенстве
способов хранения..
96
В результате значительная часть овощей
и фруктов безвозвратно теряется,
перерабатывающие и консервные заводы не
поспевают за сбором урожая, и мы получаем
далеко не все, что могли бы получить.
Более того, потери, особенно летних яблок,
выше всего как раз в урожайные годы,
когда в глубинных районах остаются нереали-
юванными многие тонны плодов.
Вот почему необходимы новые способы
длительного хранения, а также
транспортировки свежих плодов. Причем не только
поздних, лучше всего хранящихся сортов,
но и летних, раннеспелых, сберечь которые
намного труднее.
Однако трудности эти преодолимые.
В ПЕРВУЮ ОЧЕРЕДЬ ЯБЛОКИ
Мы будем говорить о хранении яблок: если
начинать, то уж с них. Ведь в нашей
стране (как, впрочем, и в большинстве стран
Европы) яблоневых садов больше, чем
каких-либо других. Причин много: и
неприхотливость яблок, и их способность
хорошо расти и плодоносить в разных
климатических и почвенных зонах, и высокая
урожайность, и, конечно, приятный вкус и
аромат.
В общем объеме производства плодов в
СССР на долю яблок приходится около
80%. Примерно треть — это летние сорта,
которые, как уже говорилось, хранятся
плохо. Зато их урожайность в 2—3 раза выше,
чем поздних, урожаи регулярные,
устойчивые, качество фруктов хорошее. По
пищевой ценности летние яблоки лишь
незначительно уступают позднеспелым. Например,
в папировке, боровинке, астраханском
красном содержится 9,8— 12% сухих веществ,
0,4—1,0% пектина, из Сахаров преобладает
фруктоза.
Вкус у таких яблок обычно
кисловатый, они очень сочиы. Если же они
перезреют, то становятся более сладкими, но
мякоть тогда мучнистая и мало сочная.
Словом, их надо собирать вовремя, то
есть в разгар лета. И, если можно, как-то
сохранить — ие на год, так хотя бы на
несколько месяцев.
По своим биологическим особенностям
ранние яблоки (и, кстати, груши) не
пригодны для длительного хранения даже при
наиболее благоприятной температуре,
около 1°С. Они к тому же и плохо
транспортируются. А так как урожай собирают в
ограниченный срок, происходит
затоваривание.
Правда, -до четверти летних яблок
перерабатывают консервные заводы, главным
образом иа соки и повидло. Однако и иа
консервных предприятиях — из-за
недостаточной их мощности или из-за
несовершенства хранилищ —потери нередко
продолжаются.
Расскажем об одном из способов,
который, по нашему мнению, может приблизить
решение нелегкого вопроса хранения яблок.
И не только яблок.
БЛАГОПРИЯТНАЯ АТМОСФЕРА
Чтобы сохранить сочное растительное сырье,
надо создать такие условия, при которых
резко замедляются биохимические
процессы. Иначе говоря, привести это сырье в
состояние, близкое к анабиозу.
Достичь этого можно только при
сочетании нескольких факторов: температуры,
влажности, состава атмосферы.
Температура должна быть положительной и близкой
к 0°С, влажность — повышенной. Это
вполне осуществимо.
Труднее с искусственной атмосферой. Она
весьма отличается от обычной — в ией
намного меньше кислорода и значительно
больше углекислого газа. Поскольку свежие
фрукты и овощи поглощают при хранении
кислород и выделяют углекислый газ, такая
искусственная атмосфера заведомо должна
тормозить этот процесс и, следовательно,
продлевать жизнь плодов.
Надо сказать, что пользу от
повышенного содержания углекислого газа заметил
еще в 1911 г. профессор Я- Я-
Никитинский, работавший в микробиологической
лаборатории Московского коммерческого
института. Два года спустя на съезде по
холодильному хранению плодов в Тифлисе
выступил с докладом профессор
Московской сельскохозяйственной академии
Ф. В. Церевитинов, изучавший в то время
поражение апельсинов голубой плесенью.
Он сообщил, что в воздухе, содержащем
5—10% углекислого газа, развитие
плесени прекращается.
Но как создать модифицированную
атмосферу в хранилище? Есть для этого
разные способы. Например, в герметичную
холодильную камеру подают газовые смеси
заданного состава, выработанные
специальными газогенераторами. Или ставят
газопоглотительные аппараты. Но во всех
случаях надо, во-первых, герметизировать
помещение (а это обходится недешево) и, во-
вторых, систематически подавать внутрь
определенные газовые смеси, что тоже
непростое дело.
Вот почему наибольшего внимания, как
нам кажется, заслуживают иные способы
хранения — в обычных, негерметизирован-
иых помещениях, с использованием мембран
из полимерных материалов.
МИКРОКЛИМАТ
В ПАКЕТЕ
Пленочный материал для мембран,
призванных обеспечить овощам и фруктам
благоприятную атмосферу, создай в
Московском технологическом институте мясной и
молочной промышленности (руководитель
проблемной лаборатории полимеров —
профессор В. Е. Гуль) совместно с
Московской сельскохозяйственной академией им.
К- А. Тимирязева и щелковским заводом
«Техиоткань». Он получил название СППМ
(селективно-проницаемый пленочный
материал). СППМ—это прочная ткаиь из
хлопчатобумажного илн синтетического
волокна с равномерной структурой и гладкой
иеворсистой поверхностью; с обеих сторон
ткаиь покрыта вулканизованным полидиме-
тилсилоксаиовым каучуком.
Главное свойство этого материала яв-
4 Химия и жизнь № 11
97
профильный замок
г Г
<Н«
£1 ♦ •
мембрана нз СППМ
пакет-вкладыш нз полиэтиленовой
пленки
ствует из его названия — селективная, то
есть избирательная, проницаемость по
отношению к различным газам. Кислород он
пропускает примерно вдвое лучше, чем
азот, а углекислый газ — в девять раз
лучше. По сравнению с другими полимерными
пленками СППМ, .можно сказать,
«прозрачный» для газов материал; его
проницаемость для газов примерно в 200 раз
больше, чем у полиэтилена.
Посмотрим, что дает эта особенность
пленки.
Оптимальная газовая среда для
хранения многих сортов яблок примерно такова:
4—7% кислорода, 3—5% углекислого газа,
остальное — азот. Представим себе, что
яблоки поместили в пакет из обычной
пленки, плохо пропускающей газы, скажем,
из поливииилхлоридиой. Обменные
процессы в яблоках продолжают идти и при
хранении. Поглощается кислород, выделяется
С02. До поры до времени это неплохо —
ведь повышенная концентрация СОг
способствует хорошему хранению. Но вскоре
наступит момент, когда концентрация
углекислого газа окажется избыточной, а это
вызывает, напротив, ускоренную порчу
плодов. Значит, излишек углекислого газа
надо удалить — и тогда все будет в
порядке.
Для этого и нужна
селективно-проницаемая мембрана. Коль скоро она легко
пропускает С02 и значительно меньше Ог, под
такой мембраной сам собой, без каких бы
то ии было дополнительных затрат,
установится оптимальный (илн близкий к
оптимальному) состав газовой среды. Плоды
выделяют все меньше углекислого газа,
излишек его уходит сквозь мембрану... Эти
биохимические аспекты хранения плодов и
овощей в модифицированной атмосфере
изучены под общим руководством
профессора Л. В. Метлицкого (Институт
биохимии им. А. Н. Баха АН СССР) и
профессора А. А. Колесника (Московский
институт народного хозяйства им. Г. В.
Плеханова).
Конечно, делать вместительные мешки из
такого материала было бы накладно; хотя
СППМ и ие слишком дорог, та же поли-
винилхлоридная или полиэтиленовая
пленка намного дешевле. Однако и ие надо
делать целый мешок из проницаемой
пленки. Достаточно проделать в большом
полиэтиленовом пакете небольшое «окошко»
и закрыть его мембраной.
Пакеты могут быть разного размера —
вместимостью 150, 300 или 450 кг яблок.
Размеры же мембраны зависят и от сорта
плодов, и от температуры в хранилище, и
от влажности. Обычно на каждый
килограмм яблок надо брать в среднем 6—8 см2
СППМ. К полиэтилену сначала
приваривают так называемую подворотиичковую
ткань, покрытую с одной стороны
полиэтиленом,— ту самую, которую вкладывают в
немнущиеся воротники рубашек, — а к ней
уже с помощью кремиийорганического
клея-герметика приклеивают мембрану.
Когда пакет заполнен яблоками, сверху
надевают профильный замок (два
полиэтиленовых шнура, один с вырезом, другой с
98
выступом) и, нажимая, защелкивают замок.
Дело сделано.
После этого, чтобы не помять яблоки,
пакеты укладывают в обычные жесткие
контейнеры для плодов и овощей, а
контейнеры устанавливают в несколько ярусов в
холодильную камеру. Спустя примерно 15
суток внутри пакетов без всяких
дополнительных усилий устанавливается
наилучший для яблок газовый состав
атмосферы.
ЧТО ЭТО ДАЕТ
Щелковский завод совместно с Московским
технологическим институтом мясной и
молочной промышленности уже выпустил
несколько партий селективно-проницаемой
пленки. Пакеты-вкладыши с мембранами,
изготовленные НПО «Пластик», были
испытаны в разнБ1х_р£Йонах страны,
многократно, в течение нескольких лет. Коротко о
результатах испытаний.
В-модифицированной атмосфере при
пониженной температуре яблоки хранятся на
2,5—3 месяца дольше, чем в обычной не-
герметизированной холодильной камере,
потери и естественная убыль уменьшаются
в 4—5 раз. Особо надо отметить, что
яблоки летних сортов, которые сохраняются в
холодильнике ие более пяти недель, в
пакетах с мембранами хранятся до четырех
месяцев. Экономия с учетом всех затрат
составляет 160—180 рублей на каждую тонну
яблок.
Использование таких пакетов позволяет
усовершенствовать и хранение, и
транспортировку. Яблоки имеет смысл класть в эти
пакеты прямо в местах заготовки, пакеты —
в контейнеры, контейнеры загружать в
машины — и на холодильный склад.
Эти же полимерные мембраны испытаны
в фильтрах, которые создают
модифицированную газовую среду в больших бетонных
хранилищах, вмещающих более ста тонн
фруктов. И в этом случае сроки хранения
увеличиваются примерно на 2,5—3 месяца,
а экономия достигает 100 рублей на
тонну яблок.
Наконец, СППМ проверены и на других
фруктах, а также на овощах. Если в паке-
ты-вкладышн с мембранами класть груши
или чеснок, то достигается наибольшая
экономия средств — до 200 рублей на
тонну. Несколько меньше (но также
достаточно Ощутима) экономия при хранении
моркови и репчатого лука — до 65 рублей.
Одним словом, селективно-проницаемые
мембраны и эффективны, и вполне
доступны, и экономически выгодны. Самое же
главное заключается в том, что они
значительно удлиняют время хранения самых
распространенных плодов. Летние сорта
яблок могут храниться до зимы, поздние
сорта — до следующего лета. Что,
собственно, и требуется.
Будем надеяться, что уже в недалеком
будущем каждый из нас получит
возможность на личном опыте удостовериться в
замечательных свойствах мембран, покупая в
магазине — отнюдь не в сезон — свежие,
вкусные, привлекательные фрукты. Это
случится после того как на щелковском заводе
«Техноткань» будет налажено
промышленное производство СППМ, а в НПО
«Пластик» — комплектных пакетов-вкладышей
с мембранами и фильтрами...
Кандидат технических наук
С. В. ГЕНЕЛЬ,
кандидат сельскохозяйственных наук
А. М. НИКИТАЕВ
Приглашение
к столу
Праздничный стол редко
обходится без яблок,
особенно осенью. Перед
вами — лишь несколько
рецептов; подбирая их, мы
думали не столько о вкусе
блюд (очень трудно
приготовить яблоки невкусно),
сколько о
распространенности. Будем надеяться, что
среди этих кушаний
окажутся и такие, которые
известны не всем читателям...
Салат из яблок с клюквой.
Очистить и крупно нарезать
4—5 яблок. Размять три
чайные ложки клюквы с двумя
чайными ложками сахара.
Смешать и залить
майонезом. Этот салат — к мясу и
к курице.
Яблоки с пастой. Яблоки
нарезать тонкими кружками,
вынуть сердцевину. Развести
в воде немного лимонной
кислоты и положить туда
яблочные кружочки — они
сохранят белый цвет. Перед
подачей на стол намазать их
какой-либо сырной пастой,
например из сыра с
орехами или апельсиновой
цедрой. Вместо пасты можно
положить на яблоки
кружочки колбасы. Чтобы яблоки
стали еще вкуснее, их надо
слегка подсушить в духовке.
Блинчики с яблоками. Из
двух стаканов муки, трех
яиц, чайной ложки
сахарного песка и литра молока
(соль по вкусу) приготовить
тесто и выпечь тонкие
блинчики. Очистить яблоки,
вынуть сердцевину, нарезать
ломтиками и положить в
кастрюлю. Добавить немного
подкисленной воды и сахару
и варить 10—15 минут,
размешивая массу. Начинить
блинчики, свернуть и
обжарить на сковороде.
Посыпать сахарной пудрой.
4*
99
Яблочный пудинг. Смешать
как следует стакан сырых
тертых яблок, 2—3 яйца,
3Л стакана сахара,
полстакана густых сливок, столько
же толченых сухарей и
четверть стакана разогретого
масла. Поместить в форму и
запечь в духовке.
Шарлот из яблок. Батон без
корок нарезать на тонкие
ломтики; часть хлеба
нарезать кубиками и подсушить.
Смешать стакан молока,
сырое яйцо и 2 столовые
ложки сахару и слегка взбить
венчиком. Форму или
сковороду смазать толстым
слоем сливочного масла,
смочить ломтики белого
хлеба смесью и выложить
дно и боковые стенки
формы. Яблоки очистить,
нарезать на небольшие кубики и
пересыпать сахаром.
Подсушенные хлебные кубики
полить сливочным маслом и
перемешать с яблоками;
можно добавить немного
натертой лимонной цедры
или ванилина. Яблоки с
хлебными кубиками
положить в середину формы, а
сверху закрыть ломтиками
замоченного хлеба.
Поставить в духовку на 40—50
минут. Затем вынуть и оставить
в форме минут на десять,
после чего выложить на
блюдо и (желательно)
украсить сверху
консервированными фруктами или полить
фруктов ым соусом.
Подавать в горячем виде.
Яблочное безе. Испечь 5
больших яблок и горячими
протереть через сито.
Добавить стакан сахарного
песку, один белок и тщательно
взбивать в кастрюле,
обложенной льдом, пока масса
не побелеет и не загустеет.
Ложкой выложить эту
массу порциями на противень,
выстланный бумагой.
Поставить в теплую духовку,
чтобы пирожные полностью
высохли, вынуть и уложить
на блюдо, а затем — опять
в теплую духовку, где и
держать до подачи на стол.
Яблочный сыр с медом.
Очищенные кислые яблоки
разрезать и вынуть семечки.
Положить в огнеупорную
посуду и очень плотно
закрыть. Испечь яблоки в
духовке и протереть сквозь
сито. На стакан яблочного
пюре взять стакан меда (или
сахара) и варить, все время
размешивая, пока масса не
будет легко отставать от
ложки. За несколько минут
до конца варки добавить
мелко нарубленные цукаты.
Положить массу в мокрую
салфетку, перевязать
шнурком и положить под пресс.
Сыр будет готов через два
дня. Держать его надо в
сухом месте.
Яблочный зефир. Испечь
5—6 больших яблок и
протереть их сквозь сито.
Добавить 1—2 белка и
полстакана сахарного песку,
размешать ложкой на холоду,
чтобы масса побелела и
загустела. Выжать сок из
половины лимона. Выложить
массу на блюдо; можно
украсить печеньем или
вареньем.
Компот из яблок и
мандаринов. Очистить 4 мандарина и
разделить на дольки. С
кожуры срезать белую
мякоть, а верхний слой
(цедру) мелко нарезать,
прокипятить в стакане воды и
откинуть на сито. Всыпать в
кастрюлю 3Л стакана сахара,
залить двумя стаканами
горячей воды, положить
цедру и 250 г очищенных и
нарезанных яблок. Варить 10
минут на слабом огне.
Яблоки в красном внне.
Очистить 500 г яблок,
разрезать пополам и вынуть
сердцевину. Залить 3Л стакана
сахара двумя стаканами
горячей воды, положить яблоки
и варить 5—10 минут (до
мягкости). Снять с огня,
влить полстакана красного
сухого вина и охладить в
закрытой посуде. Переложить
яблоки в вазочки, залить
сиропом и при возможности
посыпать фисташками,
предварительно ошпаренными и
мелко порубленными.
100
to
ГТТТ
till
III]
^A^LJ
Информация
книги
В ближайшее время
выходят в свет в издательствах
«Наук а»:
Бочков А. Ф., Афанасьев
B. А., Заиков Г. Е. Катализ
реакций глмкоэмдного
центра Сахаров (образование и
расщепление гпикозидных
связей). 10 л. 1 р.
Кононов Н. Ф., Островский
C. А., Устынюк Л. А.
Технологические основы новых
промышленных синтезов с
использованием ацетилена.
15 л. 1 р. 05 к.
Харитонов Ю. Я.,
Давидович Р. Л., Костин В. И. Атлас
длинноволновых ИК-спект-
ров фторидов металлов.
20 л. 2 р. 40 к.
Химия гмдраэонов. 15 л.
1 р. 50 к.
«М и р»:
Белл Р. Протон в химии.
Пер. с англ. 22 л. 2 р. 45 к.
Джуре П., Айзенхаур Т.
Распознавание образов в
химии. Пер. с англ. 12 л.
1 р. 40 к.
Кларксон Д. Транспорт
ионов и структура
растительной клетки. Пер. с англ.
26 л. 2 р. 10 к.
Молекулярная
микробиология. Под. ред. Е. Квапин-
ского. Пер. с англ. 36 л.
2 р. 85 к.
Смльверстейн Р., Басслер Г.,
Моррил Т.
Спектрометрическая идентификация
органических соединений. Пер.
с англ. 40 л. 4 р. 25 к.
Фиэер М., Фиэер Л.
Реагенты для органического
синтеза. Пер. с англ. 35 л. 3 р.
Физика электролитов. Под.
ред. Дж. Хладика. Пер. с
англ. 35 л. 3 р. 75 к.
Эпштейн С. Вариационный
метод в квантовой химии.
Пер. с англ. 17 л. 1 р. 95 к.
Эткинс П. Кванты.
Справочник концепций. Пер. с англ.
35 л. 2 р. 75 к.
с*.ллллллллл/у\ллллллллллл^\ллл^
В декабре выйдет из печати
«ЖУРНАЛ ВСЕСОЮЗНОГО ХИМИЧЕСКОГО
ОБЩЕСТВА нм. Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА»,
1977, № 6,
посвященный проблеме закономерности
и случайности научных открытий в химии
Статьи номера посвящены специфике открытий в
разных областях химии, преждевременным
открытиям и «случайным неоткрытиям», роли, которую
играют в научном развитии «социальный заказ»,
внутренняя логика науки, психология научного
творчества и другие факторы. Под рубрикой
«Химические курьезы» публикуются материалы по
истории отдельных открытий и изобретений,
освещающие отправные мысли авторов, случайные или
курьезные обстоятельства, которые привели к
открытиям.
Журнал рассчитай иа широкий круг научных и
инженерно-технических работников,
преподавателей химии, аспирантов и студентов.
Журнал распространяется только по подписке н в
розничную продажу не поступает. Организациям журнал
высылается наложенным платежом по заявке,
подписанной руководителем н бухгалтером; отдельные читатели
могут перевести стоимость номера A р. 59 к.) почтой нлн
сдать деньгн непосредственно в редакцию по адресу:
Москва, Центр, Кривоколенный пер., 12.
Заказы и заявки принимаются до 15 ноября.
Дллллллллллллллллллллллллл^
Улллллллллллллллллллллллллллллллл
Всесоюзный институт
научной и технической информации
Государственного комитета
Совета Министров СССР по науке и технике
и Академии наук СССР
выпускает в 1977 г. справочник
с Номенклатурные правила ИЮПАК по химии»
(в двух томах; цеиа 12 р. 50 к.).
В справочнике впервые в СССР полностью
публикуются (иа двух языках: русском и английском)
правила, разработанные Международным союзом
теоретической и прикладной химии (ИЮПАК).
Перевод иа русский язык и подготовка издания
осуществлены под руководством комиссии
Национального комитета советских химиков (председатель
комиссии — член-корреспондеит АН СССР Г. Б. Бо-
кий). В первом томе публикуются материалы по
неорганической, аналитической и физической
химии, второй том целиком посвящеи органической
химии.
Издание предназначено для широкого круга
советских химиков — иаучиых работников,
инженеров, преподавателей, а также работников
издательств и журналов.
Справочник высылается наложенным платежом. Закаэы
направлять по адресу: 140010 гор. Люберцы 10,
Московской обл., Октябрьский проспект, 403, Пронзводственно-нз-
дательскнй комбинат ВИНИТИ, отдел распространения.
101
КЛУБ
ЮНЫЙ
ХИМИК
Закончился 3-й всесоюзный смотр юных химиков (его условия были
напечатаны в ноябрьском выпуске клуба за прошлый год). В этом смотре
приняли участие первичные организации секции «Юный химик» ВХО
им. Д. И. Менделеева, кружки и многие другие коллективы юных
химиков—школ, техникумов, дворцов пионеров, станций юных техников.
Лучших юных химиков, школьников восьмых и девятых классов,
пригласил к себе нынешним летом Казанский химико-технологический
институт. В лагере на берегу Волги ребята и отдохнули, и пополнили
знания: перед ними выступили с лекциями ученые-химики, школьники
побывали в лабораториях и в заводских цехах.
Одна из многих встреч в этом лагере была посвящена журналу
«Химия и жизнь». В гости к ребятам приехали сотрудники редакции и ее
авторы; была устроена выставка иллюстраций, напечатанных в журнале.
Об интересе к журналу свидетельствовало обилие вопросов, заданных
выступавшим. От каверзных («Какого цвета каждый из вас
представляет себе электрон?») до серьезных («Расскажите об электроочистке
сточных вод»), от наивных («А,можно ли и английский выучить за 4 месяца,
чтобы в школе не мучаться?») до деловых («Нельзя ли печатать
больше сложных, олимпиадных задач?»). Будем надеяться, что встреча
прошла с пользой для обеих сторон. За себя, по крайней мере, можем
ручаться: так оно и было...
В рамках смотра >был проведен конкурс школьных работ—
реферативных и экспериментальных. Поступило 516 работ. Каждая третья — это
самостоятельное экспериментальное исследование, выполненное,
конечно, под руководством педагога или ученого. Многие работы посвящены
охране окружающей среды и химии в сельском хозяйстве (эти темы
предлагались устроителями конкурса).
Жюри конкурса отметило 104 работы, половина из которых —
эксперименты, и передало редакции лучшие из них. Понятно, что все они в
одном номере просто не поместятся. Поэтому сейчас, под рубрикой
«Исследования», публикуются только три работы, посвященные разным
темам. Мы приносим извинения авторам за некоторые сокращения.
В следующих выпусках Клуба Юный химик мы еще вернемся к
лучшим работам школьников. А пока — поздравляем победителей смотра и
желаем успехов всем его участникам!
102
Клуб Юным хммнк
ИССЛЕДОВАНИЯ
Химический состав
и питательность кормов
Питательность одного и того же корма
различна в зависимости от условий его
выращивания, сроков уборки, сорта, способов
хранения. В хозяйствах необходимо
применять такие методы исследований
питательности кормов, которые не требуют особого
оборудования и дорогостоящих реактивов.
В 1975—1976 гг. в агрохимической
школьной лаборатории определялись
питательность кормов и их химический состав, с тем
чтобы помочь совхозу «Макаиовичн» в
рациональном использовании кормов.
В справочнике «Корма СССР» приведены
данные, согласно которым питательность
свеклы колеблется от 8,5 до 17,7 кормовых
единиц (то есть для получения одного и
того же эффекта в одном случае надо
скормить вдвое больше свеклы, чем в
другом). Мы установили, что кормовая свекла
отделения «Рогожки» содержит в среднем
13 г протеина в 1 кг корма, а в отделении
«Макановичи»—10,5 г. Между тем
животноводы вынуждены использовать свеклу и
другие корма, как правило, только по весу.
Основные компоненты корма — вода и
сухое вещество, которое и можно
рассматривать с производственной точки зрения как
носитель общей питательности. Чем больше
в единице корма сухого вещества (СВ), тем
выше при прочих равных условиях его
питательность. Ценность корма определяется
также его энергетической питательностью,
выраженной в кормовых единицах (КЕ).
Между этими величинами есть прямая
зависимость: КЕ = СВ-ПК. где ПК —
поправочный коэффициент; он вычислен для всех
видов кормов. Таким образом, зная ПК,
можно определить содержание кормовых
единиц. Приведем значения поправочных
коэффициентов для некоторых кормовых
растений (зеленый корм): клевер и горох —
0,85, клевер с тимофеевкой, овес и
люцерна — 0,80, вико-овсяная смесь — 0,80—0,85,
кукуруза — 1,0. Когда анализируется
силосованный корм, используем иные
поправочные коэффициенты: вико-овсяный, горохово-
овсяный, из разнотравья, из ботвы
корнеплодов — 0.70, клеверо-тимофеечиый — 0.80,
кукурузный — 0,90, картофельный — 1,40, из
картофельной ботвы — 0,45.
Взятие средней пробы и определение сухого
вещества. Зеленый корм берем небольшими
пучками из разных мест свежескошениой
массы, перемешиваем и отделяем среднюю
пробу A,5—2 кг). В лаборатории пробу
измельчаем, перемешиваем, выкладываем
квадратом, делим его на части по
диагоналям; противоположные части вновь
перемешиваем, выкладываем, квадратом — и так
до тех пор, пока ие останется около 100 г
корма. Пробу помещаем в две взвешенные
" v6 Юный химк;
103
фарфоровые чашки, вновь взвешиваем и
высушиваем при температуре 80°С 30 минут,
а затем при 60—65°С до постоянного веса.
Силос из бурта или траншеи выбираем с
глубины 1 м с интервалом в 1 м. Из этих
проб составляем среднюю весом 0,8—1 кг
и помещаем в стеклянную банку. В
лаборатории силос (или сенаж) измельчаем
ножницами, перемешиваем и готовим в двух
взвешенных фарфоровых чашках навески по
50 г. Чашки высушиваем в шкафу при 60—
65°С до постоянного веса (эту операцию
вообще проделываем во всех случаях).
Пробу картофеля составляем из
отдельных маленьких проб, которые берем
лопатой из разных мест бурта, чтобы получилось
10 кг картофеля. В лаборатории пробу
очищаем от песка и глины, обмываем клубни
водой и вытираем насухо. От каждого
клубня отрезаем 'Л и снова перемешиваем.
Отбираем 400—500 г нарезанного картофеля —
это средняя проба. Измельчаем картофель
на стеклянных пластинках на тонкие дольки
и помещаем по 25—50 г в две фарфоровые
чашки. Взвешиваем, помещаем на 30—
40 минут в термостат при 80°С и, как
обычно, высушиваем при 60—65°С.
При анализе корнеплодов из бурта берем
подряд сто корней и сортируем на крупные,
мелкие и средние. Взвешиваем каждую
группу отдельно. Весь последующий отбор —
с учетом пропорции между крупными и
мелкими корнями. Дольки вырезаем по
вертикальной оси корнеплода. Составляем
среднюю пробу и высушиваем так же, как
картофель.
Когда пробы доведены до постоянного
веса, определяем первоначальную влажность
и сухое вещество в воздушно-сухом
состоянии. Сухое вещество вычисляем по формуле:
х = С-Ю0/Н, где С — вес сухого остатка
корма, Н — навеска пробы.
При анализе сухих кормов набираем не
менее 5 кг из 15—20 мест стога или скирды,
из разных участков главной пробы берем не
менее 500 г для установления
ботанического состава и столько же для определения
сухого вещества. В лаборатории измельчаем
пробу ножницами, перемешиваем и берем
две навески по 50—100 г; высушиваем при
60—65Х.
Пробу зерновых кормов берем щупом из
разных мест зернохранилища, раскладываем
после перемешивания тонким слоем на столе
н методом диагонального деления оставляем
100 г для анализа на засоренность и 50 г —
для анализа на влажность.
Анализ картофеля и других кормов мы
проводили по декадам, а иногда,
например, при закладке силоса, и через два дня
(результаты конкретных анализов здесь
опущены. — Ред.).
Питательность картофеля меняется во
времени, достигая максимума в октябре, а
затем несколько снижается в январе.
Питательность сильно варьирует даже в
пределах одного хозяйства; так, кормовых
единиц содержится 0,25—0,40 на 1 кг корма.
Из этого следует, что зоотехник при
составлении рационов для животных должен
учитывать количество кормовых единиц.
Естественно, что если в 1 кг корма только
0,25 кормовых единиц, то необходимо
планировать животным больше кормов. Очень
важно, если есть возможность, определить
и другие показатели — перевариваемый
протеин, кальций, фосфор. Используя
поправочные коэффициенты, можно в каждом
конкретном случае существенно уточнить
питательность корма.
Анализы кормов на содержание сухого
вещества не представляют большой
трудности. Такой контроль за питательностью
доступен каждой сельской школе.
Наталья ЛОСЬ,
Василевичская школа Речицкого района
Гомельской области
Руководитель — В. Л. ЕРШОВ
Медь и цинк
в водах
Немана
и Куршского
залива
В это н pa боте м ы нес л е
довали содержание тяжелых
металлов — меди и
цинка — в природной воде, а
также некоторые другие
показатели воды. Медь
находится в воде в виде
двухвалентного катиона или
в виде комплексов, но чаще
встречаются нерастворимые
соединения. Цинк также
присутствует в растворимой
и нерастворимом формах"
По санитарным нормам,
концентрация меди не
должна превышать 0,005 мг/л,
цинка — 1 мг/л.
Ученики иашен школы
предприняли ряд походов
по Неману на плотах и бай-
104
... .-|С
дарках. В реке брали
смешанные пробы воды с
разных глубин, в Куршском
заливе — с глубины около
1 м. Одновременно брали в
тех же местах пробы грун
та. Чтобы избежать
адсорбции ионов меди и цинка на
стенках посуды. образцы
консервировали коннентрн
рованнон азотной кислотой
E мл hj 1 л воды).
Прозрачность воды
измеряли стандартным кругом
(диаметр 0,4 м) с
прикрепленной к нему мерной
веревкой. При рассеянном
дневном свете опускали
доску в воду и отмечали
глубину, на которой круг
перестает быть видимым.
Измерения повторяли
несколько раз и высчитывали
среднюю величину (точность
определения 5 см).
Водородный показатель измеряли
колориметрическим
способом или рН-метром,
температуру — ртутным
термометром с ценой деления
0,2СС
Определение карбонатов.
10 г исследуемого грунта
высушивали при 105СС до
постоянного веса, затем
взвешивали, доливали 25 мл
1 н. раствора 1IC1 и
подогревали колбу 10 минут в
кипящей воде. После
охлаждения раствора
добавляли несколько капель
метилоранжа и титровали 0,5 и
раствором сткого кали. Ко
личество карбонатов
вычисляли по разности
эквивалентов кислоты и едкого кали.
Определение
органического вещества в грунте. Около
10 г грунта сушили при
105СС до постоянного веса
II, точно взвесин, помещали
и муфельную печь, где при
600СС сжигали
органическое вещество. Если
органического вещества много,
пробу до муфельной печи
надо прокалить в тигле иа
газовом горелке, чтобы
избежать возможного выноса
органического вещества с
дымом.
Определение медн и
цинка. Количество медн и
цинка в воде устанавливали с
помощью абсорбционного
спектрографа. Если в воде
много взвешенных частиц,
перед анализом
фильтровали воду через плотный
бумажный фильтр (с зеленой
полосой). Цинк и медь
определяли отдельно в
фильтрате и на фильтре, для чего
фильтр сжигали при 400°С
и обрабатывали золу 20%-
ным раствором НС1.
Тяжелые металлы в
грунте определяли в вытяжках
0,1 н. соляной кислоты.
Смесь грунта и кислоты
нагревали в кипящей воде
10 минут, после
охлаждения брали для анализа
часть жидкости.
Так как не исключена
адсорбция ионов на стенках
или, напротив, их вытяжка
из стекла, использовали
посуду из кварцевого стекла
или полиэтилена. Соляную
кислоту брали марки «ч».
Точность определения на
спектрографе - 0,01 мг/л.
Образцы в реке брали во
время половодья (в конце
марта) и летом, в
июне-июле. В заливе пробы брали в
мае и августе.
На основании результатов
анализа можно сделать
следующие выводы. В
некоторых местах Куршского
залива и реки Неман
количество меди превышает
санитарные нормы. Содержание
цинка превышает санитар
ные нормы только и
районе Клайпеды. Большая
часть тяжелых металлов на
холится в адсорбированном
виде на взвешенных
частицах.
При сравнении получен-
105
ных результатов с данными
биологических исследовании
обнаружена связь между
концентрацией тяжелых
металлов и количеством
грунтовой фауны: там, где
загрязнение выше, фауна
более бедная.
В Немане наблюдается
самоочищение воды. Оно
объясняется тем, что при
уменьшении скорости
течения тяжелые металлы
оседают вместе со
взвешенными частицами.
Работа будет продолжена
для выяснения связи
количества тяжелых металлов с
сезонностью и обшей
соленостью воды.
Ромас ТОМКЯВИЧЮС,
Ваяьдас ГРИНЮС,
Аудрюс МАРЦИНКЯВИЧЮС,
Ияона ГИНЁТАЙТЕ,
Каунас, школа № 5
Руководитель —
И. М. ВАЛЮС
Влияние различных
веществ на скорость
затвердевания гипса
Материалом для исследования служил
штукатурный гипс, полугидрат,
содержащий окаю 2% примесей. Было поставлено
около 60 экспериментов по изучению
влияния различных веществ (кислот, "щелочей,
солей) на скорость затвердевания гипса.
Гипс, тщательно измельченный,
просеивался сквозь металлическое сито с
отверстиями диаметром 0,5 мм. В толстостенную
стеклянную колбу помещалось 30 г
молярного раствора вещества, действие
которого предстояло выяснить. Опыты
проводились в воздушном термостате при
температуре 20°С. Навеска гипса E0 г) с
температурой 20СС всыпалась в раствор той же
температуры. Колба, помещенная в
суконный мешок, быстро укреплялась в
термостате и плотно закрывалась деревянной
пробкой с термометром (цена деления
0,5°С).
Для определения влияния веществ на
скорость затвердевания был использован
термический эффект гидратации. Через 1 -
2 минуты температура раствора начинает
повышаться. При резком ее повышении по
касания термометра снимались каждые
30 секунд, в остальных случаях — через 2
минуты.
Схема прибора показана на рис. 1.
Влияние кислот на термический эффект
при схватывании гипса. Алотнан, соляная,
серная и винная кислоты ускоряют процесс
гхнатывании гипса (рнс. 2). Однако масса
получается непрочной и легко рассыпается
при механическом во.-нействии. Лимонная,
борная и уксусная кислоты проявили себя
как замедлители (рис. 3).
Влияние солей на термический эффект.
Натриевые соли серной, соляной, азотной
и бромистоводородной кнелот ускоряют
(в указанной последовательности) процесс
схватывания гипса. Чем больше
молекулярный вес, тем слабее выражены ускоряющие
свойства.
Натриевые соли органических кислот
(лимонной, винной, уксусной), а также
слабых неорганических кнелот (фосфорной,
сернистой) замедляют процесс. Температура
гипсового теста в присутствии этих
замедлителей слегка увеличивается в первые
3—4 минуты, а затем резко падает, не
возрастая уже более. В присутствии ацетата
натрия масса легко рассыпается, из чего
можно заключить, что при замедлении
схватывания прочность массы повышается не
всегда.
106
Нл/Ь г,ль и хг
Г n2so4
4Г
55.5°
М'Я
HN03
HCI
49е
—г—
30
винная ннслота
40е
т— г*
60 90
ореил.мии ^
45е
|
н2о
вюнь
^" СН3СООН
40*
I
30
60 90 120 150
Термические кривые для солей других
одновалентных катионов приведены на
рис. 4. Каталитическая активность этих
солей, как явствует из графика, примерно
одинакова.
Соли двухвалентных металлов по
ускоряющей способности можно расположить в
такой ряд: Cd2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+, Mg2+.
Ускоряющее действие щелочноземельных
металлов выражено слабее, а $гСЬ
замедляет скорость затвердевания.
Сульфаты трехвалентных металлов —
алюминия и хрома—действуют как
сильные замедлители. Это может быть связано
с тем, что в их растворах содержатся
коллоидные частицы.
NH4OH. Полученные данные (рис. 5)
позволяют отнести растворы первых трех веществ
к ускорителям, a NH4OH — к замедлителям
процесса схватывания.
Эта работа была проведена в
лаборатории Пушкинской городской больницы им.
Н. А. Семашко.
Борис КОНОШЕНКО,
Ленинград, школа № 344
Руководитель — В. Н. КОНОШЕНКО
Влияние щелочей на термический эффект.
Были исследованы КОН, NaOH, LiOH и
107
Фотолаборатория
Рисунок
по фотографии
Подрисовывать усы к
фотографиям — любимое
занятие ребят и даже некоторых
взрослых озорников. Но
здесь речь пойдет о более
серьезном деле. Знание
фотографической техники
может помочь даже
неопытному художнику
сделать, если это необходимо,
что-то вроде плаката,
украсить рисунками стенную
газету, более разнообразно
оформить тематическую
выставку, а при
определенном навыке выполнить и
более сложную
художественную работу.
Сделать рисунок по
фотографии несложно.
Сначала необходимо подготовить
два фотоотпечатка. Один
будет служить как бы
эталоном, а на другом
делается рисунок. Первый
снимок следует печатать на
сочной глянцевой бумаге,
то есть такой, которая дает
богатую гамму полутонов.
Это позволит подчеркнуть в
фотографии мельчайшие
детали изображения.
Второй фотоснимок надо
печатать на матовой
фотобумаге; постарайтесь сделать
его недодержанным.
Достичь такого эффекта
можно, если при печати снимок
передержать, а затем при
проявлении недопроявить.
Лучше всего для второго
фотоснимка взять бумагу
мягких сортов (Л и Г) и
мягкий метоловый
проявитель; рецепт его есть в
любом фотографическом
справочнике.
Обе фотографии
фиксируют в кислом фиксаже,
после чего сушат.
Глянцевый отпечаток можно
сушить любым удобным
способом, а матовый очень
важно не пересушить,
иначе к нему потом плохо
будет приставать тушь. Перед
сушкой удалите со снимка
лишнюю влагу — ватой или
фильтровальной бумагой, а
затем поместите его в
электроглянцеватель
изображением к полотну.
Фотографии дают немного
подсохнуть, а потом
вынимают иэ прибора.
Теперь можно
приступать к рисованию.
Глянцевую фотографию следует
держать перед собой как
образец. Подрисуйте на
матовой фотографии мягким
карандашом все, что
считаете нужным, а
второстепенные, с вашей точки
зрения, детали оставьте без
внимания. Но зато можете
дорисовать к изображению
то, чего на нем не было.
Так на матовом снимке
появится карандашный эскиз.
Когда все готово,
вооружитесь ученической ручкой
с пером, кисточкой и
тушью. Пером или кистью
следует обвести контуры
изображени я, а объемные
участки заполнить
штриховкой или точками — в
зависимости от того, насколько
глубоким должен быть
темный фон.
В конце концов на
фотографии появится рисунок
тушью. Однако пока на нем
есть еще лишние вещи:
карандашные линии, следы
фотоизображения. От
всего этого необходимо
избавиться. Карандашный
набросок стирают ластиком.
А для того чтобы удалить
фотоизображение, нужно
сначала закрепить на
бумаге тушь, задубить ее. Для
этого рисунок следует
поместить, скажем, в водный
раствор алюмокалиевых
квасцов A00 г квасцов в
литре воды). Дубителем
может служить и раствор
хромовокалиевых квасцов,
но помните: соли хрома
ядовиты, поэтому с ними
лучше работать в
резиновых перчатках. На литр
воды берут обычно 50 г
хромовокалиевых квасцов.
В дубящем растворе
рисунок держат не более
пяти минут, температура
жидкости— 1ВСС. Затем его
нужно ополоснуть чистой
водой и перенести тоже на
пять минут в раствор желе-
зосинеродистого калия —
красной кров яной соли
E0 г в литре воды). По
истечении пяти минут
рисунок снова ополаскивают и
помещают в следующий
раствор — гипосульфита
натрия B00 г в литре воды).
Здесь отпечаток должен на-
«Аврора».
Искодная фотография
н сделанный по н*й рнсунон
108
-Н-Httr
Зимним пей»ж
'н^
a»*4^--
-»" *: i ' ^
:ciii
•™*.i*N
Строитель КАМАЗа
ходиться до полного
исчезновения
фотоизображения — на фотобумаге
остается лишь рисунок
тушью.
Последний раз бумагу
необходимо промывать так,
чтобы струя воды не
попадала непосредственно на
изображение, а само оно
не соприкасалось с
другими рисунками и стенками
ванны. После
десятиминутной промывки рисунок
сушат на электроглянцевате-
ле: положите на полотно
прибора сначала чистую
марлю, а на нее рисунок —
изображением к марле.
Еще один совет:
избегайте целиком заливать
тушью отдельные участки
фотографии, потому что
потом при сушке и дублении
такие места могут
растрескаться. Контуры сплошных
заливок лучше отметить
карандашом, а затем на
высушенной бумаге заполнить
их черной гуашью.
Безусловно,
предложенный способ скромнее, чем
известные художественные
методы работы над
рисунком. Однако он может
оказать большую помощь
начинающему художнику-
оформителю.
Л. ЧИСТЫЙ
111
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
I ЛЕНТЫ НА ДОРОГЕ I
I Долговечную разметку а в-1
I томобильных трасс можно I
I делать из готовых поли-1
I мерных леит, изготовляе-1
I мых на заводе. Остается I
I лишь наклеить их на до-1
I рожиое покрытие. Поливи-1
I нилхлоридные ленты до-1
I статочно эластичны, мал с I
I загрязняются и в 20 раз I
I лучше сопротивляются не-1
I тиранию, чем краски, обыч-1
I но применяемые для раз-1
I метки. Леиты имеют дву-1
I стороннее тиснение. На I
I тыльной стороне (в виде!
I ромбов) — для более про-1
Iчного склеивания с асфаль-I
I том, а иа лицевой (в виде!
I небольших выпуклых I
I сфер) — для лучшего сце-1
I пления ленты с колесами]
I автомобиля. Приклеивают
I ленты специально разрабо-1
■ тайным клеем иа основе!
I битумной мастики и термо-1
I пластичной смолы. I
I На пешеходных перехо-1
I дах при интенсивном дви-1
I жении (в эксперименте]
I 7200—7500 автомобилей в|
I сутки) лента будет слу-|
I жить три-четыре года.|
I Предполагают, что экоио-|
I мический эффект от внед-
I рения разметочных поли-1
I мерных лент составит 200—|
I 300 рублей в год иа каж-
I дый километр дороги.
I«КРАСНОЕ И ЧЕРНОЕ»
I Два исследователя из Одес-
I сы и Могилева подробно
I изучили химический состав
I красной и черноплодной ря-
I бины н пришли к выводу,
I что вопреки распространен-
I ному мнению последняя со-
I держит почти втрое мень-
I ше витамина С. И еще один
I важный вывод сделали уче-
I ные: за три месяца хране-
I ния на холоду рябина поч-
I ти не теряет этот важный
I витамин. Если в свежесо-
I бранной красной лесной яго-
I де содержится 0,93 мг вита-
I мина С на грамм, то через
I три месяца — 0,89. Так что,
I спешите за рябиной.
I БЕЛАЯ САЖА ДЛЯ КЛЕЯ
I Лучшие сорта белой сажи
I — тоикодисперсной двуокн-
I си кремния — выпускают
112
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
под маркой «аэросил». Как
и черную сажу, аэросил
вводят в резины,
пластмассы, клеи, и он прочно
связывает частицы полимеров
между собой II с
металлическими поверхностями.
Считается, что от добра
добра ие ищут, однако если
все же поискать...
Киевские специалисты
предложили недавно
вводить в клеи не простои
аэросил, а
модифицированный кремнийоргаиическим
соединением гидрометил-
хлоренлаиом (авторское
свидетельство № 519463).
Это значительно повысило
прочности склеивания- А
кроме того, такой клеи
может долго храниться.
В ХЛЕБЕ —
ОКИСЛЕННЫЙ
КРАХМАЛ
Наверное, даже во времена
массового распространения
искусственной пищи хлеб
останется сугубо природным
продуктом. Впрочем, и
хлебопекарная промышленность
в какой-то степени
химизируется. В Рязани начали
выпекать хлеб, в который, по
предложению ученых,
введено 0,3—0,5%
модифицированного окисленного
крахмала. Окисляют его
смесью трех солей: брома-
та калия, перманганата
калия и гнпохлорита кальция.
Хлеб с необычной
крахмальной добавкой получается
более пышным и вкусным,
дольше не черствеет. А
обходится он (по
себестоимости) даже немного
дешевле обычного.
О новом способе
улучшения качества хлеба сообщил
журнал «Хлебопекарная и
кондитерская
промышленность».
КИНО И МАГНИТНАЯ
ВОДА
Остатки тиосульфата
натрия, сохраняющиеся в
эмульсионном слое фото- и
кинолент. — одна из
причин довольно быстрого
выцветания цветных
изображении. Испытания, проведен
мыс недавно n<i
Ленинградском киноконировальноп
фабрике, показали, что при-
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
мененне омагниченной воды
для окончательной
промывки цветной позитивной
кинопленки значительно
ускоряет удаление закрепителя
из эмульсионного слоя. И
кроме того, если
пользоваться магнитной водой, расход
воды на промывку
сокращается примерно вдвое.
БАЗАЛЬТ
ПРОТИВ ШУМА
Есть много способов борьбы
за тишину, однако ни один
из них нельзя считать
универсальным. Вот почему
разрабатываются и нспыты-
ваются новые акустические
плиты и звукопоглощающие
облицовки.
В
информационно-вычислительном центре Киевского
мотоциклетного завода
поставили гипсовые
акустические нлнгы, армированные
тончайшим базальтовым
волокном. Это дало двойной
эффект: увеличилась
прочность плиты (н
соответственно уменьшилась масса) и
одновременно резко
снизился шум в помещении.
Теперь возле ЭВМ шум вдвое
меньше, чем прежде, он
вполне соответствует
гигиенической норме...
УНИВЕРСАЛЬНОЕ
ЛЕКАРСТВО?
Феникаберан. Так
называется новый лекарственный
препарат, разработанный
сотрудниками Всесоюзного
научно - исследовательского
химико - фармацевтического
института и Винницкого
мединститута. При приеме
внутрь феникаберан хорошо
расширяет коронарные
сосуды. Собственно, и
разрабатывали его как средство
против сердечно-сосудистых
заболевании. Однако
диапазон действия этого
лекарства намного шире.
Феникаберан расслабляет гладкую
мускулатуру и оказался,
например, весьма
эффективным при воспалении
желчного пузыря: из 83 больных,
принимавших феникаберан,
улучшение наступило у 76.
Неплохие результаты были
получены и при язвенном
болезни желудка, поэтому
новый препарат рекоменду-
новости отовсюду
НОЗОСТИ ОТОВСЮДУ
ют назначать и этим
больным. Но надо иметь в
виду, что лечебное действие
феинкаберана проявляется
не сразу.
Продолжительность курса лечения и
дозировку определяет врач.
СНАЧАЛА ПРИКЛЕИТЬ,
ПОТОМ РАСТВОРИТЬ
Давно установленный факт:
высокая прочность
древесины, кости, бамбука
обусловлена их волокнистой
природой. Следуя этим достойным
примерам, человек
армирует целлюлозными,
синтетическими, стеклянными, ас-
оестовымп, металлическими
и прочими волокнами
пластмассы и керамику, шины и
транспортерные ленты. И
еще - самые разные
строительные конструкции.
Специалисты
Научно-исследовательского института
бетона и железобетона
задались целью расположить
волокла в изделии не
произвольным образом, а в
строгом соответствии с тем, как
распределены усилия.
Естественно, это должно
существенно повысить прочность
изделия. Предложен способ
(авторское свидетельство
№ 539009), позволяющий
разместить волокна так, как
это нужно. Суть его в том,
что волокна (из любых
материалов) наклеивают в
определенном порядке на
водорастворимую пленку,
например полиокенэтилено-
вую. А потом эту пленку,
как можно догадаться,
растворяют.
БАНК ТЕРМИНОВ
Банк терминов создан во
ВНИИКИ (Всесоюзный
научно-исследовательский
институт технической
информации, классификации и
координирования
Госстандарта СССР). Потребность
в таком банке велика: у
каждой профессии — свой
жаргон, свои языковые
особенности, и новые термины
плодятся с колоссальной
скоростью. Около 40 000
терминов узаконено, а 60 000
терминов Госстандарт
рекомендовал изъять из
употребления.
113
Архив
Коненков
лепит
Зелинского
Николай Дмитриевич
Зелинский был очень красивым
человеком. В старости эта
красота не только не
поблекла, но, как это иногда
бывает, даже как-то
отчеканилась —
выкристаллизовалась, если употребить
химический термин. Высокий
рост, стройная фигура,
безупречно правильные
черты лица и седые кудри из-
под профессорской
шапочки. Внешность моего отца
напоминала произведение
искусства — может быть,
поэтому ему везло на
художников и скульпторов.
В картинных галереях
нашей страны можно увидеть
портреты Зелинского,
принадлежащие известным
мастерам. Скульптурное
надгробие творца
органического катализа выполнено
Н. Б. Никогосяном. В 1950
году академик Зелинский
несколько раз приезжал в
студию Сергея Коненкова
на улице Горького в
Москве. Взгляните на эту
фотографию: 76-летний ваятель,
похожий на библейского
старца, и химик, почти с
изумлением наблюдающий,
как рождается из глины его
величественный лик.
Публикацию подготовила
Р. Н. ЗЕЛИНСКАЯ
115
Воспоминания о гелии-Н
Элевтер АНДРОНИКАШВИЛИ,
академик АН Грузинской ССР
6. EXPERIMENTLM CRUCIS
В коридоре меня догнал Шальников, бежавший буквально вприпрыжку.
Что вы там натворили?
— Ничего..
— А почему же Капица вышел от вас сам не свои от гнева? Я его спрашиваю: «Что
с Вами. Петр Леонидович?» А он махнул рукой и говорит: «Ну и гонористый парень,
этот Аидронников! Ничего ему сказать нельзя». И ушел из института к себе в коттедж.
— Дело плохо. - говорю.
— Да уж не блестяще, — подтвердил Шальинков, — Ираклия и Виву сюда выпишите
с Арбата или сами к ним поедете?
А ну вас, вечно одно и то же, не до шуток мне сейчас, — отмахнулся я от него,
сел в автобус и поехал па Арбат к своим
Конечно, мне следовало извиниться перед Капицей. Но я был так взвинчен, что не
извинился.
Петр Леонидович простил мне мою выходку сам, и я принялся за работу с
удвоенной энергией.
Задуманный мною опыт был предельно трудным п во всяком случае выходил за
рамки моих тогдашних экспериментальных навыков. Он требовал мобилизации всех
умственных и физических сил, требовал вдохновения, терпения. Иногда нельзя было
перевести дыхание в течение минуты, а иногда нельзя было отвести взгляд в течение
получаса. Иногда нельзя было пошевелиться. С утра до вечера нельзя было сделать ни
одного неосторожного или неправильного движения.
Наша лаборатория поняла это и всячески старалась вести себя так, чтобы мне ничто
не мешало. Но поведение остальных было просто ужасным. Каждый раз, когда
приходилось переживать одни из напряженнейших моментов жизни, во время сборки стопки
дисков, в комнату врывался кто-нибудь нз посторонних и отвлекал мое внимание.
Я делал неуверенное движение — и многочасовая работа шла насмарку.
Теперь приходилось жалеть, что я не Капица, к которому нельзя входить, когда он
экспериментирует С удивлением взирал я на непрошеных гостей, и по моему взгляду
они догадывались о неуместности своего визита и виновато удалялись.
Наконец, все прониклись серьезным отношением к моей затее. Контакты со всеми
были отрегулированы, а это как раз то, без чего заниматься наукой просто невозможно.
Научное общение требует обязательно взаимной доброжелательности, огромного
взаимного доверия.
Особенно я сошелся с Тумановым — мягким, интеллигентнейшим, очаровательным
юношей, одинаково близким и теоретикам и экспериментаторам Его рабочий день по
сравнению с рабочим днем других сотрудников института был довольно рыхлым.
По-видимому, это и была та главная причина, которая рассорила его с Лаидау, чьим
аспирантом он был, и привела в лагерь экспериментаторов. Зато у него был велик
интерес к людям, его окружающим, и к тому, что они делают. Он оказывал любую помощь
товарищам, и мы, перегруженные сверх меры, часто пользовались его услужливостью.
В частности, он постоянно делал за меня расчеты.
Поскольку опыт, о котором идет речь, просуществовал на поверхности физики вот
уже больше 30 лет, стоит описать его поподробнее.
Уже говорилось, что прибор надо было сделать из алюминиевых лепестков толщиной
10 микрон Число таких лепестков достигало сотни, бее лепестки надо было насадить
па общую алюминиевую ось вперемежку с алюминиевыми же шайбами, толщина кото-
Продолжснис Начало- в S° 8—10.
116
рых с точностью до \ % равнялась 0,02 см. Шайбы предназначались для того, чтобы
создать одинаковое расстояние между лепестками и придать нм параллельность.
Весь прибор в собранном виде должен был обладать точной осевой симметрией, а для
этого хорошо было бы обточить его на токарном станке. В кусочках фольги
произвольной формы с помощью пробойника я вырезал отверстия, затем эти кусочки и
разделяющие их кусочки бумаги насадил на ось с винтовой нарезкой на конце и всю эту массу
плотно зажал между двумя стальными пластинками с помощью ганки. Механик
вставил ось в цангу, запустил станок, и резец... пошел рвать бумагу и алюминиевую
фольгу, превращая все в клочья.
Мы с токарем Алексеем Макаровичем Гончаровым долго скребли в затылках.
Наконец, решили: я соберу еще одну такую же заготовку, заморожу ее в жидком воздухе
и Гончаров обточит ее в холодном виде. Но алюминий хорошо проводил тепло внутрь
заготовки, и она успевала согреться раньше, чем кончалась обработка. Только после
четвертого нли пятого замораживания работу удалось довести до конца.
Теперь предстояло расчленить заготовку на алюминиевые и бумажные кружочки и
выровнять их. Механический пресс стоит у моего стола в лаборатории, но алюминий —
металл очень мягкий: не успеешь распрямить диск, глядишь, а он уже опять мятый.
О том, чтобы такой диск взять в руки, не может быть и речи, от одного прикосновения
на нем появляются изгибы и изломы.
Однажды просыпаюсь рано утром с чувством готового решения. Сделать фольгу
совершенно плоской можно, равномерно растянув каждый диск на оправке. Одеваюсь
и бегу в лабораторию. Оправка готова, и вот уже рука устала дергать рукоятку
пресса, диски натянуты, но... их коробят огромные напряжения, необходимой жесткости нет.
С неудачей пришли ознакомиться все.
В сочувственном гомоне мозги почему-то не хотели работать. Онн предпочитали
делать это по ночам, и хотя спать приходилось очень мало, а потому сон бывал крепким,
русская пословица «утро вечера мудренее* оправдывалась всякий раз, как только дело
заходило в тупик. Правильные решения приходили ко мне подсознательно, во сне.
Скидываю ноги с кровати, а в голове уже ясная картина: на каждом диске надо
сделать ребра жесткости. И полная технология: необходимо на матрице сделать одии
круговой валик и концентричную этому валику канавку, высота и глубина которых
равны толщине шайбы. Соответствующие каиавка и валик, в точности таких же
размеров, должны быть сделаны на пуансоне. И тут мне на помощь снова пришла
высочайшая квалификация Гончарова, всегда готового выдать для науки все, иа что он
только был способен. Не будь Алексея Макарыча — не было бы и эксперимента,
повсеместно известного как «Андроника швили-эксперимент».
Как много значит для ученого замечательный профессионализм и потребность
бескорыстного (именно бескорыстного) служения науке, которая так часто проявляется в
людях, обслуживающих научное учреждение* И как редко мы вспоминаем этих людей...
Стеклодув Петушков, машинисты ожижительных установок Яковлев и Мрыша,
механики и токари Минаков, Арефьев, Гончаров, Христюк, Корольков — все это люди,
сделавшие для меня гораздо больше, чем сделало большинство моих друзей н коллег по
профессии. Без их доброго отношения, без их бескорыстной дружбы мои успехи в науке
были бы совершенно невозможны.
...На этот раз ие помогла и дружба. Ребра придали фольге жесткость, но
напряжения остались столь сильными, что диски повело, как крылья вентилятора.
«Последний штрих» пришел по безнадежности или по интуиции — не помню. Я взял
два листа шероховатой бумаги, проложил между ними диск из алюминиевой фольги,
вставил все это между пуансоном и матрицей и нажал на рукоятку пресса.
С трепетом разъединил листки бумаги и вынул металлический лепесток — совершенно
плоский и жесткий. Но не блестящий, а матовый. Шероховатость, появившаяся на нем
благодаря неровностям поверхности бумаги, приняла на себя (или лучше сказать,
разрядила) все напряжения, искажавшие форму лепестка.
Я слегка дунул, и легчайший листок отделился от стола н стал парить в воздухе.
Это была победа. И страшное волнение. Настало время собирать лепестки
и стопку. Не прикасаясь к ним пальцами, по-ьчватываю их лопаточкой из
тонкой слюды и как бы роняю на ось. зажатую н миниатюрные тиски.
Собрав стопку, заключаю ее в алюминиевую оболочку с толщиной стенки всего
117
лишь в сотую долю сантиметра — шедевр, вышедший из рук Виктора Христюка.
В этой эфемерной броне моему детищу были не страшны даже руки Ландау,
которому я разрешил подержать прибор несколько секунд, что он и сделал с весьма
понимающим видом.
Но вот прибор скреплен с тонкой, прямой, как стрела, стеклянной палочкой, другой
конец ее подвешен на упругой бронзовой проволочке.
В дьюар, в котором трепетно колотится о стенки моя стопка, залит жидкий гелий —
и эксперимент начинается.
Как ии странно, опыт удался с первого раза. С секундомером в руках, с
прикованным к шкале взглядом, я измерял период колебаний стопки дисков. Время от времени
Крутил вентили и, понижая упругость паров гелия в дьюаре, уменьшал температуру.
Вместе с температурой совершенно явно уменьшался и период колебаний. Когда
жидкий гелий выкипел, я выключил установку, схватил попавшийся под руку кусок
миллиметровки и, вооружившись логарифмической линейкой, наскоро нанес несколько
точек и провел кривую.
Кривая получилась плавная, только одна точка выскочила за пределы погрешности
опыта.
7. ГЛАВНЫЙ ТЕЗИС ДОКАЗАН
Большинство московских и ленинградских теоретиков обладают высокими и
немужественными голосами. Но мой лучший друг тех лет Аркадий Бенедиктович Мигдал говорит
хотя и высоким голосом, ио мужественным. Во все времена он увлекался всевозможными
видами спорта, благодаря чему был атлетом в истинном смысле слова, и лишь сильная
близорукость, заметная по тому, как он постоянно щурился и выдвигал голову вперед,
делала его движения не всегда уверенными и точными.
Он работал над созданием теории сверхпроводимости. Впрочем, его научные интересы
были очень широки: ои занимался и теорией космических лучей, и теорией
прохождения заряженных частиц через вещество и связанных с этим ионизационных эффектов,
и теорией атомного ядра, и другими проблемами.
Будучи высокоталантливым человеком, Мигдал в то же время не умел принимать
в расчет ии широты своих интересов, ии своей неорганизованности, ии трудоемкости
той или иной проблемы. Почти ежедневно ои вбегал в мою комнату с заявлением:
«Элевтер! Можешь меня пездравить. На следующей неделе я уже окончательно решу
проблему сверхпроводимости. Мне осталось совсем чуть-чуть, и главное все трудности
уже позади». При этом он ерошил свои непричесываемые волосы, которые делали его
родным братом Макса и Морица — персонажей назидательного немецкого рассказа
о двух непослушных мальчиках. Впрочем, принадлежность Мигдала к семейству Макса
и Морица выдавала не только прическа — в качестве критерия сходства можно было бы
избрать и многие другие параметры, например усидчивость.
Генеральная проблема его жизни — сверхпроводимость. Даже после того как эта
проблема была решена в работах Николая Николаевича Боголюбова н американцев
Бардина; Купера и Шрифера, она осталась для Мигдала главной. В конце концов,
совсем недавно, он создал свою теорию сверхпроводимости, но ие для металлов, как это
делают все, а для атомных ядер. А затем — для звезд, называемых пульсарами.
Ои был очень дружен с Вивой и с Ираклием, может быть, даже больше, чем со мной,
и мы виделись с ним постоянно, то у меня, то у него, то на Арбате, только не в институте,
куда он заглядывал редко, как, впрочем, и во все другие учреждения, с которыми был
когда-либо связан.
Именно ему первому я позвонил из дому, куда прибежал ошалевший от радости,
вызванной тем, что на графике зависимости роэнкро от температуры кривая поползла
вниз. Именно Мигдалу надлежало сыграть роль сосуда, в который должна была
вылиться моя радость, и он сыграл эту роль великолепно. Через минуту он был у меня.
В упоении мы рассматривали мою кривую, которая в общем согласовывалась с
теоретической кривой Ландау, хоть и шла все же заметно выше. Но главное, конечно,
заключалось не в этом. Главное заключалось в том, что качественно теория Ландау была
подтверждена, что гелий в моих экспериментах и стоял, и двигался одновременно.
С точки зрения наших обычных представлений этого просто не может быть. Но
гелий — жидкость не обычная, а квантовая. А квантовая механика имеет дело с системами.
118
находящимися одновременно в различных квантовых состояниях. Наложение двух или
нескольких состоянии, или, как говорят, суперпозиция состоянии, для квантовой
механики — дело обычное. Правда, понятие о суперпозиции состоянии было привычным для
физиков, когда они творили о явлениях микромира. Отныне масштабы применимости
этого понятия возросли с размеров атомных орбит до размеров моего прибора.
Понаслаждавшнсь видом кривой, Мигдал произнес:
- ■ Надо бы поскорей показать кривую Дау. Он будет очень рад.
Но был уже вечер, п Ландау не оказалось дома.
Уход Мигдал а оставил меня н одиночестве. Мысли вихрились в голове, все время
возвращаясь к различным этапам эксперимента. II хотя предшествующий ход событии
вполне подготовил меня к свершившемуся, сейчас снова стало приходить в голову —
да уж не удалось ли мне взвесить тепловые возбуждения и тем самым доказать
реальность квазичастнц? Из способа описания квазичастицы превратились в реальность.
Этого в эксперименте, предложенном Дау, было бы невозможно наблюдать.
II действительно, масса ротона, вычисленная из моих экспериментальных данных по
формулам первоначального варианта теории Ландау, была близка к предсказанному
им значению.
Но какова диалектика пауки? Сперва мы ищем самое простое и модельное
представление для новых, только что родившихся понятии. Потом, видя, что эти представления
не полностью удовлетворяют им, мы начинаем усложнять первоначальные модели
Часто при этом наглядность полностью исчезает. Так было и с теорией Ландау, в
последующем варианте которой понятие «ротон» претерпело сильное качественное изменение,
потеряв ту модельность, о которой говорилось выше А десять лет спустя знаменитый
американский физик Фейнман снова ввел модельное представление о структуре ротона,
совершенно отличное от структуры, первоначально предложенной Ландау. Но к фепн-
маповской структуре вычисленная из моих экспериментальных данных масса ротона не
имела уже никакого отношения...
«Неужели и стоит, и движется?, — повторял я про себя, как помешанный. — Но этого
же не может быть!»
II тут я впервые ощутил, что настоящее научное открытие это как раз то, что не
может быть (с точки зрения суммы знании, накопленных человечеством). Через
тридцать лет к фразе «наука —это то, что не может быть» я прибавил: «А то, что может
быть, — это научно-технический прогресс».
О новых экспериментальных данных Ландау узнал точько па следующий день.
Расхождение с теорией его обеспокоило мало:
— В этой области температур у теории маленькая точность. Но основное, как вы
понимаете, не в этом. Важно, что доказана возможность одновременного существования
двух ипдов движения.. Черт знает, как красиво! Теперь будете знать, кто такой
Ландау?!
Он закрутил воображаемые усы н даже топнул ногой.
Впрочем, наш эксперимент в известном смысле даже важнее того, который я
предлагал вначале Ведь нам удалось непосредственным образом взвесить нормальную
компоненту, неотделимую от сверхтекучей.
День научной разведки в определении роэнкро остался позади. Началась
систематическая, планомерная борьба за каждую температурную точку, за точность каждою
измерения и каждого отсчета, учет самых незначительных влияний, казалось бы, ничего
не значащих.
Ландау загорелся еще большим и стер пен и ем". Заходил ко мне п к Пешкову по
нескольку раз в день, собирал сведения об опытах со иторым звуком, которые вел
Пешков, садился за мой стол п. анализируя накопленные экспериментальные данные,
старался предсказать, как с понижением температуры пойдет дальше моя кривая. Расхождения
с теорией все же оставались, даже при низких температурах, где экспериментальная
кривая должна была бы полностью совпадать с теоретической.
Победной весной 1945 года праздновалось 225-летие со дня основания Академии
наук СССР В Москву съехалось множество ученых из разных стран. По институту ходили
французы, возглавляемые супругами Жолио-Кюрн. Знаменитый Лепгмюр —
американский электровакуумщнк, пользуясь насосом, носящим его имя, показывал, как получить
119
в условиях лаборатории молнию. Эксперимент привлек много любопытных, н в комнату
Шальникова, где это происходило, нельзя было пробиться. В другом зале столпились
англичане. Капица что-то долго объяснял им про мощные магнитные поля. Гости
обращались с хозяином по-свойски, все время прерывая его возгласами «Питер!», н, чтобы
лучше видеть, влезали на стулья, на столы и даже перешагивали друг через друга.
От англичан узнали, что через месяц в Оксфорде состоится конференция по низким
температурам, и Капица тут же принял решение послать туда работу Пешкова о
втором звуке, которая к тому времени была закончена.
Все иностранцы были поражены тем, что в СССР, в условиях войны, продолжали
развиваться самые передовые исследования по физике низких температур. Через два
или три месяца один из американских журналов напечатал статью, в которой
говорилось об успехах в этой отрасли физики у нас в стране и сообщалось, что во многих
университетах США «по примеру русских, не прекращавших научную работу в этой
области даже во время войны, открываются такие же лаборатории».
После празднеств я написал статью и показал ее Ландау.
- Мне кажется, что название «Температурная зависимость плотности нормальной
компоненты гели я-II», которое вы собираетесь присвоить вашей статье, не отражает в
достаточной степени сущности обнаруженных вами фактов. Вы пишете: «Удалось
установить, что описанным способом возбуждается только нормальный вид движения, тогда
как сверхтекучая часть гелия-II остается неподвижной». Так и озаглавьте статью:
«Непосредственное наблюдение двух видов движения в гелии-П». Это же фундаментальный
факт, что гелий-II можег одновременно и стоять и двигаться!
Главный тезис теории Ландау был доказан. Новый парадокс вошел в физику
низких температур.
8. АНТИМЕЩАНСКИИ РАЗРЫВ
Семинары теперь не те, что до войны. Во-первых, они теперь происходят не в кабинете
директора, а в конференц-зале. Во-вторых, на них теперь ходит чуть не вся Москва
В-третьих, в связи с наплывом слушателей перестали давать чай с бутербродами, что
очень чувствительно, в особенности для холостяков. В-четвертых, Капица приходит на
них такой усталый, что иногда кажется совсем отсутствующим. Впрочем, когда оратор
замолкает, он задает вопросы в самую точку и нередко ставит его в затруднительное
положение.
18.58. Капица на председательском месте.
19.00. Капица встал.
— Сегодня докладывает Андроникашвили. Он закончил работу еще весной, но до
спх пор мы пе имели возможности его заслушать. Начинайте, Элевтер. Вам 40 минут
Двадцатиминутное бормотание около доски, и доклад окончен. Что же делать с
оставшимися двадцатью минутами?
Я кончил, Петр Леонидович!
— Как, уже кончили? Ну что ж! Чем лучше работа, тем быстрее ее можно
рассказа! ь. Это в вашу пользу. У кого есть вопросы?
— Сходятся ли количественные данные вашей работы со значениями роэнкро,
которые Пешков вычислил из скорости второго звука?
— Сходятся.
Какая погрешность вашего эксперимента?
— Вблизи лямбда-точки — ±2%, но при понижении температуры растет.
А у Пешкова?
— У Пешкова во всем интервале обследованных им температур ±5%.
Ага! Ну а со значениями роэнкро, предвычисленными Ландау, ваша кривая,
конечно тоже расходится?
— Да, конечно. Эти расхождения нельзя объяснить ошибками эксперимента.
— А по мере понижения температуры расхождение между значением роэнкро
увеличивается или уменьшается?.. Ах. увеличивается! Но почему же вы остановились па
температуре 1,76°К п не пошли ниже?
— С понижением температуры резко возрастают ошибки измерения.
— Тем не менее ваш метод прямой и самый непосредственный Другое дело —
вычислить значение роэн из скорости второго звука, пользуясь темп же формулами, кото-
120
рые надлежит проверить. Вашим методом следовало бы воспользоваться для
окончательного установления истины.
Вопросы сыплются со всех сторон.
Прения закрыл Капица:
— Работа имеет принципиальное значение, она доказывает возможность
существования в гелии-И двух независимых видов движения. В опыте проявилась квантовомеха-
ническая суперпозиция состояний в макромасштабах. А измерение роэнкро —
побочный результат, который в температурном интервале, исследованном Элевтером,
противоречит теории. Это и хорошо: согласие между экспериментом и теорией представляет
собой состояние мещанского благополучия в науке. Этим закрывается развитие... Если
результаты эксперимента и теории расходятся, то есть над чем думать... Это всегда надо
приветствовать... Так и здесь. Видимо, Дау придется заново обдумать некоторые детали.
Но, конечно, прежде всего надо поздравить Дау с еще одним неоспоримым
подтверждением его блестящей теории. Элевтера тоже надо поздравить. Эксперимент тонкий,
и ему пришлось здорово поработать. Основное здесь то, что полученный результат не
допускает двойственного толкования. V\t»i всегда должны стремиться к полной
однозначности экспериментального результата. Как правило, теории бывают не очень
долговечны. Наши взгляды на вещи часто меняются. Теории или совершенствуются, или
отмирают, тогда как однозначно поставленный эксперимент обычно входит в пауку,
конечно, если его не опровергнут, — произнес Капица свою любимую фразу.
С семинара я ушел очень счастливый, отчетливо сознавая, до какой степени мне
повезло. Я вошел в только-только строящийся новый научный храм. Более того, мне
посчастливилось войти в его алтарь в тот момент, когда в ием находилось всего-навсего
три или четыре человека. Отныне из этого алтаря я смогу служить богу—науке многие
годы, если моей судьбе не суждено будет измениться.
После того как обнаружилось расхождение между теорией и экспериментом, Ландау
создал новый вариант своей теории, которая должна была теперь подвергнуться
экспериментальной проверке.
Так как наибольшие расхождения ожидались при самых низких ил достижимых в ту
пору температур, то эксперименты надо было проводить практически заново
— Ну, брат, придется нам потрудиться еще, — сказал мне Пешков.
— Знаю, но жаль. — Мне больше хочется измерять этаэн. Вопрос, как говорится,
назрел, того и гляди кто-иибудь другой измерит.
«Этаэи» (цп) — вязкость нормальной компоненты гелия-П.
— Ничего не поделаешь, вон у меня скорость второго звука опять меньше получа
ется, чем по теории.
— Так ведь у тебя теперь Клавочка Зиновьева в помощниках ходит, тебе легко.
— Ну и ты возьми себе какого-нибудь студента.
— Чем мне поможет студент, когда у меня голова болит: мигрени, головокружения,
потеря равновесия — и никто не juaeT, отчего.
— Ну, Элевтер! Голова изредка у всех болит.
— У тебя изредка, а у меня каждый день с утра до вечера.
Работа не клеилась. Пришлось покинуть моего Васю Пешкова и встать на лыжи.
Был снежный февраль. Ленинские горы чернели быстро движущимися вниз точками.
К большому трамплину стояла очередь. Многие наши сотрудники проводили воскресенье
в лыжных гонках, слаломе, прыжках с трамплина, благо Ленинские горы под боком.
Вместе со всеми на Ленинские горы устремлялся и Ландау. В лыжном костюме с
тонко подобранными одна к другой деталями, на хороших лыжах, в обществе двух
или трех интересных девиц (краенвист!) он стоял неподвижно, опираясь па палки и
возлагая на них главную надежду — они-то как раз и не дадут ему покатиться.
— Дау! — кричал я. — Бросились вниз с этой горы?
— Не на такого напал! —отвечал Дау и тыкал палки поглубже в снег.
— Бросились?
— Сам бросайся, от такого же слышу, — употреблял Дау свою любимую поговорку.
— Ничего же не случится!
— Лучше быть пять минут трусом, чем всю жизнь мертвецом, — отвечал Дау другой
своей пословицей...
Но лыжи мие не помогли, голова продолжала болеть.
121
— Андроников! Я опять вижу вас в лабораториях в шапке!
Этот окрик Капицы преследовал меня почти ежедневно. Когда я переставал быть
Элевтером и становился Андрониковым, дело было плохо. Но расстаться с ушанкой
я не мог.
— Если у вас болит голова, идите домой, но не разводите беспорядка в институте.
С больной головой в науке ничего хорошего сделать нельзя!
И все равно я сидел с утра до вечера в своей ушанке. И все, что было сделано мною
в ту зиму, было сделано под прикрытием моей любимой теплой шапки. Но прошла моя
голова не от нее, а от жаркой весны, когда я уехал в отпуск и тбилисское солнце и
вино ежедневно разогревали мои мозги.
Я вернулся совершенно здоровым и снова приступил к измерению роэнкро в той же
лаборатории, в которой Вася Пешков и Клава Зиновьева заново перемеряли второй
звук. Обе, работы были необходимы, чтобы уничтожить антимещанский разрыв между
теорией и экспериментом...
Наконец, выяснилось, что при самых низких температурах, до которых я мог
опуститься, непосредственно измеренное значение роэнкро еще меньше, чем это
получилось у Пешкова при вычислении той же величины по скорости второго звука.
К июню вчерне уже была промерена и вязкость нормальной компоненты т]„ (этаэн).
И вот снова зовут в кабинет Капицы. Ученый совет. В повестке дня отчеты
докторантов и аспирантов.
— Ваша очередь, Элевтер, Расскажите нам обо всем, что вы сделали со дня вашего
приезда. Вы когда начали у нас работу?
— Первого января сорок пятого. Скоро будет уже полтора года.
— Итак?..
После доклада последовало обсуждение. Капица резюмировал:
— Конечно, мы могли бы уже свободно присвоить Апдроникашвили степень доктора
наук. Он поработал хорошо, получил важные результаты. Вне сомнения, вполне
достаточные. Но мы ему, конечно, докторской степени сейчас не присудим. Пусть поработает
с нами еще. А вы сами как, Элевтер?.. Ну и отлично.
9. ЭТАЭН
Ко мне в комнату вошел Яша Смородипскин.
— Вы читали последний номер «Physical Review», который пришел сегодня?
— Нет. пока не читал. А что там интересного?
— Там большая статья Тиссы Он подробно излагает ваши эксперименты и выводит
Pn / *п \5-5
на их основании, что роэп зависит от температуры по закону —-— = —;—I . Вы
Ps \ Ts /
согласны с этим? Кажется, это довольно далеко от экспоненциального закона Ландау?
Скрывая озноб, бивший меня от страха, я напустил иа себя важный вид.
— Надо подумать... Нет, к сожалению, мои результаты не могут служить критерием,
какая теория верней. Во всей изученной области температур экспоненциальный закон
Ландау и закон Т55 практически совпадают. Надо искать какой-то другой критерий
для того, чтобы доказать преимущество теории Ландау по сравнению с теорией Тиссы.
— Вася Пешков, вероятно, тоже не сможет доказать? Ведь у Тиссы зависимость
скорости второго звука от температуры примерно такая же, как и у Дау?..
Венгр Ласло Тнсса был автором теории, конкурировавшей с теорией Ландау. Когда-
то они работали вместе несколько лет в Украинском физико-техническом институте.
Потом Тисса вернулся на родину, оттуда еще до войны эмигрировал во Францию, а
потом переселился в США, где и работает посейчас в Массачусетсском
технологическом институте, город Кембридж, штат Массачусетс.
В теории Тиссы атомы делились на «холодные» и «теплые». Число «холодных
сверхтекучих» атомов в теории Тиссы тоже увеличивалось с понижением температуры,
правда, по несколько иному закону, чем увеличивается плотность сверхтекучей компоненты
в теории Ландау.
Теория Тиссы могла описать и такой сложный процесс, как распространение в ге-
лии-П тепловых волн (второй звук), но скорость движения этих волн при очень
низких температурах должна была сильно отличаться от той, что следовало из теории
Ландау.
122
Птш Давидович Ландау
Но дело было даже не в этих расхождениях, а в принципе: Ландау считал, что
жидкость не может быть разделена на «холодные» и «теплые» атомы — такой подход
принципиально противоречит квантовой механике. С его точки зрения, дело заключалось в
наличии не «теплых» атомов, вкрапленных среди «холодных», а тепловых возбуждений,
принадлежащих всей жидкости в целом.
Доказательства в пользу той или иной теории мог дать, конечно, эксперимент. Но
какой? Вот если бы Пешкову удалось понизить температуру, при которой ои
измеряет скорость второго звука, до ГК. По Ландау, в этой температурной области должен
быть минимум, после которого скорость второго звука должна круто возрастать. А по
Тиссе, наоборот: начиная с максимума при Т=1,63°К она должна падать.
Но получить такую низкую температуру Пешкову пока ие удавалось.
Поиски способов, с помощью которых можно было бы установить справедливость
одной из двух теорий, еще продолжались, когда я приступил к систематическому
изучению вязкости нормальной компоненты гелня-П.
Вязкие свойства гелия-II определяются тепловыми возбуждениями, поведение
которых напоминает поведение атомов, образующих идеальный газ. Из кинетической же
теории газов' известно, что вязкость системы, состоящей нз множества дискретных и не
взаимодействующих между собой центров (молекул, атомов, квазичастиц),
пропорциональна, с одной стороны, их числу, а с другой — средней длине свободного пробега,
от одного соударения до следующего. Но так как длина свободного пробега обратно
пропорциональна числу рассеивающих центров, то вязкость будет оставаться
постоянной Иными словами, вязкость нормальной компоненты гелия-Н в той степени, в какой
она обусловлена ротонами, ведущими себя подобно атомам идеального газа, не должна
зависеть от температуры. И действительно, первые же мои эксперименты установили,
что в интервале температур от 1,5 до 1.85СК вязкость постоянна, как того и требовала
теория Ландау.
Но ниже 1,5СК стройная концепция независимости этаэн от температуры начала
рушиться. Из эксперимента в эксперимент точки на кривой ложились тем выше, чем ниже
была температура. В первое время этому не верилось. Но тот же эффект чнето
расчетным путем получил новый сотрудник института молодой теоретик Исаак
Халатников. Он предположил, что при температурах ниже 1,5°К наряду с ротонами начинают
123
играть заметную роль н фононы. Обнаружение фононнон вязкости решило спор между
Тиссой и Ландау в пользу последнего.
Пока я измерял вязкость, Пешков настойчиво понижал минимальную температуру.
При которой он еще мог измерять скорость второго звука. Наконец он получил 1°К.
Скорость второго звука достигла минимума и начала медленно возрастать. Минимум на
кривой зависимости скорости второго звука от температуры был вторым козырем
теории Ландау.
10. ПОПРАВКА ЛАНДАУ
Все складывалось хорошо в моей научной деятельности: закончена одна работа,
закончена вторая. В результате третьей уже видно, что вязкость нормальной компоненты ге-
лия-П не зависит от температуры в нужном интервале от 1,5 до 1,85°. Но вот почему-то
абсолютная величина вязкости раз от разу меняется. Хоть это и гелий, с его вечными
фокусами, но ясно, что так быть не может Чудо за чудом, сюрприз за сюрпризом,
парадокс за парадоксом.
— Ну что, опять новое абсолютное значение? — спросил меня Д<гу, как всегда вбегая
в нашу лабораторию.
— Опять.
— Что за чепуха такая! — А что вы сейчас делаете?
— Заново проверяю все выводы.
— Ах! Боже мой! Можете пе проверять. Я сам их проверил и откинул некоторые
члены, которые наверняка меньше, чем погрешность ваших измерений... Единственно,
чего я не проверял, — это поправки на край диска, которую вывел Мак-Вуд. (Мак-
Вуд — один из сотрудников Кеезома. измерявшего вязкость гели я-II еще до войны.)
Ландау углубился в размышления. Расхаживая по лаборатории, он смотрел на
потолок прищуренными глазами и что-то нашептывал про себя. Я пододвинул ему бумагу
и карандаш, но он раздраженно скачал:
— Мне не нужна бумага...
Однако тут же нагнулся к столу и написал какое-то неравенство
— Что это? — спросил я.
— А то, что у Мак-Вуда поправка на край диска неправильна В ваших условиях,
по всей вероятности, она должна была бы иметь противоположный знак! Но от этого,
как говорится, не легче... Другой поправки нет! 11нтересно, каким способом он
выводил ее?
С этими словами ои бросился из комнаты так, как будто под ним горела земля.
Дау всегда принимал живейшее участие в обсуждении дел экспериментаторов, в
особенности Пешкова и моих. Да и вполне понятно: речь шла о подтверждении его теории,
речь шла, в конце концов, о научной истине, что для него было важнее всего. Не было
дня, в течение которого он не забегал бы в нашу комнату по нескольку раз. Такого
усердного теоретика я никогда в жизни не видел. Ни до. ни после.
Через некоторое время после его ухода я зашел в библиотеку:
— Пш, пш, пш, — раздавалось в одном углу. Это Ландау, схватив «Handbuch der
Physik», выводил в уме какую-то формулу, потирая наслюнявленным средним пальцем
левой рукн ладонь правой. «Пш, пш» — это важное проявление высшего творческого
акта. Я не стал мешать и тихо удалился.
Через несколько минуг в коридоре раздался победный клич:
— Сапоги! Не на того напали!
Но не будучи ни на кого направлен персонально, этот клич разрешился в нашей
комнате в совсем другом ключе:
— Получайте...
— А вы-то как ее получили? — Подраз\мевается - формулу.
— Пи одному теоретику не причет в голону. как!
— Но все же?
— Применил известный вывод из теории дифракции оптических волн.
Причем тут дифракция?
— А вот при том...
Та и ист нем но ухмыляясь, он уже было удалился, но в последнюю минуту повернулся
в дверях и дополнил:
— Для кого при том, а для кого и не при том.
Несколько дней он рассказывал всем своим сотрудникам:
— Я в четверг вывел для него формулу поправки на боковую поверхность толстого
диска, колеблющегося в вязкой среде. Знаешь, это довольно просто делается на
основании вывода Фраунгофера для дифракции...
Все говорили:
— Да, да, да! Ну конечно же, это так просто! Просто надо было догадаться, что
эгот вывод можно применить н здесь!
Выведенная Дау формула тут же была проверена на воде и на гели и-1. Можно было
убедиться в ее полной справедливости. Однако хотелось иметь ее вывод. Обращаюсь к
нескольким теоретикам, по, несмотря на «простоту» вывода, никто из них повторить
его ие может, а сам Дау потерял бумажку со своими каракулями В первый же день,
наверное, оставил в библиотеке, ее и вымели. А он был упрям и второй раз выводить
не захотел. Так и существовала «поправка Ландау», которой пользовались англичане,
голландцы, канадцы, бельгийцы — все те, кто повторял мои эксперименты по
определению вязкости нормальной компоненты гелия-П. II только через 12 лет один бельгиец
мучился, мучился и заново вывел эту формулу совершенно другим способом.
Может быть, история эта и недостойна упоминания, но она очень характерна для
Ландау, который воспринимал всю физику как целое, а не по отдельным ее разделам.
И это давало ему возможность перекидывать мосты из одних областей науки в другие,
иногда очень далекие.
Окончание в следующем номере
Н~г> -* .
Утром виноград, вечером сок
Делать сок из винограда хлопотно и
долго. Отжать сок — это лишь скромный этап в
многоступенчатой технологии. Его надо еще
отфильтровать, осветлить, пастеризовать.
И после этого оставить в покое на два-три
месяца. Так что сок, выжатый в сентябре,
появится в магазине самое раннее в конце
года..
А выдерживают сок так долго затем,
чтобы выпал в осадок винный камень. Вряд ли
мы захотим пить мутный, неприглядный на
вид, хотя и вкусный напиток. Но дией этак
через сто винный камень уже можно
отделить от сока. И можно разливать
прозрачный сок в банки и бутылки.
Эта процедура и длительна, и обходится
в копеечку: выдерживают-то сок в
холодильнике. И при этом лишают сок одного из
естественных его компонентов — винного
камня, или, говоря более строго, кислой
калиевой соли виннокаменной кислоты. Между
тем соли калия весьма для нас полезны,
особенно в тех случаях, когда ослаблена
сердечная деятельность. Недаром врачи
рекомендуют многим своим пациентам есть
пищу, богатую калием, например курагу илн
изюм. Но не виноградный сок: ведь из него
калиевую соль заранее удалили.
Специалисты Одесского технологического
института пищевой промышленности и
Армянского научно-исследовательского
института виноделия, виноградарства и
плодоводства разработали принципиально новую
технологию приготовления виноградного сока.
По этой технологии получают сок, который
содержит винный камень, но в то же время
остается чистым и прозрачным. И готовят
его не месяцы, а считанные часы.
Чтобы винный камень сохранился в соке в
растворенном состоянии, к осветленному с
помощью ферментов соку добавляют
стабилизатор — метавинную кислоту. И этого
вполне достаточно, чтобы винный камень не
выпал, в осадок. Не нужно ни громоздких
цистерн для выдерживания сока, ни
холодильников. Утром привезли на консервный
завод свежий виноград, а уже спустя
7—8 часов можно вывозить банки с готовым
соком. В урожайные годы это удобно
вдвойне: на существующем оборудовании
делают сок со стабилизатором и отправляют его
на розлив, а цистерны (рачительный хозяин
их не выбросит) заполняют — до поры до
времени — полуфабрикатом.
Заводу выгода, и нам тоже. Сока
больше, качество его повыше: что было в
винограде, то осталось и в соке Может быть,
в скором времени, когда на новую
технологию перейдут многие заводы, врачи все чаще
будут советовать нам пить виноградный сок?
Т. ПЕРСТЕНЕВА
Хладнокровие
на современный лад
Жизненный цикл эритроцитов,
циркулирующих в артериях и венах, составляет в
среднем 120 дней. Консервированная кровь
стареет в пять-шесть раз быстрее. Но это в
обычном холодильнике. А, например, при
температуре жидкого азота (минус 196ЭС)
эритроциты могут без всякого ущерба
храниться десять лет и даже еще дольше.
В этом отношении они не отличаются от
любой другой биологической ткапи. Но, как и
всякая другая ткань, клетки крови
разрушаются при размораживании — их губит
осмотический шок.
В последние годы делались попытки
длительной консервации красных кровяных
клеток в присутствии криопротекторов —
веществ, защищающих клетку от гибели при
отстаивании. Удалось не только сохранить
эритроциты, но и применить их по прямой
надобности — для переливания крови
больным. Результаты одного из таких
исследований, выполненного в ленинградской
Военно-медицинской академии им. С. М. Кирова,
были недавно опубликованы в журнале
«Проблемы гематологии и переливания
крови» A977, № 2).
Смесь донорских эритроцитов с криопро-
тектором A5%-ным глицерином),
замороженная в жндкоазотном аппарате,
хранилась там пять лет, после чего ее подвергли
троекратному отмыванию (с
одновременным оттаиванием) в жидкости с малым
осмотическим давлением. Отмытые и
размороженные эритроциты были разведены в
натуральной жидкой среде—плазме Вся
процедура заняла шесть дней; содержание
гемоглобина во вновь воссозданной крови
соответствовало норме: 15 г%.
Кровь была перелита 366 больным по
обычным показаниям — после больших
операций, травм, причинивших массивную
потерю крови, и т. д. Максимальное
количество перелитой в один прием размороженной
крови — до 1400 мл. Все реципиенты
реагировали на введение оттаявших эритроцитов
с подобающим случаю хладнокровием: нн
одного осложнения.
Г. ЛАРИН
Если омагнитить почву
О влиянии постоянного магнитного поля на
вещество писалось немало удивительного,
особенно о его влиянии на воду и водные
растворы. Некоторые из этих сообщений
до сих пор вызывают сомнения, другие
подтверждены практикой: например, омагничи-
вание воды широко используется для того,
чтобы в котлах не отлагалась накнпь, чтобы
при флотации полезные ископаемые лучше
отделялись от пустой породы. И это —
несмотря на то, что полной ясности в
сущности явления еще нет. Одно нз возможных
объяснений сводится к тому, что магнитное
поле оказывает влияние на содержащиеся в
обычной воде примеси ферромагнитных
материалов.
К веществам, содержащим
ферромагнитные примеси, относится обыкновенная
почва. Не будет ли влиять постоянное
магнитное поле на ее структуру? Ответ на этот
вопрос недавно получили сотрудники
Научно-исследовательского института мелиорации
(ЧССР) Ю. Ванек и Ю. Кремер. ~
Онн установили, что если илистую
суспензию пропускать со скоростью 4 м/сек через
магнитное поле напряженностью 3300 гаусс,
то образующийся осадок имеет иную
структуру, чем осадок из суспензии, не
подвергавшейся омагничиванию: он более рыхлый,
причем слои располагаются в вертикальной,
а не горизонтальной плоскости.
В сельскохозяйственной практике с
илистыми суспензиями приходится иметь дело
при мелиорации так называемых тяжелых
почв: обычно прн нх осушении почвенный
слой оказывается плотным и малопригодным
для земледелия. Авторы исследования
предполагают, что обнаруженное ими явление
может оказать существенную пользу
мелиораторам. Ведь если их результаты
подтвердятся не только в лаборатории, но и в поле,
то в некоторых случаях для улучшения
структуры тяжелых почв достаточно будет
оборудовать рабочие органы
сельскохозяйственных орудий, предназначенных для
обработки и культивации, сильными
постоянными магнитами, которые при движении
агрегата станут омагничивать пахотный слой.
Это, право, стоит попробовать, несмотря
на то, что сущность действия магнита до
сих пор так окончательно и не установлена.
В. ДОБРЯКОВ
^^-^Г^
В. В. ИВАНОВУ, Минск: Люминал и люминол — разные
вещества; их формулы можно найти, например, в Краткой
химической энциклопедии.
A. И. ЛИ, Новосибирск: Просветленную оптику
рекомендуют чистить как можно реже, но если уж это необходимо, то
чистить ее надо хирургической ватой, смоченной чистым
спиртом, без нажима, от центра линзы к краям.
Д. ДЕЕВОИ, Москва: Стенные панели со встроенными ото-
пительными элементами обычно окрашивают, а не
оклеивают обоями.
B. Г. НИКОЛАЕВУ, Новочеркасск: Ланолин не
растворяется в воде, но при растирании он хорошо смешивается с
нею, не теряя своей консистенции; в этом одна из причин,
почему его охотно используют как основу для мазей.
К. ДАЗЕНКО, Киргизская ССР: Деревянным маслом
называли оливковое масло низшего сорта, полученное горячим
прессованием из выжимков от первого прессования.
А. М. ВЫГОВСКОИ» Коростень Житомирской обл.:
Специалисты по косметике держат свои рецепты, как правило, в
секрете.
Читателю из Люберец: Ваше замечание о том, что надо
говорить не «культурная», а «культуральная среда»,
принимаем к сведению.
A. РАДЧЕНКО, Краснодарский край: Неиспользованный
кислый фиксаж любого состава можно хранить в доверху
наполненной и плотно закрытой посуде два-три месяца.
Л. М. КАЗАЧЕНКО, Кингисепп Ленинградской обл.:
Комбижиры ни в коем случае не делают из нефти, в их состав
входят только растительные и животные жиры —
натуральные и гидрогенизированные.
B. А. МАЛЫХИНУ, Тула: Если плащ «болонья» стал
липким, попробуйте подержать его 10—15 часов в холодной
воде с добавкой 0,3—0,5 л водного раствора хлористого
кальция (аптечного).
C. А. ВОСКРЕСЕНСКОМУ, Москва: Чтобы приготовить
лак из янтаря, янтарные опилки заливают этиловым
спиртом A:1 £ по объему), подогревают несколько часов на
водяной бане и ставят на трое суток в теплое место, после чего
лак осторожно сливают с опилок.
В. А. ПАПА Я НУ, Ереван: Литературу на иностранных
языках, изданную в нашей стране, высылает наложенным
платежом магазин № 93 «Книга — почтой» A17162 Москва, ул.
Кржижановского, 14).
Редакционная коллегия:
И. В. Петрянов-Соколов
(главный редактор),
П. Ф. Баденков,
Н. М. Жаворонков,
Л. А. Костандов,
Н. К. Кочетков,
Л. И. Мазур,
В. И. Рабинович
(ответственный секретарь),
М. И. Рохлин
(зам. главного редактора),
Н. Н. Семенов,
Б. И. Степанов,
A. С. Хохлов,
М. Б. Черненко
(зам. главного редактора),
B. А. Энгельгардт
Редакция:
Б. Г. Володин,
В. Е. Жвирблис,
М. М. Златковский
(художественный редактор),
A. Д. Иорданский,
О. М. Либкин,
B. С. Любаров
(главный художник),
Э. И. Михлин
(зав. производством),
Д. Н. Осокина,
B. В. Станцо,
C. Ф. Старикович,
Т. А. Сулаева
(зав. редакцией),
Г. М. Файбусович,
В. К. Черникова
Номер оформили
художники:
A. В- Астрин,
Р. Г. Бикмухаметова,
B. И. Терещенко,
C. П. Тюнин
АДРЕС РЕДАКЦИИ:
117333 Москва В-ЗЭЗ,
Ленинский проспект, 61.
Телефоны для справок:
135-90-20, 135-52-29
Корректоры
Н. А. Горелова, Л. С. Зенович
Сдано в набор 23/VM1 1977 г.
Подп. к печати 3/Х 1977 г. T-15472.
Бум. л. 4. Усл. печ. л. 11,2.
Уч.-изд. л. 12,0.
Бумага 70Х 108l/ie.
Тираж 300 000 экз.
Цена 45 коп. Заказ 2078
Чеховский полиграфический
комбинат
Союэлолиграфлрома
при Государственном комитете
Совета Министров СССР
по делам издательств, полиграфии
н книжной торговли.
г. Чехов Московской области
v6 Издательство «Наука»,
«Химия н жизнь». 1977 г.
/
Экономика, производство
Проблемы и методы
современной нвуки
Экономике, производство
Пробпемы и методы
современной нвуки
Экономике, производство
Вещи и вещества
В номере:
И. В. Петрянов-Соколов
НАУКА И СОЦИАЛИЗМ
Н. П. Федоренко, Е. П. Щукин
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ХИМИЗАЦИИ:
ШАГ ЗА ШАГОМ
О. Ольгин
ВОСКРЕСЕНСКИЕ ХИМИКИ
Г. И. Лихтенштейн
НИТРОГЕНАЗА И ЕЕ МОДЕЛИ
Д. Осокина
ДЕЛА И ЗАБОТЫ НПО «ДНЕСТР»
В. Варламов
ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТАЯ ЭНЕРГИЯ
Н. С. Ениколопов, С. А. Вольфсон
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЙ ПОДХОД
В. В. Копылов
ПОЛИЭТИЛЕН
1
5
9
20
27
30
38
41
Проблемы и методы
современной нвуки
М. А. Ландау
БИОЛОГИЧЕСКОЕ РЕШЕТО,
ИЛИ ИСКУССТВО НАХОДИТЬ ИГОЛКУ
В СТОГЕ СЕНА
49
Портреты
В. Зяблов
ТЕОРЕМА КАБЛУКОВА
57
Пробпемы и методы
современной нвуки
В. И. Иванов
МОЛЕКУЛЯРНЫЙ КОНВЕЙЕР
В. В. Борисов
«НАСКВОЗЬ» ИЗУЧЕННЫЙ ФЕРМЕНТ
62
70
Земля и ее обитвтепн
С. Старикович
ПРОЕКТ «СТЕРХ»
83
С. В. Генель, А. М. Никитаев
ЯБЛОКИ — КРУГЛЫЙ ГОД
Фотолаборатория
Л. Чистый
РИСУНОК ПО ФОТОГРАФИИ
Архив
КОНЕНКОВ ЛЕПИТ ЗЕЛИНСКОГО
Литературные страницы
Э. Андроникашвили
ВОСПОМИНАНИЯ О ГЕЛИИ-И
ПОСЛЕДНИЕ ИЗВЕСТИЯ
СТАТИСТИКА
ФОТОИНФОРМАЦИЯ
ИНФОРМАЦИЯ,
КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
КОРОТКИЕ ЗАМЕТКИ
96
108
114
116
36
46, 54
76
101
102
112
lis
'Г'.ЪТ?^
Vfe
Издательство
«Наука*
Цена 45 коп.
Индекс 71050